Агрокліматичні умови лісостепу

Зона Лісостепу простягається смугою понад 1 тис. км від Карпат до східних кордонів України. Загальна площа її становить понад 20,1 млн. га, або 33,6% території нашої держави. До неї входять Черкаська, Полтавська, Вінницька, Тернопільська, більша частина Хмельницької й Сумської, східні райони Львівської, Івано-Франківської й Чернівецької, південні райони Волинської, Рівненської, Житомирської, Київської та Чернігівської, північні райони Кіровоградської, Одеської, Миколаївської та Харківської областей.

Порівняно м’яка зима, помірно вологе й тепле літо та родючі ґрунти створюють найсприятливіші на Україні умови для одержання високих і сталих урожаїв майже всіх теплоі вологолюбивих культур.

У лісостепу сконцентровано 37,2% площі посіву зернових, 34,2 — озимої пшениці, 41 — ярого ячменю, 27,4 — кукурудзи, 81 — цукрових буряків, 35,5% овочевих культур. Крім того, значній площі займають кормові культури, які забезпечують кормами розвинуте м’ясо-молочне тваринництво, свинарство і птахівництво. Перетинаючи широкою смугою із заходу на схід територію республіки між Поліссям на півночі й Степом на півдні, зона відзначається неоднорідністю грунтово-кліматичних і погодних умов.

Життя рослин, їх ріст та розвиток відбуваються в результаті постійної взаємодії з довкіллям. Найінтенсивніше ці процеси проходять при наявності необхідних факторів у оптимальній кількості. Тому комплексне вивчення закономірностей росту, розвитку та формування врожаю сільськогосподарських культур у системі ґрунт-рослина-атмосфера можливі лише на підставі кількісної та якісної оцінки впливу метеорологічних умов. Найвища продуктивність посівів формується завжди при певному поєднанні метеорологічних елементів та оптимальних їх показників, що визначаються біологічними властивостями рослин.

При плануванні й проведенні заходів щодо дальшого розвитку та інтенсифікації сільського господарства необхідно враховувати агрокліматичні умови території. Це дасть змогу максимально використати природні ресурси та послабити вплив несприятливих метеорологічних умов на сільськогосподарські культури.

Сонячна енергія — незамінний обов’язковий екологічний фактор існування рослин і біосфери в цілому. У великому циклічному кругообігу головним джерелом енергії для біологічних і ґрунтових процесів є сонячна радіація. Вся поверхня Землі одержує за рік від Сонця, за приблизними оцінками 21*1020 Дж тепла. Основна частина цієї енергії витрачається на формування клімату та океанічних течій, турбулентний обмін між підстилаючими поверхнями й атмосферою, випаровування води з поверхні суші та океану, поглинання рослинним покривом. Зелені рослини в процесі фотосинтезу засвоюють тільки від 0,5 до 5% сонячної енергії.

Сонячна радіація є основним енергетичним ресурсом землі. Радіаційний фактор визначається припливом тепла від сонця і залежить від тривалості дня та висоти стояння сонця над горизонтом, а також від хмарності, прозорості атмосфери, стану земної поверхні. Сумарна радіація в зоні Лісостепу за рік становить 95−107 кКал на 1 см². Протягом року на території України полуденні висоти стояння сонця змінюються в широких межах: взимку від 250 на півночі до 230 на півдні, влітку відповідно від 600 до 680 на. Тривалість дня коливається відповідно взимку від 7,4 до 8,6 год., влітку — від 15,3 до 16,5. сонячний енергія вегетація сільський Важливим показником радіаційного режиму є тривалість сонячного сяяння, тобто час, протягом якого прямі сонячні промені потрапляють на земну поверхню. За багаторічними спостереженнями загальна річна тривалість сонячного сяяння в зоні Лісостепу перевищує 2000 годин. При цьому взимку місячні суми становлять 15−30%, а влітку — 60% можливої суми. Мінімальне значення цього показника спостерігається в грудні (33−45 год.). В січні цей період дещо подовжується, а у лютому він у два рази триваліший, ніж у грудні (55−70 год.). Починаючи з березня тривалість сонячного сяйва інтенсивно зростає і сягає 120−155 год., у квітні 160−170 год., травні - 240−260 год. У червні інтенсивність такого збільшення нижча через збільшення хмарності порівняно з травнем і перевищує останній усього на 10−30 год. Липень характеризується найвищим значеннями — 260−300 год. У послідуючі місяці тривалість сонячного сяйва зменшується і складає: в серпні 230−250 години, вересні 170−180 години, жовтні 100−140, листопаді 45−50 год.

Частина потоку сумарної радіації, яка використовується рослинами в процесі фотосинтезу, називається фотосинтетично активною радіацією (ФАР). Це вузька область спектру сонячної радіації із довжиною хвиль в межах від 0,38 до 0,71 мкм. Сумарна величина ФАР за період з температурами вище 5 і 10 °C складає відповідно 1600−1750 і 1460−1470 МДж/м2. Більшу її частину земна поверхня одержує у весняно-літній період. Така кількість сонячної радіації забезпечує вирощування багатьох основних сільськогосподарських культур. Виділяють ще фізіологічно активну радіацію (ФР) в інтервалі довжин хвиль 0,35−0,75 мкм. Її енергія є джерелом усіх фотохімічних процесів у рослинах і використовується як для фотосинтезу, так і для регуляції інших фотофізіологічних процесів.

Надходження ФАР у різних регіонах України неоднакове. Тому оцінювати роботу в рослинництві доцільніше за допомогою коефіцієнта корисної дії ФАР у посіві (скорочено ККД ФАР, або кФАР). Він показує, який відсоток ФАР фіксується в урожаї порівняно з кількістю, що надходить на поверхню посіву культури. ККД ФАР коливається в широких межах. У природних фітоценозах він становить 0,2−0,5%, в агроценозах низької культури землеробства — 0,1−0,4, середньої - 0,5−1, високої 2,3−4,9%, теоретично можливий — 8−12%. Коефіцієнт використання сонячної радіації залежить від культури. Так, для цукрових буряків він рівний 1,94−2,0%, конюшини — 2,0−2,18, картоплі - 2,2−2,38, шпинату — 0,3−0,4, моркви — 0,8−1,0, льону — 3,5−3,61, люпину 4,5−4,7, озимої пшениці - 1,9−2,0%. Доведено, що для накопичення органічної маси рослинами необхідна така кількість радіації, яка б перевищувала певне значення, що називається комплексаційною точкою. Для багатьох світлолюбних рослин, до котрих відносяться сільськогосподарські, це значення знаходиться в межах 20−35 ВТ/м2. При нижчих значеннях інтенсивнішає дихання і зменшується накопичення органічної маси. В потоках сумарної радіації частка ФАР складає в середньому 50%. До того ж у розсіяній радіації вона дещо більша — 60%, а в прямій менше — 40%.

На процес фотосинтезу істотно впливає спектральний склад ФАР. Листки рослин характеризуються вибірковою здатністю щодо поглинання ФАР залежно від довжини хвиль. Найінтенсивніше поглинаються синьо-лілові промені довжиною 0,39−0,48 мкм, дещо менше — жовтогаряче-червоні довжиною 0,64−0,68 мкм і найменше жовто-зелені довжиною 0,50−0,60 мкм. Різні промені неоднаково впливають на продуктивність фотосинтезу. Фізіологічна радіація в синьо-фіолетовій частині спектра сприяє утворенню білків, а в червоно-жовтогарячій — вуглеводів.

За реакцією на світло рослини умовно поділяють на групи: довгого дня (пшениця, жито, овес, ячмінь, горох, льон, мак, конюшина, люцерна, буряки, морква); короткого дня (просо, кукурудза, квасоля, соя, сорго); проміжні та нейтральні. Проміжні культури не цвітуть і не плодоносять, а нейтральні зовсім не реагують на тривалість дня.

Рослини, вирощені при малому освітленні, характеризуються низьким вмістом хлорофілу та поживних речовин, особливо цукрів. При затіненні збільшується висота рослин, але послаблюється кущіння, знижується маса надземних органів і розвиток кореневої системи. Недостатня освітленість у роки з переважанням хмарної погоди є причиною слабкої диференціації тканини рослин, що часто призводить до вилягання зернових культур. Добре освітлені посіви формують високу врожайність доброї якості. Зерно сільськогосподарське культур при достатньому освітленні містить більше білку, клейковини, жиру та інших цінних речовин.

Вміст цукрів у плодах баштанних культур, буряках збільшується залежно від числа сонячних днів протягом періоду вегетації. Біологічна активність шкідників сільськогосподарських рослин і хвороботворних мікробів певною мірою залежить від радіаційних факторів. Зернові, які вирощують на південних схилах, менше пошкоджуються шкідниками та хворобами порівняно з посівами, висіяними на схилах інших експозицій.

Посів сільськогосподарських культур є складною оптичною системою, яка перерозподіляє потік сонячної енергії. Основним фактором, від якого залежить поглинання і пропускання ФАР, є відношення площі листкової поверхні до площі поля. Встановлено, що найбільше поглинання ФАР відбувається тоді, коли площа листкової поверхні більша за площу поля в чотири і більше разів, тобто, коли вона складає не менше 40тис/м2 на 1 га. Поглинання ФАР залежить від густоти стояння посівів. Для кожної культури вона різна. Оптимальна густота стояння для озимої пшениці складає 3,0−3,6 млн. шт/га, ярих культур — 3,4−4,0, кукурудзи на зерно 45−55 тис. шт/га, цукрових буряків — 80−100, картоплі - не менше 50−60 тис. шт/га.

Максимум потоків сумарної радіації і ФАР спостерігається в кінці червня та на початку липня. Запізнення з посівом призводить до значного недовикористання радіації і невідповідності потреби рослин фактичному режиму ФАР. Тому сівбу слід проводити в оптимальні строки для того, щоб посіви сформували найбільшу листкову поверхню до максимального потоку сумарної радіації і ФАР. У кормовиробництві для повнішого використання останніх впроваджують сумісні посіви та створюють різноярусні травостої.

Прихід радіації на поверхню Землі залежить від кута падіння сонячних променів, збільшуючись з висотою сонця над горизонтом. На негоризонтальній поверхні величина ФАР залежить від крутості схилу. Розрахунки і спостереження показують, що кількість сонячної радіації, яку одержують південні та північні схили, різна протягом року і в різних географічних широтах. На південних схилах навіть при крутості всього 3−5о ґрунт прогрівається і дозріває на 7−10 днів раніше порівняно з північними. Сніг тут сходить раніше, що дозволяє проводити сівбу в більш ранні строки. Посів теплолюбних культур на південних схилах збільшує ймовірність швидкого їх дозрівання та поліпшення якості.

Підвищенню рівня використання сонячної енергії сприяють також агротехнічні заходи, спрямовані на краще забезпечення рослин вологою, поживними речовинами та іншими факторами з метою прискорення росту рослин і утворення оптимальної листкової поверхні.

Температурні умови. У найхолоднішому місяці - січні - середня температура повітря коливається від −7…−80 на сході зони до -40 на заході. Середня температура в лютому майже така ж сама, як і в січні. Абсолютні мінімуми температури знаходяться в межах −33…−380 і бувають один раз в 50−60 років. Мінімальна температура -200 і нижче буває щороку.

Зима характеризується тривалими і інтенсивними відлигами з підвищенням температури в окремі роки до 12−140 тепла. Характерною рисою термічного режиму взимку є порівняно невеликі зміни температури з місяця в місяць. Найбільше підвищення температури по всій зоні спостерігається в періоди березень-квітень та квітень-травень. Дальше підвищення температури протікає значно повільніше.

Літній період відмічається високими і сталими температурами без значних змін по території зони. В найтеплішому місяці - липні - середня температура становить +200 на сході зони, знижуючись до +180 на заході. Температура серпня відрізняється від температури липня на 1−20. Абсолютні максимуми досягають 39−400. Найбільші зниження температури відбуваються протягом жовтня — листопада.

Перехід до середніх плюсових температур спостерігається у західних районах — в першій або на початку другої декади, в центральних — у кінці другої і в східних — у третій декаді березня. Перехід до середніх мінусових температур восени на заході відбувається в кінці, а на сході - в середині листопада. Отже, теплий період у Лісостепу триває 230−265 днів.

Тривалість періоду з середньою добовою температурою вище 50, який приблизно збігається з тривалістю вегетаційного періоду, в західній частині Лісостепу становить 200−215, центральній — 200−210, східній — 190−200 днів. Перехід температури через цю межу навесні в більшості випадків відбувається протягом першої декади квітня, а восени — третьої декади жовтня.

Початок безморозного періоду припадає на третю декаду квітня. Лише в крайніх східних районах Харківської та Сумської областей останні весняні приморозки в повітрі в середньому припадають на початок травня, а в південних районах Вінницької області - на другу декаду квітня. У повітрі перші осінні приморозки припадають в середньому на першу декаду, і лише у південно-західних районах зони вони спостерігаються в другій декаді жовтня. Але в окремі роки в Лісостепу останні весняні приморозки в повітрі спостерігались навіть у другій половині травня, а перші осінні - у вересні. Проте імовірність їх у травні та у вересні невелика (табл. 2.1).

На поверхні ґрунту приморозки навесні закінчуються пізніше, а восени починаються на 10−20 днів раніше, ніж у повітрі. Треба мати на увазі, що на розподіл мінімальних температур по території дуже впливає мікрорельєф. На знижених ділянках приморозки навесні можуть закінчуватись пізніше, а восени починатись раніше порівняно з підвищеними формами рельєфу.

Період активної вегетації (перехід температури через 100) починається в третій декаді квітня майже одночасно з безморозним періодом у повітрі. Закінчення цього періоду теж приблизно збігається з початком перших осінніх заморозків у повітрі, тобто в першій декаді жовтня. Отже, тривалість цього періоду в межах зони, залежно від місцевих умов, коливається від 155 до 170 днів. Отже, в період активної вегетації в зоні Лісостепу заморозків у повітрі майже не буває. Однак на поверхні ґрунту в цей період вони можливі. Тривалість періоду від дати переходу середньодобової температури через 100 до закінчення приморозків на поверхні ґрунту визначає ступінь небезпеки останніх. При більшій тривалості цього періоду приморозки закінчуються пізніше і можуть пошкодити вегетуючі рослини.

Для більшості районів тривалість морозонебезпечного періоду навесні становить 11−20 днів. У районах з розчленованим та підвищеним рельєфом він затягується до 20 днів і більше за рахунок більш пізніших строків закінчення весняних заморозків.

Середня добова температура вище 15°, що визначає початок періоду найінтенсивнішої вегетації, настає в південних та південно-східних районах зони в середині, а в західних — наприкінці травня. Найдовше цей період триває у південних та південно-східних районах (115—120 днів); у західних тривалість його становить близько 100 днів.

Для визначення теплозабезпеченості сільськогосподарських культур найчастіше користуються сумами активних температур, тобто сумами середніх добових температур вище 10°. Середні багаторічні суми активних температур у західному Лісостепу варіюють в межах 2300−25 000, центральному — 2500−27 000 і в східному — 2600−29 000. Отже, по всій території зони тепла цілком вистачає для достигання не тільки озимих та ярих зернових культур, а й овочів — картоплі, цукрових буряків та ін.

Режим опадів та посушливі явища. В Лісостепу розподіл опадів як по окремих районах зони, так і за часом випадання відзначається великою нерівномірністю. Найкраще забезпечена ними західна частина, середня річна кількість опадів тут становить 600−650 мм і більше. На крайньому сході зони їх випадає не більше 500 мм. Кількість опадів в окремі роки може змінюватися в широких межах. Так, на крайньому заході Лісостепу іноді випадає понад 1000 мм, а на сході - до 750 мм. Найменша річна кількість опадів становила до 300 мм на заході і близько 250 мм на решті території. Протягом зими опадів випадає небагато: в західних районах 175−200, у центральних та східних 150−175 мм. Від весни до літа кількість опадів збільшується.

Опади теплого періоду (квітень — жовтень) мають особливе значення для сільського господарства. Кількість їх в середньому становить 350−400 мм, а на крайньому заході зони — понад 500 мм. Літні опади нерідко випадають у вигляді сильних злив, які завдають великої шкоди сільському господарству. В західних районах зони зливи в окремі роки дають шар води понад 200 мм за добу. На решті території найбільші добові максимуми знаходяться в межах 100−150 мм. Нерідко бувають дощі, які охоплюють велику територію, особливо в північних та західних районах. У середньому за рік кількість днів з опадами становить на півночі зони 160 і 135 днів, а з опадами не менше 5 мм — 30−40 днів.

У період вегетації по всій зоні майже щорічно спостерігаються бездощові періоди. Тривалість окремих бездощових періодів у західних районах досягає 18−20, а в південних та східних — 25 днів. Довші періоди бездощів'я можливі один раз у п’ять років. На крайньому північному заході зони вони досягають 35, а в південно-східних районах — 45 днів. У західних рівнинних районах найбільша тривалість бездощових періодів становить 50−60, а в південних і східних — 80 днів і більше. Загальне число посушливих днів протягом вегетаційного періоду дуже нестійке. Воно різко змінюється з року в рік залежно від характеру переважаючих циркуляційних процесів. За теплий період (квітень — жовтень) середнє число посушливих днів на півночі Лісостепу становить 30−40, на південний схід воно збільшується до 60−65.

Майже по всій території Лісостепу спостерігаються суховії. Особливо часто, причому досить тривалі (понад 15 днів), вони бувають у східних та південних районах; у західній частині зони з суховіями в середньому буває близько 4 днів. Суховії майже завжди спостерігаються при тривалому бездощів'ї, коли відносна вологість повітря знижується до 30% і нижче, температура його підвищується до 250 і більше, а швидкість вітру становить не менше 5 м у секунду. Ступінь шкідливості цього явища визначається його інтенсивністю та станом розвитку рослин. Найбільшу шкоду вони приносять під час запилення квіток та наливу зерна. У центральних та східних районах зони в окремі роки спостерігаються пилові бурі тривалістю в середньому до 5 днів.

Вологозабезпеченість основних сільськогосподарських культур. Вологозабезпеченість рослин в основному визначається відношенням кількості вологи, яка є в ґрунті, до тієї кількості, яка потрібна для нормального розвитку рослин. Численними дослідженнями в різних грунтово-кліматичних зонах доведено, що запаси продуктивної вологи до 5 мм в орному шарі ґрунту під час сівби не дають сходів, при запасах 10 мм сходи з’являються, проте вони починають частково засихати і стають дуже зрідженими. При запасах 11−20 мм умови для з’явлення сходів задовільні, а при запасах понад 20 мм завжди з’являються дружні сходи.

У таблиці 2.2 наведено дані про імовірність запасів продуктивної вологи в орному шарі ґрунту в період сівби озимої пшениці. Вони свідчать, що в західних районах Лісостепу запаси вологи в орному шарі ґрунту завжди є достатніми в період сівби озимої пшениці. Цього не можна сказати про центральні та східні райони зони, де кожні два роки з десяти запаси вологи в цей період бувають незадовільними. Осінньо-зимові опади збільшують запаси вологи під пшеницею, але по-різному залежно від водно-фізичних властивостей ґрунтів. Навесні після відновлення вегетації озима пшениця, маючи на цей час досить розвинену кореневу систему, використовує воду з метрового шару ґрунту.

Імовірність запасів продуктивної вологи у метровому шарі ґрунту в градації 90−150 мм в західному Лісостепу становить 90−100%, в центральному та східному — 65−80%. Виняток становлять південно-східні райони Лісостепу, де імовірність вологозапасів за даною градацією менше 50% років. Імовірність запасів вологи 60−90 мм, коли розвиток рослин починав затримуватись, в західних районах менше 10%, а в центральних та східних районах вона коливається в межах 20−25% років.

Для зернових достатніми запасами вологи у метровому шарі ґрунту для періоду цвітіння-воскова стиглість є не менше 80 мм, задовільними 40−80, незадовільними — 30−40 мм. Надмірне зволоження (понад 125 мм в шарі 0−100 см) призводить до полягання хлібів і розвитку хвороб. Імовірність достатніх та задовільних вологозапасів під озимою пшеницею в цей період у західному Лісостепу становить 100%, в центральному — 95, а в східному — 90%.

В період сівби ранніх ярих зернових культур вологозапаси орного шару ґрунту майже не бувають нижче 30 мм. Імовірність зниження їх до 20−30 мм становить в західному Лісостепу 5%, в центральному — 8 і в східному — 19%. Для нормального розвитку ярих культур у період третій-четвертий листок досить понад 20 мм продуктивної вологи в орному шарі. У західних та центральних районах зони такі вологозапаси бувають щорічно, а в східних — в дев’ять років з десяти. Після укорінення ярих зернових культур у період вихід в трубку-колосіння при запасах вологи в метровому шарі менше 45 мм стан рослин погіршується, при запасах 45−65 мм — залишається без змін, понад 80 мм — поліпшується. В західних районах запаси продуктивної вологи понад 80 мм забезпечені щорічно, а в центральних і східних районах майже щорічно запаси її становлять понад 45 мм.

Отже, в районах недостатнього зволоження озимі культури, добре розвиваючись з осені, більш продуктивно використовують ранні весняні запаси вологи в метровому шарі ґрунту, ніж ярі.

Ще менш продуктивно використовує весняні запаси вологи кукурудза, строки сівби якої за умовами теплозабезпеченості наступають пізніше. За час до сівби цієї культури волога на полях випаровується непродуктивне. В результаті в період найбільшого споживання вологи (викидання волоті - цвітіння) запаси продуктивної вологи в метровому шарі під кукурудзою лише в західних районах відповідають її нормативним вимогам. У центральних районах оптимальні запаси вологи в цей період бувають в 6, а в східних — в 5 років з 10.

Однією із основних культур в зоні Лісостепу в цукрові буряки. Тому забезпеченість цієї культури вологою заслуговує на особливу увагу. Цукрові буряки — вологолюбна культура, але разом з тим вона завдяки потужній кореневій системі, здатній добувати вологу з глибоких горизонтів, порівняно стійка до посухи. Наявність в орному шарі ґрунту вологи близько 30−40 мм забезпечує дружні сходи буряків. Найбільшу кількість води вони споживають у липні-серпні. Для одержання максимального врожаю за цей період потрібно 300−320 мм вологи, а за весь період вегетації - приблизно 450−500 мм. Зменшення запасів вологи на 3−5 мм знижує врожай приблизно на 1−3 ц/га. Найкращий стан рослин спостерігається при запасах вологи 140−160 мм у метровому шарі ґрунту. Якщо їх менше 90 мм, то врожай знижується приблизно вдвоє порівняно з максимальним його значенням.

В період інтенсивного росту рослин (потовщення сім'ядольного коліна — в’янення зовнішніх листків) 120−170 мм вологи в шарі 0−100 см звичайно бувають лише в західних районах Лісостепу. На решті території цукрові буряки нерідко можуть розвиватись нормально лише за рахунок вологи в більш глибоких горизонтах. Приблизно в 7 років з 10 середні запаси продуктивної вологи в шарі 0−100 см за липень-вересень в центральному та східному Лісостепу бувають менше 90 мм. У західних районах такі запаси вологи бувають у 4 роки з 10. Таким чином, цукрові буряки в цих районах забезпечені достатньою кількістю вологи протягом усього вегетаційного періоду.

Література

1. К. с.-г. н. Ковбасюк П. У., Мусієнко Н.М., д. с.-г. н., проф., акад. УААН Городній М. М. Наукове забезпечення сталого розвитку сільського господарства. Лісостеп. Київ — 2004 р. 2 томи.