1.Температура повітря, її вплив на ріст і розвиток сільськогогосподарських культур.
Нагрівання повітря. Повітря атмосфери пропускає сонячні промені до земної поверхні. Проте саме воно променями не нагрівається. Нагрівається Сонцем земна поверхня. А потім від неї нагрівається повітря. Тому, чим далі від земної поверхні, тим стає холодніше. Ось чому за бортом літака температура повітря дуже низька. На верхній межі тропосфери вона опускається до –56 0С.
Встановлено, що на кожний кілометр висоти температура повітря знижується в середньому на 6 0С. Високо в горах земна поверхня отримує більше сонячного тепла, ніж біля підніжжя. Проте з висотою тепло швидше випромінюється. Тому при підйомі в гори температура повітря загалом знижується. Ось чому на вершинах високих гір лежать сніг і лід.
Вимірювання температури повітря. Кожний знає, що температуру повітря вимірюють за допомогою термометра. Проте варто пам’ятати, що неправильно встановлений термометр, наприклад на сонці, покаже не температуру повітря, а на скільки градусів нагрівся сам прилад. Для вимірювання температури повітря використовують три типи термометрів:
Строковий – він вимірює температуру в даний час;
1 Мінімальний;
Максимальний – вимірює мінімальну і максимальну температуру за період спостереження.
На метеорологічних станціях для отримання точних температур повітря термометр розташовують у спеціальній будці. Її стінки решітчасті. Це дозволяє повітрю вільно проникати в неї, водночас решітки захищають термометр від попадання сонячних променів. Будку встановлюють на висоті 2 м від землі. Показники термометра записують кожні 3 години.
Рекордно висока температура повітря на Землі +58 0С була зареєстрована в м. Тріполі на півночі Африки. Найнижча температура –89,2 0С зафіксована на науковій станції “Восток” в Антарктиді. В Україні найвища температура +40 0С спостерігалася у м. Куп’янську (Харківська область), найнижча – –43 0С в Українських Карпатах.
1
Метеорологічна станція
Добовий хід температури. Сонячні промені протягом доби нагрівають Землю нерівномірно. Очевидно, що опівдні, коли Сонце стоїть найвище над горизонтом, земна поверхня нагрівається найсильніше. Проте найвищі температури повітря спостерігаються не о 12-й, а о 14–15 год. Це пояснюється тим, що на передачу тепла від земної поверхні повітрю потрібен час. Після полудня, незважаючи на те, що Сонце вже опускається до горизонту, повітря продовжує отримувати тепло ще протягом двох годин від нагрітої поверхні. Потім поверхня поступово охолоджується і відповідно знижується температура повітря. Найнижчі температури бувають перед сходом Сонця. Правда, в окремі дні такий добовий хід температур може мати значні відступи.
Отже, причиною змін температури протягом доби є зміна освітленості поверхні внаслідок обертання Землі навколо своєї осі.
Залежність температури повітря від висоти Сонця над горизонтом. Щоб зрозуміти, як температура повітря залежить від висоти Сонця над горизонтом, скористайтеся результатами спостережень за довжиною полуденної тіні, яку кидає гномон. У вересні тінь була однієї довжини. У жовтні вона стала довшою, в листопаді – ще довшою, в 20-х числах грудня – найбільшою. З кінця грудня тінь знову коротшає. Отже, зміна довжини тіні гномона свідчить, що протягом року Сонце в полудень над горизонтом буває на різній висоті. Чим коротша тінь, тим вище Сонце над горизонтом і більший кут падіння на земну поверхню його променів. Чим більший кут падіння сонячних променів, тим більше тепла отримує земна поверхня і відповідно вища температура повітря. Тоді настає літо. Чим нижче Сонце над горизонтом, тим менший кут падіння променів, тим менше тепла отримує земна поверхня і нижчі температури. Тоді настає зима.
Час, коли Сонце в полудень займає найвище положення на небозводі Північної півкулі, припадає на червень. Найнижче положення Сонця на небозводі Північної півкулі – у грудні.
Річний хід температур. Протягом року земна поверхня нагрівається нерівномірно. Тому змінюється і температура повітря. Річний хід температури визначають середні місячні температури повітря. За ними можна встановити, який місяць був найтеплішим і який – найхолоднішим. Спостереження за температурою повітря протягом року показують, що в Україні, як і в усіх країнах Північної півкулі, найвища середня місячна температура буває в липні, а найнижча – в січні.
Влітку в полудень Сонце займає найвище положення над горизонтом. У цей період – найдовші дні, поверхня нагрівається тривалий час, тому й температури повітря найвищі. Взимку – навпаки.
Середні температури. Проводячи спостереження за змінами температури повітря протягом доби, місяця або року, відмічають найвищу (максимальну) і найнижчу (мінімальну) температуру. Але щоб порівняти температури різних діб, місяців чи років, визначають середню добову, місячну або річну температуру. Обчислюють їх як середньоарифметичне число.
Наприклад, середню добову температуру отримують від ділення суми температур на число вимірів протягом доби. Якщо протягом часу спостереження були і додатні, і від’ємні температури, то обчислюють окремо суму додатних і від’ємних температур. Потім від більшої суми віднімають меншу, а різницю ділять на кількість вимірювань. Біля отриманого числа ставлять знак діленого.
Середню річну температуру знаходять як суму середніх місячних температур, розділених на число місяців року.
Більш наочне уявлення про зміну температури повітря дають графіки добового, місячного і річного ходу температури повітря (мал.).
Амплітуда коливання температури повітря. Різниця між найвищою і найнижчою температурами повітря називається амплітудою коливань температур (А). Розрізняють добову, місячну, річну амплітуди.
Наприклад, якщо найвища температура повітря протягом доби становила +17 0С, а найнижча – +8 0С, то амплітуда коливань дорівнюватиме 9 0С (17 0 – 8 0 = 9 0). На добові амплітуди коливань температур впливає характер земної поверхні (її називають підстильною). Наприклад, над океанами амплітуда становить лише 1–2 0С, над степами – 15–20 0С, а в пустелях досягає 30 0С. При хмарній погоді добові амплітуди зменшуються. В Україні найбільші добові коливання температури бувають навесні і влітку при ясній погоді (7–10 0С).
Річні амплітуди коливання температури повітря залежать головним чином від широти місця: вони менші біля екватора (10 С), значно більші у середніх широтах (280 С на широті Києва). На одній і тій самій широті, чим далі від океану, тим вища річна амплітуда.
Вплив температури на сільськогосподарські культури.
Незважаючи на технологічний прогрес, наприклад, селекціонування нових сортів, ГМО, створення іригаційних систем, погода як і раніше є ключовим чинником у сільському господарстві, та ґрунтотворенні. Вплив клімату на сільське господарство пов'язано зі зміною місцевих кліматичних умовах, а не глобального клімату. Середня температура поверхні Землі зросла на 0,8 °C, тому агрономи вважають, що будь-яка оцінка повинна бути індивідуальною для кожного регіону. Зміна клімату вже впливає на сільськогосподарське виробництво в Африці, а прогнози на майбутнє передбачають ще більш несприятливі наслідки. Почастішали випадки посух: в період з 1982 по 2006 рік посухи траплялися в середньому раз в 12,5 року, а в період з 2007 по 2016 рік - раз в 2,5 роки. Більш того, посухи стають все більш суворими і тривалими, знижуючи продуктивний потенціал землі. Фермери стикаються і з іншими кліматичними загрозами, включаючи більш низький рівень і нерівномірність опадів, скорочення тривалості сезонів дощів і більш широке поширення шкідників і хвороб. За деякими оцінками, вже в найближче десятиліття Африка може зіткнутися зі скороченням врожайності і обсягів виробництва сільськогосподарських культур майже на 10%, а також з аналогічним зростанням цін на продовольство. За наявними прогнозами, до 2080 року негативний вплив цих та інших показників буде ще більш значним. У тих місцях, де сьогодні практикуються кліматозберігаючі методи ведення сільського господарства, фермери спостерігають підвищення рівня продовольчої безпеки і стійкості до зовнішніх впливів. В Руанді, наприклад, проект по землекористуванню, збору дощової води і іригації на схилах пагорбів допоміг стримати ерозію, підвищити врожайність існуючих земель і забезпечити більш надійний захист від посухи. В рамках цієї програми врожайність кукурудзи в період з 2009 по 2018 рік збільшилася в 2,6 рази, а врожайність бобів, пшениці та картоплі зросла в ще більшому ступені. урзх
У кінцевому результаті, зміна клімату може впливати на сільське господарство в декількох напрямках:
Продуктивність сільськогосподарських культур з погляду якості та кількості.
Зміна методів ведення сільського господарства, через зміни у використанні води (зрошення) і сільськогосподарського виробництва, такого як внесення гербіцидів, інсектицидів і добрив.
Вплив на навколишнє середовище, зокрема, ерозія ґрунту, вилуговування азоту через дренаж, скорочення різноманітності сільськогосподарських культур.
Сільські райони, через втрати і збільшення посівних площ.
Адаптація, організми можуть стати більш-менш конкурентоспроможними, а також створення нових більш стійкіших сортів до різних катаклізмів.
Тепловий режим приземного шару повітря визначає темпи розвитку рослин та розміри урожаю вцілому. З початком формування надземних органів розвиток рослин все більше залежить від температури повітря. При низьких температурах в усіх рослинах уповільнюються фізіологічні процеси – фотосинтез, дихання, транспірація.
Висока температура протягом тривалого періоду збільшує випаровування та зменшує відносну вологість повітря, що призводить до термічних опіків листя та плодів. Також ослаблює процеси фотосинтезу і відповідно зменшує кількість органічної речовини та урожайність культури. Високі температури сприяють розвитку, активізації та розповсюджені грибкових захворювань таких як септоріоз, фузаріоз, фомоз та ін. Дослідженнями встановлено, що в міру збільшення добових амплітуд (різниця між максимальними та мінімальними температурами) коливання температур повітря поліпшується якість врожаю — збільшується цукристість фруктів і коренеплодів, вміст білка в зернових культур. Нічні зниження температури, особливо тоді, коли вони досягають точки роси (випадіння роси) умови, що поліпшують водний режим культур, збільшують вміст води у рослинах. У результаті цього вночі ріст вегетативних органів більший, ніж репродуктивних.
Здається один лише показник, але яку значну роль він відіграє у житті всієї планети…
2.Температура грунту, її вплив на ріст і розвиток сільськогосподарських культур.
Інтенсивність протікання найважливіших фізіологічних процесів у рослинах (фотосинтез, дихання, транспірація) безпосередньо залежить від температури ґрунту і навколишнього середовища. Температура ґрунту помітно впливає на ріст коренів. Більш розвинута коренева система краще використовує вологу та поживні речовини. Коливання ґрунтової температури негативно впливає на ріст і розвиток рослин, часто призводить до ураження їх хворобами.
Кожна сільськогосподарська культура має індивідуальну реакцію на температуру в різні фази свого розвитку. Зрозуміло, що найкращі умови створюються при оптимальній температурі, адже саме тоді швидкість біохімічних реакцій досягає найбільшої величини. Ці особливості культур та сортів необхідно враховувати на всіх етапах вегетації, починаючи з визначення строків сівби.
З підвищенням ґрунтової температури прискорюються процеси асиміляції та синтезу органічних речовин, але разом з тим підвищується інтенсивність дихан3ня рослин. У зв'язку з чим при надмірному підвищенні температури може скластися ситуація, при якій процеси синтезу речовин та їхньої витрати на дихання врівноважуються. Тобто рослина опиниться в так званому стані компенсаційної точки. А при різкому зниженні температури ґрунту в рослинах пригальмовуються, а інколи навіть порушуються, процеси обміну речовин, що може призвести, в тому числі, і до загибелі посіву.
Температурні показники ґрунту визначають за допомогою електронного термометру. Вимірювання даного показника відбувається таким чином:
виходимо в поле рано вранці (орієнтовно о шостій годині ранку, адже саме в цей час температура ґрунту опускається до добового мінімуму);
поміщаємо електронний термометр у ґрунт, на глибину сівби, яка залежить від конкретної культури;
за декілька хвилин (залежно від термометра) після заглиблення в ґрунт знімаємо показники температури.
Визначення температури ґрунту не вимагає від Вас надзусиль або великих фінансових витрат, але допомагає правильно визначити строки сівби, що вбереже Ваші посіви від непотрібних стресів та втрат.
Основним джерелом нагрівання ґрунту служить сонце. Сонячні промені, пройшовши крізь атмосферу, досягають земної поверхні, частина їх відбивається, частина поглинається, перетворюючись при цьому здебільшого в тепло. Частина цього тепла витрачається на нагрівання приземного шару повітря, рослин, випаровування води з ґрунту і рослинами, а частина – на нагрівання ґрунту, яка поглинається і передається вглиб ґрунту завдяки його тепловим властивостям.
Другим, менш значним ніж сонце, джерелом тепла в ґрунті є виділення його мікроорганізмами в процесі їхньої життєдіяльності. На внутрішньоклітинні процеси використовується лише 15 – 20% загальної кількості перетвореної мікробами енергії, а решта її кількість надходить у навколишнє середовище у вигляді тепла. Ґрунт є дуже сприятливим середовищем для існування різних організмів порівняно з наземно – повітряним. Оскільки вологість ґрунту вища, ніж повітря, то різноманітні його мешканці легше можуть пережити посушливі періоди. Вміст кисню значно менший, ніж у повітрі, а вміст вуглекислого газу вищий. Зате добові та сезонні коливання температури в ґрунті незначні, а на глибині більше 2 м температура в різні пори року майже не змінюється, тому різні організми тут можуть переживати несприятливі температури (надто низькі чи надто високі).На термічний режим ґрунту впливають такі основні фактори як: рельєф, тип і склад ґрунту, рослинний та сніговий покриви.
Температура ґрунту впливає на швидкість надходження води до кореневих систем рослин, транспірацію і продуктивність агрофітоценозів. Температурний режим ґрунтів регулює чисельність мікроорганізмів та їх активність, процеси розкладу органічних решток і трансформацію ґрунтового гумусу. Температура ґрунтів контролює фазові переходи в системі ґрунт – ґрунтовий розчин – ґрунтове повітря, процеси розчинення солей і газів, швидкість вивітрювання мінералів. Знання про реагування рослин на температуру дозволяють науково обґрунтовано розміщувати землеробські галузі на території країни, а сільськогосподарські культури – за елементами рельєфу території господарства, встановлювати оптимальні строки сівби і садіння культур, своєчасно проводити заходи щодо покращення теплових умов життя рослин. Тепловий режим взаємопов’язаний з водним, повітряним і поживним режимами ґрунту. Ці зв’язки є досить різнобічними. Підвищення температури ґрунту змінює властивості води, зокрема, знижує її в’язкість і поверхневий натяг, внаслідок чого збільшується рухомість води. Посилюється також пересування пароподібної вологи внаслідок зміни пружності парів за підвищення температури. При різкому зниженні температури вночі відбувається конденсація водяних парів на поверхні ґрунту або на межі пухкого і щільного його шарів. Промерзання ґрунту має як позитивне, так і негативне значення. Позитивне значення промерзання виражається в утворенні ґрунтової структури, міграції ґрунтових тварин в нижні шари, що сприяє розпушуванню ґрунту і поліпшення його водопроникності, затримці початку вегетації для рослин, що бояться заморозків. Негативне значення промерзання полягає в зниженні водопроникності і, отже, посиленні стоку, затримці мікробіологічних і хімічних процесів. Низькі температури ґрунту знижують урожай репродуктивних органів (зерна), але збільшують вихід загальної маси (соломи, коренів) у зернових культур. У меншій мірі низькі температури ґрунту впливають на врожай культур, які формують вегетативну масу (трави, картопля, коренеплоди).
Промерзання ґрунту і його глибина залежить від температури, товщини снігового покриву (чим товщий шар снігу тим менш промерзає ґрунт, адже сніг є поганим провідником тепла), лісової підстилки, щільності та потужності надґрунтового покриву. У лісі часто ґрунти промерзають на значно меншу глибину, ніж в полі.
Протягом 2019 року мінімально температура ґрунту опускалась до -10…-9 градусів морозу в третій декаді листопаду в Східних областях. Період низьких температури тривав незначний період часу. Проморожування ґрунту також справляє значний вплив на зміну його фізико-хімічних властивостей. Кристали льоду, які утворюються в ґрунті, розривають і розширюють пори, внаслідок чого ґрунт стає менш зв’язним і легко кришиться за механічного обробітку. При збільшенні об’єму пор промерзлий ґрунт після відтавання набуває підвищеної проникності для води і повітря. Проте проморожування може справити й негативний вплив на ґрунт, наприклад, 2 спричинити тимчасове зниження водопроникності ґрунту або випирання озимих культур, якщо поверхневий шар ґрунту під час замерзання був насичений водою.
Регулювати надходження сонячної енергії до поверхні ґрунту досить важко. Але можна змінювати розподіл тепла в ґрунті. Збільшуючи або зменшуючи різними методами температуру верхніх шарів, можна впливати на тепловий режим інших шарів ґрунту. Зміни в потрібному напрямі температури ґрунту значною мірою досягаються регулюванням водного і повітряного режимів, а також збагаченням органічними речовинами.
Регулювання теплового режиму ґрунтів забезпечується різними агротехнічними та лісокультурними заходами. Такі прийоми, як снігонакопичення, прикатування снігу кільчастими катками, посипання його попелом, мульчування темними речовинами, покриття плівкою, створення лісових смуг сприяють прогріванню ґрунту. Навпаки, згрібання снігу і лісових підстилок, вирівнювання, прикатування поверхні посилюють процеси охолодження ґрунту.
Особливо сприятливий вплив на температурний режим ґрунту чинить глибока оранка, внесення органічних речовин, розпушування, заходи із снігонакопичення. А також лісонасадження які поліпшують тепловий режим ґрунту тим, що сприяють нагромадженню снігу і рівномірнішому розподілу його на полях, послаблює взимку дію холодних вітрів, а влітку – гарячих та суховіїв.