Понятие об агрометеорологии

Агрометеорология или сельскохозяйственная метеорология - наука, изучающая метеорологические, климатические и гидрологические условия в их взаимодействии с сельскохозяйственными культурами и процессами сельскохозяйственного производства.

Погода - состояние атмосферы в данном пункте в отдельный момент, характеризуемое совокупностью значений метеорологических величин.

Метеорологические величины - это различные характеристики состояния воздуха и некоторых атмосферных процессов. К основным метеорологическим величинам относятся атмосферное давление, температура воздуха, влажность воздуха, облачность, атмосферные осадки, ветер.

Значения метеорологических величин за определенный период времени характеризуют метеорологические условия (условия погоды).

Климат - многолетний режим погоды в данной местности, обусловленный ее географическим положением.

Метеорологические величины и процессы в большей или меньшей степени влияют на рост, развитие и урожайность растений, на состояние и продуктивность животных, поэтому они изучаются и в агрометеорологии. При этом анализируется их влияние на растения и животных, на процессы сельского хозяйства во взаимодействии с водным и тепловым режимом почвы. Водный режим почвы характеризуют гидрологические величины.

Агрометеорологические факторы - метеорологические и гидрологические величины, определяющие состояние и продуктивность сельскохозяйственных объектов. Их сочетания в определенный период времени называют агрометеорологическими условиями существования объектов сельского хозяйства.

Агроклиматические условия — это многолетние характеристики агрометеорологических условий в данной местности.

Агрометеорология тесно связана с другими отраслями метеорологии: физикой атмосферы, изучающей общие физические закономерности атмосферных процессов; синоптической метеорологией, изучающей эти процессы в целях разработки методов прогноза погоды; климатологией, исследующей процессы климатообразования, ресурсы климата и проблемы преобразования климата территорий разного масштаба; космической метеорологией и др.

Агрометеорология также тесно связана с физикой, географией, так как агрометеорологические явления изучаются в географическом и физическом аспектах; с почвоведением, физиологией растений, растениеводством, мелиорацией и другими сельскохозяйственными и биологическими науками.

Для этого в агрометеорологии применяются следующие методы исследований:

1. Метод параллельных, или сопряженных, полевых наблюденийза метеорологическими явлениями и растениями, позволяющий устанавливать связь между условиями погоды и ростом, развитием, урожайностью сельскохозяйственных культур. Метод предусматривает измерение метеорологических величин параллельно (сопряженно) с наблюдениями за развитием сельскохозяйственных растений в поле. Сопряженные наблюдения позволяют также оценивать потребность растений в определенных количествах света, тепла, влаги, определять критические температуры различных сортов и культур, выявлять повреждения их заморозками и др.

2. Метод учащенных сроков посевов, при котором растения высеваются в поле в разные сроки и за их развитием и условиями погоды в данном месте ведутся сопряженные (параллельные) наблюдения. При использовании метода изучаемый сорт высевается через каждые 5—10 дней в течение вегетационного периода. Растения различных сроков сева развиваются в неодинаковых метеорологических условиях. В результате опыта даже в течение одного года можно получить информацию о влиянии разных комплексов метеорологических параметров на исследуемое растение в данной местности. Этот метод значительно ускоряет изучение устойчивости растений к неблагоприятным явлениям погоды.

3. Метод географических посевов, при котором в разных географических пунктах (в разных климатических условиях) высевают исследуемые сорта (гибриды) растений. Метод географических посевов позволяет решать ту же задачу, что и метод учащенных сроков сева, 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 и приемов изменяются агрометеорологические условия, возделывания растений регулируется по программе опыта температура и влажность почвы, продолжительность и интенсивность освещения, высота снежного покрова.

5. Метод дистанционных (неконтактных) измерений с вертолетов, самолетов и спутников, позволяющий определять состояние посевов, термический режим, увлажнение и т. п. на больших площадях.

6. Метод фитотронов, позволяющий исследовать 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 агрометеорологических 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.

Из перечисленных методов первый — метод сопряженных наблюдений положен в основу программы агрометеорологических наблюдений, проводящихся на метеорологических станциях.

Задачи агрометеорологии определяются требованиями сельского хозяйства, его интенсификации путем механизации, химизации, мелиорации земель, селекции высокопродуктивных сортов культурных растений.

Основными задачами агрометеорологии являются:

1) исследование закономерностей формирования метеорологических и климатических условий сельскохозяйственного производства в географическом разрезе и во 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 методов 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 соответствии со сложившимися и ожидаемыми условиями погоды;

7) агроклиматическое обоснование приемов мелиорации земель и интенсивной технологии в растениеводстве;

8) совершенствование методов оперативного обеспечения сельскохозяйственного производства агрометеорологической информацией и оценки ее экономической эффективности.

Агрометеорологические наблюдения представляют собой сопряженные наблюдения за метеорологическими элементами (температурой и влажностью воздуха, атмосферными осадками и т. д.), влажностью почвы, ростом и развитием сельскохозяйственных культур и проводимыми агротехническими мероприятиями.

Особое значение имеют наблюдения за неблагоприятными метеорологическими явлениями, такими как:

Заморозок – понижение температуры в приземном слое воздуха, на поверхности почвы или растений до 0,0 ºС и ниже, наблюдаемое в вегетационный период при положительной средней суточной температуре воздуха.

Засуха атмосферная – состояние атмосферы, характеризующееся недостаточным выпадением осадков, высокой температурой и пониженной влажностью, приводящее к образованию почвенной засухи.

Засуха почвенная – иссушение почвы, влекущее за собой недостаточную обеспеченность растений водой.

Засуха (НЯ) – сочетание высоких температур воздуха, дефицита осадков, низкой влажности воздуха, малых влагозапасов в почве в течение 2-3 декад

Засуха (ОЯ) – сочетание высоких температур воздуха, дефицита осадков, низкой влажности воздуха, малых влагозапасов в почве в течение 1 месяца и более, приводящее к значительному снижению урожая и гибели сельхозкультур.

Суховей – ветер при высокой температуре и большом недостатке насыщения воздуха влагой, вызывающий угнетение или гибель растений.

Сильный мороз – минимальная температура воздуха 35°С мороза и ниже.

Сильная жара – максимальная температура воздуха 35°С тепла и выше.

Пыльная буря – при преобладающей средней скорости ветра 11-14 м/с продолжительность 3 часа и более.

Цель агрометеорологических наблюдений.

Наземные агрометеорологические наблюдения проводятся с целью получения информации для:

- непосредственного обеспечения народнохозяйственных организаций сведениями об агрометеорологических условиях в пункте наблюдений;

- оповещения обслуживаемых организаций (потребителей) об опасных агрометеорологических явлениях;

- обеспечения прогностических органов Гидрометеоцентра необходимыми данными для составления всех видов агрометеорологических прогнозов, справок о текущем состоянии агрометеорологических условий и предупреждений в случае их неблагоприятного развития в последующем;

- накопления и обобщения объективных данных об агрометеорологическом режиме и агроклиматических ресурсах отдельных территорий и страны в целом.

Основные задачи станций и постов по производству агрометеорологических наблюдений следующие:

1 - проведение наблюдений в районе расположения станции или поста;

2 - первичная обработка результатов наблюдений;

3 - составление информационных агрометеорологических сообщений и передача их соответствующим организациям и учреждениям в установленные сроки.

5.2 Техническое обеспечение наземных агрометеорологических наблюдений и обследований

 Наблюдения за температурой почвы.

Для измерения максимальной, минимальной и срочной температуры почвы на глубине 3 см применяют почвенный термометр АМ-34.

Срочную температуру почвы на глубине узла кущения растений озимых зерновых культур и корневой шейки многолетних трав измеряют с помощью термометров АМ-2М, АМ-29А. Эти термометры применяют также для измерения температуры почвы в зоне корневой системы плодовых культур.

Термометр почвенный максимально-минимальный АМ-34 предназначен для измерения срочной, максимальной и минимальной температуры почвы (далее температура почвы) на глубине залегания узла кущения озимых зерновых культур и корневой шейки многолетних трав, которая в среднем равна 3 см.

Пределы допускаемой погрешности (в условиях эксплуатации) составляют ±0,5 °С.

Термометр является автоматизированным средством измерения температуры, выполненным на базе программно-технических средств.

Датчик температуры представляет собой медный микропленочный термометр с номинальным сопротивлением 50 Ом, заключенный в герметичный корпус из нержавеющей стали.

Блок измерения и регистрации (далее БИР) через каждые 30 минут регистрирует значение срочной температуры почвы, сравнивает его с имеющимися в оперативном запоминающем устройстве (далее ОЗУ) БИР значениями минимальной и максимальной температуры, полученными по предыдущим запросам, уточняет их и хранит в памяти до следующего запроса датчика температуры.

Значения срочной, максимальной или минимальной температуры почвы при последовательном нажатии кнопок управления отображаются на цифровом индикаторе пульта считывания информации (далее ПСИ).

Действие электротермометров АМ-2М и АМ-29А основано на свойстве металлов изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры. С повышением температуры сопротивление металлического проводника увеличивается, с понижением – уменьшается. Для измерения значений этого меняющегося сопротивления в приборах применен равноплечий неуравновешенный мост постоянного тока.

Электротермометры АМ-2М и АМ-29А имеют пределы измерения температуры почвы от минус 30 до 45 °С.

Так как принцип действия и конструктивные особенности электротермометров АМ-2М и АМ-29А практически не различаются, то приводим описание только одного из них – электротермометра АМ-2М.

Шкала микроамперметра отградуирована в градусах Цельсия.

Температура почвы измеряется в двух диапазонах: от 5 до 45 °С и от минус 30 до 5 °С.

В комплект каждого прибора входит один пульт и десять датчиков.

Установку датчиков на участке производят до промерзания верхнего слоя почвы и не позже чем через 1-2 дня после осеннего обследования зимующих культур.

Одновременно с установкой датчиков термометра возле каждого из них производят установку стационарной снегомерной рейки М-103.