Вятская Государственная Сельскохяйственная Академия. 
 
 
 

Кафедра мелиорации и геодезии. 
 
 
 

Агрометеорология 
 
 
 
 

Курсовая  работа на тему: «Климатическая изменчивость урожайности Слободского района» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Выполнил: Зыкин А.Н. 

            Проверил: Кузнецов Н.К. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Киров 2008 г.

Содержание.

Введение.

I. 1.1Природные условия района(г. киров).

1.2Характеристика хозяйственной деятельности

1.3 Рельеф.

1.4 Растительность.

1.5 Почвы  области.

II. климатическая изменчивость урожайности.

2.1Ресурсы тепла.

2.2Агрометеорологические условия декад вегетационного периода.

2.3Ресурсы влаги

2.4Оценка условий перезимовки сельскохозяйственных культур.

III.Неблагоприятные условия природы.

ВЫВОД.

Список  литературы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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.

1. 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.
2. 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.

3. Закон минимума. Урожай определяется тем фактором, который находится в минимуме.
4. Закон оптимума. Согласно этому закону, наивысшая продуктивность растений обеспечивается только оптимальным сочетанием разных факторов при непрерывном повышении агротехники возделывании растений.
5. 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. 
 

1. 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.

3. 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.

4. метод экспериментально-полевой, при котором в полевых опытах с помощью специальных конструкций измеряются агрометеорологические условия возделывания растений.
5. Метод дистанционных измерений измерений с вертолётов, самолётов и спутников, позволяющий определить состояние посевов, увлажнение и т. д. на больших площадях.
6. Метод фитотронов, позволяющий определить реакции растений на различные комплексы света, тепла, влаги в камерах искусственного климата.
7. 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.
8. 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:

y_T=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. 

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.

s_общ=S(у-`у)²/n-1=237,41/20=11,9 ц/га

s²_а – средний квадрат отклонений, показывает роль агротехники

s²_а=S(у_т-`у)²/n-1=0,31/20=0,016 ц/га

s²_m – показывает зависимость от агроклиматических факторов.

s²_m =S(у-`у)<sup>2</sup>-S(у<sub>т</sub>-`у)²/n-1=237,4-0,31/20=11,86 ц/га

Сm – климатическая составляющая

Cm=1/у*Ös²_m=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

s_ост – среднее квадратичное отклонение 

s_ост=ÖS(у-`у_т)²/n-2=3,5

v_ост – коэффициент выравнивания

v_ост= v_ост/у*100=3,5/10,9*100=32%

r – коэффициент корреляции

r=Ö1-S(у-`у<sub>т</sub>)<sup>2</sup>/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. 

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. 

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

В целом климат и погода оказывают большое влияние  на урожайность.

St_май=12,9+10/2*17=194,6

St_сент=12,2+10/2*10=111,0

Сумма активных температур рассчитывают по формуле:

St=(t_ср-t₀)/2*n, где