Лекция. АгрометЕОрОлОгия туралы ЖалПы МаҒлҰМаттар

1. Агрометеорологияның ауылшаруашылығын қамтамасыз етудегi мақсаты

2. Ауылшаруашылығын қамтамасыз етудiң негiзгi түрлерi

3. Агрометеорология ауылшаруашылығының қандай салаларын, қалай қамтамасыз етедi

4. Қандай агрометеорологиялық бақылаулар жүргiзiледi

5. Агрометеорологиялық бақылауларды қалай пайдаланамыз

6. Агрометеорология жұмыстарының экономикалық тиiмдiлiгi
Әдебиеттер

13-лекция ТОПЫРАҚТЫҢ ТЕМПЕРАТУРАЛЫҚ РЕЖИМI

Мақсаты: Топырақтың температуралық режимінің ауылшаруашылық өндірісіне тигізетін әсерін бiлу.

Міндеті: Топырақ температурасын өлшейтін аспаптармен таныстыру.

Түйінді сөздер: Топырақ, температура, амплитуда, жылу.

1. Топырақ температурасының өсiмдiктерге әсерi

2. Топырақтың жылу қасиеттерi

3. Топырақтың температуралық режимiн реттеу жолдары

Тұқымның өсуi, тамыр жүйесiнiң жетiлуi, тамырдың сору қабiлеттiлiктерi, органикалық заттардың бұзылуы, микроорганизмдердiң өмiр сүруi көп жағдайда топырақтың температурасына байланысты болады.

Ол мынадай анықтамалармен сипатталады:

1. Топырақтың үстiңгi температурасы: орташа (тәулiктiк, он күндiк, айлық, жылдық), максималды, минималды, амплитуда;

2. Жыртылатын қабат тереңдiгiндегi температура (0-20см), метр 3м. 20см (320 см), келтiрiлген тереңдiктердегi амплитуда.

Әр дақылдың өзiнде тұқымның өсу температурасының төменгi, қалыпты және жоғары температурасы болады. Күздiк дәндi дақылдар (күздiк арпа, бидай), жаздық дақылдар (қара және жаздық бидай, арпа, сұлы, қара құмық) үшiн минималды температураға 1-50, оптимумды 20-250, максималды 30-350 мөлшерiнде болады. Жүгерiде 8-10, 25-30 және 35-40 мөлшерiнде. Температураның көтерiлуi тамыр алуды жеделдетедi де, оның есесiне тым жоғары температура (>500) тұқымның күйiп кетуiне әкелiп соғуы мүмкiн. Ал төмен температура тұқымның өсуiн, өскiндердiң шығуын және олардың өсу жылдамдығын тежейдi.

Тамырдың өсуi <0 мен >400 толық тоқталады.

Жылу. Өсiмдiктердiң өсiп-дамуына белгiлi мөлшерде жылу керек. Маңызды физиологиялық процестер фотосинтез, тыныс алу, транспирацияның қарқынды жүруi өсiмдiк пен қоршаған ауаның температурасына байланысты. Температураның белгiлi мөлшерге дейiн жоғарылауы аталған процестердiң жүру пәрмендiлiгiн арттырады, бiрақ одан әрi көбейгенде өсiмдiктiң әдеттегi тiршiлiгi бұзылады: синтез әлсiрейдi, тыныстану күшейедi, берiк емес қоспалар ыдырайды. Ал температура одан әрi жоғарыласа, зат алмасуының орнына келмейтiн бұзылу процестерi күшейiп, нәтижесiнде өсiмдiктiң опат болуына әкелiп соғады. Көпшiлiк дақылдардың өсiп-дамуының оңтайлы температурасы 25-300С. Бұл процестiң тежелуi температура 300С асқанда байқала бастайды да, ол 50-520С жеткенде, өсiмдiк өз тiршiлiгiн тоқтатады.

Ауыл шаруашылығы дақылдарының әрбiр түрiне тән оның тұқымдарының өнуiнiң минимальды (ең төменгi) және тұқым тез уақытта өнетiн оптимальды (оңтайлы) температурасы болады.

Осы көрсеткiштердi басшылыққа ала отырып, әртүрлi дақылдардың ареалын (таралу өрiсiн), өсiмдiк шаруашылығының елiмiздегi аудандастырылуын жоспарлауға болады.

Бұдан кейiнгi өсiмдiктiң өсу кезеңдерiнде де температура үлкен роль атқарады: өсiмдiк тамырының дамуына, өнiм беретiн органдарының қалыптасуына т.б.

Өсiмдiк онтогенезiнде топырақта болып жататын процестер температурамен байланысты болады. Мысалы, минералды заттардың ерiгiштiгi мен судың тұтқырлығы. 40С-та судың тұтқырлығы соншалықты көбейiп, су өсiмдiкке ену қабiлеттiгiн жоғалтады. Өсiмдiкте және топырақтағы жүретiн барлық химиялық реакциялар температураға байланысты. Топырақ ерiтiндiсiндегi оттегi мен көмiрқышқыл газының ерiгiштiгi, осы газдардың топырақ бөлшектерiнiң бетiне адсорбциялануы, топырақ пен атмосфера арасындағы газалмасу процесiнiң жылдамдығы, судың өсiмдiк тамырына ену қарқыны, транспирация мөлшерi температураға байланысты болып келедi.

Топырақ микроорганизмдерiнiң тiршiлiгi де оның температурасымен байланысты. Өсiмдiк қоректенуiне қатысты микроорганизмдердiң көпшiлiгi үшiн оңтайлы жылулық 20-300С арасында болып келедi. Шамамен осындай температура түйнек бактериялары үшiн де қолайлы.

Температураның өсiмдiк пен микроорганизмдердiң тiршiлiгiне тiкелей әсерiнен басқа топырақтың су-ауалық және қоректiк жүргiлерiне де әртүрлi әсерi болып отырады.

Өсiмдiк зиянкестерiнiң көпшiлiгi, олардың көбеюi, таралуы топырақта болады. Қар жамылғысының арқасында топырақ температурасы қыс айларында - 40С төмен түспейдi. Осындай жағдайдың әсерiнен көп зиянкестердiң жұмыртқалары, личинкалары топырақ құрамына қыстап шыға бередi. Бiрақ кейбiр қар аз жауатын суық айларда топырақ температурасы – 200С дейiн төмендейдi, ал қар болмаған айларда одан да төмен (-220С) төмендеуi мүмкiн.

Зиянкес жәндiктердiң жойылуы төменгi температураның әсерiнен, олардың денелерiнде мұз пайда болып ауыр физиологиялық өзгерiстерге әкеп соғады.

Жәндiктер жоғары температуралар әсерiнен әлсiрейдi. Өте жоғары температурада, жәндiктердiң биохимиялық процесi бұзылып, көптеген жәндiктер жойылады.

Көптеген жәндiктердiң өсiп-жетiлуi 30-320С температурада нашарлайды, ал ≥450 температурада толық жойылады.
Топырақ жылуының көздерi. Күннiң сәулелi энергиясы (қуаты)-жылудың негiзгi көзi болып табылады. Органикалық заттардың (көң, өсiмдiк қалдықтары ж.б.) ыдырау барысында пайда болатын жылуды көкөнiс шаруашылығында кеңiнен пайдаланады. Жылудың тағы бiр аздау көзi-микроорганизмдердiң тiршiлiгi кезiнде бөлiнiп шығатын жылу. Жылудың басқа көздерiнiң (жердiң iшкi жылуы, элементтердiң радиоактивтiк ыдырау нәтижесiнде пайда болатын жылу және басқалары) егiн шаруашылығында болмашы ғана маңызы бар.

Топыраққа түсетiн күннiң жылу қуатының нақтылы мөлшерi жердiң географиялық ендiгiне, жыл, тәулiк мерзiмiне, атмосфераның хал-жайына (бұлтты, ашық т.б.), баурайдың бетқарасына, күн сәулесiнiң жер бетiне түсу бұрышына, өсiмдiк жамылғысының түрiне және топырақтың қасиеттерiне байланысты болады.

2, Топырақтың жылу қасиеттерi

Жылу қуатын сiңiру және кескiнiнде тасымалдау процестерiнiң жиынтығын топырақтың жылу қасиеттерi дейдi. Оларға жататындар: жылу сiңiру (қайтару) қабiлетi, жылу сиымдылығы және жылу өткiзгiштiгi.

Топырақтың жылу сiңiруi (қайтаруы) деп топырақ бетiне түскен күн радиациясының белгiлi бiр бөлiгiн сiңiру (қайтару) қабiлетiн айтады. Оның мөлшерi альбедомен (А)-жер бетiне жеткен жалпы күн радиациясының одан қайтарылған (дарымаған), пайызбен көрсетiлген қысқатолқынды (1 м) мөлшерi.

Альбедо топырақтың көптеген қасиеттерiне, атап айтқанда топырақтың түрiне, ондағы органикалық заттардың мөлшерi мен сапасына, грануметрлiк құрамына, құрылымына, топырақ бетiнiң жағдайына, ылғалдылығына, агроландшафттың өсiмдiк және қар жамылғысына байланысты болып келедi.

Бұл қабiлетiне сәйкес топырақтарды салқын және жылы деп бөлуге болады. Күңгiрт топырақтар ашық түстiлерге қарағанда жылы, құрылымы жақсы топырақ құрылымы нашар топыраққа қарағанда жылы болып келедi. Мысал ретiнде мына мәлiметтердi келтiруге болады: құрғақ қаратопырақ -14%, ылғалды-8-9, құрғақ құбатопырақ (сұртопырақ)-25-30%, ылғалды-10-12, құрғақ биiк шөп-32%, ылғалды шөп-22; сәуле суға тiк түскенде 2% ғана қайтарылады, 100 бұрышпен түскенде-34, 20 бұрышпен түскенде 78% қайтарылады.

Топырақтың жылу сиымдылығы дегенiмiз оның жылу қуатын сiңiру қасиетi. Бұл қасиет 1г немесе 1 см3 топырақты 10 С жылытуға кететiн жылу мөлшерiмен анықталады. Осыған байланысты бiрiншiсiн салмақтық, екiншiсiн көлемдiк жылу сиымдылығы дейдi.

Жылу сиымдылығы топырақтың минералогиялық (минералдық) және грануметрлiк құрамына, органикалық заттың мөлшерiне, топырақтың бiтiмi мен құрылымына және ылғалдығына байланысты болады. Ең жоғары жылу сиымдылығы суға тән. Егер судың салмақтық жылу сиымдылығын 1тең деп алсақ, кварц құмында ол 0,196, саз балшықта-0,233, торфта-0,477 болады. Ең аз жылу сиымдылық ауада болады-0,000306.

Судың жылу сиымдылығы топырақтың басқа минералдық және органикалық құрастырушыларынан жоғары болғандықтан ылғалды топырақтың температурасын көтеру үшiн көп жылу керек. Ылғалды топырақ оның құрғақ түрiмен салыстырғанда баяу жылыйды және суыйды. Сазды топырақтың ылғалды түрiнде жылу сиымдылығының құмдақ топырақпен салыстырғанда жоғары болуына байланысты көктемде баяу жылыйды, ал күзгi күнi ылғалы жеткiлiктi болған кезде баяу суып, құмдақ топырақтан жылырақ болады. Сонымен, суғару және өңдеудiң көмегiмен топырақтың ылғалдылығын, қуыстылығын өзгертiп, оның температурасына белгiлi мөлшерде әсер етуге болады.

Жылу өткiзгiштiгi-топырақтың жылу өткiзу қабiлетi. Ол 1 с iшiнде 1см2 және қалыңдығы 1 см топырақ қабатынан өткен жылудың калория мөлшерiмен есептеледi.

Жылу өткiзгiштiгi топырақтың өте маңызды қасиетi. Одан топырақтың қатты (органикалық және минералдық), сұйық және газды заттарының арасында болатын жылу өткiзгiштiк жылдамдығы қалыптасады. Топырақтың құрамында болатын үш фаза әртүрлi өткiзгiштiк көрсетедi. Атап айтқанда, ауаның жылу өткiзгiштiгi 0,00006 болса, сүдiкi-0,00136, торфтiкi-0,00027, кварцта-0,0024, базальт-0,0052, граниттiкi-0,0082. Көрiп отырғандай ең төмен жылу өткiзгiштiк ауада болса, ең көбi-минералдық заттарда, су аралық орында. Сондықтан топырақ ылғалды болған сайын, оның жылу өткiзгiштiгi де көп болады, қопсыған топырақтың бұл қабiлетiнiң мөлшерi аз болып келедi.

Топырақтың жылу режiмiнiң негiзгi көрсеткiшi оның температурасы. Оның мөлшерi келiп түсетiн күн радиациясымен топырақтың жылу қасиеттерiмен анықталады. Олардан басқа, бұл жүргiнiң жер бедерiнен, топырақтың басқа қасиеттерiмен, өсiмдiк және қар жамылғысына байланысты болатынын ұмытпау керек.

Жер бедерiнiң топырақтың жылу режiмiне әсерi оның тегiстiгiне, баурайдың тiктiгi мен экспозициясына (бетқарасына) байланысты болып келедi. Ең жылы болатын оңтүстiк беткей, одан кейiн батыс, шығыс, ең салқын (суық) солтүстiк беткейде болады. Баурай (беткей) тiк болған сайын, оның әртүрлi экспозициясындағы (бетқарасында) айырмашылық көп болып келедi. Оған қоса бұл жерлерде топырақтың ылғалдылығы, қардың қалыңдығы түрлiше болып келетiнiн ескерсек, агроландшафттық егiн жүйесiн ендiрудiң қажеттiлiгi өзiнен-өзi түсiнiктi.

Топырақтың қатуы мен еруi. Топырақта атмосферамен және оның төменгi қабаттарымен тұрақты түрде жылу алмасу болып тұрады. Жазғы күнi және күндiз жылу ағыны топырақ кескiнiнiң төменгi жағыны бағытталады да, қыс кезiнде және түнде-ол жоғары қарай бағытталады, оның салдарынан топырақ тоңазыйды.

Топырақтың жылу және су жүргiлерiн қалыптастыруда оның қатуы (тоңдануы) мен жiбуi маңызды орын алады. Су температура 00 С аздап төмендегенде қата бастайды, өйткенi суда барлық кезде қату температурасын төмендететiн ерiген заттар кездеседi. Топырақтың тоңдану температурасына ондағы ылғалдың түрi әсер етедi. Еркiн су минус 0,1-1,50 С қатады, байланысқан ылғал минус 1,5-40 С, одан да төменде қатады. Сонымен қатар топырақтың тоңдануы қар мен өсiмдiк жамылғысына, жер бедерiне, топырақтың қасиеттерiне, оның ылғалдылығына және адамның шаруашылық iс-әрекетiне байланысты болып келедi.

Топырақ жiбуi екi түрлi жолмен жүредi. Бiрiншiсi-жiбу төменнен басталып, қар кеткенше аяқталады. Бұл жағдайда тоңданған қабат болмағандықтан қардың ерiген суы топыраққа жақсы сiңедi. Екiншiсi-тоңның жiбуi төменнен басталып, одан кейiн бiр мезгiлде төменнен де, жоғарыдан да жүре бастайды. Осы кезде қар еру процесi үдей бастаса, бiршама тереңдiкте қалған ерiмеген тоң қабаты оның топыраққа сiңуiн төмендетедi, керiсiнше, топырақ бетiмен жүретiн ағын күшейедi.

Ауыл шаруашылығы үшiн топырақтың қату тереңдiгiнiң, уақытының және еруiнiң маңызы зор. Қату тереңдiгi мыналарға байланысты:

1. Қысқы аяздарға

2. Қардың қалыңдығы мен оның сақталу уақытының ұзақтығына (қар қалың болса тоң жұқа болады). 400 аязда қардың қалыңдығы 25-30 см болса, 0-5 см тереңдiктегi топырақтың температурасы 150 төмен түспейдi.

3. Ылғал топырақ құрғаққа қарағанда азырақ қатады, өйткенi ылғал топырақ қатқанда көзге көрiнбейтiн жылу бөлiнедi де, топырақтың одан әрi қатуына жол бермейдi.

4. Күлгiн топыраққа қарағанда құмды топырақ терең қатады. Батпақты жердiң тоңы тереңге кетпейдi.

5. Топырақ тоңының тереңдiгiне құнарлы қабат та әсер етедi. Орман алқабындағы топырақ ашық алаңдағыға қарағанда аз қатады.

Көктемде күн радиациясының және жер асты жылуының ықпалымен топырақ еридi. Қазақстанда топырақтың еруi:

Оңтүстiкте – наурыздың екiншi онкүндiгiнде,

Шығыс пен батыста – с¸уiрдiң екiншi онкүндiгiнде,

Орталық өңiрде – мамырдың бiрiншi онкүндiгiнде,

Солтүстiкте – мамырдың екiншi онкүндiгiнде өтедi.

3. Топырақтың температуралық режимiн реттеу

Жылу режiмiн реттеу. Топырақтың температурасын реттеу, мәдени өсiмдiктермен топырақ микроорганизмдерiне қолайлы жағдай жасау оның құнарлығын арттырып, алатын өнiмнiң мөлшерiн арттыруға мүмкiндiк бередi. Қазақстан климатында жылудың жетiспеуi (Солтүстiк Қазақстан) немесе оның молдығы байқалады (елiмiздiң оңтүстiк өңiрi). Сондықтан әртүрлi аймақтарда топырақтың жылу режiмiн реттеу де түрлiше болып келедi, олардың негiздiлерi:

1) топырақтың су-жылулық қасиеттерiн жақсарту үшiн ондағы органикалық заттардың мөлшерiн көбейту (көң беру, көпжылдық шөптер, сидераттар, аралық дақылдар қатысатын ауыспалы егiстердi енгiзу ж.б.). Бұл шара климаты ыстық өңiрлерде топырақтың температурасын төмендетуге мүмкiншiлiк берсе, ал салқын аудандарда топырақ тоңдануын азайтады;

2) топырақта қолайлы бiтiмi мен құрылысы, жақсы құрылымы бар терең өңделу қабатын қалыптастыру;

3) далалық аймақта егiстiкте неғұрлым көп қар тоқтату;

4) топырақтың жылу жүргiсiн жақсартуда суғарудың ролi күштi. Бұның нәтижесiнде топырақтың жоғары қабатының температурасы әжептеуiр төмендейдi, тәулiк мерзiмiнде температураның өзгеру амплитудасы (мөлшерi) азаяды.

5) Топырақты қопсыту (бороналау, культивациялау). Ерте көктемде жүргiзiлген осы агротехникалық шара – ылғал жабу деп аталады. Қопсыту арқылы топырақтағы капиллярлы түтiкшелермен судың көтерiлуiн тоқтатамыз және қопсытылған топырақтың температурасы жылдам көтерiледi де егiндi ерте егуге мүмкiншiлiк туады.

6) Мульчирование жасау - әр түрлi материалдармен топырақ бетiн жабу арқылы топырақ альбедосын көбейту немесе азайту. Егерде топырақ температурасын көтеру керек болса жамылғы ретiнде торф, көң (олар қара түстi) пайдаланамыз, ал топырақ температурасын төмендету керек болса ақ ақшыл (солома) жамылғы пайдаланылады. Жамылғының ақшыл түрiне байланысты, ол беттен күн радиациясы көп шағылысады да топырақты қыздырмайды.

7) Құрғату – агромелиоративтiк шара солтүстiк ылғалдылығы өте жоғары, аймақтарда жүргiзiледi. Бұл шараның әсерiнен, топырақ құрамындағы артық ылғалдан босайды, оның орнына ауа және жылу енiп топырақ температурасы жоғарылайды.

Бақылау сұрақтары

1. Топырақ температурасының өсiмдiктерге әсерi

2. Топырақтың жылу қасиеттерi

3. Топырақтың қатуы, еруi және оларға әсер ететiн факторлар

4. Топырақтың температуралық режимiн реттеу жолдары

5. Топырақтың температурасын өлшеу: қабаттар, аспаптар

6. Топырақтың қататын тереңдiгiн өлшеу