Агрометеорология

АГРОМЕТЕОРОЛОГИЯ

Л.Л. ЖУРИНА

3-е издание, переработанное и дополненное

Рекомендовано 
Учебно-методическим советом СПО 
в качестве учебника для студентов учебных заведений, 
реализующих программу среднего профессионального 
образования по специальностям 35.02.05 «Агрономия», 
35.02.06 «Технология производства и переработки 
сельскохозяйственной продукции»

Москва
ИНФРА-М
2021

УЧЕБНИК

УДК 551.5(075.32)
ББК 40.2я723
 
Ж91

Журина Л.Л. 
Ж91  
Агрометеорология : учебник / Л.Л. Журина. — 3-е изд., перераб. 
и доп. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 350 с. — (Среднее профессиональное образование). 

ISBN 978-5-16-013877-0 (print)
ISBN 978-5-16-109124-1 (online)

Изложены теоретические аспекты влияния гидрометеорологических 
факторов на рост, развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур. Показаны сущность опасных для сельскохозяйственного производства 
гидрометеорологических явлений и способы защиты от них. Рассмотрены 
методы оценки климата с позиций общего и частного агроклиматического районирования на основе мезо- и микроклиматических исследований. 
Приведены примеры агроклиматического обоснования агротехнических 
и агромелиоративных приемов в сельскохозяйственном производстве. 
В настоящем, третьем, издании представлен раздел о глобальном изменении климата Земли и сценариях возможных экологических последствий 
для сельского хозяйства России. Рассмотрен вопрос использования геоинформационных систем в сельскохозяйственном производстве. Расширена 
география примеров частного агроклиматического районирования. Переработаны и дополнены вопросы и задания к главам.
Предназначен для студентов учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по специальностям 35.02.05 «Агрономия», 
35.02.06 «Технология производства и переработки сельскохозяйственной 
продукции».

УДК 551.5(075.32)
ББК 40.2я723

Р е ц е н з е н т ы:
Савватеев С.П., кандидат технических наук, доцент Российского 
государственного гидрометеорологического университета;
Завьялова Т.И., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент 
Санкт-Петербургского аграрного университета;
Петрушенко В.Д., кандидат географических наук, доцент Российского государственного гидрометеорологического университета

ISBN 978-5-16-013877-0 (print)
ISBN 978-5-16-109124-1 (online)
© Журина Л.Л., 2019

Цель дисциплины — формирование у будущих специалистов знаний о метеорологических условиях и их взаимодействии с процессами роста, развития, продуктивности сельскохозяйственных культур и агротехнических мероприятий.
В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление о физических основах 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.
Учебник представляет собой самостоятельно подготовленное автором издание. Издания, материал которых использован, перечислены в конце как основная и дополнительная литература.
Автор приносит благодарность рецензентам: доцентам Т.И. Завьяловой, С.П. Савватееву и В.Д. Петрушенко за внимательное прочтение рукописи и советы, направленные на ее улучшение.
Автор также считает своим долгом отметить, что появлению учебника способствовало многолетнее сотрудничество с замечательным 
человеком, профессором Алексеем Петровичем Лосевым, являющимся автором нескольких учебных пособий по курсу «Агрометео- 
рология». 

ПРЕДИСЛОВИЕ  

3

Настоящий учебник предназначен для студентов, обучающихся 
по сельскохозяйственным специальностям в образовательных 
учреждениях среднего профессионального и высшего образования. 

Работа крестьянина напоминает мне шахматную партию, 
в которой погода имеет преимущество первого хода. 
Своевременный ответный 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 
большие капиталовложения.

Неустойчивость погоды: смена засушливых лет влажными, суро
вых 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 совершенствование агротехники возделывания куль
тур, 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.

Это связано с тем, что новые высокопродуктивные сорта и гиб
риды, имеющие более высокий уровень обмена веществ и энергии, 
обладают повышенной чувствительностью к условиям среды и потому нуждаются в максимальной оптимизации водного, теплового и 
пищевого режимов.

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 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.
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, рос- 
том, 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 сут., начиная с весны и до конца вегетационного периода. При этом растения попадают в неодинаковые 
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 почвенноклиматических 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.
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, поч- 
ва) 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.
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 непре

рывном 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 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 наблюдений, не утративших своего значения и в наши дни. Он также 
установил ряд важнейших положений о влиянии метеорологических 
факторов на развитие растений, указав, что «в каждой фазе своего 
развития растение требует известное количество солнечной теплоты, 
и недочет ее тотчас же отражается на ходе дальнейших фаз».
П.И. Броунов сформулировал принципиальные основы методики 
агрометеорологических наблюдений. Ему принадлежит открытие 
закона о критических периодах в развитии растений, им выявлены 
критерии засушливости и вероятности наступления засушливых декад в европейской части России, выделены климатические и сельскохозяйственные районы России.
В 1897 г. по инициативе и при активном участии П.И. Броунова 
при Департаменте земледелия России было организовано Метеорологическое бюро — первое в стране и мире научное агрометеорологическое учреждение. Его руководителем был назначен П.И. Броунов.
Первые итоги агрометеорологических исследований были обоб- 
щены в 1912 г. в монографии П.И. Броунова «Полевые культуры и 
погода».
Немалая роль в развитии агрометеорологии и в организации агрометеорологических станций принадлежит А.В. Клоссовскому 
(1846–1917).