Вероятность заморозков на поверхности почвы. Вероятность почвенной засухи в пахотном слое почвы

Вероятность заморозков на поверхности почвы

Заморозки (или, как их еще называют, утренники) представляют собой падение температуры ниже 0^°С на поверхности почвы и растений, наблюдаемое в вегетационный период при положительных среднесуточных температурах воздуха. Во время заморозков температура воздуха на высоте 12 м может быть не только отрицательной, но и выше 0^°С.

Различают заморозки трех типов: адвективные (переносные), радиационные (связанные с излучением) и адвективно-радиационные. Адвективные заморозки возникают в результате поступления холодных масс воздуха с температурой ниже 0^°С и обычно продолжаются несколько суток подряд. Такие заморозки возможны при полной облачности и значительной силе ветра, раньше всего они появляются в плохо проветриваемых котловинах и на лесных полянах. Радиационные заморозки возникают в тихие ясные ночи в результате суточного хода температуры (длятся они от 8 до 12 часов) при относительно низких дневных температурах и интенсивном ночном излучении. Адвективно-радиационные заморозки наблюдаются весной после более или менее длительного периода теплой погоды, всегда связаны с переносом холодного воздуха и возникают в результате ночного радиационного охлаждения воздуха. Начальный период похолодания сопровождается облачной, иногда с осадками, ветреной погодой. Заморозки наступают после прояснения и ослабления ветра до штиля. Падение температуры обычно незначительное (около – 2 ... – 4^°С), наблюдаемое на поверхности почвы и в приземных слоях воздуха (часто при положительной температуре на высоте 1,5 — 2,0 м от поверхности почвы). Эти заморозки ограничены ночными часами. Они наблюдаются под утро (с абсолютным минимумом температуры на восходе солнца) или с полуночи и длятся 3 — 4 часа в течение одной-двух ночей подряд.

Различают также слабые заморозки, когда минимальная температура на поверхности почвы падает до – 1... – 2^°С; сильные (– 3... – 4^°С) и очень сильные (– 5... – 6^°С).

На карте, составленной по материалам Аналитического доклада и Федерального справочника [83, 256], прослеживается четкая географическая закономерность в вероятности наступления заморозков на территории России. Вместе с тем, большое влияние на интенсивность и повторяемость заморозков оказывают: характер рельефа, влажность почвы, ее окраска, наличие или отсутствие растительного покрова и т.п. Наиболее морозоопасны пониженные формы рельефа. На повышенных местах, в долинах больших рек, поселках и городах заморозки слабее и менее часты. Чем темнее почва, тем интенсивнее она охлаждается. Над влажной почвой заморозки менее вероятны, чем над сухой. Густая растительность охлаждается сильнее, чем поверхность обнаженной почвы. Чем влажнее воздух, тем меньше падение температуры ночью.

Заморозки, прежде всего, негативно воздействуют на сельскохозяйственные растения, а также приводят к ухудшению состояния автомобильных дорог, осложняют работу промышленности и транспорта, выводят из строя отопительные системы и т.п. Размеры ущерба и опасность заморозков во многом зависят от времени наступления, интенсивности и продолжительности их, а также от вида растений, их сорта, фазы развития и условий агротехники.

Самый известный и распространенный метод борьбы с заморозками — дымление, применявшееся еще до нашей эры римлянами для защиты виноградников, а также древними жителями Перу. Однако при ветре и в условиях изрезанного рельефа дымление неэффективно. Растения на небольших участках можно сохранить, накрыв их полиэтиленовой пленкой. Там, где возможно проведение обильного полива накануне заморозков, ущерба будет значительно меньше, вследствие испарения почвенной влаги во время воздействия низких температур.

В.Р. Хрисанов, В.В. Снакин, А.А. Присяжная

Вероятность почвенной засухи в пахотном слое почвы

Условия атмосферного увлажнения являются вторым по значимости после суммы активных температур глобальным ограничителем развития аграрной экономики. Неорошаемое земледелие возможно, если среднегодовое количество осадков превышает 600 мм в год. В аридных тропических районах вегетация растений прерывается в засушливый период года.

Увлажнение территории определяется по соотношению между количеством выпадающих атмосферных осадков и испаряемостью. При этом, если осадки превышают испаряемость, возникает избыточное увлажнение и часть выпавшей влаги удаляется из данной местности в виде стока. Недостаточное увлажнение территории связано с тем, что осадков выпадает меньше, чем может испариться. При оценке степени увлажнения учитываются осадки, выпадающие из облаков, и так называемые горизонтальные осадки — роса, иней, изморозь и др. Для некоторых территорий существенное значение может иметь конденсация влаги, поступающей из воздуха к почве, зависящая от климатических условий и характера почв. По имеющимся данным, количество росы, как правило, не превышает 1% годовой суммы осадков, а в результате конденсации водяных паров может быть образован слой воды до 50 мм/год и более.

Существенное влияние на увлажнение оказывает сток, который в зоне избыточного увлажнения осуществляет вынос избытка влаги. Сток может быть определен как разность между количеством атмосферных осадков и испаряемостью. Однако ввиду того, что суммарное испарение с суши почти всегда меньше испаряемости, он может быть даже несколько больше.

В целом по территории России увлажнение уменьшается с севера на юг. Некоторое исключение составляют территории, отличающиеся региональными особенностями формирования климатического режима под влиянием рельефа местности.

Условия оптимального увлажнения складываются на границе между лесной и лесостепной зонами. Однако нерегулярное выпадение атмосферных осадков нередко приводит к засушливости, следовательно, эта граница характеризует зону неустойчивого увлажнения. К северу от нее величина коэффициента увлажнения больше единицы, что свидетельствует об избытке потенциальных водных ресурсов по отношению к испаряемости. Так, в пределах тундры значения коэффициента увлажнения достигают 1,52. Вместе с тем большая часть лесостепи, а также территории, расположенные южнее этой зоны, отличаются недостаточным увлажнением: в степной зоне коэффициент увлажнения равен 0,6 — 0,4, в пустынях — менее 0,2.

В пределах России отсутствуют условия непрерывного оптимального увлажнения для растительного покрова. Во всех природных зонах страны, включая тундру, наблюдается разница между испаряемостью и испарением: в лесной зоне она достигает 50 — 100 мм/год, в Центральной Якутии — 200, в южных районах — 400 — 500 мм/год и более. В горах увлажнение возрастает с высотой, вследствие уменьшения тепловых ресурсов и увеличения количества атмосферных осадков. В зависимости от крутизны, экспозиции склонов, форм рельефа происходит заметная дифференциация показателей увлажнения. Так, северные склоны, как правило, лучше увлажнены, даже по сравнению с ровным рельефом, южные — увлажнены хуже. Нижние части всех склонов увлажнены больше, чем верхние, в связи с поступлением стока и уменьшением скоростей ветра.

Показатели увлажнения территорий изменяются как внутри года, так и в многолетнем разрезе. В частности, максимум увлажнения на всей территории страны приходится на зиму, минимум — на вторую половину лета. Осадки, накопленные за зиму в виде снега, играют положительную роль в формировании влажности теплого периода. Вследствие этого недостаток увлажнения летом смягчается. В то же время в пределах всей страны фактическое увлажнение ниже оптимального, а испарение меньше испаряемости.

На карте отражена вероятность почвенной засухи в отдельных регионах страны [59, 208].В период со второй половины XIX в. до 20-х годов XX в. В лесостепной, степной и части лесной зоны России засуха возникала в 15 случаях. От нее пострадали Центрально-Черноземная область, бассейны нижнего течения Камы и Вятки, Южный Урал и юг Западной Сибири. Сильные засухи в последующем наблюдались в 1931, 1936, 1939, 1950, 1972, 1975, 1979 и 2010 гг. Некоторые ученые считают, что повторяемость засушливых лет увеличивается, чему способствует чрезмерное сокращение площадей лесов, осушение болотных комплексов и другие факторы.

На территории южных регионов России, где сельскохозяйственные культуры недостаточно обеспечены водой, орошение является составной частью системы агротехнических мероприятий. Наибольшая доля орошаемой пашни (более 15%) приходится на Северо-Кавказский, Поволжский (Астраханская область) районы и Алтайский край.

В зоне недостаточного естественного увлажнения и масштабной ирригации, особенно в Поволжье, идет интенсивный подъем уровня грунтовых вод, причем на многих оросительных системах Астраханской, Волгоградской, Саратовской и Самарской областей он достиг критических отметок.

В 1998 г., когда засуха охватила многие регионы России, а в северо–западных районах страны наблюдалось переувлажнение, проведение, соответственно, мероприятий по увлажнению и осушению почв однозначно показало преимущество орошаемого земледелия и осушения; производство продукции на мелиорированных землях осталось стабильным и рентабельным. В то же время финансирование этих мероприятий остается крайне низким; объем инвестиций в мелиоративное и водохозяйственное строительство по сравнению с 1991 г. сократился более чем в 40 раз.

Снижение объемов бюджетных и иных ассигнований привело к тому, что значительное количество каналов, водохранилищ, прудов для орошения, насосных станций, дождевальных машин и другого оборудования не используется, а площади сельхозугодий с поливом сокращаются.

В.В. Снакин, В.Р. Хрисанов, Г.В. Митенко

• Вероятность заморозков на поверхности почвы, масштаб 1:40 000 000
• Вероятность почвенной засухи в пахотном слое почвы (на дату посева основных сельскохозяйственных культур), масштаб 1:40 000 000