CC BY
0DOI:10.24412/2225-2584-2024-2108-14-18 удН 630*114:631.436:630(571.15)
ОСОБЕННОСТИ ТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ В АГРОЦЕНОЗЕ ЦВЕТОЧНЫХ КУЛЬТУР НА ТЕРРИТОРИИ ДЕНДРАРИЯ ГОРОДА
БАРНАУЛА
С.В. МАКАРЫЧЕВ1, доктор биологических наук, профессор, (e-mail: Makarychev1949@mail.ru)
А.А. ТОМАРОВСКИЙ1, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, декан факультета природообустройства
Л.А. КЛЕМЕНТЬЕВА2, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник Т.В. ТИХОНОВА1, соискатель
1Алтайский государственный аграрный университета
пр-т Красноармейский, 98, г. Барнаул, Алтайский край, 656049, Российская Федерация
2Научно-исследовательский институт садоводства Сибири имени М.А. Лисавенко
Змеиногорский тракт, д.49, г. Барнаул, Алтайский край, 656045
Резюме. Цель исследований заключалась в изучении распределения температуры в почвенном профиле под насаждениями флоксов мохнатых на территории научно -исследовательского института садоводства Сибири им. М.А. Лисавенко. Институт расположен в нагорной части города Барнаула. Эксперимент продолжался с 20 октября 2022 по 30 мая 2023 года на сортоиспытательных участках. Процесс охлаждения почвенного профиля начался в конце октября, а во второй декаде декабря прекратился. За это время температура поверхности почвы под снежным покровом мощностью 30 см стабилизировалась и составила -1,СРС. На глубинах от 25 до 50 см сформировалось стационарное термическое поле с нулевой температурой, которое сохранялось до конца февраля. В течение марта 2023 года и первой декады апреля температура метровой толщи дерново-подзолистой почвы оставалась неизменной. К концу апреля температура поверхности в час дня достигла 11,5° С, а в почвообразующей породе 4 С. В течение мая весь почвенный профиль равномерно прогрелся до 20... 210С. На глубинах 50 и 100 см ночная температура практически равнялась дневной. Сумма температур в метровом слое почвы до середины апреля оставалась неизменной, но в течение мая в час дня увеличилась до 840С. Тепловой поток 20 октября через 25-ти см слой почвы был нулевым, после чего оказался в области отрицательных значений. При этом тепловая энергия поступала из почвы в атмосферу. Охлаждение почвы продолжалось вплоть до 10 марта. За счет солнечной инсоляции в конце апреля температура верхнего горизонта увеличилась, и тепло стало распространяться в нижние слои почвенного профиля.
Ключевые слова: дерново-подзолистая почва, цветочные культуры, флоксы, температура, сумма температур, теплопроводность, тепловой поток.
Для цитирования: Макарычев С.В, Томаровский А.А., Клементьева Л.А., Тихонова Т.В. Особенности термического режима дерново - подзолистой почвы в агроценозе цветочных культур на территории дендрария города Барнаула // Владимирский земледелец. 2024. №2. С. 14-18. DOI:10.24412/2225-2584-2024-2108-14-18.
Основу существования флоры на Земле
обеспечивают такие факторы, как вода, свет, воздух, питательные элементы, а также весьма важную роль играет тепло, поступающее извне и из недр планеты. Известно, что совокупность живых клеток растительных форм изолирована от внешней среды липидными и белковыми мембранами, которые подвержены влиянию природно-климатических и почвенных факторов. При повышении температуры растения ускоряют транспирацию или испарение влаги листовой поверхностью. Перегревание вызывает прекращение фотосинтеза, резкий рост дефицита влаги, поэтому накопление органических веществ прекращается. С учетом вышесказанного всё растительное сообщество можно разделить на теплолюбивые культуры и те, которым комфортны невысокие температуры. Первые хорошо развиваются в диапазоне 18-250С, вторые при 15-180С. Особенно негативное воздействие оказывают высокие температуры в сочетании с засушливой погодой и недостатком освещенности.
Следует отметить, что экспериментальных данных по формированию почвенного микроклимата [1] и гидротермических режимов в почвенном профиле под насаждениями цветочных культур в условиях Алтайского края практически нет [2, 3]. В связи с этим нами была определена цель исследований, заключающаяся в изучении распределения температуры в почвенном профиле под насаждениями цветочной культуры флоксов на территории отдела научно - исследовательского института садоводства Сибири им. М.А. Лисавенко. Начало эксперимента относится к осени 2022 года.
Условия, материалы и методы. В качестве объекта исследований определена дерново-подзолистая легкосуглинистая почва под насаждениями флоксов метельчатых сорта «Румянец девушки», сформированная на территории НИИ садоводства Сибири им. М.А. Лисавенко в нагорной части г. Барнаула. Температурный режим изучался в годичном, сезонном и суточном циклах. Температура измерялась с помощью программируемых датчиков через каждые три часа на глубинах 0, 25, 50 и 100 см [4-7]. Влажность определялась весовым методом на тех же глубинах в течение вегетации в трехкратной повторности [8]. Температура являлась текущей величиной, поэтому зонды устанавливались в почвенном профиле в начале эксперимента и извлекались в конце, после чего результаты скачивались в компьютер. Рассчитывались суммы температур по глубине и тепловые потоки в верхнем 25-ти см слое почвы.
№ 2 (108) 2024
g/iaduMipckiù ЗемдеШецТ)
Результаты и обсуждение. Флокс является многолетним растением, которое зимует в почве с отмирающим осенью стеблем. Ранней весной, иногда даже под снегом, они начинают выбрасывать побеги. Полное развитие метелки цветка наступает через несколько дней после начала цветения. В конце июля на корневище флокса идет процесс заложения ростовых почек. Особенностью цветочной культуры является наличие сильной мочковатой корневой системы, в которой основная масса корней представлена тонкими очень ветвистыми побегами толщиной до 3 мм. Отдельные корни уходят в глубину на 20 см, но основная их часть занимает слой почвы, начиная с 3 и заканчивая 12 см. В целом корневая система флокса поверхностная, поэтому растение требует рыхлого и увлажненного состояния почвенного покрова. При этом корневище, вследствие появления на нем наростов, постепенно год от года поднимается вверх и выходит из земли, поэтому оно может подвергаться вымерзанию при отсутствии снежного полога. Кроме того, депрессия растения может быть обусловлена дефицитом увлажнения и питательных элементов [911]. Оптимальным термическим условием для флоксов является дневная температура, равная 20...22°С и ночная 18...19°С. Они хорошо развиваются на легких суглинках или супесях с нейтральной или слабой кислотностью при ярком рассеянном свете.
Дерново-подзолистая почва под насаждениями флоксов имеет легкосуглинистый гранулометрический состав (количество глинистой фракции около 26%). Агрофизический анализ показал, что профиль ее уплотненный, начиная с поверхности. Плотность гумусово-аккумулятивного горизонта составляет 1200 кг/м3, а на глубине 40.50 см она равна 1400 кг/м3. Почва содержит значительное количество гумуса (до 5%). Иллювиальный горизонт представлен мелким песком, также как и почвообразующая порода.
Таблица 1 содержит данные о температурном поле в профиле дерново-подзолистой почвы, сформированном осенью
2022 года. Начало измерений температуры 20 октября показало, что почвенный профиль оказался хорошо прогрет вплоть до метровой глубины. Но уже к концу месяца ситуация изменилась в результате резкого охлаждения атмосферного воздуха. В течение декады температура поверхности
почвы упала до нуля, а в почвообразующей породе до 80С. В течение ноября она продолжала снижаться и к тридцатым числам на поверхности обозначились отрицательные температуры. В то же время низких температур отмечено не было, поскольку ранее лег снежный покров, который предохранил гумусовый горизонт от промерзания.
На рис. 1 представлены суммы температур в слое
0.50 и 0.100 см. Так, на 20.10.22 сумма температур в гумусово-аккумулятивном горизонте составила 77 градусов, а во всей метровой толще почвы 1010С. Но к 30.10 она резко снизилась, а затем до 30 ноября имело место постепенное охлаждение почвенного профиля. К этому моменту сумма температур соответствующих слоев почвы упала до -0,5 и 3,50С.
Регистрация температурного режима продолжалась и зимой, поэтому в таблице 2 содержатся данные по температуре почвы с декабря по февраль, которые соответствовали последнему декадному дню.
1. Температурный режим в профиле дерново-подзолистой почвы, 0С осень 2022 г.
Слой почвы, см Дата наблюдений (число, месяц)
20.10. 30.10. 10.11. 20.11. 30.11.
0,1 26,0 0,0 0,5 0,0 -2,5
25 26,0 2,5 1,5 1,5 0,5
50 25,0 5,0 3,0 2,0 1,5
100 24,0 8,0 6,0 5,0 4,0
Рис. 1. Процесс охлаждения профиля дерново-подзолистой почвы осенью 2022 года
2. Температурный режим в профиле дерново-подзолистой почвы, зима 2022.23 гг.
Слой почвы, см Дата наблюдений
2022 год 2023 год
10.12. 20.12. 30.12. 10.01. 20.01. 30.01. 10.02. 20.02. 29.02
0,1 -3,0 -1,5 -1,0 -0,5 -1,0 -1,0 -1,0 -1,0 -0,5
25 -0,5 -0,5 -0,5 0,0 0,0 0,0 -0,5 -0,5 0,0
50 0,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 -0,5
100 3,0 2,5 2,0 2,0 2,0 1,5 1,5 1,5 1,5
ВлаЭимгрскт Земледелец*
№ 2 (108) 2024
Данные таблицы 2 показывают, что процесс охлаждения почвенного профиля во второй декаде декабря практически прекратился. За это время температураповерхностипочвыподснежнымпокровом мощностью 30 см стабилизировалась и составила -1,00С. На глубинах ниже 25 см сформировалось стационарное термическое поле, при котором на глубине 50-ти см температура не изменялась вплоть до конца февраля на нулевой отметке, а на метровой глубине оставалась положительной,
Рис. 2. Динамика суммы температур в профиле дерново-подзолистой почвы в зимние месяцы 2022...23 гг.
3. Температурный режим в профиле дерново-подзолистой почвы, весна 2023 г.
Слой почвы, см Дата наблюдений (число, месяц)
10.03. 20.03. 30.03. 10.04. 20.04. 30.04. 10.05. 20.05. 30.05
0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,5 11,5 6,5 16,5 11,0 19,0 18,5 21,0 20,5
25 0,0 0,0 0,0 0,0 0,5 8,0 9,0 13,0 14,0 19,0 19,0 21,0 20,0
50 0,0 0,0 0,0 0,0 0,5 6,0 6,0 10,0 10,0 18,5 18,5 21,0 20,0
100 1,5 1,5 1,5 1,5 2,0 4,0 4,0 6,5 6,5 18,5 16,5 20,0 20,0
Примечание. Числитель соответствует 13 часам дня, знаменатель - часу ночи. Ранее до 20 апреля разница температур в указанные часы отсутствовала.
Рис. 3. Сумма температур в различных слоях почвенного профиля в 13 часов дня и в час ночи
колеблясь в диапазоне от +2 до 1,50С.Суммарная температурапредставлена на рис. 2.
В слое 0...50 см сумма температур соответствовала области отрицательных, а в метровой толще положительных температур. При этом экстремальные температуры имели место в первых числах января 2023 года.
Значения температур почвы в течение весны 2023 года позволяют обосновать особенности температурного поля (табл. 3). Так, в течение марта и первой декаде апреля температура метровой толщи дерново-подзолистой почвы
оставалась неизменной. Только в двадцатых числах она возросла на 0,50С, что было обусловлено поступлением тепла за счет солнечной инсоляции, а также в результате теплопередачи из глубоких слоев литосферы. К концу апреля температура поверхности в 13 часов дня достигла 11,50, а в почвообразующей породе 40С. В час ночи в первом случае она снизилась до 6,50, а во втором осталась неизменной. В течение мая весь почвенный профиль равномерно прогревался до 20...210С. На глубинах 50 и 100 см ночная температура практически равнялась дневной.
Рисунок 3 демонстрирует значения суммы температур по глубине в различных слоях почвы в данный момент времени.
Сумма температур в 50-ти см толще почвы до середины апреля оставалась неизменной, также как и во всем метровом профиле, но в конце апреля ситуация резко изменилась. Так, 30.04 она в верхнем горизонте составила 26 градусов, а в метровом 30. В течение мая эта сумма днем в первом случае возросла до 630С, а во втором увеличилась с 30 до 840. В ночное время она была на несколько градусов ниже.
Знание теплопроводности и распределения температур на глубинах 0 и 25 см позволило рассчитать тепловые потоки в час дня с осени по май (рис. 4.).
Данные рис. 4 показывают, что тепловой поток 20 октября был
№ 2 (108) 2024
¡¡/¡аЗтшрсШ ЗемдеШецТ)
Дни наблюдения
Рис. 4. Динамика теплового потока за осенне-зимне-весен флоксов
равен нулю. Это означает отсутствие распространения тепла через 25-ти см слой почвы. Затем теплопоток снизился и оказался в зоне отрицательных значений. При этом тепловая энергия выходила из почвенного профиля в атмосферу. Иными словами более глубокие слои почвы имели повышенную температуру по отношению к ее поверхности. Охлаждение почвы продолжалось вплоть до 10 марта, когда тепловой поток стал нулевым. При этом осенью почва остывала быстрее за отсутствием снежного покрова, а после выпадения снега падение температуры замедлялось, и теплопоток из почвы уменьшался. В течение марта распространениетеплаотсутствовало,нок 20-муапреля инсоляция выросла, температура поверхности почвы увеличилась, и направление потока тепла изменилось, оно стало поступать в почву. Следует отметить, что максимальные положительные потоки тепла имели место с 20 апреля по 20 мая. Затем почвенный 25-ти см горизонт равномерно прогрелся, температура его границ выровнялась, и распространение тепла стало стационарным. Это означало равенство дневных и ночных потоков тепла.
Выводы. 1. В конце октября 2022 года из-за резкого охлаждения атмосферного воздуха абсолютная температура поверхности почвы упала до нуля, а в почвообразующей породе до 80С. В ноябре она продолжала снижаться. В то же время сумма температур в конце месяца в верхнем 50-ти см слое оказалась равной -0,5, а метровой толще 3,50С.
2. Процесс охлаждения почвенного профиля во второй декаде декабря практически прекратился. За это время температура поверхности почвы под снежным покровом мощностью 30 см стабилизировалась и составила -1,00С. На глубинах от 25 до 50 см сформировалось стационарное термическое поле с нулевой температурой, которое сохранялось до конца февраля, а ниже
¡й период в дерново-подзолистой почве под насаждениями
образовалась область плюсовых температур. Сумма температур в слое 0-50 см соответствовала области отрицательных, а в метровой толще положительных температур.
3. В течение марта 2023 года и первой декады апреля температура метровой толщи дерново-подзолистой почвы оставалась неизменной. К концу апреля температура поверхности в час дня достигла 11,50, а в почвообразующей породе - 4-х 0С. В течение мая весь почвенный профиль равномерно прогрелся до 20...210С. На глубинах 50 и 100 см ночная температура практически равнялась дневной.
4. Сумма температур в 50-ти см толще почвы до середины апреля оставалась неизменной, также как и во всем метровом профиле, но в конце апреля ситуация резко изменилась. Так, 30.04 в верхнем 50-ти см горизонте она составила 26 градусов. В течение мая суммарная температура днем в первом случае возросла до 630С, а во втором до 840.
5. Тепловой поток 20 октября через 25 см слой почвы был нулевым. Затем теплопоток оказался в области отрицательных значений. При этом тепловая энергия поступала из почвы в атмосферу. Охлаждение почвы продолжалось вплоть до 10 марта, после чего теплопоток вновь обнулился и оставался таким до конца месяца. За счет солнечной инсоляции температура верхнего горизонта увеличилась, и тепло стало распространяться в нижние слои почвенного профиля. Максимальный поток тепла наблюдался с 20 апреля по 20 мая. Затем температура выровнялась, и распространение тепла стало стационарным, наступило динамичное равновесие.
Владимирски ЗемлеЗЪлецТ)
№ 2 (108) 2024
Литература.
1. Шульгин А. М. Снежная мелиорация и климат почвы. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 72 с.
2. Хабаров С. Н. Агроэкосистемы садов юга Западной Сибири. Новосибирск: Изд-во Наука СО, 1999.308 с.
3.Макарычев С.В., Гефке И.В., Шишкин А.В. Теплофизическое состояние плодовых садов Алтайского Приобья. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008.191 с.
4. Болотов А. Г. Измерение температуры почвы с помощью технологии I-WIRE//Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013. №11. С. 29-30.
5. Макарычев С. В. Физические свойства, гидротермические режимы почв и методы их исследования: учебное пособие. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2020.57 с.
6. Шеин Е.В., КарпачевскийЛ.О. Теории и методы физики почв. М.: Гриф и К, 2007. 616 с.
7. Болотов А. Г., Шеин Е.В., Мазиров М.А., Мартынов А.И. Определение профильного распределения температуры почвы на основании температуры ее поверхности //Земледелие. 2018. № 7. С. 26-29.
8.Вадюнина А. Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почвы. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.
9. Беляева Т.Н., Бутенкова А.Н. Флоксы в Сибирском ботаническом саду//Цветоводство. 2013. Т. 5. № 5. С. 34-37.
10. Бутенкова А.Н., Беляева Т.Н. Жизненные формы и сезонные ритмы флоксов с точки зрения их применения в садово-парковом искусстве // Биопространство: материалы Межд. конф. в рамках фестиваля науки. Томск: изд-во ТГУ, 2012. С. 226233.
11. Клементьева Л. А. Почвопокровные флоксы в коллекции Федерального Алтайского научного центра агробиотехнологий //Аграрная наука - сельскому хозяйству: сб. материалов XVIII Межд. науч.-практ. конф. Барнаул, 2023. С. 231-232.
References.
1. Shulgin A.M. Snow reclamation and soil climate. L.: Hydrometeoizdat, 1986. 72 s.
2. Khabarov S. N. Agroecosystems of gardens in the south of Western Siberia. Novosibirsk: Publishing House Science SO, 1999. 308 pp.
3. Makarychev S.V., Gefke I.V., Shishkin A.V. Thermophysical condition of fruit orchards of the Altai Ob region. Barnaul: Publishing House of ASAU, 2008.191 pp.
4. Bolotov A. G. Measuring soil temperature using I-WIRE technology//Bulletin of the Altai State Agrarian University. 2013. №11. S. 29-30.
5. Makarychev S.V. Physical properties, hydrothermal regimes of soils and methods of their research: a study guide. Barnaul: Publishing House of ASAU, 2020. 57pp.
6. Shein E.V., Karpachevsky L.O. Theories and methods of soil physics. M.: Vulture and K, 2007. 616 p.
7. Bolotov A.G., Shein E.V., Mazirov M.A., Martynov A.I. Determination of the profile distribution of soil temperature based on its surface temperature//Agriculture. 2018. № 7. S. 26-29.
8. Vadyunina A.F., Korchagina Z.A. Methods to investigate soil physical properties. M.: Agropromizdat, 1986. 416 p.
9. Belyaeva T.N., Butenkova A.N. Phlox in the Siberian Botanical Garden//Floriculture. 2013. VOL. 5. № 5. S. 34-37.
10. Butenkova A.N., Belyaeva T.N. Life forms and seasonal rhythms of phlox in terms of their use in landscape gardening //Bio-space: materials Intl. conf. as part of the science festival. Tomsk: TSU Publishing House, 2012. S. 226-233.
11. Klementyeva L. A. SGround cover phlox in the collection of the Federal Altai Scientific Center for Agrobiotechnology // Agricultural Science - Agriculture: Sat. materials XVIII Intl. scientific-practical. conf. Barnaul, 2023. S. 231-232.
THERMAL REGIME FEATURES OF SODDY PODZOLIC SOIL WITHIN AGROCENOSIS OF FLORICULTURAL CROPS ON THE TERRITORY OF BARNAUL ARBORETUM
S.V. MAKARYCHYEV1, A.A. TOMAROVSKIY1, L.A. KLYEMENTYEVA2, T.V. TIKHONOVA1
1Altai State Agricultural University, prospekt Krasnoarmeyskiy 98, Barnaul, 656049, Russian Federation
2Scientific Research Institute of Horticulture of Siberia named after M.A. Lisavenko, Zmeinogorsk tract, 49, Barnaul, Altai Territory, 656045
Abstract. The purpose of the research was to study the temperature distribution in the soil profile under the double phlox on the territory of the Scientific Research Institute of Horticulture of Siberia named after M. A. Lisavenko. The institute is located in the upland part of the city of Barnaul. The research took place from October 20, 2022, to May 30, 2023, at a variety of testing stations. The process of soil temperature decrease began at the end of October and stopped in the second decade of December. During this time, the temperature of the soil surface under a snow layer of 30 cm stabilized and amounted to -1,00 C A stationary thermal field with zero temperature formed at depths 25-50 cm, which lasted until the end of February. During March 2023 and the first decade of April, the temperature of the meter soddy podzolic soil remained unchanged. By the end of April, the surface temperature at 1 p.m. reached 11.50 C, and in the soil-forming rock 40 C. During May, the entire soil profile warmed up evenly to 20-210 C. At depths of 50 and 100 cm, the night temperature was almost equal to the daytime. The sum of temperatures in the meter layer of soil remained the same until mid-April, but during May at 1 p.m. increased to 840 C. Heat flow on October, 20 through 25 cm soil layer was zero, then became negative. At the same time, thermal energy comes from the soil into the atmosphere. Soil cooling continued until March, 10. Due to solar insolation at the end of April, the temperature of the upper soil layer increased, and heat began to spread to the lower layers of the soil profile.
Keywords: soddy podzolic soil, floricultural crops, phlox, temperature, temperature sum, thermal conductivity, heat flow.
Author details: S.V. Makarychyev, Doctor of Sciences (biology), professor, (e-mail: Makarychev1949@mail.ru); A.A. Tomarovskiy, Candidate of Sciences (agriculture), docent, dean of the Faculty of Environmental Engineering; L.A. Klyementyeva, Candidate of Sciences (agriculture), research fellow; T.V. Tikhonova, degree-seeking.
For citation: Makarychyev S.V., Tomarovskiy A.A., Klyementyeva L.A., Tikhonova T.V. Thermal regime features of soddy podzolic soil within agrocenosis of floricultural crops on the territory of Barnaul arboretum // Vladimir agricolist. 2024. №2. pp. 14-18. DOI:10.24412/2225-2584-2024-2108-14-18.
№ 2 (108) 2024
g/ia9uMipckiu ЗемдеШецТ)
