TUPROQ HARORATINI O‘LCHASH Mashg‘ulotning maqsadi: Tuproqning issiqlik xossalari va rejimi haqida tushunchaga ega bo‘lish. Tuproq haroratining qishloq xo‘jaligidagi ahamiyatini bilish. Tuproq yuzasi haroratini o‘lchaydigan termometrlarning tuzilishi bilan tanishish. Tuproq yuza qismi haroratini o‘lchashni o‘rganish. Topshiriqlar: 1. Tuproqning issiqlik xossa va rejimlari haqida umumiy tushunchaga ega bo‘lish; 2. Mavzuga doir adabiyotlar va internet ma’lumotidan foydalanib termometrlarning tuzilishini o‘rganish; 3. Muddatli termometr TM-3 ni o‘rnatish va undan hisob olishni o‘rganish; 4. Maksimal termometrni o‘rnatish va undan hisob olishni o‘rganish; 5. Minimal termometr TM-2 ni o‘rnatish va undan hisob olishni o‘rganish. Kerakli materiallar va asboblar: mavzuga doir darslik, o‘quv qo‘llanma, ishchi daftar, termometrlar, soat. Tuproqning issiqlik xossalari va rejimi haqida tushuncha hamda uning qishloq xo‘jalik ekinlari uchun ahamiyati Yer yuzasiga keladigan radiatsiya miqdoriga bog‘liq holda tuproq yuzasining harorati o‘zgaradi. Tuproqdagi haroratning bir qismi havoning quyi qatlamlarini isitishga, bir qismi tuproqdagi namni bug‘latishga, bir qismi tuproqda o‘sadigan o‘simliklarni harorat bilan ta’minlashga va qolgan qismi tuproqning ichki chuqur qismlarini isitishga sarflanadi. 1 Tuproq harorati radiatsiya balansiga bog‘liq. Tuproq yuzasining radiatsiya balansi quyidagi qismlardan iborat: B=LE+P+ A (1) bunda: L - bug‘ hosil bo‘lishi uchun sarf bo‘lgan yashirin issiqlik (o‘rtacha 2,5 ming J/g); E - bug‘lanish tezligi; P - Yer yuzasi bilan atmosfera o‘rtasidagi turbulient issiqlik almashinuvi; A-Yer yuzasi bilan atmosferaning quyi qismi o‘rtasidagi molekulyar issiqlik almashinuvi. Tuproq harorati chuqurlikka mos ravishda isib boradigan bo‘lsa (kunduzi va yozda) haroratning insolyasiya tipi, aksincha ya’ni tuproq yuzasi ichki qismlarga nisbatan sovuqroq bo‘lsa, tuproq o‘zidagi issiqlikni atmosferaga beradi. Bunga tuproq haroratining radiatsiya tarqatish tipi deyiladi. Tuproq harorati o‘simliklar o‘sib rivojlanishining eng muhim omillaridan biri hisoblanadi. Tuproqning issiqlik rejimi shu joyda kechadigan biologik va kimyoviy jarayonlarga ham bevosita ta’sir etadi. Tuproqda ma’lum harorat bo‘lgandagina o‘simliklar yaxshi rivojlanib, mikroorganizmlar faoliyati aktivlashadi. Tuproq yuzasiga tushadigan quyosh raditsiyasining bir qismi, tuproqni qizdirish uchun sarflanib, boshqa qismi yana nurlanib atmosferaga qaytadi. Turli tuproqlar har xil darajada isib, sovish xususiyatiga ya’ni issiqlik rejimiga ega. Tuproqning issiqlik holati uning genetik qatlamlaridagi haroratning ko‘rsatkichlari bilan xarakterlanadi. Harorat tuproqda kechadigan kimyoviy, fizik-kimyoviy, biokimyoviy, biologik jarayonlarning borishi hamda intensivligining muhim omili hisoblanadi. Tuproqdagi turli birikmalarning erishi va cho‘kmaga tushishi, mikroorganizmlar va tuproq faunasining hayot faoliyati tuproqdagi issiqlik miqdoriga bog‘liq. Qishloq xo‘jalik ekinlari urug‘ining unib chiqishi, ildizlarning rivojlanishi, ulardagi alohida fazalarning o‘tishi, fotosintez jadalligi singarilarga bevosita bog‘liq bo‘lgan o‘simlik hosildorligi tuproqning issiqlik sharoitiga bog‘liq. Tuproqda issiqlik etarli bo‘lmaganda, o‘simliklar hosili kamayib, ko‘pchilik ekinlar nobud bo‘ladi. Turli tuproqning issiqlik rejimlari A.P.Voeykov, A.F.Chudnovskiy, M.I.Budiko, 2 A.M.Shulgin, A.N.Dimo, O‘zbekistonda esa I.Turapov, SH.T.Xoliqulov va boshqalar tomonidan o‘rganilgan. Tuproqdagi issiqlikning asosiy manbai - quyosh nur energiyasi (quyosh radiatsiyasi) hisoblanadi. Shuningdek tuproqdagi issiqlikning uncha ko‘p bo‘lmagan qismi, yerning ichki energiyasi va litosferaning yuqori qism kechadigan kimyoviy, biologik va radioaktiv jarayonlar natijasida keladigan issiqlik hisobiga to‘planadi. Organik moddalar (go‘ng, o‘simlik qoldiqlari, har xil chirindi kabilar) ning chirishi natijasida hosil bo‘ladigan issiqlik yopiq grunt (parnik xo‘jaligi) sharoitida sabzavotchilikda keng ishlatiladi. Quyosh radiatsiyasi tuproq yuzasiga yutilib, issiqlik energiyasiga aylanadi va u tuproqning pastki qatlamlariga o‘tkaziladi. Atmosferaning yerga yaqin qismi harorati tuproq haroratidan pastroq bo‘lsa, tuproqdagi to‘plangan issiqlik atmosferaga qarab o‘tadi. Yer yuzasiga tushayotgan va qaytayotgan quyosh radiatsiyalarining energiyasiga bog‘liq holda tuproq isib-soviydi. Tuproq yuzasiga singdiriladigan va undan qaytadigan issiqlikning miqdori tuproqning rangiga, struktura agregatlarining holatiga, tuproqning o‘simliklar bilan soyalanishiga, namlanishiga va boshqa omillarga bog‘liq. Tuproq yuzasiga tushayotgan quyosh radiatsiyasi miqdori joyning geografik joylashuvi va relef sharoitlariga, Shuningdek, yil, kecha- kunduz davomida o‘zgarishi va atmosfera holati (ochiq yoki bulutli bo‘lishi) kabilarga ham bog‘liq. Shimoliy yarim sharda quyosh radiatsiyasining umumiy oqimi shimoldan janubga borgan sayin oshib boradi. Yer yuzasining mo‘tadil kenglik zonasida quyosh radiatsiyasi kunning o‘rtalarida, yerning tekis yuzasida minutiga 0,8-1,5 kal/sm2 ni tashkil etadi. Tuproqning issiqlik xossalari. Tuproqning issiqlik xossalariga: tuproqning issiqlik singdirishi, issiqlik sig‘imi va issiqlik o‘tkazuvchanligi kiradi. Tuproqning issiqlik singdirishi - tuproqning quyosh energiyasini qabul qilib, singdirish xossasidir. Tuproqning bu xossasi odatda Albedo (A) ko‘rsatkichi bilan xarakterlanadi. Albedo qanchalik kam bo‘lsa, tuproq quyosh energiyasini shuncha ko‘p singdiradi. Albedo tuproqning rangiga, namligiga, struktura holatiga, tuproq yuzasining tekisligiga va o‘simlik qoplamiga bog‘liq (4.1.1-jadval). To‘q tusli, 3 gumusga boy tuproqlar och tusli tuproqqa nisbatan va nam tuproq quruq tuproqqa qaraganda quyosh energiyasini ko‘proq singdiradi va albedo ko‘rsatkichi past bo‘ladi. 4.1.1-jadval Turli tuproqlar va o‘simlik qoplamining albedosi, % (A.F. CHudnovskiy, 1959) Tuproqlar Albedo O‘simliklar Albedo Quruq holdagi qora 14 Bahorgi bug‘doy 10-25 Nam holdagi qora 8 Kuzgi bug‘doy 16-23 Quruq holdagi bo‘z 25-30 Sabza o‘t 26 Nam holdagi bo‘z 10-12 Qurigan o‘t 19 Quruq holdagi gil 23 G‘o‘za 20-22 Nam holdagi gil 16 Kartoshka Sholi 19 12 Tuproqning issiqlik sig‘imi - tuproqning issiqlikni singdirib, o‘zida ushlab turish qobiliyati bo‘lib, 1 gramm yoki 1 sm3 hajmdagi tuproqning 1°C ga qizdirish uchun ketgan va kalloriya bilan o‘lchanadigan issiqlik miqdori bilan ifodalanadi. Tuproqning og‘irlik (yoki solishtirma) issiqlik sig‘imi va hajmiy issiqlik sig‘imi ajratiladi. Issiqlik sig‘imi tuproqning minerologik va mexanik tarkibiga, organik moddalar miqdoriga, uning g‘ovakligi va tuproqdagi havo miqdoriga bog‘liq (4.1.2-jadval). Suvning issiqlik sig‘imi tuproqdagi mineral va organik moddalardagiga qaraganda ancha yuqori bo‘lganidan, nam tuproqlarning haroratini oshirish uchun quruq tuproqqa nisbatan ko‘proq issiqlik zarur bo‘ladi. Nam tuproqlar sekinroq qizib va sekin soviydi, quruq tuproq tezroq qizib, tez soviydi. Soz tuproqlar nam holatida qumli tuproqlarga qaraganda ancha yuqori issiqlik sig‘imiga ega bo‘lganidan, sekinroq soviydi. Shuning uchun serchirindi va og‘ir mexanik tarkibli tuproqlar "sovuq tuproq", oz chirindili, engil (qumli, qumloq) tuproqlar "iliq" tuproqlar jumlasiga kiradi. 4.1.2-jadval Tuproq tarkibiy qismlarining va alohida minerallarining issiqlik sig‘imi 4 Modda Issiqlik sig‘imi Og‘irlik Hajmiy, kal/(g grad) j/(g grad) kal/sm3 grad j/(sm3grad) Kvarsli qum 0,196 0,82 0,517 2,16 Gil 0,233 0,98 0,577 2,42 Torf 0,477 2,00 0,611 2,56 Suv 1,000 4,19 1,000 4,19 Kvars 0,198 0,83 - Kaolin 0,233 0,97 - Tuproqqa ishlov berish, yerni sug‘orish yo‘li bilan tuproq g‘ovakligini va namligini o‘zgartirish hamda ma’lum darajada tuproqning haroratini boshqarish mumkin. Tuproqning issiqlik o‘tkazuvchanligi - tuproqning o‘zi orqali issiqlikni o‘tkazish qobiliyati. Issiqlik o‘tkazuvchanlik 1 sm qalinlikdagi tuproqning 1 sm2 yuzasidan 1 sekundda o‘tadigan kaloriya yoki joul hisobidagi issiqlik miqdori bilan o‘lchanadi. Tuproqning issiqlik o‘tkazuvchanligi, uning mineralogik, mexanik tarkibiga va organik moddalar miqdoriga hamda tuproq qovushmasi va tuproqning qattiq, suyuq, gaz fazalari orasidagi o‘zaro nisbatiga bog‘liq. Shunga ko‘ra, tuproqning tarkibiy qismlari turlicha issiqlik o‘tkazuvchanlikka ega. Buni quyidagi ma’lumotlardan bilib olish mumkin: Modda Issiqlik o‘tkazuvchanlik kal/sm2 sek j/sm2 sek Havo 0,00006 0,000210 Suv 0,00136 0,005866 Torf 0,00027 0,001107 Kvars 0,00240 0,00984 Granit 0,00820 0,033620 Bazalt 0,00520 0,021320 5 Tuproq mineral qismining issiqlik o‘tkazuvchanligi havoga nisbatan o‘rtacha 100 barobar, suvga nisbatan 28 barobar yuqori. Shuning uchun tuproq qanchalik nam bo‘lsa, uning issiqlik o‘tkazishi yuqori, g‘ovakligi ko‘p bo‘lganda esa issiqlik o‘tkazuvchanlik past. Yozda tuproqning yuqori qatlamlari quriganda, uning issiqlik o‘tkazuvchanligi kamayadi, natijada tuproqning yuqori qismlaridan pastga qarab issiqlik o‘tkazishi ham pasayadi. Kuz davomida tuproqda ko‘proq nam to‘plash, o‘z navbatida ko‘proq issiqlik zahirasini ham yaratish imkonini beradi. Bu - kuzgi g‘allani ertangi sovuqlar ta’sirida muzlashdan saqlab qoladi. Tuproq yuzasiga issiqlikning tushishi, tuproq qatlamlariga o‘tishi, to‘planishi va qaytishi kabi hodisalar yig‘indisiga tuproqning issiqlik rejimi deyiladi. Tuproqning issiqlik rejimi iqlim (quyosh radiatsiyasining oqimi, atmosferaning namlanishi va quruqlashuvi va boshqalar) Shuningdek, joyning relef sharoitlari, o‘simlik va qor qoplami singarilar ta’sirida vujudga keladi. Tuproqning issiqlik holatini xarakterlovchi issiqlik rejimining asosiy ko‘rsatkichi tuproq harorati hisoblanadi. Tuproq harorati, kelayotgan quyosh radiatsiyasi oqimi va tuproqning issiqlik xossalari bilan belgilanadi. Harorat tez o‘zgarib turadigan tuproq qatlami 0-1 sm bo‘lib, 3-5 sm dan boshlab, keskin pasayadi. Tuproqning 35- 100 sm chuqurligida haroratning sutkalik o‘zgarishi deyarli kuzatilmaydi. Tuproq haroratining sutkalik o‘zgarishiga joyning kengligi, havoning ochiq yoki bulutli bo‘lishi, yog‘in sochin, shamol ta’siri hamda tuproqning tarkibi, o‘simlik va qor qoplami ta’sir etadi. YOz faslida yalang, ochiq joylarda tuproq usti qatlamining harorati O‘rta Osiyoda 70-75°C va tropik mamlakatlarda 82°C ga etadi. Tuproqdagi haroratning iyul va avgust oylarida o‘rtacha sutkalik o‘zgarishi eng yuqori, yanvar-fevralda esa minimal darajada bo‘ladi. Yoz faslida eng yuqori sutkalik o‘rtacha harorat, odatda tuproqning ustki qismida kuzatilib, quyi qismlarida kamayib boradi. Qishda esa aksincha tuproqning yuzasida harorat pasayib, quyi qismlarida ko‘tariladi. Tuproq haroratining o‘zgarib turishiga sabab bo‘luvchi asosiy tabiiy omillarga joyning relefi, tuproq xossalari, o‘simlik va qor qoplami singarilar kiradi. O‘simlik qoplami yoz faslida yer yuzasining nihoyatda isib ketishidan saqlaydi, qish mavsumida esa tuproqdagi issiqlikning tarqalib 6 ketishini pasaytiradi. Qishki davrda qor qoplami tuproq haroratiga ta’sir etib, issiqlikni to‘playdi va yerni sovib ketishidan, muzlashdan saqlaydi. Bu - qishlayotgan kuzgi g‘allaning nobud bo‘lishini oldini olishda muhim ahamiyatga ega. Tuproqning harorati, shuningdek, uning mexanik tarkibi, namligi va rangiga bog‘liq. Namlikni yaxshi saqlab turadigan soz tuproqlar yuqori issiqlik sig‘imiga ega bo‘lganidan, bug‘lanishga ketadigan issiqlikni shuncha ko‘p sarflaydi. Qumli tuproqlar kichik issiqlik sig‘imiga ega bo‘lganidan, soz tuproqqa nisbatan tezroq isiydi. Demak, engil mexanik tarkibli quruq va zahi yaxshi qochirilgan tuproqlar bahor-yozda issiqroq bo‘lib, kuzda esa soz tuproqlarga nisbatan sovuqroq bo‘ladi. Tuproqning harorat rejimini xarakterlashda tuproqning 20 sm chuqurlikdagi aktiv harorat (>10 °C) ning davomiylik davri muhim ahamiyatga ega. Ana shu chuqurlikda ekinlar ildiz sistemasi tabiiy qatlamining asosiy qismi tarqalgan bo‘ladi. Tuproqning 0,2 m chuqurlikdagi faol harorati (>10° C) tuproqning issiqlik bilan ta’minlanishini belgilovchi asosiy ko‘rsatkichdir (4.1.3-jadval). Tuproq namligi etarli bo‘lsa, tuproqdagi issiqlik (ma’lum chegaragacha) qanchalik yuqori bo‘lsa, O‘simliklarning rivojlanishi shunchalik tez boradi. Juda yuqori harorat ham o‘simliklarga salbiy ta’sir ko‘rsatadi. Jumladan, yuqori haroratda kartoshka tuganaklarining hosil bo‘lish jarayoni pasayadi. Past haroratda o‘simliklarning rivojlanishi susayib, vegetatsiya davri cho‘ziladi va o‘simliklar hosili kamayadi. 4.1.3-jadval Tuproqning issiqlik bilan ta’minlanish darajasini baholash (V.N.Dimo) Tuproqning 0,2 m chuqurlikdagi faol haroratlari yig‘indisi, oC Tuproqning issiqlik bilan ta’minlanishi 0-400 Past 400-800 Juda past 800-1200 Kuchsiz 7 1200-1600 O‘rtachadan past 1900-2100 O‘rtacha 2100-2700 O‘rtachadan yuqori 2700-3400 YAxshi 3400-4400 Eng yaxshi 4400-5600 YUqori 5600-7200 Eng yuqori O‘rtacha yillik harorat va tuproqning muzlash xarakteriga ko‘ra V.N.Dimo tuproq issiqlik rejimining muzloq, uzoq mavsumiy muzlaydigan, mavsumiy muzlaydigan, muzlamaydigan tiplarini ajratadi. 4.1.4-jadval Urug‘larning unib chiqish harorati, oC Ekinlar Urug‘lar unishi ko‘karib chiqishi Bug‘doy, arpa, no‘xat, beda 0-1 2-3 Lavlagi, zig‘ir 3-4 6-7 Kartoshka, kungaboqar 5-6 8-9 Jo‘xori, tariq, soya 8-10 10-11 Loviya, kanakunjut, g‘o‘za, 10-12 12-13 Kunjut, sholi, yeryong‘oq 12-14 14-15 4.2. Tuproq yuzasining haroratini o‘lchaydigan termometrlar Tuproq yuzasining haroratini o‘lchashda suyuqlikli, elektrik bimetall va boshqa termometrlardan foydalaniladi. Tuproq yuzasining haroratini o‘lchashda asosan suyuqlikli termometrlardan foydalaniladi. Muddatli termometr TM-3. Simobli termometr silindrik rezervuarga ega. Tuproq haroratini o‘lchash lozim bo‘lgan muddatdagi haroratni aniqlash uchun ishlatiladi (4.2.1-rasm). Shkalasining har bir bo‘lagi 0,5 oC ga teng bo‘lib noldan yuqori 50 oC gacha, noldan past -30 oC gacha haroratni o‘lchashga mo‘ljallangan. 8