Izvor topline kao i svjetlosti na Zemlji je Sunce. Svi dijelovi Zemlje ne zagrijavaju se jednoliko, već je prostorna i vremenska heterogenost ovisna o geografskoj širini, godišnjem dobu, vrsti podloge (kopno ili vodena površina), reljefu, nadmorskoj visini i dr.
Suho usitnjeno tlo – manja toplinska vodljivost – jače zagrijavanje tla. Mokro zbijeno tlo – veća toplinska vodljivost – slabije zagrijavanje tla. Temperature nad različitim podlogama kolebaju u prosjeku 4 – 7 °C. Tako primjerice golo tlo ima veće temperaturne oscilacije nego tlo obraslo vegetacijom. Tako za stupanj zagrijanosti prema vrsti podloge vrijedi sljedeće: pijesak (> t) obradivo tlo (> t) travnati pokrov.
Raspon temperatura postupno se smanjuje s povećanjem dubine tla. Tako su najniže temperature površine tla tijekom zime, dok su tijekom ljeta najniže temperature tla na dubinama 8 – 10 m. Godišnji raspon temperatura u našem području prodire u dubinu tla 8 – 15 m, a dnevni raspon do 70 cm. Snježni pokrivač ima važan utjecaj na temperaturu tla, štiteći ozime usjeve poput toplinskog izolatora od niskih temperatura i izmrzavanja tijekom zime
Vodene površine zagrijavaju/hlade se prijenosom toplinske energije procesima zračenja, vođenja i prenošenja (konvekcije). U usporedbi s kopnom, velike se vodene površine zbog specifičnog toplinskog kapaciteta sporije zagrijavaju, ali i sporije hlade. Budući da vodene površine mogu akumulirati veliku količinu toplinske energije, one značajno utječu na makro i mikroklimatske uvjete okoliša. Time ujedno definiraju i oblik poljoprivredne biljne proizvodnje.
Reakcija biljaka na toplinu
U uzgoju poljoprivrednih biljaka, temperature zraka imaju nešto veći značaj u odnosu na temperature tla. Prema utjecaju na biljke temperature uobičajeno dijelimo na optimalne, kardinalne i kritične. Optimalne su one temperature pri kojima se vitalne funkcije biljaka odvijaju maksimalnom brzinom. Kardinalne temperature mogu biti minimalne i maksimalne, kao i temperature ispod ili iznad kojih prestaju životne funkcije. U slučaju približavanja temperatura prema optimalnim, biljke izlaze iz zone kardinalnih temperatura. Kritične temperature su one minimalne i maksimalne temperature ispod ili iznad kojih se javljaju nepopravljive štete u funkcijama, ili na biljnim organima, nakon kojih biljke umiru.
Iste temperature nemaju isti značaj za sve biljne organe iste biljke. Tako su neki dijelovi biljaka jače ili slabije otporni na takve stresove. Kao primjer se mogu navesti cvjetni pupovi voćaka. Oni su osjetljiviji od vegetativnih pupova, a list i stabljika otporniji su od cvijeta itd. Uz temperaturne rangove, potrebno je navesti i tzv. „biološki temperaturni minimum” koji predstavlja donju granicu života biljaka, ali samo za slučaj prestanka aktivnog rasta i uz uvjet da je biljka još uvijek živa. Ovaj je pojam poznat i kao „temperaturni prag”, a različit je za pojedine kulture ili skupine kultura. Temperaturni prag definiran je minimalnom temperaturom pri kojoj započinje neki fiziološki proces (npr., klijanje ili nicanje), a može iznositi 0 °C, 5 °C, 10 °C, 15 °C, 20 °C i 25 °C.
Biološki temperaturni minimum u umjerenom klimatu iznosi 5 °C. Utjecaj visokih temperatura može imati pozitivan i negativan učinak. Negativan učinak se obično manifestira gubitkom vode, smanjenjem turgora, desikacijom protoplazme, promjenama u strukturi protoplazme i funkciji enzima. Zatim u koagulaciji proteina, sterilnosti polena i njegovom isušivanju, preranom opadanju cvijeta, u disbalansu fotosinteze i respiracije, povećanju transpiracije, prisilnoj zriobi i dr. Učinak tzv. „toplinskog udara”, odnosno prisilne zriobe naročito je opasan u mliječnoj i voštanoj zriobi žitarica. Prisilna zrioba se događa kada se ispune sljedeći uvjeti: visoke temperature zraka, niska relativna vlažnost zraka i zemljišna suša (manjak vode u tlu). Pri ovim uvjetima, a naročito ako potraju nekoliko dana, biljka nije u stanju nadoknaditi gubitak vode transpiracijom, pa nastupa prisilna zrioba.
Postoji više načina borbe protiv negativnog utjecaja visokih temperatura na poljoprivredne biljke, a najznačajnije koje se mogu primijeniti u našim agroekološkim uvjetima jesu: pomicanje kritičnog razdoblja vegetacije (raniji kultivari ili promjena roka sjetve), uzgoj otpornih kultivara i zasjenjivanje biljaka.
Pozitivan učinak visokih temperatura prvenstveno je u slučaju potrebe isušivanja mokrog tla, zagrijavanja tla, zriobe i sušenja plodina.
Najvažniji procesi u biljkama ovisni o toplini jesu:
- apsorpcija (usvajanje vode)
- usvajanje hraniva i plinova (CO2)
- biokemijski procesi (disanje, fotosinteza)
- rast, razvoj i dioba stanica.
Prema zahtjevima za toplinom biljke se mogu podijeliti na tri skupine:
- Termofilne ili megatermne kulture – biljke koje za svoj rast i razvoj traže visoke temperature, odnosno čija se vegetacija odvija u zoni viših temperatura, a temperaturni prag im je u pravilu iznad 5, 10, 15 i 20 °C. To su ,npr., kukuruz, soja, suncokret i dr. s temperaturnim pragom od 10 °C i neke tropske kulture s pragom od 15 °C itd.
- Kriofilne ili frigofilne kulture – biljke koje se dobro prilagođavaju niskim temperaturama ili čak za svoj rast i razvoj traže određeno razdoblje niskih temperatura. To su npr., ozime kulture (pšenica, ječam, raž), uljana repica i dr. Naprimjer, ozima pšenica traži poseban režim tzv. „kaljenja ” da bi prezimila.
- Mezofilne kulture – biljke osrednjih zahtjeva prema toplini.
S obzirom na veliku heterogenost, ali i prilagodljivost biljaka, optimalne, minimalne i maksimalne temperature kreću se u širokom prosjeku u rasponu 0 – 45 °C. Između 25 i 30 °C prosječan je optimum za većinu fizioloških procesa, osobito za fotosintezu. Maksimalne temperature za usvajanje vode od strane biljaka kreću se između 35 – 40 °C. Optimalne temperature za respiraciju kreću se između 35 – 40 °C. Pri 45 °C inaktivira se klorofil i prestaje fotosinteza. Na 50 °C prestaje disanje. Optimum za cvatnju i oplodnju je oko 25 °C, a za zriobu su potrebne temperature više od 25°C.
Dnevno-noćna izmjena temperatura odražava se na dinamiku fizioloških procesa i ima značajan utjecaj na produktivnost fotosinteze. Kao dobar primjer može se navesti primjer šećerne repe.
Tijekom kolovoza i rujna uobičajene su visoke dnevne, ali i noćne temperature zraka u našim agroekološkim uvjetima. Tijekom noći visoke temperature pospješuju disimilaciju, pa se šećer asimiliran danju u značajnoj mjeri potroši tijekom noći. Iz ovog je razloga digestija (postotak šećera – saharoze) šećerne repe često niska. Istovremeno, u hladnijim agroekološkim uvjetima uzgoja šećerne repe (npr., Austrija) ostvaruju se veće vrijednosti digestije, neovisno o primijenjenoj agrotehnici.
Štetni učinci niskih temperatura prvenstveno se odražavaju na morfologiju biljaka (vanjski izgled), desikaciji protoplazme, koagulaciji koloida. Povećava se koncentracija staničnog soka, dolazi do mehaničkih oštećenja tkiva (kristalići leda kidaju membrane i uzrokuju fiziološku smrt stanice). Disanje prestaje pri -10 °C, iako neke kulture podnose i -14 °C, -20 °C (pšenica), -30 °C (raž), -10 °C (crvena djetelina), leća -5 do -6 °C, krumpir -3 do -6 °C, bundeva -1,5 °C, šljiva -32 do -38 °C, a kruška i jabuka -38 do -40 °C (cvjetni pupovi -25 °C).
Treba razlikovati izdržljivost na niske temperature u fazi mirovanja biljaka (npr., faza jarovizacije) od izdržljivosti na niske temperature tijekom vegetacije (npr., mraz). U ovom se slučaju navode četiri temperaturna praga:
- prirodna otpornost na mraz
- nulta vegetacijska točka
- tolerantni maksimum
- apsolutni maksimum.
Između točke prirodne otpornosti prema mrazu i nulte točke, vegetacija miruje. Između maksimalne tolerantnosti i apsolutnog maksimuma rast naglo usporava.
Od pozitivnih strana niskih temperatura (mraz i temperature u većim minusima) treba izdvojiti pozitivan efekt izmrzavanja tla tijekom zime (posebice teških glinastih tala). Zbog toga je u proljeće olakšana priprema sjetvenog sloja (tzv. „efekt mraza”). Mnoge štetočine (larve, imaga, jajašca), bolesti i korovi stradavaju tijekom zimskog razdoblje. Poznato je kako su štete koje čine u poljoprivrednim usjevima znatno veće iza blagih zima.
Borba protiv negativnog učinka niskih temperatura (prvenstveno mraza) dijeli se na pasivne i aktivne mjere, a najznačajnije su:
- Sjetva/sadnja usjeva u bezmraznom vegetacijskom razdoblju, uz poštivanje optimalnih rokova sjetve/sadnje. O ovoj mjeri nisu ovisni ozimi usjevi i trajni nasadi (voćnjaci i vinogradi) – pasivne mjere.
- Izbor položaja (voćka, loza), izbor kultivara, povoljna i prilagođena agrotehnika – pasivne mjere.
- Aktivne mjere: mogu biti antiradijacijske, dinamičke i termičke:
- antiradijacijske: formiranje neprozirnog sloja za infracrvene zrake, pokrivanje usjeva
- dinamičke: izbjegavanje nastanka hladnih slojeva zraka iznad tla (npr., miješanje zraka upotrebom ventilatora ili helikoptera u voćnjacima, vinogradima)
- termičke: proizvodnja topline pećima, vatrom, generatorima, sprječavanje taloženja hladnog zraka u „mraznim džepovima” pomoću barijera živih ograda. Nadalje, prskanje vodom, otopinom borne kiseline i uree. Prskanje vodom podiže temperaturu ograničeno za samo 1,6 – 2,2 °C s -1 do -2 °C. Dimljenje se može obavljati naftnim plamenikom ili paljenjem mokre slame, lišća, organskog gnojiva (guma i nafta nisu ekološki prihvatljiva rješenja jer značajno onečišćuju zrak).
PROČITAJTE VIŠE ČLANAKA:
Prilagodba klimatskim promjenama u poljoprivrednoj proizvodnji
Utjecaj svjetlosti na biljnu proizvodnju
Utjecaj vode na biljnu proizvodnju
Utjecaj zraka na biljnu proizodnju
Djelovanje vjetra na biljnu proizvodnju
Klimatske promjene i poljoprivreda
Mjere prilagodbe poljoprivredne proizvodnje na klimatske promjene
