Ugrás a tartalomhoz

Zöldségtermesztők kézikönyve

dr. Balázs Sándor

Mezőgazda Kiadó

A hőmérséklet szerepe

A hőmérséklet szerepe

A növények anyagcseréje, növekedése és fejlődése mind a hőmérséklettől függő folyamat. A növény és környezete között állandó hőcsere folyik sugárzás, hővezetés, hőátadás vagy áramlás útján, ami annál erősebb, minél nagyobb a hőmérsékleti különbség. Hőcsere azonos hőmérsékletű közegek között is van, de mindkét irányba egyenlő értékű. Ilyen állapot a növény és környezete között csak ritkán fordul elő, és nagyon rövid ideig tart, bár minden hőenergia-mozgás a kiegyenlítődés állapotára törekszik. A növények által elnyelt fény túlnyomó része hőenergiává alakul, melegítő hatást fejt ki.

Ahogy a fény, úgy a hőmérsékleti sugárzás is elektromágneses hullám. A sugárzás útján terjedő hő legfőbb forrása a Nap, de hősugárzást bocsát ki mindent test. A sugárzás hullámhossza a sugárzó test hőmérsékletétől függ. Az 500 oC-nál alacsonyabb hőmérsékletű testek nem látható infravörös sugarakat bocsátanak ki. A hőmérséklet növekedésével a kisugárzott energia minden hullámtartományban növekszik.

Minél szorosabb kapcsolatban vannak egy anyag molekulái egymással, annál jobb a hővezetése. Ezért a szilárd testek jobban vezetik a hőt, mint a folyadékok vagy a légnemű anyagok. A kötött vagy tömörödött talaj is jobban vezeti a hőt, mint a laza.

Hőáramlás esetén az áramló folyadék vagy a légnemű részecskék (pl. a levegő páratartalma) hordozzák magukkal az energiát. A meleg folyadékok vagy levegő könnyebb, mint a hideg, kisebb sűrűsége következtében felszáll. Az áramló levegő a növénnyel, a talajjal, a termesztőberendezések alkatrészeivel érintkezve vezetés útján vesz fel és ad le hőenergiát, változtatja hőmérsékletét és relatív víztartalmát. A növények körül áramló levegő szellőztetéskor nagy hőmennyiséget képes eltávolítani.

Hőátadáskor a folyadékok, a gázok, valamint a velük érintkező felületek, pl. a növények és környezetük között megy végbe hőcsere. A levelek hőátadási együtthatója kb. 10 W/m2/oC, tehát a hőátadás a hőmérséklet-különbséggel egyenes arányban változik. A levél a két oldalán hőátadás útján szabadulhat meg az elnyelt sugárzásból származó hőenergia-fölöslegének egy részétől. A 19. ábrán látható, hogy mekkora hőmérséklet-különbségre lenne szükség a növény és a levegő között ahhoz, hogy a levelek az általuk elnyelt sugárzó energiát párologtatás nélkül leadhassák. Nyáron a déli órákban a megvilágítás intenzitása meghaladhatja a 100 klx értéket. Ilyenkor a levélnek párologtatás nélkül több mint 25 oC-kal kellene melegebbnek lennie a levegőnél, hogy hőátadás útján szabaduljon meg a fölösleges hőtől. Ez fölötte lenne a zöldségfélék hőtűrő képességének. Ezért van nagyon jelentős szerepe a növények hőgazdálkodásában azok vízellátottságának, mert a hőátadással le nem adható hőtől párologtatás útján képesek megszabadulni.

19. ábra - A sugárzásból elnyelt hőenergia teljes hőátadásához szükséges hőmérséklet-különbség alakulása

A sugárzásból elnyelt hőenergia teljes hőátadásához szükséges hőmérséklet-különbség alakulása


Hőátbocsátásról akkor beszélünk, amikor a hőenergia melegebb közegből, falon keresztül jut át a hidegebb közegbe. Az átbocsátott energia arányos a hőmérsékleti különbséggel, a felület méretével és a fal hőátbocsátási tényezőjével. A termesztőberendezések hőátbocsátási tényezője 6–10 W/m2/oC számérték körül alakul, viszonylag tág határok között.

A növényekben a hőmérséklet a fizikai, kémiai és biológiai folyamatok sebességének változtatásával fejti ki hatását. A növények életműködését testük hőmérséklete határozza meg, aminek mérése a hagyományos hőmérőkkel nehézkes. Ezért életfolyamataikat többnyire a könnyebben mérhető lég- és talajhőmérséklet függvényében vizsgálták, ami torzításokhoz vezethet.

A növény hőháztartásában mintegy 95%-ot tesz ki a transzspirációra és a hőátadásra fordított energia (lásd a 2. ábrát). Transzspiráció hiányában a növény nagyon fölmelegedne, mert összes fölösleges energiájától csak a kevésbé hatékony hőátadással tudna megszabadulni. A levél és a levegő hőmérséklete között éjszaka 1–2 oC különbség van. Ennyivel hidegebb a levél éjszaka is folytatott párologtatása miatt. Fényben 40–70 W/m2 sugárzási intenzitás 1 oC-kal képes a párologtató levelet melegebbé tenni a levegőnél. A nyári hónapokban a napsugárzás naponta 5–6 órán át is meghaladhatja az 500 W/m2 értékét, aminek hatására több mint 10 oC-kal lehet melegebb a levél a levegőnél.

A levél párologtatással leadott energiája (Qtr) LEWIS képlete alapján a következők szerint határozható meg:

Q tr = k×n c × Q tr ×( d 1 d 2 ), MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqipu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamyuamaaBaaaleaacaWG0bGaamOCaaqabaGccaaMe8Uaeyypa0JaaGjbVpaalaaabaGaam4AaiaaysW7cqGHxdaTcaaMe8UaamOBaaqaaiaadogaaaGaaGjbVlabgEna0kaaysW7caWGrbWaaSbaaSqaaiaadshacaWGYbaabeaakiaaysW7cqGHxdaTcaaMe8+aaeWaaeaacaWGKbWaaSbaaSqaaiaaigdaaeqaaOGaeyOeI0IaamizamaaBaaaleaacaaIYaaabeaaaOGaayjkaiaawMcaaiaabYcaaaa@592E@

ahol k = a levél hőátadási tényezője (W/m2/oC),

c = a levegő fajhője (Wh/kg/oC),

Qt = a víz párolgási hője (Wh/kg),

d1 = telítési páratartalom a levél hőmérsékletén (g/kg),

d2 = a víztartalom a levelet körülvevő levegőben (g/kg),

n = a levél transzspirációs ellenállása, ami a légzőnyílások nyitottságától, a szél sebességétől stb. függ.

A levél és a levegő hőmérsékletének összehasonlítása fontos információkat adhat a növény energia-háztartásáról, vízellátottságáról stb. A levegőnél sokkal melegebb levél utalhat a gyenge vízellátottságra, a túlzott fűtésre, illetve a szellőztetés hiányára, betegségre stb.

A víz párolgási hője 964 Wh/kg, ami azt jelenti, hogy 1000 g/m2 párologtatási intenzitás 694 W/m2 besugárzási intenzitással egyenértékű, vagyis 1 g/m2/h transzspiráció-intenzitás 0,7 W/m2 intenzitású besugárzás hőmérséklet-növelő hatását képes kiegyenlíteni. A 20. ábrán látható, hogy csupán párologtatás útján mennyi víz lenne képes a levelek által elnyelt hőenergiát elvonni. A nyári napok déli óráiban gyakori 100 klx megvilágítási erősségben elnyelt energia elvonásához csak párologtatással mintegy 800 g/h vizet kellene elpárologtatni 1 m2 levélfelületen. Ez jóval meghaladja a zöldségnövények transzspirálóképességének felső határát, ami fajoktól függően 100–200 g/m2/h körül alakul. Ez a vékony levelű fajokon közel van a levél összes víztartalmához.

20. ábra - A levél által elnyelt sugárzó energia leadásához szükséges párologtatás intenzitása

A levél által elnyelt sugárzó energia leadásához szükséges párologtatás intenzitása


Egyébként soha nincs szükség arra, hogy az összes fölösleges hőmennyiségétől párologtatással szabaduljon meg a növény, hisz egyidejűleg a hőmérséklet-különbségtől függő hőátadás is folyik. Amikor a kettő együtt nem képes ellensúlyozni a besugárzott energiát, akkor növekszik a növény és a levegő közötti hőmérséklet-különbség, ami a légzőnyílások bezáródásakor még nagyobb lesz.

A levelek fajhője (fajlagos hőkapacitás) kb. 10–3 Wh/g/oC. Egy átlagos vastagságú levél fajlagos tömege 250 g/m2, aminek víztartalma kb. 90%, tehát mintegy 220 g víz található 1 m2 levélben.

Minél vastagabb egy levél, annál kisebb a tömegéhez viszonyított felület, annál nagyobb víztartaléka lehet a párologtatáshoz. Jó példák erre a különféle pozsgás levelű, szárazságtűrő fajok, amelyek azonos besugárzásban kevésbé is melegszenek fel, a felületükhöz képest nagy tömegük miatt.

Kicsi a relatív levélfelületük a hengeres levelű hagymaféléknek is, ami növeli szárazságtűrő képességüket.

A növény hőmérsékletének emelkedése – az illető fajra optimális hőmérsékletig – növeli a fotoszintézis intenzitását, ha elegendő fény, víz, CO2 és ásványi tápanyag is rendelkezésre áll.

Közülük bármelyiknek az optimális szinttől való eltérése is elegendő ahhoz, hogy csökkenjen a hőmérséklet hatékonysága. A fotoszintézis intenzitásának a hőmérséklettől való függését optimum jellegű görbével ábrázolhatjuk. Az optimális hőmérsékleti érték főként a fényellátottságtól függően változhat. Minél több fény áll rendelkezésre, annál jobban közelít a fotoszintézis optimális hőmérséklete a fajra jellemző optimális értékhez.

Bár a levél hőmérséklete és a fotoszintézis intenzitása között szoros kapcsolat van, a növény tömeggyarapodása nem mindig akkor a legnagyobb, amikor legerősebb a fotoszintézis. WIEBE és LORENZ (1977) azt figyelték meg, hogy a fejes saláta fotoszintézis-intenzitása 7–10 ezer lux megvilágítási tartományban 7–12 oC között volt legnagyobb. A növények tömeggyarapodása viszont 20 oC-ig fokozódott. Ez azzal magyarázható, hogy a magasabb hőmérséklet elősegíti a levelek gyorsabb növekedését, és az így keletkező nagyobb levélfelület összességében több produktumra képes.

A zöldségfélék számára optimális hőmérsékletek meghatározására elterjedten használják MARROV–HAEV következő képletét:

t opt =t±7°C, MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqipu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaaeiDamaaBaaaleaacaqGVbGaaeiCaiaabshaaeqaaOGaaGjbVlaab2dacaaMe8UaaeiDaiaabglacaqG3aGaaGjbVlaabclacaqGdbGaaeilaaaa@44CB@

ahol t = optimális hőmérséklet a vegetatív és reproduktív fázisban, fényszegény időben.

A csírázás hőmérsékleti optimuma = t + 7 oC.

A szikleveles állapot hőmérsékleti optimuma = t – 7 oC.

WENT (1960) a trópusi származású növények számára 3–6 oC, a mérsékelt égövből származóknak pedig 5–7 oC különbséget tart megfelelőnek a nappali és az éjszakai hőmérséklet között.

A nappali és az éjszakai hőmérséklet között kívánatos különbség függ a nappali fotoszintézis-produkció mértékétől, amelynek éjszakai elszállításához kedvezőtlen a túl alacsony hőmérséklet. Általában káros a nappalinál magasabb éjszakai hőmérséklet is, ami túlzott légzéshez vezet.

A fiatal növények hőmérsékleti optimuma nagyobb, mint az időseké, mivel a növekedés hőmérsékleti igénye nagyobb, mint a fotoszintézisé (21. ábra).

21. ábra - A paradicsompalánták friss tömegének alakulása a fény és a hőmérséklet hatására (FILIUS 1982)

A paradicsompalánták friss tömegének alakulása a fény és a hőmérséklet hatására (FILIUS 1982)


A zöldségfajok csoportosítása optimális hőmérsékleti igényük alapján MARKOV–HAEV szerint:

25 oC

– sárga- és görögdinnye

– uborka

– spárgatök

– paprika (módosítás SOMOS [1983] szerint)

22 oC

– paradicsom

– tojásgyümölcs

– sütőtök

– bab

– kukorica

19 oC

– cékla

– vöröshagyma

– fokhagyma

– póréhagyma

– zeller

– spárga

16 oC

– sárgarépa

– petrezselyem

– pasztinák

– cikória

– az előző csoportban nem szereplő hagymafélék

– burgonya

– borsó

– fejes saláta

– kötözősaláta

– spenót

– rebarbara

– sóska

13 oC

– káposztafélék

– retek

– torma

A növények az optimális hőmérsékletüktől való eltérést ±10–14 oC-os tartományban viselik el károsodás nélkül.

A Magyarországon várható hőmérsékleti értékeket a 22. ábra mutatja, amelynek alapján becsülhető az egyes zöldségfajok termeszthetőségnek idénye, illetve a termesztőberendezések fűtési igénye.

22. ábra - A léghőmérséklet napi menete Budapesten az egyes hónapokban (sokévi átlagok) (BACSÓ nyomán 1966)

A léghőmérséklet napi menete Budapesten az egyes hónapokban (sokévi átlagok) (BACSÓ nyomán 1966)


Jelentős szerepe van a hőmérsékletnek egyes zöldségfajok fejlődési szakaszainak kiváltásában, a vernalizáció vagy jarovizáció folyamatában, amikor meghatározott időtartamú alacsony hőmérséklet szükséges a generatív szervek kifejlődéséhez, a magszárképződéshez (pl. káposztafélék, gyökérzöldségfélék). Más fajokban (pl. retek, fejes saláta, spenót) a magas hőmérséklet váltja ki a magszár képződését. A hőmérsékletnek a fejlődési szakaszra gyakorolt hatása függ a nappal hosszúságától is. Vannak olyan fajok, amelyek csírázó mag állapotban, mások palánta állapotukban esnek át a vernalizáción. A vernalizációs folyamatok ellenkező hőmérsékleti kezeléssel megállíthatók, illetve egy bizonyos határig vissza is fordíthatók.

A hőmérséklet hatással van az egyes növényrészek arányára. Pl. hónapos retek hajtatásakor hőmérséklettel szabályozható a lomb–gumó arány. Befolyásolja a formaképző folyamatokat is: magas hőmérsékleten a saláta nem képez tömör fejet, a karalábégumó pedig megnyúlik.

A virágzó növények pollentömlő-fejlődése és ezen keresztül a megtermékenyülés is függ a hőmérséklettől, pl. a paradicsom pollentömlőinek növekedése 20–25 oC-on négyszer gyorsabb, mint 10 oC-on. Alacsony hőmérsékleten sok lehet a mag nélküli termés.

Az optimálisnál néhány fokkal alacsonyabb hőmérsékleten nevelt növények tenyészideje megnő, de nagyobb terméshozamra képesek, mint az optimális hőmérséklet fölött nevelt növények.

Az egylaki váltivarú növényeken a hőmérséklet növelése a hímvirágok arányának növekedését idézheti elő.

A hőmérséklet hatással van a kórokozók és a kártevők fellépésére, károsító hatására is. A növények ellenálló képessége optimális hőmérsékleten a legnagyobb. A vírussal fertőzött növények megbetegedése szélsőséges hőmérsékleten a leggyakoribb. A vetőmag magas hőmérsékletű kezelése (pl. uborkánál 70 oC) inaktiválhatja a vírusokat.

A növények tápanyag- és vízfelvételének ütemét, valamint a gyökerek növekedését befolyásolja a talaj hőmérséklete, ezért arra külön figyelmet kell fordítani (23. ábra). Különösen jelentős a talajhőmérséklet a kelés idején, mert meghatározza annak sebességét. A talaj hőmérséklete befolyásolja a tenyészidő hosszát és a terméshozamot egyaránt (24. ábra). A talaj hőmérsékletének 10 oC-os növelése a növények vízfogyasztását megkétszerezheti az optimum alatti tartományban. A kabakos növények 2–4 oC talajhőmérséklet alatt már alig képesek vizet felvenni, a paprika gyökérképződése 15 oC-nál hidegebb talajban erősen korlátozott. Optimális hőmérsékletű talajból a növények megfelelő mennyiségű tápanyagot képesek felvenni (25. ábra). Az alacsony talajhőmérséklet főleg a fiatal növények foszforfelvételét hátráltatja. Nemcsak a talaj abszolút hőmérséklete, hanem a légtérhez viszonyított hőmérséklete is fontos. A levegőnél sokkal hidegebb talajban nem képes a növény a transzspirációhoz elegendő vizet felvenni.

23. ábra - A talajhőmérséklet hatása a póréhagymára (WENDT nyomán 1980)

A talajhőmérséklet hatása a póréhagymára (WENDT nyomán 1980)


24. ábra - A talajhőmérséklet hatása a zöldbab növekedésére (WENDT nyomán 1980)

A talajhőmérséklet hatása a zöldbab növekedésére (WENDT nyomán 1980)


25. ábra - A talajhőmérséklet hatása a zöldbabhüvelyek tápanyagtartalmára (WENDT nyomán 1980)

A talajhőmérséklet hatása a zöldbabhüvelyek tápanyagtartalmára (WENDT nyomán 1980)


Gyakran használatos fogalom a zöldségtermesztésben a hőmérsékleti összeg, amely a következő képlet szerint határozható meg:

S=( t – t min )×d, MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqipu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaae4uaiaaysW7caqG9aGaaGjbVpaabmaabaGaaeiDaiaabccacaqGtaIaaeiiaiaabshadaWgaaWcbaGaaeyBaiaabMgacaqGUbaabeaaaOGaayjkaiaawMcaaiaaysW7caqGxdGaaGjbVlaabsgacaqGSaaaaa@48FE@

ahol S = hőmérsékleti összeg (oC × nap),`

t = napi hőmérséklet (oC),

tmin = hőmérsékleti küszöbérték (oC),

d = napok száma.

A t–tmin kifejezés azt jelenti, hogy az egyes napok tényleges hőmérsékletéből le kell vonni a vizsgált folyamatok hőmérsékleti minimumát és csak a maradék értéket kell a napok számával megszorozni.

WAGENVOORT és BIRHUIZEN (1977) pl. az egyes zöldségfajok átlagos minimális csírázási hőmérsékletére (tmin) és hőmérsékleti összegére (S) a következő értékeket adták meg:

tmin

S

tmin

S

fejes saláta

3,5

71

paprika

6,7

245

vöröskáposzta

1,3

104

borsó

3,2

80

spenót

0,1

111

bab

7,7

130

póréhagyma

1,7

222

retek

1,2

75

zeller

4,6

237

feketegyökér

2,0

90

paradicsom

8,7

88

cékla

2,1

119

tojásgyümölcs

12,1

93

sárgarépa

1,3

170

uborka

12,7

69

vöröshagyma

1,4

219

sárgadinye

12,2

108

Fajokon belül az egyes fajták eltérése jelentős lehet. Sőt egy-egy fajtán belül az egyes egyedeké is (26. ábra).

26. ábra - A hőmérséklet hatása a csírázás sebességére (FILIUS 1982)

A hőmérséklet hatása a csírázás sebességére (FILIUS 1982)


A hőmérsékleti összeget használják egyes zöldségfajok termésérésének időzítésekor, de meg kell jegyezni, hogy a többi környezeti tényező gyakran nagyon jelentősen módosíthatja a hőmérséklet hatását (27. ábra).

27. ábra - 10 g tömegű paprikapalánta előállításához szükséges időtartam változása a fénytől és a hőmérséklettől függően (FILIUS 1982)

10 g tömegű paprikapalánta előállításához szükséges időtartam változása a fénytől és a hőmérséklettől függően (FILIUS 1982)


Különös gondot jelenthetnek a zöldségtermesztésben a szélsőséges hőmérsékletek, ezek közül is különösen a fagy hatása. Az egyes zöldségfajok fagytűrő képessége nagy eltérést mutat. Minél nagyobb egy zöldségfaj optimális hőmérsékleti igénye, annál nagyobb a fagyérzékenysége. A fagyérzékenység függ a sejtnedv ozmotikus értékétől. Minél több ásványi só és szénhidrát van a sejtekben, annál nagyobb a fagytűrő képességük. A jó káliumellátottságú és fotoszintetikus termékben bővelkedő, kis víztartalmú növények alacsonyabb hőmérsékleten fagynak meg. A talaj megfagyása nem teszi lehetővé a növények vízfelvételét, az ilyenkor jelentkező pusztulást kifagyásnak nevezzük. A fagy és az azt követő fölmelegedés hatására bekövetkező talajmozgás elszakíthatja a gyökereket, ami a növények felfagyását okozza. Lefagyásról akkor beszélünk, amikor csak valamely növényrész hal el fagyás következtében.

Túlzottan magas hőmérséklet önmagában csak fűtőtestek, lámpák stb. közelében szokott károsítani. Egyébként a víz hiányában fellépő túlzott fölmelegedés okozhat károkat a növényeken, ami perzsel.

A zöldségfélék számára optimális vagy azt megközelítő hőmérséklet egyrészt a tenyészidő helyes megválasztásával, másrészt a hőmérséklet módosításával érhető el.

A természetes hőmérséklet módosítását szolgálják a különféle palántanevelő és hajtatólétesítmények, amelyek a Nap sugárzó energiájából a szabadföldinél több hőt képesek adni a növények számára, mert gátolják a talaj és a növények energiakisugárzását a légtérbe. További szabályozást jelent e létesítmények fűtése, illetve hűtése vagy hőszigetelése, ami akár 50%-kal is csökkentheti a hőveszteséget.

A talaj víztartalmának, tömöttségének, színének változása módosítja annak hőgazdálkodását. A levegő páratartalmának változása a párolgás mértékén keresztül módosíthatja a növények hőmérsékletét. A növények felületére juttatott víz hűtő hatású. A talajfelület domborzati viszonyai, égtáji kitettsége hatással vannak hőmérsékletére. A fagyveszély öntözéssel, takarással és füstöléssel mérsékelhető. A légmozgás fokozódása hűtő hatású.

A kedvezőtlen hőmérsékletek hatása csökkenthető a növények edzettségi állapotának javításával, kihasználva a növények alkalmazkodási képességét.