Агрометеорологічні прогнози в сільському господорстві

АГРОМЕТЕОРОЛОГІЧНІ ПРОГНОЗИ У СІЛЬСЬКОМУ ГОСПОДАРСТВІ

10.1. Основні методи агрометеозабезпечення

Методи агрометеорологічних прогнозів ґрунтуються на виявленні у процесі досліджень складних зв’язків між початковим та кінцевим станами явищ або процесів у системі грунт — рослина — атмосфера, зумовлених впливом природних і антропогенних факторів. Від точності інформації залежить якість завбачення, його справджування.

Агрометеорологічні прогнози поділяють  на п’ять груп:

1) завбачення заморозків на поверхні ґрунту та в прилеглому до земної поверхні шарі повітря;

2) прогнози агрометеорологічних умов (запаси вологи у ґрунті на початок весняного періоду, теплозабезпеченість вегетаційного періоду);

3) фенологічні завбачення (строки початку польових робіт, настання основних фаз розвитку рослин, поява шкідників та хвороб рослин);

4) прогноз перезимівлі озимих культур;

5) прогноз урожайності сільськогосподарських культур та їх якості.

10.2. Завбачення заморозків

Існує кілька методів завбачення заморозків. Адвективні заморозки легко прогнозуються за синоптичними картами, а радіаційні та адвентивно-радіаційні, що залежать від місцевих умов (переважно від характеру підстилаючої поверхні), за картами погоди і з достатньою вірогідністю не можуть бути завбачені.

Найбільш поширений спосіб прогнозу заморозків в умовах півдня Європейської частини — спосіб Михалєвського. Він ґрунтується на показах термометрів станційного психрометра і визначенні хмарності неба.

Так, завбачувана температура приземного (на висоті 2 м від поверхні землі) шару повітря у нічні та ранкові години

де М - мінімальна температура повітря, яка прогнозується, °С;

t — температура повітря за сухим термометром станційного психрометра о 13 год;

 — температура випаровування води, взята за змоченим термометром станційного психрометра о 13 год;

C — коефіцієнт, який враховує відносну вологість повітря (за довідковими таблицями);

N — поправка на хмарність (хмарність визначають о 21 год.).

На поверхні ґрунту заморозки прогнозуються за формулою

У мінімуми температур, які розраховуються за цими формулами, вводяться поправки на хмарність, яку оцінюють за 10-бальною шкалою. Якщо хмарність 4 - 7 балів, то поправку не вносять, а коли менша ніж 4 бали то від добутого результату віднімають 2 °С, а при хмарності, вищій за 7 балів — додають 2 °С.

Імовірність заморозків визначають так: якщо мінімальні температури повітря та поверхні ґрунту, обчислені за формулою Михалєвського, вищі +2°С, то заморозку не буде; коли нижчі -2°С, то приморозок буде.

10.3. Прогноз запасів вологи у ґрунті на початок весняних робіт

Цей прогноз, розроблений Л. О. Разумовою. складають за станом на 1 березня, тобто за 30—50 днів до висівання ранніх ярих культур (вівса, ячменю, гороху).

Вихідні дані для завбачення (оцінки) запасів вологи у ґрунті такі:

а) відомості про запаси доступної для рослин вологи у шарі ґрунту 0 — 100 см восени перед його замерзанням;

б) дефіцит доступної вологи в осінній період − різниця між найменшою вологоємністю метрового шару та наявними тут осінніми запасами доступної вологи;

в) кількість опадів за період від осіннього визначення вологості ґрунту до дня проведення прогнозу та від дати складання завбачення до переходу середньодобової температури повітря через 5 °С (дані за довгостроковим прогнозом погоди).

Для областей (районів) з стійкою зимою і глибоким заляганням ґрунтових вод запас вологи у ґрунті виражається рівнянням

,

де — динаміка запасів доступної для рослин вологи в метровому шарі ґрунту, мм;

X — кількість атмосферних опадів за період від дати визначення вологості ґрунту восени до дати переходу температури повітря через 5 °С весною, мм;

H — різниця між запасами вологи при найменшій вологоємності ґрунту і фактичним запасом вологи в осінній період, мм.

Для регіонів з глибоким заляганням ґрунтових вод та нестійким сніговим покривом формула має вигляд

Запаси доступної для  рослин вологи в ґрунті можна прогнозувати за 1—2 місяці до початку весни та за період від осені до весни. Відповідно до цього і проводять розрахунки. Процент вологи на початок весни визначають діленням величини фактичних запасів вологи на кількість вологи, що утворюється при найменшій вологоємності ґрунту.

З урахуванням цього  показника оцінюють запаси вологи від  найменшої вологоємності: понад 80 % — «Норма», 60—79 % — «Задовільно», 40—59 % — «Недостатньо», менше 40 % — «Незадовільно».

Отже, прогнозування запасу вологи у метровому шарі ґрунту на початок весняної сівби ранніх ярих культур проводять у такій послідовності. Визначають вологість і запаси вологи в ґрунті на кінець осені (або взимку); встановлюють кількість опадів від дати закінчення осені до дати складання прогнозу і початку весни; визначають запаси вологи в ґрунті при найменшій вологоємності та недостатність насичення ґрунту водою; визначають динаміку запасів вологи від осені до настання весни і запаси вологи на початку весни з подальшою оцінкою цих запасів.

10.4. Завбачення строків настання фаз розвитку сільськогосподарських культур

У різні роки, залежно  від метеорологічних умов, фази розвитку і росту однієї і тієї самої культури настають у різний час. Наприклад, сходи, кущіння, вихід у трубку, колосіння, наливання і достигання зерна у різних зернових культур в одних умовах зберігаються, в інших спостерігається різниця до 25 днів.

Дуже важливо знати наперед дати настання тієї чи іншої фази розвитку культури, щоб зменшити можливу негативну дію метеорологічних факторів або запобігти їм. Так, при прогнозі посухи бажано завчасно проводити зрошення культур; збирання овочів і фруктів закінчити до настання ранніх осінніх заморозків.

Для того щоб з урахуванням погодних умов завчасно підготуватися до збирання зернових культур, доцільно завбачити дату їх достигання. При роздільному збиранні зернових прогнозують настання фази воскової стиглості, при прямому комбайнуванні — дату повної стиглості.

Принцип розрахунку ґрунтується на визначенні тієї дати, до якої нагромадиться сума ефективних температур повітря, яка є постійною величиною для міжфазового періоду певної культури. Суму середньодобових температур, як правило, наводять в агрометеорологічних та сільськогосподарських довідниках по культурах (сортах) і міжфазових періодах.

Знаючи дату настання попередньої фази, суму ефективних температур і середньодобову температуру повітря за міжфазовий період, можна визначити дату настання наступної фази D. Для цього використовують формулу Шиголєва:

де D₁ — фактична дата настання попередньої фази у поточному році;

А — постійна сума ефективних температур, необхідних для проходження періоду від попередньої до наступної фази;

t_сер — завбачувана середньодобова температура повітря міжфазового періоду.

При визначенні дати настання воскової стиглості зерна в озимих зернових культур треба знати дату колосіння, суму ефективних температур за період колосіння — воскова стиглість, фактичну дату колосіння і передбачувану середньодобову температуру повітря за цей період. Слід зазначити, що прогнозовану середньодобову температуру повітря визначають за період від фактичної дати колосіння до середньобагаторічної дати воскової стиглості культури.

10.5. Імовірність вимерзання  і випрівання озимих культур

Одними з основних причин ушкодження та загибелі озимих культур під час  перезимівлі є їх вимерзання та випрівання. Тому від завбачення ймовірності цих явищ на початку весняного періоду залежить підготовка до проведення відповідних заходів догляду за зрідженими посівами, часткове (вибіркове) чи суцільне пересівання їх ярими культурами.

У практиці обслуговування сільського господарства серед довгострокових прогнозів перезимівлі озимих культур найчастіше використовують методики, розроблені В.А.Мойсейчик.

Систематизуючи й аналізуючи численні спостереження, В.А.Мойсейчик визначила залежність вимерзання посівів від мінімальної температури на глибині вузла кущіння. Мінімальна температура до 20 лютого характеризує абсолютний мінімум температури ґрунту на цій глибині за зиму.

Залежність вимерзання площі посівів озимих культур від мінімальної температури на глибині вузла кущіння визначають за формулою

,

де S — очікувана площа вимерзання посівів (процент від усієї площі посіву озимих);

 — середня по області мінімальна  температура ґрунту на глибині вузла кущіння до 20 лютого.

Випрівання посівів озимих культур залежить від температури ґрунту на глибині вузла кущіння і тривалості періоду п з висотою снігового покриву 30 см і більше. Тому прогноз випрівання озимих культур складається за цими двома показниками.

Залежність між можливою площею загиблих від випрівання посівів S_в і мінімальною температурою ґрунту на глибині вузла кущіння озимих культур до 20 лютого при висоті снігового покриву 30 см і більше обчислюють за таким рівнянням:

Справджування довгострокових прогнозів перезимівлі озимих зернових культур становить 85—90%.

Для регіонів, де загибель озимих культур зумовлена дією комплексу несприятливих факторів, В.А.Мойсейчик розробила багатофакторні рівняння прогнозів, характерні для різних ґрунтово-кліматичних зон.

Прогнози перезимівлі  озимих культур складають щорічно 20 лютого в Гідрометбюро України  для усіх областей і районів.

10.6. Фактори, що впливають  на завбачення урожайності і  якості сільськогосподарських і  культур

Середньо- та довгострокові прогнози врожайності сільськогосподарських культур дають змогу передбачити очікувану кількість вирощеної продукції, що дає можливість своєчасно організувати збирання, перевезення, очищення та зберігання її. На урожайність впливають фактори, які умовно можна поділити на такі групи:

1) стійкі — ґрунтово-кліматичні умови, рельєф місцевості, біологічні особливості культур;

2) пов’язані з агротехнічними заходами — раціональні способи та прийоми підготовки і обробітку ґрунту, оптимальні дози органічних і мінеральних добрив, інтегрована система захисту рослин, використання посівного матеріалу з високими генетичними і селекційними якостями, проведення меліоративних заходів, використання ефективних машин і знарядь тощо;

3) метеорологічні (погодні) умови — опади та їх динаміка, запаси вологи у ґрунті, температура повітря і поверхні ґрунту, вітри, заморозки, а також стан посівів зумовлений нормою висіву насіння, густотою, формуванням листкової поверхні і стеблостою.

10.7. Прогноз урожайності озимої пшениці

Методику завбачення урожайності озимої пшениці на чорноземних ґрунтах розробила О.С.Уланова. Ця методика складена за допомогою ЕОМ з урахуванням факторів, основні з яких — агрометеорологічні умови та стан посівів.

Більшість учених вважають, що на вирощування  озимої пшениці температурні умови особливого впливу не мають. Один з головних факторів формування врожаю — запаси вологи в ґрунті, які залежать від весняних нагромаджень та динаміки атмосферних опадів за період вегетації.

Урожайність озимих залежить також  від того, яка кількість продуктивних стебел (на 1 м²) збереглася після перезимівлі. В умовах України нерідко спостерігаються посушливі осені, коли кущіння озимих незадовільне і рослини вступають у зиму ослабленими. Якщо зима з нестійким (низьким) сніговим покривом та значною амплітудою коливань температури, то посіви будуть зрідженими внаслідок того, що частина рослин не дає колосоносних стебел або відновлює їх у малій кількості.

Залежність урожайності озимої пшениці від весняних запасів доступної для рослин вологи і кількості стебел на 1 м² зберігається і в наступні фази росту рослин. Проте пізніше, крім цих факторів, слід враховувати температуру, кількість опадів і висоту стебел.

О.С.Уланова на підставі тривалих спостережень і досліджень з достатньою ймовірністю обчислила математичну очікувану урожайність сортів озимої пшениці для окремого поля і середню по області.

Для сортів Миронівської селекції через 8—12 днів після відновлення вегетації прогноз урожаю за 3 місяці наперед визначають за формулою

де У — очікувана урожайність культури, т/га;

W_дост — запаси доступної для рослин вологи у метровому шарі ґрунту, мм;

п — кількість стебел на 1 м².

У період виходу рослин у трубку завбачувану урожайність (двомісячний прогноз) можна визначити так:

,

де t — середня температура повітря за період відновлення вегетації — вихід в трубку.

При прогнозуванні урожайності  озимої пшениці за місяць до достигання формула має вигляд:

де А — кількість опадів за період відновлення вегетації — колосіння, мм;

h — висота стебел рослин у період колосіння, см.

При тривалих сильних посухах та суховіях у період від цвітіння до воскової стиглості урожайність розраховують за таким рівнянням:

,

де А₁ — сума опадів у період від відновлення вегетації до цвітіння, мм;

A₂ — сума опадів у період від цвітіння до воскової стиглості, мм;

п — кількість колосових стебел у фазі молочної стиглості на 1 м²;

h — висота рослин у фазі молочної стиглості, см.

Дати настання відповідних фаз беруть за середньобагаторічними даними.

Прогнози, розраховані за наведеними вище формулами, справджуються на 84—90 %.

10.8. Імовірність урожайності  зерна кукурудзи

Урожайність зерна кукурудзи значною мірою пов’язана із запасами вологи в півметровому шарі ґрунту в період утворення волотей і залежить від площі листової поверхні, яка за оптимальних умов становить 30 тис. м²/га. Площа листкової поверхні залежить від фотосинтетичного потенціалу, тобто від температури повітря й освітленості, агротехніки, метеорологічних умов.