Заморозком называют понижение температуры до 0° и ниже на поверхности почвы или в травостое в период вегетации на фоне положительных средних суточных температур воздуха. В метео­рологической будке в это время температура может быть как ниже 0°, так и несколько выше (до +2, +3°). Применительно к плодовым культурам под заморозком понимают аналогичное понижение температуры в слое воздуха до уровня крон.

Сведения о заморозках необходимы для оценки морозоопас­ности территории, расчетов сроков сева, решения вопроса о рацио­нальном размещении по территории наиболее теплолюбивых куль­тур, определения вероятности гибели цветков и завязей плодовых растений, всходов различных культур, агроклиматической оценки условий произрастания сельскохозяйственных культур в весеннее и осеннее время. Кроме того, данные о заморозках широко исполь­зуются при оперативном агрометеорологическом обслуживании сельского хозяйства, а также при выборе и разработке методов борьбы с ними.

В умеренных широтах ежегодно в весеннее и осеннее время возникают заморозки, которые создают неблагоприятные условия для роста и развития сельскохозяйственных культур, часто огра­ничивая использование в сельскохозяйственном производстве кли­матических ресурсов вегетационного периода.

Необходимо отметить, что заморозкам подвержены и субтропи­ческие районы, где зимние морозы носят характер заморозков умеренного пояса.

В отдельные годы заморозки наносят значительный ущерб на­родному хозяйству, полностью уничтожая или значительно снижая урожай в том или ином районе страны.

Заморозок - сложное явление. Изучению его посвящены мно­гочисленные работы синоптиков, климатологов, физиологов, агро­метеорологов, агроклиматологов и др. Эти работы позволили изу­чить различные вопросы: генезис заморозков, отношение растений к заморозкам, распространение и частоту возникновения их в раз­личных районах СССР, степень опасности заморозков и вероят­ность повреждения ими сельскохозяйственных культур, выбор ме­тодов, устраняющих или ослабляющих вредное воздействие замо­розков на сельскохозяйственные растения.

Заморозки и сельскохозяйственные культуры

Отношение растений к заморозкам определяется их морозо­стойкостью. Степень морозостойкости растений выражается вели­чинами критических температур, при которых наблюдается частич­ное повреждение органов растений или их гибель.

Разным растениям свойственны разные критические темпера­туры; различные органы одного и того же растения имеют разную степень морозостойкости. В табл. 17 даны критические темпера­туры повреждения ряда плодовых культур. С физиологических по­зиций противостоять заморозкам растениям помогают защитные свойства Сахаров и ряда других веществ, содержащихся в прото­плазме клеток.

В. И. Степанов составил сводку полевых культур по степени их устойчивости к заморозкам в различные фазы развития. По степени выносливости заморозков он выделил пять групп расте­ний. Из табл. 18, где дана эта сводка, следует, что в начальный период роста растения обладают наивысшей морозостойкостью. В период цветения и созревания морозостойкость растений резко уменьшается. В это время большая часть растений гибнет уже при температурах -2, -4°.

Следует помнить, что в табл. 18 температуры даны на уровне растений; в метеорологической будке в это время минимальная температура может быть на 3-4° выше.

Устойчивость растений к заморозкам и степень повреждения их определяются многими факторами: закалкой растений, интен­сивностью и длительностью заморозка, временем его появления, скоростью падения температуры, быстротой и условиями оттаива­ния растения, обводненностью тканей и т. д.

В целом устойчивость растений складывается из устойчивости его отдельных органов и тканей и. определяется наиболее чувстви­тельными из них. Как видно из сведений, приведенных в таблицах, у растений наименее устойчивы к заморозкам генеративные ор­ганы. Физиологические исследования последних лет показали, что заморозки, даже не оставляющие видимых внешних повреждений, оказывают значительное влияние на формирование урожая поле­вых культур.

На ранних стадиях развития растений легкие заморозки мало сказываются на урожае. Более сильные поздневесенние заморозки даже тогда, когда они не оставляют значительных внешних по­вреждений и по своей интенсивности не превышают указанную выше критическую температуру повреждений, способствуют отста­ванию ряда культур в развитии и снижению конечного урожая на 10-15%. Но легкие раннеосенние заморозки, действующие в пе­риод окончания формирования урожая холодостойких культур, мо­гут приводить даже к его повышению за счет усиления гидроли­тических процессов и оттока пластических веществ в запасающие их органы.

Опасными для сельскохозяйственных растений заморозки стано­вятся тогда, когда начинается рост и растения активно вегети­руют.

Применительно к территории СССР заморозки становятся опасными после устойчивого перехода средней суточной темпера­туры воздуха через 10° или после ее первого повышения до 15°.

Исходя из этого, на севере ETC (севернее широты 60°) опасны заморозки в начале и середине июня, в центральной части ETC- в конце мая, на юге ETC - в начале мая. В Молдавии, Крыму и на Северном Кавказе заморозки опасны в конце марта и начале апреля.

Типы заморозков

В зависимости от процессов образования выделяют три типа заморозков: адвективные, радиационные и адвективно-радиационные.

Адвективные заморозки образуются в результате наступления волны холода с температурой ниже 0°. Как правило, они наблю­даются в течение нескольких суток подряд в начале весны и позд­ней осенью при общем низком уровне температуры, значительной облачности и ветре. Иногда при интенсивной адвекции холода средние суточные температуры остаются близкими к 0°.

Радиационные заморозки образуются в тихие ясные ночи в ре­зультате интенсивного ночного излучения подстилающей поверх­ности. Уровень средних суточных температур, при которых наблю­даются заморозки этого типа, различен в разных климатических условиях и резко возрастает при переходе от морского климата к континентальному. В приморских районах СССР эти заморозки прекращаются при средних суточных температурах около 5 - 6°, в континентальной части (Северный Казахстан, Средняя Азия, Забайкалье)-при 12-13°, в долинах с континентальным клима­том- при средней суточной температуре 14-15°.

Наиболее опасны для растений адвективно-радиационные за­морозки. Они образуются в результате вторжения холодного воз­духа с севера и его последующего охлаждения за счет ночного из­лучения. В этом случае процессы адвекции и радиационного выхо­лаживания взаимно усиливают друг друга.

Понижение температуры ниже 0° при этом типе заморозка обычно составляет 2-3°. Оно часто затрагивает лишь припочвенный слой воздуха. Температура на высоте 2 м (в метеорологиче­ской будке) может быть положительной. Заморозки этого типа в условиях континентального климата могут наблюдаться после установления средних суточных температур выше 15°.

Длительность действия разных типов заморозков различна. Адвективные заморозки могут продолжаться 3-4 дня без пере­рыва, радиационные заморозки могут длиться несколько ночей. Адвективно-радиационные заморозки могут наблюдаться одну- две ночи по 3-4 часа (во второй ее половине).

Микроклиматические условия имеют существенное значение для образования заморозков радиационного и адвективно-радиа­ционного происхождения. При адвективных заморозках, сопровож­дающихся ветром и значительной облачностью, влияние микрокли­матических различий сглаживается.

Наибольшую опасность для сельскохозяйственных культур представляют поздневесенние или раннеосенние заморозки, так как растения в это время интенсивно вегетируют (или дозревают) и их «закалка» мала. Обычно заморозки в это время бывают адвективно-радиационного происхождения.

Распространение заморозков на территории СССР

На обширной территории СССР заморозки весьма разнооб­разны в своем проявлении. Они различаются по частоте и срокам возникновения, длительности и интенсивности действия, степени опасности для сельскохозяйственных растений и т. д. Агроклима­тическая характеристика заморозков дана И. А. Гольцберг.

Для территории Советского Союза на рис. 22, 23, 24 даны карты средних дат окончания весенних заморозков, средних дат на­чала осенних заморозков, средней длительности безморозного пе­риода.

Самый длительный безморозный период наблюдается на Чер­номорском побережье Кавказа, где он в среднем превышает 300 дней. Наиболее короткий безморозный период формируется в условиях севера Сибири (менее 45 дней). На этой территории весенние и осенние заморозки разделяются лишь условно: в лет­нее время наблюдается 2-3 безморозных периода продолжитель­ностью всего по 10-15 дней.

Сопоставление средней длительности безморозного периода со средними датами начала и конца его показало, что климат влияет на зависимость между указанными величинами. В приморских районах по сравнению с континентальными при одинаковой дли­тельности безморозного периода даты начала и конца его сдви­нуты на более поздние сроки. Для большей части территории Со­ветского Союза можно использовать карту средней длительности безморозного периода (рис. 24) и по ней с помощью табл. 19 оп­ределить средние даты начала и конца его на ровном месте, не прибегая к рис. 22 и 23.

В Справочниках по климату СССР характеристика средних дат заморозков дополнена сведениями о самом позднем заморозке весной и самом раннем осенью, а также данными о наименьшей длительности безморозного периода. Например, на юге Украины, где средняя продолжительность безморозного периода составляет 210 дней, наименьшая величина его равна 150 дням. Это означает, что в отдельные годы безморозный период может укорачиваться здесь на два месяца.

Сведения о продолжительности безморозного периода нужны для решения вопроса о том, успеет ли та или иная культура закон­чить вегетацию на данной территории или она будет системати­чески подмерзать.

Микроклиматические условия вносят существенные изменения в средние величины, приведенные на картах для ровного открытого места. Для уточнения средних данных, определенных по картам, не­обходим учет микроклимата. Для оценки морозоопасности разных по рельефу местоположений поля в тихие ясные ночи можно ис­пользовать табл. 26 на стр. 170-171.

Изменение длительности безморозного периода под воздейст­вием мелиоративных мероприятий рассмотрено в главе IV.

Интенсивность заморозков

В связи с различной морозостойкостью растений в разные фазы развития важно знать время наступления осенью и прекращения весной заморозков разной интенсивности.

В табл. 20 сопоставляются длительности периода без замороз­ков разной интенсивности в воздухе и на почве для условий ров­ного и открытого места. Данные показывают, что в разных клима­тических условиях соотношения меняются.

Используя величины средней длительности безморозного пе­риода в воздухе, приведенные в справочниках по климату СССР (вып. 2), можно с помощью табл. 20 дать характеристику замо­розков разной интенсивности как в воздухе, так и на поверхности почвы.

Сведения о заморозках в воздухе обычно используются при оценке степени морозоопасности территории для плодовых культур. Для полевых культур оценку морозоопасности следует давать по заморозкам у поверхности почвы или на уровне травостоя.

В среднем разность температуры воздуха на уровне метеороло­гической будки (2 м) и у поверхности почвы для Европейской тер­ритории СССР порядка 2,0-2,5°, для континентальных районов Азиатской территории, а также Заволжья около 3,5-4,0°, но в от­дельные ночи она достигает 10-11°. Такие большие разности тем­пературы воздуха в приземном слое наблюдаются на ETC на осу­шенных торфяниках.

Указанные средние разности определены по отношению к ров­ному открытому месту, где ночью обычно наблюдается инверсия. На возвышенностях с хорошим перемешиванием приземного воз­духа ночью обычно образуется изотермия, поэтому разность тем­ператур в этом случае практически близка к нулю. Изотермия часто наблюдается и в «озерах холода» до высоты 7-8 м, сменя­ясь затем мощной инверсией на верхней границе выхоложенного слоя воздуха.

Вероятность заморозков

Сведения о вероятности окончания и наступления заморозков разной интенсивности в определенные сроки позволяют оценить возможность наступления заморозков в разные фазы развития сельскохозяйственных культур и определить, будут ли повреждены растения.

Заморозки заканчиваются и начинаются в различных районах СССР при разном термическом уровне, т. е. на разном фенологи­ческом фоне. Так, весной в западных районах ETC и на побережье морей заморозки в среднем оканчиваются до наступления сред­ней суточной температуры выше 5° и лишь изредка могут наблю­даться после установления средней суточной температуры 10°. Здесь опасность заморозков для плодовых и теплолюбивых куль­тур незначительна. В континентальных районах заморозки могут наблюдаться месяц спустя после установления средней суточной температуры более 10°. Поэтому они представляют большую опас­ность для теплолюбивых культур.

Суммарная вероятность дат окончания весенних и начала осен­них заморозков представляет собой изменчивость этих дат по го­дам, которая одинакова на больших территориях. Для СССР вы­явлено семь типов кривых вероятности заморозков с соответ­ствующими им значениями среднего квадратического отклонения о. На картах (рис. 25-27) выделены районы для каждого типа кривой. Зная о, можно с достаточной точностью рассчитать для любого пункта вероятность окончания или начала заморозков ранее или позднее заданной даты.

Для расчета вероятности заморозков разной интенсивности можно использовать графики (рис. 28). На этих графиках, пере­двигаясь по горизонтали, соответствующей заморозку определенной интенсивности, можно с определенной вероятностью определить даты его прекращения или начала. Перемещаясь по вертикали, соответствующей нужной дате, можно определить вероятность пре­кращения или начала заморозков разной интенсивности ранее этой даты. По графикам можно определить также среднюю длину пе­риода без заморозков разной интенсивности и разной вероятности.

Например, в Полесье заморозки в воздухе -2° и ниже один раз в 10 лет заканчиваются до 1 апреля, в 5 годах - до 16 апреля и окончательно во все годы они прекращаются ранее 15 мая. Осенью заморозки указанной интенсивности в 10% лет начинаются в этом районе ранее 4 октября, т. е. один раз в 10 лет, и в 9 годах из 10 ранее 8 ноября. Они никогда не начинаются ранее 20 сен­тября.

Графики позволяют определить вероятность заморозков раз­личной интенсивности и на поверхности почвы. Например, в По­лесье заморозки интенсивностью 0° в воздухе полностью прекра­щаются 30 мая и к этой дате также полностью прекращаются за­морозки на почве и в травостое интенсивностью -3, -4°.

Вероятность повреждения заморозками некоторых сельскохозяйственных культур в различных районах СССР

Вероятность повреждения заморозками той или иной культуры можно рассчитывать для любого района СССР, используя следую­щие данные:

1) морозостойкость культуры в разные фазы развития;

2) средние даты наступления различных фаз;

3) вероятность наступления заморозка на средние даты фаз и той его интенсивности, которая ниже морозостойкости растения в эти фазы.

Для примера рассмотрим яровую пшеницу и субтропические культуры.

Яровая пшеница

На ETC (по фактическим материалам) всходы яровой пшеницы очень редко повреждаются заморозками (их морозостойкость -7, -8°, повреждение и гибель наступает при температуре -9, -10°). Агроклиматические расчеты возможного повреждения всходов яровой пшеницы в этом районе дали такие же результаты. Для иллюстрации приводим комплексные графики (рис. 29), на которых по оси Л’ нанесены месяцы, а по оси Y - интенсивность заморозков на уровне растений. Прямые линии в поле графика - вероятность (в процентах) прекращения вес­ной заморозков позже соответствующих дат и начала их осенью раньше соот­ветствующих дат; прерывистая кривая - критическая температура повреждения яровой пшеницы в период развития. Анализ графика для Ленинградской области (рис. 29 а) показывает, что кривая морозостойкости не пересекается с линиями вероятности заморозков. Следовательно, вероятность повреждения заморозками яровой пшеницы на северо-западе ETC в период вегетации практически равна нулю.

В Западной и Восточной Сибири (рис. 29 б, в) в период всходов вероят­ность опасных заморозков для ровного места около 10%, а для морозобойных мест (рис. 29 г) -около 50%, т. е. в 4-5 годах из 10 всходы могут повреждаться. При таком повреждении всходы желтеют, однако после прекращения заморозков растения несколько оправляются, но в целом урожай снижается.

В период цветения, приходящийся на вторую и третью декады июля, когда генеративные органы пшеницы начинают повреждаться и гибнут при темпера­туре -2° и ниже, на ровных и открытых местах в Ленинградской области повре­ждений не бывает, а на территории Сибири они незначительны - менее 10% лет; в морозобойных местах повреждения увеличиваются до 20%. Гибель цветков растений приводит к уменьшению числа колосков в колосе и к резкому сниже­нию урожая.

В период созревания пшеницы морозостойкость ее возрастает от -2 до -7°. В Сибири вероятность повреждения зерна заморозками на ровных участках в это время составляет около 20%, а в морозобойных местах - около 50%. На севере ETC в период созревания зерно повреждается заморозками в 10-15% лет. Вследствие повреждения в это время зерно получается щуплое («зяблое»), пло­хого хлебопекарного качества, с плохой всхожестью. Урожай пшеницы резко снижается.

На ETC морозоопасны районы, лежащие к северу от 60° с. ш., в Сибири - районы севернее 55° с. ш. Если в этих морозоопасных для пшеницы районах вместо сорта Лютесценс 062 возделывать более скороспелые сорта, которые созре­вают на 10-15 дней раньше, то вероятность повреждения скороспелого сорта заморозками в период созревания будет незначительна.

На рис. 30 показана вероятность образования опасных заморозков для сор­тов яровой пшеницы разной скороспелости в южной части Западной Сибири и в Северном Казахстане. Из рисунка видно, что скороспелые сорта, созревая рано, уходят от опасных заморозков, тогда как позднеспелые сорта сильно страдают от них.

Чтобы уменьшить опасность заморозков, здесь необходимо сеять скороспелые сорта.

Субтропические культуры

Субтропические культуры в Советском Союзе произрастают на северной гра­нице их мирового ареала. Поэтому детальное изучение агроклиматических осо­бенностей произрастания этих дорогостоящих культур и, в частности, изучение степени морозоопасности территории наших субтропиков имеет исключительное значение.

Большое внимание этому вопросу уделил в своих работах Г. Т. Селянинов. Полученные им величины критических температур для ряда субтропических культур были подтверждены последующими исследованиями.

В табл. 21 приведена классификация субтропических растений Г. Т. Селянинова по морозостойкости.

В 1936 г. Г. Т. Селянинов писал: «В большинстве случаев морозы в субтро­пиках сходны с весенними или осенними заморозками севера. Они образуются под влиянием ночного излучения при общем похолодании… и обычно держатся только ночью».

Показателем морозоопасности для субтропических культур является средний из абсолютных годовых минимумов, от которого можно перейти к вероятности любого значения абсолютного годового минимума, используя кривые вероятности морозов. Типы таких кривых приведены на рис. 31. По оси Y здесь нанесена суммарная вероятность (в процентах), а по оси X - значения абсолютных мини­мумов в отдельные годы. Кривые отличаются друг от друга по крутизне и амп­литуде, т. е. по устойчивости абсолютных минимумов.

Наиболее благоприятными для произрастания субтропических культур явля­ются районы Западной Грузии, где средний из абсолютных минимумов составляет около -4°. Наблюдающиеся здесь морозы до -8° и ниже могут вызывать обмер­зание кроны у лимонов, ветвей у апельсинов, листвы и однолетних побегов у мандаринов. Однако вероятность таких морозов невелика - один раз в 10- 15 лет.

Следует заметить, что даже в этих благоприятных районах необходима за­щита цитрусовых от морозов. Так, при морозе -8° дерево лимона не дает урожая несколько лет. Если же мороз достигает -9° и ниже, то дерево лимона при отсутствии защиты полностью погибает, и тогда для восстановления полного плодоношения новыми насаждениями необходим интервал времени 5-6 лет.

По исследованиям Селянинова, наиболее благоприятными районами для про­мышленной культуры лимонов, апельсинов и мандаринов без защиты являются те, в которых средний из абсолютных минимумов соответственно не ниже +0,3; -1,2; -6,6°. Применительно к лимонам таких районов в субтропиках СССР нет; апель­сины же могут возделываться без зимней защиты на крайнем юге Аджарской АССР и в Гагринском районе Абхазской АССР. Культура мандаринов может произрастать без защиты на благоприятных по микроклимату участках Черно­морского побережья Кавказа.

Опасные заморозки на территории СССР

По соотношению длительности безморозного периода и времени наступления заморозков на территории СССР выделено три зоны: холодная, умеренная и зона с теплой зимой (рис. 32, 33).

Холодная зона. В пределах этой зоны, границы которой в ос­новном совпадают с южной границей вечной мерзлоты, может быть выделено два крупных района, различающихся по длитель­ности безморозного периода.

Первый район очень холодный, не земледельческий; средняя длительность безморозного периода в северной части около 25- 30 дней, а на южной границе - не более 60 дней. В южной части района наименьшая длительность безморозного периода в воздухе не более 20-25 дней, на почве 10-12 дней. Заморозки возможны в любой день лета при температуре -2, -3° в метеорологической будке. В северной части района преобладают адвективные замо­розки.

Район занимает крайний север Азиатской части СССР и гор­ные территории Восточной Сибири и Якутии (рис. 32, район 1 ).

Во втором холодном районе (рис. 32, район 1а) земледелие возможно отдельными очагами. Сюда относятся территории со средней длительностью безморозного периода от 60 до 90 дней (на поверхности почвы соответственно от 30 до 60 дней). Заморозки здесь возможны во все месяцы вегетационного периода. Короткий безморозный период наблюдается обычно со второй половины июля по начало августа.

Основная территория района расположена севернее 60-63° с. ш., вследствие чего весенние заморозки, приходящиеся на июнь, на период белых ночей, малоинтенсивны и опасности для всходов не представляют. В литературе описаны летние и осенние замо­розки в июле и августе, губящие ботву картофеля и повреждаю­щие зерновые (ячмень) во время цветения и налива зерна (рис. 32, район 7, рис. 33, район 2).

Умеренная зона. В пределах этой зоны выделены районы по степени опасности весенних заморозков для малоустойчивых по от­ношению к ним сельскохозяйственных культур. Критическая темпе­ратура повреждения этих культур находится в пределах 0, -3° на уровне растений (рис. 32, районы 2 -6). По степени опасности осенних заморозков в этой зоне выделено пять районов, границы которых не совпадают с границами районов опасных весенних за­морозков (рис. 33, районы 3 -7 ).

Наиболее часты опасные заморозки весной в континентальном сибирском районе, территориально разделенном на отдельные части. Континентальность климата выражается в повышении сред­ней температуры времени прекращения заморозков весной до 12,5-13,0° для ровных мест и до 14-15° в отрицательных формах рельефа (небольшие долины, лога, низины и т. п.) и на полянах.

В районе 1а (рис. 32), расположенном отдельными частями в Минусинской котловине, в Иркутской области и в Забайкалье, средняя длительность безморозного периода в результате резкой континентальности климата и относительно большой высоты над уровнем моря (выше 400-500 м) не превышает 90-120 дней, уменьшаясь на поверхности почвы еще на 30 дней.

Высокая средняя температура ко времени прекращения замо­розков и малая длительность безморозного периода приводят к не­обходимости раннего сева и посадки сельскохозяйственных куль­тур, поэтому опасность заморозков для всходов теплолюбивых культур и рассады здесь очень велика. Вероятность повреждения этих культур (без применения мер борьбы с заморозками) состав­ляет около 5-6 лет из 10. Кроме теплолюбивых огородных куль­тур (огурцов, томатов и т. п.), в районе часто страдают от замо­розков всходы картофеля и кукурузы. Несколько реже страдают всходы яровых зерновых культур (яровая пшеница, овес, ячмень).

В районе 1 , занимающем большую территорию южной части Западной Сибири, Северного Казахстана и Поволжья, повторя­емость опасных заморозков для теплолюбивых культур также ве­лика- 5-6 лет из 10.

Большая длительность безморозного периода в этом районе по­зволяет не спешить с посевом теплолюбивых овощей и высадкой рассады, в результате чего климатическая опасность весенних замо­розков для этих культур может быть существенно уменьшена.

Весенние заморозки могут повреждать теплолюбивые огород­ные и полевые культуры (например, гречиху) в 5-6 годах из 10. В 2-3 годах из 10 в западной части района повреждаются цвет­ки и завязи плодовых (вишня, яблоня) и винограда. К востоку повреждаемость этих культур несколько возрастает. Примерно с такой же частотой повреждаются ранние всходы картофеля, ку­курузы, проса. Возможны повреждения всходов яровых зерновых (главным образом овса и ячменя).

Различие в морозоопасности районов 1 и 1а определяет разный набор культур, подвергающихся заморозкам.

В районе 2, занимающем территорию в средней части Западной Сибири к северу от района 1, южную часть Красноярского края, часть Иркутской области и низовья Бурей на Дальнем Востоке, опасность весенних заморозков для теплолюбивых культур умень­шается до 4-5 лет из 10. Средняя длительность безморозного периода здесь составляет примерно 90-100 дней, заморозки пре­кращаются в среднем после установления температуры 11-12°. Наиболее часто повреждаются заморозками всходы картофеля и сходных по уровню критической температуры культур. В отдель­ные годы страдают всходы яровых зерновых и даже озимые культуры в период цветения (озимая рожь в конце июня).

В районе 3, занимающем среднюю часть ETC, вероятность по вреждения сельскохозяйственных культур весенними заморозками уменьшается до 3-4 лет из 10. Состав культур и календарное время повреждения их на этой большой площади, простирающейся от 60° с. ш. до Волыни, Донбасса и низовьев Волги, существен­но различается, но повторяемость повреждений почти не изменя­ется.

Заморозки в среднем прекращаются при наступлении средней суточной температуры воздуха около 10-11°. В западной и южной частях территории могут повреждаться цветки и завязи плодовых (вишня, яблоня, слива), а также винограда (в границах ареала его распространения).Возможны незначительные повреждения яровых зерновых (пожелтение листьев и частичная гибель всходов овса и ячменя), гибель всходов картофеля, кукурузы, проса ран­них сроков посадки и высева.

В северной части района, особенно на северо-востоке, опасны заморозки в первой и второй декадах июня, в средней части - во второй половине мая и в начале июня, а на юге (на Подольско-Во­лынской возвышенности, в Донбассе и в низовьях Волги) - в конце апреля и в начале мая.

Вероятность опасных заморозков весной в западной и южной частях ETC, в Средней Азии и в некоторых районах Дальнего Во­стока составляет примерно 2-3 года из 10.

Район 4 подразделяется на две части (4а и 4) как по составу культур, подвергающихся повреждениям, так и по особенностям климатического режима отдельных частей района.

Западная и южная части ETC, Закарпатье и долины рек Ус­сури и Амура к востоку от Буреинского хребта на Дальнем Во­стоке, отнесенные к району 4а, отличаются относительно ранним прекращением весенних заморозков при средней температуре воз­духа около 9-10°. Наиболее часто повреждаются цветки и завязи плодовых, всходы картофеля ранних сроков посадки, всходы теп­лолюбивых культур. В отдельные годы возможны повреждения всходов яровых зерновых.

В районе 4 в условиях континентального климата с быстрым ростом температуры воздуха заморозки заканчиваются при сред­ней температуре около 11 -12°. В этом районе в 2-3 годах из 10 повреждаются виноградники в период распускания почек, цветки и завязи рано цветущих южных плодовых культур (абрикос), всходы теплолюбивых южных овощных культур. В отдельные годы повреждаются всходы хлопчатника.

Для района 5 характерно уменьшение опасности весенних за­морозков до 1-2 лет из 10. Сюда относится северная часть ETC, Западная Сибирь и район в пределах 60-62° с. ш. в долинах рек Лены и Вилюя. Всходы сельскохозяйственных культур здесь появ­ляются во второй половине июня, в период белых ночей, в течение которых условия для образования опасных радиационных замороз­ков неблагоприятны. Поэтому повреждения всходов весенними за­морозками отмечаются здесь очень редко. Площади посевов неве­лики. Возможны повреждения всходов картофеля, небольшие по­вреждения всходов ячменя и овса.

Общим для района 6 является малая вероятность образования опасного заморозка (около 1 раза в 10-15 лет) вследствие ран­него прекращения заморозков уже при температурах ниже 10°. На Северном Кавказе и в Приморском крае заморозки иногда повреж­дают всходы картофеля, кукурузы, цветки плодовых.

В пределах умеренной зоны летом и осенью наиболее опасны заморозки в северной части, прилегающей к холодной зоне, а также в Минусинской котловине, Иркутской области и в Забайкалье (рис. 33, район 3). Вероятность опасных заморозков здесь состав­ляет 3-4 года из 10. Осенние заморозки начинаются уже при сред­них суточных температурах около 11° в условиях ровного места и при 12-13° в понижениях. В результате небольшой средней дли­тельности безморозного периода от летних и ранних осенних за­морозков страдает картофель, урожай которого может полностью погибнуть при наступлении заморозков в начале августа, и зерно­вые в период цветения и налива зерна. Эти культуры поврежда­ются также при посеве в морозобойных местах в отрицательных формах рельефа (пади, лога), в которых часто зерновые и картофель гибнут от заморозков, в то время как на прилегающих скло­нах эти культуры дают хороший урожай. Сильны и часты повреж­дения яровых зерновых (яровая пшеница, овес, ячмень) среднеспе­лых и поздних сортов.

В районе 4а осенние заморозки начинаются при температуре воздуха ниже 10° и средней длительности безморозного периода около 100-120 дней. Осенние заморозки губят вегетативную массу теплолюбивых огородных и полевых культур, ботву поздних сортов картофеля. Однако урожай этих культур (огурцы, томаты, карто­фель, кукуруза, гречиха) от заморозков погибает редко вследствие того, что активная вегетация их прекращается еще до заморозков в результате общего недостатка тепла. Повреждение зерновых в пе­риод налива зерна здесь отмечается редко.

При неблагоприятном микроклиматическом положении места в районе 46 возможны заморозки в июле и в начале августа. По­вреждаются те же культуры, что и в районе 4а, но значительно больше страдают яровые зерновые во время цветения и налива зерна, особенно яровая пшеница среднеспелых и поздних сортов.

В районе 4 (среднеазиатском) безморозный период значительно длиннее, чем в районах 4а и 4б. Летних заморозков здесь не бы­вает. Осенью заморозки начинаются при температуре воздуха около 11-12°. В 2-3 годах из 10 ранние заморозки повреждают хлопчатник, поздние сорта винограда и поздние огородные куль­туры. Наступление заморозков в северной части района возможно в последнюю декаду сентября, в южной части - в конце этого ме­сяца.

В районе 5 и 5а вероятность опасных заморозков не более 1 - 2 лет из 10. В районе 5а они в основном опасны для хлопчатника и наступают в отдельные годы уже в первых числах октября. В районе 5, отличающемся значительно более коротким вегетаци­онным периодом, ранние осенние заморозки (в начале сентября) повреждают теплолюбивые огородные культуры, а во влажные годы с затянувшимся периодом вегетации - также зерно яровой пшеницы средних и поздних сортов в период созревания. В такие годы могут быть повреждены также кукуруза и просо.

Агроклиматическая оценка методов борьбы с заморозками в различных климатических областях СССР

Агроклиматическая оценка методов борьбы с заморозками ос­нована на учете вероятности наступления опасного заморозка, его интенсивности и ценности урожая сельскохозяйственных культур.

На рис, 34 дана схема комплекса необходимых мероприятий по борьбе с заморозками в различных климатических областях СССР. В северных районах Сибири (на карте район 1) произрас­тание сельскохозяйственных культур возможно только в тепли­цах и парниках. На севере ETC и большей части Сибири (район 2) в зависимости от характера заморозка и рельефа необходимо при­менять комплекс мероприятий по борьбе с опасными заморозками. Большое значение имеют здесь правильный выбор участков под посевы, гребневание, подбор сортов по морозоустойчивости и ско­роспелости, дымление и обогрев при легких заморозках, различ­ные укрытия, более поздний сев культур, сокращение периода ве­гетации высадкой рассады.

Такие же меры борьбы с заморозками применимы и в районе 3 (рис. 34).

Для субтропической зоны в целях предотвращения гибели до­рогостоящих субтропических культур от морозов рекомендованы укрытия, использование благоприятных микроклиматических усло­вий, открытый обогрев и специальная агротехника.

76. какова зависимость продолжительности межфазных периодов и уровня тепла?

Тепло как фактор жизнедеятельности растений

Лучистая энергия Солнца, достигая поверхности Земли, преобразуется в тепловую. Согласно М.И. Будыко (1971), тепловой баланс земной поверхности складывается из алгебраической суммы радиационного потока тепла (R ), приходящего к Земле, и уходящих от ее поверхности тепловых потоков.

R = LE + P + A , (15.2)

где L – скрытая теплота парообразования, E – скорость испарения,

P – турбулентный поток тепла от подстилающей поверхности к атмосфере,

A – поток тепла от подстилающей поверхности к нижележащим слоям поч-

вогрунтов.

Разнообразие термических условий на земном шаре в значительной мере обусловливает географическое распространение растений и их био- логические особенности. Тепловые условия существования биологических объектов ограничены относительно узкими пределами, по сравнению с диапазоном температур, наблюдаемых на Земле. Основные физиологические процессы (фотосинтез, дыхание, транспирация, обмен веществ) и анатомо-морфологические изменения (рост, развитие), протекающие в растениях, определяются температурами не ниже 0°С и не выше 50°С.

На рис.15.3 в качестве примера показано взаимное влияние интенсив-

ности света и температуры воздуха на скорость фотосинтеза.

В процессе онтогенетического развития (от семени до семени) потребности растений в тепле различны, что связано с их эволюционнымиразвитием и закреплено на генетическом уровне. Для каждого этапаи(фазы развития) жизненного цикла существуют определенные темпе-

ратурные границы – минимум, оптимум, максимум, в пределах которых

интенсивность биохимических и физиологических процессов изменяет-

ся. Согласно закону Вант-Гоффа, с повышением температуры скорость

реакции экспоненциально возрастает. Для количественной оценки такой

зависимости используются температурные коэффициенты, показыва-

ющие, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении

температуры на 10°С. Ускорение реакции при повышении температуры

на 10°С характеризуется коэффициентом (10 Q ), который определяется

из следующего выражения (Лархер В., 1978; Тооминг Х.Г., 1984):

LnQ 10 =10 /(T 2 −T 1 ) ⋅ Lnk 2 / k 1 , (15.3)

где 2 1 T −T – диапазон изменения температуры; 1 k и 2 k – скорости реак-

ции при температурах 1 T и 2 T соответственно.

В небольшом диапазоне температур коэффициент 10 Q остается сравни-

тельно постоянным и составляет для большинства растений 1,4…2,0, а для

физических процессов – 1,03…1,3. При низких температурах 10 Q больше,

поскольку в этих условиях лимитирующими факторами являются фермента-

тивные (внутриклеточные) реакции. При высоких температурах этот коэффи-

циент уменьшается, так как лимитирующее действие оказывают физические

процессы, протекающие в растении, например скорость диффузии влаги.

Интенсивность и скорость процессов жизнедеятельности растений

целиком определяются температурным режимом среды обитания (при

условии, что другие экологические факторы не лимитированы).

Температурный режим вегетационного периода растений достаточно

полно характеризуется динамикой сезонного хода температуры воздуха

(и почвы), уровнем температуры начала и конца вегетации, минимальной

и максимальной температурами и диапазоном оптимальных температур,

суммой температур (положительных, активных, эффективных), необхо-

димых растениям для всего периода вегетации и отдельных этапов (фаз)

их развития (Бабушкин Л.Н., 1953; Шульгин А.М., 1978 и др.).

Нижняя граница жизнедеятельности растений определяется в основ-

ном физическим процессом замерзания клеточного сока, в первую очередь

ассимилирующих органов, который наступает при температуре -1…-2 °С. У

некоторых арктических и высокогорных растений, а также у многих вечно-

зеленых растений нижний предел замерзания наблюдается при -5…-7 °С.

Верхняя граница жизнедеятельности растений обычно не превы-

шает 50…55 °С, однако имеются сведения о более высоких темпера-

турных пределах газообмена у некоторых тропических злаков, дости-

гающих 58…60 °С. Оптимальные температуры для основных функций

жизнедеятельности растений соответствуют климатическим нормам и

обладают определенной динамичностью. Температурные пределы, не-

обходимые для жизнедеятельности растений, не являются константами,

они могут изменяться в некоторых генетически закрепленных нормах ре-

акции, в результате адаптации растений к складывающимся условиям

теплового режима среды их обитания.

Большинство наземных растений являются эвритермными (от греч.

eurus – широкий, thermos – теплый), т.е. способными произрастать в до-

статочно широком температурном диапазоне и переносить значительные

колебания внешней среды. Некоторые примеры минимальных и макси-

мальных температур роста отдельных растений приведены в табл. 15.3.

С повышением температуры среды обитания растений интенсивность

их роста возрастает до определенных пределов. Усиление роста продол-

жается до оптимального значения температуры, свойственной биоло-

гическим особенностям конкретного вида (сорта) растения. Дальнейшее

повышение температуры вызывает угнетение физиологических процессов

и, соответственно, снижение интенсивности роста. Наивысшая температу-

ра, при которой рост растения еще возможен, называется _температурным

максимумом этого конкретного вида (сорта) растения.

Усиление процессов роста при повышении температуры происходит на

различных этапах органогенеза с неодинаковой скоростью. Например, ско-

рость роста корней гороха при повышении температуры почвы от 0 до 10 °С

возрастает в 9 раз, тогда как в интервале температуры от 10 до 20 °С – всего

в 2,5 раза. В соответствии с генетической природой вида (сорта) активный

рост корней наблюдается при температурах более низких, чем рост надзем-

ных органов того же растения (Рубин Б.А., 1971). Верхний температурный

предел роста различных растений также варьирует в широких пределах.

Температурные пределы для процесса фотосинтеза у большинства

растений в период активной вегетации примерно на 5 °С у́же, чем интер-

вал между повреждением тканей низкими температурами и их гибелью от

перегрева (рис. 15.4). Начало развития и роста побегов в умеренной зоне

происходит при температуре на уровне нескольких градусов выше нуля, у

тропических растений – при 12…15 °С. Уровень средних суточных темпера-

тур воздуха начала вегетации и периода формирования генеративных орга-

нов неодинаков у различных сельскохозяйственных культур.

Так, у озимых и ранних яровых зерновых культур он равен 5 °С, у

поздних яровых – около 10 °С, у теплолюбивых культур (рис, хлопчатник

и др.) – около 15 °С, у тропических культур (сахарный тростник, финико-

вая пальма, авокадо или персея американская – ценное плодовое дерево

и др.) – выше 20 °С.

Для наступления каждой последующей фазы развития растений необхо-

дим более высокий уровень средних суточных температур. Если прораста-

ние семян началось при низкой температуре, то эта фаза будет продолжать-

ся до тех пор, пока не наступят более благоприятные условия, необходимые

для появления всходов. При раннем севе в холодную почву развитие про-

ростка задерживается, тогда, как корневая система продолжает медленный

рост. При позднем севе, в условиях быстрого нарастания температуры поч-

вы и воздуха, интенсивно растет и формируется надземная часть растений,

а корневая система отстает в росте. Поэтому сев зерновых культур в ранние

сроки, в более холодную почву, обеспечивает хорошее развитие корневой

системы и использование растением влаги из более глубоких слоев почвы.

Оптимальный температурный диапазон для фотосинтеза и прироста сухого

вещества у большинства видов равен 15…20 °С, активный рост побегов у

растений умеренного климата отмечается в пределах 15…25 °С, а у расте-

ний субтропической и тропической зон –от 25 до 40 °С.

Температурные пределы для роста и развития растений существенно

изменяются в зависимости от биологических возможностей вида к тем-

пературной адаптации сезона, фазы развития и времени суток. _

высокая температура почвы и воздуха (более 20 °С) в период формирова-

ния цветков в колосе зерновых яровых культур в условиях недостатка поч-

венной влаги снижает урожай на 20…40 %. Жаркая сухая погода в период

налива зерна также значительно снижает урожай зерновых культур.

У теплолюбивых культур угнетение процесса фотосинтеза наступает

при температурах 10…12 °С, даже кратковременное охлаждение фото-

синтезирующих поверхностей вызывает его нарушение.

Информативной характеристикой тепловых ресурсов территории

является показатель суммы среднесуточных температур воздуха за

определенный промежуток времени. Во многих климатических и агро-

климатических справочниках и атласах приводятся такие значения, оп-

ределяемые датами устойчивого перехода среднесуточных температур

через 0, 5, 10, 15 °С в сторону повышения весной и понижения – осенью.

Потребность растений в тепле выражают обычно суммами активных

или эффективных температур. Суммой активных температур называ-

ется показатель, пропорциональный количеству тепла и выражающийся

суммой средних суточных температур воздуха или почвы, превышающих

биологический минимум температуры, установленный для определенного

периода развития растений. Суммой эффективных температур называ-

ется показатель, пропорциональный количеству тепла, выраженный сум-

мой средних суточных температур воздуха или почвы, уменьшенных на

величину биологического минимума температуры (ГОСТ 17713–89).

Практически расчет сумм активных (или эффективных) температур

за вегетационный период или его подпериоды проводят по данным сред-

ней декадной (или месячной) температуры, снятой с графика годового

графика снимают даты начала (точка А) и конца (точка В) периода с тем-

пературой воздуха выше 10 °С. Затем подсчитывается сумма активных

температур за каждый полный месяц. Для этого значение средней ме-

сячной температуры умножается на число дней в месяце. За неполные

месяцы в начале (на отрезке АС) и в конце (на отрезке DB) периода, когда

происходит переход температуры через 10 °С, сумма температур подсчи-

тывается по формуле площади трапеции:

ΣT = T 10 + (Tn / 2n) , (15.4)

где ΣT – сумма температур за неполный месяц в начале вегетационно-__го периода, °С; 10 T – температура воздуха на дату перехода температуры. через 10 °С; n T – температура на конец месяца; n – число дней неполного месяца.

Если сумму температур рассматривать как приближенный интег-

рал всех воздействий термического фактора на растение за период

вегетации, то он оказывается удобным и простым климатологическим

показателем термических ресурсов вегетационного периода (Селяни-

нов Г.Т., 1937). Однако для использования этого способа необходимо

знать нижний предел эффективных температур применительно к каждой

культуре, виду (сорту). Многочисленные исследования показали, что для большинства растений, произрастающих в условиях умеренного климата,

нижним пределом эффективных температур начала вегетации является

средняя суточная температура 5 °С.

≪1. Температура является одним из наиболее сильных факторов,

действующих на скорость развития растения, но строгой, функциональ-

ной зависимости скорости развития растения от температуры среды в

естественной обстановке быть не может.

2. Отклоняющиеся случаи в основном объясняются тем, что действия

температуры среды на скорость развития растения ослабляются или уси-

ливаются другими факторами среды.

3. Анализ отклоняющихся случаев позволяет установить значение и

вклад других факторов среды в процессах изменения скорости развития

растения. Следовательно, необходимо установление количественных

показателей связи скорости развития растения с компонентами общего

комплекса факторов окружающей среды≫

Более того, для размещения новых сортов и гибридов сельскохозяйс-

твенных культур необходимы знания о потребности растений в тепле, вы-

раженные, например, в суммах активных или эффективных температур в

различные периоды их развития, в предельных условиях их минималь-

ных и максимальных температур, обеспечивающих оптимальные усло-

вия для формирования определенного уровня урожая. Оперативные дан-

ные о складывающемся температурном режиме необходимы также для

расчета сроков и норм посева, количественной оценки состояния посевов

в различные периоды их жизнедеятельности, сроков уборки урожая, для

прогнозов ожидаемой величины их урожайности и валового сбора.

В последние годы перманентно происходит смена сортов (и гибри-

дов) в результате целенаправленной работы селекционеров страны. Для

поддержания современного уровня оперативного агрометеорологическо-

го обеспечения сельскохозяйственного производства необходимы агро-

метеорологические исследования потребностей новых сортов (и гибридов)

в условиях температурного и влажностного режимов в процессе их возде-

лывания. ≪ Если солнце – отец урожая, то вода – мать урожа я≫ – гласит индийская пословица.

77.Повреждение растений заморозками. Типы заморозков и их характеристика. Каково влияние местных условий заморозков?

Заморозком называется кратковременное понижение температуры

воздуха или поверхности почвы (травостоя) до 0 °С и ниже, наблюдаемоеночью (вечером, утром) в вегетационный период на фоне положительных

средних суточных температур воздуха. При заморозках на почве в мете-

орологических будках (стандартная высота размещения приборов 2 м) в

это время может быть температура несколько выше 0 °С (до +2…+ 3 °С).

Заморозки обычно наблюдаются весной и осенью (в северных регио-

нах и в высокогорьях даже летом) при антициклональной погоде, на греб-

нях повышенного атмосферного давления, при высоком эффективном

излучении подстилающей поверхности и при слабом ветре.

Различные по интенсивности заморозки наблюдаются во всех районах

сельскохозяйственной зоны страны. В зависимости от времени появле-

ния и степени интенсивности заморозки могут частично или существенно

повредить сельскохозяйственные культуры, снизить или полностью унич-

тожить их урожай. Особенно опасны поздние весенние и ранние осенние

заморозки, совпадающие с периодом активной вегетации растений, огра-

ничивающие использование агроклиматических ресурсов вегетационного

периода конкретной территории. Поэтому информация об интенсивности

заморозков, о сроках их прекращения весной и возникновения осенью

чрезвычайно важна. Эта информация также используется для оценки за-

морозкоопасности территории для принятия решений о размещении теп-

лолюбивых культур, выбора сроков сева и уборки сельскохозяйственных

культур, способов их защиты с целью снижения возможного ущерба от

этого опасного явления природы. Заморозкам подвержены и субтропи-

ческие районы, где зимние понижения температур носят характер замо-

розков умеренного пояса (Гольцберг И.А., 1961).

По интенсивности выделяют заморозки слабые, средние и силь-

ные. Слабыми заморозками считаются понижения температуры де-

ятельной поверхности не ниже -2 °С, когда температура воздуха при

этом ≥ 0 °С. При средних заморозках температура поверхности земли

опускается до -3…-4 °С и заморозок охватывает самые нижние, при-

мыкающие к поверхности слои воздуха. При сильных заморозках тем-

пература снижается до -5 °С и охватывает приземный слой воздуха до

высоты 1,5… 2 м; именно в этом слое находится большинство возделы-

ваемых полевых культур. Применительно к плодовым культурам под за-

морозком понимают аналогичное снижение температуры в слое воздуха

на уровне крон.

По длительности действия различают заморозки: продолжительные

(>12 ч), средней продолжительности (5…12 ч), кратковременные (<5 ч).

Кратковременные заморозки растения переносят с меньшими поврежде-

ниями, чем продолжительные. В сомкнутых посевах повреждаются пре-

имущественно верхние ярусы листьев и побегов.

По характеру процессов , вызывающих заморозки, и сопровождаю-

щих их погодных условий выделено три типа заморозков.__ Адвективные заморозки возникают вследствие затока, вторжения

(адвекции) холодных арктических масс воздуха обычно в результате пе-

рестройки сезонной циркуляции атмосферы. Название произошло от ла-

тинского слова адвекции (advectio – доставка) – горизонтальный перенос

воздуха и его свойств, например холода, тепла, водяного пара, запылен-

ности и т.п.

При адвекции холода температуры ниже 0 °С отмечаются не только в

приземном слое воздуха, но и могут распространяться до больших высот.

Такие заморозки наблюдаются в начальный период весны или поздней

осенью при общем низком уровне температуры, при плотной облачности

и ветре. Они могут охватывать большие территории с продолжительнос-

тью несколько суток, в течение которых за счет дневных температур про-

исходит постепенное прогревание холодных масс воздуха, обычно это

3…4 суток. Причем в начале наступления холодной волны температура

ниже 0 °С может продержаться в течение суток и более. К концу перио-

да вторжения холодного воздуха отрицательные температуры наблюда-

ются только в ночное время, повышаясь за счет постепенного дневного

прогрева от ночи к ночи. Поэтому амплитуда суточного хода в такие дни,

как правило, невелика, а разница между температурой воздуха на уровне

метеорологической будки и у поверхности почвы незначительна.

Этот тип заморозков наименее опасен, поскольку озимые культуры

еще не потеряли свою закалку холодного периода года или уже приоб-

рели ее. Однако в отдельные годы осенью адвективные заморозки мо-

гут нанести непоправимый урон плодовым деревьям, у которых еще не

завершилось сокодвижение в их проводящих сосудах. Разрыв последних

вследствие образования ледяных кристаллов замерзшего клеточного сока

приводит к гибели части или всей кроны дерева. Плодовые сады любого

возраста и не укрытые на зиму виноградники в таких случаях не подлежат

восстановлению, их выкорчевывают и закладывают новые плантации.

При адвективных заморозках влияние рельефа местности, состоя-

ние почвы, наличие растительности, близость водоемов проявляется

слабее, чем при других типах заморозков, поскольку происходит заток

больших холодных воздушных масс, проникающих повсеместно. Однако

более заморозкоопасными становятся наветренные склоны и участки,

открытые холодным ветрам. Наименее заморозкоопасными являются

вершины и верхние части склонов, с которых охлажденный (и, следо-

вательно, более тяжелый) воздух стекает вниз и заменяется более теп-

лым. Средние части склонов в холмистой местности занимают по сте-

пени заморозкоопасности промежуточное положение, поскольку приток

холодного воздуха уравновешивается его стоком. Такие же условия за-

морозкоопасности создаются на равнинах или на обширных выровнен-

ных плато, или на широкой ровной долине.

В вогнутых формах рельефа (низины, котловины), а также на крупных

лесных полянах продолжительность беззаморозкового периода заметно

сокращается, а интенсивность заморозков увеличивается. На берегах круп-

ных водоемов продолжительность беззаморозкового периода увеличива-

ется на 25…35 суток, по сравнению с континентальными территориями.

Радиационные заморозки возникают в тихие ясные ночи при относи-

тельно низких среднесуточных температурах воздуха вследствие интен-

сивного излучения земной поверхности, охлаждения ее и прилегающего

слоя воздуха до отрицательных температур. Этот тип заморозков назы-

вают в народе утренниками, поскольку они длятся в течение ночи, усили-

ваясь ко времени восхода Солнца.

Природа радиационных заморозков связана с охлаждением подсти-

лающей поверхности – почвы и растительного покрова. Заморозки этого

типа проявляются при ясном безоблачном небе, безветренной погоде и

в первую очередь в местах, расположенных в понижениях рельефа, где

создаются условия для застоя холодного воздуха. Поверхность почвы

и прилегающий к ней нижний слой атмосферы в ночной период отдают

тепло путем излучения. Величина отдачи энергии излучением зависит в

основном от температуры поверхности почвы и в меньшей степени – от

свойств самой почвы (Чудновский А.Ф., 1949). Это излучение несколь-

ко уменьшается от обратного излучения атмосферы, которое зависит от

температуры воздуха, количества твердых и жидких примесей, водяного

пара, углекислоты и поглощается земной поверхностью, снижая потери

тепла почвой. Конечная отдача энергии почвой составляет, таким обра-

зом, разность между потерей тепла почвой излучением и приобретенным

ею теплом, обратно излучаемым атмосферой. Эта разность называется

эффективным излучением. Если разность температур между поверхнос-

тью почвы и более высокими слоями воздуха велика, что наблюдается,

когда на высоте имеется холодный воздух, то и величина эффективно-

го излучения значительна. Эффективное излучение также велико, когда

обратное излучение атмосферы мало, а воздух свободен от различных

примесей. При малой разнице температур между поверхностью почвы и

прилегающим к ней воздухом эффективное излучение также мало.

Согласно А.Ф. Чудновскому (1949), земная поверхность (излучатель)

и атмосфера (противоизлучатель) излучают по законам абсолютно чер-

ных тел, тогда

8 26 10 11 4 4 з A B = , ⋅ − (T −T) , (18.1)

где з T и A T – абсолютные температуры земли и атмосферы.

Данные эффективного излучения получают с помощью измерений

специальными метеорологическими приборами пиргеометрами (от греч.

pyr – огонь, g e – земля) системы К. Онгстрема, С.И. Савинова, Ю.Д. Яни-

шевского и др. Тепловой режим земной поверхности в ночной период

кладывается под влиянием нескольких факторов: теплопроводности

воздуха, соприкасающегося с поверхностью почвы путем вертикального

перемешивания (турбулентного обмена) (К ); поступления тепла (П ) из

внутренних, более нагретых слоев почвы, благодаря ее теплопроводнос-

ти8; конденсации влаги (процесс обратный испарению), сопровождаемой

выделением тепла на поверхности почвы (Т ). Таким образом, тепловое

состояние земной поверхности, которое определяет ее температуру в

случае равновесия (приход и расход тепла уравновешены) выражают

уравнением баланса тепла:

В = К + П + Т. (18.2)

Знания теплового баланса почвы используются при разработке раз-

личных методов борьбы с радиационными заморозками.

Следствием сильного ночного охлаждения воздуха у земнойповерх-

ности является формирование приземной инверсии температуры (от лат. –

inversion – переворачивание; перестановка). При инверсии с высотой темпе-

ратура повышается в некотором слое воздуха, в то время как на поверхнос-

ти почвы или сомкнутого травостоя холоднее, чем на высоте 2 м, в среднем

на 2,5…3 °С; в условиях резко континентального климата (Сибирь, Казах-

стан, Средняя Азия) эта разница может достигать 4,0…4,5 °С. Наиболее

низкая температура воздуха в безветренные и ясные ночи в большинстве

случаев отмечается на высоте 2…5 см над поверхностью почвы. В сомкну-

том травостое минимальные температуры наблюдаются на уровне верхне-

го яруса листьев, которые повреждаются заморозками в первую очередь.

Сухие и разрыхленные почвы, и особенно осушенные торфяники, облада-

ющие пониженной теплоемкостью и теплопроводностью, быстро охлажда-

ются, что создает благоприятные условия для возникновения заморозков

на поверхности почвы. Ориентация склонов возвышенностей оказывает

косвенное влияние на заморозкоопасность: на восточных и юго-восточных

склонах растения сильнее повреждаются заморозками. Это объясняется

быстрой сменой температуры замерзших тканей: после восхода солнца

они быстро нагреваются солнечными лучами, из клеток, поврежденных

кристаллами льда, влага попадает в межклеточное пространство, быстро

испаряется; из-за дефицита влаги ткани растения сморщиваются, высыха-

ют, что усиливает степень повреждения всего растения.

Интенсивность и продолжительность радиационных заморозков за-

висят от рельефа и характера подстилающей поверхности, влажности

почвы и воздуха и других местных условий. Продолжительность их обыч-

но ограничивается продолжительностью темного времени суток или не-

много больше, иногда до 8…12 часов. При ясной, безоблачной погоде__

заморозки могут наблюдаться каждую ночь в течение длительного пери-

ода. Появление облачности среднего и даже верхнего яруса снижает из-

лучение земной поверхности, а следовательно, и процесс выхолаживания

приземного слоя воздуха, благодаря чему заморозка может не быть. Хо-

лодный, более тяжелый воздух застаивается в понижениях рельефа и,

если там размещены посевы сельскохозяйственных культур, плодовые

насаждения, виноградники, заморозок поражает их, нанося ущерб не

только состоянию растений, но и конечному урожаю. Размеры послед-

него зависят от интенсивности и продолжительности заморозка. В то же

время на возвышениях и их склонах снижение температуры до уровня за-

морозка обычно не наблюдается. Радиационные заморозки чрезвычайно

опасны для сельскохозяйственных культур.

Происхождение поздних весенних и ранних осенних заморозков свя-

зано с адвекцией холода, с последующим радиационным ≪выстыванием≫

занесенной холодной воздушной массы (Гольцберг И.А., 1961).

Адвективно-радиационные (смешанные) заморозки возникают в ре-

зультате вторжения холодных масс воздуха на конкретную территорию и

последующего ночного выхолаживания приземного слоя воздуха до от-

рицательных температур вследствие излучения подстилающей поверх-

ности. Таким образом, адвекция холода и радиационное выхолаживание

проявляются в этом типе заморозков в комплексе. Заморозки подобного

типа наблюдаются обычно в конце весны и даже в начале лета, а также

ранней осенью в результате холодных вторжений арктического воздуха.

Эти сроки совпадают с вегетационным периодом сельскохозяйственных

культур, поэтому опасность нанесения ущерба посевам велика, хотя поч-

ва и растительный покров еще достаточно прогреты.

Заморозок обычно возникает в ночные часы, главным образом пе-

ред восходом солнца, его продолжительность чаще всего не превышает

3…4 ч, а интенсивность, как правило, около -2…-3 °С. Отмечаются они

обычно на поверхности почвы или травостоя, но могут наблюдаться только

в приземном слое воздуха. В таких случаях температура на поверхности

почвы и в метеорологической будке положительна, а теплолюбивые расте-

ния повреждаются заморозком. Это, так называемые, ≪скрытые≫ замороз-

ки, когда приборы, установленные в метеорологической будке и на поверх-

ности почвы, не регистрируют отрицательных температур, а теплолюбивые

культуры повреждаются заморозком. Такое явление объясняется тем, что

лежащий на поверхности почвы резервуар минимального термометра, на-

половину присыпанный почвой, получает ≪дополнительное тепло≫ из ее

нижележащих слоев; поэтому температура поверхности почвы фиксируется

термометром более высокой, чем фактическая, и оказывается выше 0 °С.

Заморозки на поверхности почвы заканчиваются весной позже, осе-

нью начинаются раньше, чем в воздухе на уровне метеорологической будки, вследствие чего беззаморозковый период на почве оказывается

короче на 20…30 суток, чем в воздухе на высоте 2 м.

При радиационных и адвективно-радиационных заморозках микро-

климатические различия выявляются весьма четко. На выровненных

территориях они определяются различными условиями излучения,

образующимися вследствие разнообразия свойств подстилающей по-

верхности (различия в плотности и влажности почвы, ее окраске, ха-

рактере и степени покрытия почвы растительностью и т.п.). Это приво-

дит к большому разнообразию в интенсивности излучения отдельных

участков поверхности и к пестроте в распределении заморозков по

территории.

Заметное ≪средообразующее≫ влияние на интенсивность и продол-

жительность заморозков оказывает рельеф местности, а также степень

ее облесенности, наличие крупных водных поверхностей или других

физико-географических особенностей территории. В условиях пересе-

ченного рельефа – холмистого или горного – к этим особенностям ноч-

ного излучения различной подстилающей поверхности прибавляются

условия стока или подтока холодного воздуха на склонах, зависящие

от площади ≪воздухосбора≫. Чем больше площадь склонов, с которых

стекает в долину охлажденный воздух, тем интенсивнее и чаще замо-

розки в такой долине.

Средние условия заморозкоопасности создаются при отсутствии вы-

раженного притока и стока охлажденного воздуха со стороны больших,

выровненных площадей (порядка 1…2 км2 и более), которые могут распо-

лагаться на равнине, на плато, обширной плоской вершине или в широ-

кой выровненной долине. До средней части дна сток холодного воздуха

со склонов уже не доходит. Все эти местоположения по своим количест-

венным показателям обычно определяются по материалам наблюдений

и микроклиматических съемок, выполняемых сотрудниками ближайшей

метеорологической станции.

Например, на возвышающихся формах рельефа (вершины холмов,

верхние и средние части склонов) продолжительность беззаморозково-

го периода возрастает (на 5…25 суток), а на вогнутых формах рельефа

(котловины, замкнутые, широкие и плоские долины и т.п.) – значительно

сокращается (на 15…30 суток) по сравнению с открытой ровной местнос-

тью (табл. 18.1).

Приведенные в таблице 18.1 изменения средней продолжительнос-

ти беззаморозкового периода показывают величину поправок, которые

следует вносить в данные, снятые с карт, составленных для равнинных

территорий И.А. Гольцберг (1961).__

ВВЕДЕНИЕ

Народное хозяйство - взаимосвязанная система отраслей общественного производства страны. Ведущее место в народном хозяйстве занимает производство. Влияние на продуктивность производства оказывает не только антропогенный фактор, но и природное воздействие среды.

Заморозки представляют значительный интерес для различных потребителей. Поэтому их изучению издавна уделялось большое значение. Было выполнено ряд работ, посвященных исследованию заморозков в синоптическом, климатическом и агрометеорологическом аспектах.

Влияние заморозков на народное хозяйство страны нельзя преуменьшить в его негативных последствиях для развития многих отраслей народного хозяйства.

Особенно актуальна проблема уменьшения вредного воздействия заморозков для таких отраслей народного хозяйства как сельское хозяйство, лесное хозяйство, транспортная система и коммунальное хозяйство. Для этих отраслей украинскими исследователями и учёными разрабатываются продуктивные методы борьбы с заморозками.

Классификация заморозков

Условия образования заморозков

В классификации стихийных бедствий в чрезвычайных ситуациях, заморозки относят к метеорологическим и агрометеорологическим опасным явлениям.

Заморозками называют понижения температуры почвы и/или воздуха до 0°С и ниже при положительных среднесуточных температурах.

Заморозки наблюдаются, как правило, в переходное время года. Различают заморозки весенние и осенние, ранние и поздние.

Условия погоды, благоприятствующие заморозку (большое эффективное излучение, слабый ветер), создаются в антициклонах и гребнях повышенного давления.

При заморозках температура воздуха на высоте 2 м (в метеорологической будке) иногда может оставаться положительной, а в самом нижнем слое воздуха, прилегающем к земле, опускается до 0°С и ниже вследствие эффективного излучения.

В случае когда температура воздуха положительна, а температура почвы или растений в результате их радиационного охлаждения опускается ниже 0°С, возникают заморозки на почве.

Интенсивность заморозка зависит от рельефа местности, экспозиции склона, наличия водоема, лесонасаждений. Бывает и так, что заморозок возникает только на почве, а на высоте, например 2 м, заморозка нет.

Установлено, что в период заморозка поле температуры неоднородно как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Известно, что на высоте 1-3 см от поверхности земли температура воздуха при заморозке самая низкая. Разница температуры у поверхности почвы и на высоте двух метров иногда достигает 2-5°С и более. При радиационных заморозках, по нашим наблюдениям, температура изменяется в среднем на 1°С на каждые 15 м высоты по склону.

В горизонтальном направлении поле температуры при заморозке ячеистое. На протяжении одного метра температура воздуха за короткие промежутки времени может изменяться на 2-3°С и более. Вот почему даже на небольшом участке растения при радиационном заморозке повреждаются неодинаково.

В одни годы заморозки прекращаются рано весной и начинаются поздно осенью, в другие - наоборот. На морском побережье Украины заморозки часто прекращаются до перехода средней суточной температуры через 5°С.

По средним многолетним данным заморозки в воздухе весной заканчиваются во второй половине апреля. Заморозки на поверхности почвы заканчиваются в среднем на 5-10 дней позднее, чем заморозки в воздухе.

В отдельные годы заморозки случаются в первой половине мая, а осенью начинаются в начале октября, в северных и западных районах они возможны и в сентябре. Осенью после первых заморозков часто устанавливается длительная теплая погода.

Продолжительность периода без заморозков в разных регионах страны колеблется в различных пределах.

Большое влияние на продолжительность периода без заморозков оказывает рельеф местности. В холмистом рельефе разница в его продолжительности между верхней и нижней частями холма достигает 12-13 дней, а в гористом - 20-25 дней и более.

Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова.

заморозки

мн. Легкий мороз, обычно по утрам весной или осенью.

Энциклопедический словарь, 1998 г.

заморозки

понижения температуры ниже 0°С в приземном слое воздуха или на почве вечером или ночью (при положительной температуре днем). Заморозки бывают весной и осенью вследствие ночного охлаждения почвы.

Заморозки

понижение температуры воздуха ниже 0╟С вечером и ночью при положительной температуре днём. Возникновение З. обусловлено или вторжением холодных масс воздуха, пришедших из др. районов (чаще из Арктики), ≈ адвективные З., или ночным радиационным охлаждением поверхности почвы и растительного покрова ≈ радиационные З. Однако в большинстве случаев в возникновении З. играет роль как предварительная адвекция массы холодного воздуха в данный район, так и последующее ночное излучение, охлаждающее почву, а от неё и воздух до отрицательных температур. Обычно в средней полосе СССР З. бывают весной (до половины июня) и осенью (начиная со второй половины сентября).

З. могут быть причиной значительного снижения урожая полевых, овощных и плодовых культур. Губительное действие З. на с.-х. культуры объясняется непосредственным действием низкой температуры на живую клетку, при котором происходит вымораживание воды из клеточного сока, образование ледяных кристаллов в межклеточных пространствах и обезвоживание протоплазмы. Наиболее устойчивые растения, выдерживающие кратковременные З. от ≈7 до ≈10╟С, ≈ ранние яровые хлеба и зернобобовые ранних сроков сева; среднестойкие, выносящие от ≈3 до ≈4╟С, ≈ соя, могар, канатник и др.; малоустойчивые, способные переносить от ≈2 до ≈3╟С, ≈ кукуруза, просо, сорго, картофель, махорка и др.; неустойчивые растения, всходы которых повреждаются от ≈0,5 до ≈1,5╟С, ≈ фасоль, рис, хлопчатник, бахчевые, кунжут, арахис, гречиха и др. Особенно чувствительны к З. генеративные органы.

В борьбе с З. большое значение имеет внедрение скороспелых сортов с.-х. культур в районах с коротким безморозным периодом, селекция растений на морозоустойчивость, применение калийных удобрений, а также своевременное проведение с.-х. работ, правильный выбор места сева с учётом микроклимата и т. и. Наиболее известный и распространённый метод борьбы с З. ≈ дымление, широко применяемый для защиты цветущих плодовых культур и всходов теплолюбивых овощных культур в средней полосе и на Ю. СССР. В субтропиках СССР на лимонных плантациях применяют открытый обогрев (воздух среди растений нагревают сжиганием в специальных грелках нефти, каменного угля и т.п. горючих веществ); практикуют также укрытие лимонов и апельсинов трёхслойной марлей. Обогрев плантаций электрическими грелками, батареями с тёплой водой или паром эффективен, но дорог и применим только для получения ценной продукции.

Лит.: Берлянд М. Е., Красиков П. Н., Предсказание заморозков и борьба с ними, 2 изд., Л., 1960; Гольцберг И. А., Агроклиматическая характеристика заморозков в СССР и методы борьбы с ними. Л., 1961.

И. А. Гольцберг.

Википедия

Заморозки

Заморозки - понижения температуры ниже 0 °С в приземном слое воздуха высотой до или на почве вечером или ночью при положительной температуре воздуха днём. В центральных областях Европейской части России последние весенние заморозки часто наблюдаются в конце мая - начале июня, а первые осенние заморозки возможны в начале сентября. Период года от средней даты последнего весеннего заморозка до средней даты первого осеннего заморозка называют безморозным периодом. В конце весны, летом или в начале осени заморозки часто носят мозаичный или спорадический характер. Характерными признаками заморозка являются иней и лёд на лужах.

Примеры употребления слова заморозки в литературе.

В конце октября, когда наступают настоящие заморозки , исчезают и водомерки и водяные жуки, в это время и в ноябре, в тихие дни ни одна морщинка не набегает на водную гладь.

Таня клянется, что они прокусывают сквозь подметку и завидует кошке Нюрке -- ее-то не кусают, и заморозки Нюрке нипочем.

В белом тумане байдар караван вечером к плесу придет, а туман Скатится утром слезами с ракит - заморозки , заморозки .

Лес тихо замер у соной воды, слушает сказки вечерней звезды, У в полнолуние тени резки - заморозки , заморозки .

Метеорологи различают три типа заморозков .


Адвективные - возникают от вторжения холодного воздуха с севера. Они могут длиться несколько дней, охватывают большую территорию и мало зависят от местных условий.

Радиационные - обусловлены охлаждением почвы в ясные дни. При таких заморозках температура поверхности почвы и в приземном слое может быть холоднее на 3-4°С, чем на высоте 2 метра от земли (на такой высоте измеряется на метеостанциях температура воздуха), а самая низкая температура бывает перед восходом солнца. На интенсивность заморозка сильно влияют местные условия: высота места, склон, растительность, плотности и влажность почвы и даже цвет почвы. Ночью в нижних частях склона и в долинах значительно холоднее, чем в верхних и на вершине. В замкнутых котловинах разница температур у поверхности почвы и на высоте 2 метра может достигать 10°С. В лесу температура выше, чем на поляне, на 2-3°. Сухая и рыхлая почва имеет малую теплопроводность и теплоемкость, поэтому способствует возникновению радиационных заморозков, влажная и плотная почва, наоборот, снижает действие заморозка. На восточных и юго-восточных склонах растения повреждаются сильнее, потому что утром попадают под действие солнца.

Адвективно-радиационные - образуются от вторжения холодного воздуха и дальнейшего ночного охлаждения почвы.

Заранее предсказать, когда они проявятся, невозможно. Обычно о резком похолодании в весенний и осенний периоды сообщается в прогнозах погоды с заблаговременностью в 1 -3 дня. За это время можно принять необходимые меры по защите растений.

Наиболее эффективны все способы защиты от радиационных заморозков. К ним можно отнести: дымление - повышает температуру на 1-2°С, укрытие пленкой увеличивает прогрев noчвы на 7-10°С, увлажнение почвы повышает ее теплопроводность и теплоемкость, а конденсация влаги способствует повышению температуры в приземном слое воздуха на 1,5-2°С. Темная мульча повышает температуру почвы на 2-3°С, а светлая понижает на 4-8°С.

Рыхление почвы на глубину 2-4 см снижает температуру в этом слое на 1-3°, а прикатывание повышает на 1-2°. Даже небольшие гребни во время радиационного заморозка оказываются на 2-3° теплее.

Очень хороший эффект при радиационном заморозке дает продувание воздуха , но этот прием доступен только для крупных специализированных хозяйств.

Самый простой прием - присыпка всходов землей .

А вообще для защиты растений от заморозков большое значение имеет весь комплекс мер : подбор скороспелых и зимостойких сортов, внесение калийных удобрений, учет микрорельефа, соблюдение сроков сева и др.