Предоставить фотоотчет

Тема.Агрометеорологические наблюдения.

Цель занятия. сформировать знания в области погодоведения и климатологии применительно к запросам различных отраслей сельского хозяйства, так как эти знания являются составной частью системы прогрессивной технологии высоких и устойчивых урожаев.

Задание.

1. Рассмотреть виды и методы агрометеорологических наблюдений.  Агрометеорологические посты в хозяйствах. Основные задачи станций и постов.

2. Изучить современные методы сбора, обработки и хранения материалов агрометеорологических наблюдений.

3. Изучить документацию станции (поста) и порядок ее заполнения.

4. Рассмотреть результаты агрометеорологических наблюдений.

Изучить лекционный материал и кратко законспектировать.

Предоставить фотоотчет.

Методические указания.

Студенты, пользуясь учебниками, справочниками и другими литературными и методическими пособиями, самостоятельно выполняют задание, знакомятся и кратко конспектируют. Задание считается выполненным лишь после проверки его преподавателем и выставления соответствующей оценки.

Место и время проведения занятий. Тема изучается в течение 4 часов с применением электронного (онлайн) обучения

 

 

 Методика агроклиматического районирования территории

 

   Агроклиматическое районирование - это деление территории по степени благоприятности условий различных ее частей для с/х-ва. Оно проводится  по признаку сходства и различия климатических условий для с/х объектов. 

Различают общее и частное агроклиматическое районирование. Общее

предполагает деление территории с учетом интересов всех или большинства отраслей с/х-ва. Частное имеет в  виду лишь группы культурных растений, отдельную культуру, экологические группы ее сортов, отдельные приемы агротехники, направление специализации производства с/х сырья и т.д. 

Оба вида районирования проводятся применительно к различным территориям: всей земли, крупных географических районов, страны, области, административного района, отдельного хозяйства и его участков. Для агроклиматического районирования необходимо: 1) изучить требования с/х-ва, его отдельных отраслей или объектов (культурных растений, сортов и т.д.) к климатическим условиям с выражением этих требований в виде агроклиматических

показателей; 

2) исследовать географическое распределение полученных агроклиматических показателей по территории. 

После получения указанных показателей можно приступать к агроклиматическому районированию территории. Для этой цели необходимо изучить географическое распределение полученных агроклиматических показателей и составить комплексную агроклиматическую карту, на которой объединить районы со сходными климатическими условиями. Как правило агроклиматическое районирование проводят на основе таких агроклиматических показателей, как сумма температур выше +100, годовая сумма

осадков, ГТК и т.д.. Составление карты завершает агроклиматическое районирование, которое должно служить основой для проведения различных мероприятий по проектированию систем ведения с/х производства. 

 

2. Оценка агроклиматических ресурсов и агроклиматическое районирование

Саратовской области

 

Климат Саратовской области отличается резкой континентальностью и суровостью. Эта особенность климата объясняется удаленностью территории от морских и океанических влияний. Для климата характерна холодная, малоснежная зима, короткая засушливая весна и сухое, жаркое лето. Главной особенностью климата является частая повторяемость засух и суховеев. Повторяемость засушливых лет составляет  в среднем 49%, т.е. практически каждый второй год в период вегетации растений отмечаются засушливые явления той или иной

интенсивности. Теплообеспеченность территории, определяемая суммой температур выше +100, изменяется от 24000 в северных и северо-западных районах до 31000 в крайних юго-восточных районах области, что позволяет возделывать большой набор сельскохозяйственных культур. Средняя температура самого теплого месяца – июля колеблется от 19,90 на крайнем севере до 23,60 на юге. Самые поздниезаморозки весной бывают в первой декаде июня, самые ранние заморозки осенью в Правобережье – во второй, в Левобережье – в третьей декадах сентября. Продолжительность безморозного периода составляет 130-165 дней. Весной устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через +50, с которым связывают начало вегетационного периода, осуществляется во второй декаде апреля, а осенью – в середине октября. Активная вегетация растений, которую связывают с устойчивым переходом температуры через

+100, начинается в конце апреля и заканчивается в конце сентября. Устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через 00 к

отрицательным значениям осуществляется в первой декаде ноября. Средняя температура самого холодного месяца составляет -10,6-13,20, а сумма отрицательных температур изменяется от -1200 до -14000. Среднегодовое количество осадков изменяется по районам области от 500 до 310 мм,

причем в основной период вегетации зерновых культур выпадает 25-30% этого количества. Разность между испаряемостью и имеющимися ресурсами влаги составляет от 400 до 600 мм. Коэффициент годового увлажнения Д.И. Шашко изменяется по территории области от 0,33 до 0,12, а гидротермический коэффициент Селянинова, характеризующий увлажненность теплого периода, от 1,0 в западных и северо-западных районах до 0,4 на крайнем юго-востоке.

По уровню увлажненности территория Саратовской области делится на 4

агроклиматических района:

1. Незначительно засушливый с ГТК > 0,8

2. Засушливый ГТК от 0,6 до 0,8

3. Очень засушливый ГТК от 0,4 до 0,6

4. Сухой с ГТК ≤ 0,4.

По теплообеспеченности (∑t>100) территория области делится на следующие

подрайоны:

а) умеренно – теплый < 24000

б) теплый 2400-26000

в) очень теплый 2600-28000

г) умеренно жаркий 2800-30000

д) жаркий > 30000.

 

3. Агрометеорологические прогнозы

Агрометеорологическим прогнозом называется предвидение важнейших

агрометеорологических условий, оказывающих влияние на рост, развитие и формирование

урожайности с/х культур. Главная цель агрометеорологических прогнозов – способствовать наиболее полному и рациональному использованию почвенно-климатических и складывающихся агрометеорологических условий для повышения устойчивости и продуктивности с/х

производства. Различные виды агрометеорологических прогнозов можно разделить на 3основные группы: 1 – прогнозы агрометеорологических условий. К этой группе прогнозов относятся

прогнозы тепло и влагообеспеченности вегетационного периода, прогноз условий осенней вегетации и перезимовки озимых культур и т.д.; 2 – фенологические прогнозы или прогнозы сроков наступления основных фаз развития растений; 3 – прогнозы урожайности с/х культур и качества урожая.

Большинство методов агрометеорологических прогнозов основываются на свойствах значительной инерционности агрометеорологических процессов, необратимости реакций и консервативности свойств растений, когда исходные ситуации во многом определяют направленность будущих процессов. 

К числу инерционных агрометеорологических факторов относятся запасы

продуктивной влаги в метровом слое почвы, определяющие влагообеспеченность растений на какой-то период,  суммы накопившихся температур воздуха и почвы, характеризующие энергетический потенциал, высота, густота и кустистость растений и т.д. Благодаря использованию в агрометеорологических прогнозах инерционных агрометеорологических факторов, их оправдываемость составляет 85-90%.

Факторы, от которых зависит рост и развитие растений, устанавливаются путем статистической обработки результатов агрометеорологических наблюдений с привлечением корреляционного и регрессионного анализов. В прогностических уравнениях эти показатели являются прогностическими предикторами. Наиболее важными агрометеорологическими прогнозами являются прогнозы продуктивной влаги в почве к началу весны, которые позволяют с достаточной заблаговременностью осуществить правильный подбор высеваемых культур и сортов, выбрать оптимальные способы предпосевной обработки почвы и сроки сева ранних и поздних яровых культур и т.д. 

 

Метод прогноза теплообеспеченности вегетационного периода

Основным прогностическим предиктором в прогнозе ожидаемой

теплообеспеченности вегетационного периода является дата устойчивого перехода среднесуточной температуры воздуха через +100 весной, с которой связывают начало активной вегетации растений. При этом, чем раньше наблюдается данный переход, тем большая сумма тепла накопится. 

Для расчета ожидаемой теплообеспеченности, которая оценивается по суммам температур воздуха за период с температурой выше +100, автор метода Ф.Ф. Давитая предложил следующую формулу: Σt >100 = А + а1Д, где «А».и «а1» зависят от географической широты места; Д- дата устойчивого перехода температуры через +100 весной, отсчитываемая от 1 апреля. Для условий Саратова Σt >100 = 3530 – 23,14Д.

 

Метод прогноза весенних запасов продуктивной влаги в почве 

 

Основными факторами, определяющими величину весенних запасов продуктивной влаги в почве являются недостаток насыщения почвы влагой осенью и количество осадков, выпавших за холодный период года.

Для районов с устойчивой зимой изменение запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы за осенне-зимний период рассчитывают по формуле:

 у = 0,112х + 0,56d –20, где у – изменение запасов продуктивной влаги за осенне-зимний период, х – сумма осадков за период от последнего инструментального определения влажности почвы осенью до первого определения влажности почвы весной, d – недостаток насыщения

почвы влагой осенью, рассчитываемый как разность между фактическими запасами влаги

в почве осенью и НПВ. Чтобы определить ожидаемое весеннее увлажнение почвы, необходимо к осенним запасам прибавить полученное изменение “у”, т.е. W весной = W осенью + у

 

Метод прогноза оптимальных режимов орошения

 

Возделыванию зерновых культур на орошаемых землях в настоящее время уделяется большое внимание, поскольку орошение способствует значительному повышению урожайности с/х культур в районах недостаточного увлажнения. Главной особенностью климата этих районов, кроме общего дефицита осадков, является крайняя неравномерность их выпадения по годам и резкие колебания запасов влаги в почве ко времени сева и в период роста зерновых, что и определяет необходимость приспособления к ним режимов орошения. Иначе и при орошении трудно

добиться получения из года в год устойчиво высоких урожаев и избежать засоления почв. Исследованиями было установлено, что для получения высоких урожаев влажность почвы в корнеобитаемом слое должна поддерживаться в оптимальных пределах. Верхней границей увлажнения, при котором не нарушается аэрация почвы, считается величина

НПВ, а нижней влажность почвы равная 60-70% НПВ.

Таким образом, практическое значение данного прогноза состоит  в том, что он помогает создавать оптимальный режим влажности почвы для получения высоких урожаев. Прогноз норм орошения яровых культур составляется ранней весной, как только становятся известными весенние запасы продуктивной влаги в почве. Прогноз норм орошения озимой пшеницы составляется осенью, перед ее севом, а затем уточняется.

 Оросительные нормы N рассчитываются как разность между суммарными

расходами влаги Q, обеспечивающими получение заданных урожаев, и  суммарными расходами в естественных условиях увлажнения Q1: N = Q – Q1.

Суммарные расходы влаги в естественных условиях увлажнения определяются Q1 определяются как количество влаги, используемое посевами из метрового слоя почвы за период от посева до восковой спелости, плюс выпавшие за этот период осадки Р: Q1 = (W1 – W 2) + P.

Исследованиями было установлено, что для получения максимально высокого урожая яровой пшеницы (3,5 т/га) на полях с тяжелыми почвами необходимо 420 мм влаги или 4200 м3/га, на полях с легкими почвами – 460 мм, для озимой пшеницы 500 мм, для кукурузы (7,0 т/га) – 475 мм. Для получения умеренных урожаев зерна пшеницы (2,5 т/га) и кукурузы (5,0 т/га) потребность в воде составляет 320 мм на полях с тяжелымипочвами и 360 мм на полях с легкими почвами. Прогноз оросительных норм рассчитывается для максимальных и умеренных урожаев. Это дает возможность определить оросительные нормы в зависимости от имеющихся резервов воды и агротехники возделывания орошаемых культур.

Например, запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы ко времени сева яровой пшеницы составили 100 мм. Ко времени массового наступления фазы восковой спелости они в среднем не превышают 10 мм. Следовательно, яровая пшеница за период

вегетации израсходует из почвы 90 мм (100 - 10). Ожидаемая  сумма осадков за вегетационный период должна составить 80 мм (осадки первого месяца вегетации уточняются по прогнозу, а для последующих месяцев используются средние многолетние значения). Таким образом, суммарные расходы влаги составят 170 мм (90 + 80) или 1700 м3/га. Для получения высокого урожая яровой пшеницы (3,5 т/га) оросительная норма

будет равна 4200 – 1700 = 2500 м3/га, для получения среднего урожая (2,5 т/га) 3200 – 1700 = 1500 м3/га.

Прогнозируемые оросительные нормы являются наиболее вероятными, поскольку для их расчета используются средние многолетние величины.

Вместе с тем, помимо прогноза этих наиболее вероятных оросительных норм, целесообразно прогнозировать и оросительные нормы определенной обеспеченности, т.е. давать прогноз потребности с/х культур в орошении в годы, по условиям погоды и увлажнению почвы сильно отклоняющиеся от средних многолетних (в сухие и влажные). Для прогнозирования оросительных норм определенной обеспеченности необходимо

располагать данными о повторяемости тех или иных сумм осадков за период вегетации с/х культур и данными о запасах продуктивной влаги в почве ко времени наступления восковой спелости культуры. Эти данные удобно иметь в виде номограмм. Прогноз оптимальных оросительных норм под зерновые культуры составляется по всем пунктам, где имеется орошение, затем эти данные обобщаются и даются наиболее вероятные в текущем году средние по району оптимальные оросительные нормы под ту или иную культуру, а также пределы колебаний норм по территории. Урожаи орошаемых культур зависят не только от общего количества воды,

использованной посевами в период вегетации, но и от того, сколько воды поступило в наиболее важные периоды жизни растений. В связи с этим большое значение имеют прогнозы сроков и норм полива, составляемые с учетом текущей погоды и создавшейся на орошаемом поле агрометеорологической обстановки. 

Принципы выбора наблюдательных участков

Все регулярные агрометеорологические наблюдения проводят на специальных наблюдательных участках. Их выбирают на полях, огородах, пастбищах, сенокосах, в садах и на других сельскохозяйственных угодьях ближайшего коллективного, индивидуального или частного хозяйства. При проведении наблюдений на полях опытных сельскохозяйственных учреждений наблюдательные участки следует выделять на производственных посевах или на больших массивах опытных посевов.

Основными принципами при выборе наблюдательных участков являются репрезентативность и однотипность.

Так как метеорологические условия произрастания растений характеризуют значениями метеорологических параметров, полученных на метеорологической площадке, то наблюдательный участок по возможности должен быть репрезентативным по отношению к метеорологической площадке.

Репрезентативность – характерность, показательность агрометеорологических данных состояния почвы, приземного слоя воздуха и растительного покрова для определенной территории.

Т.е. агрометеорологические условия на метеорологической площадке и на участке должны быть сходными.

В то же время местоположение наблюдательного участка должно быть таким, чтобы этот участок характеризовал возможно большую площадь, на которой произрастает наблюдаемая культура в данном хозяйстве. Эти требования строго обязательны, и только при их соблюдении можно характеризовать метеорологические условия произрастания наблюдаемой культуры наблюдениями на метеорологической площадке, а результаты наблюдений на выбранном участке можно распространять на возможно больший район.

Из метеорологических параметров наибольшей пространственной изменчивостью отличаются осадки и экстремальные температуры поверхности почвы. При небольших перепадах высот на изменчивость экстремальных температур влияет не столько расстояние, сколько экспозиция и крутизна склонов. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе наблюдательного участка.

Измеренное осадкомером количество осадков с достаточной точностью характеризует режим увлажнения сельскохозяйственных полей в радиусе 2 км. По мере удаления наблюдательного участка от метеорологической площадки погрешности оценки агрометеорологических условий произрастания сельскохозяйственных культур возрастают. Поэтому наблюдательные участки следует выбирать по возможности ближе к месту установки метеорологических приборов и не допускать расстояния более 10 км.

Для сокращения длины маршрута обхода наблюдательных участков их допускается выбирать в нескольких хозяйствах, если поля этих хозяйств расположены вблизи метеорологической площадки станции (поста).