CC BY
54
^^^Аграрный вестник Урала №5 (84), 2011 г.~+Х*ЗЗЁ
Агрономия
интенсивность и продолжительность солнечного сияния на территории
РЕСПУБЛИКИ СЕВЕРНАЯ ОСЕТИЯ-АЛАНИЯ
как фактор формирования урожая
С. С. ГАГИЕБА,
кандидат сельскохозяйственных наук, заведующая отделом, Северо-Кавказский НИИГиПСХ,
Р. Б. АЛБЕГОБ,
доктор биологических наук, профессор, академик МАНЭБ СОГУ
363110, Республика Северная Осетия-Алания, Пригородный р-н, с. Михайловское, ул. Вильямса, д. 1; е-mail: [email protected]; тел./факс (88672)63-12-76
Ключевые слова: солнечная радиация, продукционный процесс, радиационный режим, фотосинтетически активная радиация.
Keywords: solar radiation, productional process, a radiating mode, photosynthetic active radiation.
Важнейшим фактором, определяющим процессы жизнедеятельности и формирования урожая, является солнечная радиация, в связи с чем актуальность всестороннего изучения радиационного режима и оптических свойств растительного покрова (РП) как первостепенного фактора продукционного процесса и формирования фитоклимата посева несомненна. Распространение солнечной радиации в РП представляет собой весьма сложный процесс переноса лучистой энергии, характер которого зависит как от свойств падающей на РП радиации, так и от оптических и геометрических свойств самой растительности.
При актинометрических наблюдениях обычно измеряют плотность потока лучистой энергии, или поток радиации через единицу поверхности, называемый иногда интенсивностью радиации, или облученностью. Плотность потока (интенсивность) радиации по международной системе единиц (СИ) выражается во Вт/см2, а сумма радиации — Дж/см2-час, Дж/см2-день и т. д.
Важную роль в жизни растений играет и продолжительность солнечного сияния (ПСС), т. е. сумма часов солнечного сияния, приходящаяся на месяц. По данным, приведенным в литературе [2], возможная (расчетная) продолжительность солнечного сияния за год на широте Владикавказа составляет 4440 часов. Однако, в зависимости от орографии и условий облачности, фактическая продолжительность солнечного сияния примерно в два раза меньше расчетной (табл. 3). Во Владикавказе значения ПСС в зависимости от погодных условий года колеблются от 1470 до 1900 часов с максимумами в летние месяцы, а зимой — в январе.
Суммарный показатель ПСС во Владикавказе за зиму составляет 175 часов, за весну — 472, за лето — 575 и за осень — 418 часов. Наиболее освещенный (по продолжительности) месяц, как во Владикавказе, так и Моздоке и Казбеги, июль (соответственно, 228, 286 и 239 часов). По мере приближения к горной части республики ПСС снижается. В частности, во Владикавказе она на 130 часов меньше, чем в условиях Моздока, но на 592 часа больше, чем в Фаснале. Однако в отдельных высокогорных местностях ПСС значительно больше, чем в степной зоне, т. е. ПСС, наряду с высотой
местности, определяется комплексом других компонентов экосистемы. В частности, котловины, находящиеся в орографической тени отрогов Скалистого, Главного и Водораздельного хребтов, т. е. защищенные восточными ветрами, характеризуются незначительной облачностью, и в них более высокий уровень солнечной инсоляции.
Можно отметить, что продолжительность солнечного сияния и другие составляющие радиационного режима территории РСО-Алания определяются как оптическими свойствами атмосферы (облачность и прозрачность), так и астрономическими факторами (траектория и склонение Солнца). Так, географическое положение Северной
таблица 1
сезонная продолжительность солнечного сияния в разных зонах рсо-Алания
Местность Высота над уровнем моря, м Сезон года За год
зима весна лето осень
Моздок 135 147 515 822 485 1968
Владикавказ 668 275 471 575 418 1739
Фаснал 1700 496 592 695 558 2331
Коби 1987 412 495 595 509 2011
Цей 1910 496 556 603 578 2233
таблица 2
годовые величины суммарной радиации и радиационного баланса, ккал/см2 [Будун,1994]
Метеостанция Высота над уровнем моря, м Суммарная радиация Радиационный баланс
Моздок 135 109,1 46,2
Владикавказ 688 107,4 41,1
Кармадон 1530 119,2 38,1
Цей 1910 126,4 29,5
Казбеги 3657 160,9 -3,7
таблица 3
суточная и сезонная динамика радиационного режима, рассчитанная по формуле т. г.
берлянд
Срок определения f S Время определения, час Sin h ho Q, ккал/дм-час ФАР, ккал/ дм 2-
солн. моск. Q Q час
15.V 0,160 18,83 0 2 4 13 11-15 9-17 0,9121 0,8107 0,5662 65,8 54,2 34,5 9216 8040 5244 4608 4020 2622 3566
15.VI 0,181 23,30 0 2 4 13 11-15 9-17 0,9413 0,8500 0,6056 70,3 58.2 37.3 9373 8328 5538 4689 4164 2769 3701
15.VII 0,185 21,53 0 4 13 11-15 9-17 0,9304 0,8393 0,5909 68,5 57.1 36.2 9222 8170 5342 4611 4085 2671 3609
15.VIII 0,172 14,06 0 2 4 13 11-15 9-17 0,8748 0,7798 61,0 51,2 8686 7590 4344 3795 3269
16.IX 0,134 2,67 0 2 4 13 11-15 9-17 0,7619 0,6641 0,3969 49.6 41.6 23,4 7697 6565 3625 3848 3282 1762 2721
Примечание. введение в формулу коэффициента 0,5 позволяет переводить полученные значения суммарной радиации в фотосинтетически активную.
Аграрный вестник Урала №5 (84), 2011 г.~*^Щ^
Агрономия
Осетии характеризуется значительной полуденной высотой Солнца. Во Владикавказе она составляет: 22 июня — 70 градусов 25', 22 декабря — 23 градуса 31' [Будун, 1994]. Среднедневной приход ФАР при безоблачном небе в июне и июле, соответственно, составляет 3,7 и 3,6 ккал/дм2-час, т. е. эти месяцы характеризуются максимальным поступление световой энергии на посевы. В связи с этим, следует управлять формированием посева таким образом, чтобы достичь более полного и рационального использования этой световой энергии.
Как видно из табл. 2, радиационный баланс (РБ) на территории республики уменьшается по мере увеличения высоты местности над уровнем моря. Так, если в Моздоке РБ равняется 46, то во Владикавказе он равен 41, а в Цейе — 29. В высокогорной части республики (при высотных отметках более 3500 над уровнем моря) РБ может быть и отрицательным. Это объясняется увеличением отражательной способности (альбедо) высокогорных и межгорных дегрессий [2]. Интенсивное отражение в подобных ситуациях не компенсируется ростом количества приходящей суммарной радиации.
В структуру баланса лучистой энергии солнца входят все составляющие поступлений и расхода излучения. Этот баланс днем имеет более сложный вид по сравнению с ночью, т. к. соотношение между отдельными составляющими излучения (доля прямого, рассеянного и вторичного излучения атмосферы) в течение дня меняется. За счет эвапотранспирации и теплообмена днем между воздухом и почвой возникают дополнительные энергетические потери. Ночью, в отсутствие солнечного излучения, основным в радиационном балансе становится длинноволновое излучение. Длинноволновое излучение доминирует также и среди суммарных энергетических потерь Земли за сутки. На основе этих слагаемых радиационный баланс можно выразить следующим образом: S = Im + Id + G - T4 - R [Дж/см2-мин.], где Im — прямое солнечное излучение, Id — рассеянное излучение неба, G — вторичное излучение атмосферы, Т4 — длинноволновое излучение Земли, R — альбедо.
Наши расчеты, выполненные по формулам, предложенным Т. Г. Берлянд [1961], позволили установить, что поступление суммарной солнечной радиации определяется не только высотой Солнца, но и солнечной постоянной, и коэффициентом состояния атмосферы:
Оф= SD sin hD / 1+f cosin c h, где SD — солнечная постоянная, равная 1,91 кал/см-мин, hD — высота Солнца, f — коэффициент, зависящий от состояния атмосферы.
Суточное поступление суммарной радиации при безоблачном небе характеризуется максимумом в околополуден-ные часы и, как видно из табл. 2, определяется высотой Солнца. Например, в середине июня при высоте солнца 37,3 градуса горизонтальная поверхность Земли получает 5,5 ккал/дм2-час, а при 70,3 градусах — 9,3 ккал/дм2-час. Однако, в зависимости от облачности, световой режим меняется. Если небо закрыто облаками частично,
таблица 4
среднемесячное и декадное поступление фар в различных климатических зонах северной
осетии, ккал/см2
Месяц Декада З о н а
Степная (Моздок) Лесолуговая (Владикавказ)
Январь I-III 1316 972
Февраль I-III 972 1435
Март I-III 3635 3261
Апрель I-III 4361 4260
Май I-III 6827 6352
I 2321 2334
II 2446 2268
Июнь III 2512 2285
I-III 7279 6887
I 2516 2290
II 2584 2259
III 2788 2430
I-III 7888 6979
I 2404 2132
II 2272 2020
Август III 2339 2048
I-III 7015 6200
Сентябрь I-III 6230 5681
Октябрь I-III 3415 2740
Ноябрь I-III 1912 1533
Декабрь I-III 1194 1002
За год 53075 47302
таблица 5
влияние экспозиции и крутизны склона на освещенность склонов, в % по отношению к
горизонтальной поверхности
Крутизна склона, градус Время определения (часы), высота Солнца (градусы)
Южный склон Северный склон
9/34 13/66 17/34 9/34 13/66 17/34
10 112 107 119 82 87 91
20 134 114 125 75 91 96
30 140 120 116 60 84 103
Примечание. дата определения — 16 мая 1994 года, время определения в часах (над чертой), высота солнца в градусах (под чертой).
таблица 6
относительное значение сумм прямой солнечной радиации на склонах разной экспозиции
Географическая широта Месяцы
V | VI | VII | VIII | VIII | IX
Крутизна 5°
Северные склоны
46 0,94 0,97 0,98 0,98 0,96 0,92
54 0,93 0,96 0,98 0,97 0,94 0,90
Южные склоны
46 1,05 1,02 1,01 1,02 1,04 1,08
54 1,07 1,03 1,02 1,02 1,05 1,10
Восточные склоны
46 1
54
Западные склоны
46 1
54
Крутизна 10°
Северные склоны
46 0,87 0,92 0,94 0,94 0,89 0,82
54 0.84 0,90 0,92 0,92 0,88 0,77
Южные склоны
46 1,08 1,03 1,01 1,02 1,06 1,13
54 1,12 1,05 1,03 1,04 1,09 1,18
Восточные склоны
46 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99
54 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Восточные склоны
46 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98
54 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98
Крутизна 20°
Северные склоны
46 0,72 0,83 0,83 0,87 0,86 0,63
54 0,65 0,79 0,84 0,82 0,72 0,53
Южные склоны
46 1,15 1,05 1,01 1,02 1,10 1,24
54 1,23 1,10 1,04 1,07 1,17 1,35
Восточные склоны
46 0,99 0,96 0,95 0,95 0,96 0,96
54 0,98 0,98 0,97 0,97 0,98 0,99
Западные склоны
46 0,95 0,94 0,93 0,94 0,94 0,95
54 0,95 0,94 0,93 0,94 0,94 0,95
Аграрный вестник Урала №5 (84), 2011 г.-<
Агрономия
то поток суммарной радиации (по отношению к безоблачному небу) возрастает [3, 4].
По данным, приведенным в бюллетенях Северо-Осетинского гидрометеослужбы, суммарные показатели ФАР, поступающие за год на посевы, составляют: в степной зоне республики 53075 ккал/см2, а в лесолуговой — 47302 ккал/см2 (табл. 4).
Известно, что приход прямой радиации на горизонтальную поверхность (S) равен приходу радиации на поверхность, перпендикулярному лучам S, умноженному на синус высоты Солнца (hQ), т. е. на синус угла между солнечными лучами и горизонтальной поверхностью:
S = S • sin h
о
Измерения освещенности, проведенные нами одновременно в ОПХ Михайловске и Даргавс, показали более высокую освещенность в горной зоне. Аналогичного мнения придерживаются и другие исследователи. Так, по К. Шроттеру (цит. по: Люндегорд,
1937, с. 44), на каждые 1000 м высоты интенсивность света увеличивается на 45 %. Превосходство светового режима высокогорных районов в основном определяется долей прямого солнечного излучения. Рассеянный свет при прозрачном небе, как в высокогорьях, так и на уровне моря, может иметь примерно одинаковые показатели [5].
Измерение освещенности склонов разных экспозиций и крутизны, проведенное в Ирафском районе РСО-Алания (на склонах между населенными пунктами Хазнидон и Среднй Урух), показало, что южные склоны, в зависимости от крутизны, освещены на 7-40 % больше, чем горизонтальная поверхность (табл. 5). Поступление светового потока на северные склоны значительно (до 40 %) ниже, чем открытая горизонтальная поверхность. Помимо указанных факторов (экспозиции и крутизны склона), освещенность
меняется и в зависимости от высоты Солнца.
Следовательно, на склонах разной экспозиции и крутизны растительные сообщества за сутки получают разное количество световой энергии. Это определяет границу распространения и видовой состав растений в горных местностях. Границы распространения деревьев в зависимости от экспозиции склона смещаются примерно на 100 м. На южном склоне граница одного вида растений может размещаться на 200300 м выше, чем на северном [5].
Заключение.
Световой режим горных и предгорных агроландшафтов Северного Кавказа существенно отличается от светового режима равнинных территорий, что, соответственно, влияет на поглощение и использование растениями поступающей фотосинтетически активной радиации в продукционном процессе фитоценозов.
Литература
1. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий / под ред. В. И. Кирюшина и А. Л. Иванова. М. : Росинформагротех, 2005. 783 с.
2. Будун А. С. Природа, природные ресурсы Северной Осетии и их охрана. Владикавказ : РИО, 1994. Вып. 2. 254 с.
3. Барашкова Е. П., Гаевский В. Л. Радиационный режим территории СССР Л. : Гидрометеоиздат, 1961. 528 с.
4. Кондратьев К. Я. Лучистая энергия солнца. Л. : Гидрометеоиздат, 1954. 600 с.
5. Люндегорд Г. Влияние климата и почвы на жизнь растений. ОТИЗ-Сельхозизд, 1937. 386 с.
результаты изучения технологии
ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА ПО НУЛЕВОЙ СИСТЕМЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВы В УСЛОВИЯХ
лесостепного Зауралья
С. Д. ГИЛЕВ,
кандидат сельскохозяйственных наук (фото 1),
Н. В. СТЕПНЫХ, кандидат экономических наук,
А. П. КУРЛОВ,
старший научный сотрудник (фото 2), Курганский НИИ сельского хозяйства__________________________________________
Ключевые слова: зерновые культуры, технология с нулевой системой обработки почвы, средства химизации, сорняки, корневая гниль, урожайность.
Keywords: grain crops, technology with zero system of processing of soil, chemicalization means, weeds, root decay, productivity.
фото 1
фото 2
641325, Курганская обл., Кетовский район, с. Садовое, ул. Ленина, д. 9
В сельскохозяйственном производстве Зауралья широко применяются технологии с минимальным механическим воздействием и вмешательством в естественные процессы почвообразования, то есть агротехнологии с посевом зерновых культур по не обработанной с осени почве. Единого мнения среди ученых и практиков о целесообразности перехода на нулевые системы обработкой почвы сегодня нет. Одни считают, что это приведет к снижению продуктивности пашни как вследствие ухудшения фитосанитарного состояния посевов (усиление поражения растений болезнями и повышение засоренности), так и питания растений, прежде всего азотом, что, в свою очередь, может потребовать существенной
корректировки системы удобрений в сторону их увеличения [1, 2]. Другие, напротив, считают, что локализация органических остатков и удобрений в верхних горизонтах улучшает режим питания растений, а эффективно бороться с болезнями, вредителями и сорняками, сдерживая их на безопасном уровне, можно посредством введения правильных севооборотов и применения средств химизации, потребность в которых со временем может существенно снизиться или отпасть совсем [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9].
В целях всесторонней оценки данного вопроса в Курганском НИИ сельского хозяйства с 2007 г. изучается эффективность агротехнологий с нулевой системой обработки почвы для производства зерна
в севооборотах и бессменных посевах.
Условия и методика проведения исследований.
В условиях центральной лесостепи Зауралья в полевом эксперименте изучается две технологии возделывания зерновых культур по нулевой системе обработки почвы в севооборотах (химический пар — пшеница — пшеница — пшеница; горох — пшеница — пшеница — пшеница) и при бессменном выращивании пшеницы:
— технология с посевом сеялкой с долотообразными сошниками производства НПЦЗХ им. А. И. Бараева;
— посев сеялкой СКП-2,1 с сошниками со стрельчатой лапой.
На вариантах посева долотообразными
