1.2 Структура, особливості агрокліматичних ресурсів

агрокліматичний ресурс сільськогосподарський територія

Сонячна енергія - незамінний обовязковий екологічний фактор існування рослин і біосфери в цілому. У великому циклічному кругообігу головним джерелом енергії для біологічних і ґрунтових процесів є сонячна радіація. Вся поверхня Землі одержує за рік від Сонця, за приблизними оцінками 21*1020 Дж тепла. Основна частина цієї енергії витрачається на формування клімату та океанічних течій, турбулентний обмін між підстилаючими поверхнями й атмосферою, випаровування води з поверхні суші та океану, поглинання рослинним покривом. Зелені рослини в процесі фотосинтезу засвоюють тільки від 0,5 до 5% сонячної енергії.

Сонячна радіація є основним енергетичним ресурсом землі. Радіаційний фактор визначається припливом тепла від сонця і залежить від тривалості дня та висоти стояння сонця над горизонтом, а також від хмарності, прозорості атмосфери, стану земної поверхні. Тривалість дня коливається відповідно взимку від 7,4 до 8,6 год., влітку - від 15,3 до 16,5.

Важливим показником радіаційного режиму є тривалість сонячного сяяння, тобто час, протягом якого прямі сонячні промені потрапляють на земну поверхню (див. додаток 1). За багаторічними спостереженнями загальна річна тривалість сонячного сяяння в зоні Лісостепу перевищує 2000 годин. Мінімальне значення цього показника спостерігається в грудні (33-45 год.). В січні цей період дещо подовжується, а у лютому він у два рази триваліший, ніж у грудні (55-70 год.). Липень характеризується найвищим значеннями - 260-300 год [7].

Частина потоку сумарної радіації, яка використовується рослинами в процесі фотосинтезу, називається фотосинтетично активною радіацією (ФАР). Вона забезпечує вирощування багатьох основних сільськогосподарських культур. Виділяють ще фізіологічно активну радіацію (ФР) в інтервалі довжин хвиль 0,35-0,75 мкм. Її енергія є джерелом усіх фотохімічних процесів у рослинах і використовується як для фотосинтезу, так і для регуляції інших фотофізіологічних процесів.

Коефіцієнт використання сонячної радіації залежить від культури. Так, для цукрових буряків він рівний 1,94-2,0%, конюшини - 2,0-2,18, картоплі - 2,2-2,38, шпинату - 0,3-0,4, моркви - 0,8-1,0, льону - 3,5-3,61, люпину 4,5-4,7, озимої пшениці - 1,9-2,0 % [8].

За реакцією на світло рослини умовно поділяють на групи: довгого дня (пшениця, жито, овес, ячмінь, горох, льон, мак, конюшина, люцерна, буряки, морква); короткого дня (просо, кукурудза, квасоля, соя, сорго); проміжні та нейтральні. Проміжні культури не цвітуть і не плодоносять, а нейтральні зовсім не реагують на тривалість дня [9].

Добре освітлені посіви формують високу врожайність доброї якості. Зерно сільськогосподарське культур при достатньому освітленні містить більше білку, клейковини, жиру та інших цінних речовин.

Вміст цукрів у плодах баштанних культур, буряках збільшується залежно від числа сонячних днів протягом періоду вегетації. Біологічна активність шкідників сільськогосподарських рослин і хвороботворних мікробів певною мірою залежить від радіаційних факторів. Зернові, які вирощують на південних схилах, менше пошкоджуються шкідниками та хворобами порівняно з посівами, висіяними на схилах інших експозицій.

Посів сільськогосподарських культур є складною оптичною системою, яка перерозподіляє потік сонячної енергії. Основним фактором, від якого залежить поглинання і пропускання ФАР, є відношення площі листкової поверхні до площі поля. Встановлено, що найбільше поглинання ФАР відбувається тоді, коли площа листкової поверхні більша за площу поля в чотири і більше разів, тобто, коли вона складає не менше 40тис/м2 на 1 га. Поглинання ФАР залежить від густоти стояння посівів. Для кожної культури вона різна. Оптимальна густота стояння для озимої пшениці складає 3,0-3,6 млн.шт/га, ярих культур - 3,4-4,0, кукурудзи на зерно 45-55 тис.шт/га, цукрових буряків - 80-100, картоплі - не менше 50-60 тис.шт/га [10].

Сівбу слід проводити в оптимальні строки для того, щоб посіви сформували найбільшу листкову поверхню до максимального потоку сумарної радіації і ФАР. У кормовиробництві для повнішого використання останніх впроваджують сумісні посіви та створюють різноярусні травостої.

Підвищенню рівня використання сонячної енергії сприяють також агротехнічні заходи, спрямовані на краще забезпечення рослин вологою, поживними речовинами та іншими факторами з метою прискорення росту рослин і утворення оптимальної листкової поверхні.

Температурні умови. У найхолоднішому місяці - січні - середня температура повітря коливається від -7...80 на сході зони до -40 на заході. Середня температура в лютому майже така ж сама, як і в січні. Абсолютні мінімуми температури знаходяться в межах -33...380 і бувають один раз в 50-60 років. Мінімальна температура -200 і нижче буває щороку [11].

Зима характеризується тривалими і інтенсивними відлигами з підвищенням температури в окремі роки до 12-140 тепла. Найбільше підвищення температури по всій зоні спостерігається в періоди березень-квітень та квітень-травень.

Літній період відмічається високими і сталими температурами без значних змін по території зони. В найтеплішому місяці - липні - середня температура становить +200 на сході зони, знижуючись до +180 на заході. Температура серпня відрізняється від температури липня на 1-20. Абсолютні максимуми досягають 39-400. Найбільші зниження температури відбуваються протягом жовтня - листопада [10].

Перехід до середніх плюсових температур спостерігається у західних районах - в першій або на початку другої декади, в центральних - у кінці другої і в східних - у третій декаді березня. Перехід до середніх мінусових температур восени на заході відбувається в кінці, а на сході - в середині листопада. Отже, теплий період у Лісостепу триває 230-265 днів.

Початок безморозного періоду припадає на третю декаду квітня. Лише в крайніх східних районах Харківської та Сумської областей останні весняні приморозки в повітрі в середньому припадають на початок травня, а в південних районах Вінницької області - на другу декаду квітня. У повітрі перші осінні приморозки припадають в середньому на першу декаду, і лише у південно-західних районах зони вони спостерігаються в другій декаді жовтня. Але в окремі роки в Лісостепу останні весняні приморозки в повітрі спостерігались навіть у другій половині травня, а перші осінні - у вересні.

На поверхні ґрунту приморозки навесні закінчуються пізніше, а восени починаються на 10-20 днів раніше, ніж у повітрі. Треба мати на увазі, що на На знижених ділянках приморозки навесні можуть закінчуватись пізніше, а восени починатись раніше порівняно з підвищеними формами рельєфу.

В період активної вегетації в зоні Лісостепу заморозків у повітрі майже не буває. Однак на поверхні ґрунту в цей період вони можливі. Тривалість періоду від дати переходу середньодобової температури через 100 до закінчення приморозків на поверхні ґрунту визначає ступінь небезпеки останніх. При більшій тривалості цього періоду приморозки закінчуються пізніше і можуть пошкодити вегетуючі рослини.

Для більшості районів тривалість морозонебезпечного періоду навесні становить 11-20 днів. У районах з розчленованим та підвищеним рельєфом він затягується до 20 днів і більше за рахунок більш пізніших строків закінчення весняних заморозків.

Для визначення теплозабезпеченості сільськогосподарських культур найчастіше користуються сумами активних температур, тобто сумами середніх добових температур вище 10°. Середні багаторічні суми активних температур у західному Лісостепу варіюють в межах 2300-25000, центральному -- 2500-27000 і в східному - 2600-29000 [11]. Отже, по всій території зони тепла цілком вистачає для достигання не тільки озимих та ярих зернових культур, а й овочів - картоплі, цукрових буряків та ін.

Режим опадів та посушливі явища. В Лісостепу розподіл опадів як по окремих районах зони, так і за часом випадання відзначається великою нерівномірністю. Найкраще забезпечена ними західна частина, середня річна кількість опадів тут становить 600-650 мм і більше. На крайньому сході зони їх випадає не більше 500 мм. Кількість опадів в окремі роки може змінюватися в широких межах. Так, на крайньому заході Лісостепу іноді випадає понад 1000 мм, а на сході - до 750 мм. Найменша річна кількість опадів становила до 300 мм на заході і близько 250 мм на решті території. Протягом зими опадів випадає небагато: в західних районах 175-200, у центральних та східних 150-175 мм. Від весни до літа кількість опадів збільшується.

Опади теплого періоду (квітень - жовтень) мають особливе значення для сільського господарства. Кількість їх в середньому становить 350-400 мм, а на крайньому заході зони - понад 500 мм. Літні опади нерідко випадають у вигляді сильних злив, які завдають великої шкоди сільському господарству. В західних районах зони зливи в окремі роки дають шар води понад 200 мм за добу. На решті території найбільші добові максимуми знаходяться в межах 100-150 мм. Нерідко бувають дощі, які охоплюють велику територію, особливо в північних та західних районах. У середньому за рік кількість днів з опадами становить на півночі зони 160 і 135 днів, а з опадами не менше 5 мм - 30-40 днів.

У період вегетації по всій зоні майже щорічно спостерігаються бездощові періоди. Тривалість окремих бездощових періодів у західних районах досягає 18-20, а в південних та східних - 25 днів. [12].

Майже по всій території Лісостепу спостерігаються суховії. Суховії майже завжди спостерігаються при тривалому бездощівї, коли відносна вологість повітря знижується до 30% і нижче, температура його підвищується до 250 і більше, а швидкість вітру становить не менше 5 м у секунду (див. додаток 2). Найбільшу шкоду вони приносять під час запилення квіток та наливу зерна.

Вологозабезпеченість основних сільськогосподарських культур. Вологозабезпеченість рослин в основному визначається відношенням кількості вологи, яка є в ґрунті, до тієї кількості, яка потрібна для нормального розвитку рослин. Численними дослідженнями в різних грунтово-кліматичних зонах доведено, що запаси продуктивної вологи до 5 мм в орному шарі ґрунту під час сівби не дають сходів, при запасах 10 мм сходи зявляються, проте вони починають частково засихати і стають дуже зрідженими. При запасах 11-20 мм умови для зявлення сходів задовільні, а при запасах понад 20 мм завжди зявляються дружні сходи.

Навесні після відновлення вегетації озима пшениця, маючи на цей час досить розвинену кореневу систему, використовує воду з метрового шару ґрунту.

Для зернових достатніми запасами вологи у метровому шарі ґрунту для періоду цвітіння-воскова стиглість є не менше 80 мм, задовільними 40-80, незадовільними - 30-40 мм. Надмірне зволоження (понад 125 мм в шарі 0-100 см) призводить до полягання хлібів і розвитку хвороб. Імовірність достатніх та задовільних вологозапасів під озимою пшеницею в цей період у західному Лісостепу становить 100%, в центральному - 95, а в східному - 90% [13].

В районах недостатнього зволоження озимі культури, добре розвиваючись з осені, більш продуктивно використовують ранні весняні запаси вологи в метровому шарі ґрунту, ніж ярі.

Менш продуктивно використовує весняні запаси вологи кукурудза, строки сівби якої за умовами теплозабезпеченості наступають пізніше. За час до сівби цієї культури волога на полях випаровується непродуктивне. В результаті в період найбільшого споживання вологи (викидання волоті - цвітіння) запаси продуктивної вологи в метровому шарі під кукурудзою лише в західних районах відповідають її нормативним вимогам. У центральних районах оптимальні запаси вологи в цей період бувають в 6, а в східних - в 5 років з 10 (див. додаток 3).

Однією із основних культур в зоні Лісостепу в цукрові буряки. Найбільшу кількість води вони споживають у липні-серпні. Для одержання максимального врожаю за цей період потрібно 300-320 мм вологи, а за весь період вегетації - приблизно 450-500 мм.

Отже, генератором енергії для всіх культурологічних рослин є сонячна радіація, коефіцієнт поглинання ФАР слід враховувати для забезпечення оптимальних умов протікання фізіологічних та фотофізіологічних процесів. Важливими чинниками розвитку рослин є врахування теплозабезпеченості та вологозабезпеченості сільськогосподарських культур, стійкість до посух, опадів. Основним завданням є визначення сприятливих періодів для сівби культур, підтримання головних факторів розвитку рослин та своєчасний збір урожаю.