Тема №1 Агрометеорология как наука

Предмет и задачи. Место в системе биологических, физических, географических наук. Фундаментальность агрофитометеорологии и агрофитоклиматологии (АФМК) как науки.

Представления об объектах АФМК (растения, ценозы разного типа). Основные факторы жизнедеятельности. Основные принципы существования АФЦ (физические и физиологические оптические процессы; трансформация приходящей лучистой энергии в системе «атмосфера-лист-растение-фитоценоз» по интенсивности и спектральному составу; энергетический баланс между поглощенной энергией и расходом на фитосинтез, фотоокислительные процессы, транспирацию, теплообмен и др.) Специфика объекта АФМК - автотрофность, регуляция процессов и структур, оптимизация, максимизация эффективности использования ресурсов среды и особенно лучистой энергии. Целостность организации. Суточный цикл. Физиологический диапазон постоянства соотношения процессов в изменчивой среде. Рост, развитие, репродукция, создание биомассы, как интегральные продукционные процессы в онтогенезе растений.

Агрофитоценоз и основные закономерности его формирования и деятельности. Принципиальные отличия АФЦ от свойств единичных растений. Роль биологических наук, географии (метеорологии и климатологии), физики и математики, механики (наук о сопротивлении и свойствах материалов), химии в понимании фитоценоза и его продуктивности.

Основные представления о метеоклиматических факторах и процессах среды, влияющих на деятельность АФЦ. Энергетическая и информационная, субстратная и регуляционная роль метеоклиматических факторов. Роль факторов экзогенной природной и антропогенно измененной среды для АФЦ. АФЦ как объект динамической пространственно-временной трансформации факторов среды в пределах системы. Представления об общих (метеорологических) и продуктивных (биометеорологических) ресурсах факторов среды.

Тема №2 Энергетика продукционного процесса АФЦ

Радиационный режим. Оптика АФЦ. Развитие АФЦ. Структура, геометрия. Газообмен (фотосинтез, фотодыхание и дыхание) как процессы создания биомассы. Световые, углекислотные, температурные кривые. Кардинальные точки. Концентрационные зависимости обычного и многофакторного характера. Суточные продуктивные ресурсы для газообмена для различных экотипов растений ( по водному режиму, по светолюбию) в различных метеоклиматических условиях разных регионов. Сезонность среды, зональность. Роль лучистой энергии и особенно фотосинтетически активной радиации (ФАР) в отдельные периоды вегетации. «Критические» радиационные периоды. Константы взаимосвязи между процессами, структурами, факторами среды. Фоторегуляция процессов в АФЦ ( фотопериодизм роста, перехода к зацветанию; типы растений - нейтральные, короткодневные, длиннодневные и др.).

Фототропизмы и фотоориентация в пространстве в клетке (хлоропласты), в растении (листья), в АФЦ (листовая мозаика, азимутально- наклонная ориентация листьев в объёме АФЦ). Геомагнитные и геотропические реакции. Роль лучистой энергии (ФАР) в регуляции «биологических часов» в организмах. Значение интенсивности, длительности, векторности, дозы потока, его суточного хода для растений. Физиологическая длина дня (по газообмену, фотосинтезу, фотопериодизму). Информационно-регуляторная роль гражданских и навигационных сумерек как части физиологической длины дня для фотобиологических процессов. Энергетика ПП на фоне антропогенного изменения климата. Влияние газо-обменных окислителей (окислы азота, серы), кислотных осадков на продуктивность.

Искусственные источники лучистой энергии как фактор улучшения радиационного режима в естественных условиях ( в целях селекции, продукционного процесса) и в условиях закрытого грунта. Перспективы.

Факторы среды (температура воздуха и почвы, влажность воздуха и почвы, испарение и испаряемость, транспирация растений, тепловой режим тканей растений, осадки, ветер, турбулентность потоков в АФЦ как фактор углекислотного режима), их изменчивость и использование.

Дифференциация факторов (метеорологическая температура воздуха, биометеорологическая активная и эффективная температура, их суммы). Общие, продуктивные запасы влаги и их распределение по глубине почвы. Регулярность прихода осадков и сохранение влаги в почве. «Критические периоды по влаге» в онтогенезе. Термо- и влагопериодизм роста. Экотипы растений по отношению к температуре (теплолюбивые, холодоустойчивые и т.д.) и влаге (гигрофиты и гидрофиты, мезофиты, ксерофиты суккуленты) Роль жизненных форм растений как отражение адаптации к среде. Экологические подходы к АФЦ. Водно-термический режим дня и ночи и его роль в ПП. Возможности экспериментального и теоретического изучения водно-теплового режима. Инфракрасная техника в эксперименте. Компьютерные возможности обработки информации и моделирования.

Тема №4 Агрометеорологические условия в холодное время года и перезимовка растений

Специфика условий и их динамика. Снежный покров и ледяная корка (оптика, плотность, влияние на газообмен, на термический режим почвы и растений). Проблемы вымерзания, выпревания, вымокания растений. Роль узла кущения в хладостойкости (зимостойкости) растений. Отрастание. Роль осеннего и весеннего периодов в вегетации и продуктивности с/х. культур озимого типа. Оценки подснежного (и без снежного покрова) состояния растений. Возможности активного воздействия на условия перезимовки (закаливание, снегозадержание, мелиорации, мульчирование и т.д.) в зависимости от метеорологических условий. Возможности прогноза состояния растений в различные периоды конечной продуктивности.

Заморозки, засухи воздушные и почвенные, суховеи, град, ливневые дожди, ураганы. Пыль и пыльные бури. Аварийные антропогенные выбросы в атмосферу, загрязнение воды и почвы. Роль неблагоприятных явлений в разные периоды онтогенеза растений. Прогнозы выживаемости АФЦ.

Основные потребности растений в зависимости от их типа к условиям. Зерновые, зернобобовые, масличные, овощные, плодово-ягодные культуры. Корнеплоды и клубнеплоды. Пастбищная (луговая и степная) растительность. Этапы, фенофазы, периоды роста и формирования органов в онтогенеза в зависимости от агрометеорологических условий. Возможности регуляции продуктивности и прогноза урожая.

Методы оценки. Агрометеорологическая информация и требования к ней в климатическом плане. Агроклиматические аналоги. Районирование и интродукция с.-х. культур. Продукционные возможности исходных и вновь селектируемых культур.

Биологический контроль за ростом и развитием растений. Возможности интерполяции. Текущая метеоинформация, её соответствие нормам условий роста АФЦ. Прогноз погоды и оценка климатических изменений (отклонений от среднемноголетних значений) как основа прогноза продукционного процесса. Представления о различных методах прогноза состояния и развития АФЦ.

Основные формы, виды, содержание агрометеорологической информации. Агрометеослужба, агрометеостанции, агрометеорологические и агроклиматические бюллетени. Справочники (общие, региональные, факторные), карты, атласы. Возможности ВМО для агрометеорологии.

1. 
   Определить дату устойчивого перехода температуры воздуха через +5^º по средним суточным данным методом отклонений.
   
2. 
   Определить дату устойчивого перехода температуры воздуха через +5^º по средним декадным данным по формуле и по графику.
   
3. 
   Определить дату устойчивого перехода температуры воздуха через 0^º по среднесуточным данным методом отклонений весной и осенью.
   
4. 
   Определить дату устойчивого перехода температуры воздуха через 10^º по среднесуточным данным методом отклонений весной и осенью.
   

1. 
   Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.
   
2. 
   Миллиметровая бумага (10х10 см²), линейка, простой карандаш, ластик.
   

1. 
   Рассчитать суммы активных и эффективных температур за декаду по средним суточным температурам.
   
2. 
   Рассчитать суммы активных и эффективных температур за период по средним декадным температурам.
   

1. 
   Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.
   
2. 
   Линейка, простой карандаш, ластик.
   

1. 
   Рассчитать суммы активных температур >10º по гистограмме.
   
2. 
   Определить даты перехода через 0, 5, 10º весной и осенью.
   
3. 
   Найти продолжительность с температурой >10º по гистограмме.
   

1. 
   Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.
   
2. 
   График годового хода среднемесячной температуры воздуха на метеорологической станции Тюмень (опытное поле).
   

3. 
   Линейка, простой карандаш, ластик.
   

1. 
   Построить кривую обеспеченности вегетационного периода суммами температур.
   

1. 
   Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.
   
2. 
   Миллиметровая бумага (20х20 см²), линейка, простой карандаш, ластик.
   

1. 
   Определить среднюю многолетнюю дату колошения яровой пшеницы.
   
2. 
   Найти среднее квадратичное отклонение.
   
3. 
   Рассчитать вероятность наступления фазы колошения.
   
4. 
   Построить график вероятности фенодат.
   

1. 
   Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.
   
2. 
   Миллиметровая бумага (20х20 см²), линейка, простой карандаш, ластик.
   

1. 
   Найти дату начала, конца засушливого периода и его продолжительность.
   
2. 
   Найти дату начала, конца сухого периода и его продолжительность.
   

1. 
   Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.
   
2. 
   Линейка, простой карандаш, ластик.
   

1. Рассчитать вероятность наступления заморозков методом Михалевского.

2. Рассчитать вероятность наступления заморозков методом Берлянда.
Учебно-методическое обеспечение:

1. 
   Книжка для записи метеонаблюдений КМ-1.
   
2. 
   Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.
   
3. 
   Линейка, простой карандаш, ластик.
   

1. 
   Составить прогноз запасов влаги в почве к началу весны на полях с озимыми.
   

1. 
   Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.
   
2. 
   Линейка, простой карандаш, ластик.
   

1. 
   Составить прогноз сроков цветения плодовых культур.
   

1.Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.

2.Линейка, простой карандаш, ластик.

Практическое занятие №10

по теме №8 Агрометеорологические прогнозы

«Составление прогноза темпов развития озимых осенью и их состояния к началу зимы»

Цель: Научиться рассчитывать прогноз запасов влаги в почве к началу весны.

Задание:

1. 
   Составить прогноз темпов развития озимых осенью и их состояния к началу зимы по методу Шиголева.
   
2. 
   Составить прогноз темпов развития озимых осенью и их состояния к началу зимы по методу Улановой.
   

1.Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.

2.Линейка, простой карандаш, ластик.
Практическое занятие №11

по теме №8 Агрометеорологические прогнозы

«Составление прогноз сроков созревания зерновых культур»

Цель: Научиться рассчитывать прогноз сроков созревания зерновых культур.

Задание:

1. 
   Составить прогноз сроков созревания зерновых культур.
   

1.Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.

2.Линейка, простой карандаш, ластик.
Практическое занятие №12

по теме №8 Агрометеорологические прогнозы

«Составление прогноз сроков спелости культур»

Цель: Приобрести умения по расчету прогноза сроков молочной спелости кукурузы.

Задание:

2. 
   Составить прогноз сроков молочной спелости кукурузы.
   

1.Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.

1. 
   Составить ежедневный гидрометеорологический бюллетень ТСХ-12.
   
2. 
   Составить декадный агрометеорологический бюллетень по зоне станции.
   
3. 
   Составить декадную форму ТСХ-8.
   

3. 
   Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.
   
4. 
   Книжки для записи метеонаблюдений: КМ-1, КМ-3, КСХ-1м.
   
5. 
   Линейка, простой карандаш, ластик.
   

1. 
   Составить специальную агрометеорологическую справку об ожидаемом заморозке.
   

1. 
   Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.
   
2. 
   Линейка, простой карандаш, ластик.
   

1. 
   Составить доклад о сложившихся агрометеорологических условиях произрастания сельскохозяйственных культур.
   

1. 
   Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.
   
2. 
   Линейка, простой карандаш, ластик.
   

1. 
   Составить обзор агрометеорологических условий перезимовки озимых культур.
   

1. 
   Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.
   
2. 
   Линейка, простой карандаш, ластик.
   

1. 
   Составить обзор агрометеорологических условий вегетации зерновых культур.
   

1. 
   Агроклиматические ресурсы по Тюменской области.
   
2. 
   Линейка, простой карандаш, ластик.
   

1. 
   Предмет и задачи. Место в системе биологических, физических, географических наук.
   
2. 
   Представления об объектах АФМК (растения, ценозы разного типа).
   
3. 
   Специфика объекта АФМК – автотрофность, регуляция процессов и структур, оптимизация, максимизация эффективности использования ресурсов среды и особенно лучистой энергии.
   
4. 
   Агрофитоценоз и основные закономерности его формирования и деятельности.
   
5. 
   Основные представления о метеоклиматических факторах и процессах среды, влияющих на деятельность АФЦ.
   
6. 
   Роль факторов экзогенной природной и антропогенно измененной среды для АФЦ. АФЦ как объект динамической пространственно-временной трансформации
   
7. 
   факторов среды в пределах системы. Представления об общих (метеорологических) и продуктивных (биометеорологических) ресурсах факторов среды.
   

См.п.6.

См.п.6.
Практическое занятие №3 «Расчет сумм активных и эффективных температур за вегетационный период по гистограмме»

См.п.6.

Примерные тестовые задания

1. 
   Какие приборы применяются для измерения атмосферного давления?
   

б) барометр ртутный, анемометр ручной, барограф;

в) барограф, альбедометр, барометр ртутный.

2. На какие слои делится атмосфера, и по какому признаку?

А) По характеру изменение влажности атмосфера подразделяется на: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу.

Б) По характеру изменения температуры с высотой, атмосфера подразделяется на: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу.

В) По характеру солнечной радиации атмосфера подразделяется на тропосферу, стратосферу, мезосферу, экзосферу.

3. Можно ли по показанию барометра судить об изменении погоды?

А) нельзя;

б) можно;

в) частично можно судить.

4. Назовите потоки солнечной радиации:

а) прямая, суммарная, отраженная, рассеянная радиация;

б) прямая, рассеянная, суммарная, поглощенная радиация;

в) прямая, суммарная, отраженная, инсоляция

5. Перечислите приборы, при помощи которых измеряется солнечная радиация.

А) термометр, альбедометр, пиранометр;

б) гальванометр, альбедометр, пиранометр;

в) гальванометр, пиранометр, анемометр.

6. Что такое радиационный баланс? Его составляющие?

А) Разность между приходящими и уходящими потоками лучистой энергии;

б) Разность между прямой радиацией и отраженной радиацией;

в) Разность между суммой прямой и рассеянной радиацией и излучением земной поверхности.

Примечание: в ответах дается один правильный и два неправильных ответа.

См.п.6.

См.п.6.

1. Какие шкалы температур применяются в метеорологии?

А) Фаренгейта;

б) Цельсия;

в) Кельвин.

2. Какие термометры применяются для измерения температуры воздуха?

А) максимальный, минимальный, психрометрический;

б) максимальный, коленчатый, электротермометр;

в) минимальный, срочный, вытяжной.

3. Какие физические свойства почвы изменяют значение амплитуды.

А) температура воздуха, близость водных бассейнов, растительный покров;

б) температура воздуха, ветер, растительный покров;

в) близость воды, растительный покров, атмосферное давление.

4. Какой величиной характеризуется влажность воздуха в сообщениях о погоде?

А) упругость пара;

б) относительная влажность;

в) точка росы.

5. Какими приборами измеряется влажность воздуха в зимний период?

А) волосной гигрометр;

б) аспирационный психрометр;

в) гигрограф.

6. Почему чаще всего в ночные часы образуется роса?

а) потому что, температура в ночное время понижается;

б) потому что, температура понижается ниже точки росы;

в) потому что, сильная влажность.

7. Какими величинами характеризуется ветер?

а) порывистость, скорость, давление;

б) скорость, порывистость, направление;

в) влажность, направление, скорость.

8. Какими приборами измеряется скорость ветра?

а) альбедометр, анемометр, флюгер;

б) флюгер, анерумбомер, анемометр;

в) анемометр, термометр, анерумбомер.

9. При каких сельскохозяйственных условиях учитывается роза вет-

ров?

а) при опылении растений, строительстве, посадке кулис;

в) при строительстве, при опылении, при измерении влажности.

10. Какие виды заморозков Вы знаете и причины их возникновения?

а) адвективные, радиационные, адвективно-радиационные;

б) адвективные, интенсивные, радиационные;

в) адвективно-радиационные, средние, адвективные.

11. Можно ли по местным признакам погоды предсказать заморозки?

а) нельзя;

б) можно;

в) не совсем точно.

12. Какие меры борьбы используют против заморозков в сельском хозяйстве?

а) дымление, укрытие, орошение;

б) продувание, измерение температуры, укрытие;

в) измерение влажности, дымление, орошение.

Примечание: в ответах дается один правильный и два неправильных ответа.