вимірювання температури ґрунту
  • Ґрунти

Температура Ґрунту: Як Вона Впливає На Розвиток Рослин

Температура ґрунту — важливий сільськогосподарський параметр, який визначає можливість розвитку рослин у конкретному середовищі та оптимальний час посіву та посадки. Оскільки коливання температури ґрунту протягом доби, місяця або сезону суттєво впливають на зростання культур, фермери повинні моніторити їх, особливо у спеку. Таким чином, розуміння значення та особливостей цього фактора може значно підвищити якість аграрних робіт.

Чому Температура Ґрунту Так Важлива

Під температурою ґрунту розуміють рівень його тепла. Даний показник впливає на хімічний та біологічний склад землі, а також якість його аерації. Зустрічається й термін «температура поверхні ґрунту». Під ним мається на увазі вимірювання тепла/холоду у верхньому шарі землі (до 10 см). Сезонні та добові коливання тепла можуть залежати від кількості отриманої променистої енергії.

Температура ґрунту вкрай важлива для багатьох видів сільськогосподарських робіт, наприклад соляризації ґрунту, внесення добрив та боротьби з бур’янами. Більше того, даний показник безпосередньо впливає на такі процеси життєдіяльності рослин, як зростання коренів та поглинання поживних речовин та води. Також доведено, що відповідно до температури ґрунту варіюється й поглинання азоту . Таким чином, для розвитку культур цей фактор навіть важливіший, ніж рівень нагрітості повітря.

Які Фактори Впливають На Температуру Ґрунту?

Температура в ґрунті не є універсальною величиною та залежить від різних умов, у тому числі крутості схилу, кількості рослинного покриву, кольору та типу землі, вологості ґрунту, щільності та інтенсивності сонячного світла. Розуміння фізичних та хімічних процесів дозволяє ефективніше прогнозувати врожайність. Розглянемо їх детальніше:

Інтенсивність сонячної радіації. Сонячне світло — головне джерело нагрівання землі. Саме з цієї причини його температура залежить від глибини: верхні шари зазвичай тепліші за нижні.

  • Пора року та атмосферні умови. Розподіл променистої енергії залежить від пори року, а також відсутності чи наявності сонячного світла, хмар та температури повітря. Чим тепліший день, тим краще прогрівається земля.
  • Колір землі. За законами фізики темні предмети поглинають більше сонячного світла, і земля не є винятком. Чим вона темніше, тим швидше нагрівається.
  • Ґрунтовий покрив. Гола земля нагрівається швидко, проте будь-який додатковий шар, який перешкоджає випаровуванню, знижує температуру. Такі шари формують покривні культури, мульча, пожнивні залишки, листя рослин тощо .
  • Органічна речовина. Землі з високим вмістом органічної речовини темніші за кольором і краще утримують вологу. Отже органічна речовина також підвищує температуру ґрунту.
  • Крутизна схилу. Сонячна радіація краще проникає у землю під прямим кутом, на схилах вона значною мірою розсіюється. Цю проблему допомагає вирішити терасове рільництво, яке є оптимальною сільськогосподарською практикою для горбистих полів.
  • Компост та гній. Перегнивання органічних залишків — хімічний процес, що супроводжується виділенням певної кількості тепла. Тому, внесення компосту та гною підвищує температуру ґрунтового профілю.
  • Вологість ґрунту. У вологій землі більш висока теплопровідність углиб профілю . Це означає, що суха земля швидше нагрівається вдень та швидше остигає вночі. Залежно від щільності ґрунту, вода може випаровуватися з поверхні, або поширюватися вглиб профілю. Холодні опади знижують температуру ґрунту.
  • Склад та текстура ґрунту. Зазвичай при однаковому рівні вологи та щільності, глинисті землі теплоємніші, ніж піщані . Однак через меншу пористість пісок нагрівається швидше. Якщо частинки землі дрібні, теплопровідність збільшується.

Таким чином, температура ґрунтового профілю залежить від великої кількості факторів та того, як вони взаємодіють. Наприклад, вода надає зворотний вплив на теплопровідність.

терасове рільництво

Вплив Температури Ґрунту На Зростання Рослин

Ступінь прогрівання землі має найважливіше значення для розвитку рослин. Тепло стимулює зростання культур, покращуючи поглинання ними води та поживних речовин, а також позитивно впливає на загальний розвиток рослин. При низькій температурі ґрунту в’язкість води знижується, тому рослини поглинають її повільніше, тому процес фотосинтезу також уповільнюється.

Нестача тепла негативно позначається на діяльності ґрунтових мікроорганізмів, оскільки внаслідок уповільнення метаболізму погіршується виділення ними поживних речовин, а також подальше розчинення. Таким чином, чим нижче температура землі, тим менше поживних речовин та води отримують рослини. Також холодне повітря та непрогріта земля перешкоджають редуплікації клітин і тим самим уповільнюють загальний розвиток сільськогосподарських культур.

Чи впливає температура ґрунту на зростання коренів?

Вона впливає на швидкість та повноцінність розвитку кореневої системи, у тому числі ступінь розгалуження та напрямок зростання. Коли земля прогрівається, коріння рослин може легко дістатися цих тепліших ділянок .

Незважаючи на те, що тепла земля корисна для розвитку коренів, занадто висока температура знижує якість ґрунту. Наприклад, швидше розкладаються органічні речовини та випаровується волога. Тому, для здорового росту рослин дуже важливо підтримувати оптимальний рівень тепла в землі.

Вплив Температури Ґрунту На Його Властивості

Температура впливає на біологічні, хімічні та фізичні властивості землі. Для ефективного контролю стану поля необхідно розуміти, як саме це відбувається.

Біологічні Властивості

Середня температура ґрунту, необхідна для нормальної біологічної активності, становить близько 10-24°C. Такі умови є сприятливими для ґрунтової біоти, яка відповідає за розкладання органічних речовин, високу мінералізацію азоту, поглинання розчинних речовин та метаболізм рослин. У землі з вкрай низькою температурою активність мікроорганізмів знижується, а макроорганізми навіть гинуть. В результаті уповільнюються процеси розкладання органічної речовини, що призводить до її надмірного накопичення.

Хімічні Властивості

Висока температура ґрунту збільшує об’єми катіонного обміну, оскільки процеси перегнивання органічної речовини в таких умовах протікають інтенсивніше. Чим тепліша земля, тим більше в неї водорозчинного фосфору для рослин. Також нагрівання збільшує кислотність ґрунту внаслідок денатурації органічних кислот.

EOSDA Crop Monitoring

Аналітика полів на основі актуальних супутникових даних – приймайте ефективні рішення!

Фізичні Властивості

Висока температура призводить до висихання глини та розтріскування піщаних поверхонь, що знижує кількість ґрунтових частинок та призводить до накопичення мулу. Чим тепліша земля, тим більше виділяється вуглекислого газу. Це призводить до розтріскування ґрунту та дефіциту вологи в його профілі.

висока температура викликає розтріскування землі

Оптимальна Температура Ґрунту Для Посадки Рослин

Рослини не можуть нормально розвиватися в недостатньо прогрітій землі, оскільки біологічні та хімічні процеси протікають надто повільно, а при замерзанні зовсім припиняються. Це пояснює важливість визначення температури ґрунту для посадки рослин.

Розуміння оптимального рівня тепла для вирощування конкретної агрокультури дозволить створити сприятливі умови її розвитку. У цьому контексті ключовими факторами є аналіз історичних даних про теплові коливання в регіоні, моніторинг поточної ситуації на полі, прогнозування температури ґрунту та погодних умов.

Занадто холодна або гаряча земля негативно впливає на стан як ґрунтових організмів, так і сільськогосподарських культур. Зокрема, при температурі 32°C уповільнюється розвиток рослин, а при 60°C гинуть ґрунтові бактерії. При 38°C культури страждають від дефіциту вологи, оскільки до 85% втрачається внаслідок випаровування та транспірації. Зрошення під час підвищеної температури повітря вкрай небажане через високу швидкість випаровування. Крім того, краплі води, заломлюючись у променях сонця, діють як збільшувальне скло та призводять до опіків рослин.

Хоча температурний режим ґрунту впливає на прогнозування врожаю, його обсяг багато в чому залежить від вдалого підбору культур, часу посіву та погодних умов, які необхідні для високої продуктивності .

Оптимальна температура ґрунту відрізняється для кожної стадії росту рослин. Наприклад, досходові гербіциди найефективніші при температурі 10-13°C. Для проростання насіння земля має прогріватися до 20-30°C. Крім того, для різних видів рослин потрібні особливі температурні умови як при посадці, так і протягом усього періоду розвитку. Ось мінімальні показники температури для посадки найпоширеніших культур:

  • яра пшениця — 3°C;
  • соєві боби — 15°C;
  • яра канола і цукрові буряки — 10°C;
  • соняшник та просо — 16°C;
  • сухі боби — 21°C.

Оптимальна температура ґрунту для вирощування овочів варіюється від 18 до 24°C. Наприклад, для огірків вона становить близько 16°C; для цукрової кукурудзи — 18 ° C; для кавунів, перців та окри – 21°C.

молоді рослини, вирощені у здоровій землі

Помідори найкраще садити, коли земля прогрілася до 20-22°C. Загалом, визначаючи при якій температурі висаджувати помідори в ґрунт, слід враховувати, що мінімальні значення при посадці розсади мають бути не нижче за 16°C, а насіння — 18°C.

Глибина закладення картопляних бульб залежить від типу землі та коливається від 5-6 см (глиниста) до 10 см (торф’яна, супісок). Вимірювати рівень тепла в землі треба саме на обраній глибині. Рекомендована температура ґрунту при посадці картоплі становить 10-15°С. Вона може зростати в холодніших умовах (до 3°С), проте врожайність у цьому випадку знижується.

Як підвищити температуру ґрунту для посадки рослин?

Пластикове покриття — перевірений спосіб швидко прогріти грядки, особливо після вологої зими.

Крім оптимального часу та температури ґрунту, необхідних для проростання насіння, також важливо закладати його не дуже глибоко, оскільки в цьому випадку сходи з’являються раніше. Більш того, вони швидше дозрівають та успішно конкурують із бур’янами.

Як Виміряти Температуру Ґрунту

Після виявлення взаємозв’язку між температурою землі під час посадки та врожайністю було вироблено певні правила посіву. Наприклад, необхідно дочекатися, поки земля достатньо прогріється.

Спочатку аналіз проводився досить примітивним способом — вручну. Пізніше з’явилися спеціальні польові датчики та термометри для вимірювання температури ґрунту.

На якій глибині вимірювати температуру ґрунту?

Для посадки насіння оптимальна глибина вимірювання становить близько 2,5-5 см; для пересадки рослин — 10-15 см. Треба враховувати, що температура нижче 7°C не підходить для посадки.

Найновішим та найзручнішим методом є супутниковий моніторинг. Ця практика полягає в оцінці відбивних властивостей поверхні нашої планети за допомогою активного та пасивного дистанційного зондування.

На розвиток супутникового моніторингу посівів вплинула поява онлайн-платформ. Вони дозволяють управляти полями дистанційно, а також обмінюватися важливою інформацією з іншими учасниками агробізнесу на кшталт страхових агентів і торгових компаній.

Можливості EOSDA Crop Monitoring Для Вимірювання Температури Ґрунту

Оскільки більшість рослин не можуть ефективно розвиватися у прохолодній землі, моніторинг температури є вкрай важливим для сільськогосподарського бізнесу. Інформацію стосовно температури ґрунту дозволяють отримати вегетаційні індекси, доступні на аналітичних онлайн-платформах, зокрема EOSDA Crop Monitoring.

Земля з рослинним покривом прохолодніше, тож за його наявності або відсутністю можна судити про температуру в ґрунтовому профілі. У цьому контексті корисні чотири вегетаційні індекси EOSDA Crop Monitoring — NDVI, MSAVI, NDRE та ReCI. Кожен з них оптимальний для використання на певних стадіях розвитку культур. Отримані дані можуть суттєво допомогти у прийнятті рішень.

карта MSAVI у EOSDA Crop Monitoring
Моніторинг посівів на ранніх стадіях розвитку за індексом MSAVI.

Ще одним важливим індексом для вимірювання температури ґрунту є NDMI, який заснований на кореляції вологості в землі та кількості води в рослині (у листі, бруньках, стеблах). Він також доступний на платформі EOSDA Crop Monitoring та показує, чи достатньо ґрунтової вологи для нормального розвитку культур. Процес водопоглинання у рослин протікає коректно лише за певної температури (при низьких значеннях він уповільнюється). У зв’язку з цим кількість вологи у сільськогосподарських культурах дозволяє судити і про температуру ґрунту.

карта NDMI у EOSDA Crop Monitoring
Карта NDMI у EOSDA Crop Monitoring.

Якщо рослини страждають від водного стресу навіть за достатнього поливу, це може вказувати на те, що земля все ще критично холодна. Однак найкраща температура ґрунту для розвитку рослин залежить не тільки від виду культури, але й від конкретної стадії зростання, яку можна також аналізувати за допомогою відповідних вегетаційних індексів.

криві вологості у кореневої зони та на поверхні ґрунту в EOSDA Crop Monitoring
Криві вологості у кореневої зони та на поверхні ґрунту в EOSDA Crop Monitoring.

Значною мірою на температуру ґрунту впливають також погодні умови (температура повітря, наявність хмар чи опадів). EOSDA Crop Monitoring надає прогнози погоди на 14 днів та історичні дані, що дозволяють фермерам планувати польові роботи та створювати найбільш комфортні умови для зростання культур. Таким чином, за допомогою супутникової аналітики EOSDA Crop Monitoring можна створити комфортний тепловий режим для рослин та значно підвищити врожайність.

Про автора:

Василь Черлінка Науковий співробітник EOSDA

Василь Черлінка має більш ніж 30-річний досвід роботи в галузі агрономії та педології (ґрунтознавства). Він є доктором біологічних наук зі спеціалізацією в галузі ґрунтознавства.

Доктор Черлінка навчався у машинобудівному технікумі в Україні (1989-1993), потім поглиблював свої знання в галузі агрохімії та агрономії у Чернівецькому національному університеті за спеціальністю "Агрохімія та ґрунтознавство".

У 2001 році успішно захистив дисертацію "Обґрунтування агроекологічної відповідності моделей родючості ґрунту та його факторів вимогам польових культур" та отримав ступінь кандидата біологічних наук з ухилом у ґрунтознавство в ННЦ "Науково-дослідний інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.М. Соколовського".

У 2019 році доктор Черлінка успішно захистив дисертацію "Цифрові моделі рельєфу у ґрунтознавстві: Теоретико-методологічні основи та практичне використання" та отримав ступінь доктора біологічних наук зі спеціалізацією в галузі ґрунтознавства.

Василь одружений, має двох дітей (сина та дочку). Протягом усього життя захоплюється спортом (є кандидатом у майстри спорту України з пауерліфтингу та навіть брав участь у змаганнях стронгменів).

З 2018 року доктор Черлінка консультує EOSDA з проблем ґрунтознавства, агрономії та агрохімії.

Oстанні статті

Терасове Рільництво: Основні Типи Та Переваги Практики
  • Сільськогосподарські практики

Терасове Рільництво: Основні Типи Та Переваги Практики

Терасове рільництво є ефективною сільськогосподарською практикою для полів з горбистою або хвилястою поверхнею. До того ж воно дозволяє фермерам запобігти або зменшити ерозію ґрунту.

Лісорозведення: Типи, Переваги Та Проблеми Реалізації
  • Лісове господарство

Лісорозведення: Типи, Переваги Та Проблеми Реалізації

Сьогодні країни активно шукають шляхи зниження негативного впливу на довкілля. Лісорозведення допомагає забезпечувати здоров'я екосистем та водночас вирішувати соціально-економічні задачі.

UPL Україна Проводить Супутниковий Моніторинг Полів
  • Історії наших партнерів

UPL Україна Проводить Супутниковий Моніторинг Полів

UPL Україна проводить польові випробування своєї продукції і дистанційно оцінює результати за допомогою супутникових даних EOSDA Crop Monitoring.