Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Агрометеорология. 3

Введение

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

Агрометеорология представляет собой научную систему специфических знаний, объединенных законами, методами и понятиями, раскрывающими связи объектов сельского хозяйства с погодой и климатом. Агрометеорология сформировалась в конце 19 в. как прикладная отрасль метеорологии – науки о земной атмосфере и физических процессах, происходящих в ней. Следовательно, агрометеорология изучает погоду и климат применительно к задачам сельского хозяйства.

Методы агрометеорологических исследований базируются на следующих основных законах.

Закон равнозначности основных факторов жизни. Сущность его состоит в том, что все основные факторы (воздух, свет, тепло, влага,) необходимы для жизни растений и никакой из этих факторов не может заменить ни какой другой.
Закон не равноценности факторов среды для растений.

Согласно этому закону. Факторы среды по своему действию

на растения подразделяются на основные и второстепенные.

Основные факторы оказывают непосредственное и сильное

влияние на растения. Второстепенные играют косвенную

роль, корректируя действие основных.

Закон минимума. Урожай определяется тем фактором, который находится в минимуме.
Закон оптимума. Согласно этому закону, наивысшая продуктивность растений обеспечивается только оптимальным сочетанием разных факторов при непрерывном повышении агротехники возделывании растений.
Закон критических периодов, в соответствии с которым в отдельные периоды жизни растения особо чувствительны к определённым количественным значениям факторов среды, особенно к влаге, теплу, солнечной радиации.

Методы исследований агрометеорологии, опирающиеся на указанные законы, имеют цель установить количественные значения основных и второстепенных факторов среды, обусловливающих существование растений. Для этого в агрометеорологии применяют следующие методы исследований.

Метод параллельных, или сопряжённых, полевых

наблюдений за метеорологическими явлениями и растениями, позволяющий устанавливать связь между условиями погоды и ростом, развитием, урожайностью сельскохозяйственных культур. Этот метод предусматривает измерение метеорологических величин параллельно с наблюдениями за развитием сельскохозяйственных культур в поле.

2. Метод учащённых сроков посевов, при котором растения высеваются в поле в разные сроки и за их развитием и условиями погоды в данном месте ведутся сопряжённые наблюдения. Этот метод значительно ускоряет изучение устойчивости растений к неблагоприятным явлениям погоды.

Метод географических посевов, при котором в разных

климатических условиях высевают исследуемые сорта растений. Этот метод решает ту же задачу, что и метод учащённых сроков посевов, так как посевы данного сорта в разных климатических зонах находятся в различных условиях увлажнения, температуры, длины дня и т. д.

метод экспериментально-полевой, при котором в полевых опытах с помощью специальных конструкций измеряются агрометеорологические условия возделывания растений.
Метод дистанционных измерений измерений с вертолётов, самолётов и спутников, позволяющий определить состояние посевов, увлажнение и т. д. на больших площадях.
Метод фитотронов, позволяющий определить реакции растений на различные комплексы света, тепла, влаги в камерах искусственного климата.
Метод математического моделирования, который состоит в построении математической модели, позволяющей при помощи математического аппарата описывать влияние агроклиматических условий на рост и развитие растений, их продуктивность.
Метод математической статистики, который позволяет обрабатывать массовые материалы наблюдений для установления связи развития и формирования продуктивности растений с условиями погоды.

Задачи агрометеорологии определяются потребностями и требованиями сельского хозяйства.

Задачи:

1).Исследование закономерностей формирования метеорологических и климатических условий для определенной местности и времени.

2).Разработка методов количественной оценки влияния метеорологических факторов на развитие, состояние, и

продуктивность агроценозов, животных, на развитие и распространение вредителей и болезней сельскохозяйственных культур.

3).Разработка агрометеорологических прогнозов.

4).Обоснование размещения новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и обоснование приемов наиболее полного использования ресурсов климата для повышения продуктивности земледелия.

5).Разработка методов борьбы с неблагоприятными явлениями погоды и климата, изучение путей мелиорации микроклимата полей.

6).Обоснование дифференцированного применения агротехники в связи со сложившимися и ожидаемыми условиями погоды.

7).Агроклиматическое обоснование приемов мелиорации земель и интенсивной технологии в растениеводстве.

8).Совершенствование методов обеспечения информацией и оценки ее эффективности.

Задачи агрометеорологии направлены на обеспечение полной и достоверной информацией агропромышленный комплекс страны.

1. Природные условия района (г.Киров).

1.1 Территория Кировской области составляет 120,8 тысячи квадратных километров. Область расположена в лесном Поволжье, в центрально – восточной части Европейской России и занимает север Волго-Вятского экономического района между 56 и 61 градусом северной широты и 41 и 54 градусом восточной долготы. На севере область граничит с Коми АССР и Архангельской областью, на западе с Вологодской, Костромской и Нижегородской, на юге с Татарской и Марийской АССР, на востоке с Удмуртской АССР и Пермской областью. Кировская область расположена вдали от морей. Несмотря на такую удаленность, область может быть связана через речную систему и каналы с южными морями и с водами Белого и Балтийского морей. Железные дороги, пересекающие нашу территорию, связывают область с Уралом и с Сибирью, Дальним Востоком и с центром. В целом географическое положение области достаточно выгодное.

Основной отраслью хозяйства является сельское хозяйство. Выращиваются зерновые, картофель, лен, разводится крупный рогатый скот, овцы и свиньи. Однако уровень сельского хозяйства не очень высокий. Отраслями специализации можно выделить машиностроение, металлообработку, лесную, химическую, меховую и кожевенную отрасли промышленности.

1.2 Характеристика хозяйственной деятельности.

Размеры сельскохозяйственного производства испытывают значительные колебания по годам. По данным на 1989 год посевные площади составляют: у зерновых – 56,7 %, кормовые культуры – 39,8 %, картофель и овощи – 2,6 %, технические культуры – 0,9 % . Общая площадь сельскохозяйственных угодий 3,8 млн. га, или около одной трети общей земельной площади. Основное место в структуре сельскохозяйственных угодий занимает пашня – 2,3 млн. га. Много площадей занято пастбищами и сенокосами. Характерна разбросанность среди лесов и лугов, сильная заболоченность и низкая естественная продуктивность.

1.3 Рельеф.

Кировская область занимает восточную часть Восточно – Европейской равнины. Основные черты рельефа тесно связаны с геологическим строением области и ее геологической историей. Область находится на восточной части Русской платформы, неоднократно испытывающей колебания. В процессе этих колебаний территория области неоднократно заливалась морем и освобождалась от него. Рельеф области формировался под воздействием как внутренних, так и внешних сил. Рельеф области представляет собой увалисто – равнистую рассеченную равнину. Наиболее повышенные участки на северо – востоке достигают 337 метров. Отсюда наблюдается наклон поверхности к юго - юго - западу по направлению к Ветлужской и Волжской низине. Большое влияние на формирование рельефа оказали горообразовательные процессы, которые привели к образованию Вятско – Камской возвышенности и Вятского увала. Также оставило свой след четвертичное оледенение. В области можно встретить: тектонические, ледниковые, эрозионные и карстовые формы.

1.4 Растительность.

Растительность Кировской области разнообразна, но природная флора сохранилась не на всей территории области. В центральных и юго – восточных районах на довольно больших площадях она уступила место культурной растительности. Более половины площади занимают леса, среди которых преобладают хвойные с господством ели. Болотная растительность занимает более 3% площади, главным образом в северных районах.

Общая посевная площадь под урожай в 1966 году составила 1925 тыс. га, занимая около половины всех сельскохозяйственных угодий. Преобладающая часть посевов принадлежит зерновым культурам. Самая распространенная культура – озимая, она занимает более половины всех посевов озимых культур. Второе место после ржи по размерам посевных площадей принадлежит яровой пшенице. Помимо пшеницы яровые культуры представлены овсом, горохом, ячменем и гречихой. Среди них наибольшие площади приходятся на долю овса, наименьшие – на долю гречихи. Ячмень и горох занимают примерно равные площади. Районированные сорта: овес – сорта Орел, Фаленский 1, Золотой дождь и Мираж; ячмень - сорт Винер, горох – Торсдаг и Капитал, гречиха Калининская. Значительные площади занимает картофель. Важнейшее значение среди кормовых культур занимают многолетние травы – клевер луговой, тимофеевка и люцерна и однолетние – вика, горох пелюшка в смеси с овсом и др. Кормовое значение имеют корнеплоды – свекла, турнепс, брюква и др. В качестве силосной культуры возделывается подсолнечник и кукуруза.

1.5 Почвы области.

В Кировской области почвы развивались под влиянием умеренного холодного влажного климата под пологом хвойных и смешанных лесов. В этих условиях сформировался неоднородный почвенный покров. Основные типы почв Кировской области отличаются друг от друга по внешнему виду, химическим свойствам и плодородию.

Подзолистые почвы: образовались под хвойными лесами с мохово – лишайниковым напочвенным покровом. Они бедны питательными веществами. Выделяют горизонты: А0 – лесная подстилка; А2 - рыхлый белесый минеральный слой из аморфного кремнезема, минеральные растворимые вещества вымыты; В – горизонт вымывания ; С – почвообразующая порода ( ледниковые, водноледниковые или древние речные отложения).

Дерново – подзолистые почвы: бывают сильно, средне и слабоподзолистые. Дерново – сильноподзолистые и среднеподзолистые почвы мало плодородны. Они содержат 1 – 2% перегноя, очень мало солей фосфора, калия. В них много органических кислот, которые вредны для растений. Эти почвы нуждаются в известковании. Дерново – подзолистые почвы образуют сплошную подзону, расположенную южнее подзолистых почв. Южная граница этой подзоны проходит от поселка Санчурска на Советск, дальше по реке Вятке до границы области. Севернее г. Кирова и долины реки Чепцы преобладают дерново – сильноподзолистые почвы, в центральной части области распространены дерново – среднеподзолистые, а на юге зоны – дерново – слабоподзолистые почвы.

Серые лесные почвы: образуют самую южную почвенную зону области. Они расположены в южных районах по правобережью нижнего течения реки Вятки ( Уржумский, Советский и др.). Эти почвы образовались под широколиственными дубовыми и лиственными лесами. По своему вертикальному строению они сходны с дерново – подзолистыми, но отличаются большим плодородием. Перегнойный горизонт А1 достигает 30 – 40 см толщиной и содержит 5 – 8 % перегноя, а также много растворимых соединений, нужных для питания растений. Почвы не нуждаются в известковании, но требуют внесения минеральных удобрений.

Вывод: у каждого вида почв есть свои недостатки, требующие индивидуального подхода. Чтобы правильно использовать природные особенности почв и вносить нужные удобрения, хозяйству необходимо иметь почвенную карту.

Землепользование района находится в первом (северном) агроклиматическом районе Кировской области. Климат этого района характеризуется следующими показателями:

среднегодовая температура воздуха + 1,1
абсолютный максимум температуры воздуха + 35 0С
абсолютный минимум температуры воздуха – 46 0С
переходы среднесуточной температуры воздуха через 0 0С 10 апреля и 22 октября
продолжительность периодов с температурой выше 0 0С – 195 дней
сумма температур за период выше + 10 0С – 1700 0С
продолжительность вегетационного периода 153 – 157 дней
среднегодовое количество осадков – 550 мм
количество осадков за вегетационный период – 300 мм
гидротермический коэффициент – 1,4 – 1,5
запасы продуктивной влаги на начало вегетации – 187 мм на конец вегетации – 183 мм
установление устойчивого снежного покрова – 9 – 12 ноября
высота снежного покрова – 50 –80 см
продолжительность периода со снежным покровом – 175 дней
окончательный сход снега – третья декада апреля, а в лесах – первая декада мая
средние многолетние запасы воды в снеге – 185 мм
максимальная глубина промерзания почвы – 113 см, средняя – 75, наименьшая – 30 см

Таким образом, климатические условия района благоприятны для роста и развития районированных сельскохозяйственных культур, но в то же время ставят перед земледелием определённые трудности: жёсткие сроки посевов ранних яровых культур, ограничивают период развития теплолюбивых культур, обуславливает наиболее ранние в области сроки сева озимой ржи. Всем этим неблагоприятным климатическим условиям следует противопоставить высокую культуру земледелия.

2 климатическая изменчивость урожайности.

Урожайность изменяется от года к году и зависит от природно-климатических условий.

Климатическая изменчивость урожайности характеризуется на основании анализа данных за многолетний период и рассчитывается по уравнению прямой:

yT=a0+a1t

a0=Sy/n

a1=Syt/St2

t – условные обозначения времени

у – фактическая урожайность

n – количество лет

yt – выровненная урожайность

а0 – средне арифметическая величина урожайности

а1 – средне ежегодный прирост

расчёт средне динамической (выровненной) урожайности озимой ржи в ц/га. Таблица 1 (см приложение)

а0=228,2/21=10,9

а1=12,2/770=0,02

таблица 2

Изменение урожайности озимой ржи.

Урожайность

Средняя урож-ть

Уровень урож-ти

1979 1999

Прирост за период у

Средний абсолютный прирост

Фактическая

10,87

12,20

12,10

-0,1

-0,005

Выровненная

10,9

10,7

11,10

0,4

0,02

Dу=у99-у79 – прирост за период

D`у=у99-у79/n-1 – средний абсолютный прирост

Вывод: средняя урожайность составляет 10,9 ц/га. Прямая выровненной урожайности идёт вверх. Средний ежегодный абсолютный прирост составляет 0,2 ц/га, что говорит о низком уровне агротехники.

Расчёт характеристики изменения урожайности.

sобщ=S(у-`у)2/n-1=237,41/20=11,9 ц/га

s2а – средний квадрат отклонений, показывает роль агротехники

s2а=S(ут-`у)2/n-1=0,31/20=0,016 ц/га

s2m – показывает зависимость от агроклиматических факторов.

s2m =S(у-`у)2-S(ут-`у)2/n-1=237,4-0,31/20=11,86 ц/га

Сm – климатическая составляющая

Cm=1/у*Ös2m=0,31

Если Cm < 0,20 – урожаи устойчивые

Cm = 0,20 – 0,29 – урожаи умеренно устойчивы

Cm ³ 0,30 – урожаи неустойчивые

В данном случае урожайность озимой ржи неустойчивая, т.к. климатическая составляющая равна 0,31

sост – среднее квадратичное отклонение

sост=ÖS(у-`ут)2/n-2=3,5

vост – коэффициент выравнивания

vост= vост/у*100=3,5/10,9*100=32%

r – коэффициент корреляции

r=Ö1-S(у-`ут)2/S(у-`у)2=0,03

Sr – ошибка коэффициента корреляции

Sr=Ö1-r2/n-2=0,22

tr – критическая достоверность

tr=r/Sr=0,14

уровень вероятности 0,14

Таблица 3

Расчёт обеспеченности (вероятности) отклонения урожайности.

№	Отклонение факт. Ур-ти от выравненной % кг/га		Год	Обеспеченность %
1	67,58	18,3	1990	4,54
2	44,57	15,7	1987	9,09
3	40,22	15,2	1986	13,64
4	29,60	14,1	1988	18,18
5	21,35	13,3	1992	22,72
6	19,35	13,2	1997	27,27
7	14,02	12,2	1979	31,82
8	9,0	12,1	1999	36,36
9	14,17	11,5	1996	40,91
10	-0,56	-10,7	1982	45,45
11	-0,91	-10,9	1994	50,00
12	-2,19	-10,7	1991	54,55
13	-4,59	-10,4	1989	59,09
14	-7,41	-10,0	1984	63,64
15	-14,66	-9,2	1983	68,18
16	-20,52	-8,6	1985	72,73
17	-28,31	-7,9	1995	77,27
18	-32,03	-7,3	1981	81,82
19	-39,37	-6,5	1980	86,36
20	-47,65	-5,8	1998	90,91
21	-58,11	-4,6	1993	95,46

Вывод: Максимальное отклонение фактической урожайности от выровненной составило: положительное (67,58% или 18,3 кг/га) в 1990 году, отрицательное (-58,11% или –4,6 кг/га) в 1993 году. Таким образом максимальный урожай был получен в 1990 году, а минимальный в 1993 году.

Таблица 4

Оценка уровня урожайности.

Оценка усл. года	Очень неблагопр-е	Неблагоприятные		Средние	Благоприятные		Очень благопр
Оценка урож-ти	Оч. Низкая	Низкая	Ниже средней	Средняя	Выше средней	Повышенная	Высокая
Откл. У от Ут %	< -30	-30...-20	-20...-10	-10..+10	10…20	20…30	>30
Повторность	4	2	1	7	2	2	3
Вероятность в %	19,05	9,52	4,76	33,33	9,52	9,52	14,3

В результате вычислений урожайность неустойчивая, т.к. климатическая составляющая равна 0,31.

В целом климат и погода оказывают большое влияние на урожайность.

Stмай=12,9+10/2*17=194,6

Stсент=12,2+10/2*10=111,0

Сумма активных температур рассчитывают по формуле:

St=(tср-t0)/2*n, где

tср – средне месячные температуры

t0 – температура, при которой растение начинает вегетировать (для зерновых –5 0С)

n – число дней в месяце.

Ресурсы тепла.

Ресурсы тепла характеризуются температурой воздуха, суммой температур выше 100С, продолжительностью вегетационного периода, безморозным периодом.

Средне месячная температура воздуха.

Таблица 5

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	За год
-14,1	-13,1	-6,7	2,3	10,1	15,7	18	15,5	9	1,6	-6	-12	1,7

Вывод: самым тёплым месяцем является июль с температурой +18,00С, а самым холодным – январь (-14,10С)

Таблица 6

Даты перехода t0 воздуха через 5 и 100 С.

Метеорологич-я станция	50С		Продол-ть периода	100С		Прдол-ть периода
	Весна	Осень		Весна	осень
слободская	25,05	29,09	127	14,05	10.09	119

За начало и конец вегетационного периода приняты сроки перехода средней суточной температуры воздуха через 5 0С. длительность вегетационного периода 127 дней, а длительность активных температур 119 дней.

Суммы температур воздуха.

Ресурсы тепла оцениваются по сумме среднесуточных температур. Суммы активных температур – это суммы температур выше 10 0С

Таблица 7

Сумма активных температур.

Месяцы	Среднемесячные t	Сумма активных t	Сумма нараст-х t
Май	10,1	194,6	194,6
Июнь	15,7	471,0	665,6
Июль	18,0	558,0	1223,6
Август	15,5	480,5	1704,1
Сентябрь	9,0	111,0	1815,1

Вывод: наибольшие ресурсы тепла характерны для июля, потому что в июле самая высокая среднемесячная температура, а сумма температур равна 558,0. Наименьшие ресурсы тепла в сентябре, средняя температура равна 9,0 0С, а сумма температур 111,0

Оценка ресурсов тепла.

Ресурсы тепла оцениваются по сумме температур выше 10 0С. Различают следующие виды сумм температур: