Muldade seisund talve jooksul, sealhulgas mulla külmumis-sulamise tsüklid ja temperatuur eri sügavustel, mängib olulist rolli taliviljade talvitumises, juurte mehhaanilises kahjustumises, putukate ja haiguste ellujäämises, toitainete säilimises ja leostumises ning mullaerosiooni protsessides.
Muldade külmumise protsessi mõjutavad tegurid
Mulla ja pinnase külmumise protsesse mõjutavad mitmed tegurid, eelkõige aga:
- Välistemperatuurid
- Lumikatte olemasolu või selle puudumine
- Mulla lõimis
- Mulla niiskus enne külmumist
Füüsikalised protsessid mulla külmumise ajal
Vee jäätumine on füüsikas hästi kirjeldatud protsess. Selle käigus vee molekulide kineetiline energia väheneb kuni selle piirini, millal molekulaarsed jõud ületavad liikumise jõud ning vee molekulid moodustavad tugeva kristallilise struktuuri. Jäätumise protsessi käigus molekulide keskmine vahekaugus suureneb, jää tihedus on väiksem kui veel ning jää tõuseb pinnale. See protsess leiab aset täpselt 0 °C juures ning tegu on nö. järsu faasilise üleminekuga vedelast olekust tahkesse olekusse. Vee jäätumine-sulamine on väga energiamahukas protsess – vee külmumis/sulamissoojus on 330000 kJ/kg võrreldes vee erisoojusega, mis on 4180J/kg°C. Jää temperatuur saab alles siis hakata langema alla 0 kraadi, kui kogu vesi on jäätunud.
Muldades on külmumise protsess keerulisem, kuna mullas ei ole kogu sisalduv vesi täiesti vaba. Osaliselt seotud vett on rohkem suurema savisisaldusega raskemates muldades ning sellise vee jäätumine erineb vaba vee jäätumisest. Praktikas tähendab see raskemate muldade aeglasemat külmumist ning üldjuhul on kõikides muldades alati ka talvel osa vett külmumata.
Paul-Techi mõõtmised ja tulemused
Paul-Techi ulatuslikud mõõteandmed muldade käitumisest talvel võimaldavad teha olulisi üldistusi muldade seisundi kohta kogu talve vältel. Muldade korral on meie mõõdetud pikaajalise andmeread näidanud ühetaolist protsessi kõigi muldade korral. Üldjuhul on sügisel enne külmade tulekut muld vesiküllastunud ning suure koguse mullavee külmumine on energiamahukas protsess. Suure külmumis-sulamissoojuse tõttu toimib mullavesi sisuliselt 0 °C juures temperatuuri puhvrina. Talvel valdavalt miinuskraadidega piirkondades oleme leidnud mõned kõigi muldade kohta kehtivad seaduspärasused.
- Mulla temperatuurid jäävad kogu talve vältel 8 cm ja 20 cm sügavusel 0 °C ümbrusse, st. toimib vee suure külmumissoojuse tõttu temperatuuri puhverdamise efekt. Seetõttu tuleb kriitiliselt hinnata taimekahjurite hävimise võimalust talvekülmade tõttu.
- Talve jooksul esineb mitmeid külmumise-sulamise tsükleid, eriti 8 cm anduri juures, mis aga ei muuda oluliselt mulla temperatuuri, kuid tekitab külmakerkeid ja võib lõhkuda taimede juuri. Tsüklite käigus toimub vee faasiline üleminek vedelast tahkesse olekusse ja vastupidi.
- Mulla temperatuur langeb alla 0 kraadi alles siis, kui muld on massiivselt läbi külmunud. Isegi sel juhul on lumikatteta 8 cm anduri juures min. temperatuur olnud ca -4 kraadi.
- Lumikatte korral on muld sula ja mulla temperatuur on 0…1 °C.
Muldade seisundi täpne hindamine
Mulla külmunud või sulanud oleku kohta annavad kõige paremat infot graafikutel kuvatud kättesaadavuse j (s.o. otse mullast mõõdetud elektrijuhtivus) ja mullavee näidud. Nende näituda järgi saab hinnata ka külmumata vee osakaalu mullas. Ainult mulla temperatuuri mõõtes ei ole võimalik kindlaks teha mulla seisundit. Kõikumised elektrijuhtivuse ja mullavee graafikutel talveperioodil on tingitud mullavee (osalisest) jäätumisest, mitte aga mulla niiskuse ning elektrijuhtivuse suurest muutusest. Suurem külmakergete oht (juurte katkemine) on raskematel muldadel ning muldadel, mille niiskus oli kõrgem enne külmumise protsesside algust ja seal, kus külmumis-sulamis tsüklite arv on olnud suurem. Lumeta mulla puhul jaguneb mulla temperatuur pinnakihist kuni 8 cm anduri sügavuseni lineaarselt. Näiteks kui õhu temperatuur on -10 °C ja 8 cm sügavusel on 0 °C ning muld enamasti külmunud olekus, siis 4 cm sügavusel on mulla temperatuur -4 °C
Näide põllumuldade käitumisest
Järgneval graafikul on toodud tüüpilised tulemused 2023-2024 talve kohta, mis näitavad, kuidas erinevad tegurid mõjutavad muldade seisundit. Paul-Techi kasutajad saavad selliste andmete abil jälgida oma põldude seisundit ja teha teadlikke otsuseid.
