Агрометеорология

Л. Л. Журина, А. П. Лосев

АГРОМЕТЕОРОЛОГИЯ

Л. Л. Журина, А. П. Лосев

АГРОМЕТЕОРОЛОГИЯ

Допущено М инистерством сельского хозяйства Российской Федерации 
в качестве учебника для студентов высших учебных заведений 
по специальностям 110100 (Агрохимия и агропочвоведение) 
и 110200 (Агрономия)

Санкт-П етербург
КВАДРО

2012

УДК 551.5 
ББК 40.2 
Ж91

Рецензент: канд. геогр. наук, доц. В. Д. Петрушенко (Санкт-Петербургский Российский государственный гидрометеорологический 
университет)

Л.Л. Ж урина, А.П. Лосев 

Ж 91 
А грометеорология. Учебник. — СПб.: О О О  «КВАДРО», 2012. — 

368 с., ил.

ISBN 978-5-91258-201 1

Изложены теоретические аспекты влияния гидрометеорологических 
факторов на продуктивность сельскохозяйственного производства. 
Показана сущность опасных для сельского хозяйства явлений погоды, 
и обоснованы методы защиты от них. Рассмотрены методы оценки 
климата с позиций агроклиматического районирования. Приведены 
примеры агроклиматического обоснования агротехнических и мелиоративных приемов. Во втором издании (первое вышло в 2001 г.) приведены новые направления в разработке методов агрометеорологических прогнозов, в вопросах частного агроклиматического районирования 
на основе мезо- и микроклиматических исследований, в оценке почвенно-климатических ресурсов и биоклиматического потенциала страны.
Книга является победителем всероссийского конкурса «Аграрная 
учебная книга — 2005 г.» (2 место).
Учебник предназначен для студентов сельскохозяйственных вузов, 
также может быть использован при изучении курса «Агрометеорология» 
в других высших и средних учебных заведениях.

УДК 551.5 
ББК 40.2

ISBN 978-5-91258-201-1
© О О О  «КВАДРО», 2011 
© Л.Л. Ж урина, 2011

Работа крестьянина напоминает мне ш ахматную 
партию, в которой погода имеет преимущество первого 
хода. Своевременный от вет ны й ход возможен в том 
случае, если он к нему подготовлен.
Т. С. Мальцев

ВВЕДЕНИЕ

Продуктивность агрофитоценозов зависит от многих факторов 
среды их обитания, среди которых климатические и погодные занимают существенное место.
По климатическим ресурсам тепла и влаги сельское хозяйство 
в России почти вдвое менее обеспечено, чем в странах Западной 
Европы и Северной Америки. А это означает, что продуктивность, 
например, 1 га пашни потенциально в России в 1,5...2 раза ниже и 
для получения одного и того же урожая в нашей стране необходимы 
большие капиталовложения.
Неустойчивость погоды: смена засушливых лет влажными, суровых зим — теплыми вызывает значительную изменчивость валовых сборов сельскохозяйственной продукции. По данным научных 
учреждений, в большинстве сельскохозяйственных регионов России 
на долю погодных условий приходится 40...50% общей амплитуды 
колебаний урожайности культур, и лишь одна треть посевных площадей расположена в зоне гарантированных урожаев.
Несмотря на соверш енствование агротехники возделывания 
культур, погода по-прежнему остается лимитирующим фактором 
в сельском хозяйстве всего земного шара. Не случайно на одной 
из Всемирных конференций по климату отмечалось, что прогресс 
в сельском хозяйстве в долговременной перспективе будет определяться научно-техническими достижениями не только в биологии 
и технике, но и в области совершенствования методов получения 
и учета в сельскохозяйственном производстве информации о погоде и климате. И что с повышением научно-технического уровня 
производства в сельском хозяйстве роль метеорологических факторов не ослабевает, а возрастает.
Поэтому специалистам сельского хозяйства необходимо уметь 
эффективно использовать ресурсы климата и погоды для повышения продуктивности агроценозов и защищать их от опасных гидро3

метеорологических явлений. Для этого необходимо знать физические 
основы явлений и процессов, происходящих как в приземном слое, 
так и в атмосфере в целом, в связи с их влиянием на объекты и 
процессы сельскохозяйственного производства.

Предмет и задачи агрометеорологии

Агрометеорология, или сельскохозяйственная метеорология, — 
наука, изучающая метеорологические, климатические, гидрологические условия в их взаимодействии с объектами и процессами 
сельскохозяйственного производства. Иначе говоря, агрометеорология изучает климат и погоду применительно к запросам сельского хозяйства.
Особенность агрометеорологии как науки заключается в том, что 
она находится на стыке различных областей знаний: метеорологии, 
климатологии, биологии, почвоведения и др.
Объектами изучения агрометеорологии являются погода, климат, 
водный и тепловой режимы почв, сельскохозяйственные культуры 
и процессы сельскохозяйственного производства.
Важнейшие задачи агрометеорологии:
— изучение и описание закономерностей формирования метеорологических и климатических условий сельскохозяйственного 
производства в пространстве и во времени;
— разработка методов количественной оценки влияния метеорологических фактов на состояние почвы, развитие, рост и формирование урожая агрофитоценозов, на развитие и распространение вредителей и болезней сельскохозяйственных культур;
— разработка методов агрометеорологических прогнозов и усовершенствование форм агрометеорологического обеспечения сельского хозяйства;
— агроклиматическое районирование новых сортов и гибридов 
сельскохозяйственных культур, агроклиматическое обоснование 
агротехнических приемов для наиболее полного и рационального использования ресурсов климата;
— агроклиматическое обоснование приемов мелиорации земель и 
изменения микроклимата полей, внедрения индустриальных 
технологий в растениеводстве, в том числе дифференцированного применения агротехники в соответствии со сложившимися и ожидаемыми условиями погоды;
— разработка способов защиты от неблагоприятных и опасных для 
растений гидрометеорологических явлений.

4

В сельском хозяйстве используют разнообразную гидрометеорологическую информацию.
При выборе проектных решений обосновывают рациональное 
размещение и специализацию сельского хозяйства, районирование 
культур и сортов сельскохозяйственных растений, создание гидромелиоративных систем и т. д. При этом используют климатическую 
и агроклиматическую информацию.
При выработке плановых решений планируют размеры урожаев, 
определяют потребности в удобрениях и ядохимикатах, объемы 
поливной воды, составляют графики полевых работ и т. д. Здесь 
в первую очередь используется текущая оперативная агрометеорологическая и гидрологическая информация, анализируются сложившиеся агрометеорологические условия применительно к конкретным 
полям и культурам, а также гидрометеорологические прогнозы 
различной заблаговременности.
При принятии оперативно-хозяйственных решений разрабатывают действия непосредственного управления технологическими 
процессами в период вегетации растений. Для этого используют 
оперативную информацию о фактическом состоянии погоды, почвы, посевов и гидрометеорологические прогнозы.

Методы агрометеорологических исследований

К числу основных методов агрометеорологических исследований 
относятся следующие:
Метод сопряженных (параллельных) наблюдений за состоянием, 
ростом, развитием растений и метеорологическими условиями, 
в которых произрастают объекты наблюдений. С помощью этого 
метода на материалах полевых и лабораторных наблюдений устанавливают количественные и качественные связи между условиями 
погоды и ростом, развитием и формированием продуктивности 
растений, выявляют их потребность в основных факторах среды — количестве света, тепла, влаги, питательных веществ, определяют пороговые (критические) значения этих факторов для различных культур и сортов.
Этот принцип (сопряженности) сохраняется в деятельности всей 
наблюдательной агрометеорологической сети национальных гидрометеорологических служб в системе Всемирной метеорологической 
организации (ВМО).
Метод учащенных сроков сева предполагает высев растений через 
каждые, например, 5... 10 суток, начиная с весны и до конца вегетационного периода. При этом растения попадают в неодинаковые

5

условия тепла, влаги и освещенности. Сопряженные наблюдения 
за метеорологическими условиями, ростом и развитием растений 
позволяют собрать разнообразные сведения о реакции растений 
на изменяющиеся условия их произрастания. В результате опыта 
даже в течение одного года можно получить информацию о влиянии 
разных комплексов метеорологических параметров на исследуемое 
растение в данной местности. Этот метод применяется на делянках 
одного поля или в лабораторных условиях.
Метод географических посевов применяют в различных почвенно-климатических зонах страны или одновременно в нескольких 
странах. Этот метод позволяет решать ту же задачу, что и метод 
учащенных сроков сева, так как посевы данного сорта в разных 
климатических зонах находятся в различных условиях увлажнения, 
температуры, длины дня и т. д. Этот метод позволяет определить 
районы, где данный сорт культуры дает высокие и качественные 
урожаи.
Экспериментально-полевой метод, при котором в полевых опытах с помощью специальных конструкций (камер искусственного 
климата, теплиц, газометрических экологических камер и др.) и 
приемов изменяют агрометеорологические условия возделывания 
растений (регулируют по программе опыта температуру и влажность 
почвы, продолжительность и интенсивность освещения, высоту 
снежного покрова, нормы вносимых удобрений и т. п.).
Метод дистанционного (неконтактного) определения параметров состояния подстилающей поверхности (почвы, растительного 
покрова), фенологии растений, температуры и влажности, объемов 
биомассы, отдельных элементов продуктивности растений и т. д. 
предусматривает использование специальной аппаратуры, устанавливаемой на летательных аппаратах (на самолетах, вертолетах, 
а также на искусственных спутниках Земли) или на различных видах наземного транспорта. Результаты измерений, полученные этим 
методом, дают информацию об изучаемых объектах на больших 
площадях.
В последние годы создана сеть аэрофотометрических экспедиций, 
обследующих состояние посевов и определяющих урожайность 
естественных пастбищ на больших площадях с помощью дистанционного метода.
Картографический метод исследования заключается в использовании разнообразных карт для выявления климатических и микроклиматических особенностей территории в их статике и динамике 
для наиболее рационального размещения объектов сельскохозяйственного производства.

6

Метод математической статистики позволяет обрабатывать 
массовые материалы наблюдений для установления связи развития 
и формирования продуктивности растений с условиями погоды.
Метод математического моделирования заключается в построении математической модели, позволяющей с помощью математического аппарата описывать влияние агрометеорологических условий на рост и развитие растений, их продуктивность, а также 
процессы тепло-, влаго- и энергообмена в системе почва—растение—атмосфера.

Использование биологических законов земледелия 
и растениеводства в агрометеорологии

Методы агрометеорологических исследований базируются на 
использовании основных биологических законов земледелия и растениеводства. Важнейшие из них следующие.
Закон неравноценности факторов среды для растений. Сущность 
его заключается в том, что не все факторы среды оказывают одинаковое воздействие на растения. Их можно разделить на основные и 
второстепенные. Основные факторы (свет, тепло, воздух, влага, 
почва) одинаково необходимы растениям, они оказывают непосредственное и значительное влияние на них. К второстепенным 
факторам относятся ветер, облачность, туман, ориентация и крутизна склонов и пр. Они усиливают или ослабляют действие основных факторов. Так, ветер смягчает действие заморозков, облачность 
уменьшает ночью охлаждение почвы. Основные факторы влияют 
на растения в течение всего периода вегетации и на всей территории 
их произрастания, второстепенные — лишь в отдельные периоды 
и на небольших территориях.
Закон равнозначности (или незаменимости) основных факторов 
жизни. Он гласит: «Все факторы значимы и незаменимы». Сущность 
его состоит в том, что ни один из необходимых для развития растений факторов не может быть ни исключен, ни заменен другим. 
Так, свет нельзя заменить теплом, тепло — влагой и т. д. Отсутствие 
любого из них резко снижает продуктивность и даже приводит 
к гибели растений.
Закон минимума (или лимитирующего фактора), согласно которому при оптимальных прочих условиях урожайность определяется фактором, находящимся в минимуме. Например, в засушливых районах лимитирующий фактор урожая — количество влаги. 
Урожай растений будет возрастать при устранении этого минимума 
и до тех пор, пока в недостатке не окажется другой фактор.

7

Закон максимума говорит о том, что количественное изменение 
параметров экологических условий не может увеличить биологическую продуктивность экосистемы или хозяйственную производительность агроценоза сверх вещественно-энергетических лимитов, 
определенных наследственными свойствами биологических объектов и их сообществ.
Закон оптимума (или совокупного действия), согласно которому 
наивысшая продуктивность растений обеспечивается только оптимальным сочетанием всех факторов, влияющих на рост и развитие 
растений.
К. А. Тимирязев и Д. Н. Прянишников неоднократно подчеркивали, что наивысшей продуктивности растение достигает при непрерывном притоке всех необходимых факторов жизни в оптимальном количестве и в соответствии с потребностями каждого вида 
и сорта.
Даже при незначительном отклонении условий среды от оптимальных в тот или иной период роста растений потенциально возможная 
биологическая продуктивность не достигается, а при аномальных 
условиях погоды и недостатке питания растений отдельные элементы 
продуктивности (побеги, колоски в колосе, цветки, зерновки) погибают и урожайность падает особенно сильно.
Закон критических периодов сводится к тому, что в жизни каждого растения имеются отдельные периоды онтогенеза, когда оно 
наиболее чувствительно к какому-либо фактору среды (температуре, влаге, солнечной радиации и пр.).
Закон фотопериодической реакции (или физиологических часов) 
гласит, что растения реагируют на продолжительность дня и ночи, 
ускоряя или замедляя развитие при изменении длины дня.
Закон плодосмена заключается в чередовании культур в пространстве и во времени (севооборот), что позволяет при прочих 
равных условиях получать более высокие урожаи, чем при повторных посевах одной и той же культуры на одном месте (монокультура).

Основные этапы развития агрометеорологии

Регулярно наблюдать за погодой в России стали в XVII в. при 
царе Алексее Михайловиче, который вменил в обязанность караульным на Кремлевской стене ежедневно записывать сведения 
о погоде. По указу Петра I в 1722 г. были организованы метеорологические наблюдения в Петербурге.

Первая в мире сеть метеорологических станций была организована в Сибири около 300 лет назад (в 1733 г.) участниками Великой 
северной экспедиции. Она охватывала территорию от Екатеринбурга до Якутска.
Большой вклад в развитие метеорологии внес М. В. Ломоносов. 
Он первый (в 1759 г.) указал на необходимость организации широкой 
сети метеорологических станций в различных частях света, а также 
на важность предсказания погоды для сельского хозяйства.
Кроме того, он считал необходимым изучение верхних слоев 
атмосферы и для этих целей сконструировал оригинальную «машину» для подъема самопишущих термометров в верхние слои 
воздуха.
Одним из крупных мероприятий по развитию метеорологии была 
организация в 1849 г. Главной физической (ныне геофизической) 
обсерватории. Она явилась первым в мире государственным научным учреждением, руководившим метеорологическими наблюдениями.
Развитие метеорологии предопределило возникновение сельскохозяйственной метеорологии.
Крупнейшие русские ученые-агрономы А. Т. Болотов (1738-1833), 
И. М. Комов (1750-1792) вели систематические наблюдения за состоянием культурных растений и условиями погоды, изучали климатические условия страны. Опубликованные Болотовым издания 
«Нечто о погодах», «О засухах», «О действии мороза на огородные 
растения и о средствах к сохранению их от оного» не потеряли 
актуальности и в наше время.
Родиной агрометеорологии явилась Россия. Основоположниками 
агрометеорологии как науки были ученые Александр Иванович 
Воейков (1842-1916) и Петр Иванович Броунов (1852-1927).
А. И. Воейков впервые доказал возможность и необходимость 
применения знаний о климате в сельском хозяйстве. В своей книге 
«Климаты земного шара, в особенности России» (1884) он подробно описал взаимосвязь между климатом и растительностью, оценил 
климатические ресурсы России для сельскохозяйственного производства.
А. И. Воейков сделал важный вывод о значении снежного покрова 
как климатообразующего фактора, целесообразности проведения 
снегозадержания как агротехнического приема для улучшения условий влагообеспеченности и перезимовки озимых культур.
В 1885 г. А. И. Воейковым были организованы первые в России 
12 агрометеорологических станций и разработана программа, в которой были заложены основополагающие принципы полевых на9