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).__

Одна из любимых задачек по прикладной физике замечательного инженера и преподавателя Семенова Виталия Ивановича связана с заморозками. Этот термин слышал любой из нас, но физический смысл данного природного явления часто не могут объяснить даже люди, неплохо разбирающиеся в термодинамике. Притом, что постановка задачи звучит достаточно четко:

«Задача №1. Определить способ передачи тепла в процессе «выпадения» заморозков на грунте. Т.е. определить каким образом замерзла роса на грунте, траве и деревьях. При этом: температура воздуха в течении ближайших суток не опускалась ниже 0 о С. Дополнительное уточнение: заморозки (наиболее характерные) происходят в безветренные и безоблачные майские или августовские ночи».

«Задача №2. Предложить не менее трех принципиально разных способов защиты от заморозков».

Любопытно наблюдать за тем, как данные задачи раскладывают по частям, попутно вспоминая и первое начало термодинамики 1 , и определение теплоты 2 , и способы передачи тепла 3 и все равно не находят правильный ответ.

Значение термина ЗАМОРОЗКИ.

Заморозки (утренники) - понижение температуры воздуха на поверхности почвы и растений ниже 0°С при положительных среднесуточных температурах воздуха.

Различают адвективные, радиационные и адвективно-радиационные заморозки.

Адвективные ЗАМОРОЗКИ.

Название происходит от слова «адвекция» - доставка, вторжение. Адвективные заморозки возникают в результате наступления волн холодного арктического воздуха с температурой ниже 0°С обычно в начале весны и поздней осенью, при полной облачности и значит, силе ветра; могут держаться в течение нескольких суток.

Эффективных средств борьбы против этого вида весенних заморозков нет, поскольку в этом случае холодные воздушные массы воздействуют на растения в течение длительного времени. К счастью, бывают такие весенние заморозки, в основном, в северных регионах, где сроки посева (посадки) огородных культур более поздние, чем в средней полосе или на юге.

Радиационные ЗАМОРОЗКИ.

Поверхность земли нагревается посредством прямой солнечной радиации. Кроме того, нагретая за счет рассеянной радиации атмосфера часть своего тепла отдает почве. Земля получает тепло солнечной радиации и атмосферы и, в свою очередь, выделяет тепловую энергию в окружающую среду (длинноволновая радиация). Происходят радиационные весенние заморозки перед восходом солнца в ясную и тихую погоду приотносительнонизкихсреднесуточныхтемпературахи интенсивном ночном излучении.Длинноволновая радиация земли усиливается, поверхность почвы быстро охлаждается. Их уровень существенно зависит от форм рельефа. Так, в низинах они происходят чаще, чем в возвышенных местах или на склонах, т. к. в вогнутых формах рельефа ночное понижение температуры усилено, холодный воздух дольше застаивается. Поэтому при радиационных заморозках повреждаются в основном растения, расположенные на пониженных местах вогнутых форм рельефа. Заморозки этого типа ограничиваются продолжительностью ночи и длятся обычно 5-6 ч подряд.

Весенние заморозки повреждают листья, распускающиеся почки, верхушки побегов, соцветия винограда, осенние заморозки - листья, иногда ягоды.

Скрытые весенние ЗАМОРОЗКИ .

Скрытые весенние заморозки случаются довольно редко и обычно предшествуют другому виду весенних заморозков – радиационному. В этом случае температура на поверхности растений опускается ниже нуля градусов при положительной температуре окружающей среды.

Адвективно-радиационные ЗАМОРОЗКИ.

Адвективно-радиационные заморозки образуются в результате вторжения относительно холодного воздуха и дальнейшего его охлаждения из-за ночного излучения.

Противодействие радиационным заморозкам.

Активные меры противодействия заморозкам – обогрев площади огорода газовыми или жидко-топливными горелками, применение мощных вентиляторов для перемещения воздушных слоев или непрерывное, укрытие теплолюбивых растений и почвы около них пленкой или неткаными материалами, обильный полив накануне заморозка, мульчирование почвы органическими материалами. На небольших площадях в безветренную погоду может быть эффективным задымление.

Над участком с хорошо увлажненным грунтом при снижении температуры воздуха происходит конденсация, сопровождающаяся выделением тепла. Огород, прикрытый облаком водяных паров, вполне может противостоять радиационному весеннему заморозку. Влажная почва сохраняет тепло гораздо лучше. Рано утром температура поверхности влажной почвы, как минимум, на 1 градус выше, чем сухой. Стратегическое значение для защиты сельскохозяйственных культур от заморозков (в условиях осушенных торфяников), приобретает орошение, дождевание, строительство прудов, водохранилищ, оросительных систем для изменения микроклимата на осушенных торфяниках, что позволит уменьшить ночное снижение температур на 8-10 градусов.

P. S. Полагаю теперь все стало на свои места. Радиационные заморозки, а именно о них шла речь в поставленной задаче, происходят благодаря излучению Земли в космическое пространство. Аналогично и Земля получает энергию от Солнца. Любопытно отметить, что все способы борьбы с радиационными заморозками основаны на трех способах передачи тепла. В одних случаях пытаются компенсировать потери тепла путем теплопередачи между грунтом и водяной пленкой или влажным воздухом. В других - исключить излучения, организовав защитный экран в виде полиэтиленовой пленки, дыма или тумана. В третьих обеспечили интенсивную конвекцию…

P. P. S. Надеюсь, Вам понравились эти задачки. Лишний раз можно убедиться, насколько обычные обыденные явления могут быть загадочными и удивительными…

P. S. P. S. Предлагаю самостоятельно решить ещё три задачи: 1) как образуется туман после дождя? 2) как образуется утренняя роса? 3) как образуется зимой иней на деревьях?

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.

Виды заморозков

По условиям образования заморозки разделяются на:

– радиационные;

– адвективные;

– адвективно-радиационные.

Радиационные заморозки возникают в тихие, ясные ночи в результате радиационного охлаждения почвы и прилегающих слоев атмосферы. Возникновению таких заморозков благоприятствует безоблачная погода и слабый ветер. Облачность уменьшает эффективное излучение и тем самым снижает вероятность заморозка. Любой экран над поверхностью почвы также уменьшает выхолаживание. Ветер также препятствует возникновению заморозка, так как он усиливает турбулентное перемешивание, в результате чего увеличивается приток тепла от воздуха к почве.

Уровень радиационных заморозков существенно зависит от форм рельефа. Так, в низинах они происходят чаще, чем в возвышенных местах или на склонах, т.к. в вогнутых формах рельефа ночное понижение температуры усилено, холодный воздух дольше застаивается. Поэтому при радиационных заморозках повреждаются в основном растения, расположенные на пониженных местах вогнутых форм рельефа. Заморозки этого типа ограничиваются продолжительностью ночи и длятся обычно 5-6 ч подряд.

Радиационные заморозки часто носят местный характер, так как образуются в низинах и котловинах, куда стекает охлажденный воздух с равнин и склонов. На возвышенных открытых местах образование заморозков маловероятно, так как отсюда охлажденный воздух стекает вниз и заменяется более теплым воздухом, опускающимся сверху.

Заморозки раньше всего появляются в плохо проветриваемых котловинах и на лесных полянах. В малооблачную ночь на ровном месте температура может понизиться до -1°С, тогда как на лесной поляне до -3,6°С.

Существенное влияние на радиационные заморозки оказывают тепловые свойства почвы. Чем меньше ее теплоемкость и коэффициент тепловодности, тем сильнее заморозки.

Так, заморозки на поверхности вспаханных почв, имеющих пониженную теплоемкость и теплопроводность, наблюдаются чаще, чем на поверхности плотных почв. Объясняется это, в частности, тем, что в почвах с малой теплопроводностью затруднен приток тепла к поверхности из более глубоких слоев.

Плотные почвы, обладающие большей теплоемкостью, ночью охлаждаются медленнее рыхлых, а при сравнительно большой их теплопроводности потеря тепла поверхностью быстро возмещается его притоком из более глубоких и более теплых слоев.

Чем темнее почва, тем интенсивнее она охлаждается.

Сухие торфяники значительно чаще и сильнее подвергаются воздействию заморозков, чем влажные. Торф, как темное тело, с одной стороны, отличается большей интенсивностью излучения тепла. С другой стороны, вследствие низкой теплопроводности, приток тепла из более глубоких слоев почвы незначителен. Поэтому поверхностное охлаждение почвы и приземного слоя воздуха на торфяных почвах бывает значительным.

Чем влажнее воздух, тем меньше падение температуры ночью, поэтому над влажной почвой заморозки менее вероятны, чем над сухой. Во влажной почве наблюдается сильный приток тепла из глубоких слоев почвы.

При температуре ниже 0°С вода, преимущественно из которой состоят растения, замерзает, а образующиеся кристаллики льда повреждают их ткани и клетки.

Густая растительность охлаждается сильнее, чем поверхность обнаженной почвы.

Чувствительность к заморозкам изменяется по мере развития растений. Наиболее устойчивые выдерживают понижение температуры до -8, -10°С, устойчивые – до -6, -8°С, малоустойчивые – до -2, -3°С, неустойчивые – до -0,5, -1°С.

Адвективные заморозки образуются при вторжении холодных масс воздуха из северных областей (более продолжительны и вредоносны) в результате адвекции воздуха, имеющего температуру ниже 0°С обычно в начале весны и поздней осенью, при полной облачности и силе ветра; могут держаться в течение нескольких суток.

При вторжении холодного воздуха почва от соприкосновения с ним охлаждается и поэтому температуры воздуха и почвы мало различаются.

Адвективные заморозки охватывают большие площади и мало зависят от местных условий.

Адвективно-радиационные заморозки связаны с вторжением холодного сухого воздуха, иногда даже имеющего положительную температуру. Ночью, особенно при ясной или малооблачной погоде, происходит дополнительное охлаждение этого воздуха за счет излучения и возникают заморозки как на поверхности почвы, так и в воздухе. Эти заморозки наиболее опасны.

Адвективно-радиационные заморозки наблюдаются в ограниченное время, главным образом под утро или с половины ночи и длятся 3-4 ч. Это поздние заморозки весны и ранние заморозки осени, т. е. времени года, когда уровень среднесуточных температур относительно высок. При их возникновении процессы адвекции и радиации дополняют друг друга. Отрицательными значения температуры могут быть лишь в припочвенных слоях, в то время как на уровне метеорологической будки – положительными.

Заморозки часто наносят большой ущерб народному хозяйству, особенно сельскому хозяйству, поражая сады, огороды и виноградники.

Адвективные заморозки весной наносят значительный вред садам и ягодникам, овощным и полевым культурам.

Наиболее опасны адвективно-радиационные заморозки, образующиеся поздней весной или ранней осенью, после продолжительного теплого периода.

Слабыми считаются заморозки при снижении температуры воздуха на поверхности почвы от -0,1 до -2°С. Слой воздуха с отрицательными температурами от 0,5 до 2 м, выше температуры уже положительные.

При умеренных заморозках температура на поверхности почвы снижается до -2,1 – -4°С.

Ниже -4°С и до -7°С – сильные и очень сильные заморозки, а еще ниже – уже морозы.

ЗАМОРОЗКИ

утренники, понижение температуры ниже 0° в период устойчиво теплой погоды (весной или осенью). Известны две причины возникновения З.: 1) охлаждение воздуха от сильного ночного излучения, 2) резкое похолодание, вызванное притоком холодных масс воздуха из полярных стран. Весенние и осенние З. ежегодно наносят плодоовощному х-ву СССР громадные убытки. Борьба с З. организована службой погоды (Центральное бюро погоды СССР и местные бюро погоды), к-рая ежедневно сообщает по радио сведения на ближайшие сутки метеорологическим станциям, а последние-в ближайшие колхозы и совхозы. Борьба с З. ведется гл. обр. при помощи дымовых завес и прикрытием парников и гряд. В последнее время для борьбы с З. путем дымовых завес применяют авиаметод. В субтропиках охрана ценнейших культур от З. ведется отеплением садов грелками различных систем.

Сельскохозяйственный словарь-справочник. - Москва - Ленинград: Государстенное издательство колхозной и совхозной литературы «Сельхозгиз» . Главный редактор: А. И. Гайстер . 1934 .

Антонимы :

Смотреть что такое "ЗАМОРОЗКИ" в других словарях:

См … Словарь синонимов

Понижения температуры ниже 0 оС в приземном слое воздуха или на почве вечером или ночью (при положительной температуре днем). Заморозки бывают весной и осенью вследствие ночного охлаждения почвы … Большой Энциклопедический словарь

заморозки - ЗАМОРОЗКИ, утренники ЗАМЕРЗАТЬ/ЗАМЕРЗНУТЬ, подмерзать/ подмерзнуть, сковываться/сковаться, разг. вставать/встать, разг. застывать/застыть, разг. становиться/стать ЗАМОРАЖИВАТЬ/ЗАМОРОЗИТЬ, заковывать/заковать, заледенить, сковывать/… … Словарь-тезаурус синонимов русской речи

ЗАМОРОЗКИ, заморозков, ед. нет (разг.). Легкие утренние морозы осенью или весной. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

ЗАМОРОЗКИ, ов, ед. заморозок, зка, муж. Лёгкий утренний мороз осенью или весной. Ранние з. З. на почве. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

заморозки - Понижение температуры воздуха ниже 0°С, легкий утренний мороз осенью или весной … Словарь по географии

Понижения температуры ниже 0 °С в приземном слое воздуха или на почве вечером или ночью при положительной температуре днем. Заморозки наблюдаются весной или осенью, вследствие ночного охлаждения почвы. Заморозки имеют место, когда в данный район… … Википедия

Ов; мн. (ед. заморозок, зка; м.). Лёгкий утренний (ночной) мороз весной (осенью). З. на почве. Ранние з. Лёгкие з. Частые з. * * * заморозки понижения температуры ниже 0ºC в приземном слое воздуха или на почве вечером или ночью (при положительной … Энциклопедический словарь

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 .