2.3. Оценка теплообеспеченности сельскохозяйственных культур
Суммы активных температур для оценки потребности сельскохозяйственных культур в тепле, в отличие от климатических, называют биологическими. Их вычисляют путем суммирования ежедневной средней суточной температуры за период вегетации данной культуры. В прилож. 1 приведены биологические суммы температур для наиболее распространенных сельскохозяйственных культур, рассчитанные для широты 55°. С изменением широты потребность культур в тепле изменяется в среднем на 10-30°С на 1° широты. При этом учитывается фотопериодизм растений - устойчивая зависимость перехода к генеративному развитию от определенного соотношения длины дня и ночи.
Растения по их фотопериодической реакции можно классифицировать на три группы.
Растения длинного дня - злаки I группы (пшеница, рожь, овёс, ячмень), крестоцветные (капуста, редька, горчица), подсолнечник, лён, картофель, клевер и т.д.
Растения короткого дня - злаки II группы (кукуруза, сорго, просо, суданская трава), свёкла, лук, тыквенные, хлопчатник, хмель, табак (многолетние сорта), батат, красный перец и т.д.
Нейтральные - томат, гречиха, бобовые и т.д.
Для растений длинного дня поправка имеет отрицательный знак, а для растений короткого дня – положительный. С уменьшением широты для культур короткого дня сумма температур уменьшается, с увеличением широты - возрастает, а для культур длинного дня - наоборот.. Поэтому указанная в таблице поправка на 1° широты со знаком минус вычитается с продвижением на север и прибавляется с продвижением на юг от 55° с. ш., а поправка со знаком плюс прибавляется с продвижением на север и вычитается с продвижением на юг от 55° с. ш. Например, сумма биологических температур на 50° с. ш. для поздних сортов озимой пшеницы составит 1625°С (1500 + 25×5), а для поздних сортов проса 1800°С (1875 - 15×5).
Сопоставляя климатические и биологические суммы температур, уточнённые поправкой на широту, определяют вероятность полного созревания сельскохозяйственных культур и делают выводы о целесообразности их возделывания в данной местности. Обеспеченность культуры теплом должна быть не менее 80%.
Кроме того, сопоставляя эти величины, определяют количество тепла, не использованного основными посевами, и на основании этого рекомендуют распространение повторных (пожнивных) посевов.
Поскольку ресурсы тепла определяются климатическими суммами активных температур выше 10°С, а потребность в тепле выражается биологическими суммами, отсчитанными от разного биологического минимума, возникает необходимость перехода от одних сумм к другим. Такое приведение выполняется введением так называемой климатической поправки (рис. 2). Здесь возможны четыре варианта.
Рис. 2. Возможные варианты при определении климатической поправки к суммам температур: а – климатическая сумма; б – биологическая сумма.
Климатическая поправка равна 0°С, т.к. температура начала роста (биологический минимум) и созревания равна 10°С, и, следовательно, биологическая сумма совпадает с климатической суммой активных температур.
Биологическая сумма больше климатической. Это увеличение обусловлено тем, что биологический минимум составляет 5°С, и, следовательно, для приведения необходимо сумму температур, накопившуюся за период между 5 и 10°С, вычесть из биологической суммы. Для этого необходимо среднюю температуру за этот период умножит на число дней между датами перехода через 5 и 10°С весной, определив, таким образом, климатическую поправку.
Биологическая сумма меньше климатической за счёт того, что созревание культуры наступает при температуре 15°С. Поэтому необходимо определить число дней за период от даты перехода через 15°С до даты перехода через 10°С осенью и определить среднюю температуру этого периода. Произведение этих двух величин дает искомую климатическую поправку, которую необходимо прибавить к биологической сумме.
Биологическая сумма меньше климатической за счет того, что и биологический минимум, и температура созревания выше 10°С. Поэтому климатических поправок здесь две (на весну и на осень) и обе имеют положительный знак.
Пример.
Для МС Павловка (φ = 51°с.ш.) известно, что климатическая Σtакт = 2684°C. Определить биологическую сумму для сорго раннеспелого сорта, сравнить биологическую сумму этой культуры с климатической и вычислить обеспеченность теплом сорго для его полного вызревания.
Решение.
По данным прилож. 1 определяем, что биологическая сумма температур сорго раннеспелого для φ = 55° составляет 2400°, а поправка на один градус широты равна 10°C.
Сорго – растение короткого дня, значит, при продвижении к югу от исходной широты его потребность в тепле уменьшается на 40°C: (55° – 51°)·10°C.
Биологическая сумма культуры для φ = 51° составит:
2400° - 40° = 2360°C.
К биологической сумме сорго введём климатическую поправку (климатическую разность).
Для сорго температура начала роста и созревания равна 12°C. В этом случае биологическая сумма меньше климатической за счет того, что рост наступает весной позже, а созревание раньше по отношению к датам начала и окончания периода с температурой выше 10°C.
По графику годового хода средней температуры воздуха определяем даты перехода температуры воздуха через 10°С и 12°С весной и осенью: через 10°С – 23-го апреля и 20-го сентября; через 12°С - 30-го апреля и 15-го сентября.
Весной продолжительность периода между соответствующими датами составляет 7 дней, средняя температура периода 11°C; осенью – 5 дней и 11°C соответственно. Значит, климатическая поправка весной равна: 11×7 = 77°C, а осенью 11×5 = 55°C.
Таким образом, климатическая сумма для сорго на широте 51° составит:
2360° + 77° + 55° = 2492°С.
Определяем разность между потребностью сорго в тепле и суммой активных температур: 2492°С - 2684°C° = -192°C.
Используя рис. 1 (кривая I), по значению отклонения -192°C определяем, что обеспеченность составляет 80%. Это означает, что сорго данного сорта в данных агроклиматических условиях вызревает в 80% лет, т.е. в восьми годах из десяти.