CC BY
104
ISSN 0202-5493.МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып.1 (150), 2012
Агротехника и механизация
A.Б. Дьяков,
кандидат биологических наук
B.В. Гронин,
кандидат биологических наук А.С. Егорин,
аспирант
ГНУ ВНИИМК Россельхозакадемии Россия, г. Краснодар, ул. Филатова, д. 17 тел.: (861) 254-06-77, е-таД:упитк-сеп1ег@таД.га
ТЕМПЕРАТУРА И ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УРОЖАЙНОСТЬ ПОДСОЛНЕЧНИКА
Ключевые слова: агроэкологическая оценка территории, температура воздуха, относительная и абсолютная влажность воздуха, математические формулы
УДК 633.854.78:631.5:581.5
Введение. Важнейшими агрометеорологическими и агроклиматическими факторами, влияющими на урожайность возделываемых растений, являются вла-го- и теплообеспеченность посевов. На юге России ресурсов тепла достаточно для выращивания различных по продолжительности вегетации сортов и гибридов подсолнечника, поэтому исследователи обычно больше внимания уделяют степени его влагообеспеченности. Известно, что оценивать этот показатель надо не по количеству осадков, а по отношению суммы осадков к максимальной в конкретных условиях потребности посевов во влаге, равной испаряемости с открытой водной поверхности [1; 2; 3]. В зарубежной литературе степень обеспеченности посе-
вов влагой обычно характеризуется соотношением фактической и потенциальной эвапотранспирацией [4; 5], в том числе при изучении водного режима посевов подсолнечника [6; 7; 8]. При этом также принимается, что потенциальная эвапо-транспирация, то есть максимально возможное расходование воды посевом равно испаряемости с открытой водной поверхности.
Величина испаряемости зависит от температуры воздуха, поэтому еще в 1929 г. Г.Т. Селянинов предложил гидротермический коэффициент (ГТК) в качестве «показателя обеспеченности осадками», вычисляемый как отношение суммы осадков к деленной на 10 сумме температур за три летних месяца. Предлагая ГТК, Г.Т. Селянинов понимал, что применять его можно только при условии небольших различий по влажности воздуха, поскольку давно было известно, что содержание воды в воздухе также оказывает большое влияние на испаряемость. Например, Э.А. Митчерлих [9] писал: «...в климате с низкой относительной влажностью воздуха, чтобы урожай растений не снижался от недостатка воды, требуется исключительно большое количество осадков, так как испарение воды из почвы и транспирация ее растениями чрезвычайно велики». В связи с этим в настоящее время в большинстве формул, предложенных разными исследователями для определения влагообеспеченности посевов, в качестве оценки степени испаряемости используется сумма дефицитов влажности воздуха [1; 2; 3]. При применении этого показателя косвенно учитывается и влияние температуры воздуха, так как с ее повышением снижается относительная влажность воздуха, хотя его абсолютная влажность при этом может повышаться. Однако в предложенной Ю.С. Мельником [10] формуле определения влагообеспеченности посевов подсолнечника их потребность во влаге оценивается величинами 21:10, как и в ГТК Г.Т. Селянинова. Поэтому в своей
книге «Климат и произрастание подсолнечника» Ю.С. Мельник привел вычисленные им величины испаряемости влаги посевами в разных пунктах Краснодарского края, которые не соответствуют суммам дефицитов влажности воздуха в этих пунктах. Например, приведенные в этой книге величины климатических норм й:10 одинаковы для Ейска и Краснодара, но вычисленные по справочнику нормы дефицитов влажности воздуха за летние месяцы оказались на 24 % выше для Краснодара по сравнению с Ейском. О непригодности сумм температур для вычисления потребностей посевов во влаге в разных зонах края свидетельствует и такой факт: климатические нормы средней за летние месяцы температуры одинаковы в Анапе, Славянске и Кущевской = 21,8 °С, но нормы дефицитов влажности воздуха dVI-vIп в миллибарах в Славянске на 16,2 %, Кущевской на 62,5 % выше, чем в Анапе. При равных температурах причиной таких различий может быть только разная абсолютная влажность воздуха в соответствующих зонах Краснодарского края.
Вышеизложенное свидетельствует о том, что при оценках влияния конкретных показателей температуры и влажности воздуха на формирование урожаев посевами важно ясно понимать характер связей между температурой, относительной и абсолютной влажностью воздуха, оценивать их влияние на продукционный процесс в агроценозе. Это надо знать как при прогнозах формирования урожаев посевами подсолнечника в различные по метеорологическим условиям годы, так и для характеристики степени соответствия климатических условий разных природных зон адаптивному потенциалу подсолнечника.
Материал и методы. Для статистического анализа связи между урожаями семянок подсолнечника и средней температурой воздуха летних месяцев в условиях Краснодара использовали данные наблюдений метеостанции «Круглик» за
1963-1983 гг. и усредненные за каждый год величины оценок урожайности контрольных делянок полевых опытов, проведенных в этот период на центральной экспериментальной базе ВНИИ масличных культур отделами земледелия и физиологии растений по единому плану разработки методики программированного выращивания урожаев подсолнечника на Кубани. С целью выведения уравнений, аппроксимирующих связи между температурой, дефицитом влажности воздуха, его относительной и абсолютной влажностью, использовали данные таблиц величин зависимой от температуры абсолютной влажности воздуха при полном его насыщении [11; 12]. Климатические нормы температур и дефицитов влажности воздуха в разных природных зонах края брали в справочнике «Агроклиматические ресурсы Краснодарского края» (Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 276 с.). Обусловленную экологическими условиями разных зон края урожайность подсолнечника в его производственных посевах оценивали величинами среднерайонной урожайности по данным ЦСУ. При этом с целью уменьшения случайной изменчивости из-за вариации погодных, социально-экономических и других условий вычисляли среднемноголетние показатели среднерайонных урожаев за 25 лет периода стабильного развития сельского хозяйства - с 1966 по 1990 гг.
Результаты и обсуждение. По данным метеостанции «Круглик» за период с 1963 по 1983 гг. средняя температура летних месяцев варьировала от 1—--ш=20,9 °С до ^^0=24,2 °С. Хотя для максимальных уровней интенсивности и чистой продуктивности фотосинтеза подсолнечника требуется температура порядка 30-36 °С [13; 14; 15], для высокой урожайности посевов подсолнечника в Краснодарском крае оптимальной должна быть температура 20-25 °С по оценке З.М. Русеевой с соавторами [16] и 19-26 °С в период цветение - созревание по В.А. Жукову [17]. По мнению П.Е. Миусского [18], в усло-
виях Украины для формирования генеративных органов подсолнечника оптимальна температура порядка 23-25 °С, температура выше 25° снижает урожаи семянок, а при 30° и выше гибнет пыльца. Однако, по мнению Русеевой З.М. с соавторами [16], вредна для посевов подсолнечника температура выше 40 °С, а А. Коуа&к с соавторами [19] установили, что для прорастания пыльцы подсолнечника оптимальна температура воздуха 26-28 °С.
В сопоставлении с оценками авторов перечисленных публикаций варьирование средней температуры летних месяцев в Краснодаре от 20,9 до 24,2 °С не выходило за пределы диапазона, оптимального для формирования урожая посевами подсолнечника. Однако регрессионный анализ показал (рис. 1), что, по данным проведенных опытов, в этом диапазоне обнаружена отрицательная зависимость оценок урожайности и средней температуры.
Рисунок 1 - Зависимость урожаев подсолнечника в условиях Краснодара от средней температуры воздуха за летние месяцы
Это означает, что в условиях климата Краснодара на урожайность подсолнечника в большей степени влияет не прямое
действие летней температуры на физиологические процессы растений, а ее косвенное влияние на дефициты влажности воздуха и на водопотребление посевов. Для посевов кукурузы на Северном Кавказе Л.В. Комоцкая и А.И. Страшная [20] также обнаружили тесную отрицательную зависимость урожаев зерна от средней температуры воздуха за июль в диапазоне от 20 до 25 °С.
Для оценки степени влияния температуры воздуха на его влажность в условиях климата Краснодара мы провели корреляционный анализ связи этих показателей на основе данных метеостанции «Круглик» за 1952-1983 гг. В результате была выявлена тесная положительная корреляция между средними за периоды вегетации подсолнечника величинами температуры воздуха (tiv - viii°C) и дефицита его влажности (dIV _ VIII, мб). Связь эта оказалась довольно тесной, с коэффициентом r = 0,743, однако она не полная. Изменчивость средней за периоды вегетации подсолнечника температуры в разные годы обусловливает 55 % вариации средних дефицитов влажности воздуха за эти периоды. Это дает основание полагать, что почти такое же влияние на вариацию этого показателя оказывает изменчивость в разные годы абсолютной влажности воздуха. Поэтому для понимания характера косвенного влияния температуры на эва-потранспирацию посевов, а вследствие этого на их влагообеспеченность и урожайность, необходимо установить взаимосвязи между тремя показателями воздуха: его температурой, абсолютной и относительной влажностью. С этой целью на график (рис. 2) была нанесена серия теоретических линий зависимостей относительной влажности воздуха от его температуры при разных уровнях абсолютной влажности, а на этой основе нами разработаны формулы взаимосвязи этих трех показателей, что позволило провести анализ их метеорологической и климатической изменчивости в конкретных условиях Краснодарского края в связи с вариацией урожайности подсолнечника.
Рисунок 2 — Зависимости относительной влажности воздуха (И,%) от абсолютной температуры (°К) при разных неизменных уровнях абсолютной влажности (р„, г/м3). Линии 1-8 построены по данным метеорологических таблиц, линия 9 - по формуле (2) при р„ = 4,85 г/м3, линия 10 - по формуле (4) при р„ = 12,85 г/м3
Причиной снижения относительной влажности воздуха (И,%) по мере повышения его температуры (°К) является то, что фактическая абсолютная влажность (р№, г/м3) при этом или не меняется, или в малой степени увеличивается, а потенциальная абсолютная влажность при полном насыщении воздуха парами воды (р^, г/м3) возрастает по определенному закону по мере повышения температуры. При этом повышается кинетическая энергия молекул пропорционально росту температуры в градусах Кельвина (1,°К), что ведет к изменению давления газа и его объема в соответствии с уравнением Клаузиуса-Клапейрона. Хотя это уравнение в некоторой степени упрощено, из-за его сложности оно было использовано только для составления метеорологических таблиц, а при вычислениях в конкретных ситуациях используются разные аппроксимирующие формулы, пригодные для приблизитель-
ных оценок связей параметров воздуха в ограниченных диапазонах температур.
Линии для разных значений р№ на графике зависимости влажности воздуха И,% от 1°К (рис. 2) были нанесены по точкам, вычисленным по формуле:
Рш
1 00,
(1)
где величины зависимой от температуры абсолютной влажности при полном насыщении р^ брались из соответствующей таблицы. Для аппроксимации этой зависимости избрали эмпирическую формулу вида И=с1;Ь, параметры которой, вычисленные методом наименьших квадратов, составили от И=1,46- 1042Ч-16,5 для р№=4,85 г/м3 до Ь=7,54 1040 Г15,62 для рw=39,63 г/м3. По значениям с и Ь серии таких уравнений методом наименьших квадратов вычислили их зависимости от величин рw с^З-Ш4^-2,995 и Ь=0,6941п^)-17,55. Подставив эти формулы в уравнение И=с1;Ь, получили уравнение зависимости относительной влажности воздуха (И,%) от его абсолютной температуры (1°К) и абсолютной влажности (р^ г/м ):
/1 = 1,3 ■ 1 044 ■ Р^2995 ■ t 0694 1- 1 7, 5 5
(2)
Построенные по этой формуле линии зависимости И,% от 1°К и рw достаточно хорошо аппроксимируют такие же зависимости, нанесенные на такой график по данным таблиц (например, линия 9 на рис. 2). Достоинством этой формулы является, в частности, то, что она позволяет по величинам И и 1 оценивать значение р№
В справочниках агроклиматических ресурсов и в метеорологических сводках приводятся данные о дефицитах влажности воздуха в миллибарах (ё,мб) и о его температурах в градусах Цельсия (1°С), но нет сведений об абсолютной влажности воздуха (р^ г/м ) и о его относительной влажности (И,%). Однако эти сведения важно учитывать при характеристиках агроклиматических зон и оценках степени благоприятности отдельных вегетационных сезонов. Поэтому мы изу-
чили возможность разработать формулы связей перечисленных показателей на основе характеристик физических свойств водяного пара. Оказалось, что для аппроксимации этих связей в широком диапазоне температур требуются сложные уравнения, но для периода вегетации подсолнечника, в течение которого происходит значимая эвапотранспирация посевов, вполне достаточно оценивать ее особенности в диапазоне температур от 15 до 50 °С. В этом диапазоне зависимость абсолютной влажности воздуха при полном его насыщении парами воды (р№я, г/м3) от температуры в градусах Цельсия 0°С) хорошо аппроксимируется формулой:
р* = 14 + 0,039г2 - 0, 63 5г. (3)
Подставляя значение р^ в формулу (1), получаем:
к =
100 рю
14+0,039С2 —0,635С '
(4)
Построенные по формуле (4) линии зависимости И,% от (1 °С+273,15) аппроксимируют такие же зависимости, нанесенные на график по данным таблиц (например, линия 10 на рис. 2), лучше, чем линии на таком графике, соответствующие формуле (2).
Между абсолютной влажностью (плотностью пара) р№ в г/м3 и давлением пара р№ в миллибарах существует тесная зависимость, так как р№, мб также отражает уровень абсолютной влажности воздуха. Нами найдено, что в диапазоне температур от 1=15 °С до 1=50 °С эта зависимость хорошо аппроксимируется формулами:
р„ = 1, 1 1 4(ри/) 064,
Ри = 0,863 ( Р и,)
0,9495
(5)
(6)
Известно, что вычислять относительную влажность воздуха можно не только по отношению р№ к (формула 1), но и по аналогичному отношению Ь=100р№:р№8 где р№ - фактическое давление пара в мб, - давление насыщения в мб, зависящее от температуры. Мы нашли, что зависимость р^ в мб от температуры в
градусах Цельсия в диапазоне от 1=15 °С до 1=50 °С хорошо аппроксимирует формула:
р^ = 2 5,9 + 0,069г2 - 1, 5 7 1 г . (7)
Поэтому значения относительной влажности воздуха И, % можно вычислять по уравнению:
К =
ЮОри,
25,9+0,069С2-1,571С'
(8)
Поскольку в справочниках агроклиматических ресурсов и метеорологических сводках сообщаются сведения о 1°С и дефиците влажности воздуха d, мб, для определения величин фактического давления пара р№, мб можно использовать формулу:
, (9)
относительную влажность воздуха И,% можно вычислять по значениям d, мб и 1°С по формуле:
Л = 100 —
100<Й
25,9+0,069С2-1,571С'
(10)
а относительный дефицит влажности воздуха d, % - по уравнению:
й, % =
100<Й
25,9+0,069С2-1,57и '
(11)
Предложенные формулы соотношений между основными с точки зрения агрометеорологии характеристиками воздуха его температурой 1°С, относительной влажностью И,%, дефицитом относительной влажности d,%, абсолютной влажностью при насыщении в миллибарах давлении пара мб или в граммах воды в 1 м3 г/м3, а также фактической абсолютной влажностью р№, мб и р№, г/м3 позволили детально проанализировать обнаруженную зависимость урожайности подсолнечника от средней за летние месяцы температуры воздуха 1-1--111°С, представленную на графике (см. рис. 1). Характер разброса точек относительно линии регрессии этого графика свидетельствует о том, что максимальные урожаи семянок подсолнечника были получены в годы с пониженными сред-
ними температурами за 3 летних месяца 1у1-уш от 20,9 °С до 21,6 °С, причем в этой области графика точки располагаются более компактно. Как показал дальнейший анализ, отклонения точек от линии регрессии в этой области графика мало зависят от влажности воздуха и количества осадков в соответствующие годы. В годы же с 1у1-У1п=23,0 °С и выше резко повышается зависимость урожайности подсолнечника как от суммы осадков, так и особенно от абсолютной влажности воздуха. Если она повышена, то урожаи до 3,3 т/га подсолнечник дает и в годы с 1у1-уш от 23,7 до 24,2 °С, а в годы с малой абсолютной влажностью воздуха в сочетании с дефицитом осадков урожай снижался до 1,6 т/га. О том, какое влияние оказывали в годы проведения опытов (1963-1983 гг.) температура и абсолютная влажность воздуха на дефицит относительной влажности (а значит и на потребность посевов во влаге), можно судить по расположению на графике (рис. 3) точек отдельных лет и линий, моделирующих влияние температуры на такой дефицит.
311 Г^
20.5 21,0 21.5 22.0 22.5 23.0 23.5 24 0 24 5 Средняятемпература воздуха за летние месяцы, Ь.ц.щ'С
Рисунок 3 - Соотношение средних за летние месяцы температур (1у1-уш°С) и относительных дефицитов влажности воздуха (^1^111,%) в годы проведения опытов, а также линии зависимости величин d% от 1°С при уровнях абсолютной влажности воздуха рw 9,73; 10,75; 11,7 и 12,5 г/м3.
В координатах средних за летние месяцы показателей температуры и относи-
тельного дефицита влажности воздуха (рис. 3) характер разброса точек разных лет проведения опытов и нанесенных линий зависимости величин d% от 1°С для разных уровней р^, свидетельствуют о том, что варьирование dvI-vIII,% в эти годы было обусловлено не только различиями по средней температуре ^кул^С, но и разной в среднем за летние месяцы абсолютной влажностью воздуха р^щ^ш, г/м3. Например, при р^=9,73 г/м3 повышение температуры от 21 до 24 °С ведет к возрастанию дефицита влажности воздуха с 45,5 до 54,0 %, то есть на 8,5 %, а с уменьшением абсолютной влажности воздуха р^, с 12,5 до 9,75 г/м3 относительный дефицит его влажности при 1=23 °С повышается с 37,5 до 50,5 %, то есть на 13 %. Сравнение этого графика (рис. 3) с графиком зависимости урожаев подсолнечника от средней за лето температуры ^куш °С (см. рис. 1) позволяет объяснить причину больших различий по урожайности в диапазоне ^куш °С от 22,9 до 24,2°: в годы со сниженной абсолютной влажностью PwVI-vш -9,7 г/м и 1щ!-щш~23 °С относительный дефицит влажности воздуха повышался до d=51,7 %, что связано с резким падением урожаев. В годы же с ^куш от 23,7 до 24,2° (на рис. 1 и 3 обозначены треугольниками) увеличенная абсолютная влажность воздуха р^куш от 10,7 до 11,6 г/м3 ограничила повышение дефицита его относительной влажности dVI-VIII до 45,8-48,0 %, а в таких условиях сниженная потребность посевов во влаге позволяла получать высокие урожаи семянок подсолнечника до 3,3 т/га. В те годы, когда средние летние температуры не превышали 1^^=21,6 °С даже при сниженной до р^=9,7 г/м3 абсолютной влажности воздуха дефицит его относительной влажности достигал максимального значения лишь dVI-VIII=46,9 %, что позволяло за счет ограниченного расходования влаги получать высокие урожаи семянок (см. рис. 1 и 3).
На изученные характеристики воздуха влияют не только различия метеорологических условий в разные годы в одном пункте, но и неодинаковые климатические условия в разных географических зонах. Прилегающие к океанам, морям и
даже к большим орошаемым массивам территории отличаются повышенной абсолютной влажностью воздуха, а вследствие такого «оазисного эффекта» значительно снижается испаряемость и скорость водопотребления посевами [4; 21]. При равных суммах температур в засушливых регионах России испаряемость и расходы влаги посевами на 30-50 % больше, чем в достаточно увлажненных зонах [22]. На территории Краснодарского края значительные градиенты климатических факторов создают горы на юге и Азовское море на западе. В связи с большим влиянием этих факторов на влаго-обеспеченность посевов подсолнечника нами проведен анализ распределения средних за летние месяцы величин температуры О-^п^С), абсолютной влажности воздуха (р^-к-ш, г/м3) и относительного дефицита водяных паров в нем При этом анализе ис-
пользовались тот же метод и те же формулы, что и при построении графика, представленного на рис. 3, но в отличие от него обсчитывались не метеорологические данные ряда лет в одном пункте, а климатические нормы изучаемых показателей по данным метеорологических станций, расположенных в разных пунктах Краснодарского края. Полученные результаты представлены также в виде графика (рис. 4).
Представленные на графике (рис. 4) данные свидетельствуют о том, что районы Краснодарского края, на территории которых возделывается подсолнечник, различаются по климатическим нормам средних за летние месяцы температур воздуха почти в такой же степени, в какой варьирует этот показатель в разные годы по данным метеорологической станции «Круглик» (г. Краснодар). Однако различия между минимальными и максимальными значениями климатических норм средних за летние месяцы величин относительных дефицитов влажности воздуха dVI-Vш% в разных районах края оказались на 19 % выше (от 32,5 до 52,8 %), чем такие показатели погодных условий разных лет в Краснодаре от 34,6
до 51,7 %). Объясняется это намного боль-
шими различиями природных зон края по климатическим нормам абсолютной влажности воздуха (р^^^ш от 9,57 до 12,2 г/м3), т.е. зональные климатические различия по абсолютной влажности оказались на 64 % больше, чем изменчивость этого показателя в одном пункте в разные по метеорологическим условиям годы.
По соотношению средних за летние месяцы климатических норм температуры О-^п^С) и дефицитов влажности воздуха а также расположению линий зависимости d% от 1°С при фиксированных уровнях абсолютной влажности воздуха р№ 8,6; 9,5; 11,0 и 13,0 г/м3 точки разных районов края распределились на графике (рис. 4) в четыре группы. Для группы северовосточных районов характерны dVI-VIII > 50 %, > 21,7°, р-^-щл < 9,2 г/м3.
Приморские районы отличаются высокой абсолютной влажностью воздуха не менее р^^^п = 11,2 г/м3, поэтому даже в пунктах со средней за лето нормой температур ^п около 23 °С средняя норма дефицита влажности воздуха близка к dVI-VIII = 40 % (Ейск, Приморско-Ахтарск). В диапазоне абсолютной влажности от р^^^ш = 11,0
3 3
г/м до р-^к^п = 9,5 г/м на графике (рис. 4) расположились группы точек двух почвен-но-климатических зон края. Для предгорных районов характерно сочетание повышенной в этом диапазоне абсолютной влажности воздуха (р^^^п от 10,3 до 10,8 г/м3) со средней за лето температурой не более = 21,5°С, что обеспечивает умеренные дефициты относительной влажности воздуха от 40 до 42,5 %).
Нормы летней температуры в центральных районах варьируют в большинстве случаев от tvI-vш = 21,7 °С до = 22,2 °С, что при сниженной абсолютной влажности (р^^шп от 9,6 до 10,5 г/м3) обусловливает повышенные летние дефициты относительной влажности воздуха от 45 до 50 %. Такие же группы районов выделяются на территории Краснодарского края и при нанесении средних за летние месяцы климатических норм их показателей на график зависимости абсолютной влажности воздуха р^^шп, г/м3 от его температуры ^-щп^С (рис. 5).
Рисунок 4 - Соотношение климатических норм средних за летние месяцы температур (1™^) и дефицитов влажности воздуха по данным метеорологических станций
различных районов Краснодарского края, а также линии зависимости d% от 1°С при уровнях абсолютной влажности воздуха р„ 8,6; 9,5; 11,0 и 13,0 г/м3
Рисунок 5 - Соотношение климатических норм средних за летние месяцы показателей температуры (1°С) и абсолютной влажности воздуха ^ш-таь г/м3) по данным метеорологических станций различных районов Краснодарского края
По характеру распределения точек на графике (рис. 5) выявляется тенденция, соответствующая известной закономерности увеличения абсолютной влажности воздуха с повышением его температуры. Степень этой зависимости оценивается коэффициентом корреляции г = 0,388, а это означает, что в данном случае только 15 % общей изменчивости величин климатических норм абсолютной влажности воздуха на изучаемой части Краснодарского края обусловлены различиями по испаряемости в диапазоне температур от 21 до 23 °С. В этом диапазоне содержание водяного пара в 1 м3 воздуха при полном насыщении должно увеличиваться на 2,3 г, а судя по величине коэффициента регрессии, фактическое увеличение составляет в среднем 1,79 г. Следовательно, при таком увеличении абсолютной влажности воздуха относительная его влажность снижается. Даже в пункте с самой высокой абсолютной влажностью воздуха р^укуш = 12,8 г/м3 (Темрюк) относительная влажность составила лишь 68,1 %. Важно то, что небольшая тенденция увеличения содержания водяного пара в воздухе с повышением его температуры не нарушает разделения зон края на графике линиями р^=9,5 г/м3 и р^=11,0 г/м3. О различиях двух таких зон по урожайности производственных посевов подсолнечника можно судить по данным таблицы.
Таблица
Среднерайонная урожайность подсолнечника (т/га, среднее за 1966-1990 гг.) и климатические нормы осадков (мм/год) районов Краснодарского края, в разной степени удаленных от Азовского моря
В пределах каждой из представленных в таблице двух групп районов края наблюдается тенденция роста урожайности
подсолнечника по мере продвижения с севера на юг, чему соответствует увеличение климатических норм осадков. Если же сравнивать попарно расположенные приблизительно на одной географической широте районы, то во всех пяти случаях обнаруживается более высокая урожайность в приморских районах по сравнению с районами, удаленными от моря. Такое превышение составляет от 7,5 % у Ейского района по сравнению с Кущев-ским до 16,1 % у Каневского района по сравнению с Павловским, несмотря на меньшее количество осадков в приазовских районах. Это означает, что посевы подсолнечника в районах, расположенных ближе к морю, более эффективно используют влагу выпадающих осадков. Очевидно, обусловлено это тем, что вследствие повышенной абсолютной влажности воздуха в этой зоне снижены испаряемость и эвапотранспирация, а следовательно и потребность во влаге.
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
1. Установлено, что в характерных для Краснодара климатических условиях при повышении средних за летние месяцы температур в диапазоне от 1^^=20,9 °С до 1^^=24,2 °С урожайность посевов подсолнечника в среднем закономерно снижается. Причиной этого снижения не может быть подавление физиологических процессов, температурные оптимумы которых намного выше, но при таком диапазоне температур дефицит относительной влажности воздуха может возрастать с уровня 40 % до 50 %, что приводит к значительному увеличению потребности посевов во влаге.
2. В условиях Краснодара наивысшие урожаи подсолнечника были получены в годы со средней летней температурой от 20,9 до 21,6 °С даже при больших различиях по уровням средней за летние месяцы влажности воздуха.
3. В годы с температурами от 1^-^=23 °С до 1^^=24,2 °С наблюдались большие различия по уровням урожайности подсолнечника - от 1,6 до 3,2 т/га.
Приазовские районы Удаленные от моря районы
район урожай жай-ность, т/га осадки, мм/год район урожай-жай-ность, т/га осадки, мм/год
Ейский 1,87 456 Кущевский 1,74 479
Каневской 2,09 500 Павловский 1,80 532
Приморско-Ахтарский 2,21 515 Выселковский 1,99 534
Брюховецкий 2,14 524 Тихорецкий 1,91 536
Тимашевский 2,35 548 Тбилисский 2,11 612
3. С целью выяснения причин нестабильности урожаев подсолнечника в годы с повышенными летними температурами разработана система формул вычисления соотношений между температурой воздуха, его относительной и абсолютной влажностью, другими характеристиками.
4. В результате использования этих формул для анализа метеорологических данных установлено, что в условиях Краснодара абсолютная влажность воздуха в среднем за летние месяцы варьирует в разные годы от Pwvi-viii =9,7 до Pwvi-viii =12,5 г/м3. Такие различия мало влияли на урожайность подсолнечника в годы с пониженными летними температурами, но оказывали большое влияние на урожаи при повышенных температурах.
5. Аналогичное использование тех же формул для анализа климатических данных возделывающих подсолнечник районов на территории Краснодарского края позволило выявить зоны с разными уровнями средних за летние месяцы климатических норм абсолютной влажности воздуха: северо-восток края с pwVi-Vin <9,5 г/м , приазовские районы с pwVI-VIII >11,0 г/м3 и две зоны со средними нормами абсолютной влажности воздуха, куда входят центральные районы края с tVI-VIII>21,5°C и предгорные районы с tVI-VIII<21,5°C.
6. О значении для возделывания подсолнечника различий зон по нормам абсолютной влажности воздуха свидетельствует повышенная урожайность его производственных посевов в приазовских районах края по сравнению с удаленными от моря районами на тех же географических широтах.
Список литературы
1. Алпатьев, А.М. Влагооборот культурных растений / А.М. Алпатьев - Л.: Гидрометеоиздат, 1954. - 248 с.
2. Колосков, П.И. Климатический фактор сельского хозяйства и агроклиматическое районирование / П.И. Колосков. -Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - 328 с.
3. Смирнова, В.А. Агроклиматическое районирование СССР по урожайности подсолнечника / В.А. Смирнова // Тр. НИИ аэроклиматологии. - 1961. - Вып. 10. - С. 36-69.
4. Пенман, Х.Л. Растение и влага / Х.Л. Пенман. - Л.: Гидрометеоиздат, 1968. - 162 с.
5. Hayes, J.T. A feasible crop model for worldwide international food production / J.T. Hayes, PA. O'Rourke, W.H. Terjung, P.E. Todhunter // International journal of biometeorology. - 1982. - Vol. 26. - № 3. -P. 239-257.
6. Rollier, M. Etude des besoins en eau du tournesol (2-eme partie) / M. Rollier // Informations techniques CETIOM. - 1975. -№ 45. - P. 1-39.
7. Gimenez Ortiz, R. Evapotanspiration in a sunflower (Helianthus annuus L.) crop in a semiarid zone / R. Gimenez Ortiz, J. Beren-gena Herrera // 5 Conf. int. tournesol, -Clermont-Ferrand, 1972. - Expos. et discuss. - P. 31-35.
8. Fereres, E. Genetic variability of sunflower cultivars in response to drought / E. Fereres, C. Gimenez, J. Berengena, J. Fer-nandez-M., J. Dominguez // Helia. - 1983. -№ 6. - P. 17-21.
9. Митчерлих, Э.А. Почвоведение / Э.А. Митчерлих. - М.: ИЛ, 1957. - 416 с.
10. Мельник, Ю.С. Климат и произрастание подсолнечника / Ю.С. Мельник. -Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 143 с.
11. Вийк, В.Р. Атмосфера и почва / В.Р. ван Вийк, Д.А. де Фриз // Физика среды обитания растений. - Л.: Гидрометеоиз-дат, 1968. - С. 17-55.
12. Слейчер, Р. Водный режим растений / Р. Слейчер. - М.: Мир, 1970. - 365 с.
13. El-Sharkawy, M.A. Effects of temperature and water deficit on leaf photosynthetic rates of different species / M.A. El-Sharkawy, J.D. Hesketh // Crop Science. -1964. - Vol. 4. - № 5. - P. 514-518.
14. Кузнецов, Вл. В. Физиология растений / Вл. В. Кузнецов, Г.А. Дмитриева -М.: Высш. шк., 2006. - 742 с.
15. Warren Wilson, J. Effects of seasonal variation in radiation and temperature on net
ISSN 0202-5493.МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (150), 2012
assimilation and growth rates in an arid climate / J. Warren Wilson // Annals of Botany, 1967. _ Vol. 31. _ № 121. _ P. 41-57.
16. Русеева, З.М. Агроклиматические ресурсы территории / З.М. Русеева, Ш.Ш. Народецкая, Б.В. Дунаевский // Агроклиматические ресурсы Краснодарского края. _ Л.: Гидрометеоиздат, 1975. _ С. 5-112.
17. Жуков, В.А. Стохастическое моделирование и прогноз агроклиматических условий возделывания сельскохозяйственных культур в Краснодарском крае в условиях меняющегося климата / В.А. Жуков // Прогноз развития метеоситуаций на ближайшие десятилетия XXI века и реакция на них сельскохозяйственных культур. _ Краснодар: СКЗНИИСиВ, 1999. _ С. 7-23.
18. Миусский, П.Е. Агрометеорологические условия теплообеспеченности подсолнечника в различных районах Украины / П.Е. Миусский // Межвед. науч. сб. «Метеорология, климатология и гидрология». _ 1969. _ Вып. 5. _ С. 141-144.
19. Kovâcik, A. Biology and breeding aspects of pollination in line hybridization of sunflower (Helianthus annuus L.) / A. Kovâcik, V. Skaloud, S. Sykorovâ // Scientia agriculturae bohemoslovaca. _ 1977. _ Vol. 9. _ № 2. _ P. 47-52.
20. Комоцкая, Л.В. Роль агрометеорологических факторов в формировании урожая зерна в Северо-Кавказском экономическом районе / Л.В. Комоцкая, А.И. Страшная // Тр. Гидрометцентра СССР. _ 1987. _ Вып. 289. _ С. 65-75.
21. Милторп, Ф.Л. Поступление и расход воды в сухих и засушливых зонах / Ф.Л. Милторп // Растение и вода. _ Л.: Гидрометеоиздат, 1967. _ С. 5-63.
22. Бойко, С.И. Прогнозирование суммарного испарения орошаемых культур на основе теплообеспеченности вегетационного периода / С.И. Бойко // Сб. научн. тр. ВНИИ гидротехники и мелиорации. _ 1979. _ Вып. 2. _ С. 62-65.
