Лекции по агрометеорологии лекция №1 тема: введение предмет и задачи агрометеорологии - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
24 лекции 12 семинары Раздел I. Введение в этнопсихологию. Тема предмет... 1 60.68kb.
Лекция. 1 Предмет задачи и методы исторической науки План лекции 1 210.39kb.
Наименование темы и лекции Количество часов Тема Введение. 4 ч. 1 48.03kb.
Тема Введение. Понятие муниципального уровня. Предмет, цели и задачи... 1 36.12kb.
Введение в юридическую психологию Тема Предмет, задачи, методы юридической... 4 566.37kb.
Тема введение в юридическую психологию 8 1822.98kb.
Лекции по курсу истории Отечества 11 1959.38kb.
Семинарское занятие №1 Тема: Предмет и задачи, история, методы психологии... 1 186.04kb.
Лекции (час.) Семинары (час.) Всего (час.) Тема Россия в конце хуп в. 1 46.72kb.
Лекции по педагогической психологии Лекция 1 Тема: Педагогическая... 1 64.79kb.
Лекции 1 лекция. Предмет теории вероятностей. Пространство элементарных... 1 52.53kb.
Требования к материально-техническому обеспечению учебного процесса... 31 1563.48kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Лекции по агрометеорологии лекция №1 тема: введение предмет и задачи агрометеорологии - страница №1/3



Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ХАКАССКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра технологии производства и переработки

сельскохозяйственной продукции








АГРОМЕТЕОРОЛОГИЯ

Направление 110900.62 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции

Профиль: Технология производства и переработки продукции животноводства





Краткий курс лекций



Абакан 2013


ЛЕКЦИИ ПО АГРОМЕТЕОРОЛОГИИ
ЛЕКЦИЯ № 1

ТЕМА: ВВЕДЕНИЕ

  1. Предмет и задачи агрометеорологии.

  2. Использование основных биологических законов земледелия и растениеводства в агрометеорологии.

  3. Методы исследования.

  4. Краткая история развития.

Предмет и задачи агрометеорологии. Согласно учению Ивана Владимировича Мичурина, организм и среда находятся в непрерывном взаимодействии. Из этого следует, что для изучения, например, законов роста и развития растений, необходимо изучить их во взаимодействии со средой, кроме того, непрерывно учитывать состояние среды, а также изучать взаимосвязь и взаимозависимость между процессами протекающими в растении и среде (под средой подразумевается приземный слой воздуха, поверхностный слой почвы и воды, а также солнечная энергия).

Для того чтобы полно и всесторонне изучить растительный организм, необходимы две науки – биология и физика.

Биология изучает растения, а также проблемы влияния окружающей среды на их развитие. Эту проблему Климентий Аркадьевич Тимирязев назвал «коренной задачей земледелия».

Вторая наука – физика, обслуживающая биологию, изучает среду, а также влияние растительного организма на эту среду, физические процессы протекающие в этой среде и методы управления этими процессами. Всё это и есть агрометеорология – наука, которую более правильно было бы назвать агрофизика, чтобы подчеркнуть её физическое содержание и не пытаться подменить её (агрофизику) общей метеорологией или биологией.

Агрометеорология позволяет нам в сжатой форме объединить и изучить основы нескольких научных дисциплин: метеорологию, синоптику, климатологию, агрономию и биологию. Объединив их в определённую систему, которая позволяет раскрывать связи объектов сельского хозяйства с погодой и климатом.

Агроном, осуществляющий руководство полевыми работами, должен владеть информацией о возможностях сложной динамической системы «почва–растение–атмосфера». Комплексное изучение закономерностей формирования урожая культурных растений в системе «почва–растение–атмосфера», его прогнозирование и программирование возможны лишь на основе количественной оценки метеорологических факторов, главным из которых является свет, тепло и влага.

Для размещения различных сортов культурных растений на территории России и, в частности, в Хакасии необходимо учитывать обеспеченность их роста, развития и продуктивности в зависимости от климата. Известный русский учёный Василий Васильевич Докучаев подчёркивал, что «почва и климат суть основные и важнейшие факторы земледелия – первые и неизбежные условия урожаев».

Сельскохозяйственная метеорология – это учение о физических свойствах среды, во взаимодействии с которой растёт и развивается растительный и животный организм, а также физических процессах в ней протекающих.

Сельскохозяйственная метеорология изучает тот слой атмосферы, в котором растёт и развивается надземная часть растения. От физического состояния этого слоя атмосферы, его состава, от физических процессов, протекающих в нём, в значительной мере зависит количество и качество урожая.

Борьба с заморозками и суховеями, борьба с засухой, мелиорация климата, агроклиматическое районирование и другие темы подобного рода являются важнейшими проблемами сельскохозяйственной метеорологии.

Очень важное значение имеет изучение поверхностного слоя почвы, в котором располагается корневая система растений, главное здесь не только изучение различных слоёв почвы, процессов, в ней происходящих, взаимодействия их с корневой системой, но и методы управления этими состояниями и процессами.

Таким образом, если говорить коротко, сельскохозяйственная метеорология – есть физика среды, во взаимодействии с которой растёт и развивается животный и растительный мир, это наука опирающаяся на основные законы физики. На совещании сельскохозяйственных метеорологов (состоявшимся ещё в 1951 году в Москве) для этой науки было принято другое определение, которое не изменилось до сего времени: Агрометеорология.

Агрометеорология – наука изучающая метеорологические, климатические и гидрологические условия в их взаимодействии с объектами и процессами сельскохозяйственного производства.

Хотя это определение и спорное и если внимательно его рассмотреть, то выходит, что не среда взаимодействует с организмом, как об этом говорили и учили все ведущие биологи (Мичурин, Тимирязев, Костычев, Докучаев), а «условия» взаимодействуют с объектами и процессами, но оно пока является основным определением агрометеорологии.

Агрометеорология сформировалась в конце 19 века как прикладная отрасль метеорологии – науке о земной атмосфере и физических процессах происходящих в ней.

Задачи агрометеорологии:

-изучение и описание закономерностей метеорологических и климатических (или агрометеорологических и агроклиматических условий) сельскохозяйственного производства в пространстве и во времени;

-разработка методов количественной оценки влияния метеорологических (агрометеорологических) факторов на состояние почвы, развитие, рост и формирование урожая агроценозов, на состояние сельскохозяйственных животных и т.д.;

-разработка и усовершенствование методов агрометеорологических прогнозов;

-агроклиматическое районирование новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и пород животных;

-агроклиматическое обоснование приемов мелиорации земель и изменения микроклимата полей, внедрения индустриальных технологий в растениеводстве;

-разработка методов борьбы с неблагоприятными и опасными для сельского хозяйства гидрометеорологическими явлениями.

Состояние атмосферы в данном пункте в отдельный момент времени характеризуемое совокупностью значений метеорологических величин – называют погодой. К метеорологическим величинам относятся: атмосферное давление, температура воздуха, влажность воздуха, облачность, атмосферные осадки, ветер. К ним можно также отнести характеристики лучистой энергии (солнечную радиацию, излучение Земли и атмосферы, продолжительность солнечного сияния). Значение метеорологических величин за определённый период времени характеризуют метеорологические условия (условия погоды).

Многолетний режим погоды в данной местности, обусловленный её географическим положением, называют климатом. Метеорологические и гидрологические величины, определяющие состояние и продуктивность сельскохозяйственных объектов, называют агрометеорологическими факторами. Их сочетание в определённый период времени называют агрометеорологическими условиями существования объектов сельского хозяйства (многолетние характеристики агрометеорологических условий в данной местности).

Следовательно, агрометеорология изучает погоду и климат применительно к задачам сельского хозяйства (что не изучается ни одной другой с/х наукой). Специалистам сельского хозяйства необходимо уметь эффективно использовать ресурсы климата для повышения урожая и бороться с неблагоприятными метеорологическими явлениями. Для этого агрономам нужно знать физические основы явлений и процессов, происходящих в атмосфере, в приземном её слое, в частности, в связи с их влиянием на объекты и процессы сельхоз производства.

Использование основных биологических законов земледелия и растениеводства в агрометеорологии.

Методы агрометеорологических исследований базируются на основных биологических законах земледелия и растениеводства:



  • Закон равнозначности (незаменимости основных факторов жизни т.е. ни один из необходимых для развития растений основных факторов «воздух, свет, тепло, влага» не может быть ни исключён ни заменён другим. Все они необходимы).

  • Закон неравноценности факторов среды для растений. (Факторы подразделяются на основные – температура, осадки и второстепенные -ветер, облачность, атмосферное давление). Основные факторы оказывают непосредственное влияние на растения, а второстепенные усиливают или ослабляют их действие.

  • Закон минимума. (При неизменных других условиях, уровень урожайности определяется тем фактором, который находится в минимуме). Например: в засушливых зонах количество влаги является лимитирующим фактором урожайности.

  • Закон оптимума. (Или совокупного действия факторов). Согласно этому закону, наивысшая продуктивность растений обеспечивается только оптимальным сочетанием разных факторов при непрерывном повышении качества агротехники возделывания растений.

  • Закон критических периодов. В соответствии с ним, в отдельные периоды жизни растения особо чувствительны к влаге, теплу, солнечной радиации, например: во время цветения плодового дерева обильные осадки приводят к отсутствию плодов.


Методы агрометеорологических исследований:

  1. Метод параллельных полевых наблюдений за метеоявлениями и растениями. Этот метод позволяет установить связь между погодными условиями и ростом, развитием и урожайностью сельхоз культур. Это основной метод агрометеорологических исследований предложен П.И.Броуновым. В процессе синхронно измеряются метеорологические величины и ведутся наблюдения за развитием растений в поле, что позволяет выяснить критическую температуру для разных сортов, оценить потребность растений в тепле, влаге, солнечной радиации, влияние заморозков и т.д.

  2. Метод учащённых сроков посева. При этом растения высевают в разные сроки и за их развитием и состоянием погоды ведутся параллельные наблюдения. Этот метод позволяет изучить устойчивость растений к неблагоприятным погодным условиям.

  3. Метод географических посевов, при котором в разных географических пунктах (в разных климатических условиях) высевают исследуемые сорта (гибриды) растений. Задачу решают ту же, что и методом учащённых сроков сева. Исследуется влияние различных климатических условий.

  4. Метод экспериментально–полевой. При этом методе в полевых опытах с помощью специальных конструкций и приёмов изменяются агроклиматические условия возделывания растений. Регулируются параметры температуры и влажности почвы, продолжительность освещения, высота снежного покрова.

  5. Метод дистанционных измерений. С помощью летательных аппаратов (самолёт, вертолёт, спутник, орбитальная станция) определяют состояние посевов, термический режим, увлажнённость и т. д. на больших площадях.

  6. Метод фитотронов, позволяющий исследовать реакции растений на различные комплексы света, тепла и влаги в камерах искусственного климата.

  7. Метод математического моделирования, который основан на построении математических моделей, позволяющих при помощи математических формул описывать влияние агроклиматических условий на рост, развитие и продуктивность растений.

  8. Метод математической статистики, позволяющий обрабатывать массовые материалы многолетних наблюдений для установления связи развития и формирования продуктивности растений с погодными условиями.


Краткая история развития агрометеорологии.

Попытки установить связь между урожаем и погодой относятся к глубокой древности. Земледелец наблюдая тесную связь между погодой, климатом и качеством урожая, стремился разработать правила предсказания погоды, ещё в те времена, когда никакой метеорологической службы ещё не существовало. На основе довольно длительных наблюдений, определились сроки проведения различных полевых работ: вспашки, внесения удобрений, посева, уборки и др. работ. И всё–таки наблюдения были очень локальны, отражающие особенности небольших территорий, поэтому не могли быть использованы повсеместно.

Метеорология и агрометеорология тесно связаны между собой, поэтому их развитие имеет общую историю. История развития метеорологии начинается с написания первой книги крупнейшим учёным Древней Греции Аристотелем (384 – 322г.г. до н.э.). в этой книге впервые были обобщены наблюдения за явлениями погоды древних греков и сделаны попытки их обоснования. Очень важным является то, что Аристотель первым установил связь изменения погоды с изменением направления ветра.

В средние века в летописи заносили, кроме всего прочего, сведения о различных явлениях погоды (приимущественно опасных). Инструментальные наблюдения за погодой начали вести с 16 века, когда Галилей изобрёл термометр (1593г), а затем Торичелли создал барометр (1643г). это было начало нового этапа в развитии метеорологии. При помощи этих приборов уже можно было количественно оценивать важнейшие характеристики погоды – давление и температуру и сопоставлять их значения полученные в разных местах.

В России регулярные метеорологические наблюдения начались по указу Петра 1 в 1722 году. Великий русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов создал ряд метеорологических приборов, организовал метеонаблюдения в различных пунктах России. Ему принадлежит идея о всемирной службе погоды для мореплавателей. Выступая на публичном заседании в Академии наук в 1758 году, Ломоносов сказал: «Предсказание погоды сколь нужно и полезно на земле, ведает больше земледелец, которому во время сеяния и жатвы – вёдро, во время ращения – дождь благорастворённый теплотой надобен». Он имел в виду важность учёта и прогноза метеорологических условий для сельского хозяйства.

Идеи Ломоносова значительно опередили его время, и только в конце 18 начале 19 века они стали осуществляться передовыми учёными, которые проводили систематические наблюдения за погодой и состоянием растений (А.Г.Болотов, И.М.Комов).

Первая книга «Сельскохозяйственная метеорология» вышла в 1854, её автором является Д. Реутович. А в 1849г. в Петербурге была организована Главная физическая обсерватория (ГФО) – первое в мире государственное научное учреждение, руководящее метеорологическими наблюдениями. Кроме того ГФО обрабатывала и издавала материалы наблюдений, здесь же в 1872 году был составлен первый в России прогноз погоды.

Известный русский метеоролог и климатолог А.И.Воейков поднял проблему использования метеорологии в сельском хозяйстве, а в 1884г. впервые составил и издал обширную программу сельхознаблюдений, он также впервые организовал наблюдения над снежным покровом. На основании климатических исследований Воейков указывал на возможность разведения культуры чая в Закавказье и хлопка в Средней Азии.

В те же годы (1883 – 1886) известный учёный геофизик и метеоролог А.В.Колоссовский (1846–1917) организовал метеорологическую сет на юго–западе России. С 1901г. метеорологическим бюро стали издаваться «Труды по сельской метеорологии», первым редактором которых был П.И.Броунов. Физик и математик по образованию – занимался исследованием влияния метеорологических факторов на растения и совершил крупное открытие в биологии: он установил существование в жизни каждого растения так называемых «критических» периодов, во время которых растение предъявляет особые требования к какому–либо фактору внешней среды.

В течение длительного периода времени П.И.Броунов возглавлял международную комиссию по сельскохозяйственной метеорологии. Методы постановки агрометеорологических наблюдений и их программы были заимствованы из России всеми государствами Европы и Америки.

После Великой Октябрьской Социалистической Революции декретом Совета Труда и Обороны, подписанным В.И.Лениным в 1921 году, была создана создана агрометеорологическая служба. В этом же году был подписан декрет «Об организации метеорологической службы РСФСР», который определил задачи метеорологического обслуживания народного хозяйства.

Дальнейшее развитие метеорологии и агрометеорологии, в СССР, происходило в системе Гидрометеорологической службы, а (с 1988г. Государственный комитет СССР по гидрометеорологии. В настоящее время Росгидромет).

В 30-е годы создана теория агрометеорологических (фенологических) прогнозов, Г.Т.Селяниновым создана первая карта агроклиматического районирования.

В 40-е годы изучена динамика запасов почвенной на территории СССР и усовершенствованы методы фенологических прогнозов.

Нельзя не отметить, что в годы Великой Отечественной войны, вся гидрометослужба была включена в состав Вооружённых сил СССР и, несмотря на тяжелейшие условия работы, потерю значительной части сети, её труженики с честью выполнили свой долг, как в тылу так и на фронте.

В 50-е годы проведены работы по усовершенствованию методов оценки агрометеорологических условий и методов их прогнозов. Составлены агроклиматические справочники по всем областям, краям и республики, а также произведена оценка климатических ресурсов и микроклимата ряда крупных территорий.

В 60–70е годы разрабатывались и совершенствовались методы агроклиматических прогнозов урожайности с/х культур, многолетних трав, запасов влаги в почве и т.д. Выполнялись исследования по микроклимату, заморозкам, засухам и другим опасным для с/х явлениям погоды.

70–80е годы отмечены расцветом гидрометеослужбы в нашей стране, агрометеорологическая сеть насчитывала 2300 станций и более 16000 постов располагавшихся в сельхозпредприятиях. В настоящее время из–за сложившихся экономических условий в России закрыты почти половина постов и треть метеостанций

Идёт реконструкция, реформа всей гидрометслужбы, чтобы минимизировать затраты на её деятельность и, в тоже время, сохранить полноту и качество её работы.
Лекция 2,3
Раздел I АГРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ


  1. Солнечная радиация




    1. Виды потоков солнечной радиации.

    2. Уравнение радиационного баланса.

    3. Методы измерения радиационного баланса.

    4. Фотосинтетически активеная радиация (ФАР).

1.5 Наиболлее эффективное использование солнечной радиации в сельском хозяйстве.
1.1 Излучение Солнца (солнечная радиация) служит источником энергии для многих процессов, происходящих в природе. К ним прежде всего относится жизнедеятельность растений, животного мира и человека.

Рост и развитие сельскохозяйственных культур представляют собой процесс усвоения и переработки солнечной энергии, поэтому сельскохозяйственное производство возможно только с определенным минимумом поступления солнечной энергии на поверхность земли.

Солнце представляет собой газовый шар радиусом 695300 км. Его радиус в 109 раз больше радиуса Земли. Согласно принятой классификации звезд Солнце относится к классу желтых карликов. Расстояние между центрами Земли и Солнца равно в среднем 1,496 х 108 км. Солнце излучает в окружающее пространство энергию, равную примерно 3,3 х 1026 Вт. Из этого количества до Земли доходит лишь около одной миллиардной части, что составляет примерно 3,3 х 108 Вт/км2.

Количественно лучистая энергия характеризуется потоками радиации поступающей в единицу времени на единицу поверхности. Величину, характеризующую мощность потока лучистой энергии, называют интенсивностью радиации. В Международной системе единиц СИ интенсивность потока радиации выражают в Вт/м2; [ 1кал/(см2 х мин) = 698 Вт/м2 ]. На практике обычно используют данные не мгновенных значений потоков за секунду, а суммы радиации за какой-либо период: декаду, месяц, вегетационный период. Суммы выражают в Дж/( м2 х ч), Дж/( м2 х сут) и т.д.



Солнечной постоянной S0 называют плотность потока солнечной радиации на верхней границе атмосферы при среднем расстоянии от Земли до Солнца. Ее величина составляет 1,37 кВт/м2 ( 1,96 кал/(см2 х мин ).

В актинометрии (раздел метеорологии, изучающий потоки лучистой энергии) лучистую энергию принято разделять на потоки: прямая солнечная радиация, рассеянная солнечная радиация, суммарная солнечная радиация, отраженная солнечная радиация и встречное излучение атмосферы.

Радиацию, поступающую на верхнюю границу атмосферы и затем на земную поверхность от Солнца (от солнечного диск) в виде пучка параллельных лучей, называют прямой солнечной радиацией S.

Поток прямой солнечной радиации падающей на горизонтальную поверхность, называют инсоляцией:



S´= S sin h,
где h – высота солнца над горизонтом.

Часть солнечной радиации, которая после рассеивания атмосферой и отражения от облаков поступает на горизонтальную поверхность, называется рассеянной радиацией D. Чем выше Солнце и больше загрязненность атмосферы, тем больше приход рассеянной радиации.

Прямая солнечная радиация, приходящая на горизонтальную поверхность, и рассеянная солнечная радиация вместе составляют суммарную радиацию
Q = S´+ D.
Соотношение между прямой и рассеянной радиацией в составе суммарной радиации зависит от высоты Солнца, облачности и загрязненности атмосферы, высоты поверхности над уровнем моря.

Свет и тепло, получаемые растениями от Солнца, - результат действия суммарной солнечной радиации. Поэтому большое значение для сельского хозяйства имеют данные о суммах радиации, получаемых поверхностью за сутки, месяц, вегетационный период, год.

Суммарная радиация, дошедшая до земной поверхности, частично отражаясь от неё, создаёт отражённую солнечную радиацию (Rк), направленную от земной поверхности в атмосферу. Значение отражённой радиации в значительной степени зависит от свойств и состояния отражающей поверхности: цвета, шероховатости, влажности и др. Отражательную способность любой поверхности можно характеризовать величиной её альбедо (Ак), под которым понимают отношение отражённой солнечной радиации к суммарной. Альбедо выражают в долях единицы (с точностью до сотых) или в процентах:
Ак = (Rк/Q) 100 %
Наблюдения показывают, что альбедо различных поверхностей изменяются в сравнительно узких пределах (10…30%), исключение составляют снег и вода (табл. ).

Альбедо зависит от влажности почвы, с возрастанием которой оно уменьшается, что имеет важное значение в процессе изменения теплового режима орошаемых полей. Вследствие уменьшения альбедо при увлажнении почвы увеличивается поглощаемая радиация. Альбедо различных поверхностей имеет хорошо выраженный дневной и годовой ход, обусловленный зависимостью альбедо от высоты Солнца. Наименьшее значение альбедо наблюдают в околополуденные часы. А в течение года – летом


Альбедо различных естественных поверхностей (по В. Л .Гаевскому и М. И. Будько),%

Поверхность

Ак

Поверхность

Ак

Свежий сухой снег

80…95

Поля ржи и пшеницы

10…25

Влажный снег

60…70

Картофельное поле

15…25

Чернозём влажный

Ок.8

Хлопковое поле

20…25

Чернозём сухой

Ок.15

Луг

15…25

Сухая глинистая почва

20…35

Лиственный лес летом

15…20

Сухая песчаная почва

25…45

Сухая степь

20…30

Свежая зелёная трава

Ок.25






Земная поверхность как физическое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля (-273°С), является источником излучения, которое называют собственным излучением Земли (Ез). Оно направлено в атмосферу и почти полностью поглощается водяным паром, капельками воды и углекислым газом, содержащимися в воздухе. Излучение Земли зависит от температуры её поверхности: Ез = δσТ

где: δ – относительная излучательная способность земной поверхности. Для чернозёма δ = 0,87, для песка – 0,89, для луга – 0,94, для воды – 0,96; σ – постоянная Стефана – Больцмана, σ = 5,67 · 10 Вт/(м²·К); Т – абсолютная температура поверхности, К.

Атмосфера, поглощая небольшое количество солнечной радиации и практически всю энергию, излучаемую земной поверхностью, нагревается и, в свою очередь, также излучает энергию. Около 30% атмосферной радиации уходит в космическое пространство, а около 70% приходит к поверхности Земли и называется встречным излучением атмосферы (Еа).

Разность между собственным излучением поверхности Земли и встречным излучением атмосферы называется эффективным излучением:
Еэф = Ез – Еа.
1.2 Разность между приходящими и уходящими потоками лучистой энергии называется радиационным балансом земной поверхности (В).

Приходную часть радиационного баланса составляют прямая и рассеянная солнечная радиация, а также встречное излучение атмосферы. Расходную часть составляет отражённая солнечная радиация и длинноволновое излучение земной поверхности.

Радиационный баланс представляет собой фактический приход лучистой энергии на поверхность Земли, от которого зависит, будет происходить её нагревание или охлаждение.

Если приход лучистой энергии больше её расхода, то радиационный баланс положителен и поверхность нагревается. Если же приход меньше расхода, то баланс отрицателен и поверхность охлаждается. Радиационный баланс земной поверхности является одним из основных климатообразующих факторов. От его значения зависит тепловой режим не только почвы или водоёма, но и прилегающих к ним слоёв атмосферы.

Уравнение радиационного баланса имеет вид:
В = S´+DRk – Еэф или В = Q (1 – Ак) – Еэф.
Уравнение можно записать и в другом виде:
В = Q – Rk – Еэф .

Для ночного времени:



В = Еа – Ез или В = – Еэф.
Радиационный баланс можно измерить балансомером или вычислить по измеренным значениям S´, D, Ак, Еэф.

Знание радиационного режима сельскохозяйственных угодий позволяет рассчитывать количество радиации, поглощённой посевами и почвой в зависимости от высоты Солнца, структуры посева. Фазы развития растений. Данные о режиме необходимы и для оценки разных приёмов регулирования температуры и влажности почвы, испарения, от которых зависят рост и развитие растений, формирование урожая. Его количество и качество.


1.3 Общие приемы использования принципов и средств измерений, применяемые при измерениях различных величин, называются методами измерения.

Для измерения потоков солнечной радиации применяются абсолютные и относительные методы и соответственно разработаны абсолютные и относительные актинометрические приборы. Абсолютные приборы обычно применяют только для тарировки и поверки относительных приборов.



Относительные приборы применяются при регулярных наблюдениях на сети метеостанций, а также в экспедициях и при полевых работах. Из них наиболее широко используются термоэлектрические приборы: актинометр, пиранометр и альбедометр. Приёмником солнечной радиации у этих приборов служат термобатареи, составленные из двух металлов (обычно манганина и константана). В зависимости от интенсивности радиации между спаями термобатареи создаётся разность температур и возникает электрический ток различной силы, который измеряется гальванометром. Для перевода делений шкалы гальванометра в абсолютные единицы применяются переводные множители, которые определяются для данной пары: актинометрический прибор – гальванометр.

Актинометр термоэлектрический (М-3) Савинова – Янишевского служит для измерения прямой радиации, приходящей на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам.

Пиранометр (М – 80М) Янишевского служит для измерения суммарной и рассеянной радиации, приходящей на горизонтальную поверхность.

При наблюдениях приёмная часть пиранометра устанавливается горизонтально. Для определения рассеянной радиации пиранометр затеняется от прямой радиации теневым экраном в виде круглого диска, закреплённого на стержне на расстоянии 60см от приёмной поверхности. При измерении суммарной радиации теневой экран отводится в сторону. Измерив суммарную Q и рассеянную D радиацию, можно по формуле: S´ = Q – D рассчитать прямую радиацию S´ приходящую на горизонтальную поверхность.



Альбедометр – это пиранометр, приспособленный также для измерения отражённой радиации. Для этого служит устройство, позволяющее поворачивать приёмную часть прибора вверх (для измерения Q) и вниз (для измерения Rк). Определив альбедометром суммарную и отражённую радиацию, вычисляют альбедо подстилающей поверхности. Для полевых измерений используют альбедометр походный М – 69.

Балансомер термоэлектрический М – 10М. Этот прибор применяется для измерения радиационного баланса подстилающей поверхности.

Кроме рассмотренных приборов, используются также люксметры – фотометрические приборы для измерения освещённости и различные приборы для измерения ФАР. Многие актинометрические приборы приспособлены для непрерывной записи составляющих радиационного баланса.

Важной характеристикой режима солнечной радиации является продолжительность солнечного сияния. Для её регистрации (промежутков времени в течение которых светило солнце) служит гелиограф.

Принцип действия гелиографа основан на прожигании бумажных лент солнечными лучами, собранными в фокусе стеклянного шара. Зная количество часов солнечного сияния за отдельные дни, можно определить продолжительность солнечного сияния за любой период (декаду, месяц, вегетационный период, год).

В полевых условиях наиболее часто применяются пиранометры, походные альбедометры, балансомеры и люксметры. Для наблюдения среди растений наиболее удобны походные альбедометры и люксметры, а также специальные микропиранометры.

1.4 Лучистая радиация состоит из электромагнитных волн различной длины (λ). В актинометрии эту длину чаще всего выражают в микрометрах (1мкм = 10-6 м), а иногда в нанометрах (1нм = 10-9 м). Распределение лучистой энергии по длинам волн называют спектром. Вне земной атмосферы спектр солнечной радиации можно разделить на три качественно различные части: ультрафиолетовую (0,01- 0,39 мкм), видимую 0,40-0,75 мкм) и ближнюю инфракрасную (0,76-4,0 мкм). На ультрафиолетовую часть спектра приходится 7 % энергии солнечного излучения, на видимую - 46%, на инфракрасную – 47%. До ультрафиолетовой части спектра солнечой радиации лежит рентгеновское излучение, а за инфракрасной – радиоизлучение Солнца.

В процессе фотосинтеза используется не весь спектр солнечной радиации, а только его часть, находящаяся в интервале длин волн 0,38…0,71 мкм, фотосинтетически активная радиация (ФАР).

Известно, что видимая радиация, воспринимаемая глазом человека как белый цвет, состоит из цветных лучей: красных, оранжевых, жёлтых, зелёных, голубых, синих и фиолетовых.

Усвоение энергии солнечной радиации листьями растений селективно (избирательно). Наиболее интенсивно листья поглощают сине-фиолетовые (λ = 0,48…0,40мкм) и оранжево-красные (λ = 0,65…0,68мкм) лучи, менее – жёлто – зеленые (λ = 0.58…0,50мкм) и дальние красные (λ более 0,69мкм) лучи.

Так как ФАР является одним из важнейших факторов продуктивности сельскохозяйственных растений, информация о количестве поступающей ФАР, учете распределения по территории и во времени имеют большое практическое значение.

Интенсивность ФАР можно измерить, но для этого необходимы специальные светофильтры, пропускающие только волны в диапазоне 0,39…0,71мкм. Такие приборы существуют, но на сети актинометрических станций их не применяют, а измеряют интенсивность интегрального спектра солнечной радиации. Значение ФАР можно рассчитать по данным о приходе прямой, рассеянной или суммарной радиации с помощью коэффициентов, предложенных Б.И. Гуляевым, Х.Г. Тоомингом и Н.А. Ефимовой:


QФАР = 0,43S´ + 0,57D;
Q ФАР = 0,52Q

Для характеристики степени использования посевами ФАР применяют коэффициент полезного использования ФАР:


КПИ ФАР = (ΣQ´ ФАР / ΣQ ФАР) 100%,
где: ΣQ´ФАР– сумма ФАР, затрачиваемая на фотосинтез за период вегетации растений; ΣQ ФАР – сумма ФАР, поступающая на посевы за этот период.

Посев представляет собой сложную оптическую систему, перераспределяющую поток солнечной радиации. Основным фактором, определяющим поглощение и пропускание фотосинтетически активной радиации в посевах и насаждениях. Является отношение площади листовой поверхности L к площади поля. Поглощение ФАР посевом возрастает с увеличением L. Наибольшее поглощение наступает при L = 4, что соответствует 40000 м² листовой поверхности на 1 га. При L > поглощение практически уже не увеличивается.

Пропускание ФАР зависит также от высоты Солнца и ориентации листьев. При больших высотах Солнца (>35°) прямая радиация сильнее проникает в глубь посева, если ориентация листьев близка к вертикальной, и меньше, если их ориентация приближается к горизонтальной. При малой высоте Солнца пропускание радиации больше при горизонтальном расположении листьев.

Посевы, по структуре близкие к оптимальным, за период вегетации поглощают 50 – 60% падающей на них ФАР, причём для процесса фотосинтеза используется 2 – 3% ФАР. Исследования показали, что дальнейшее улучшение структуры посевов, минерального и водного питания позволит увеличить использование ФАР до 7 - 8%.

Большое значение для фотосинтеза и других функций растительного организма имеют продолжительность солнечного сияния и освещённость.

Продолжительность солнечного сияния – время, в течение которого земная поверхность освещается прямой солнечной радиацией, - выражается в часах за сутки, а также в процентах от наибольшей величины, т. е. от продолжительности дневного времени в данный период.

Освещённость пропорциональна интенсивности солнечной радиации и складывается из прямого и рассеянного солнечного излучения и измеряется в люксах (лк). Для фотосинтетической деятельности посевов большинства культурных растений оптимальные условия освещённости соответствуют 8000 – 12000 лк. Растения особенно чувствительны к степени освещённости в период цветения и плодоношения.
1.5 Солнечная энергия является основным условием существования биосферы и одним из главных климатообразующих факторов.

Солнечный свет – незаменимый фактор жизни растений и животных. Важное значение имеет регулирование количества солнечной радиации, получаемой растением. Этого достигают, создавая определенную густоту посева и посадки, устраивая кулисы, выращивая культуры под покровом других растений. Регулировать количество солнечной радиации в полевых условиях можно также методом выбора направления рядов, гребней.

В плодоводстве садоводы формируют крону деревьев так, чтобы создать в ней оптимальный радиационный режим.

Солнечная радиация влияет на химический состав растений: сахаристость свеклы и винограда, содержание белка в зерне пшеницы, сахаристость яблок и ряда других плодов тесно связана с числом солнечных дней.

Использовать солнечную энергию в практике можно, преобразуя ее в тепловую и электрическую энергию с помощью гелиоустановок.

Роль света в жизни растений и способы регулирования освещенности боле подробно рассматриваются в курсах по физиологии растений и земледелию.


ЛЕКЦИИ 3,4

2 ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ И ВОЗДУХА

2.1 Тепловой баланс земной поверхности, тепловые свойства почвы.

2.2 Методы измерения температуры почвы.

2.3 Законы Фурье.

2.4 Зависимость температуры от рельефа, растительности, снежного покрова.

2.5 Методы измерения температуры воздуха.

2.6 Изменение температуры воздуха с высотой.

2.7 Суточный и годовой ход температуры воздуха и почвы.

2.8 Характеристики температурного режима и потребности растений в тепле.

2.9 Значение температуры воздуха и почвы для сельскохозяйственного производства.
2.1 Тепловой режим деятельной поверхности определяется главным образом её радиационным балансом. Количество же лучистой энергии, поглощаемой и излучаемой деятельной поверхностью, зависит от её цвета, состава, структуры. Поэтому, например, тёмные почвы, обладающие сравнительно малой отражательной способностью, при прочих равных условиях днём нагреваются, а ночью охлаждаются сильнее, чем светлые. При положительном радиационном балансе тепло от деятельной поверхности передаётся в более глубокие слои, а часть его отдаётся воздуху. При отрицательном радиационном балансе тепло из глубины почвы и частично из воздуха поступает к деятельной поверхности.

Важную роль для нагревания или охлаждения почвы играют конденсация водяного пара и испарение воды, происходящие на деятельной поверхности. При конденсации выделяется скрытая теплота, идущая на нагревание почвы. При испарении тепло переходит в скрытое состояние и поглощается почвой. Некоторое количество тепла в почве затрачивается также на химические и биологические процессы: усвоение питательных веществ корнями растений, растворение солей и т. д.

Приход и расход энергии на деятельной поверхности выражается уравнением теплового баланса:

В = А + Р + LЕ,

где: В – радиационный баланс деятельной поверхности; А – поток тепла между деятельной поверхностью и нижележащими слоями; Р – поток тепла между поверхностью и приземным слоем воздуха; LЕ – поток тепла, связанный с фазовыми преобразованиями воды (испарение – конденсация).

Другие составляющие теплового баланса земной поверхности (потоки тепла от энергии ветра, приливов, от выпадающих осадков, расход энергии на фотосинтез и др.) значительно меньше указанных ранее членов баланса, поэтому их можно не принимать во внимание.

Смысл уравнения заключается в уравновешивании радиационного баланса земной поверхности нерадиационной передачей тепла.

Нагревание и охлаждение почвы в большей степени зависит от её теплоёмкости и теплопроводности. Различают удельную и объёмную теплоёмкость. Удельной теплоёмкостью называется количество тепла, необходимое для нагревания единицы массы почвы на 1К. Объёмной теплоёмкостью называется количество тепла, необходимое для нагревания единицы объёма почвы на 1К. Удельная теплоёмкость выражается в Дж/(кг·К), объёмная в Дж/(м³·К).

Теплоёмкость в значительной степени зависит от пористости и влажности почвы, т. е. от того, заполнены ли поры водой или воздухом. Способность почвы передавать тепло от слоя к слою – называется теплопроводностью.

От структуры почвы зависит и её температура. Так, например, при прочих равных условиях температура поверхности рыхлой почвы днём выше, а ночью ниже чем температура поверхности плотной почвы, так как рыхлая почва обладает меньшей теплопроводностью. Кроме того, рыхлая почва имеет шероховатую поверхность, которая днём поглощает, а ночью излучает больше радиации, чем более гладкая поверхность плотной почвы.

Для того, чтобы определить, насколько быстро происходит выравнивание температуры вышележащих и нижележащих слоёв почвы, пользуются коэффициентом температуропроводности отражающим отношение коэффициента теплопроводности почвы к её объёмной теплоёмкости. Численно коэффициент соответствует повышению температуры единицы объёма почвы в результате притока к ней тепла.



Методы измерения температуры почвы.

Температура является одной из основных величин, характеризующих тепловое состояние среды. При изменении температуры тел меняется их механические, электрические, оптические и другие физические свойства.

Термометры, применяемые для метеорологических наблюдений, являются стандартными. Каждый термометр должен иметь поверочное свидетельство (сертификат) с таблицей инструментальных поправок.

Для измерения температуры почвы применяют жидкостные (ртутные, спиртовые), биметаллические, электрические и другие термометры, конструкция которых зависит от цели наблюдений.



Срочный термометр ТМ-3, ртутный с цилиндрическим резервуаром используют для измерения температуры поверхности почвы в срок (данный момент времени).

Максимальный термометр ТМ-1, ртутный служит для определения максимального значения температуры за какой-либо промежуток времени (между сроками наблюдений).

Минимальный термометр ТМ-2, спиртовой, применяют для измерения самой низкой температуры поверхности почвы за период между сроками наблюдений.

Коленчатые термометры (Савинова) ТМ-5, ртутные, предназначены для измерения температуры почвы в тёплый период года на глубинах – 5, 10, 15, и 20 см. Термометр-щуп АМ-6, толуоловый, используется для походных измерений температуры почвы на глубинах 3…40 см.

Транзисторный электротермометр ТЭТ-2 применяют для измерения температуры пахотного слоя в тёплый период. Это установка переносного типа, при помощи которой можно измерять температуру в теплицах, в буртах корнеплодов, картофеля, в зерновой массе в засеках.

Трость агронома ПИТТ-1 предназначена для измерения температуры пахотного слоя и глубины вспашки. Принцип его действия основан на измерении омического сопротивления в зависимости от температуры.

Вытяжные термометры ТПВ-50, ртутные, предназначены для измерения температуры почвы на глубине 20, 40, 60, 80, 120, 160, 240, 320см в течение года. В установке применяются почвенно-глубинные термометры ТМ-10 с ценой деления 0,2ºС. Их можно также использовать для измерения температуры в буртах, силосных ямах и т.п.

Вместо вытяжных и коленчатых термометров на станциях часто применяют дистанционные электрические термометры, позволяющие измерять температуру почвы на разных глубинах непосредственно из служебного помещения.



Электротермометр сопротивления АМ-2М-1 предназначен для измерения срочной температуры почвы на глубине узла кущения. Действие термометра основано на свойстве металлов менять свое сопротивление в зависимости от изменения температуры. Пределы измерения температуры от -30 до +45ºС, погрешность измерения 1ºС.

Максимально-минимальный термометр АМ-17, толуоловый, служит для измерения экстремальных и срочных температур на глубине узла кущения (3 см) озимых культур. Принцип его действия основан на термическом измерении объёма рабочей жидкости.

В последнее время получили развитие методы бесконтактного определения температуры поверхности почвы со спутников, самолётов и вертолётов, позволяющие получать осреднённые значения температуры для значительных участков земной поверхности.



Мерзлотомер АМ-21 применяют для измерения глубины промерзания почвы. Следует иметь ввиду, что мерзлотомер Данилина дает глубину проникновения в почву нулевой изотермы. Мощность замерзшего слоя почвы обычно несколько меньше и зависит от механического состава и влажности почвы. Почвенная влага содержит различные соли, поэтому почва замерзает не при 0ºС, а при -0,5…-1,5 ºС. Промерзание начинается с верхних слоев и в течение зимы распространяется глубже. Весной промерзший слой почвы оттаивает сверху под влияние прогрева поверхности, а также и снизу за счет прихода тепла от нижележащих слоев почвы.

Во время наблюдений за глубиной промерзания почвы необходимо отмечать высоту снежного покрова.

Температуру по Международной практической шкале измеряют в градусах Цельсия. Градус по этой шкале составляет 1/100 интервала между точками таяния льда (0ºС) и кипения воды (100ºС).

В США чаще пользуются шкалой Фаренгейта. На этой шкале точке таяния льда соответствует температура 32ºF, а точке кипения воды – температура 212ºF. Интервал между этими точками разделён на 180 частей, т. е. градусов.

В термодинамической температурной шкале температура измеряется в градусах Кельвина (К). у этой шкалы за нуль принята такая температура, при которой прекращается молекулярное движение (-273ºС), т. е. тело не содержит никакого тепла. Точке таяния льда на ней соответствует температуре 273 К, а точке кипения воды – температура 373 К. Эта единица Международной практической температурной шкалы является одной из основных единиц СИ.
2.2 К распространению тепла в почве применима общая теория молекулярной теплопроводности, предложенная в своё время Фурье, и законы распространения тепла в почве носят название законов Фурье.

1. Независимо от типа почвы период колебания температуры с глубиной не изменяется. Это значит, что как на поверхности почвы, так и на всех глубинах интервал между двумя последовательными максимумами и минимумами температуры в суточном ходе составляет 24 часа, а в годовом – 12 месяцев.

2. Возрастание глубины в арифметической прогрессии приводит к уменьшению амплитуды в геометрической прогрессии. Так, если на поверхности суточная амплитуда равна 30° С, а на глубине 20 см - 5° С, то на глубине 40 см она будет уже менее 1° С.

На глубине 70…100 см независимо от типа почвы суточная амплитуда практически равна нулю. С этой глубины начинается слой постоянной суточной температуры.

Годовые колебания температуры распространяются в глубину с уменьшением амплитуды по тому же закону. Амплитуды годовых колебаний убывают почти до нуля на глубине 15…20 метров в средних широтах, около 10 м в южных и 30 м в полярных широтах. С этих глубин начинается слой постоянной годовой температуры.

Слой почвы (включая растительность), в котором наблюдается суточный и годовой ход температуры, называют активным или деятельным слоем.

3. Максимальные и минимальные температуры на глубинах наступают позднее, чем на поверхности, причём запаздывание прямо пропорционально глубинам. Суточные максимумы и минимумы на каждые 10 см глубины запаздывают в среднем на 2,5…3,5 ч, а годовые – на каждый метр глубины на 20…30 суток.

Наблюдения показывают, что фактическое распространение тепла в почве достаточно близко соответствует этим законам. Усложнения связаны главным образом с неоднородностью состава и структуры почвы на разных глубинах. Кроме того, тепло распространяется в глубь почти вместе с просачиванием осадков, что конечно, не подчиняется законам молекулярной теплопередачи.



Процессы нагревания и охлаждения воздуха.

Распределение температуры в атмосфере определяется главным образом её теплообменом с земной поверхностью и поглощением солнечной радиации. Нижние слои атмосферы поглощают солнечную радиацию гораздо слабее, чем верхние. Основным источником нагревания тропосферы, особенно её нижних слоёв, является тепло деятельной поверхности Земли. В дневные часы, когда радиационный баланс деятельной поверхности положителен, поверхность суши становится теплее воздуха, и тепло от неё передаётся воздуху. Ночью она вследствие эффективного излучения становится холоднее воздуха и охлаждает прилегающий к ней слой атмосферы.

Перенос тепла между деятельной поверхностью и атмосферой, а также перенос его в атмосфере осуществляют следующие процессы:

1. Тепловая конвекция – перенос объёмов воздуха по вертикали, возникающий при неравномерном нагревании различных участков поверхности.

Над сушей тепловая конвекция возникает днём, а над морем – ночью и в холодное время года, когда водная поверхность теплее прилегающих слоёв атмосферы.

2. Турбулентность – вихревое хаотическое движение небольших объёмов воздуха в общем движении ветра. Турбулентный обмен между земной поверхностью и атмосферой в тысячи раз интенсивнее молекулярного.

3. Молекулярный теплообмен – обмен теплом между деятельной поверхностью и прилегающим слоем атмосферы за счёт молекулярной теплопроводности неподвижного воздуха. Поскольку коэффициент молекулярной теплопроводности воздуха очень мал, то очень малó и значение этого теплообмена по сравнению с двумя предыдущими процессами.

4. Радиационная теплопроводность – перенос тепла потоками длинноволновой радиации деятельной поверхности и атмосферы. Действия этих потоков в нижних слоях атмосферы проявляется преимущественно ночью, когда солнечная радиация не поступает, турбулентность ослаблена, а тепловая конвекция отсутствует.

5. Конденсация (сублимация) водяного пара, поступающего с земной поверхности в атмосферу. При конденсации выделяется тепло, нагревающее воздух, особенно более высокие слои атмосферы, в которых образуются облака.

Из перечисленных процессов теплообмена основное значение имеют турбулентный теплообмен и тепловая конвекция. Но температура воздуха в данном месте может изменяться ещё и в результате адвекции, т. е. передвижения воздушных масс в горизонтальном направлении.

Нагревание и охлаждение воздуха в значительной мере зависит от свойств деятельного слоя Земли. Над поверхностью суши воздух днем теплее, а ночью холоднее, чем над морем. На суше заметные различия в температуре воздуха создаются над разными участками деятельного слоя (поле, луг, болото, лес и др.). Влияние деятельного слоя на температуру воздуха убывает с высотой.
Изменение температуры воздуха с высотой

Распределение температуры в атмосфере по вертикали положено в основу разделения атмосферы на пять основных слоёв. Для сельскохозяйственной метеорологии наибольший интерес представляют закономерности изменения температуры в тропосфере, особенно в её приземном слое.

Изменение температуры воздуха на 100 метров высоты называется вертикальным градиентом температуры (ВГТ). ВГТ выражается формулой:

ВГТ = tн – tв / zв – zн · 100

где: tн – tв – разность температур воздуха на нижнем и верхнем уровнях (ºС);

zв – zн – разность высот (метры).

Если tв меньше tн значит, температура воздуха уменьшается с увеличением высоты и ВГТ положителен. Такое распределение температуры с высотой наиболее характерно для тропосферы в целом. Если tв больше tн, то имеет место температурная инверсия (возрастание температуры с высотой) и ВГТ отрицателен. Если tн = tв, то ВГТ = 0ºС / 100м. такое распределение температуры, при котором она не изменяется с высотой, называют изотермией.

ВГТ зависит от ряда факторов: времени года (зимой он меньше, летом больше), времени суток (ночью меньше, днём больше), расположения воздушных масс (если на каких-либо высотах над холодным слоем воздуха располагается слой более тёплого, то ВГТ меняет знак на обратный). Среднее значение ВГТ в тропосфере составляет около 0,6ºС / 100м.

В приземном слое атмосферы ВГТ зависит от времени суток, погоды и характера подстилающей поверхности. Днём ВГТ почти всегда положителен, особенно летом над сушей, но при ясной погоде он в десятки раз больше, чем при пасмурной. В ясный полдень летом температура воздуха у поверхности почвы может на 10ºС и более превышать температуру на высоте 2м. Вследствие этого ВГТ в данном двухметровом слое в перерасчёте на 100м составляет более 500 ºС / 100м. Ветер уменьшает ВГТ, поскольку при перемешивании воздуха его температура в разных высотах выравнивается. Уменьшают ВГТ облачность и осадки. При влажной почве резко снижается ВГТ в приземном слое атмосферы. Над оголённой почвой (паровое поле) ВГТ больше, чем над развитым посевом или лугом. Зимой над снежным покровом в приземном слое атмосферы ВГТ невелик и нередко отрицателен.

С высотой влияние подстилающей поверхности и погоды на ВГТ ослабевает и он уменьшается по сравнению с его значениями в приземном слое воздуха. Выше 500м затухает влияние суточного хода температуры воздуха. На высотах от 1,5 до 5-6 км ВГТ находится в пределах 0,5 – 0,6 ºС / 100м. На высоте 6-9 км ВГТ возрастает и составляет 0,65 – 0,75 ºС / 100м. В верхнем слое тропосферы ВГТ снова уменьшается до 0,5 – 0,2 ºС / 100м.

Данные о ВГТ в различных слоях атмосферы используют при составлении прогнозов погоды, при метеорологическом обслуживании реактивных самолётов и при выводе спутников на околоземную орбиту, а также при определении условий выброса и распространения промышленных отходов в атмосфере. Отрицательный ВГТ в приземном слое воздуха ночью весной и осенью указывает на возможность заморозка.


Методы измерения температуры воздуха.

Для измерения температуры воздуха в стационарных условиях используется три вида термометров: психрометрический (сухой), максимальный и минимальный. Все они устанавливаются в психрометрической будке в специальном штативе



Психрометрический термометр ТМ-4 используется для измерения температуры и влажности воздуха в момент снятия показаний и является наиболее точным и чувствительным метеорологическим прибором.

Температуру и влажность воздуха среди растений измеряют аспирационным психрометром, который приспособлен для работы в полевых условиях.



Термограф служит для непрерывной записи изменений температуры воздуха. Он состоит из трёх основных частей: приёмной, передающей и регистрирующей.

.

Значение температуры воздуха и почвы для сельскохозяйственного производства.

Температура почвы является одним из важнейших факторов жизни растений и почвенных организмов. В растительных организмах фотосинтез, дыхание, транспирация, усвоение питательных веществ почвы и другие физиологические процессы осуществляются лишь в определенном диапазоне температур. Существуют температурные пределы жизнедеятельности растений - биологический минимум и биологический максимум. Между ними находится зона оптимальных температур, при которых развитие растений и формирование урожая протекают наиболее интенсивно. Эти температурные характеристики у различных растений неодинаковы. Например, биологический минимум температуры прорастания семян ранних яровых зерновых культур составляет 3 – 5оС, а у теплолюбивых культур (рис, хлопчатник) он возрастает до 12- 15 градусов.

Температура почвы оказывает большое влияние на развитие корневой системы, на активность почвенных микроорганизмов и усвоение фосфатов и нитратов растениями из почвы. Поступление в растения азота и фосфора при температуре почвы 5оС почти в три раза меньше, чем при температуре 20оС.

Снижение температуры почвы на глубине узла кущения озимых ниже критических значений (-16… -18оС для большинства сортов озимой пшеницы, - 22... - 25оС для ржи) вызывает их вымерзание. Наоборот длительное нахождений озимых под снегом при температуре на глубине узла кущения, близкой к 0оС, вызывает гибель растений от выпревания.

У многих теплолюбивых культур интенсивность фотосинтеза резко снижается уже при температуре 10-12оС, а у овса, картофеля, редиса и др. растений, не требовательных к теплу, при этой температуре наблюдается значительный прирост растительной массы. Высокая температура почвы и воздуха (более 20 градусов) в период формирования цветков в колосе яровой пшеницы при недостатке почвенной влаги снижает урожай на 30 – 40 %.

С повышением температуры скорость развития растений увеличивается пропорционально возрастанию температуры, но только до определенных её значений. При дальнейшем её повышении скорость развития растений замедляется, а затем наступает их угнетение и гибель. При жаркой сухой погоде в фазе налива происходит так называемый запал растений и захват зерна. Зерно получается щуплое, что резко снижает урожай и качество семян. При высокой температуре почвы происходит вырождение клубней картофеля, что приводит к получению недоброкачественных семян. Тесно связаны с температурным режимом также распространение и вредоносность болезней и вредителей с/х растений.

Существует много типов посевов, различающихся по структуре, облиственности, площади листьев, их пространственной ориентации, высоте расположения и т.д. Все эти особенности влияют на температурный режим посева.

Температура листьев растений, находящихся в тени, обычно близка к температуре воздуха. У незатененных листьев при ясном обычно температура на 1-2оС выше, чем у окружающего воздуха. В высокогорных районах температура листьев, освещенных солнцем, на 3-5оС выше температуры воздуха. В некоторых случаях эта разница может превышать 10оС.

Внутри растительного покрова амплитуда суточного хода температуры воздуха уменьшается. В сомкнутом посеве наибольшая амплитуда наблюдается в верхнем ярусе листьев (крон), наименьшая у поверхности почвы. В лесу летом амплитуда суточного хода температуры воздуха на 3-4оС меньше, чем в поле.

В закрытом грунте за счет «оранжерейного эффекта» температура воздуха более высокая, чем в открытом грунте. В неотапливаемых теплицах днем за счет солнечной радиации эта разность может достигать 15-20оС. Температурный режим в теплицах характеризуется нередко значительными вертикальными градиентами и амплитудой. Поэтому необходим тщательный контроль за ходом температуры воздуха, чтобы поддерживать ее в оптимальных для развития и формирования урожая пределах. Этот контроль проводится при помощи компьютеров, регулирующих термический режим по заданным параметрам.

Температурные условия в значительной степени определяют состояние, поведение и продуктивность сельскохозяйственных животных. Например, жаркая погода угнетающе действует на овец, замедляет нагул. Поэтому при жаркой погоде в условиях отгонного животноводства принимаются меры для защиты животных от жары. Опасны понижения температуры воздуха в период стрижки овец.



Раздел II ПОГОДА И КЛИМАТ

следующая страница >>



Будь писатели хорошими бизнесменами, им бы хватило ума не быть писателями. Эрвин Кобб
ещё >>