Агроклиматические ресурсы Принципы и методы

• Агроклиматические ресурсы

Принципы и методы сельскохозяйственной оценки климата Основные биологические законы • Равнозначность факторов жизни (ни один из факторов жизни не может быть заменен другим) • • • Тепло Влага Свет Воздух Питательные вещества • Неравноценность факторов среды (многочисленные факторы среды оказывают на растения неравноценное воздействие). • Климатические и погодные явления

Принципы и методы сельскохозяйственной оценки климата Основные климатические факторы, необходимые для жизни растений. Элементы климата ( по их значимости для растений) делятся на • основные • второстепенные

Принцип минимума Ю. Либиха – при наличии прочих неизменных климатических условий продуктивность растений (и биоты в целом) определяется тем фактором, который находится в минимуме • количество доступной для растений влаги • теплообеспеченность

Воздушная среда • Световые ресурсы 1. влияние спектрального состава на растения 2. влияние интенсивности освещения 3. влияние продолжительности освещения • Фотопериодизм – световая часть солнечного спектра меняет свою интенсивность и продолжительность строго в направлении с севера на юг

Фотосинтетически активная радиация ФАР = 0, 43 S+0, 57 D S – интенсивность прямой солнечной радиации D - интенсивность рассеянной радиации Длина волн 0, 38 – 0, 71 мкм

• Растения длинного дня (пшеница, рожь, ячмень, овес, лен) • Растения короткого дня (просо, соя, конопля, сорго) • Растения нейтральные (гречиха, бобы, фасоль)

Термические ресурсы • • • Биологический ноль Суммы активных температур Продолжительность вегетационного периода Продолжительность безморозного периода Даты поздневесенних и раннеосенних заморозков Высота и продолжительность залегания снежного покрова • Промерзание почвы

• Биологический нуль – температурные пределы начала и конца вегетации, ограничивающие активное развитие культуры • 5˚ для зерновых культур умеренного пояса • 10˚ для плодовых кустарников, древесных культур умеренного пояса, кукуруза, гречиха, бобовые, подсолнечник, сахарная свекла • 15˚ для субтропических культур (рис, хлопчатник, цитрусовые)

Сумма активных температур t

Оценка ресурсов влаги Влагообеспеченность Абсолютные показатели увлажнения • Сумма годовых осадков • Сумма осадков за вегетационный период • Величина испаряемости • Средние годовые и месячные значения избытка и недостатка влаги (дефицит увлажнения) • Повторяемость засух, % Среднее многолетнее количество осадков дает представление о 50% обеспеченности территории осадками Одесса – 75 мм осадков в июне (0 -200 мм)

Испаряемость = величина потенциального испарения в условиях постоянного достаточного увлажнения По Н. Н. Иванову Eм = 0, 0018 (25 + t)2 (100 – a), где Eм - испаряемость за месяц, в мм T – средняя температура месяца, в 0 С A – средняя относительная влажность за месяц Дефицит осадков 50 -200 мм – умеренный 200 -400 желательно добавочное орошение 400 -600 и более – необходимо орошение ˃600 – богарное земледелие невозможно

Влагообеспеченность растений – разность между оптимальным и фактическим испарением Σи = O – C + (w 1 – w 2) O – сумма осадков за год, мм C – объем поверхностного стока за год, мм W 1 w 2 – запасы продуктивной влаги в почве на начало и конец вегетации

• Σи – Е - + 50 мм – условия увлажнения оптимальные • Разница отрицательная и более 50 мм – недостаточное увлажнение • Разница положительная и более 50 мм – избыточное увлажнение

Оценка ресурсов влаги Относительные показатели влагообеспеченности – коэффициенты увлажнения или гидротермические коэффициенты • Коэффициент атмосферного увлажнения Г. Н. Высоцкого-Н. Н. Иванова r K = ----E r - осадки E - испаряемость

Гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК) за вегетационный период

Зоны увлажнения по Н. Н. Иванову K 1. 5 1, 00 -1, 49 0, 99 -0, 60 0, 59 -0, 30 0, 13 -, 29 0, 13 Зона увлажнения избыточно влажная достаточно влажная умеренно влажная недостаточно влажная скудного увлажнения ничтожного увлажнения

• Гидротермический коэффициент Г. Т. Селянинова 10 Р r ГТК = --------, или ГТК = --------Σ Т > 10 ˚ 0, 1Σ t > 10 ˚ Р, r - Сумма осадков за вегетационный период Σ Т > 10 ˚ - Сумма активных температур

Оценка влагообеспеченности по ГТК Г. Т. Селянинова Значения ГТК Зоны увлажнения ˂ 0, 3 Очень сухая 0, 4 – 0, 5 Сухая 0, 6 - 0, 7 Засушливая 0, 8 – 1, 0 Недостаточно влажная 1, 0 – 1, 5 Равенство прихода и расхода влаги Достаточно влажная ˃1, 5 Избыточно влажная

Показатель увлажнения Д. И. Шашко P Md = ------Σd P – осадки за год, мм Σ d– сумма среднесуточных дефицитов влажности за год

Зоны увлажнения по Д. И. Шашко Md 0, 60 - 0, 45 - 0, 15 Зоны увлажнения Избыточно влажная Достаточно влажная Равенство прихода и расхода влаги Недостаточно влажная Крайне засушливая

Климатические индексы Мартонн (Martonne, 1935) N i = -------T+10 Кёппен (KÖppen, 1922) N = 2(T+7) N = 2(T+14) N = 2 T

PET Торнтвейта (1931) Потенциальная эвапотранстпирация 10 t e = 1, 6 (----)a i t - Средняя месячная температура воздуха i - Тепловой индекс a - Специальный коэффициент

Индексы увлажнения Торнтвейта Индекс гумидности 100 s Ih = ------ , s=r-n n Индекс аридности 100 d Ia = ---- , d=n-r n s – избыток влаги d – дефицит влаги r – осадки за год n – суммарная эвапотранспирация за год n = 12 е

Индексы увлажнения Im = Ih -0, 6 Ia 100 s-60 d Ia = -------n Если r > 2 n, Ih = 100

Определение продолжительности вегетационного и влажного периодов (по ФАО) Рмм PET 2 месяцы

Климадиаграммы Вальтера (2 t = n) • t n

Уравнение испаряемости по Пенману где R n - чистое излучение, G - почвенный тепловой поток, (E S - E) дефицит давления паров, R - средняя плотность воздуха при постоянном давлении, C и P - удельная теплоемкость, D - упругость насыщения пара при температуре, измеренной в психрометрической будке, Р а и С р – коэффициенты перемещения водяного пара с учетом характера поверхности и аэродинамических сопротивлений

Агроклиматическое районирование • • 1. 2. 3. При разработке основных систем агроклиматического районирования используется опыт общеклиматического районирования. Направления общеклиматического районирования: По особенностям циркуляции атмосферы На основе эмпирического подбора климатических показателей, описывающих границы природных образований На основе причинно-следственных связей между компонентами физико-географической среды

• А. И. Воейков (1948) уточнил границы астрономического деления земного шара на климатические пояса на основе сочетания температурного режима и циркуляционного режима атмосферы • Граница тропического пояса проходит примерно по 25◦ сев. ш. , а не по тропикам, т. к. пассаты проникают далеко за тропики. Граница умеренного и холодного пояса – примерно 65◦ сев. И юж. ш. , а не полярный круг. (Земледелие в открытом грунте не практикуется севернее этой широты). • Границы тепловых поясов, проведенные Воейковым, согласуются с границами, проводимыми сейчас на основе учета сумм активных температур (выше 8000◦ и изолиний 1200 -1000◦).

Генетическая классификация П. И. Броунова • П. И. Броунов впервые выделил 2 субтропических пояса. Пояса делятся на районы по распределению в них почв, растительности и возможности возделывания определенных видов культур. • Генетическая классификация П. И. Броунова получила дальнейшее развитие в работах Б. П. Алисова (1956). • Климатические пояса делятся на области и подобласти по степени континентальности. Основной признак пояса – преимущественное пребывание над той или иной территорией в течение года определенных типов воздушных масс.

Классификация В. Кеппена (1936) • В основу классификации положен количественный учет температуры воздуха и осадков. • N=2 T - для средиземноморского типа климата • N=2(T+7) – для влажного умеренного и экваториального климата • N=2(T+14) – для муссонного климата • Выделяется тропический дождливый и сухой, умеренно теплый. Умеренно холодный, типы делятся на подтипы в зависимости от годового хода осадков. • Современная классификация Кеппена-Треварты используется в мировой карте экорегионов (1988).

• А. А. Григорьев и М. И. Будыко – общеклиматическое районирование, построенное на причинноследственных связях между компонентами физикогеографической среды. • Географическая зональность обусловлена распределением радиационного баланса и радиационного индекса сухости (отношения радиационного баланса к количеству тепла, необходимого для испарения годовой суммы осадков).

Агроклиматическое районирование Г. Т. Селянинова основано на 3 показателях. 1. 2. 3. • 1. 2. • Сумма активных температур – показатель теплообеспеченности Гидротермический коэффициент (ГТК) – показатель влагообеспеченности Средний из абсолютных минимумов температуры – показатель условий перезимовки растений. Тепловые пояса – по суммам температур выше 10◦. Зоны увлажнения Области по годовому ходу обеспеченности растений влагой. Район по суровости зимы

Агроклиматические пояса Х Холодный 1000 П Прохладный 1000 -2000 У УI УII Умеренный Типично умеренный Тепло-умеренный 2000 -4000 2000 -3000 -4000 T TI TII Теплый Тепло-умеренный Типично теплый 4000 -8000 4000 -6000 -8000 Ж Жаркий 8000

П. И. Колосков (Вопросы агроклиматического районирования СССР (1958). • • Тепловые пояса – по суммам температур выше 0◦. Зоны увлажнения Области по суровости зимы Округа по снежности зимы. Мировая карта районов-аналогов.