Пришла весна. Снег сошел, земля подсыхает, наступает время полевых работ. Но земля «поспевает» к посеву не в один момент. Раньше всех прогревается песчаная земля, и вот по какой причине.
Вода легко просачивается через песок. Песчаные земли скорей подсыхают, но подсохшая Почва владеет, как мы знаем, меньшей теплоемкостью, чем сырая, и, приобретая одно да и то же количество тепла, она нагревается до более большой температуры, чем последняя. Помимо этого, расход тепла на испарение сухого песка намного меньше, чем мокрой глины, так что на яркое нагревание песка тепла остается больше. Исходя из этого легкие песчаные и супесчаные земли весной более теплы, глинистые и суглинистые — холодны.
Но вот земля обработана и засеяна. Через пара дней через ее поверхность пробьется мелкий зеленый росток, а в глубину — тоненький корешок.
Посмотрим, в каких температурных условиях происходит развитие молодого растения и как они отличаются от тех, каковые сообщаются в эти дни по радио. Помните, что сведения о температуре воздуха, информируемые в сводках по радио, даются по наблюдениям, сделанным на высоте 2 метра над Почвой, нас же с вами интересует высота всего лишь 2—3 сантиметра над нею.
Перед восходом Солнца, в то время, когда в большинстве случаев отмечается самая низкая температура дней, холоднее всего сам выбившийся из земли и развернувшийся листочек. В этом нас весною легко убеждает иней. Значительно чаще он лежит именно на узких листочках. В случае, если температура снижается , то иней появляется на поверхности кочек и только понемногу захватывает всю поверхность земли. В глубине же земли температура выше не только если сравнивать с поверхностью земли, но и если сравнивать с воздухом. В эти часы, так же как и ночью, земля есть резервуаром скопленного за прошлый сутки солнечного тепла.
На рис. 9 видно, как изменяется температура вверх и вниз от поверхности земли в ночные часы. В это время суток разность между температурой корешка и листьев может быть около 10 градусов.
Но взошло Солнце, и в течение 1—2 часов картина быстро изменяется. Солнечные лучи в первую очередь нагревают молодые и поверхность почвы ростки. Сам росток довольно много тепла тратит на испарение; помимо этого, обвеваемый воздухом, он легко отдает ему часть тепла; исходя из этого его температура не смотря на то, что и не редкость выше температуры воздуха, но отличие редко превышает 3—5 градусов. В противном случае обстоит дело с поверхностью земли, в особенности если она сухая и рыхлая.
Поглощая около 90 процентов солнечной радиации, поверхностные слои сухой земли практически не тратят тепла на испарение. Весьма медлительно отдают они тепло и в атмосферу и в более глубокие собственные слои; так как у самой поверхности земли перемешивание и, следовательно, теплопроводность воздуха весьма ослаблены, рыхлая и сухая земля кроме этого не хорошо проводит тепло.
Именно поэтому температура поверхности земли, а вместе с ней и корневой шейки растения, днем на 20—30 градусов выше, чем температура окружающей среды и более глубоких слоев той же земли. Значит, и отдельные части растений в одинаковый момент испытывают температуры, различающиеся на 20—30 градусов (рис. 10). В теплый солнечный весенний сутки температура корневой шейки и поверхности почвы растения может быть около 40 градусов, тогда как сам корешок на глубине всего лишь 20—30 сантиметров имеет температуру 10—15 градусов. Отличие в температурах тут такая, какая отмечается, к примеру, весной между Ашхабадом и Москвой.
самый ровный дневный движение температуры отмечается в глубине земли. На глубине 20 сантиметров суточные колебания температуры около 2—4 градусов, а на поверхности земли — 20—30 градусов, в противном случае и более.
Вот такие колебания температуры испытывает хрупкое и ласковое на вид молодое растение.
Условия развития растений кроме того в одном и том же районе не везде однообразны.
Ранние весенние цветы появляются в первую очередь на южных склонах холмов и овражков, после этого на ровных местах и уже в последнюю очередь на северных склонах. На южных склонах, в особенности защищенных от ветра, температура земли и прилегающего воздуха в любой момент на пара градусов выше, чем на ровных местах и на северных склонах холмов. Это различие определяется первым делом неодинаковым числом солнечного тепла, падающего на эти поверхности: та, которая перпендикулярна к солнечным лучам, возьмёт громаднейшее количество тепла, те же, что расположены под косым углом к ним, — меньшее. Чем меньше угол, под которым падают солнечные лучи на поверхность земли, тем меньше тепла приходится на единицу поверхности, тем меньше нагревают они ее (рис. 11).
Ранней весной крутой южный склон приобретает тепла на 25 процентов больше если сравнивать с горизонтальной площадкой, северный склон — в два раза меньше если сравнивать с ней же. На обрывистые северные склоны солнечные лучи сейчас года совсем не попадают. Это событие ведет к совсем неожиданному на первый взгляд выводу: по количеству тепла, приобретаемого от Солнца, южные склоны холмов под Ленинградом превосходят горизонтальные наделы земли, расположенные на широте Киева!
Но это явление имеет и собственную обратную сторону.
Большее количество тепла, взятого от Солнца, активизирует таяние снега. Талая вода скоро стекает, благодаря чему запас жидкости в земле-южных склонов значительно уменьшается, так что растения южных склонов располагают меньшим числом жидкости. В следствии в естественных условиях, южные склоны зарастают не только более теплолюбивыми, но и более засухоустойчивыми растениями. Конкретно по южным склонам степная растительность внедряется в лесную территорию. По северным же склонам, напротив, лес попадает на большом растоянии к югу, в засушливые места. Тепловое преимущество южных склонов обширно учитывается в сельскохозяйственном производстве, исходя из этого в тундре, на границе земледелия, овощи сажают на южных, защищенных от ветра склонах — тут они стремительнее и лучше растут. На южных же склонах в отечественных широтах лучше развиваются, стремительнее и посильнее плодоносят все виды садовых и огородных культур.
* * *
Весна на пике, в садах цветут плодовые деревья. Это — тревожное время не только для садоводов, но и для работников бюро погоды. Нужно не прозевать вторжение холодных воздушных весов и одновременно с предотвратить о вероятном заморозке. Кроме того самое короткое понижение температуры ниже 0 градусов может погубить урожай плодов. Но бюро погоды дает только неспециализированный прогноз. Его нужно уточнить применительно к местным условиям.
Заморозки по силе собственной не везде однообразны. На вершине и верхней части склонов бугра они практически в любое время не сильный, чем в лощине.
Весеннее солнце очень сильно греет, а также при вторжении холодного воздуха из Арктики днем относительно тепло. Исходя из этого понижение температуры до заморозков отмечается в большинстве случаев только ночью. Особенно сильны они бывают в ясные ночи, в то время, когда ни туман, ни облачность не мешают Почва, нагретой днем, терять тепло, излучая его в верхние слои атмосферы.
Вместе с поверхностью Почвы понемногу выхолаживается и прилегающий к ней воздушное пространство. В большинстве случаев эта поверхность не представляет собой однородную ровную равнину, а более либо менее изрезана долинами и холмами. Холодный, тяжелый и сырой воздушное пространство по склонам холмов стекает вниз, в лощины, а к возвышенностям опускаются воздушные потоки из более высоких слоев воздуха, еще сохранившие дневное тепло.
Возможно, вам и самим приходилось замечать это перемещение воздушных потоков в ясные ночи, в то время, когда на вершине бугра тепло и сухо, а внизу стелется сырость и холод.
Вот как обрисовал это И. С. Тургенев в рассказе «Бежин луг»: «У ног моих тянулась узкая равнина …Я… проворно спустился с бугра. Меня в тот же миг обхватила малоприятная, неподвижная сырость, совершенно верно я вошел в погреб».
Советские метеорологи изучили закономерности влияния рельефа на распределение ночных минимальных температур, на длину и частоту заморозков безморозного периода.
В одну и ту же ночь на расстоянии нескольких сот метров в равнине возможно на 5 градусов холоднее если сравнивать с примыкающим бугром; наблюдались случаи, в то время, когда в этих условиях отличие температуры превышала 10 градусов. В равнине весенние заморозки вероятны на 10 дней позднее, а на бугре, напротив, они кончаются на 10—15 дней раньше, чем на равнине. Самый нередки заморозки на полянах, на которых застаивается холодный воздушное пространство. У самого берега реки весенние заморозки кончаются раньше, а осенние начинаются позднее; поверхность воды остывает медленнее, чем поверхность суши, и ночью более теплый водоем, как будто бы нагретая печка, мешает образованию заморозков. Но, само собой разумеется, лишь тогда, в то время, когда он сам не покрыт льдом. Учитывая все эти особенности, возможно уточнить прогноз заморозков применительно к местным условиям.
Советские метеорологи не только предвещают заморозки, но и оказывают помощь бороться с ними. Преградить дорогу и остановить массы холодного воздуха, в большинстве случаев приходящие в отечественные широты из Арктики, мы пока не можем. Но в отечественных силах уменьшить их вредное воздействие в приземном слое воздуха, пользуясь изюминками этого слоя и в первую очередь его малой подвижностью.
На северной границе земледелия в защите от заморозков нуждаются хлебные злаки и картофель, в средней полосе — фруктовые деревья, на юге — виноград и хлопок, в субтропиках —мандарины, апельсины и другие субтропические культуры. Один из способов защиты фруктовых виноградников и деревьев, узнаваемый с давних пор, — это окуривание дымом. на данный момент дымление производится при помощи дымовых куч либо особых дымовых шашек. Густое дымовое облако, образующееся при их горении, окутывает растения и поверхность почвы. Закрывая их, оно существенно ослабляет излучение ими тепла. Некое количество тепла выделяется и в ходе горения. Помимо этого, на гигроскопичных частичках дыма при известных условиях может начаться конденсация пара и образование мокрой дымки, либо тумана. Наряду с этим воздуху отдается то тепло, которое было затрачено на испарение. Все это совместно забранное ослабляет выхолаживание приземного слоя воздуха, и в следствии температура оказывается на 1 —1,5 градуса выше, чем на участках без дымления.
Но этим методом, относительно несложным и недорогим, возможно предохранить растения лишь от не сильный заморозков.
Большой тепловой эффект дают грелки. Наряду с этим методе нагревание воздуха является следствием тепла, выделяющегося при сжигании жёсткого либо жидкого горючего. У нас в Альянсе применяют для этого нефтяные горелки: 100 нефтяных горелок на 1 гектар нагревают воздушное пространство на 2—2,5 градуса, а 400 горелок —на 5 градусов. Посредством грелок возможно сохранить от смерти урожай кроме того при сильном заморозке. Тепловой эффект грелок и дымления тем больше, чем меньше скорость ветра; но в большинстве случаев при заморозках скорость ветра именно и не бывает громадной.
От вредного действия заморозков растения защищают кроме этого и разнообразные покрышками, каковые кладут на ночь либо на более долгий срок, смотря по погоде
Как видите, своевременное предупреждение о наступлении заморозков разрешает и одновременно с готовиться к борьбе с ними. Но эта яркая борьба обходится все же дорого. Исходя из этого крайне важно заблаговременно знать, какие конкретно же участки самый, а какие конкретно наименее морозоопасны, с тем дабы выбрать для страдающих от заморозков и для морозоустойчивых растений самые благоприятные для их жизни условия.
В ответе этого вопроса на помощь колхозникам и агрономам приходят метеорологи.
В советских субтропиках, где культивируются апельсины, лимоны, другие растения и мандарины, опасающиеся заморозков и морозов, передовики колхозного и совхозного хозяйства имеют карты морозоопасности собственных участков.
Эти карты во многом оказывают помощь работникам субтропических колхозов и совхозов. Сообразуясь с ними, при разбивке плантации самые нежным растениям отводят участки на теплых склонах холмов, а в морозобойных равнинах размещают более стойкие к холоду культуры.
* * *
Но вот прошли последние заморозки, и в собственные права вступает лето. Поля покрылись всходами. Их развитие зависит от климата — от тепла, от почвы и влажности воздуха. Но в природе все взаимосвязано, и сами посевы со своей стороны влияют на климат.
Как очень сильно и значительно это влияние, мы на данный момент убедимся. Перед нами тёмный пар и два участка, засеянные пшеницей. На одном из них травостой пшеницы полный, густой, на втором — редкий, плохой.
В дневные часы поверхность земли на тёмном несколько, другими словами на оголенном от растительности, разрыхленном участке, очень сильно накаляется Солнцем. В сухую погоду земля тут может нагреться до 60, а на отечественном юге и до 70—80 градусов. Вверх от поверхности земли, как и в глубь нее температура быстро падает. В воздухе уже на расстоянии 50—60 сантиметров от земли она только на 1—2 градуса выше, чем на высоте 2 метров, другими словами на высоте простых метеорологических наблюдений.
Сильный сухая поверхность и перегрев воздуха земли, с которой влага практически не испаряется, приводят к тому, что относительная влажность воздуха быстро падает. На тёмном несколько в приземном слое жарко и сухо.
Другой климат на участке, где травостой пшеницы полный и густой.
Благодаря одновременно с и умело совершённому колхозным активом снегозадержанию в земле был накоплен громадный запас жидкости, что и обеспечило развитие замечательного травостоя. В общей собственной массе травостой испаряет довольно много жидкости и тратит на это солидную часть поглощенного им солнечного тепла. На яркое нагревание растений и почвы тепла остается относительно мало, и температура окружающей среды среди густого травостоя впредь до самой поверхности земли незначительно отличается от температуры на 2-метровой высоте. Но влажность воздуха в травостое существенно выше, поскольку испаряющаяся влага удерживается среди густой растительности. А застаивание жидкости в травостое со своей стороны имеет громадное значение, поскольку это пара задерживает предстоящее испарение.
В следствии на таком участке испарение происходит более экономно, чем при редком травостое. Весьма ответственное значение имеет да и то событие, что при густом травостое, сплошь затеняющем поверхность земли, бесплодное испарение конкретно с данной поверхности сводится фактически к нулю и любая капля воды употребляется растениями.
Сомкнутому травостою менее страшны и суховеи, поскольку кроме того сильный ветер затухает в его глубине.
В противном случае обстоит дело с редким травостоем на земле с малым запасом жидкости. Общее число испаряющейся жидкости тут незначительно, и следовательно, много солнечного тепла расходуется на яркое нагревание растений. Редкий травостой не затеняет земли, а неспециализированное ослабленное перемешивание в приземном слое содействует тому, что нагретый воздушное пространство пара задерживается у самой поверхности земли. Все это ведет к резкому увеличению температуры, которая возможно такой же, как на тёмном несколько, а время от времени кроме того и выше. Сильные ветры попадают в его глубину, и потому редкий травостой особенно чувствителен к суховеям.
Эти примеры показывают, как очень сильно может изменяться микроклимат на отдельных участках одного и того же поля и как принципиально важно для получения высокого урожая «сделать» данный климат самые благоприятным для того либо иного растения.
* * *
А что делается летом в лесу? Всем знакомо чувство прохлады, которое охватывает нас, когда мы в жаркий летний сутки попадаем в густой лес.
Кроны деревьев, сплетаясь над головой, затеняют Почву. В зависимости от густоты эта «крыша» поглощает до 90 процентов поступающей на ее поверхность солнечной энергии. Вот по какой причине в глубине для того чтобы леса царят прохлада и полумрак. Деятельной поверхностью являются верхние части древесных крон. Конкретно они нагреваются солнечными лучами в дневные часы и охлаждаются при ночном излучении. С их поверхности и происходит главное испарение.
В густом лесу поверхность трав и почвы днем не нагревается до таковой большой температуры, как в поле; ночью, напротив, температура в лесу выше, чем в поле. Менее возможны в нем и заморозки. Но влажность верхних слоев земли в лесу выше. Все это формирует особенные жизненные условия для травянистого и мохового покрова, что в лесу сильно отличается не только от степного, но и лугового.
Как мы знаем, что юные елки отлично растут лишь под пологом леса, а на открытых местах гибнут от заморозков. При вырубке деревьев сразу же изменяется «климат» земли и прилегающего к ней слоя воздуха, а это ведет к смене растительности. К числу изюминок лесного климата относятся и малые скорости ветра. В густом лесу летом, в то время, когда все деревья одеты листвой, скорость ветра образовывает только 10—20 процентов от его скорости на открытом месте.
Климат редкого леса значительно другой. В нем большая часть солнечных лучей достигает земли и нагревает ее. Скорость ветра не смотря на то, что и больше, чем в густом лесу, но все же равна только 30—40 процентам его скорости на открытом месте. Ослабление скорости ветра, а вместе с ней и перемешивания воздуха ведет к тому, что, не обращая внимания на пара меньшее, чем на открытом месте, количество солнечного тепла, оно нагревает землю и прилегающий к ней воздушное пространство до большой температуры. В следствии в редком лесу днем возможно кроме того жарче, чем в открытой степи, где нагревшийся воздушное пространство благодаря громадному перемешиванию легко переносится в более высокие слои.
На лесных полянах днем в разгар лета не редкость особенно жарко. На них поверхность земли приобретает то же количество тепла, что и в открытом поле. Но воздушное пространство практически недвижим, и все это тепло задерживается в верхнем слое земли и в прилегающем к нему слое воздуха. Ночью, напротив, на полянах холодней всего. Первый иней в осеннюю пору вы заметите именно на них, а уж позже в поле. В лесу же, под густым пологом деревьев, иней на земле в большинстве случаев не образуется.
На ветвях деревьев, не считая инея, зимний период довольно часто и помногу осаждается изморозь, воображающая собою очень прекрасное явление. Это именно она как бы серебром разукрашивает и одевает деревья. Вспомните стихи Фета:
Печальная береза
У моего окна,
И прихотью мороза
Разубрана она.
Осаждаются на деревьях и отдельные капельки тумана, образуя зимний период гололед. В том месте, где туманов довольно много, — на берегах морей к примеру, а также в горах, гололёд и изморозь составляют заметную долю общего числа осадков. В этом, так же как в замедлении и снегозадержании снеготаяния, проявляется увлажняющее влияние леса на климат.
А увеличивают ли леса конкретно снега и количество дождя? Увеличивают, но мало. Из этого, но, не нужно, что лесонасаждения, осуществленные в засушливых районах, не окажут большого влияния на климатические условия этих мест.
Увлажнение определяется не только приходом жидкости, но в равной мере и ее расходом.
Древесная растительность отлично отражается на увлажнении потому, что она сокращает вредный поверхностный сток воды. Уменьшая его, мы тем самым увеличиваем запасы жидкости в земле, мешаем смыву в овраги верхних, самые плодородных ее слоев, мешаем образованию самих оврагов, ослабляем весеннее половодье рек, которое время от времени так катастрофически затопляет селения, срывает мосты и т. п.
Лесные полосы предохраняют и от пыльных бурь, этого стихийного бедствия отечественных южных степей.
Пыльные бури особенно вредны ранней весной, в то время, когда полевые растения еще не успели укорениться. Сильный ветер вырывает их с корнем, поднимая в атмосферу облака пыли. В такую бурю местами не только все посевы, но и целый пахотный слой земли не редкость поднят на воздушное пространство и перенесен за много километров. В том месте, засыпая поля и образуя земляные сугробы, он кроме этого портит посевы.
Лесные полосы отлично защищают от пыльных бурь. На рис. 12 и 13 виден неспециализированный вид двух участков поля по окончании пыльной бури. Один участок был под защитой древесной растительности, а второй — в открытой степи. На первом травостой сохранился абсолютно, а на втором остались только сорняки с глубокой корневой совокупностью: поверхность земли покрыта камнями, каковые обнажались по окончании того, как небольшие частицы земли были выдуты ветром.
На высоте нескольких десятков метров и над защищенным участком скорость ветра не редкость такая же громадная, как и над открытым полем. Изменять скорость всего воздушного течения мы пока не можем. Но в этом случае это и не требуется, достаточно ослабить скорость ветра на высоте 0,5—1 метр, другими словами достаточно поменять микроклимат.
На крайнем юго-востоке европейской части СССР осадков все-таки так мало — меньше 300 либо кроме того 200 миллиметров в год, что никакие мероприятия по экономному расходованию их не смогут обеспечить устойчивый и большой урожай.
А вместе с тем тут довольно много солнечного света и тепла, каковые содействуют высокому качеству сельскохозяйственной продукции. Пшеница отличается тут таким высоким содержанием белка и дает муку для того чтобы большого качества, что она с давних времен считается лучшей в мире. виноград и Арбузы тут особенно сочны и сладки.
Переделка полупустынного климата в целом — дело будущего. Но создание в полупустынных и пустынных условиях благоприятного для растений микроклимата в СССР стало действительностью уже сейчас. Неестественное орошение, которое человек стихийно применял с незапамятных времен, у нас взяло исключительное развитие и рациональное обоснование.
Орошение не только снабжает растение влагой, но и переделывает целый микроклимат поля. На рис. 14 дано изменение (по высоте) температуры воздуха среди орошенной и неорошенной пшеницы. На орошаемом участке температура окружающей среды в дневные часы не только ниже, чем на неорошенном, но кроме того ниже, чем на высоте 2 метра.
Это значит, что орошенная пшеница тратит на испарение не только солнечное тепло, конкретно ею приобретаемое, но и тепло из воздуха, которое пополняется за счет солнечного тепла, приходящего на соседние, неорошаемые участки.
Это событие имеет громадное практическое значение. Каждое растение возможно разглядывать как мелкое химическое производство, для которого климатические условия поставляют не только неотъемлемую часть сырья — воду, но и энергию. В тех случаях, в то время, когда сырье, среди них и вода, фактически не ограничено, как, к примеру, на орошаемых и удобряемых участках, то урожай растения определяется той тепловой энергией, которая нужна для переработки этого сырья.
Орошаемые участки в пустынных районах обеспечены громаднейшим числом данной энергии: во-первых, по причине того, что тут по большому счету довольно много Солнца, а во-вторых, по причине того, что орошаемые участки смогут применять солнечную энергию, поступающую и на соседние, неорошаемые участки. Эту энергию переносит воздушное пространство в собственном естественном перемещении.
А. И. Воейков еще в начале этого века всячески пропагандировал орошение отечественных пустынных районов, показывая, что именно там, создав благоприятный для растения микроклимат, возможно взять наивысший по количеству и наилучший по качеству урожай. Но практическое ответ данной добропорядочной задачи выяснилось по плечу только советскому народу.