3 месяца назад
Нету коментариев

Развитие агроклиматологии способствует переходу от приемов классической климатологии к характеристикам, уточняющим сред­ние величины в их пространственно-временной изменчивости. Осо­бенно большое значение при этом принадлежит учету тех вариаций климата, которые возникают в приземном слое воздуха под влия­нием подстилающей поверхности и оказывают весьма существенное влияние как на разные стороны деятельности человека, так и на рост, развитие и продуктивность растений и животных. Эти особен­ности климата в приземном слое воздуха широкоизвестны под на­званиями «мезоклимат», «местный климат» и «микроклимат». В ли­тературе под местным (или мезо-) климатом и микроклиматом понимаются часто одни и те же особенности, и поэтому оба эти понятия сливаются в одно вследствие отсутствия четких критериев для их разделения. Влияние подстилающей поверхности во многих случаях прослеживается до высоты 100—150 м и более над уров­нем земли. Поэтому, очевидно, под микроклиматом нельзя пони­мать особенности метеорологического режима только самого ниж­него двухметрового слоя воздуха, как это было предложено Р. Гей­гером в 20-х годах и до сих пор принимается С. А. Сапожниковой и С. П. Хромовым.

В настоящее время имеется ряд определений местного (мезо-) климата и микроклимата. В дальнейшем под микроклиматом мы будем подразумевать климат небольших участков, возникающий под влиянием рельефа, растительности, состояния почвы, наличия водоемов, застройки и других особенностей подстилающей поверх­ности на суше. Это климат поля, склона холма, опушки леса, бе­рега озера, осушенного болота, города и т. п., для изучения ко­торого обычно проводятся специальные наблюдения.

Особенности микроклимата проявляются в верхнем слое почвы и в нижнем, приземном слое воздуха до высоты нескольких десят­ков метров, часто до высоты 100—150 м. В более высоких слоях воздуха они исчезают под влиянием перемешивания воздуха как по вертикали, так и в горизонтальном направлении.

Под фитоклиматом понимают особенности распределения кли­матических элементов во всем слое растительного покрова как в надземной, так и в подземной его части, например среди зерно­вых культур, в саду, в лесу. Эти особенности возникают под влия­нием самой растительности на микроклимат приземного слоя воз­духа и определяются густотой и мощностью растений, сомкнуто­стью их. Изменения режима метеорологических элементов среди растений могут варьировать в весьма широких пределах и регули­роваться с помощью соответствующих агротехнических приемов.

Микроклиматические различия наиболее полно проявляются при ясной тихой погоде и сглаживаются часто до нуля при пасмур­ной и ветреной.

Ход метеорологических элементов в приземном слое воздуха днем при инсоляции совершенно иной, чем ночью при выхолажи­вании, поэтому микроклиматические изменения днем и ночью обычно имеют разный знак. При вычислении средних суточных и особенно средних месячных характеристик, принятых в климатоло­гии, особенности микроклимата сглаживаются и подчас полностью исчезают. В то же время из практики растениеводства хорошо из­вестно, что рост и развитие растений, их урожайность определяются не столько средним состоянием метеорологических элементов, сколько их суточным ходом и часто крайними значениями. Гибель растений от заморозков, например, часто определяется погодой одной ночи, от низких температур зимой — погодой одного- двух дней. Таким образом, особенности микроклимата приобретают ре­шающее значение для сельскохозяйственного производства.

Исследование микроклимата для обслуживания сельскохозяй­ственного производства осуществляется в основном в двух напра­влениях: 1) определение мест естественного наиболее благоприят­ного микроклимата для произрастания различных по теплолюбивости и влаголюбивости культур; 2) выяснение изменений микро­климата, создаваемого хозяйственной деятельностью людей, для определения мероприятий, приводящих к существенному улучше­нию того или иного участка.

Необходимо отметить, что в условиях благоприятного естествен­ного или созданного определенными приемами микроклимата уда­ется продвинуть возделывание ряда ценных культур на 300—350 км и более к северу от средней границы произрастания их в поле.

Сведения о микроклимате территорий отдельных хозяйств поз­воляют правильно разместить культуры и севооборот, а также дифференцировать сельскохозяйственные работы, что способствует получению более высоких и устойчивых урожаев.

Особым разделом сельскохозяйственной микроклиматологии яв­ляется изучение микроклимата закрытых помещений, теплиц, оран­жерей, скотных дворов и т. п., который регулируется деятельно­стью человека. Но рассмотрение этого раздела в задачи настоящей книги не входит.

Начало развития науки о микроклимате в СССР связано с име­нами А. И. Воейкова и В. В. Докучаева. По идее и при участии последнего были заложены первые лесные полосы в Каменной степи (Воронежская область). В 30-е годы обширные исследования микроклиматических особенностей субтропической зоны СССР для правильного размещения субтропических культур были выполнены Г. Т. Селяниновым и его учениками.

Физические законы, вызывающие изменение метеорологических элементов в приземном слое воздуха и в почве, везде одинаковы. Однако количественные проявления этих законов в разных физико-географических и, в частности, климатических условиях существенно различаются. Для количественного определения величин микро­климатических изменений, которые необходимо учитывать при изу­чении климата конкретных территорий, используются три основных метода работы: 1) экспериментальный — проведение обширной программы экспедиционных наблюдений; 2) климатологический — выявление особенностей микроклимата по данным гидрометеороло­гической сети; 3) расчетный — вычисление некоторых характери­стик микроклимата также по данным основной сети станций.

В настоящее время благодаря многочисленным исследованиям, а также теоретическим расчетам изучены микроклиматические осо­бенности многих районов нашей страны, различных по характеру подстилающих поверхностей. Получены количественные показатели микроклиматических характеристик ряда метеорологических эле­ментов и определено влияние их на состояние сельскохозяйствен­ных культур.

Существует два процесса образования микроклимата: 1) микро­климат, возникающий на обширном ровном месте под непосред­ственным воздействием подстилающей поверхности, 2) микрокли­мат, образующийся вследствие притока и стока воздуха путем местной адвекции, возникающей при переходе от одной деятельной поверхности к другой, например в условиях изрезанного рельефа, при переходе с воды на сушу, с орошаемого участка на сухой и т. п.

В природных условиях, особенно в дневные часы, при скоростях ветра более 2—3 м/сек. микроклиматические особенности даже на больших полях проявляются только в нижнем приземном слое воз­духа и среди травостоя. При малых скоростях ветра, особенно но­чью, причиной возникновения микроклиматических различий явля­ется местная адвекция, интенсивность которой определяется термо­динамикой смежных площадей.

Микроклимат больших сельскохозяйственных полей в условиях ровного места определяется тепловым балансом деятельной поверх­ности, который можно представить следующим уравнением:

где R — радиационный баланс деятельной поверхности, LE — теп­лообмен, связанный с испарением или конденсацией воды, вклю­чающий и транспирацию растений, V — турбулентный теплообмен между деятельной поверхностью и прилегающим к ней слоем воз­духа, Р — теплообмен в почве.

Численные значения отдельных составляющих теплового ба­ланса определяются на основании соответствующих специальных наблюдений и расчетов и отражают интенсивность тепло- и влагообмена деятельной поверхности (почвы и травостоя) с выше- и нижележащими слоями воздуха и почвы.

Интенсивность обмена как по вертикали, так и по горизонтали определяет микроклиматические особенности участка. На рис. 40 показано соотношение дневных сумм составляющих теплового ба­ланса на трех разных участках: рисовом поле (с затоплением), неорошаемом участке, находившемся недалеко от рисового поля и поэтому отличавшемся несколько повышенной влажностью почвы, и в полупустыне с сухой почвой (Кзыл-Орда). Цифрами дано соот­ношение (в процентах) отдельных составляющих теплового ба­ланса по точкам наблюдений.

Соотношение дневных сумм составляющих теплового баланса по фазам развития риса

Соотношение дневных сумм составляющих теплового баланса по фазам развития риса

Как видно из этого рисунка, днем приходная часть теплового баланса — радиационный баланс — на рисовом поле значительно выше, чем на покрытом травой неорошаемом участке, хотя вели­чины прямой солнечной радиации на обоих участках практически одинаковы. Это получается за счет различий в излучении деятель­ной поверхности и альбедо двух полей. Еще больше отличается расходная часть теплового баланса на разных участках. На рисо­вом поле (в течение всех фаз развития) тепла радиационного ба­ланса не хватает для обеспечения расхода его на испарение и теплообмен в почве. На последний в течение всего вегетацион­ного периода используется только 10—15%. Но расход тепла на испарение с поверхности воды и транспирацию растений риса при полном развитии растений значительно превышает радиацион­ный баланс. Недостаток тепла, обусловленный этим, пополняется за счет турбулентного обмена воздуха с прилегающей хорошо про­гретой территории. Этот «недобор» радиационного тепла во вторую половину вегетационного периода превышает 20% радиационного баланса.

На неорошаемом поле и в полупустыне радиационное тепло в основном расходуется на нагревание почвы и воздуха, причем к концу лета при сильном иссушении почвы на эту статью расхода идет 70—80% тепла. Такого же порядка величины отмечаются и в полупустыне уже с начала лета, где вследствие отсутствия влаги испарения с иссушенной поверхности почвы практически нет.

Изучение теплового и водного баланса смежных участков по­зволяет объяснить физически различия в особенностях хода отдель­ных метеорологических элементов над ними.

В табл. 24 приводится суточный ход температуры и влажности воздуха на высотах 20 и 150 см для тех же полей, для которых даны расчеты теплового баланса на рис. 40.

В результате интенсивного испарения с почвы и транспирации температура среди мощного травостоя риса на высоте 20 см над уровнем поливной воды в течение суток ниже, чем на высоте 150 см. Следовательно, среди травостоя риса в течение суток наблюдается инверсионное распределение температуры. На сухом участке инвер­сии образуются только ночью под влиянием излучения и охлажде­ния поверхности. Днем под влиянием сильно нагретой (до 55° и выше) незатененной поверхности почвы температура приземного слоя воздуха очень велика, а с высотой она понижается.

На высоте 20 см разность температур днем на соседних полях на расстоянии 1,5 км превышает 5°, ночью 2°, но знак разности ме­няется — сухой участок становится холоднее рисового поля. На вы­соте 150 см под влиянием значительного турбулентного перемеши­вания разности температуры между участками днем уменьшаются до 2,5—3°, ночью — до 1°. Аналогично распределяется по точкам и высотам относительная влажность воздуха и дефицит влажности, являющийся хорошим показателем условий испарения. Среди тра­востоя риса недостаток насыщения воздуха парами относительно мал, но быстро увеличивается с высотой. На неорошаемом участке самые сухие слои воздуха располагаются над поверхностью почвы. Относительная влажность воздуха здесь на высоте 20 см на 20— 30% ниже, чем на орошаемом поле.

Приведенный пример характеризует основные различия микро­климата как по горизонтали на двух близко расположенных пло­щадках с разной деятельной поверхностью, так и в приземном слое воздуха по вертикали в условиях ровного места.

Показанное в табл. 24 распределение температуры воздуха по вертикали на рисовом поле, характеризуемое понижением темпе­ратуры днем среди травостоя (т. е. дневной инверсией), наблю­дается только среди мощного, хорошо сомкнутого травостоя, пол­ностью обеспеченного влагой.

Фитоклимат, который создается среди травостоя различных рас­тений, определяется структурой растительного покрова, т. е. высо­той растений, их сомкнутостью, наличием и характером междуря­дий. Он может изменяться под одной и той же культурой в широ­ких пределах и быть очень близким под разными культурами при одинаковой структуре посевов. Он закономерно изменяется с ро­стом и развитием растений. Регулируется фитоклимат с помощью агротехнических приемов, физическую сущность воздействия кото­рых на него всегда следует учитывать.

Особенности фитоклимата отдельных культур оцениваются пу­тем сопоставления ряда биометрических характеристик травостоя (площадь листьев и стеблей на 1 м2, высота роста, густота стояния и т. п.) с соответствующим распределением основных метеорологи­ческих элементов по вертикальному профилю их среди травостоя. Таковы некоторые закономерности микроклимата и фитоклимата в условиях ровного места.

Однако большая часть территории СССР имеет изрезанный, холмистый или горный рельеф. Даже в пределах больших равнин и низменностей встречаются отдельные холмистые участки, а в степ­ной зоне участки волнистой степи с небольшими уклонами склонов занимают большие пространства.

Микроклиматические различия в условиях изрезанного рельефа обычно больше, чем на ровных местах, отличающихся только по характеру почвы, растительности и увлажнению. Поэтому учет их для сельскохозяйственной практики особенно существен. Влияние на растения почвенных и микроклиматических особенностей в раз­ных условиях рельефа оказывается противоположным. В верхней части склонов почвы часто смыты и мало плодородны, но микро­климат там более благоприятен для развития растений. В нижней части склона с намытыми плодородными почвами микроклимат ча­сто бывает неблагоприятным для нормального развития растений. Здесь могут наблюдаться наиболее опасные заморозки, избыток влаги в почве и т. п. Лишь зная особенности распределения почв и микроклимат в разных условиях рельефа, можно разработать и применить различные приемы агротехники и сроки обработки почв для отдельных частей рельефа с таким расчетом, чтобы сельско­хозяйственные культуры могли максимально использовать положи­тельные условия и не страдали от неблагоприятных факторов среды обитания.

Микроклиматические различия в разных формах рельефа возни­кают вследствие двух основных причин: особенностей нагревания различно ориентированных в отношении стран света склонов и особенностей стока и подъема воздушных масс по склону.

Количество солнечного тепла, поступающего в разное время года на склоны разной экспозиции и крутизны, может быть точно измерено и рассчитано для условий ясной погоды. Больше всего дополнительного тепла получают крутые южные склоны ранней весной и осенью, когда Солнце стоит невысоко. На широте 60° южные склоны крутизной 30° в середине апреля получают на 50% больше тепла, чем ровное место, на широте 50° — только на 28% больше, потому что Солнце здесь поднимается выше и его лучи как бы скользят по крутым склонам, не очень сильно нагревая их. Но поскольку Солнце здесь стоит относительно высоко, оно лучше об­лучает и обогревает северные склоны, чем на широте 60°.

К середине июня, когда Солнце поднимается выше всего над горизонтом, различия в прямой солнечной радиации сглаживаются как по широте, так и на склонах разной экспозиции. Даже крутые северные склоны (с крутизной 20°), сильнее всего затененные от прямых солнечных лучей, получают в это время на широте 60° около 80% той радиации, которая поступает на ровное место.

Приведенные в табл. 25 данные учитывают изменение прямой солнечной радиации на склонах разной экспозиции по месяцам в зависимости от высоты Солнца над горизонтом. Но на широте 60° весна наступает почти на месяц позднее, чем на широте 50°, по­этому продолжительность вегетационного периода сельскохозяй­ственных культур на разных широтах тоже значительно различа­ется. Чтобы иметь возможность правильно использовать данные табл. 25 в сельскохозяйственном производстве, необходимо каждый раз учитывать совпадение их с соответствующим развитием расти­тельности. Например, в северной части Кировской области среди холмистого рельефа Северных Увалов всходы яровых зерновых появляются в среднем около 15—20 мая. Созревание яровых зерно­вых здесь затягивается до конца августа. Вегетационный период картофеля ранних сортов длится с начала июня до середины сен­тября. В этих условиях сельскохозяйственные культуры исполь­зуют благоприятные особенности местоположения на южных скло­нах главным образом во время созревания, когда даже относи­тельно небольшое повышение температуры имеет существенное значение. Тепло ранней весны расходуется на южных склонах на ускорение таяния снега, просыхание и прогревание почвы; расте­ниями оно используется только косвенно. На южных склонах воз­можен более ранний сев.

На широте 50° в пределах Приволжской возвышенности всходы яровых зерновых появляются уже в конце апреля. Но, появляясь на 20—25 дней раньше, чем в Кировской области, они могут ис­пользовать лишь немного больше дополнительного тепла на южных склонах, чем растения в Кировской области. Осенью же это тепло растениями не может быть использовано, так как вегетация закан­чивается уже в конце июля — начале августа. Здесь дополнительное тепло на южных склонах в период созревания используется поздне­спелыми сортами плодовых культур, виноградом и другими куль­турами с длительным периодом вегетации.

Нельзя забывать, что пахотные склоны обычно пологи, крутизна их менее 10° и редко превышает 6—7°. Как видно из табл. 25, в этих условиях различия между прямой солнечной радиацией на южных и северных склонах летом (в июне) не превышают 7—8%, осенью же они могут достигать 35—40%.

Солнечное тепло расходуется на нагревание почвы и воздуха, испарение с поверхности почвы и транспирацию растений. С ран­ней весны южные склоны получают некоторое дополнительное ко­личество прямой солнечной радиации, поэтому они быстрее прогре­вается и быстрее высыхают. На северных склонах снег лежит дольше, почва медленнее прогревается и медленнее просыхает. Та­ким образом, уже с весны микроклимат северных и южных склонов становится различным — на северном склоне в нижней части его влажно и холодно, на южном склоне влажно и тепло. В верхней части склонов почва и воздух всегда бывают значительно суше, чем в нижней части.

Различия в количестве солнечной радиации, поступающей на южные и северные склоны, летом во время вегетационного периода не очень велики (табл. 25). Поэтому в дневные часы при скоростях ветра более 2—3 м/сек. (что приводит к хорошему перемешиванию приземных слоев воздуха) даже при ясном небе различия в темпе­ратуре и влажности воздуха на открытых полях, расположенных в разных условиях рельефа, невелики. Разность температур воз­духа (на высоте 150 см над почвой) в этих условиях колеблется от 0 до 1,0°, разность относительной влажности воздуха — от 0 до 2—3%. причем наиболее теплыми оказываются дно долин и под­ветренные юго-восточные, южные и юго-западные склоны, наиболее холодными — вершины и верхние части наветренных склонов даже при наличии южной составляющей в их экспозиции.

При ветре в ночные часы разность температур между северными и южными склонами сглаживается. При сильном южном ветре подветренный северный склон часто оказывается теплее южного наветренного. Днем при малых скоростях ветра (менее 1,5— 2,0 м/сек.) разность температур открытых пологих южных и север­ных склонов в приземном слое воздуха до высоты 20—50 см может достигать 5—6°, на высоте 1,5—2,0 м —только 1—2°. Разность тем­ператур на поверхности почвы, покрытой низким и негустым траво­стоем, может доходить до 10°. Разность температур почвы значи­тельна только в верхних слоях, до глубины 5—8 см. Влажность почвы на северных и южных склонах в одинаковых частях их (верх, середина, низ) также значительно различается за счет усиленного испарения на теплых южных склонах.

Восточные и западные склоны занимают промежуточное поло­жение между северными и южными. Более теплым является запад­ный склон, потому что на восточном склоне часть прямой солнечной радиации в утренние часы расходуется на испарение росы. Дно долин и нижние части склонов при ветрах, дующих под углом 60— 90° к направлению долины, на 2—3° теплее вершин.

Влияние различий в солнечном нагревании на склонах разной экспозиции четко проявляется в температуре деятельной поверхно­сти. Амплитуда суточного хода температуры деятельной поверхно­сти может быть на 16—19° больше суточной амплитуды темпера­туры воздуха.

В тихие ясные ночи влияние экспозиции склона обычно не про­является. В этом случае распределение температуры и влажности воздуха определяется условиями стока охлажденного воздуха. В ясные тихие ночи поверхности почвы и травостоя сильно излу­чают тепло и сами охлаждаются, охлаждая далее прилегающие слои воздуха. В условиях ровного рельефа при отсутствии ветра этот охлажденный более тяжелый воздух остается на месте своего образования. В условиях изрезанного рельефа охлажденный воз­дух, образовавшийся на склоне, как более тяжелый начинает стекать по склону и скапливается у подножия его в виде «озера хо­лода», иногда достигающего значительной мощности (рис. 41). Всякие препятствия, расположенные поперек склона,— группы де­ревьев, лесные полосы, изгороди и т. п.— вызывают скопления хо­лодного воздуха выше их по склону, иногда отклоняют его течения в сторону.

Схема распределения температуры воздуха ночью в условиях пересеченного рельефа

Схема распределения температуры воздуха ночью в условиях пересеченного рельефа

В верхней части склона мощность слоя холодного воздуха очень мала, порядка 10—20 см, но уже в средней части склона она может достигать 1 м и более. У подножия склона и в нижней части его глубина «озера холода» может достигать 8—10 м и более. Та­кие «озера» в понижениях рельефа бывают хорошо выражены только в тихие ясные ночи. Глубина их определяется формой рель­ефа, протяженностью и высотой склона, условиями стока холодного воздуха в долине и колеблется в довольно широких пределах. Так же велики и различия в минимальных температурах ночью в верх­них и нижних частях склона, в положительных (выпуклых) и отри­цательных (вогнутых) формах рельефа.

Ночью самые низкие температуры и высокие значения относи­тельной влажности воздуха наблюдаются на дне замкнутых долин без стока или с затрудненным стоком холодного воздуха. Наиболее теплыми являются вершины холмов и верхняя треть склонов. Днем при наличии ветра вершины и верхние части наветренных склонов могут быть несколько холоднее прилегающих долин и низин, ночью они значительно теплее. В результате средняя суточная темпера­тура в разных частях рельефа может изменяться незначительно, но суточная амплитуда температуры, т. е. разность между максималь­ной температурой днем и минимальной ночью, различается сущест­венно. Суточные амплитуды температуры на вершинах и на скло­нах малы по сравнению с суточной амплитудой температуры в до­линах. Влияние различий суточного хода температуры на жизнь растений очень велико.

Влияние рельефа на сельскохозяйственные культуры не ограни­чивается только теплым вегетационным периодом. Оно также очень велико и зимой. Снежный покров ложится в разных формах рель­ефа по-разному, а от высоты и плотности его зависят условия пере­зимовки озимых, плодовых и многолетних культур.

В условиях изрезанного рельефа микроклиматические особенно­сти отдельных форм и частей его остаются почти постоянными из года в год, немного изменяясь только под влиянием погоды. По­правки же на фитоклимат, который определяется особенностями структуры травостоя культурных растений, могут изменяться при смене культур в севообороте.

Метеорологические станции и посты Гидрометслужбы, располо­женные в типичных для данного района местностях, проводят ре­гулярные метеорологические наблюдения. Данные этих наблюде­ний характеризуют макроклиматические условия района, которые отражают основные черты климата больших территорий. Лишь от­носительно небольшая часть этой сети, расположенная в особых местоположениях, характеризует также некоторые микроклимати­ческие особенности района. Все микроклиматические наблюдения всегда сравниваются с наблюдениями этой основной сети станций, по возможности приводятся к ее наблюдениям. Микроклиматиче­ские характеристики даются в виде отклонений от показаний стан­ций или в виде отклонений от данных открытого ровного места. В зависимости от изучаемого элемента эти отклонения выражаются в разностях (градусы температуры, дни периода, проценты относи­тельной влажности) или в виде отношений (скорость ветра, коли­чество осадков).

Приемы, методика проведения микроклиматических наблюдений и используемые при этом приборы могут быть весьма различны, они определяются исходя из поставленной задачи и имеющихся технических возможностей.

Для изучения закономерностей микроклимата и физических про­цессов, его обусловливающих, проводятся сетевые и экспедицион­ные исследования в приземном слое воздуха обычно до высоты 2—3 или 10—15 м с применением специальных приборов. Кроме того, проводятся градиентные наблюдения (одновременное измере­ние отдельных метеорологических элементов на разных уровнях над поверхностью почвы). Такие наблюдения ведутся в несколь­ких точках, расположенных на разных полях, в разных условиях рельефа или на разном расстоянии от водоема. Результаты их сравниваются между собой и с одной основной опорной точкой, которая должна характеризовать открытое ровное место.

Ниже приводится ряд таблиц, характеризующих микроклимати­ческую изменчивость отдельных метеорологических элементов, по­лученную путем обобщения большого материала экспедиционных и сетевых наблюдений, а также расчетными методами.

Для удобства расчетов в табл. 26 дается оценка морозоопасности различных форм холмистого рельефа в баллах, полученная в результате многочисленных исследований. Чем больше морозоопасность, тем выше балл. Для ровного места принимается оценка 3 балла. Эта приближенная оценка морозоопасности холмистого рельефа умеренной зоны СССР предназначается для характери­стики открытых, лишенных леса и высоких кустарников склонов и долин с относительными разностями высот 10—150 м.

Ориентировочно можно принять, что в умеренной зоне для хол­мистого рельефа в местоположениях с морозоопасностью, оцени­ваемой в 1 балл, минимальная температура может быть на 3—5° выше, чем на открытом ровном месте; в местоположениях с моро­зоопасностью 2 балла — на 1—3° выше, причем в долинах больших рек и на побережьях озер минимальная температура выше на 2— 4°. В местах с морозоопасностью, оцениваемой в 4 балла, темпе­ратура на 2—5° ниже, чем на ровном месте, а с морозоопасностью 5 баллов — ниже на 4—6°.

Наличие леса меняет приведенные в табл. 26 характеристики. Можно считать, что лес на склонах долины уменьшает ее морозоопасность на 1 балл, лес внизу склона увеличивает морозоопасность вышележащего участка долины на 1 балл.

В работах по агроклиматологии до последнего времени почти не учитывалось влияние ветра на тепловой и водный режим среды обитания растений, хотя это влияние велико. В табл. 27 при­водится характеристика изменчивости скорости ветра в разных фор­мах рельефа, которая в исследованиях по микроклимату прини­мается во внимание при всех расчетах, связанных с определением режима испарения, температуры деятельной поверхности и т. п. Данные этой таблицы необходимо учитывать также при размеще­нии сельскохозяйственных культур, закладке садов и виноградни­ков и т. д.

В табл. 28 дана характеристика изменчивости среднего из абсо­лютных годовых минимумов температуры воздуха.

Исследуя изменчивость сумм температур деятельной поверхно­сти в условиях изрезанного рельефа (рис. 42), 3. А. Мищенко на­шла, что она является причиной различий в скорости прохождения отдельных фаз развития растений.

Номограмма для расчета возможных сумм температур деятельной поверхности

Номограмма для расчета возможных сумм температур деятельной поверхности

Некоторые примеры изменчивости дат наступления различных фаз развития растений приведены в табл. 29.

Обобщенные данные по изменению продолжительности вегета­ционного периода в разных условиях рельефа для разных культур даны в табл. 30.

Наблюдения в континентальном климате (Иркутская область) показали, что яровая пшеница и ячмень созревают в условиях верх­них и средних частей склонов соответственно на 7 и 10 дней раньше, чем в долине (разница высот около 100 м). В Северном Предура­лье яровая пшеница в низине созревает на 5—13 дней позднее, чем на вершине холма, овес же на 15 дней раньше в средней части юго-западного склона по сравнению с низиной.

Ускорение ‘созревания в положительных формах рельефа было отмечено у таких растений, как гречиха, люпин, кукуруза, лен, то­маты, огурцы, плодовые, хлопчатник и др. Причем, как правило, на южных склонах созревание наступает на 7—10 дней раньше, чем на северных.

Таблица 29 позволяет проследить скорость развития яровой пшеницы в разных условиях рельефа. Несмотря на то что в 1965 г. яровая пшеница Акмолинка в Цуриковке была посеяна в низине (подножие склона) на 8 дней позднее, чем в верхней части юго-за­падного склона (разница в высоте полей 50 м), выход в трубку на обоих полях наступил почти одновременно, а созревание от­стало в низине на 11 дней.

Период посев—выход в трубку в низине был на 7 дней короче, чем на склоне, а репродуктивный период, наоборот, на склоне на 10 дней короче.

Указанные в таблице данные рассчитаны для среднеспелых сортов, поэтому они будут меньше для скороспелых и значительно больше для позднеспелых сортов.

Рельеф влияет также на величину и качество урожая. Однако их зависимость от рельефа сложная, так как существенное значе­ние для урожая имеет плодородие почвы и ее увлажнение. Преимущество того или ино­го местоположения сказывается на урожае по-разному в разных климатах и в отдель­ные годы в одном и том же месте. На се­вере ETC урожай большинства зерновых культур в средней части склона выше, чем в низинах (подножие склона) в прохладные и увлажненные годы. В сухие и жаркие годы урожай в низинах выше.

На рис. 43 показано влияние экспозиции склона на урожай овощных культур. Уро­жай томатов и огурцов на северном склоне на 21—26% выше, чем на южном, а карто­феля на южном склоне выше на 6% по сравнению с северным.

Влияние экспозиции склона на урожай овощных культур

Влияние экспозиции склона на урожай овощных культур

Очень большой пространственной измен­чивостью на малых расстояниях характери­зуется влажность почвы. Она значительно изменяется даже на ровных участках в за­висимости от механического состава почвы и глубины залегания грунтовых вод, но особенно сильно она изменяется в изрезанном рельефе. Здесь влажность почвы в различных местоположениях часто меняется сильнее, чем при переходе из одной климатической зоны в другую. Так, влажность почвы на вершине холма и в верхней части склонов в увлажненной зоне может быть меньше, чем у подножия холма в более сухой зоне.

Несмотря на сложность и непостоянство комплекса явлений, оказывающих влияние на изменение влагозапасов по элементам ре­льефа, общие закономерности изменений коэффициентов увлажнен­ности (отношение влагозапасов в разных формах рельефа к влаго­запасам на ровном месте) проявляются достаточно четко.

На основании большого эмпирического материала с учетом фи­зических закономерностей по перераспределению осадков и вод­ного баланса по склонам Е. Н. Романова разработала четкую схему распределения влажности почвы по профилю склона в разных кли­матических зонах и по сезонам года. На рис. 44 приводится состав­ленная ею номограмма, наглядно представляющая схему этой за­кономерности для склонов наиболее распространенных в природе прямого и вогнутого профиля. Например, согласно этой номо­грамме, оптимальное увлажнение в пределах 60—80% ПВ летом наблюдается в слабозасушливой (III) зоне, в нижних частях се­верных и восточных склонов, в зонах достаточного и избыточного увлажнения на ровных местах и в нижних и средних частях тех же склонов. Верхние части южных и западных склонов даже в зоне избыточного увлажнения летом отличаются пониженной влажно­стью в пределах 30—40% ПВ.

Увлажнение почв разных местоположений в зонах различного увлажнения для склонов прямого и вогнутого профилей

Увлажнение почв разных местоположений в зонах различного увлажнения для склонов прямого и вогнутого профилей

Для оценки отклонения условий увлажнения от оптимальных в различных местоположениях и в разных климатических зонах также удобно пользоваться характеристикой влажности почвы, выраженной в процентах от ПВ, исходя из того, что оптимальные условия увлажнения соответствуют влажности 60—80% ПВ. В со­ответствии с этим на номограммах Е. Н. Романовой даются реко­мендации по проведению мелиоративных мероприятий. При влаж­ности почвы 60—80% ПВ никаких мелиорации не требуется. Если увлажнение почв превышает 80%, то для создания оптимальных условий произрастания растений требуется сброс избытка воды; при влажности почв 40—60% нужны отдельные поливы в критиче­ские периоды развития растений. При еще большей сухости почв требуется орошение периодическое (при влажности 30—40%) и систематическое (при влажности ниже 30%).

По номограммам видно, что весной оптимальные условия увлаж­нения имеют место во всех зонах увлажнения, за исключением сухой, причем в зоне избыточного увлажнения это верхние и средние части южных и западных склонов, а в очень засушливой зоне — подножия склонов и нижние части север­ных и восточных склонов. В зонах со средними условиями увлажнения (достаточного и слабозасушливой) весной оптималь­ные условия увлажнения создаются во многих местоположениях: на верхних и средних частях восточных и северных склонов, на нижних — южных и западных, на ровных местах.

Мелиоративные мероприятия весной необходимы в зоне избы­точного увлажнения, где даже ровные участки и тем более пони­жения рельефа и нижние части склонов нуждаются в сбросе из­бытка воды. В сухой зоне для обеспечения нормальных условий произрастания растений орошение и поливы требуются для всех местоположений, а в очень засушливой зоне — для всех положительных форм рельефа и отчасти ровных мест. В слабозасушливой и засушливой зонах дополнительное весеннее увлажнение почв также должно предусматриваться системой мелиоративных меро­приятий для определенных местоположений.

Летом даже в зоне избыточного увлажнения в некоторых фор­мах рельефа имеет место дефицит влажности почвы. Мелиоратив­ные мероприятия неодинаковы как для разных зон увлажнения, так и в пределах зоны. Например, в зоне достаточного увлажнения летом в разных формах рельефа влажность почвы меняется от зна­чений <30 до 60—70% и в соответствии с этим должны прово­диться мелиоративные мероприятия.

Теплофизические характеристики почвы также весьма измен­чивы на близких расстояниях, но этот вопрос для условий ровного места пока изучен слабо.

Температура почвы существенно изменяется под влиянием ее механического состава. Соответствующие количественные характе­ристики и карта их пространственной изменчивости даны в главе VI на рис. 70 (на примере Псковской области). Здесь же приведем рис. 45, где обобщены многолетние данные сети станций. Из этого рисунка видно, что разности между температурами разных по ме­ханическому составу почв меняются во времени. Это связано с изменением влажности почвы от весны к осени. Такие изменения не­линейны в пространстве и во времени, что значительно осложняет задачу учета механического состава почвы при оценке ее терми­ческого режима и динамики его во времени.

Средняя разность между температурами различных почв

Средняя разность между температурами различных почв

Основными микроклиматическими факторами, обусловливаю­щими величину урожая на склонах, являются условия тепло- и влагообеспеченности сельскохозяйственных культур на склонах разной экспозиции и длительность безморозного периода в отрица­тельных формах рельефа.

Многообразие в соотношениях микроклиматических особенно­стей в разных частях рельефа и по территории СССР определяет существенные различия в данных, полученных разными авторами по урожайности отдельных экологических групп сельскохозяйствен­ных культур на склонах. Это приводит также к известным противо­речиям в предлагаемых ими практических рекомендациях по ис­пользованию микроклиматических особенностей холмистого рель­ефа при размещении сельскохозяйственных культур.

На основании пока немногочисленных опытных данных о влия­нии особенностей термического режима холмистого рельефа на ус­ловия развития разных видов сельскохозяйственных культур можно считать, что дополнительное тепло, получаемое склонами южной экспозиции (южные, юго-восточные, юго-западные), способствует ускорению развития растений и повышению урожайности только в условиях хорошего увлажнения в южной части СССР преимуще­ственно в холодные влажные годы. В жаркие сухие годы в южной части СССР более высокие урожаи могут быть получены на север­ных склонах и в понижениях рельефа. В северной части СССР при наличии достаточного увлажнения термическое преимущество скло­нов южной экспозиции проявляется в любых условиях погоды.

В нижних частях склонов и на дне долин созревание сельско­хозяйственных культур под влиянием низких температур ночи и высокой влажности почвы запаздывает по сравнению с остальными частями склонов (для зерновых культур до 6—8 дней). Урожай­ность не требовательных к теплу и влаголюбивых культур внизу обычно больше, чем на склонах. Но в холодные годы в северной и восточной частях СССР урожайность даже довольно морозостой­ких культур может быть понижена за счет заморозков. Теплолюби­вые культуры здесь дают более высокие урожаи на склонах во все годы, так как в понижениях рельефа они страдают от низких тем­ператур ночью.

Имеющиеся немногочисленные опытные данные не позволяют пока дать достаточно обоснованные рекомендации по правильному использованию особенностей микроклимата холмистого рельефа в разных частях СССР для культур разных групп по их требова­ниям к режиму тепла и влаги. Они дают лишь возможность наме­тить определяемые микроклиматом ведущие факторы, учитываемые при таких рекомендациях.

comments powered by HyperComments