Влияние ориентации и крутизны склонов на приход солнечной радиации

2.6.1. Влияние ориентации и крутизны склонов на приход солнечной радиации

Приход прямой радиации на земную поверхность зависит от угла падения солнечных лучей. Приход энергии к поверхности максимален, когда лучи падают на нее под углом 90°. С умень­шением угла падения количество радиации, приходящей на еди­ницу поверхности, уменьшается.

Приход прямой радиации на горизонтальную поверхность 5' находится по формуле

5' = 5₉₀ 8Ш А0,

где 5₉о — приход радиации на поверхность, перпендикулярную к лучам, Л0— высота Солнца.

Если земная поверхность не горизонтальна, как это большей54

Глава 2

частью и бывает в природе, то угол падения солнечных лучей на нее зависит уже не только от высоты *Солнца, но и от наклона поверхности и от ее ориентировки по отношению к странам света. Например, если 5₉₀ = 840 Вт/м² и 5зо = 420 Вт/м² (/г₀=30°), то склон крутизной 10°, обращенный к северу, в полдень получает 286 Вт/м², а склон такой же крутизны, обращенный к югу, 538 Вт/м², т. е. почти вдвое больше. Первое из этих значений со­ставляет лишь 68%, а второе уже 128% от прихода радиации на горизонтальную поверхность при тех же значениях 5зо- Расчеты и наблюдения показывают, что количество солнечной радиации, получаемой северными и южными склонами, значительно разли­чается в течение года и на разных широтах (табл. 12).

Таблица 12

Рекомендуемые материалы

Отношение средних суточных сумм прямой радиации на северном и  южном  склонах  разной  крутизны  к  суммам на  горизонтальной  поверхности

С возрастанием полуденной высоты Солнца (максимальная высота 22 июня) разница в приходе радиации между склонами уменьшается. Особенно резко эта разница проявляется весной-и осенью. На южных склонах даже при крутизне всего 3—5° поч­ва прогревается и поспевает на 7—10 дней раньше, чем на север­ных, снег здесь сходит раньше, что позволяет проводить сев в бо­лее ранние сроки. Размещение теплолюбивых культур на южных склонах увеличивает вероятность их созревания в районах с огра­ниченными ресурсами тепла.

По аналогии с распределением солнечной радиации на скло­нах различной ориентации изменяется и энергетическая освещен­ность, создаваемая прямой радиацией, поступающей на различно ориентированные части растений.

Поглощение и распределение солнечной радиации в посевах и теплицах

Посев представляет собой сложную оптическую систему, пере­распределяющую поток солнечной радиации. В плотных посевах высокорослых культур, образующих сомкнутую поверхность (ку­куруза на силос, сахарный тростник и др.), 20—25% радиации отражается, а остальная радиация либо поглощается верхним яру­сом листьев (преимущественно красные и синие лучи), либо про­ходит вниз через листовые пластинки, как через фильтр. В несомк­нутом посеве при ясном небе прямая и рассеянная радиация проходит до нижних ярусов листьев и даже до поверхности земли.

Основным фактором, определяющим поглощение и пропуска­ние фотосинтетически активной радиации в посевах и насаждени­ях, является отношение площади листовой поверхности Ь к пло­щади поля. Поглощение ФАР посевом возрастает с увеличени­ем Ь. Наибольшее поглощение наступает при 1 = 4, что соответ­ствует 40000 м² листовой поверхности на 1 га. При поглощение практически уже не увеличивается .

посевом в зависимости от площади листьев

(тыс. м²/га).

Пропускание ФАР зависит также от высоты Солнца и ориен­тации листьев. При больших высотах Солнца (>35°) прямая радиация сильнее проникает в глубь посева, если ориентация листь­ев близка к вертикальной, и меньшф, если их ориентация прибли­жается к горизонтальной. При малой высоте Солнца пропускание радиации больше при горизонтальном распределении листьев.

Основное ослабление суммарной радиации происходит в верх­них слоях посева (табл. 13). При малой высоте Солнца ослабле­ние настолько велико, что верхний слой листьев (20—30 см) поч­ти не пропускает прямую и сильно ослабляет рассеянную радиа­цию. В основном ослабление радиации в глубине посева проис­ходит за счет ФАР.

Таблица 13

Зависимость пропускания (% от суммарной радиации)

от высоты слоя посева кукурузы при высотах  Солнца

10, 30, 50 и 90° (по Ю. К. Россу)

Вам также может быть полезна лекция "2. Заметка".

В сомкнутом травостое высокостебельных культур (кукуруза) к листьям нижних ярусов поступает в полдень в 10—20 раз мень­ше радиации, чем на верхний ярус листьев. Наряду с этим меня­ется и спектральный состав радиации. В нижнем ярусе густых посевов преобладает зеленая и дальняя инфракрасная части спек­тра. Энергетическая освещенность, создаваемая солнечной радиа­цией, большую часть дня здесь может быть ниже компенсацион­ной точки, которая для многих сельскохозяйственных культур со­ставляет около 20 Вт/м².

В посевах большинства зерновых культур при ширине меж­дурядий 15 см в фазе колошения ФАР распределяется сравни­тельно равномерно. При широких междурядьях (от 45 до 90 см) в большую часть вегетационного периода ФАР в посеве распре-

является довольно пестро (затенение в рядках и освещенность _в междурядьях).

Закономерности распределения солнечной радиации в связи с площадью листовой поверхности необходимо учитывать для соз­дания оптимальной площади листьев, обусловливающей наиболь­шую продуктивность посева как в поле, так и в теплицах.

Теплицы предназначены для выращивания овощей, плодов, цветов, рассады, когда растения не обеспечены теплом в откры­том грунте. Значительное количество теплиц работает на солнеч­ном обогреве.

Радиационный режим в теплицах и парниках существенно от­личается от такового в посевах открытого грунта. Стеклянная крыша частично отражает и задерживает (около 30%) солнечную радиацию. Часть радиации, проникшей в теплицу, затрачивается на нагревание поверхности почвы и воздуха в теплице (около 30%) и лишь около 40% идет на регуляторные процессы, транспи-рацию, фотосинтетическую деятельность и другие физиологиче­ские процессы. При значительной высоте и густоте растений осве­щенность среди них снижается от верхнего яруса листьев к ниж­ним. В пасмурную погоду естественное освещение в теплице мо­жет быть недостаточным, поэтому используют электрическое осве­щение ламп, свет которых по спектру близок к дневному.