ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2024
Просмотров: 53
Скачиваний: 0
крывая поверхность почвы от солнечных лучей, расте ния уменьшают ее нагревание, но одновременно ра стительность снижает потери тепла на излучение.
Тепловые свойства почвы характеризуются объем ной теплоемкостью,, теплопроводностью и температу ропроводностью. Объемная теплоемкость определяется количеством теплоты, затрачиваемой для нагрева ния единицы объема почвы на один градус. Теплоем кость значительно возрастает с увеличением плотно сти почвы и содержанием влаги, откуда и произошло распространенное деление на тяжелые влагоемкие — холодные почвы и маловлагоемкие — теплые.
Теплопроводность почвы — это способность про водить тепло от нагретых слоев к более холодным. Теплопроводность зависит от плотности и пористости почвы, ее механического состава и содержания поч венной влаги.
Температуропроводностью характеризуется быстро та выравнивания температуры в почве. Эта тепловая характеристика имеет важнейшее значение особенно тогда, когда речь идет о прогревании однородных почв.
Тепловые характеристики могут быть определены различными способами. Для почв природного сложе ния возможно применение физических приборов в по левых условиях. Сущность метода заключается в том, что в почву вводится нагреватель и изучается созда ваемое им температурное поле. Измеряя температуру почвы на определенных расстояниях от зонда, можно по формулам найти объемную теплоемкость, коэффи циенты теплопроводности и температуропроводности. Этот метод позволяет проследить за динамикой изме нения тепловых характеристик почвы.
60
В жизни растений температуре почвы принадле жит решающая роль, начиная от прорастания семян и до созревания урожая. Принято считать, что для со зревания урожая каждой культуре необходима опре деленная сумма среднесуточных температур за все дни вегетационного периода. Ею определяются такие почвенные процессы, как передвижение воды в жид ком и парообразном состоянии, скорость испарения и конденсация пара.
Основным способом измерения температуры почвы пока остается применение специальных ртутных тер
мометров, которые |
часто не в состоянии дать |
точных результатов. |
Поэтому и возникла необходи |
мость создания более совершенных приборов. В по следние годы агрономы пользуются полупроводнико выми электротермометрами различных назначений. Они отличаются высокой точностью, быстротой изме рения и возможностью проведения дистанционных из мерений температуры почвы.
Особый интерес представляет прибор, определяю щий осредненное значение температуры на участке поверхности почвы. За свой необычный вид он назван термопауком. Прибор соприкасается с поверхностью почвы шестнадцатью гибкими ножками, на концах каждой из них надет прозрачный наконечник, в кото ром находится рабочий спай термопары. Нерабочие спаи всех ножек собраны в теле термопаука—алюми ниевом диске. Прибор подключен к гальванометру, показывающему осредненную температуру всего поля. Он позволяет дистанционно вести непрерывные на блюдения, надежен и безотказен в работе.
На смену почвенным термометрам Савинова агро-
61
физики создали полупроводниковый пахотный элект ротермометр. Он служит для измерения температуры на различной глубине и представляет собой терми стор, заключенный в металлическую трубку с деле ниями на поверхности. Конец термистора выведен на ружу и при соприкосновении с почвой быстро прини мает температуру пахотного слоя на глубине до по луметра. Измерения занимают не более 2—3 мин. Прибор облегчает работу агронома, особенно при определении сроков сева кукурузы, проса и других теплолюбивых культур.
С помощью самопишущих гальванометров можно вести непрерывные записи показаний полупроводнико вых электротермометров, что в земледелии представ ляет значительный интерес.
Сельское хозяйство в большей мере, чем любая другая область производства, зависит от метеороло гических условий и без достаточно надежных прогно
62
зов погоды нельзя гарантировать получение высоких урожаев. Прогноз должен быть не только точным, но и своевременным. В этом направлении агрофизиками уже сделаны первые удачные шаги: созданы прибо ры-автоматы кибернетического типа. Один из таких приборов прогнозирует местные заморозки.
Температура, ожидаемая в ночное время, опреде ляется рядом метеорологических условий в призем ном слое воздуха во время захода солнца. Величина ее ночного падения зависит от увлажнения поверхно сти почвы, ее радиационно го баланса и скорости ветра. Полупроводниковый прогнозатор радиационных заморозков представляет небольшое счетно-решаю щее устройство, дающее прогноз на основании ин формации метеорологиче ских условий, которую по лучает от полупроводнико вых датчиков.
Радиационный баланс, выражающий разность меж ду энергией, получаемой участком почвы и теряемой им в виде излучения, при бор находит с помощью при емника радиаций — полу проводниковой термобата реи. Последняя одновре-
менно учитывает и скорость движения ветра в призем ном слое атмосферы. Всю остальную информацию, необходимую прибору, он получает от полупроводни ковых датчиков-термисторов. Человек должен сооб щить прогнозатору только состояние влажности поч вы: сухая, влажная или очень влажная, а также время года и географическую широту местности. На основании собранной информации прибор математи чески решает задачу о возможности радиационного заморозка, времени его начала и окончания. Прогноз заморозка сообщается при помощи сигнала. Прибор точен и прост по устройству. Он дает прогноз забла говременно и может допустить ошибку в оценке ноч ных температур не более чем на один градус.
В практике земледелия давно применяются раз личные приемы воздействия на температуру почвы. Одним из них является новый способ мульчирования почвы с помощью синтетических пленок. Он позволя ет комплексно изменять условия жизни растений. Для мульчирования используют разнообразные материалы: пропитанную черным веществом мульчбумагу, угольную пыль, сажу, черные краски. Произ водство полимеров обогатило практику мульчирова ния тонкими пленками и синтетическими материала ми для покрытия почвы.
Черные покрытия резко увеличивают поглощение солнечной радиации и повышают температуру почвы. Наибольшее прогревание ее дает мульча в виде про зрачной пленки, под которой круглые сутки темпера тура сохраняется более высокой, чем под мульчей других видов. В последние годы практикуют выпуск черной синтетической мульчи.
64
Прозрачная пленка хорошо пропускает всю види мую радиацию и прилегающую к ней часть инфракра сного излучения солнца. В ночное время почва теряет тепло. Пленка плохо пропускает его и в основном за держивает у поверхности почвы, поэтому расход теп ла из мульчированной почвы резко снижается.
Пленка прекрасно регулирует влажность почвы. Через отверстия для выхода растений наружу она пропускает выпадающие осадки и в то же время резко замедляет испарение с поверхности почвы. Под плен кой не образуется почвенной корки и уплотнений. Она способствует борьбе с сорняками, рост которых прак тически прекращается, особенно под черной пленкой.
Как видно, синтетическая черная мульчпленка всесторонне воздействует на улучшение условий раз вития растений, а это способствует сокращению сро ков выращивания и получению значительно больших урожаев томатов, земляники, дынь и других культур.
В США созданы опытные образцы машин, пред ставляющих собой целый агрегат для мульчирования почвы и посадки растений. Перемещающийся на при цепе трактора агрегат опрыскивает поверхность поч вы синтетической жидкостью, которая быстро затвер девает и образует черную эластичную пленку. Почти одновременно вращающийся вал с шипами проделы вает в пленке отверстия, через которые в почву высе вают семена или высаживают рассаду.
Применение в качестве мульчи черных и прозрач ных синтетических пленок может привести к значи тельным изменениям и упрощениям агротехники вы ращивания многих сельскохозяйственных культур. При этом отпадает необходимость рыхления почвы,
65
борьбы с сорняками, а посаженные клубни картофе ля не заделывают в почву, что упрощает уборку уро жая.
Дальнейшее развитие физики почв поможет спе циалистам сельского хозяйства в деле создания бла гоприятных физических условий для нормального роста и развития растений и получения устойчивых высоких урожаев.
\
изотопы
ВСЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Внашей стране создана целая сеть научных ин ститутов, опытных станций и экспериментальных уста новок, ведущих исследования по применению атомной энергии в земледелии, животноводстве и селекции. Метод меченых атомов стал новым способом позна ния сложнейших явлений жизни, а излучение радио активных изотопов — мощным средством активного воздействия на важнейшие жизненные процессы, в частности на наследственность.
Современной наукой установлено существование 104 химических элементов и свыше полутора тысяч их изотопов. Среди них преобладают неустойчивые ра диоактивные изотопы, которые самопроизвольно, без
67
внешнего воздействия распадаются, превращаясь при этом в изотопы других химических элементов. Радио активные изотопы в небольших количествах содер жатся во всех телах природы, во всех живых организ мах. Они существуют у всех химических элементов, из которых природа строит живые организмы. Хими ческие свойства радиоактивных и нерадиоактивных изотопов того же Элемента вполне одинаковы. Они с одной скоростью поступают в живой организм и оди наково участвуют во всех жизненно важных процессах обмена веществ.
Распад радиоактивных изотопов сопровождается излучением энергии, уносимой частицами материи. Раз личают несколько видов ядерного излучения. Альфа-
лучи — поток ядер атомов гелия. |
Два вида бета-лу |
чей — отрицательных электронов |
и положительных |
позитронов. Гамма-лучи — излучение, по своей приро де подобное фотонам рентгеновских лучей. При рас паде урана могут выделяться ядерные частицы, ней троны.
Все виды ядерного излучения имеют различную природу и обладают неодинаковыми физическими свойствами. Однако они характеризуются общим, очень важным для живого организма свойством. При взаимодействии с атомами и молекулами вещества частицы излучения превращают их в заряженные ионы. Поэтому потоки ядерного излучения и назы вают ионизирующим излучением. Ионизация происхо дит за счет высоких запасов энергии, с которой части цы освобождаются атомными ядрами. Гамма-лучи и нейтроны могут глубоко проникать в облучаемые те ла, их называют проникающим излучением.
68
В сельском хозяйстве наметились основные на правления в применении ядерного излучения. Оно используется для расширения основ научного ведения хозяйства с помощью так называемых меченых ато мов. В настоящее время они стали одним из основ ных экспериментальных методов физиологических, аг рохимических и почвенных исследований. Гамма-лучи становятся перспективным фактором повышения пло дородия полей. Ионизирующее излучение облегчает борьбу с вредителями сельскохозяйственных растений и зерна. Радиоактивные атомы способствуют длитель ному хранени-ю картофеля, овощей и продуктов животноводства. С применением излучения сформи ровалось новое направление в селекционной работе — радиоселекция.
Меченые атомы
Выдающийся русский биолог К. А. Тимирязев мечтал о том, чтобы от самих растений получать от веты на вопросы: в каких питательных веществах и в каких количествах они нуждаются, когда и в каком виде необходимо их вносить. Только современная на
ука открыла перед работниками сельского хозяйства подобные возможности.
Меченые атомы позволили биологам глубоко про никнуть в познание сложных жизненных процессов, в познание самых сокровенных тайн живого организма, долгое время остававшихся почти недоступными для научных исследований. Первыми начали применять меченые атомы агрохимики. Вместе с питательными веществами в растение вводится как примесь незна-
69