ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Значение дисциплины
В условиях строительства и технического совершенствования сельскохозяйственного производства и мощного подъема производительных сил сельского хозяйства все большие требования предъявляются к более полному и всестороннему учету местных природных и экономических особенностей каждого района и каждого хозяйства в отдельности.
В сельском хозяйстве необходимо добиться динамичного развития и роста эффективности всех отраслей, увеличения производства и повышения качества продукции. В земледелии важнейшей задачей является всемерное повышение плодородия почв иурожайности, дальнейший рост производства зерна, кормов и другой продукции на основе применения зональных научно-обоснованных систем ведения хозяйства.
Предусматривается проведение системы организационных итехнических мероприятий, повышения культуры земледелия и плодородия почв, борьба с водной и ветровой эрозией, борьба с вредителями растений, правильный учёт, использование и охрана окружающей естественной среды.
Среди местных природных условий важная роль принадлежит климатическим и погодным условиям, так как они представляют практический интерес для сельского хозяйства. Правильный учет и использование агроклиматических ресурсов в сельском хозяйстве являются важным условием для повышения продуктивности сельскохозяйственного производства хозяйств.
В этой связи большое значение приобретает овладение студентами наукой агрометеорологией, которая изучает климат и погоду как основные и необходимые природные ресурсы сельского хозяйства.
Специалист сельского хозяйства должен хорошо знать климатические и агроклиматические условия своего района и максимально использовать их в деле повышения урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности животноводства.
Объем и содержание курса
Изучение дисциплины проводится в соответствии с учебным планом, утвержденным Министерством высшего и среднего специального образования и программой курса «Агрометеорология.
Учебный план и программа курса предусматривают изучение теоретической части дисциплины, выполнение контрольной работы, лабораторных работ и сдачу зачета или экзамена.
Порядок изучения
Самостоятельное изучение курса рекомендуется проводить в следующем порядке. Прежде всего, необходимо ознакомиться с программой и методическими указаниями по курсу; затем, исходя из наличия литературы и учитывая свои познания в области агрометеорологии, составить календарный план изучения теоретической части курса и выполнения контрольной работы.
При изучении любой темы по программе курса необходимо внимательно и последовательно рассматривать и разбирать все помещенные в учебнике рисунки, графики и карты, так, как они способствуют лучшему пониманию и усвоению материала. Для усвоения материала рекомендуется составлять конспект, ответить на вопросы для самопроверки.
Контрольную работу лучше выполнять после изучения теоретической частикурса. Рекомендуется посетить ближайшую агрометеорологическую станцию, ознакомиться с ее работой и получить там необходимые данные.
Выполненная контрольная работа сдается на кафедру заранее во время сессии. Проверенная работа с рецензией и с отметкой рецензента «зачтена» или «не зачтена» возвращается студенту. В случае если работа не зачтена, студент с учётом сделанных рецензентом замечаний выполняет работу вновь в установленном порядке.
Если контрольная работа зачтена, но в ней есть замечания рецензента, то студент должен внести исправления с учетом замечаний.
Зачтенную контрольную работу с рецензией необходимо представить при сдаче зачета или экзамена.
Весь курс агрометеорологии изучается студентами самостоятельно. Во время лабораторно-экзаменационной сессии читается 6 часов лекций, обобщающих основные и наиболее сложные разделы курса. На лабораторно-практических занятиях (10 ч) студенты знакомятся с метеорологическими приборами, проводят по ним наблюдения, изучают методы введения наблюдений на метеорологической станции, обработку и использование полученных данных, агрометеорологические расчеты и дают оценку агроклиматических условий сельскохозяйственных угодий.
Для облегчения изучения курса в методических указаниях по каждой теме даются ссылки на основную и дополнительную литературу.
Если при изучении курса у студента возникнут затруднения, то рекомендуется обратиться на кафедру за консультацией.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО РАЗДЕЛАМ И ТЕМАМ КУРСА
ВВЕДЕНИЕ
При изучении вводной части вначале нужно усвоить определение предмета, методы исследования и задачи науки, затем ознакомиться с основными этапами развития агрометеорологии.
Надо уяснить связь агрометеорологии с рядом других дисциплин (физика, климатология, физиология растений и др.), значение этой науки для народного хозяйства и, прежде всего, для сельского хозяйств. Необходимо разобраться и усвоить характер влияния агрометеорологических условий на объекты и процессы сельскохозяйственного производства. При ознакомлении с организацией Гидрометеорологической службы РФ следует обратить внимание на агрометеорологические станции, организованные, для обслуживания сельскохозяйственного производства, а также агрометеорологические посты в хозяйствах. Следует изучить методы, формы и порядок агрометеорологического обслуживания сельского хозяйства.
Атмосфера
При изучении основных физических свойств атмосферы следует обратить внимание на состав воздуха, выяснить, из каких газов он состоит и каково их значение в жизни растений и животных. Затем следует уяснить понятие об атмосферном давлении, единицах и методах его измерения.
Уяснить, что понимают под горизонтальным барическим градиентом, что представляют собой изобары. Далее следует изучить современные методы исследования атмосферы и ее строение.
Вопросы для самопроверки
1. Каков состав сухого воздуха?
2. Какие жидкости и твердые примеси находятся в атмосфере?
3. Перечислите единицы, которыми измеряется атмосферное давление, и выведите соотношение между ними.
4. Что понимается под атмосферным давлением? Какими приборами оно определяется?
5. Как изменяется атмосферное давление с высотой?
6. Что такое изобара?
7. На какие основные слои делится атмосфера по высоте и их характеристика?
Солнечная радиация
При изучении этой темы, прежде всего, надо уяснить, что солнечная энергия — это источник всех физических и химических процессов и явлений, и влияние ее на все атмосферные процессы.
Далее следует разобрать спектральный состав солнечной радиации, его изменение в зависимости от высоты солнца и высоты над уровнем моря. Уяснить биологическое значение основных частей спектра и фотосинтетически активной радиации, продолжительности дня и солнечного сияния.
Необходимо четко представить, из чего складывается радиационный баланс деятельной поверхности, характеризующий приход и расход лучистой энергии и определяющий ее тепловое состояние.
Следует уяснить сельскохозяйственное значение солнечной радиации и освещенности (продолжительности дня), а также приемы регулирования солнечной радиации в полевых условиях (нормы высева, направление света и др.).
В заключение следует по учебнику рассмотреть глобальное распределение продолжительности дня, радиационного баланса, чтобы понять климатообразующее значение солнечной радиации.
Вопросы для самопроверки
1. Каков спектральный состав солнечного луча?
2. Какое биологическое значение основных частей спектра? Что понимают под физиологической радиацией?
3. В каких единицах измеряется интенсивность солнечной радиации?
4. Что понимают под прямой, рассеянной, суммарной и отраженной видами радиации?
5. Как определяется, прямая радиация, поступающая на единицу горизонтальной поверхности?
6. Что понимают под эффективным излучением?
7. Что такое альбедо? От чего зависит его величина?
8. Как определяется радиационный баланс? Из каких величин он слагается?
9. Какую роль оказывает продолжительность дня и освещенность на сельскохозяйственные культуры?
10. Как регулируется солнечная радиация в полевых условиях?
Температурный режим почвы
При изучении данной темы, прежде всего, надо разобраться в процессах, в результате которых происходит нагревание и охлаждение почвы и воздуха.
Нужно уяснить, что теплоемкость и теплопроводность почвы зависят от ее состава, структуры, влажности и пр;
Рассматривая суточный и годовой ход температуры поверхности почвы, надо усвоить, в какое время суток на поверхности почвы наблюдаются максимальные и минимальные температуры; какова на поверхности почвы и на различных глубинах суточная и годовая амплитуда температурных колебаний (разность между самой высокой и самой низкой температурой за сутки, за год), зависимость ее величины от влажности почвы, времени года и условий погоды. Необходимо также уяснить, как влияют натепловой режим поверхности почвы экспозиция склонов, растительный и снежный покровы; рассмотреть методы воздействия на температурный режим почвы (рыхление, мульчирование, снегозадержание, полив). Далее необходимо ознакомиться с вопросами промерзания почвы и явлением «вечной» мерзлоты.
Уяснить значение температуры почвы для сельского хозяйства, а также современные методы оптимизации температурного режима почвы.
В заключение ознакомиться с основными приборами для измерения температуры почвы на ее поверхности и по глубине.
Вопросы, для самопроверки
1. Что такое теплоемкость и теплопроводность почвы?
2. Как разменяется температура поверхности почвы в течение суток (года)? Что такое суточная и годовая амплитуда температуры?
3. Как влияют экспозиция склонов, растительный и снежный покровы на температуру почвы?
4. Какие применяют приборы и методы для измерения температуры почвы?
5. Каково значение температуры почвы для сельскохозяйственных культур?
6. Как изменяется амплитуда температурных колебаний с глубиной?
2.4. Температурный режим воздуха
Источником тепла для воздуха является деятельная поверхность. Необходимо уяснить зависимость температуры воздуха от характера подстилающей поверхности (почва обнаженная, покрытая растительностью или снежным покровом, влажная, сухая, поверхность водоемов и.т. п.).
Надо усвоить особенности суточного и годового хода температуры воздуха и внимательно рассмотреть причины, влияющие на величину амплитуды температурных колебаний. Особенно детально следует изучить условия нагревания и охлаждения приземного слоя воздуха, в котором живут и развиваются растения и животные.
При рассмотрении условий развития турбулентности и конвекции в атмосфере необходимо обратить внимание на инверсии температуры в приземном слое воздуха, особенно в ночное время в периоды весенних и осенних заморозков. Важно уяснить влияние рельефа, экспозиции склонов и растительности на температуру воздуха.
Необходимо знать приборы для измерения температуры воздуха на метеостанциях и постах.
Различные растения нуждаются в определенном количестве тепла. Наиболее распространенным показателем, характеризующим потребности сельскохозяйственных культур в тепле, является сумма активных температур, т.е. сумма среднесуточных температур воздуха выше 10° за период вегетации.
Необходимо разобраться в методах оценки обеспеченности сельскохозяйственных культур теплом с учетом потребности в тепле каждой сельскохозяйственной культуры.
Надо также усвоить, что тепловой режим различных участков сельскохозяйственных полей зависит от местных условий и может значительно различаться, так как нагревание и охлаждение различных участков протекает неодинаково.
Следует уяснить понятие и значение эффективных температур. Надо знать не только назначение активных и эффективных температур, но и уметь их подсчитывать для практических целей.
Вопросы для самопроверки
1. Какие применяют приборы и методы для измерения температуры воздуха?
2. Каково значение температуры воздуха для сельскохозяйственных культур?
3. В какое время суток наблюдаются максимальные температуры воздуха и в какое — минимальные?
4. Как изменяется температура воздуха с высотой?
5. Что называется активной температурой, как и для чего она подсчитывается?
6.Что называется эффективной температурой, как и для чего она подсчитывается?
Водяной пар в атмосфере
Влажность воздуха: Следует уяснить физический смысл величин, характеризующих влажность воздуха, хорошо усвоить, в каких единицах измеряются величины влажности. Разобрать принцип действия и устройство приборов для определения влажности воздуха.
При изучении влажности воздуха обратить особое внимание на значение ее в сельскохозяйственном производстве и в оценке засушливых явлений.
Испарение. При рассмотрении испарения следует уяснить процессы испарения с поверхности воды, почвы и растительности (транспирация). При этом уяснить, какие метеорологические факторы оказывают влияние на суточный и годовой ход испарения. В заключение следует ознакомиться с методами измерения и регулирования испарения.
Конденсация водяного пара. Рассматривая условия конденсации влаги в атмосфере, необходимо уяснить, что процесс конденсации происходит только тогда, когда содержание водяного пара в атмосфере превысит известный предел, т.е. когда в атмосфере произойдет понижение температуры ниже точки росы (td). Здесь же следует обратить внимание на роль ядер конденсации, на условия образования и классификацию облаков, продукты конденсации водяного пара.
При изучении форм облаков обратить главное внимание на те, из которых выпадают осадки.
Вопросы для самопроверки
1. Что такое насыщающий водяной пар и как изменяется упругость насыщения с повышением температуры?
2. Что такое абсолютная влажность, упругость водяного пара, относительная влажность, дефицит упругости и точка росы, в каких единицах измеряется каждая из них?
3. Какие факторы влияют на скорость испарения с поверхности воды и почвы?
4. Чем отличается испарение от испаряемости?
5. Что такое транспирационный коэффициент и какова его зависимость от метеорологических факторов?
6. Каков суточный и годовой ход упругости водяного пара и относительной влажности воздуха?
7. Как устроены психрометр, гигрометр и гигрограф?
8. Каковы общие условия конденсации водяного пара в атмосфере? Какова роль ядер конденсации?
9. Каковы причины образования росы и инея?
10. Какие основные процессы обусловливают образование облаков?
11. Какова высота распространения каждого из трех ярусов облаков, какие наблюдаются формы облаков?
Осадки и почвенная влага
В разделе об атмосферных осадках надо разобрать особенности осадков различного типа моросящих, обложных и ливневых, изучить методы измерения осадков в стационарных и полевых условиях, уяснить их годовой ход в своем районе, обратив внимание на пестроту их распределения в летний период. Надо четко усвоить роль осадков в формировании запасов почвенной влаги в течение всего года, и особенно в вегетационный период. Ознакомиться с методами активного воздействия на процесс выпадения осадков и рассеивания тумана.
Снежный покров. Необходимо изучить способы изменения высоты снежного покрова и запасов воды в снеге, обратив внимание на оценку и значение укрытости снегом озимых, способы снегозадержания и снегосгонки.
Почвенная влага. При изучении этого вопроса следует уяснить понятия о почвенной влаге и методах ее определения; уяснить, какое влияние оказывают агрометеорологические условия на водный режим почвы. Усвоить понятие «продуктивная влага», «водный баланс поля».
Ознакомится с годовым ходом запасов почвенной (продуктивной) влаги в различных климатических зонах России и в своем районе.
В заключение необходимо ознакомиться с методами регулирования водного режима почв и изучить вопрос о влагообеспеченности сельскохозяйственных культур и пастбищ, а также вопросы регулирования запасов продуктивной влаги на сельскохозяйственных полях.
Вопросы для самопроверки
1. Какие различают виды и типы осадков? Из каких облаков выпадают осадки обложного характера и из каких — ливневого?
2. В каких единицах измеряется количество выпадающих осадков? Методы и приборы для измерения осадков.
3. Как влияет интенсивность осадков и структура почвы на поступление влаги в почву?
4. Какое сельскохозяйственное значение имеет снежный покров и как определить запасы воды в снежном покрове?
5. Что понимают под запасами продуктивной влаги в почве и методы ее определения?
6. Какие существуют агротехнические способы регулирования запасов продуктивной влаги на сельскохозяйственных полях?
Ветер. Погода и ее предсказание
Первое, что необходимо усвоить в рассматриваемой теме — это понятие о причине возникновения ветра (неравномерное распределение атмосферного давления).
Следует отметить, что основные характеристики ветра — направление и скорость — свойственны общему движению воздушного потока как целого. Уяснить влияние на направление ветра отклоняющей силы вращения Земли и силы трения. Разработать и иметь понятие об общей циркуляции атмосферы.
Рассматривая сезонные ветры (муссоны) и местные ветры (бризы, горно-долинные, фены), надо уяснить не только условия, вызывающие их возникновение, но и обратить внимание, в каких географических районах наблюдаются такие ветры и какое влияние они оказывают на температуру и увлажнение данной местности.
При рассмотрении суточного и годового хода ветра следует обратить внимание на то, что он зависит, главным образом, от климатических и местных особенностей района, и уяснить характер влияния ветра на растения, почву и животных.
В заключение надо разобрать, как строится график розы ветров, и как практически используется этот график. Также надо ознакомиться с приборами для измерения скорости и направления ветра (флюгер, анемометр и др.)
Рассматривая погоду, следует усвоить географическую и термическую классификацию воздушных масс. Их объемы, размеры, районы их формирования и физические свойства. Надо понять, как изменяется погода с приходом той или иной воздушной массы.
В вопросе о классификации атмосферных фронтов, как границе между двумя различными воздушными массами, они могут быть теплыми и холодными. Необходимо усвоить характер изменения погоды при прохождении фронтов.
Надо уяснить различия в условиях погоды в циклонах и антициклонах.
Следует ознакомиться с синоптическим методом краткосрочного прогноза погоды. Местные и народные признаки изменения погоды.
Обратите внимание на использование прогнозов погоды в практической деятельности работников сельского хозяйства.
Вопросы для самопроверки
1. Каковы причины возникновения ветра?
2. Объяснить общую циркуляцию атмосферы.
3. Объяснить условия возникновения сезонных и местных ветров и их влияние на температуру и влажность.
4. Какими приборами определяются направление и скорость ветра?
5. Объяснить, как строится график розы ветров и его практическое использование.
6. Что понимают под понятием погода?
7. Дайте классификацию воздушных масс. Какие наблюдаются атмосферные фронты и как изменяется погода при их прохождении?
8. Объяснить методику составления прогноза погоды по синоптическим картам.
9. Каковы местные и народные признаки изменения погоды?
10. Какое значение имеет использование прогнозов погоды в сельском хозяйстве?
