MĚŘENÍ TEPLOTY PŮDY S RŮZNÝM AKTIVNÍM POVRCHEM

Measurements of the soil temperature under different active surfaces

Ing. Věra Kožnarová, CSc.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Katedra obecné produkce rostlinné a agrometeorologie

Souhrn

Teplota půdy je jedním z nejdůležitějších agrometeorologických prvků ovlivňujících pěstování rostlin. Často proto bývají vegetační podmínky charakterizovány teplotou půdy v 2, 5, 10 a 20 cm, jejich průměrnou denní nebo roční teplotou, extrémy a amplitudami.

Chybějící data bývají nahrazována údaji z archivu ČHMÚ. Citovaný způsob není pro zemědělské účely nejvhodnější, protože v meteorologii se používá jako standardní povrch půda s travním porostem a termíny měření jsou tři (7, 14 a 21 h).

Rozdíly v denním chodu teploty půdy bez porostu a travním porostem jsou v tab. 1 a 2, v grafech 1, 2, 3 a 4, popis synoptických situaci na obr. 1 a 2.

teplota půdy, měření, počasí

Summary

The temperature of the soil is one of the most important agrometeorological pattern affecting growth of the plants. Vegetaton conditions are usually characterized by means of the soil temperature in standard depths 2, 5, 10 a 20 cm, its daily or annual means, extremes and amplitudes.

Soil temperature data are often substituated by once from archives CHMI. This way is not quite acceptable; meteorological regulations determine standard active surface soil with grass cover and three terms of the observation (7, 14 and 21 h).

Differences of the temperature of the soil without plants and one with grass cover are presented in table 1 and 2; graph 1, 2, 3 and 4; picture 1 an 2 describe synoptic situation with different weather.

measurements, soil temperature

Úvod

Teplota půdy je významným agrometeorologickým prvkem, jehož průběh ovlivňuje dobu setí, klíčení, vzcházení a přezimování rostlin a mikroklimatické podmínky pod nastýlanými textiliemi a fóliemi při pěstování rané zeleniny a brambor. Informace o hodnotách charakteristik tohoto meteorologického prvku jsou proto velmi důležitou složkou, která ve svém důsledku může rozhodovat o ekonomice zejména v oblasti precizního zemědělství. Přesto se teplota půdy často neměří. Důvody mohou být různé - finanční při využívání moderních systémů měření anebo personální při použití klasických skleněných teploměrů, kdy je nutné údaje pravidelně odečítat.

Při hodnocení teplotních podmínek proto obvykle používáme, obdobně jako u teploty vzduchu, data, která jsou relativně snadno dostupná - tj. údaje Českého hydrometeorologického ústavu z vybraného souboru stanic publikované v “Agrometeorologickém zpravodaji". Jejich využívání má řadu úskalí. Metodika měření, kterou upravuje “Návod pro pozorovatele meteorologických stanic” (1994), je založena na popisu makrometeorologických podmínek, kde standardním povrchem je ve vegetačním období travní porost. Druhým nedostatkem je konvence, která omezuje četnost měření během dne na tři termínová měření v 7, 14 a 21 hodin středního místního slunečního času. Z údajů naměřených v těchto termínech se následně vypočte průměrná denní teplota půdy v dané hloubce podle vztahu

td = (t 7h + t14h + t21h) / 3.

Vzhledem k tomu, že se se vzrůstající hloubkou opožďuje nástup maxima a minima, uvedený způsob odečítání hodnot nemusí vždy nástup extrémů podchytit. Pro klíčení, vzcházení, přezimování rostlin však mají jejich hodnoty velký význam.

Metoda

Pro praktické vysvětlení a znázornění rozdílů daných uvedenými skutečnostmi jsme použili měření z agrometeorologické stanice ČZU v Praze, která je vybudována podle předpisů WMO a ČHMÚ se standardizovaným souborem přístrojů, umístěných podle platných zásad.

Pokus byl založen na dvou typech povrchu - půdě s travním porostem a půdě bez porostu. K měření jsme použili skleněné kapalinové půdní teploměry; hloubky byly omezeny na pěstitelsky významné - 2 cm ("povrch"), 5 cm, 10 cm a 20 cm. Sledování probíhalo téměř kontinuálně po 2 hodinách, tj. bez ohledu na klimatologické termíny. Krok považujeme s ohledem na rychlost změn za dostačující.

Dvě zcela odlišné povětrnostní situace, které po sobě bezprostředně následovaly zhruba s desetidenním odstupem určily počasí. (obr. 1 a 2, popis situace). Při výběru jsme přihlédli i ke skutečnosti, že obě období byla prakticky beze srážek, které by ovlivnily vlhkost půdy a tudíž i teplotu půdy.

Výsledky a diskuse

Rozdílný povrch ovlivňuje teplotu půdy ve všech sledovaných hloubkách za obou povětrnostních situací. Výsledky jsou shrnuty v tab. 1 a 2; dále v grafech 1; 2; 3 a 4.

Pro využívání dat ČHMÚ je nutné si uvědomit, že:

· Denní chod teploty půdy s travním porostem vykazuje menší amplitudu.

· Rozdíly v teplotě půdy jsou za chladného počasí v hloubce 2, 5 a 10 cm malé.

· Měření v hloubce 20 cm je nutné posuzovat ve vztahu k předcházejícím dnům,resp.počasí nebo přesněji povětrnostní situaci, neboť změny v hloubce se projevují až se zpožděním.

· Vliv počasí na teploty půdy bez porostu je daleko výraznější.

· Teplotu svrchní vrstvy determinuje během dne zejména .oblačnost (viz graf 1 a 2). Je proto diskutabilní, zda termínová měření za dnů s větším pokrytím oblohy oblačností a střídavým zakrýváním Slunce, poskytují reprezentativní informace o teplotě půdy v daný okamžik.

· Chod teploty půdy v nočních hodinách, kdy je sluneční záření eliminováno, je v uvedených hloubkách podobný naměřeným hodnotám pod trávníkem. Za anticyklonální situace jsou amplitudy ve sledovaných půdních vrstvách větší.

· Pro oba povrchy platí v souladu s literaturou (např. METEOROLOGICKÝ SLOVNÍK, 1993), že ve dne jsou nejteplejší svrchní vrstvy (2, 5 a 10 cm), v noci pak je nejvyšší teplota v hloubce 20 cm. Amplituda se s hloubkou zmenšuje a zpožďuje se maximum a minimum.

· Amplituda se mění i v závislosti na synoptické situaci - za anticyklonálního charakteru počasí je větší než za advekce studeného vzduchu. V jarním období jsou proto minima v nočních hodinách za těchto povětrnostních situací obvykle nižší. Přestavba řídících tlakových útvarů se projeví v charakteru počasí a tudíž i v teplotě půdy, ve spodních vrstvách opožděně. Proto i při výpočtu průměrné denní teploty půdy ve sledovaných vrstvách (výpočet jsme provedli ze souboru hodnot za 24 hodin) platí, že nejteplejší vrstva při advekci studeného vzduchu leží v obou případech v hloubce 20 cm (tab. 1 a 2).

Závěr

Měření teploty půdy není problematické; meteorologové používají standardních metod a přístrojů, které jim umožňují popis podmínek dané lokality a standardní povrch omezuje variabilitu půdních podmínek. Při pěstování rostlin však nelze tohoto zjednodušení využít. Teplota půdy bez porostu (při setí, klíčení, vzcházení) nebo půdy s nezapojeným porostem reaguje na změny v atmosféře daleko výrazněji, a proto je nutné pro mikroklimatická měření teploty půdy provést vlastní měření. Pokud je nelze zajistit trvale po celou dobu pokusu pomocí automaticky měřících kalibrovaných snímačů, je možné měřit ambulantně několikrát za vegetační dobu pomocí stále ještě finančně dostupných skleněných půdních teploměrů. Měření doporučujeme zejména v kritických obdobích nejlépe za odlišných povětrnostních situací.

Literatura

METEOROLOGICKÝ SLOVNÍK VÝKLADOVÝ TERMINOLOGICKÝ, Academia, MŽP, Praha, 1993

NÁVOD PRO POZOROVATELE METEOROLOGICKÝCH STANIC, metodický předpis, ČHMÚ, Praha, 1994

Práce byla financována grantem ČZU č. 2060 / 10 /18679 / 0 a výzk. záměrem MSM 412100002.

tab.1 Teplota půdy v různých hloubkách za advekce studeného vzduchu

tab.2 Teplota půdy v různých hloubkách za anticyklonální situace