1.2 Температурный и тепловой режим растительности

Лучистая энергия Солнца, поглощенная поверхностью суши, океана, преобразуется в тепло. Теплообмен между атмосферным воздухом и окружающей средой осуществляется радиационным путем, путем теплопроводности, испарения с последующей конденсацией или кристаллизацией водяного пара и турбулентности. Часть тепла затрачивается на нагревание приземного слоя атмосферы, почвы, растений, на испарение с поверхности почвы и растений (транспирация), часть передается в нижележащие слои почвы. Локальные изменения температуры в какой-либо точке происходят в зависимости от адвекции

Температурный режим почвы зависит от прихода солнечной радиации на подстилающую поверхность и в глубину почвы. Дневное нагревание и ночное охлаждение вызывает суточные колебания температуры подстилающей поверхности. Температура почвы зависит от механического состава и степени увлажненности.

Наибольшая разность температур в течении суток наблюдается на поверхности почвы. Минимум температуры приходится на предрассветные часы, а максимум в полуденные часы. Это представляет собой суточный ход температуры почвы. При влиянии облачности, осадков или адвекции суточный ход нарушается. Разность между максимумом и минимумом называется амплитудой.

Амплитуда суточного хода температуры почвы выше, чем поверхности с густой растительностью или снегом. Растительность в теплое время понижает температуру поверхности почвы. Холодная, малоснежная зима способствует глубокому промерзанию почвы. Напротив, высокий снежный покров, благодаря своим теплоизолирующим свойствам способствует сохранению тепла под снегом, и способствует уменьшению промерзания почвы. Тесно связаны с температурным режимом почвы жизненные циклы развития вредителей и болезней растений [1].

Температурный режим воздуха непрерывно меняется во времени и пространстве. В разных географических районах Земли в одно и то же время температура очень различна.

Тепловой режим воздуха определяется в основном процессами теплообмена с деятельной поверхностью и поглощением солнечной радиации. Нагревание слоя воздуха происходит при теплопередачи тепла от нагретой подстилающей поверхности. Т.е. подстилающая поверхность теплее, чем воздух. Ночью же воздух теплее поверхности [2].

Растительный покров также уменьшает амплитуду суточных колебаний температуры воздуха, поскольку днем он поглощает часть потока солнечной радиации, а ночью задерживает земное излучение.

Структура растительного покрова в значительной мере определяет его температурный режим. Потребность растений в тепле варьирует в широких пределах в зависимости от вида, фазы развития, от конкретных условий их произрастания или возделывания. Высокая температура почвы и воздуха в период формирования зерновых культур условиях недостатка почвенной влаги снижает урожай до 50%. Жаркая сухая погода в период налива зерна также значительно снижает урожай зерновых культур.

В процессе многолетних исследований агрометеорологами изучены потребности в тепле практически всех сельскохозяйственных культур. Потребность растений принято выражать в суммах активных температур и эффективных температур.

Активная температура – это количественный показатель тепла, выражающий сумму средних суточных температур воздуха или почвы, превышающие биологический минимум температуры [1]. Эффективные температуры – количественный показатель тепла, выражающий сумму средних суточных температур воздуха или почвы, не превышающие биологический минимум температуры. Однако такие суммы не являются константами, поскольку на эти величины оказывает влияние влаги растений, зимний период, виды растений и уровень биологического минимума.

Таким образом, температура воздуха является одним из основных факторов жизнедеятельности растений. Учет температурного режима на сельскохозяйственных полях, в среде растений, а так же в парниках и теплицах представляет собой важное условие для получения высоких и устойчивых урожаев. Более того, для размещения новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур необходимы сведения о потребностях растений в тепле (суммы активных и эффективных температур). Данные температурного режима необходимы для планирования сроков и норм посева, сроки уборки урожая [1].

1.3 Осадки, влажность воздуха и испарение

Часть атмосферных осадков используется растительным покровом, в процессе их жизни возвращаются в атмосферу через транспирацию и испарение. В агрометеорологии обычно используют суммы осадков, выпавших за декаду, месяц и вегетационный период. Cнег, выпадающий, при устойчивых отрицательных температурах воздуха и почвы, образует снежный покров. Состояние снежного покрова характеризуется его высотой, плотностью и характером залегания. Различное сочетание характеров залегания снега обуславливает его неравномерность [2].

Теплопроводность снега зависит от его плотности. Чем плотность снега выше, тем его теплопроводность увеличивается, а чем теплопроводность слабее, то благодаря этому почва защищается от резких колебаний температур на зимующие культуры. Снежный покров аккумулирует осадки холодного времени года, и весной в процессе таяния образуется много воды, часть которой накапливается в почве. Накопление и сохранение влаги на полях зависит от высоты и плотности снега, глубины и степени промерзания почвы. Чем выше снежный покров и больше его плотность, тем больше запас воды, содержащейся в нем.

Зимой температура почвы зависит от высоты снежного покрова, плотности и структуры снега. Под воздействием колебания температуры и интенсивности солнечной радиации выпавший снег уплотняется. При наступлении ранней весны снег начинает таить, насыщая влагой снег, оседает, замедляет прогревание почвы, это способствует раннему пробуждению зимующих растений. В защиту сельскохозяйственных культур от гибели большая роль принадлежит снегозадерживанию, снегоуплотнению и снегонакоплению. Для ускорения таяния снега проводят специальные работы по снегосносу - производство зачернения поверхности снега торфяной или угольной пылью [1].

Влажность воздуха имеет следующие величины: абсолютная влажность, парциальное давление водяного пара, давление насыщенного водяного пара, относительная влажность, дефицит насыщения, температура точки росы и удельная влажность. В растительном покрове относительная влажность распределяется неравномерно, в среде растений водяного пара больше, чем над оголенной почвой. Поскольку растения испаряют влагу и снижают скорость ветра, происходит ослабление турбулентной диффузии пара. Так в посевах пшеницы относительная влажность в ясные дни на 20-30% выше, чем над оголенной почвой. Следовательно, дефицит насыщения в посевах сельскохозяйственных культур значительно меньше, чем над оголенной почвой.

Относительная влажность воздуха применяется для оценки благоприятности условий произрастания растений. В период роста и цветения низкая влажность воздуха способствует быстрому высыханию пыльцы, отчего происходит неполноценное оплодотворение зерновых культур. Длительный период вегетации летом при относительной влажности менее 30% вызывает у растений недостаток влаги, вследствие чего происходит сокращение листовой поверхности, скручивание, усыхание и опадение листвы. В условиях длительного периода жаркой и сухой погоды растения могут полностью погибнут.