Характеристики температурного режима и потребности растений в тепле

Характеристики температурного режима и потребности растений в тепле

При оценке температурного режима большой территории или отдельного места для целей сельского хозяйства, медицины, про­мышленности, транспорта, строительства применяют характери­стики, дающие наиболее полное представление об общем коли­честве тепла за год или за отдельные периоды (вегетационный пе­риод, сезон, месяц и т. д.), а также о годовом и суточном ходе-температуры воздуха. Основные из этих характеристик следую­щие.

Средние суточные, средние месячные и средние годовые тем­пературы. Средняя суточная температура есть среднее арифме­тическое из температур, измеренных во все сроки наблюдений. В настоящее время на метеорологических станциях СССР темпе­ратуру воздуха измеряют 8 раз в сутки. Суммируя результаты этих измерений и деля сумму на 8, получают среднюю суточную температуру воздуха. Средняя месячная температура есть сред­нее арифметическое из средних суточных температур за все сутки месяца. Средняя годовая температура — это среднее арифметиче^ ское из средних суточных (или средних месячных) температур за весь год.

Средняя годовая температура воздуха дает лишь грубое пред­ставление об общем количестве тепла, она не характеризует годо­вой ход температуры. Так, например, средняя годовая температу­ра на юге Ирландии (Валеншия) и в степях Калмыцкой АССР одинакова и равна 10° С. Но в Ирландии средняя температура января 7,1° С и всю зиму здесь зеленеют луга, а в степях Калмы­кии средняя температура января —6,0° С и минимальная темпе­ратура в 50% всех лет ниже —27°С. Летом в Ирландии прохлад­но— средняя температура июля 15° С, а в Калмыцкой АССР жар­ко, средняя температура июля 24° С. Максимальная температура воздуха здесь в отдельные дни превышает 40° С. Эти данные обна­руживают разницу между морским климатом (Ирландия) и кон­тинентальным (Калмыцкая АССР). По мере удаления от моря в глубь континента возрастает экстремальность в ходе темпера­туры воздуха. Характерным является изменение средней темпера­туры воздуха января, июля и годовой амплитуды, что показано в табл. 21, где приведены пункты, расположенные на 52° с. ш.

Таблица 21

Возрастание  континентальности  климата  вдоль  52° с.  ш.,  выраженное через изменение характеристик температуры воздуха  (°С)

Поэтому для характеристики годового хода температуры в дан­ном месте используют данные о средней температуре самого хо­лодного и самого теплого месяцев.

Средние месячные и средние декадные температуры использу­ют для описания температурных условий отдельных периодов. Однако все осредненные характеристики не дают полного пред­ставления о суточном и годовом ходе температуры, т. е. как раз об условиях, особенно важных для сельскохозяйственного произ­водства.

Максимальные и минимальные температуры, амплитуда. Эти характеристики существенно дополняют сведения о средних тем­пературах. Например, зная минимальную температуру в отдель­ные месяцы, можно судить об условиях перезимовки озимых культур и плодово-ягодных насаждений, о сроках окончания за­морозков весной и начала их осенью. Данные о максимальной температуре зимой показывают частоту оттепелей и их интенсив­ность, а летом число жарких дней, когда растения и животные угнетены жарой, возможно повреждение зерна в период налива и т. п.

Амплитуда суточного и годового хода температуры характе­ризует степень континентальности климата. Например, в морском климате Валеншии (Ирландия) амплитуда годового хода темпе­ратуры составляет всего 7,9° С, а в глубине континента, напри­мер в Нерчинске, достигает 53,0° С. Амплитуда суточного хода температуры в континентальном климате достигает 15—20° С; это важный показатель термического режима сельскохозяйственных полей.

Суммы температур. В агрометеорологии суммы температур получили широкое применение как показатель, условно характе­ризующий количество тепла в данной местности за определенный период. Суммы температур, как показатель суммарной потребно­сти растений в тепле были введены еще Реомюром (1734 г.).

В СССР для сельскохозяйственной оценки термических ресур­сов климата Г. Т. Селяниновым впервые были использованы сум­мы активных температур. Они служат показателем обеспеченности теплом периода активной вегетации сельскохозяйственных культур в умеренном поясе. Суммы активных температур складываются из средних суточных температур выше 10° С.

М. И. Будыко установил, что имеется тесная связь между го­довой суммой активных температур и годовой суммой радиацион­ного баланса. Изучение распределения сумм активных температур по земному шару позволило уточнить термические ресурсы раз­личных климатических зон для целей сельского хозяйства.

Для выражения потребности растений в тепле применяются также суммы эффективных температур. Это суммы средних су­точных температур, отсчитанных от биологического минимума, при котором развиваются растения данной культуры (сорта, гибри-92

Глава 4

Температурный режим воздуха___93

да). Например, при подсчете сумм эффективных температур выше 10° С (2^>Ю°С) от средней суточной температуры за каждый день вычитается 10° С, а остатки суммируются.

Биологические минимумы температуры развития для различ­ных растений неодинаковы. Так, для яровой пшеницы принята температура 5° С, для кукурузы 10° С, для хлопчатника 13° С (для южных сортов хлопчатника 15°С). В настоящее время суммы эф­фективных температур установлены для отдельных периодов веге­тации многих сортов и гибридов основных сельскохозяйственных культур. Они характеризуют суммарную потребность в теп­ле различных сортов и гибридов, отличающихся по скоро­спелости.

Исследованиями Ю. И. Чиркова (1959 г.) установлена некото­рая изменчивость сумм эффективных температур межфазных периодов в зависимости от уровня температуры воздуха. Обнару­жено, что при возрастании средних суточных температур до 18—20° С и дальнейшем их увеличении суммы эффективных тем­ператур также начинают возрастать. Это объясняется тем, что скорость развития растений возрастает пропорционально повыше­нию температуры среды лишь в пределах от биологического ми­нимума температуры до средней суточной температуры 18—20° С (для многих культур умеренного пояса), а при дальнейшем по­вышении температуры развитие растений уже не ускоряется, оно может даже замедлиться. Температуры, не ускоряющие развитие растений, были названы балластными.

Если эффективные температуры суммируются при средней су­точной температуре воздуха выше 20° С, то суммы эффективных температур возрастают за счет балластных температур. Поэтому при расчете сумм эффективных температур, характеризующих по­требность растений в тепле, необходимо вводить поправку на бал­ластные температуры, т. е. учитывать наряду с нижним пределом эффективной температуры развития растений также и ее верхний предел.

Суммы активных и эффективных температур имеют экологиче­ское значение, выражая связь растения со средой обитания. В табл. 22 приведен пример расчета сумм активных и эффектив­ных температур воздуха.

Перечисленные характеристики температурного режима ис­пользуют для оценки термических условий территории, для чего составляют карты распределения средней годовой температуры, температуры самого теплого и самого холодного месяцев, макси­мальной и минимальной температуры, сумм температур и др. На картах проводят изотермы — линии, соединяющие пункты с оди­наковой температурой или суммой температур. Карты сумм актив­ных (рис. 21) и эффективных температур используют для обос­нования размещения посевов (посадок) различных по требовани­ям к теплу культурных растений. Пример  расчета сумм  активных  и  эффективных  температур   воздуха (°С)

температура

Активная    темпе­ратура

Эффективная тем-

Температурный режим воздуха 95

Для уточнения термических условий, необходимых растениям, используются также суммы дневных и суммы ночных температур. Средняя суточная температура и ее суммы нивелируют термиче­ские различия в суточном ходе температуры воздуха. Исследова­ния,  проведенные 3. А. Мищенко,  показали необходимость раз­дельного учета средних дневных   и   средних   ночных температур воздуха и их сумм для более точной оценки влияния температур­ного режима воздуха на растения. Среднюю дневную и среднюю ночную температуры воздуха можно рассчитать по данным изме­рений температуры воздуха за каждый час (по записи хода тем­пературы на лентах термографа). Для средней дневной темпера­туры это среднее арифметическое из почасовых значений темпе­ратуры за  число часов от восхода до захода  Солнца.  Средняя температура ночи рассчитывается таким же образом за число ча­сов от захода до восхода Солнца.

Суммы средних дневных и средних ночных температур рассчи­тывают обычно за период, когда средние температуры дня и ночи превышают 10° С (аналогично подсчету сумм активных темпера­тур). В средних дневных и средних ночных температурах воздуха и в их суммах косвенно учитывается географическая изменчивость длины дня и ночи, а также изменение континентальности клима­та и разница в температурном режиме различных форм рельефа. Поэтому при одной и той же средней суточной температуре воз­духа могут' наблюдаться различные сочетания средних дневных и средних ночных температур.

В табл. 23 представлены размещенные с севера на юг пары метеостанций с почти одинаковыми суммами средних суточных температур воздуха, находящиеся примерно на одинаковой широ­те, но значительно различающиеся по долготе, т. е. в различных условиях континентальности климата. В более континентальных

Таблица 23

Суммы средних суточных, средних дневных и средних ночных температур воздуха (°С) за период с температурой выше 10 °С

восточных районах "суммы температур дня больше средних суточ­ных сумм, а суммы температур ночи меньше средних суточных по сравнению со станциями, расположенными на западе. Особенно резко это различие между станциями Чардара (полупустыня) и Ленкорань (субтропики на побережье Каспийского моря).

Разности между суммами температур дня и ночи возрастают с северо-запада (500—800° С) на юго-восток (2000—3000° С). Уве­личение сумм дневных температур объясняет более быстрое со­зревание сельскохозяйственных растений в юго-восточных и восточ­ных районах, увеличение процента содержания белка в зерне яро­вой пшеницы и т. п. Исследования в этом направлении продол­жаются.