Влагообеспеченность вегетационного периода

В агроклиматических исследованиях для оценки условий увлажнения сельскохозяйственных территорий используются различные показатели, представляющие собой отношение количества влаги, поступающей с осадками, или сформировавшиеся запасы продуктивной влаги в корнеобитаемых горизонтах почвы (приход), к ее расходу (испаряемости)за конкретный период времени(Грингоф, Павлова, 2013).

В качестве одного из таких показателей  используют гидротермический коэффициент (ГТК) Селянинова.

где:ΣР-сумма осадков за период с температурой выше 10°С(обычно июнь-август); -сумма температур выше 10°С за тот же период(Гордеев,2006).

ГТК-представляет собой лишь увлажненность летнего периода без учета начальных влагозапасов почвы(Развитие сельскохозяйственной…,2009).

Общая оценка увлажнения районируемой территории может быть дана по показателю С.А.Сапожниковой (с использованием ГТК Селянинова) с учетом некоторой корректировки (табл.6) (Грингоф,Павлова, 2013).

Таблица 6. Зоны увлажнения по классификации С.А.Сапожниковой и соответствующие им градации ГТК Селянинова(Грингоф,Павлова, 2013).

Согласно Г.Т. Селянинову, суммарное значение ГТК за период июнь-август больше1,6 соответствует избыточно влажной зоне; 1,6…1,3-лесной влажной зоне; 1,3…1,0-зоне недостаточного увлажнения (лесостепь); 1,0…0,7-засушливой зоне (степи); 0,7…0,4 –очень засушливой зоне(сухой степи); коэффициент 0,4…0,3 характеризует полупустыню, менее 0,2-пустыню. Для упрощенной оценки режима увлажнения «внутри» вегетационного периода автор предложил рассчитывать начало конец засушливых и сухих периодов и их продолжительность. За засушливый период автор принял ГТК, равный менее 1,0, а за сухой - менее 0,5. Начало и конец этих периодов рассчитывают по интерполяционной формуле:(Грингоф,Павлова, 2013).

где: К- пороговое значение ГТК(1,0 или 0,5);b-среднее месячное значение ГТК ниже порогового;a-соответствующее значение ГТК выше порогового;d-число суток в месяце с ГТК=b.

Однако ГТК Селянинова не применяют для оценки условий увлажнения весной и осенью, когда средняя суточная температура воздуха ниже 10°С(Грингоф,Павлова, 2013).

В районах с вечной мерзлотой и холодным летом, где ГТК не всегда отражает условия обеспеченности влагой, можно использовать показатель увлажнения Шашко (Md). Для районирования и оценки увлажнения территории в целом и различных ее частей могут быть использованы следующие значения Md(Методическое указание,2010):

N	Обеспеченность влагой
1.	Территория с избыточным увлажнением	> 0.6
2.	Влажная территория	0.6 – 0.45
3.	Умеренно влажная территория	0.45 – 0.35
4.	Полузасушливая территория	0.35 – 0.25
5.	Засушливая территория	0.25 – 0.15
6.	Сухая территория	<0.15

Следует иметь в виду, что для ранних яровых зерновых культур решающее значение имеют осадки первой половины лета; пропашные культуры более эффективно используют осадки второй половины лета(Методическое указание,2010).

2.4. Биоклиматический потенциал (БКП)

Биоклиматический потенциал (БКП) -это агроклиматический показатель биологической продуктивности, выраженный в баллах и характеризующий природное богатство определенных территорий. На основе БКП проводится сравнительная межрегиональная оценка общей биологической продуктивности и продуктивности конкретных сельскохозяйственных культур, почвенного плодородия и др.(Грингоф, Павлова, 2013).

.

Впервые понятие «биоклиматический потенциал» было введено в науку и практику П.И.Колосковым. Он считал, что этот комплексный показатель характеризует общую потенциальную продуктивность земли и влияние на нее таких важных климатических факторов,как температура, увлажненность и инсоляция.Автор рассматривал разность между соответствующими значениями БКП, т.е. прирост биоклиматического потенциалав условиях, когда увлажненность возрастает от фактической до уровня достаточной (например, вследствие искусственного орошения). Если верхнюю границу достаточной увлажненности, определяемую как отношение осадков к испаряемости {P/(E-e)=32} принять за единицу, то при других значениях показателя увлажненности биологическая продуктивность будет равна величине БКП, деленной на 32(Грингоф, Павлова, 2013).

Согласно П. И. Колоскову, биоклиматический потенциал при естественной (фактической) увлажненности на крайнем севере европейской части России БКП равен менее 1. В западной части России БКП более 2; на северном Кавказе-до 2-3 и более, на черноморском побережье Кавказа в районе г.Сочи БКП достигает 6; в предгорных районах Алтайского края-до 2 и несколько более; в остальной части территории Западной Сибири – около 1,5; в Восточной Сибири БКП менее 1, а в большей части территории Дальнего Востока БКП более 1(Грингоф,Павлова, 2013).

Биоклиматический потенциал при достаточном увлажнении (БКПд),как разность между максимальной его величиной при условии достаточного увлажнения и его фактической величиной, характеризует существующий дефицит увлажнения в единицах БКП. На северо-западе ЕТС прирост БКП составляет менее 1, а местами - менее 0,5, что свидетельствует об отсутствии применения искусственного орошения, а в районе Сочи прирост БКП уменьшается до 0. В Алтайском крае биоклиматический дефицит увеличивается до 2,5, в южной части Барабинской степи он составляет 1,5-2. В Восточной Сибири, в районах земледелия этот дефицит составляет более 1, в отдельных районах Средней Азии биоклиматический дефицит, как правило,7-8, а на самом юге Узбекистана-9 и более(Грингоф, Павлова, 2013).

Расчет БКП, предложенный Д.И.Шашко. Относительные значения биоклиматического потенциала (БКП) рассчитываются по формуле:

 где: -коэффициент роста по годовому показателю атмосферного увлажнения; -сумма средних суточных температур воздуха за период вегетации в исследуемом пункте; - базисная (средняя многолетняя) сумма средних суточных температур воздуха за период вегетации, т.е. сумма, относительно которой проводится сравнительная оценка(Грингоф,Павлова, 2013).

В качестве базисных принимаются суммы: 1000°С-для сравнения с продуктивностью на границе возможного полевого земледелия; 1900°С-для сравнения со средней по стране продуктивностью, характерной для южно-таежной зоны; 3100°С-для сравнения с продуктивностью в оптимальных условиях роста и развития посевов культур, возделываемых, например, в предгорных районах Краснодарского края.

Коэффициент Кр(ку) представляет собой отношение урожайности в конкретных условиях влагообеспеченности к максимальной урожайности в условиях оптимальной влагообеспеченности. Изменение эмпирических значений коэффициента роста характеризует сложная функция (логарифмическая основная и параболическая вспомогательная). Значение этого расчетного коэффициента аппроксимируют выражением(Грингоф, Павлова, 2013):

где: ку - коэффициент годового атмосферного увлажнения, равный отношению количества осадков (Р) к сумме средних суточных дефицитов воздуха (Σd).

При значении ку=50 создаются оптимальные условия для влагообеспеченности растений. Относительно этих условий Кр(ку) принимает значение единицы(Грингоф,Павлова, 2013).

Для решения практических задач важна сравнительная межрегиональная оценка биологической продуктивности, определяемая комплексом климатических факторов. Такая оценка, по мнению Д.И.Шашко, может быть выполнена на основе относительных значений биоклиматического потенциала по предложенной им шкале(табл.7).В таблице 7 БКП –это относительное значение биоклиматического потенциала, учитывающее совместное влияние тепла и влаги на продуктивность растений; =55*БКП - климатический индекс биологической продуктивности, баллы(Гордеев,2006).

Таблица 7. Шкала для оценки общей биологической продуктивности (Гордеев,2006).

Биологическая продуктивность	Группа	Показатель группы
			Урожайность(т/га) зерновых при цене балла 0,023(т/га)
Очень низкая (БКП=0,8; Бк<40)	Ι	<40	<0,9
Низкая БКП=0,8…1,2; Бк=41…60	ΙΙ а ΙΙ б	40…50 51…60	0.9…1,1; 1,1…1,4
Пониженная БКП=1,2…1,6; Бк=61…85	ΙΙΙ а ΙΙΙ б	61…70 71…85	1,4…1,6;          1,6…1,9
Средняя БКП=1,6…2,2; Бк=86…120	ΙV а ΙV б ΙV в	86…95 96…105 106…120	1,9…2,2; 2,2…2,4; 2,4…2,8
Повышенная БКП=2,2…2,8; Бк=121…155	V а V б V в	121…130 131…140 141…155	2,8…3,0; 3,0…3,2; 3,2…3,6
Высокая БКП=2,8…3,4; Бк=156…190	VΙ а VΙ б VΙ в	156…165 166…175 176…190	3,6…3,8; 3,8…4,0; 4,0…4,4
Очень высокая БКП= >3,4; Бк= >190	VΙΙ а VΙΙ б VΙΙ в	191…200 201…210 >210	4,4…4,6; 4,6…4,8; >4,8

Шкала построена с учетом теплообеспеченности территории. По этому признаку выделяются зоны со следующими средними многолетними значениями: мало обеспеченные теплом-менее 1200°С; недостаточно обеспеченные - 1200…1600°С; обеспеченные ниже среднего -1600…2200°С; среднеобеспеченные- 2200…2800°С; обеспеченные выше среднего -2800…3400°С; повышенно обеспеченные теплом-более 3400°С. Этим показателям соответствуют значения БКП (менее 1,2; 1,2; 1,6; 2,2; 2,8; 3,4), которые по шкале(табл.7), характеризуют различную биологическую продуктивность (Гордеев,2006).

Согласно этой шкале, М.И. Будыковыделены ареалы очень низкой, пониженной, средней, повышенной, высокой и очень высокой биологической продуктивности (Гордеев,2006).

Физический смысл биоклиматического потенциала заключается в следующем. Продуктивность экологических типов сельскохозяйственных культур при достигнутом уровне культуры земледелия определяется доступностью для растений питательных веществ, находящихся в почве. Доступность же зависит от наличия влаги в почве, с одной стороны, а с другой- от теплового режима, определяющего скорость биохимических реакций в процессе фотосинтеза и подготовку питательных веществ для растений в результате деятельности микроорганизмов. От складывающихся условий тепло- и влагообеспеченности в равной мере зависит продуктивность культур. Поэтому в северных влажных, но прохладных и в южных засушливых, но лучше обеспеченных теплом, районах доступность питательных веществ может оказаться одинаковой. Это обстоятельство находит отражение в балловых оценках биоклиматического потенциала, следовательно, в широком смысле под биоклиматическим потенциалом следует подразумевать балловую оценку степени доступности для растений питательных веществ, находящихся в почвенном растворе в конкретном районе (Развитие сельскохозяйственной..,2006).