Оценка биологической продуктивности климата (бпк)

Климат определяет зональные особенности естественной растительности и животных, подбор районированных сортов сельскохозяйственных культур, условия их выращивания. От климата и реально складывающихся сезонов года зависит и биологическая продуктивность, как естественных, так и культурных растений. Под БПК следует понимать биомассу, производимую популяцией животных или сообществом растений на единицу площади (1 км², 1 га, 1 м²) за единицу времени (год, сезон). Полная БПК (валовая) должна включать накопление энергии и биогенных летучих веществ (газы, аэрозоли). В сельском хозяйстве обычно оценивается урожай с полей, приусадебных или садовых участков, а в животноводстве количество получаемой полезной продукции (мясо, молоко, яйца, шерсть, мех и т. д.), получаемой от сельскохозяйственных животных. Продуктивность пастбищ или сенокосов определяется приростом растительной массы, пригодной на корм скоту во время его выпаса (иногда выражается в числе голов скота, которые могут пастись на единице площади круглый год или летом и быть обеспеченными зимой заготавливаемым сеном или силосом).

Прирост растительной наземной и подземной биомассы называется первичной продуктивностью, прирост зоомассы – вторичной.

БПК определяется в основном запасом тепла и влаги и их соотношением. При большом запасе тепла важнейшую роль начинает играть запас влаги. В высоких широтах влаги всегда избыток, поэтому основное значение там имеет запас тепла.

В умеренных широтах особенно важно соотношение влаги и тепла, необходимого для испарения влаги, запасы тепла, определяющие температуру воздуха и длительность вегетационного периода. Для оценки БПК предложена формула:

БПК = 5×К_у = х,

где К_у – коэффициент увлажнения за вегетационный период, получаемый делением общих запасов влаги (осадки + продуктивная почвенная влага) на возможное испарение (испаряемость), t° – сумма эффективных температур (сумма среднесуточных температур выше 10°), х – полученная условная величина БПК. Низкой считается БПК менее 85, средней 116–150, высокой 201–250.

Определим по средним многолетним климатическим показателям БПК для Брянской области. За вегетационный период (май-август) выпадает около 340 мм осадков. Запас воды в метровом слое почвы равен 200 мм. Общий запас влаги 540 мм. Испаряемость за этот период составляет около 500 мм, коэффициент увлажнения будет равен 1,08. Сумма эффективных температур в г. Брянске -2300°С.

БПК = 5×1,08× = 115,8 (средняя продуктивность).

Однако по отдельным годам К_у летом может изменяться от 0,6 до 1,6. Следовательно, БПК будет соответственно равен 69 или 184, то есть малым или выше среднего. Поскольку сумма эффективных температур меняется по годам не столь существенно, биологическая продуктивность зависит у нас в большей степени от общего увлажнения территории, особенно от недостатка влаги. Неблагоприятными будут сухое жаркое или холодное лето, оптимальным теплое и нормально влажное лето. Для естественной растительности (луговой, лесной) чем жарче и влажнее лето, тем больше фитопродуктивность. Для культурной растительности очень влажное лето мешает уборке урожая и приводит к его потере, поэтому в условиях нашего климата должно быть введено двойное регулирование водного режима почвы – оросительная и осушительная мелиорации. Только тогда можно получать устойчиво высокие урожаи. При этом следует учитывать, что естественная растительность практически не страдает от заморозков, а для большинства культурных растений они очень опасны. В наших условиях более высокую БПК имеют болота и луга. Самая низкая БПК на суходольных лугах.

Климат определяет тип экосистем, прирост растительной массы. Климат будет определять не только количество биомассы, но и стоимость продукции с гектара площади, а с этим в целом и материальное благополучие земледельца. Через биологическую продуктивность климатические ресурсы как бы «входят» в экономический потенциал территории. Климат (в основном через воду, растительность и почвенную фауну) оказывает определяющее влияние и на формирование почв с разным уровнем плодородия и благоприятности для обработки. Естественно, что территории с благоприятными климатическими условиями являются основными производителями относительно дешевого сельскохозяйственного продукта для населения. В условиях умеренного мягкого и влажного климата с теплыми зимами один гектар естественного луга в Англии, Голландии и Бельгии обеспечивает кормами 3–4 коровы, тогда как в Ливии с сухим тропическим климатом для одной коровы требуется 50 га суходольных пастбищ. В Брянской области для заготовки сена на зиму на 1 корову (3 т) необходимо иметь 1,0–1,5 га заливного или 1,5–3,0 га суходольного луга да еще около 0,25 га пастбища на лето. Следовательно, емкость наших лугов в 4–12 раз меньше, чем в Бельгии и Голландии, но в 25–30 раз больше, чем в Ливии. Для обеспечения кормами скота мы вынуждены отводить значительную часть пашни под сеяные травы.

Недостаток влаги в вегетационный период в 100–150 мм можно устранить искусственным орошением. Для нашей зоны определены нормы полива для основных культур. Исходными данными для определения величины полива являются средние многолетние дефицита влаги (разница между возможным испарением и суммой осадков плюс запас весенней почвенной влаги) за вегетационный период. С учетом площади орошаемых угодий определяется необходимый запас влаги. Климатические запасы тепла существенно изменить человечество пока не может. Через полив или осушение можно изменить на 100–150 °С суммы суточных температур за теплый период года (на 4–6,5 %).