У природы нет плохой погоды… О влиянии метеоусловий на вегетацию

Сентябрь 23, 2016
Влияние метеоусловий на вегетацию

«У природы нет плохой погоды» – говорим мы себе как бы в утешение, когда погода нам не нравится. Нам, бывает, не нравится дождь, похолодание или жара – то есть «сиюминутное» неблагоприятное состояние погоды. Метеостанции, изо дня в день ведущие многолетние наблюдения, в какую-то дату фиксируют очередной «температурный рекорд» или чрезмерное выпадение осадков, что тут же становится предметом для обсуждения в новостях.

Но проходит день, другой, неделя, и «аномальные погодные явления» становятся достоянием истории, а Земля продолжает двигаться по своей орбите и получать свои порции тепла и осадков, характерные для каждой природно-климатической зоны, так называемые «среднемноголетние показатели». Как известно, именно эти среднемноголетние показатели метеоусловий и являются определяющими (лимитирующими) факторами развития растительности, в том числе, сельскохозяйственных культур. Важными показателями вегетационного сезона являются «сумма активных температур» и «сумма осадков», а температурные рекорды и другие природные аномалии являются нечастыми форс-мажорными обстоятельствами вегетационного сезона.

У большинства культур активная вегетация происходит при среднесуточной температуре воздуха более +10°С, эта температура и является «точкой отсчёта» длительности благоприятного периода для роста растений. Как только среднесуточная температура преодолела планку в +10°С, начинается процесс «перевода солнечной энергии в будущий урожай». Это происходит при непременном условии достаточного увлажнения, но если температура поднимается выше +28-30°С, то растения могут испытывать стресс, даже при достаточном количестве влаги в почве. Любой температурный стресс (будь то холод или жара) приводит к задержке роста и развития растений, и, в конце концов, к снижению урожайности. Фактическая достигнутая урожайность, как правило, ниже потенциально возможной. Это связано с лимитирующим воздействием факторов роста растений: нехваткой или избытком тепла, влаги, минеральных веществ в почве…   Оптимальным условием для полноценного развития посевов и формирования хороших урожаев является не только теплая температура сама по себе, но и достаточная продолжительность теплого периода (с температурой от +10°С) при наличии достаточного количества осадков. В таких условиях происходит наиболее рациональное усвоение растениями минеральных элементов из почвы, в том числе и внесенных в почву удобрений. Очевидно, что внесение удобрений не всегда приводит к повышению урожайности, т.к. метеоусловия – более мощный лимитирующий фактор, который может свести на нет потенциальную прибавку урожайности от применения удобрений.

Именно поэтому многие (если не все) прогнозные модели урожайности учитывают не только потенциал урожайности сорта, уровень почвенного плодородия и влияние удобрений, но и сумму активных температур и сумму осадков в течение вегетационного периода.

Разным сельскохозяйственным культурам для формирования тонны урожая необходимо от 50 до 650 тонн воды. Коэффициенты водопотребления культур зависят не только от вида культуры, но и от зоны возделывания и от уровня агротехники. При применении высокоинтенсивных технологий за счёт оптимизации условий роста культур коэффициенты водопотребления существенно снижаются.

В таблице приведены средние показатели водопотребления и соответствующие им необходимые суммы осадков (или полива), суммы активных температур и минимальные (критические) температуры для основных возделываемых культур.

Культура Средний коэффициент водопотребления, м3/т урожая Необходимое количество осадков за период вегетации, мм Сумма активных температур, °С Минимальная температура, °С
в начальный период роста в период созревания
Пшеница озимая 450-500 470-500 1400-1500 5 10
Пшеница яровая 400-465 250-350* 1500-1750 3 10
Рожь озимая 425-450 300 1000-1250 5 10
Ячмень 350-450 395* 1250-1450 5 10
Овес 500-530 380-450 1200-1700 5 10
Кукуруза 180-400 155-200 2300-2600 10
Кукуруза на силос 50-80 250-300 1900-2250 10 15
Лён 300-310 190-200 Долгунец:
1000-1300
Масличный:
1600-1800
6 12
Многолетние травы (сено) 600-690 120-200* 1700-1950 5 12
Картофель 450-500 300 Ранний: 1000-1400
Поздний: 1400-1600
10 10
Капуста 50-90 На орошении 1300-1400 6 8
Подсолнечник 220-240 350-400 1950-2150 5 15

*при наличии весеннего запаса влаги в почве.

Технические возможности платформы ExactFarming позволяют оценить теплообеспеченность и влагообеспеченность текущего вегетационного сезона и сравнить ее со среднемноголетними показателями. Для этого в платформе используется блок метеоданных, где отображается текущая ситуация, прогноз погоды на ближайшие дни, а также данные о ежедневных выпавших осадках, об их накопленном за текущий год количестве и о сумме активных температур. Для того, чтобы оценить метеоданные сезона на конкретном поле необходимо открыть карточку поля, и вся имеющаяся информация о метеоусловиях будет отражена на экране.

Карточка поля

В приведенном примере для участка во Владимирской области показаны метеоданные по ближайшей метеостанции г. Муром по состоянию с января по конец сентября 2016 г.  Текущий год наблюдений характеризуется суммой накопленных осадков и температур, превышающей среднемноголетний уровень. Следует понимать, что если ближайшая метеостанция, с которой данные интегрируются в систему ExactFarming, находится слишком далеко от Ваших полей, то велика погрешность метеонаблюдений и прогнозов. Для преодоления этих погрешностей в системе предусмотрена возможность подключения собственной автономной метеостанции (например, Caipos).

Возможности онлайн-сервиса ExactFarming позволяют сопоставлять метеоданные с ходом роста индекса вегетации на каждом поле. Индекс вегетации в динамике рассчитывается по данным спутниковой съёмки. При этом при совмещении диаграмм на одном рисунке можно визуально оценить, какое влияние оказывает температура воздуха и осадки на NDVI.

Температура и осадки

На графиках, приведённых ниже, красным овалом выделены периоды неблагоприятных метеоусловий, когда прирост среднего значения NDVI существенно замедляется, а минимальные значения NDVI в эти периоды показывают отрицательную динамику, что выглядит как два «перевернутых пика» на графике. Первый отрицательный пик отмечается в конце апреля и связан с низкой ночной температурой и избыточным количеством осадков. Второй отрицательный пик выявлен в конце мая и связан с недостаточным количеством осадков на фоне невысоких дневных температур. Как видно из графиков суммы активных температур (показанных выше), к этой дате наблюдения сумма накопленных температур за данный сезон всё ещё не достигает среднемноголетних значений, а, следовательно, это отражается и на ходе роста вегетационного индекса.

Температура, осадки и изменение NDVI

Помимо наблюдений за погодой и вегетационным индексом в текущем вегетационном сезоне платформа ExactFarming предоставляет данные о ходе изменения вегетационного индекса на поле за последние пять лет. На рисунке слева приведены данные по вегетационному индексу за два контрастных по метеоусловиям года: в засушливый 2014 год, и в год сильного увлажнения 2016. В мае 2014 года среднее значение NDVI по данному полю было равно 0,4, за этот же месяц 2016 года – 0,5. Для июня разница в значениях NDVI по двум сравниваемым годам составила уже 0,26 единиц: 0,58 в 2014 г против 0,84 в 2016 г. Эта разница значений NDVI обусловлена исключительно метеоусловиями.

К концу вегетационного сезона 2016 года и накопленное количество осадков, и сумма температур превышает среднемноголетние значения, что способствует более длительному продолжению активной вегетации, например, многолетних трав.

Избыточные осадки осенью – это и трудности осенней посевной компании и возможный плохой рост озимых культур. Но в то же время это и формирование влагозапаса в почве, что служит потенциалом урожая яровых культур следующего года. Поэтому, если ненастная погода будет досаждать вам текущей осенью, не надо расстраиваться, подумайте лучше о будущем урожае и о том, что у природы нет плохой погоды. А ExactFarming предупредит Вас о возможных погодных катаклизмах.

Ведь ещё одно преимущество платформы ExactFarming – это автоматическое подключение умных уведомлений, например, предупреждение Вас о возможных неблагоприятных метеоусловиях на Ваших полях. В случае неблагоприятного прогноза Вам на почту (или на телефон, в зависимости от настроек Ваших приложений) придёт уведомление, подобное тому, что получили мы позавчера. Ну что ж, пора готовиться к зиме!

Успехов Вам на полях, хорошей погоды и ExactFarming Вам в помощь!

Автор статьи – Софья Железова, кандидат биологических наук.

Подпишитесь на наш блог
И узнавайте о новостях в мире точного земледелия
x