Содержание к диссертации
Введение
1 Характеристика и анализ существующих способов учета тепловых ресурсов природно-техногенных ландшафтов 8
1.1. Отечественные методы и способы учета тепловых ресурсов 9
1.2. Зарубежные методические схемы определения термических условий 31
2 Природно-хозяйственные условия региона исследования 35
2.1. Основные черты орографии, тектоники и геологического строения 35
2.2. Климат 38
2.2.1. Основные черты климата 38
2.2.2. Воздушные массы 40
2.2.3. Солнечная радиация 41
2.2.4. Атмосферное давление 41
2.2.5. Термический режим 41
2.2.6. Атмосферные осадки 43
2.2.7. Влажность воздуха 43
2.2.8. Метеорологические явления 46
2.2.9. Сезоны года 47
2.2.10. Агроклиматические ресурсы 49
2.3. Гидрография 52
2.4.Почвенно- растительный покров 57
2.6. Животный мир 62
2.7. Ландшафты 63
2.8. Характеристика эколого-экономических условий 67
3 Геоэкологические методы оценки и тепловых ресурсов и факторов их обуславливающих 72
3.1 Характеристика концептуальных основ и массива базовых данных 72
3.2 Анализ результатов статистической обработки исходной информации 76
3.3 Система региональных методов оценки и прогнозирования тепловых ресурсов 104
3.4 Основные направления использования разработанных геоэкологических методов 115
Выводы 124
Список использованных источников 126
Приложение 1 144
Приложение 2 152
- Отечественные методы и способы учета тепловых ресурсов
- Основные черты орографии, тектоники и геологического строения
- Агроклиматические ресурсы
- Характеристика концептуальных основ и массива базовых данных
Введение к работе
Оптимизация взаимодействия природы и общества предполагает экологически обоснованную социально-хозяйственную деятельность населения в определенных физико-географических условиях конкретной территории. Важнейшими ландшафтными показателями геоэкологического состояния окружающей среды являются ее термические ресурсы и теплообеспеченность.
В засушливых регионах ведущими факторами, обусловливающими термическое состояние геотехнической системы, являются суммарная радиация, радиационный баланс и температура воздуха. Процесс экологизации антропогенного воздействия на природно-техногенные ландшафты, в том числе в степной зоне, требует получения информации о сложившихся и ожидаемых значениях указанных факторов. В частности, оценочные и измеренные величины тепловых ресурсов соответствующих ландшафтов, полученные по региональным методикам, необходимы для обоснования, прогнозирования и проектирования техногенных нагрузок на природные ландшафты и геоэкологических мероприятий их оптимизирующих. При подготовке различной планово-прогнозной, нормативно-технической, инструктивно-руководящей документации, регламентирующей степень воздействия социально-экономических объектов и процессов на окружающую среду, также требуется соответствующее научное и методическое обеспечение, содержащее оценочно-расчетные методы и показатели тепловых режимов и ресурсов.
При прочих равных условиях атмосферного увлажнения местности (к примеру, количество осадков и в зоне тундры, и в зоне полупустынь в среднем равно 200-250 мм в год) количество тепловых ресурсов предопределяет тип природной зоны. Кроме того, тепловые ресурсы местности, накопленные к определенной дате, обуславливают начало и окончание вегетации естественной и культурной растительности; а также начало-окончание мероприятий зависящих от погодных и климатических
5 условий и режимы различной социально-хозяйственной деятельности в конкретной природной зоне.
От напряженности термического режима в любой геосистеме зависит состояние живых организмов, который, в частности, даже при достаточном почвенном увлажнении может вызвать угнетенное состояние растений и животных, снижая двигательную активность последних.
Процесс экологизации антропогенного воздействия на природные геосистемы, особенно в засушливой зоне, требует получения оперативной и долгосрочной информации о фактических и ожидаемых значениях указанных метеорологических факторов. К примеру, оцененные и измеренные величины термических ресурсов конкретных ландшафтов, полученные по региональным методикам, необходимы для обоснования, планирования и проектирования: техногенных нагрузок на природные геосистемы; энерго- и водосберегающих технологий на сельскохозяйственных угодьях; в коммунальных системах; агрогидрофитомелиораций в экологически неблагоприятных районах и др.
Однако, несмотря на особую актуальность и большую практическую значимость, до настоящего времени для засушливой зоны остается насущной проблема разработки научных основ по формированию усовершенствованных или новых методов надежно, заблаговременно, достоверно и комплексно учитывающих региональные географические особенности процессов формирования и внутрисезонной изменчивости тепловых компонентов природно-хозяйственных комплексов.
В связи с этим целью работы является установление, для природно-техногенных ландшафтов степной зоны, закономерностей внутригодового распределения геофизических факторов, обусловливающих термические ресурсы местности и усовершенствование методического обеспечения их оценки и прогнозирования.
Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих геоэкологически значимых задач:
исследование и моделирование процессов энергообмена в аридном регионе влияющих на структуру и временное распределение его тепловых ресурсов;
обоснование и выбор, требуемых для анализа и дальнейшей формализации, метеорологических предикторов и предиктантов, как базовых элементов для оценки и прогнозирования теплового режима местности;
выявление особенностей внутрисезонного распределения тепловых ресурсов в зависимости от обусловливающих их предикторов в природно-техногенных ландшафтах;
разработка системы регионально специфичных методов оценки и прогнозирования тепловых ресурсов и теплообеспеченности заданной территории;
- установление направлений и форм использования полученных результатов.
Объектом исследования определены тепловые ресурсы семиаридных ландшафтов.
Предмет исследования - связи между предикторами и предиктантами, необходимыми при прогнозировании тепловых ресурсов.
Решение поставленной цели и сформулированных задач базировалось на использовании литературных и фондовых источников, а также методов: геофизического, системного анализа, моделирования, статистического - в том числе корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализа, с применением программ обработки исходных данных на базе пакета SSP фирмы IBM. Полученные данные использовались для выявления особенностей формирования и трансформации теплового режима геосистем Оренбургской области, а также - для обоснования используемого и перспективного геоэкологически значимого методического аппарата оценки и прогнозирования тепловых ресурсов.
Научная новизна работы заключается в том, что:
7 установлены особенности внутрисезонного распределения геофизических факторов, обуславливающих тепловые ресурсы природно-техногенных ландшафтов степной зоны;
разработана система геоэкологических регионально специфичных методов оценки и прогнозирования термических ресурсов и теплообеспеченности территории;
определены основные геоэкологические направления эффективного использования результатов исследования в региональных социально-экономических комплексах.
В связи с вышеизложенным на защиту выносятся следующие положения: определены метеорологические элементы, необходимые для характеристики тепловых условий местности;
- установлены закономерности и взаимосвязи между выявленными
предикторами и предиктантами, позволяющие оценивать и прогнозировать
термические ресурсы и теплообеспеченность заданных геосистем;
разработана система региональных геоэкологических методов расчета сложившихся и ожидаемых значений термических ресурсов и теплообеспеченности;
предложена схема определения основных направлений использования разработанного методического обеспечения оценочно-прогностического процесса в социально-хозяйственной сфере засушливого региона.
Отечественные методы и способы учета тепловых ресурсов
Уравнение (1.6) применимо в случае достаточно точного долгосрочного прогноза температуры воздуха, что делает его малопригодным для прогнозов фенологического режима агроценозов.
Зависимости подобные (1.6), использующие температуру воздуха с аналогичными особенностями, были получены также, А.Я. Грудевой [47], В.П. Дмитренко [52,53], Н.НЛковлевым [213] и другими для расчетов продолжительности межфазных периодов озимой пшеницы.
При расчетах оптимальных сроков посева используют показатели сумм эффективных температур А.А. Шиголева [208], которым было установлено, что при достаточном увлажнении почвы, в период от посева до образования шести побегов кустистости озимым, необходимо накопление суммы эффективных температур (выше 5С), равной 300С, для образования трех побегов—200С и для начала кущения—134С для озимой пшеницы и 119С - для озимой ржи. Поскольку температура почвы осенью имеет тесную корреляционную связь с температурой воздуха (по В. А. Моисейчик, коэффициент корреляции равен 0,97), то обычно для характеристики условий роста и развития озимых сельскохозяйственных культур используются только данные по температуре воздуха [208]. Продолжительность периода посев - всходы зависит, при достаточных запасах влаги в почве, главным образом, от ее температуры. Также Шиголевым были получены количественные зависимости продолжительности периода посев - всходы от температуры воздуха и запасов продуктивной влаги верхнего слоя почвы.
При достаточных запасах влаги в почве, по данным А. А. Шиголева, для прохождения периода посев - всходы необходима сумма эффективных температур воздуха (средняя суточная температура воздуха минус нижний предел развития растений -5С), равная 52С для озимой ржи и 67С для озимой пшеницы.
Группа авторов [6,7,35,46,49,52,58,75,119,137], при определении потребности агроценозов в тепловых ресурсах, использует постоянные суммы активных температур воздуха, необходимые для наступления их различных фенофаз. Этот способ, по сравнению с методом эффективных температур воздуха, более просто учитывает накопленные тепловые ресурсы. Однако, из-за значительных колебаний по годам фактических сумм активных температур воздуха за межфазные периоды агроценозов, такие неизменные показатели не пригодны для оценки ожидаемых тепловых ресурсов растительности, так как не учитывают метеорологических особенностей текущего года, а их расчетные схемы не предусматривают самостоятельного определения ожидаемой температуры воздуха, как одного из главных факторов, влияющих на темпы прохождения фенофаз. Ш.И. Церцвадзе [192] рекомендует для расчета дат наступления фенофаз шелковицы в условиях Закавказья следующую формулу: где Д — дата развертывания первых листьев шелковицы; п — число дней от 1 октября до даты перехода среднесуточной температуры воздуха через 10С весной. Сроки цветения плодовых культур определяются им на основе выявленных зависимостей начала цветения от средней температуры воздуха за март: где Ді — дата начала цветения груши; Дг— дата начала цветения яблони; t — среднемесячная температура воздуха за март. Данный способ применим при определении фенофаз только указанных многолетних плодовых культур и не пригоден для оценки ожидаемых сроков наступления фаз развития других (особенно однолетних) агроценозов и в других климатических зонах, поскольку не учитывает сроков посева, фитофенологических особенностей и гидрометеорологических условий вегетирования растительности. Графо-аналитический метод расчета фенологического режима агроценозов предлагается в работе А.С.Подольского [107] для оценки сроков наступления фенофаз хлопчатника и других сельхозкультур, Метод заключается в графическом, с помощью номограмм, решении сложных эмпирических уравнений, характеризующих тепловые ресурсы и теплопотребность агроценозов конкретного физико-географического района. Уравнения потребности фитоценозов в тепле задаются в виде кривой, связывающей продолжительность конкретного межфазного периода агроценоза со средней за этот период температурой воздуха и аналогичны (1.7). При этом ход температуры воздуха задается через ее отклонения от среднемноголетнего значения (нормы), определяемые по готовым долгосрочным прогнозам температуры воздуха. Расчетная схема содержит элементы уточнения фенологических расчетов с помощью, так называемого "транзитивного" прогнозирования фенофаз. В этом методе, при определении внутрисезонного хода температуры воздуха, знак отклонения и само отклонение от нормы задаются неизменными, в то время как фактически они могут значительно варьировать в текущем году от месяца к месяцу, что приводит к необходимости ежемесячных уточнений рассчитанного сезонного хода температуры воздуха. Таких корректировок в данном методе не предусматривается, что может привести к существенному снижению точности расчетов и прогнозов фенофаз, особенно большой заблаговременности. В методе не указываются значения начальной температуры воздуха, с которой начинается развитие растений, и от которой следует отсчитывать необходимую для наступления заданной фенофазы агроценоза сумму температуры воздуха, что значительно осложняет расчеты и составление номограмм. Графическое выражение зависимости продолжительности межфазных периодов растительности от температуры воздуха, при расчетах по номограммам, приводит к тому, что точность таких оценок будет зависеть от субъективных факторов, — т.е. от того, насколько высоки опыт и квалификация исполнителя расчетов.
Основные черты орографии, тектоники и геологического строения
Территория региона исследования - Оренбургской области охватывает юго-восточную окраину Русской равнины, часть Южного Урала, включая фрагменты его горной области и равнинного Зауралья, а также западную окраину Тургайского плато. В соответствии с обширностью территории область характеризуется большим разнообразием рельефа и геологического строения.
Главной геолого-геоморфологической особенностью территории является принадлежность ее к двум существенно отличным регионам: к восточной окраине Русской платформы на западе и к горноскладчатому Южному Уралу на востоке. Таким образом, в геологическом отношении область делится на платформенную западную и сильно дислоцированную складчатую восточную части.
В орографическом отношении область можно разделить на три основные части: возвышенно-равнинную западную, низкогорную центральную и возвышенно-равнинную восточную.
Современный ее рельеф сформировался в результате длительного размыва уральских складок и предуральских сыртовых равнин, а также под воздействием новейших тектонических движений. На западе и востоке рельеф характеризуется выровненными междуречьями и пологими склонами с невысокими останцовыми грядами. Абсолютные отметки поверхности колеблются от 50 м до 500 м над ур. м. Большая часть территории имеет высоту 200 — 400 м. Центральная часть области самая высокая. Равнина восточной части выше, чем равнина западной части области.
Самая высокая точка области на хр. Малый Накас в Тюльганском р-не имеет отметку 667,8 м, самая низкая (урез р. Чаган у с. Теплого в Первомайском р-не) равна 27,6 м над ур.м.
Наибольшая расчлененность равнин - на северо-западе области, наименьшая - в ее юго-восточной части. В целом на территории области господствует увалистый эрозионный рельеф, прерывающийся массивами мелкосопочников, низкогорными грядами и равнинными террасами крупных рек.
Общей характерной чертой рельефа западной части Оренбуржья является асимметрия долин и междуречий. Наиболее ярко она проявляется на водоразделах широтного простирания. Склоны южной и юго-восточной экспозиции - короткие и крутые, иногда обрывистые, северной — длинные и пологие.
В рельефе западной платформенной части Оренбургской области выделяются следующие крупные геоморфологические структуры: Бугульминско-Белебеевская возвышенность, Общий Сырт, Урало-Илекский Сырт. Возвышенные равнины западного Приуралья сменяются на востоке Предуральским холмогорьем, которое не совпадает с зоной Предуральского краевого прогиба, а занимает его восточную окраину вдоль западной границы Уральских гор.
В пределах Уральской горной страны при первом приближении можно выделить следующие орографические районы: Западно-Уральский мелкосопочник, Губерлинский мелкосопочник, Саринское плато, Орская равнина, Урало-Тобольское (Зауральское) плато. На крайнем юго-востоке в пределы области своей западной окраиной заходит Тургайское плато (Западно-Тургайская денудационно-аккумулятивная равнина). Благодаря географическому положению Оренбургская область имеет очень сложное и неоднородное структурно-тектоническое строение. Ее территория охватывает юго-восточную часть Русской платформы, северно-восточную часть Прикаспийской синеклизы, Предуральский краевой прогиб (70% территории) и все структурные элементы складчатой части Южного Урала (30% территории области).
По мере движения на восток и приближения к Уральской складчатой стране, согласованность залегания слоев осадочных пород нарушается. К востоку от долины Большого Ика и р. Бурли отложения дислоцированы и смяты в складки меридионального и близкого к нему простирания. Западная зона уральских складок образована чередующимися полосами пермских и каменноугольных отложений. Восточнее доминируют меловые, юрские и девонские породы, местами перекрытые отложениями неогеновой системы. На востоке области получили широкое развитие гранитоиды верхнего и среднего палеозоя, метаморфические породы каменноугольной системы и кислые изверженные породы кембрия.
Поперечный профиль бассейнов Самары и Илека имеет куэстообразное строение с общим уклоном на юг, отчего южные «вздернутые» склоны речных долин оказываются крутыми и высокими. На правобережную «тектоническую» асимметрию накладывается климатический инсоляционный фактор. Сущность его заключается в том, что в течение длительного периода, в условиях сухого климата, южные склоны подвергались интенсивной денудации, а северные, напротив, приобрели вид длинных пологих шлейфов, выровненных делювием. В других случаях, при неширотной ориентации речных долин в Предуралье, наблюдается как право-, так и левобережная асимметрия. Она развивается при отсутствии инсоляционного фактора. Водоразделы этих рек также соответствуют отдельным блокам, вовлеченным в неравномерные опускания в сторону Предуральского прогиба. Но закономерную тектоническую асимметрию речных долин здесь нарушает новейшая (в т.ч. соляная) тектоника. В структуре междуречных сыртовых увалов и гряд также сказывается влияние асимметрии инсоляционного происхождения. Коренное техногенное преобразование рельефа стало возможным с появлением техники. Открытая разработка железных, медных, никелевых и других руд, асбеста, известняка и других строительных материалов привела к образованию карьерно-отвального рельефа. Развитие антропогенных форм рельефа также происходит при гидротехническом и дорожном строительстве. Очень часто антропогенное рельефообразование в Оренбургской области приводит к нежелательным изменениям естественных ландшафтов и ухудшает экологическую обстановку в регионе.
Агроклиматические ресурсы
В соответствии с распределением основных климатических показателей на территории области выделяют три агроклиматических района, имеющих вид широтных зон. В основу агроклиматического районирования положен гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК), отражающий влагообеспеченность вегетационного периода и представляющий собой отношение суммы осадков к сумме температур воздуха выше 10С за тот же период, уменьшенное в 10 раз. На территории области этот показатель изменяется с 0,9 до 0,5 в направлении с севера на юг и составляет по выделенным агроклиматическим районам: I — незначительно засушливый, ГТК равен 0,8 и более; II — засушливый, ГТК равен 0,6-0,8; III — очень засушливый, ГТК равен 0,6 и менее. По теплообеспеченности область делится на следующие подрайоны: а — умеренно теплый, сумма температур воздуха выше 10С менее 2400; б — теплый, сумма температур выше 10С равна 2400-2600; в — очень теплый, сумма температур выше 10С более 2600. Агроклиматический район I — незначительно засушливый, умеренно теплый. Охватывает Северный, Бугурусланский, Тюльганский, Кваркенский районы, а также северную, приграничную с Башкирией, окраину области. При среднем годовом количестве осадков 370 — 420 мм, за май-июнь выпадает 70 — 85 мм. Ресурсы тепла составляют 2200-2400, продолжительность безморозного периода 115 — 125 дней, а продолжительность залегания снегового покрова 146 — 160 дней. Агроклиматический район II — засушливый. Охватывает центральную полосу районов области, куда входят бассейн Самары, Самаро-Сакмарское и Урало-Сакмарское междуречья, а также Зауралье между р. Суундук на севере и р. Кумак на юге. По условиям теплообеспеченности неоднороден. К умеренно теплому подрайону 1а с суммой температур до 2400 относятся Асекеевский, Матвеевский, Гайский (северная часть) и Адамовский районы. Для подрайона Иб, в который входят Бузулук, Курманаевка, Тоцк, Сорочинск, Плешаново, Новосергиевка, Переволоцк, Оренбург, Сакмара, Саракташ, Новоорск, теплообеспеченность составляет 2400 — 2600. К югу от Оренбурга сумма температур выше 10С составляет более 2600 (подрайон Пб). Продолжительность безморозного периода в районе 130-145 дней, продолжительность залегания снегового покрова 140-155 дней. В среднем здесь выпадает 340-400 мм осадков в год. Агроклиматический район III — очень засушливый. Охватывает южные районы области (к югу от линии Самаро-Уральского водораздела, южнее р.Урал и Кумак). По теплообеспеченности агроклиматический район III можно разделить на подрайон III (юго-западный: от Первомайского до Беляевки, включая Ташлу, Илек, Соль-Илецк и Акбулак) — очень теплый и подрайон Шв (юго 51 восточный: от Беляевки до Светлого юг Кувандыкского района, Домбаровский и Ясненский районы) — теплый. В юго-западном подрайоне (Шб) сумма температур выше 10С составляет около 2700, годовая сумма осадков равна 310 — 335 мм, из них в мае-июне выпадает 55 — 70 мм. В юго-восточном подрайоне (Шб) сумма температур выше 10С равна 2400 — 2600, сумма осадков — 250 — 290 мм. Безморозный период длится около 150 дней. Снежный покров маломощный и залегает около 130 дней. Средняя продолжительность активной вегетации (период с температурой выше 10С) колеблется от 135 — 140 дней на крайнем севере и северо-востоке области до 155 дней на юге и юго-западе. В отдельные годы этот период может сокращаться до 101 дня на севере и до 124 дней на юге. Безморозный период начинается несколько позднее даты перехода температуры воздуха через 10С весной, что не только сокращает период активной вегетации, но и ставит под угрозу урожай огородных и плодовых культур в связи с поздними весенними и ранними осенними заморозками. Продолжительность безморозного периода зависит от рельефа местности, близости водоемов, хозяйственной деятельности человека. На открытых ровных местах длительность безморозного периода в среднем составляет 122 — 134 дня. На вершинах холмов и в верхних частях склонов она в среднем на 10 дней больше. В долинах рек, в логах, на полянах в лесу из-за поздних весенних и ранних осенних заморозков продолжительность безморозного периода обычно бывает на 10 — 20 дней короче, чем на открытых ровных местах. Это означает, что в низинах последние весенние заморозки бывают на 5 — 10 дней позже, а первые осенние заморозки — на 5 — 10 дней раньше, чем на равнинных междуречьях. Продолжительность безморозного периода в воздухе длится дольше, чем на поверхности почвы, в среднем на 30 — 45 дней. Увлажнение в течение вегетационного периода на территории области очень неустойчивое, что вызвано большой изменчивостью суммы осадков как в многолетнем, так и во внутригодовом разрезе. В целом климат Оренбуржья благоприятен для развития многих видов рекреации, чему способствует то, что средняя продолжительность комфортного периода составляет более 50 дней, купального сезона — не менее 70 дней, период благоприятный для всех видов туризма, - более 120 дней. Поверхностные воды. Оренбуржье расположено в зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения и по обеспеченности водными ресурсами относится к вододефицитным районам страны. На территории области насчитывается 290 рек длиной более 10 км, из которых только 25 имеют длину более 100 км.
Самая крупная река области - Урал является транзитной, но основная часть ее стока формируется в Оренбуржье за счет главного притока -Сакмары. Две другие крупные реки, как притоки Урала - Сакмара и Илек -берут начало соответственно в Башкирии (хр. Ирендык) и в Казахстане (Мугоджары) и впадают в Урал уже в пределах Оренбуржья. Большинство других значительных рек области (Самара, Чаган, Большой и Малый Кинель, Дема, Тобол) имеют здесь истоки и значительную часть водосборной площади, но уходят своими нижними течениями за пределы Оренбуржья. Сток остальных средних и малых рек полностью формируется на территории области.
Характеристика концептуальных основ и массива базовых данных
Формирование новых представлений об объектах и явлениях, отражающих взаимодействие естественных и антропогенных процессов и выявление причинно-следственных связей между ними, позволяет разрабатывать стратегию геоэкологически обоснованного воздействия социума на природную среду через комплекс средосберегающих или мелиоративных мероприятий. Рационализация природопользования, предотвращая дестабилизацию оптимального состояния окружающей среды, в аридных ареалах предполагает эффективное использование агроклиматических, в том числе тепловых, ресурсов. Площадь аридной зоны СНГ в настоящее время составляет около 3,0 млн.км. , а главные ресурсы естественного увлажнения - атмосферные осадки, из-за высокого непродуктивного испарения, обусловленного термическим состоянием местности, используются лишь на 5-10%, что приводит к продолжающемуся ухудшению мелиоративного состояния земель и снижению продуктивности в некоторых случаях на 20-25% [1,4,29,30,51,187,188]. Поэтому особое внимание в аридных регионах должно уделяться необходимости экологизации водопользования и землепользования в зависимости от климатических-тепловых и хозяйственных условий местности. Рациональное геоэкологически обусловленное использование природно-техногенных ландшафтов должно удовлетворять следующим требованиям: экологическая устойчивость - недопущение чрезмерной аридизации сельскохозяйственных угодий, предотвращение неблагоприятных геофизических явлений - суховеев, засух и пыльных бурь; социальная устойчивость — удовлетворение потребностей населения, в том числе в климатической комфортности окружающей среды в районах его проживания; обоснование критериев и создание методов оценки степени оптимальности ландшафтов [117,194]. Решение указанных проблем предусматривает разработку необходимого методического обеспечения, в связи с чем, оцененные по методикам автора тепловые ресурсы степных ландшафтов в аридных регионах могут эффективно использоваться в геоэкологически обусловленной сельскохозяйственно-мелиоративной и эколого-социальной деятельности общества как основе для планирования и реализации соответствующих мероприятий.
Сельскохозяйственно-мелиоративные направления. Повышение общей культуры земледелия заключается в регулировании режимов вегетирования агроценозов, в частности, на основе оперативного и заблаговременного учета их теплобалансовых составляющих [124].
Рациональные режимы орошения, оптимальные нормы и сроки поливов сельскохозяйственных культур формируются под влиянием обусловливающих их агрометеорологических факторов, в соответствии с потребностью конкретного вида растительности во влаге в различные фенофазы, зависящей, главным образом, от направленности термического режима вегетирования растительности. Таким образом, одним из главных факторов, влияющих на режим искусственного увлажнения в аридных условиях, в том числе южно-уральского региона, являются тепловые ресурсы агроландшафта, оценка которых необходима при выборе оптимального режима орошения.
Существующие в настоящее время в преобладающем большинстве хозяйств Юга России способы составления режимов орошения далеки от совершенства, так как не позволяют оптимизировать увлажнение сельскохозяйственных посевов, поскольку основаны на использовании постоянных (независимо от сложившейся и ожидаемой гидрометеорологической обстановки, при прочих равных условиях предопределяемой термическими условиями текущего года) норм и сроков орошения. Это приводит, в годы с остро-засушливыми агрометеорологическими условиями, к занижению поливных и оросительных норм (по сравнению с необходимыми - оптимальными) и к их завышению в слабозасушливые годы, с менее значительным расходом почвенной влаги на суммарное испарение, что, по исследованиям [17,23,39,53,54,74,76,77,122 и др.] вызывает в аридных районах недополивы, переувлажнение земель и непроизводительные сбросы (до 40%) оросительной воды в слабозасушливые годы.
Обоснование и прогнозирование оптимальных режимов орошения сельскохозяйственных культур в аридных регионах может базироваться, в том числе, на использовании разработанных автором методов оценки и прогнозирования тепловых ресурсов, а на их основе - оптимального суммарного испарения, начальных и текущих почвенных влагозапасов агроценозов, к примеру, по методике [140].
Многочисленными исследованиями также установлена определенная эффективность от рационального использования термических характеристик местности. Так, их применение с целью оптимизации водного режима агроценозов, способно повышать продуктивность последних в 2-2,5 раза (или не допускать ее снижения) улучшать качество урожая сельскохозяйственных культур. Оценки тепловых ресурсов и теплообеспеченности геосистем служат основой для прогнозирования, обоснования и планирования: различных видов климатических и гидромелиорации - осушения, орошения, обводнения; режимов проведения полевых работ в земледелии и животноводстве; сроков и объемов внесения удобрений, которые в зависимости от конкретных термических условий могут уменьшаться или увеличиваться на 40-60%; мероприятий по предотвращению таких неблагоприятных явлений, как аридизация территории, суховеев и засух, образование почвенной корки, пыльные бури, вторичное засоление или эрозия почвы [4,16,21,35,41,42,53,55,56,120,125,142,143,149,158-160 и др.]. По данным [11,41,45,50,51,63,71,95,104,105,110,120,133,134] неучет оптимального срока посева сельскохозяйственных культур или отклонение (до 10 дней) от него фактических дат посева агроценозов может привести к значительному (от 10 до 20% по травам, кормовым и зерновым, 25% по сахарной свекле и другим техническим культурам) недобору урожая сельскохозяйственных культур, к снижению эффективности применения минеральных удобрений в среднем на 23%, к снижению содержания в зерне на 1-3%, более сильному повреждению агроценозов болезнями и вредителями. То же самое наблюдается вследствие неучета сроков наступления фенофаз сельскохозяйственных культур при проведении агротехнических работ и мероприятий по защите растительности от болезней и вредителей [4,35,107,122,134,147,148,155 и др.].
