Коротко: сочетание температур и осадков определяет, какие культуры могут завершить вегетацию (по сумме теплоты и продолжительности безморозного периода), какие — устойчивы к летней засухе, и сколько/когда требуется орошение (по водному балансу в корневой зоне). Ниже — ключевые показатели и практические выводы.
Основные количественные показатели
- Сумма активных температур (GDD):
$$GDD=\sum _i(T_{avg,i}-T_{base})\text{для дней, где}{T}_{avg,i}>T_{base}.$$
$T_{base}$ обычно $5^{\circ }$C для большинства зерновых, $10^{\circ }$C для кукурузы. По GDD выбирают культуры по требуемой теплозапасе (например, холодостойкие зерновые — меньшие GDD, кукуруза/подсолнечник — большие).
- Потребность в воде (увлажнение корневой зоны): для каждой стадии
$$E{T}_c=K_c\cdot E{T}_0,$$
где $E{T}_0$ — потенциальная испаряемость (метод Пенмана–Монтифа), $K_c$ — коэффициент культуры.
- Дефицит воды и потребность в орошении: суммирование дефицитов по месяцам/периодам вегетации
$$I=\sum _{months}\max (0,E{T}_c-P_{eff}),$$
где $P_{eff}$ — эффективные осадки (учитывают сток, глубинный дренаж и поглощение), обычно 50–80% осадков в подходящие месяцы.
Практические следствия для выбора культур
- Если вегетационный период по GDD и продолжительности безморозного периода достаточно — можно выращивать теплолюбивые культуры (кукуруза, подсолнечник, сахарная свёкла). Если GDD низки — выбирать рожь, ячмень, картофель, другие холодостойкие.
- Если летние осадки равномерны и покрывают $E{T}_c$ (т.е. $\sum P_{eff}\approx \sum E{T}_c$), возможна безорошная (дождевое) система. Если $\sum P_{eff}<\sum E{T}_c$, требуется орошение.
- Распределение осадков важнее годовой суммы: летняя нехватка (дефицит в критические фазы — цветение, налив) сильнее снижает урожай, чем такая же недостача вне вегетации.
Практические правила орошения
- Планировать ирригацию по дефициту в критические фазы: цветение — у злаков и кукурузы, формирование клубней — у картофеля, корнеплодов и т. п. Один эффективный расчёт:
$$I_{партия}=\max (0,E{T}_{c,период}-P_{eff,период}-S_{запас}),$$
где $S_{запас}$ — доступная влага в корневой зоне до допустимой степени истощения (обычно 40–60% легкоиспользуемого запаса).
- Объём полива за раз рассчитывают по глубине корневой зоны $Z_r$ и доступному влагозапасу $AWC$:
$$I_{раз}\approx AWC\cdot Z_r(\text{в мм}).$$ - Частота зависит от почвы: лёгкие песчаные — частые и меньшие нормы; глинистые — редкие и большие.
Примеры выводов для умеренного пояса
- Умеренно влажный климат с летними осадками, покрывающими потребность: предпочитать дождевое земледелие (зерновые, картофель). Орошение — только в сухие годы/в засухи для поддержания урожайности.
- Климат с летней засушливостью (дефицит в ключевые месяцы): при желании выращивать требовательные к воде культуры (кукуруза, сахарная свёкла) нужна системная ирригация; при ограниченной воде — выбирать засухоустойчивые культуры (ячмень, рожь, подсолнечник) и меры по сохранению влаги (мульча, минимальная обработка).
- При рискe весенних заморозков и коротком вегетационном периоде — отдавать предпочтение ранним и холодостойким культурам.
Краткая инструкция агроному
1. Рассчитать GDD и продолжительность безморозного периода — выбрать культуры по тепловым требованиям.
2. Оценить месячный баланс $E{T}_c-P_{eff}$ — определить сезоны дефицита.
3. Рассчитать суммарную потребность в орошении по формуле $I=\sum \max (0,E{T}_c-P_{eff})$ и определить интервалы полива по наполнению корневой зоны ($I_{раз}\approx AWC\cdot Z_r$).
4. Учитывать критические фазы культуры и свойства почвы при планировании режимa орошения.
Если нужно — могу привести типичные числовые примеры расчёта GDD и сезонного I для конкретного климатпоста и культуры.