Континентальный климат и садоводство
Шрифт:
Ультрафиолетовая радиация способствует дифференциации клеток и тканей, замедляет их рост. Количество ультрафиолетовой радиации, поступающей к растениям на высотах, близких куровню моря, невелико. В высокогорных районах (выше 4 км) энергия ультрафиолетовых лучей в два–три раза больше, чем над уровнем моря. Инфракрасная радиация производит тепловое действие. Она поглощается водой, содержащейся в растениях, увеличивая испарение, что играет существенную роль в их энергетическом режиме. В высокогорных районах энергия инфракрасных лучей возрастает. Это в значительной мере компенсирует недостаточное количество тепла, получаемое здесь растениями от окружающего воздуха.
Часть спектра солнечной радиации, находящаяся в интервале длин волн 0,38-0,71 мкм называется фотосинтетически активной радиацией (ФАР), которая используется в процессе фотосинтеза и является
Земля и атмосфера, воспринимая солнечную радиацию, поглощают и отражают её, обмениваясь энергетическими потоками. Коротковолновую радиацию Солнца атмосфера в значительной степени пропускает, а излучение земной поверхности ослабляет, поглощая её водяным паром и углекислым газом, содержащимися в воздухе. Это свойство атмосферы называется оранжерейным эффектом, поскольку она действует подобно стёклам в теплицах: хорошо пропускает солнечные лучи, нагревающие почву и растения, но плохо выпускает во внешнее пространство тепловое излучение нагревшейся почвы. Если поступление радиации больше расхода, то радиационный баланс положителен и деятельный слой земли нагревается. При отрицательном радиационном балансе этот слой охлаждается. В тёплое время года радиационный баланс днём положителен. Примерно за 1 -2 ч до захода солнца он становится отрицательным, а утром снова делается положительным — в среднем через 1 ч после восхода солнца.
Поступление прямой радиации на земную поверхность зависит от угла падения солнечных лучей. Максимум энергии приходит к поверхности, если лучи падают на неё под углом 90°. С уменьшением угла падения на единицу поверхности количество радиации уменьшается. Если земная поверхность негоризонтальна, как это большей частью и бывает в природе, то угол падения солнечных лучей на такую поверхность зависит уже не только от высоты солнца, но и от наклона поверхности и от её ориентировки (экспозиции) по странам света. Склон крутизной 10°, обращённый к северу, в полдень получает вдвое меньшее количество прямой радиации, чем южный склон такой же крутизны. В первом случае оно составляет лишь 67%, а во втором уже 128% поступления радиации на горизонтальную поверхность. Количество солнечной радиации, получаемой северными и южными склонами, значительно различается и в течение всего года, что влияет на выбор месторасположения растений.
Температура
Для процессов, происходящих в атмосфере, источником энергии является солнечное излучение. Поступающее на поверхность Земли количество энергии в виде солнечного излучения (радиационный баланс) превращается на ней в тепловую энергию и после выравнивания теплового режима используется для нагревания почвы, воды и воздуха, а также для поддержания испарения.
В растительных организмах фотосинтез, дыхание, транспирация, усвоение питательных веществ почвы и другие физиологические процессы осуществляются лишь в определённом диапазоне температур. Существуют температурные пределы жизнедеятельности растений — биологический минимум и биологический максимум. Между ними находится зона оптимальных температур, при которых развитие растений и формирование урожая протекают наиболее интенсивно. Эти температурные характеристики у различных растений неодинаковы. С повышением температуры скорость развития растений увеличивается пропорционально возрастанию температуры, но только до определённых её значений. При дальнейшем её повышении скорость развития растений замедляется, а затем наступает их угнетение и гибель.
Для нормального роста и развития растениям нужен не только безморозный период определённой продолжительности, но также и соответствующий ритм температуры в течение вегетационного периода. Это подтверждает, например, оранжерейная культура персика, для успешного роста и плодоношения которого температуру воздуха во время цветения приходится снижать на 4-7 °C, а во время образования косточки — на 2-3 °C по сравнению с температурой предшествующей фазы развития. Плодовые культуры в различные фазы вегетации требуют неодинакового температурного режима. Например, вегетация яблони начинается при суточной температуре около 8-10 °C, а рост корней происходит и при 0-2 °C. Плодовые деревья умеренного климата, если им не обеспечить определённого периода сниженных температур, при выращивании в комнатных в условиях плохо развиваются.
По требовательности к теплу плодовые растения можно расположить в следующем возрастающем порядке: северная зона — рябина, черёмуха, сибирская яблоня, ягодные культуры; средняя зона — яблоня, вишня, слива, груша; южная зона — черешня, айва, абрикос, грецкий орех, пекан, фундук, миндаль, персик, гранат, инжир.
Температура воздуха и почвы является важным фактором для развития растений. Она вместе с солнечным излучением, осадками и испарением обусловливает географическое размещение растений и определяет возможности садоводства. Для садовода представляют интерес средняя температура года, сезонная и суточная динамика температуры воздуха. Поскольку поступление солнечной радиации неодинаково в течение суток и года, то температуры воздуха и почвы тоже изменяются — и иногда в очень широких пределах. Для оценки агроклиматических ресурсов используют также значения абсолютных минимумов температур воздуха, а также процент зим с температурами, достигающими определённого минимума.
Суточный ход температуры воздуха обусловлен суточным ходом температуры деятельного слоя. Минимальная температура воздуха на высоте 2 м наблюдается перед восходом солнца, а максимальная температура отмечается через два–три часа после полудня. Суточный ход температуры воздуха нередко нарушается вторжениями тёплых и холодных воздушных масс. Например, если вторжение холодного воздуха произошло днём, то температура воздуха в дневные часы может стать ниже, чем в предыдущую ночь. В сельскохозяйственном отношении очень важно то обстоятельство, что с величиной суточных колебаний температуры воздуха тесно связана его относительная влажность. Поэтому летние дни на суше с большими колебаниями суточной температуры характеризуются повышенной потребностью растений в воде. Кроме того, при больших суточных колебаниях температуры в переходные времена года усиливается опасность поздних весенних и ранних осенних заморозков.
Годовой ход температуры воздуха в основном определяется годовым ходом температуры подстилающей поверхности. Для континентального климата умеренных широт с чётко выраженными четырьмя временами года характерен годовой ход температуры воздуха с максимумом примерно в течение месяца после наивысшего стояния солнца и с минимумом также около месяца после самого низкого его стояния. Поэтому июль имеет наивысшую, а январь — наименьшую среднемесячную температуру воздуха. Атлантический океан оказывает влияние на Западную Европу, особенно зимой через области низкого давления с господствующими западными ветрами, которые приносят большие массы тёплого морского воздуха и смягчают суровость зимы. Наоборот, на Тихоокеанском побережье Евразии влияние океана ограничивается узкой полосой, потому что область высокого давления над Сибирью в зимние месяцы препятствует проникновению океанских воздушных масс. Здесь, в отличие от тёплого Гольфстрима, протекает холодное Курильское течение. Влияние океанов вместе с общей циркуляцией атмосферы проявляется в том, что область с самыми низкими зимними температурами, называемая полюсом холода, находится не на полюсе, а в северо–восточной части Сибири (Оймякон). Наиболее тёплые районы в летнее время находятся между 20 и 30° с. ш. в глубине континента.
К годовому ходу температуры приурочен и годовой ход фенологических явлений, так как время наступления многих фенологических фаз связано с наступлением определённого порога температуры воздуха.
Температурный режим почвы в основном зависит от её теплоёмкости и теплопроводности. Теплоёмкость почвы, у которой поры заполнены водой, значительно больше теплоёмкости сухой почвы, так как теплоёмкость воды во много раз выше, чем неподвижного воздуха. На нагревание почвы влияет также её цвет. Светлые почвы имеют большую отражательную способность, чем тёмные, и поэтому при одинаковом поступлении радиации меньше нагреваются. Растительный покров затеняет поверхность почвы, поглощая значительную часть или даже всю приходящую солнечную радиацию. Но в то же время он уменьшает охлаждение почвы, вызываемое её излучением. Все же в целом под растительным покровом почва летом холоднее, а зимой теплее, чем оголённая.