Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние вопроса 6
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследований 16
ГЛАВА 3. Природные условия района исследования 27
ГЛАВА 4. Биологические особенности плодовых культур 32
ГЛАВА 5. Теплофизические свойства черноземов выщелоченных 37
5.1. Физико-механические, водно-физические и физико-химические свойства 37
5.2. Теплофизическая характеристика генетических горизонтов черноземов 46
ГЛАВА 6. Теплофизическое состояние черноземов выщелоченных в условиях плодового сада 57
6.1. Особенности формирования и сезонных изменений теплофизических свойств чернозема в теплое время года под плодовыми культурами 57
6.2. Влияние плодовых культур на формирование гидротермических режимов и потоков тепла в черноземах Алтайского Приобья 72
6.3. Сезонные особенности формирования гидротермических полей в почвенном профиле 85
Выводы 94
Литература 97
Приложения 113
- Биологические особенности плодовых культур
- Теплофизическая характеристика генетических горизонтов черноземов
- Влияние плодовых культур на формирование гидротермических режимов и потоков тепла в черноземах Алтайского Приобья
- Сезонные особенности формирования гидротермических полей в почвенном профиле
Введение к работе
Фрукты - обязательная составная часть рациона человека. По расчетам Института питания АН РФ, норма потребления фруктов должна составлять 90-120 кг в год на человека. Предполагается, что человек при этом получает достаточное количество витаминов и микроэлементов для сохранения здоровья.
Но садовые культуры весьма требовательны к условиям произрастания, к почве и ее плодородию, т. е. к обеспеченности элементами питания и гранулометрическому составу, определяющему водно-физические свойства и поглотительную способность почвы.
Одним из обязательных условий повышения плодородия и получения высоких и устойчивых урожаев плодовых культур является создание оптимальных агрофизических и гидротермических режимов в почвенном профиле. Именно тепло и влага определяют интенсивность окислительно-восстановительных и пищевых процессов, жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, формируют корневую систему растений и, в конечном счете, урожай.
В то же время потоки тепла и влаги зависят от совокупности теплофизических свойств и особенностей распределения температурных градиентов в почвенном профиле. К теплофизическим свойствам относятся объемная и удельная теплоемкости, температуропроводность, теплопроводность и теплоусвояемость.
На сегодняшний день нет сведений о процессах формирования теплофизического состояния почв в плодовых садах Сибири. Поэтому комплексные исследования тепловых свойств и гидротермических режимов черноземов с учетом агротехники выращивания и биологии плодовых культур весьма актуальны. Цель работы
Исследовать теплофизическое состояние черноземов выщелоченных в яблоневом и грушевом садах. Задачи исследований
1. Определить теплофизические коэффициенты чернозема выщелоченного в специфических условиях многолетних плодовых насаждений.
2. Изучить суточные, сезонные и годичные температурные циклы генетических горизонтов чернозема в садах Алтайского Приобья в зависимости от агрофона.
Научная новизна
Впервые экспериментально определены теплофизические свойства черноземов выщелоченных в условиях плодового сада. Изучено формирование суточных и годичных температурных режимов под плодовыми деревьями.
Исследована динамика влагосодержания в почве в течение вегетации.
Выполненные исследования дали возможность получить полную характеристику теплофизического состояния генетических горизонтов почвенного профиля в разное время года, оценить степень воздействия плодовых культур на гидротермические режимы и теплопотоки в почве. Защищаемые положения
Поступление, аккумуляция и распространение тепла в черноземах выщелоченных определяются их физическими и теплофизическими свойствами, а также особенностями плодовых культур. Практическая значимость
Знание теплофизических свойств и режимов генетических горизонтов чернозема выщелоченного позволяет оценить и прогнозировать распространение и аккумуляцию ресурсов тепла в различное время года под плодовыми культурами в условиях Алтайского Приобья. Апробация работы
Материалы диссертации докладывались на научно-практических конференциях АГАУ (г. Барнаул, 2004, 2007 гг); на конференции молодых ученых Сибирского федерального округа «Научное обеспечение устойчивого развитии АПК в Сибири (г.Улан-Уде, 2004 г.); VI межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 30-летию г. Нерюнгри (г. Нерюнгри, 2005); региональной научно-практической конференции «Проблемы земельного законодательства, рационального землеустройства и природообустройства, ресурсного почвоведения в Дальневосточном Федеральном округе» (г. Уссурийск, 2006); на международной научно-практической конференции, посвященной 190-летию со дня рождения Н.И. Железнова, РГАУ-МСХА (Москва, 2006). Публикации
Основные результаты исследований опубликованы в 11 статьях. Объем публикаций составляет !$? п.л., в том числе доля автора 1,76 п.л. Структура и объем
Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 129 страницах печатного текста, включая 20 таблиц, 22 рисунка, 2 приложения. Список используемой литературы включает 172 отечественных и зарубежных источников. Благодарности
Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю доктору биологических наук, профессору СВ. Макарычеву за постоянное внимание при написании диссертационной работы. Особая благодарность доктору сельскохозяйственных наук, профессору И.Т. Трофимову, к.т.н. СЮ. Бондаренко, к.с-х.н. А.Г. Болотову, к.с-х.н., доценту А.А. Левину за помощь при проведении исследований и обработке результатов, коллегам кафедры физики АГАУ за поддержку при подготовке диссертации.
Биологические особенности плодовых культур
Климатические условия определяют распространение пород плодовых культур по регионам страны. Короткий вегетационный период, глубокое промерзание почвы зимой и медленное оттаивание весной является причиной выращивания в Сибири таких культур, которые наиболее приспособлены к его климату (Рыжков, 1993). Сортимент плодовых культур, груши и яблони, для сибирского садоводства формировался с учетом разнообразных суровых природно-климатических условий огромного региона Западной и Восточной Сибири (Калинина, 2003). Груша относится к семейству розоцветных (Rosaceae) и к роду груша (Ру-rus L,). Груша - давно известное и самое распространенное после яблони плодовое дерево. Ее выращивают более чем в 80 странах мира. Ежегодное производство плодов груши в мире составляет 10-11 млн. т. В Алтайском крае выращивают наиболее зимостойкие сорта Тема, Поля, Сибирячка, Внучка (Витков-ский, 2003). Плоды груши содержат до 13,07 % Сахаров; 0,24 % кислот; 0,11 % дубильных веществ; 1,52 % клетчатки. Высоко ценится груша за нежную и сочную мякоть, за приятное сочетание сахара и кислоты, за благородную незначительную терпкость. Свежие плоды и продукты переработки груши делают пищу более сбалансированной, так как в ней увеличивается содержание легкоусвояемых углеводов, органических кислот, Р-активных веществ и витамина С. Плоды груши используют для приготовления сухофруктов, мармелада, цукатов, компотов и соков. Сибирские сорта груши значительно превосходят европейские по содержанию Р-актиных соединений (100-250 мг%), которое они унаследовали от груши уссурийской, богаты хлорогенной кислотой (30-70 мг%) и арбутином (30-80 мг%) (Пучкин, 2003). Строение корневой системы и надземной части дерева зависит от многих причин, и прежде всего от биологических особенностей сорта, возраста, подвоя, почвенно-климатических условий и агротехники. Как и другим плодовым куль турам, дереву груши свойственны общие закономерности в строении корней и надземной части.
Однако оно имеет и свои специфические особенности строения. Деревья груши образуют вертикальные корни, которые идут глубоко в почву и слабо ветвятся. Кроме них имеются горизонтальные корни, расположенные почти параллельно поверхности почвы и сильно ветвящиеся. Хотя горизонтальные корни и выходят за проекцию кроны, они развиваются довольно компактно. Пространственное размещение корневой системы и ее разветвлен-ность зависят от экологических условий, подвоя и особенностей привитого сорта (рис.5). Основная масса корней находится на глубине 20-100 см, при этом скелетные корни могут проникать на глубину 5 м. У сортов с округлой кроной корневая система более густая и широкая, чем у сортов с пирамидальной. Корни у грушевого дерева начинают расти на 15 дней раньше, чем надземная часть, при температуре 6-7 С и достаточном увлажнении. Их максимальный рост наблюдается Рис.5. Строение дерева груши На степень зимостойкости плодовых деревьев влияет общее состояние подготовки их к зиме, возраст, погодные условия предшествующего лета и осени, наличие снежного покрова в зимний период, размер урожая и др. В зимний период повреждается чаще надземная часть дерева, а не корневая система, что объясняется глубоким ее залеганием. На зимостойкость корней влияет и тип почвы. Песчаные почвы охлаждаются быстрее глинистых и корни на них подмерзают чаще. Влажность почвы повышает зимостойкость корней и надземной части дерева. Поэтому после засушливого лета и осени необходим позднеосенний влагозарядковый полив. Лучше всего сохраняет корни от подмерзания снежный покров. Груша требовательна к влаге, что особенно выражено в молодом возрасте, когда корневая система у нее еще слабо развита. Только с возрастом, когда корни достаточно углубятся в почву, деревья груши получают возможность брать необходимую влагу из нижних слоев и поэтому легче других пород переносят недостаток влаги в верхней части почвы. Благодаря большой приспособляемости корневой системы, груша растет на различных почвах. Но вместе с тем, груша очень требовательна к качеству почвы. Кроме того, на формирование корневой системы оказывают влияние подстилающие породы (Рыжков, 1981). Дерево груши светолюбивое и требует солнечного местоположения. При недостаточном освещении деревья слабо развиваются, что значительно снижает урожайность. У груши редкая крона, слабая ветвистость и резко выражена ярусность. Все это свидетельствует о повышенной требовательности ее к условиям освещения. Груша имеет резко выраженный ствол и сжатую форму кроны. Широкая и пониклая формы встречаются редко. Когда нижние ветви широко распростерты в стороны, а верхние короткие и приподняты, имеет место широкопирамидальная или пирамидальная крона, характерная для многих сортов груши. У груши высокий штамб. Сильно выраженный верхушечный рост ветвей первого, второго и последующих порядков обусловливает ярусность дерева. Ослабленный рост боковых образований, идущих под прямым углом, способствует формированию коротких обрастающих веточек. Дереву груши присуща долговечность. Яблоня относится к семейству розоцветных, роду Malus. Ежегодное валовое производство яблок в мире варьирует от 45 до 50 млн. т. В России яблоня считается ведущей плодовой культурой. Ее насаждения занимают более половины площади всех плодовых в стране. Культура яблони успешно развивается в южных областях Сибири и Дальнего Востока, где выращивают ранетки, полу-культурки и крупноплодные сорта. В плодах яблони содержатся многие необходимые нам элементы питания. Наряду с сахарами 5-14 % в них имеются соли железа, натрия, марганца, калия, фосфора, кальция, лимонная, салициловая, борная и другие кислоты 0,1-2 %, большое количество аскорбиновой кислоты - противоцинготного витамина С (до 30 мг/ЮОг), каротин, витамины В, Р, пектиновые вещества, эфирные масла, клетчатка и другие минеральные и биологически активные вещества. Пектины - ценнейшие вещества, являющиеся стабилизаторами аскорбиновой кислоты, выполняют роль противоядия, способствуют выведению из организма холестерина и радиоактивных элементов. Сибирские яблоки богаче южных и европейских в 1,5-2,5 раза пектиновыми веществами, в них содержится в 3-5 раз больше витаминов С и Р. Дикорастущая яблоня представлена деревьями до 15-20 м высотой и кустарниками 0,5-3,0 м высотой. При естественном произрастании дерево развивает довольно мощную корневую систему, часто в два раза превосходящую диаметр кроны.
Корни проникают в почву до 60 см и глубже, некоторые достигают 2 м и более. В лесостепной зоне юга Западной Сибири основная масса корней (70 % и более) у ранеток в молодом возрасте (до 5 лет) сосредоточена в слое почвы глубиной до 30-40 см, в среднем возрасте (5-Ю) лет - до 50-60см, в возрасте после (8-Ю) лет - до 70 см. Большинство корней имеют направление роста не в глубину, а ближе к поверхности почвы (рис.6). Установлено, что в условиях колочной степи Алтайского края основная масса корней (70 % и более) сосредоточена на несколько большей глубине, чем в условиях лесостепи -в слое до 80-100 см, а небольшое количество корней проникает на глубину 120-180 см. Преобладают также корни горизонтального направления (Гончарова, 2002). Лучший рост корней яблони происходит при температуре от 7 до 20 градусов тепла. На урожайность и состояние яблоневых садов оказывают большое влияние морозы. Зимние минимумы температуры, 30-35 Си ниже, в сочетании с другими факторами (ветры, оттепели, отсутствие снежного покрова) могут сильно повредить деревья. Долговечность деревьев яблони мелкоплодных ранеток с открыто растущей кроной составляет в Сибири (12-15) лет, иногда (20-25) лет, это значительно меньше, чем в других природных зонах. Долговечность полукультурок (8-12) лет. В строении дерева яблони в сибирских условиях сформировались некоторые особенности, отличающие ее от яблони в Европейской части России. У яблони с открытой неукрывной кроной эти особенности таковы: неглубокая поверхностная корневая система с преобладанием горизонтальных корней; малый габитус кроны; низкий штамб (20-30) см в лесостепных регионах и около 40 см в подтаежных, снежных; приземистая кустовая форма кроны без выраженного центрального проводника; закладка плодовых образований на однолетних приростах.
Теплофизическая характеристика генетических горизонтов черноземов
В гл. 5 было показано, что характер изменения теплофизических свойств по профилю чернозема определяется влажностью, гранулометрическим составом, плотностью и другими агрофизическими показателями его генетических горизонтов. Эти почвенные факторы и свойства обусловливают формирование температурного режима почвенной толщи. Однако при изучении и анализе распределения термических полей в почве ее теплофизические параметры исследователями обычно не рассматриваются. Остаются открытыми вопросы также и о влиянии самих древесных растений на изменения теплофизического состояния основных почвенных горизонтов. В связи с этим мы сделали попытку выявить некоторые особенности варьирования теплоемкости, тепло- и температуропроводности чернозема выщелоченного под семечковыми плодовыми культурами, такими как груша и яблоня в условиях Алтайского Приобья. Определяющее влияние на комплекс теплофизических коэффициентов в течение вегетационного периода оказывает влажность почвы (табл. 8). Данные табл. 8 оказывают, что распределение влаги под грушей и яблоней одного года посадки (1996) различно: в середине июля иллювиальный горизонт (В) под яблоней увлажнен сильнее, чем под грушей. В пахотном слое и почвообразующей породе различий не обнаружено. К середине августа наблюдается некоторое иссушение почвенного профиля под плодовыми деревьями, особенно под грушей. Таким образом в июле-августе 2003 года разница во влажности на этих агрофонах составляет 1,5-2,0 %, что в миллиметрах в пересчете на весь почвенный профиль будет равна 20-30.
Следует отметить, что крона груши пирамидальная в отличие от раскидистой кроны яблони, которая сильнее затеняет почву, препятствуя физическому испарению влаги. Влажность (U,%), объемная теплоемкость (Ср, 106Дж/м3К), температуропроводность (а, 10" м /с) и теплопроводность (к, Вт/(м К) основных генетических горизонтов чернозема под плодовыми культурами в 2003 году (числитель - под В соответствии с изменением влажности в генетических горизонтах чернозема теплофизические коэффициенты не остаются постоянными, но степень их варьирования не одинакова (Гефке, 2004). Так в табл. 8 представлены значения объемной теплоемкости горизонтов чернозема. Из этой таблицы видно, что теплоемкость почвы вниз по профилю под обеими плодовыми культурами возрастает в соответствии с ростом ее плотности. В то же время объемная теплоемкость на одной глубине выше там, где большая влажность чернозема. Такая ситуация сохраняется в течение всех сроков наблюдения (лето-осень). Особых различий в значениях коэффициента температуропроводности не наблюдается, так как его увеличение в столь малом диапазоне изменения влажности (гл. 5) несущественно и составляет не более 8 %. Тем не менее в иллювиальном горизонте как под грушей, так и под яблоней складываются наилучшие условия теплообмена: температуропроводность составляет (0,71-0,76)10-6 м2/с, что в среднем на 30 % больше, чем в пахотном слое и в горизонте С. Теплопроводность на глубине 35-50 см также является максимальной в течение лета 2003 года. В то же время под яблоней на глубине свыше 80 см она несколько выше, чем под грушей (табл.8). На других глубинах различий в значениях теплопроводности на данных агрофонах не наблюдается. Более детальные наблюдения за влажностью и теплофизическими характеристиками чернозема под плодовыми деревьями одного года посадки были проведены нами в течение вегетационных периодов 2004 и 2005 годов.
На рис.10 представлена динамика средних значений влажности в основных генетических горизонтах чернозема выщелоченного под грушей и яблоней в течение вегетации за эти годы. В мае 2004 года влажность пахотного слоя А под этими культурами была достаточно близка по своим значениям и отличалась на 2,6 % от массы почвы. К середине июня (17.06) она стала почти одинаковой. Как под грушей, так и под яблоней в течение этого времени наблюдалось иссушение верхнего гумусового слоя почвы. Осадки, выпавшие в начале июля, резко увеличили влагосодержание соответственно до 29,9 и 31,5 %. В последующий период, вплоть до середины сентября наблюдалось значительное иссушение верхнего почвенного горизонта до 15,5 % под грушей и до 13,1 % под яблоней. В целом влажность чернозема под грушей на глубине 0-10 см была выше, чем под яблоней в течение всего периода вегетации. Причина этого, видимо, заключается в большом количестве поверхностных корней у яблони, которые сильнее потребляли почвенную влагу. В иллювиальном горизонте различия в степени увлажнения под этими культурами выровнялись. Только 20 мая и 1 июля они составили 2,0-2,5 %, а в другие сроки наблюдений они, по сути, не превышали десятых долей процента. Некоторый рост почвенного увлажнения был отмечен в первой половине июля с некоторым запозданием по сравнению с верхним слоем.
Горизонт С характеризовался снижением почвенной влажности в течение всего вегетационного периода под обеими культурами. Только в июне количество влаги под яблоней на 1,6 % было выше, чем под грушей. Но в целом за вегетацию почвообразующая порода во втором случае содержала большее количество влаги за счет пирамидальной кроны, состоящей из меньшего количества листьев и более слабой горизонтальной корневой системы. В то же время вертикальные корни груши проникали на глубину 1,5-2 м, потребляя воду из нижележащей почвенной толщи. В мае 2005 года почвенное увлажнение оказалось выше по сравнению с 2004 годом. Так под грушей влажность верхнего 20-ти см слоя достигала 26,0 % от массы почвы, тогда как под яблоней только 20 %. До середины июня наблюдалось иссушение почвы и только в результате обильных дождей влагосодержание увеличилось и оставалось достаточно высоким до середины августа, особенно под грушей. К 12 сентября оно оказалось одинаковым на обоих вариантах и составило около 15
Влияние плодовых культур на формирование гидротермических режимов и потоков тепла в черноземах Алтайского Приобья
Плодовые культуры, такие как груша и яблоня различных годов посадки формируют режимы тепла и влаги в почвенной толще, имеющие свои специфические особенности. Для их выявления нами в течение вегетации 2003-2005 гг. проводились наблюдения за температурой и влажностью почвы. Так в табл. 12 представлены температурные данные под грушами посадки 1996 года и яблонями, высаженными в 1996 и 1998 годах. Проведенные наблюдения показывают, что наиболее существенные различия в температуре имеют место на поверхности и в верхних слоях почвы. При этом температурная волна с глубиной запаздывает и чем глубже, те сильнее. Температурный профиль под молодыми яблонями (1998 г) более выражен. Здесь почва прогревается сильнее из-за менее раскидистой кроны. Груша, имея собранную пирамидальную крону, также способствует проникновению более высоких температур в почвенный профиль. Под раскидистой яблоней (диаметр кроны 3,5 м) 1996 года посадки поверхность почвы более затенена и температура ниже, чем на первых двух вариантах. Тем не менее, разброс температур на данных агрофонах невелик и не позволяет выявить существенные особенности процессов распространения тепла в почвенной толще. Поэтому нами были рассчитаны суточные суммы температур на отдельных глубинах и в целом в метровом слое почвы (табл. 13) в июле и августе 2003 года. щественные особенности исследованных агофонов. Так в ряду более молодых яблонь формировался напряженный температурный режим: суточная сумма температур 17-18 июля здесь оказалась равной 845,0 градусам по сравнению с 776,0 под грушей и 700,8 градусами под яблоней посадки 1996 года. В междурядьях почва прогревалась аналогично рассмотренным вариантам из-за различной формы кроны и ее облиственности.
В табл. 14 приведены также результаты расчета суточной суммы температур уже на четырех вариантах с включением яблонь 1986 года посадки. Как оказалось и в августе (19-20.08) обнаруженные в июле закономерности подтверждаются: слабее всего прогревалась почва под старыми яблонями (лишь до 779,2 градуса по сравнению с самыми молодыми, где сумма температур составила 952,3 градуса). Особенности температурного режима летом 2003 года определенным образом сказались на формировании общих (ОЗВ) и продуктивных (ПЗВ) запасов влаги в почвенном профиле. В табл. 15 представлены влагозапасы для слоев почвы разной мощности. Так, 17 июля в метровом слое почвы максимальные запасы влаги оказались под молодыми яблонями (1998 г.) и составили 158,52 мм по сравнению со 137,08 мм под грушами. Очевидно, что молодые яблони слабее осваивают почвенную толщу своими корнями и меньше расходуют влагу на транспирацию. К 19 августа ОЗВ и ПЗВ сократились на всех вариантах, особенно в слое 0-20 и 0-50 см. В то же время в междурядьях они оставались достаточно высокими и могли усваиваться корнями плодовых деревьев за счет капиллярного распространения поля влажности. Постепенное иссушение почвенной толщи продолжалось и позднее (вплоть до 14 октября). Особенности формирования гидротермических полей сказались на величине тепловых потоков, поступающих в почву в июле и августе 2003 года. Это подтверждают данные табл. 16. Из данных табл. 16 видно, что поток тепла из почвы выходит, начиная с 16 часов дня и до рассвета.
Максимальный теплопоток в почву наблюдается в 10 часов утра. В целом за сутки тепла больше поглощает почва под грушей и менее всего под старыми яблонями посадки 1986 года. Такие различия в потоках тепла вполне обоснованы и являются следствием как биологических особенностей плодовых культур, так и режимами почвенной влажности и ее температуры. Более детальные наблюдения за температурой и влажностью почвы в плодовом саду были продолжены нами в 2004 году. Так, суточные измерения температур проводились трижды: в середине июня, июля и августа, а разовые каждые десять дней в 13 часов. Результаты расчетов определения сумм суточ 78 ных температур представлены в виде диаграмм на рисунке 14 для пахотного слоя почвы как в рядах под растениями, так и в междурядьях. 1000 Кроме того, на рис. 15 показаны суммы температур во всем деятельном почвенном слое 0-100 см в рядах груш и яблонь разного возраста. При анализе полученных данных можно отметить, что суточная сумма температур под яблонями посадки 1986 года как в верхнем 20-ти см слое, так и в метровой толще оказалась ниже, чем под более молодыми яблонями и грушами, размеры крон которых не превышают 2 метров. Аналогично предыдущему году обработанные культиватором междурядья в молодом саду имели более высокую температуру, которая в середине июля составила 1124,5 градуса. В целом можно отметить, что почвенный профиль летом 2004 года по всем агрофонам прогревался сильнее.
Сезонные особенности формирования гидротермических полей в почвенном профиле
Изучение сезонных особенностей формирования влажностных полей основывалось на подекадном измерении влагосодержания в почве летом 2004 и 2005 года в грушевом и яблоневом садах. Результаты представлены на рис. 17 и 18 в виде гидрохроноизоплет до глубины 1 метр. Рис. 17 Особенности распределения влаги в почвенном профиле летом 2004 года. А - груша 1996 г., Б - яблоня 1996 г. Анализ рисунков показывает, что с июня по сентябрь 2004 годы режимы влажности на отмеченных агрофонах имели свои отличия. Под грушей увлажнение в диапазоне 18-21 % в начале июня проникало в почву на глубину более 1 метра. Вплоть до июля такая влажность здесь сохранялась в слое 0-60 см, тогда как под яблоней только в слое 0-50 см. Увлажнение более 24 % в грушевом саду сохранялось в течение месяца, т.е. с 24 июня по 28 июля. В яблонях же только до середины июля и проникало на глубину 30 см, тогда как в первом случае на 50 см. В целом профиль чернозема под грушами был увлажнен сильнее, чем под яблонями в течение всего лета 2004 года, что ещё раз подтверждает данные, представленные в предыдущем параграфе. В 2005 году эти различия оказались более существенными, поскольку в яблонях в течение всего периода вегетации, начиная с июня влажность метрового слоя почвы не превышала 18 %. В то же время в грушевом саду влагосодержание более 24 % отмечалось с июня по август в верхнем 20-ти см слое. Такие различия можно объяснить только особенностями корневых систем изученных плодовых культур, о чем шла речь в гл. 5. Кроме того, более раски дистая и густая крона яблонь снижала физическое испарение из почвы, тем самым способствуя гидроаккумуляции в деятельном слое почвы. Возможность разработки и изготовления полевых электротермометров на кафедре физики АГАУ позволила детально исследовать температурный режим в течение 2004-2006 гг. К сожалению, зимой 2004/2005 г термодатчики, установленные в яблоневом саду, вышли из строя, поэтому весь период измерения температуры имел место только под грушами. Итог подекадного наблюдения за температурой в метровой толще почвы представлен на рис. 19 и 20. Следует отметить, что температура измерялась зимой и летом в 13 часов дня.
Термохроноизоплеты рис. 19 показывают, что в ряду груш летом 2004 года температура более 20 градусов проникает в почву лишь на 5 см с конца июня по середину августа. К началу июня почвенный профиль прогревается до 5 градусов, хотя ниже 100 см отмечается нулевая температура. Пятнадцатиградусная изотерма распространяется до 50 см с середины июня и до конца августа. С конца сентября наблюдается постепенное охлаждение почвы до 5 С, а с середины октября температура переходит через ноль и оказывается отрицательной вплоть до 10 апреля 2005 года. Характерно в то же время, что термо-изоплета ниже 5 градусов в течение всей зимы не проникает глубже 5 см. Причина этого заключается в значительном снегонакоплении, высота которого в декабре достигала 55 см, что препятствовало промерзанию почвы. Нулевая изотерма опускалась только на глубину 90 см. С учетом состава почвенной влаги и ее минерализации следует предположить, что замерзания воды в почве практически не наблюдается уже с 5 см.
По некоторым данным соли, содержащиеся в почвенной влаге, не дают ей замерзнуть даже при -5-7 С. Начиная с мая 2005 года, мы можем анализировать особенности формирования термического режима уже на двух агрофонах: под грушами и яблонями. Из рис. 19 и 20 видно, что в ряду яблонь во всей метровой толще почвы температура достигала 5 градусов выше нуля, тогда как в ряду груш с глубины 30 см и ниже такая температура установилась только к началу июня. Зона температур 10-15 С на всех рассматриваемых агрофонах в летний период распространяется глубже 100 см, то есть практически все генетические горизонты чернозема прогреваются до активных и благоприятных в биологическом отношении температур. Длительность периода с температурой 10 С в черноземах Приобья составляет немногим более 4 месяцев, тогда как в выщелоченных черноземах европейской части РФ период с такими температурами превышает 7 месяцев (Справочник по климату СССР, 1965). Глубина прогревания черноземов Приобья до температур 15 С и выше, которые по оценке ряда исследователей (Кононова, 1963; Шульгин, 1967) наиболее благоприятны для интенсивной биологической деятельности и формирования высоких урожаев сельскохозяйственных культур, как правило, не велика и так же сильно зависит от агрофона и погодных условий. К 1 августа температуры от 15 до 20 градусов на первом агрофоне проникают только до 75 см, тогда как на втором до 90 см. Температуры, выше 20 градусов под яблоней достигают 15 см и сохраняются с начала июня до середины августа.
Под грушей только до 7 см и только во второй половине июля. Среди черноземов лесостепной зоны Западной Сибири (Агрофизическая характеристика почв Западной Сибири, 1976) выщелоченные черноземы Приобья по характеру температурного режима и интенсивности теплообмена в летний период являются наиболее «теплыми». Начиная с конца августа, в яблоневом саду на глубине 15 см образуется зона пониженной температуры (5-Ю градусов). В грушевом это явление имеет место с глубины от 3 до 30 см, хотя на поверхности температура не опускается ниже 10 градусов. Такой эффект обусловлен падением температур в ночное время и их проникновением вглубь почвы. Днем температура самых верхних слоев увеличивается, но это уже не может существенно повлиять на термический режим подстилающих слоев.
