Тепловой режим почв Узбекистана

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

ЦЕНТР ГИДРОМЕТЕОРОЛОГОЙ СЛУЖБЫ

ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

(УЗГИДРОМЕТ)

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(НИГМИ)

11.00.09 - Метеорология, климатология, агрометеорология

06.01.03 - Агропочвоведение и агрофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата географических наук

Тепловой режим почв Узбекистана

Султашова Оралхан Генжебаевна

ТАШКЕНТ - 2011

 Работа выполнена в Научно-исследовательском гидрометеорологическом институте (НИГМИ) Центра гидрометеорологической службы при Кабинете Министров Республики Узбекистан (Узгидромет) и в Ташкентском государственном аграрном университете.

Научные руководители

Доктор географических наук,

Абдуллаев Аъло Каюмходжаевич

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Турапов Ибрагим

Официальные оппоненты

доктор географических наук,

профессор Камалов Баходир Асамович

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Курвантаев Рахмон

Ведущая организация

Национальный университет Узбекистана имени Мирзо Улугбека

Защита состоится «__»__________2011 г. в «___» часов на заседании специализированного совета К.128.10.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата географических наук при Научно-исследовательском гидрометеорологическом институте по адресу: 100052, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Кодира Махсумова, 72.

Факс (99871) 2331150, e- mail: nigmi@albatros.uz

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научно-исследовательского гидрометеорологического института.

Автореферат разослан «__»_____________2011 г.

Ученый секретарь

Специализированного совета,

кандидат физико математических наук З.Н. Назиров

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность работы. В настоящее время одной из основных задач агропромышленного комплекса является решение вопросов, связанных с повышением плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур. Для их решения очевидно необходимо всестороннее изучение почвы, среды произрастания возделываемых растений. Одной из главных задач должно быть изучение климата почв и режима непрерывно совершающихся в них физических процессов.

Президент Республики Узбекистан И. А. Каримов подчеркнул, что «… на выбор путей и подходов в осуществлении реформ в Узбекистане определяющее влияние оказывает специфика природно-климатических условий» Каримов И.А. Узбекистан - свой путь обновления и прогресса. -Т.: Узбекистан, 1992. 71 с..

Климат почв слагается из теплового, водного и воздушного режимов. Им определяются характер и направление протекающих в почве процессов. Изучение многолетнего цикла физических процессов почвы и выявление их особенностей является основой познания климата почвы. Оно необходимо для планомерного регулирования почвенных физических условий произрастания сельскохозяйственных культур. Из элементов климата почв до настоящего времени, особенно в условиях аридной зоны, наименее изученным является термический режим. В связи с изложенными изучение многолетнего цикла температурного режима почв в широком географическом аспекте и выявление закономерность его распределения на территории Узбекистана является актуальной проблемой сельскохозяйственного производства.

Степень изученности проблемы. Общие теоретические и научно-прикладные вопросы исследований почвенного покрова, в том числе климата почвы, в частности, изучения теплового режима почв Узбекистана, изложены в работах Р. К. Кузиева, В. Е. Сектименко, Л. А. Гафуровой, Д. С. Саттарова, Л. Н. Бабушкина, Ф. А. Муминова, И. Т. Турапова, А. К. Абдуллаева и др.

Важные фундаментальные и научно-практические результаты получены в исследованиях ученых зарубежных стран, в частности, России: М. И. Будыко, А. М. Шульгина, В. Н. Димо и др. До настоящего времени в РУз не было достаточно детальных исследований теплового режима и почвенно-термических ресурсов на разных глубинах почвы как единой природной системы, а имеющиеся научно-прикладные справочники не отражали особенности климата почвы, которые особенно важны в период отмеченной во всем мире изменчивости климата.

Связь диссертационной работы с тематическими планами НИР.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с приоритетными направлениями исследований Комитета по координации развития науки и технологий РУз, которые проводились на кафедре «Почвоведение и агрохимия» ТашГАУ и в НИГМИ в «Отделе мониторинга агроклиматических ресурсов и агроэкологии» в 2005-2009 гг.

Цель исследования. Целью работы является изучение теплового режима различных почв Узбекистана, оценка почвенно-климатических ресурсов по выделенным округам.

Задачи исследования. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- обобщить результаты исследований средней многолетней температуры поверхности почвы и на различных глубинах: 0,05; 0,10; 0,15; и 0,2 м, а также температуры воздуха на метеорологических станциях Узгидромета;

- изучить ход средний суточный, дневной и ночной температур почвы, выявить закономерности его распределения и особенности температурного режима почвы по глубине; провести анализ годового хода температуры почв, сопоставить температуры воздуха и почвы, а также выделить особенности их взаимосвязи;

- выявить особенности основных температурных характеристик почвы, таких как: средние, максимальные, минимальные по сезонам и средние годовые температуры почвы в различных глубинах;

- определить срочные даты устойчивого перехода температуры почвы в различных слоях почвы через 10, 12, 15, 20°С весной и осенью;

- разработать метод расчета температуры почвы на разных глубинах по температуре воздуха в вегетационной период, установить зависимость между температурой почвы зимой на глубине узла кущения озимых культур от метеорологических и почвенно-климатических факторов с учетом высоты снега и без снежного покрова;

- провести классификационные оценки теплового режима почвы и выявить почвенно-климатические ресурсы в различных глубинных слоях почвы;

- составить карты пространственного распределения температуры почвы на глубине 0,2 м: средние за год, за теплое и холодное полугодие, годовые амплитуды изменения температуры почвы, а также карты почвенных термических ресурсов, провести их анализ с целью выявления особенностей по восьми известным округам Республики Узбекистан;

- найти агроклиматические показатели изменчивости климата в зимний период.

Объект и предмет исследования. В качестве объекта исследования выбраны основные почвы Республики, а предмет - температура поверхности почвы и на различных глубинах, а также температура воздуха на высоте 2 м.

Методы исследований. В основу исследований положены методы математической физики и математической статистики, корреляционный, факторный, регрессионный анализы, а также метод сравнительного анализа, который применяется в географии и почвоведении. Для картографирования температуры почвы использована ГИС - технология.

Гипотеза исследования: Рабочая гипотеза предполагает, что исследования теплового режима почв позволят выявить его особенности и на основе составленных карт выяснить закономерности изменения пространственного распределения температуры почвы, выделить термические округа территории РУз и оценить почвенные термические ресурсы, а также предложить методику расчета температуры почвы по данным температуры воздуха на высоте 2 м

Основные положения, выносимые на защиту:

- особенности суточного, дневного, ночного и годового ходов температуры почвы на разных глубинах;

- методика расчета температуры почвы на разных глубинах за вегетационной период по температуре воздуха;

- корреляционные зависимости температуры почвы на глубине узла кущения озимых культур от температуры воздуха на уровне 2 м при наличии и отсутствии снежного покрова;

- особенности распространения температуры почвы на глубине 0,2 м по почвенно-климатическим округам Узбекистана;

- пространственное распределение температуры почвы на глубине 0,2 м, районирование выделенных почвенно-термических округов, почвенно-термические ресурсы.

Научная новизна:

- впервые систематизированы и обобщены данные многолетних наблюдений сети метеорологических станций по температуре почвы на глубине 0,2 м в целом по территории Узбекистана;

- впервые определены нормы даты устойчивого перехода температуры почвы в различных слоях через 5, 10, 12, 15, 20°С весной и осенью для каждого типа почв, установлены корреляционные зависимости температуры почв в различных слоях с температурой воздуха за вегетационный и зимний периоды;

- установлена связь между суммами активных температур почвы и суммами эффективных температур воздуха за период вегетации;

- впервые составлены карты пространственного распределения температуры почв: средней годовой, теплого, холодного периодов и годовые амплитуды колебания температуры почвы на глубине 0,2 м, а также почвенных термических ресурсов и выделены их особенности по восьми почвенно-климатическим округам Узбекистана.

Научная и практическая значимость результатов исследований.

В диссертации решена научно-прикладная проблема, имеющая важное значение для сельского хозяйства РУз: исследован тепловой режим почвы и выявлены его особенности; определены почвенно-термические ресурсы на основе достоверных фактических материалов наблюдений сети метеорологических станций Узгидромета. Выполненная работа направлена на повышение качества агрометеорологической информации при обслуживании сельского хозяйства, а также Узбекистана и может на практическое использование в работе различными специалистами для улучшения сельскохозяйственного производства страны.

Реализация результатов. Полученные результаты используются СГМО Узгидромета для агрометеорологического обеспечения сельского хозяйства РУз и другими учреждениями, что подтверждается 5 актами внедрения в производство. Также они применяются в качестве учебного пособия по климату почвы. Составленная база данных по температуре почв служит материалом для научно-прикладного использования специалистами сельского хозяйства РУз. Основные результаты исследования включены в программы курсов агрометеорологических дисциплин, читаемых в сельскохозяйственных высших учебных заведениях Узбекистана.

Апробация работы. Результаты исследования ежегодно обсуждались на заседаниях кафедры «Почвоведение и агрохимия» ТашГАУ, научных семинарах и итоговой сессии НИГМИ Узгидромета; в виде докладов и сообщений они доложены на международных и республиканских научно - практических конференциях:

на Республиканских научно-практических конференциях «Роль женщин - ученых в научно-техническом прогрессе» (Ташкент, 2006 и 2008), «Проблемы рационального использования природных ресурсов Южного Приаралья» (Нукус, 2007), «Развитие науки технологии и география» (Самарканд, 2007), на конференции молодых ученых «Де??ончиликда замонавий ресурс тежамкор технологиялар» (Тошкент, 2008), на научно-практической конференции, организованной Росгидрометом и Гидрометцентром России «175 лет Гидрометслужбе России - научные проблемы и пути их решения» (Москва, 2009), на Международной научной конференции «Проблемы землеустройства в условиях углубления рыночной экономики» (Ташкент, 2009), включены в материалы VIII съезда Географического общества Узбекистана (Нукус, 2009), «Научные основы рационального использования пастбищ» (Ташкент, 2009), «Ягона табий - тарихий ?удудда табиий ресурслардан фойдаланиш ва уларни му?офоза ?илишнинг экологик-географик жи?атлари» (Фар?она, 2010), «Табиатдан фойдаланиш ва му?офаза ?илишнинг географик асослари» (Наманган, 2010), «Замонавий географиянинг регионал муаммолари» (?арши, 2010), «Ўзбекистон тупро?шунослари ва агрокимёгарлари жамиятининг V ?урултойи» (Тошкент, 2010), доложены на специализированном метеорологическом семинаре НИГМИ Узгидромета (Ташкент, 2010).

Опубликованность результатов. Общее количество опубликованных работ 23, из них лично 8, в том числе 15 статей в журналах Республиканских периодических изданий, в Трудах НИГМИ, 2 монографии в виде Научно-прикладных справочников и 3 статьи за рубежом.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы 135 и приложения. Общий объём диссертации составляет 133 страниц, в ней приведены 14 таблиц, 16 рисунков и 6 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В первой главе излагается краткая характеристика почв по территории Узбекистана, дается обзор исследований по рассматриваемой проблеме, почвенного климата и географии почв в агрометеорологическом и сельскохозяйственном аспектах. Даются общие сведения о сдерживающих факторах эффективного использования орошаемых почв, предлагаются пути использования данных и результатов в дальнейшем для смягчения негативных факторов, основываясь на достижениях почвенной климатологии. Отмечено, то что в условиях Узбекистана до настоящего времени отсутствовали углубленные исследования по почвенной климатологии.

Во второй главе представлены сведения об исходных использованных материалах регулярных наблюдений за температурой поверхности почвы и на разных глубинах за период 1989-2009 гг., проводимых по единой методике на сети гидрометеорологических станций и постов Узгидромета (на более 40 пунктах). Привлечены опубликованные Научно-прикладные справочники, ежегодные данные и архивные экспериментальные материалы агрометеорологических наблюдений НИГМИ. За картографическую основу при составлении карт по температуре почвы принята «Почвенная карта Узбекистана», представленная в Атласе земельных ресурсов Узбекистана (масштаб 1: 3 000 000), на которую нанесены метеорологические станции, где проводятся наблюдения за температурой почвы (рис. 1).

Экологическую и производственную оценку температурного режима почвы биологи и специалисты сельского хозяйства считают приемлемым использовать следующие показатели: средняя температура почвы на глубине 0,2 м (пахотный слой) за весь теплый период года (с положительными температурами почвы), за период со средними температурами почвы выше 5 и 10°С, за весенние месяцы или суммой температур в указанных выше пределах. При температуре почвы в пределах 0-15°С происходит прорастание семян и появление всходов большинства сельскохозяйственных культур.

При этом для разных экологических групп растений предел неодинаков: меньший для малотребовательных к теплу и больший для теплолюбивых. Рост корневой системы растений активно происходит при температуре почвы выше 10°С. Установлены зависимости температуры почвы на различных глубинах: Yn = 0,4; 0,6; 0,8; 1,2 м от температуры почвы на глубине 0,2 м (Хt 0,2). Анализ показал, что связи достаточно тесные, коэффициенты корреляции между ними оказались следующие: r = 0,89, Sn=0,2 (Yt 40 Хt 0,2); r = 0,68, Sn=0,5(Yt 60 Хt 0,2м), r = 0,59, Sn= 0,6 (Yt 80 Хt 0,2м); r = 0,56, Sn= 0,7(Yt 1,20 Хt 0,2м).

Рис. 1. Почвенная карта Узбекистана и сеть метеорологических станций, на которых проводятся наблюдения за температурой почвы (источник: почвенный атлас и данные Узгидромета)

Зависимость температуры почвы на глубине 0,4; 0,6; 0,8; 1,2 м от температуры верхнего 0,2 м слоя прямолинейная, теснота связи снижается с ростом глубины. Принято, что температура почвы на глубине 0,2 м является средним показателем теплового состояния температурного поля корнеобитаемого слоя.

Для восполнения отсутствующих данных для зимнего периода года выполнены интерполяционные расчеты температуры почвы на разных глубинах с использованием метода Ньютона и стандартного программного обеспечения п.к. «поиск-решение». Проверка точности расчетов показала, что результаты расчета по программе «поиск-решение» достоверны и могут быть использованы на практике.

Метод картографирования заключается в логическом сопоставлении и анализе факторов, обуславливающих закономерности пространственного распределения температуры почвы, в получении количественных качественных показателей связи этих элементов с географическими координатами (широта, долгота), рельефом (высота) местности и других факторов, путем проверке и сопоставлении фактических и расчетных данных и отображении выявленных факторов на карте.

В диссертации представлены установленные зависимости температуры почвы от географических координат - широты, долготы и высоты местности.

Полученные уравнения использованы для восполнения отсутствующих фактических данных.

В третьей главе подробно освещен тепловой режим почв в условиях Узбекистана. Впервые для территории страны рассчитаны даты перехода температуры почвы на различных глубинах через 10, 12, 15 и 20°С весной и осенью, которые играют важную роль в оценке теплового режима почвы и при решении вопросов о сроках посева или уборки сельскохозяйственных культур.

Найдены тесные зависимости дат перехода температуры почвы через 10 и 20°С от дат перехода через 5°, 10°С на различных глубинах почвы в весенний период и составлены карты пространственного распределения дат переходов температуры почвы через разные пределы.

Рассмотрены распределения и особенности хода температуры почвы по глубинам в течение суток, взаимосвязь между характеристиками суточного хода температуры почвы и в годовом их ходе, сопоставлены температуры воздуха и почвы в условиях Узбекистана.

Суточный ход температуры почвы является важным почвенно-климатическим показателем, отражающим воздействие основных факторов климатообразования на почвы. Знание суточного хода температур, особенно ранней весной, позволяет оценить величины дневной температуры почвы и установить некоторые управляющие агрометеорологические показатели.

Средняя суточная температура почвы является тем термическим показателем, который в достаточной степени отражает реальную картину теплового режима почвы. В работе приведены результаты расчетов дневной (Тд) и ночной (Тн) температурах почвы. Это позволяет при посеве различных сельскохозяйственных культур ранней весной провести расчеты и оценку рационального использования суммы эффективных температур.

Результаты работы показали наличие устойчивой связи между величинами средних ночных и дневных температур почвы и наоборот; установленные уравнения связи имеют вид:

для весеннего периода:

; ; r=0,96; Sn=0,07 (1)

для осеннего периода:

; ; r=0,97; Sn=0,05 (2)

Найдены связи между средней ночной и дневной температурами на поверхности почвы с учетом ее механического состава для тяжелосуглинистой, среднесуглинистой и песчаной почв за вегетационной период (март-ноябрь), для весеннего и осеннего периодов. Для песчаной почвы связи имеют вид::

для весеннего периода: (3)

для осеннего периода: (4)

Коэффициент корреляции как показатель тесноты линейной связи для весны (r) равен 0,98, а для осени 0,99.

Для среднесуглинистой почвы уравнения связи между Тд и Тн весной и осенью имеют вид:

для весеннего периода: ; (5)

для осеннего периода: (6)

Показатель тесноты связи весной (r) равен 0,98, а для осени 0,99.

Для вегетационного периода найдены зависимости средней суточной температуры поверхности почвы (Тср) от Тд и Тн (r = 0, 97-0,98).

(7) ; r=0,99; Sn= 0,01; (8)

(9) ; r=0,98; Sn=0,03 (10)

Допустимые ошибки уравнений регрессии оказались приемлемыми для решения практических задач в почвенно-климатическом аспекте.

Суммарным показателем термических различий дня и ночи является разность между средней дневной и средней ночной температурами почвы.

Анализ показал, что разность между температурой поверхности почвы днем и ночью при низкой суточной температуре (10°С) меньше и составляет 14,4°С, а с повышением средней суточной температуры почвы разность между дневной и ночной температурами увеличивается и достигает 25,4°С. Здесь явно выражена лидирующая роль дневного нагрева почвы в повышении средней суточной температуры почвы.

Влияние растительного покрова на режим средней дневной и ночной температуры почвы рассматривалось на примере хлопчатника при орошении.

Возможность возделывания сельскохозяйственных растений в значительной мере зависит от экстремальных температур почвы и воздуха, которые оказывают, как положительное, так и отрицательное влияние. В первую очередь это относится к минимальным температурам, как на поверхности почвы, так и на глубинах, которые влияют на перезимовку озимых культур, могут оказать пагубное воздействие на многолетние травы, виноградник, плодовые и ягодные культуры. Абсолютные значения максимумов температуры воздуха имеют меньшие амплитуды колебаний, чем температуры на поверхности почвы, что связано с сильной нагреваемостью почвы в летнее время и наличием снежного покрова в зимний период. Амплитуды экстремальных температур всегда больше на поверхности почвы, чем температуры воздуха на уровне 2 м.

По территории Узбекистана наблюдается значительная пространственная неоднородность экстремальных температур поверхности почв. В летнее время максимальная температура поверхности почвы на богарных, орошаемых и пустынных территориях варьирует в пределах от 62 до 71°С, а минимальная зимой от -5 до - 20°С. За исключением высокогорья повсюду наблюдается ярко выраженная широтная изменчивость температуры почвы и воздуха по территории.

В работе даны величины максимальных и минимальных температур воздуха, температуры поверхности почвы на некоторых станциях, расположенных на орошаемых землях с различными климатическими условиями. Разность между максимальными температурами почвы и воздуха в среднем варьирует от 4,2 до 11°С. Установлены корреляционные связи между температурой поверхности различных по механическому составу почв (tп) и температурой воздуха (tв), которые имеют вид: (11), зависимости температуры почвы на разной глубине t0,05м и t0,2м от температуры воздуха (tв) и поверхности почвы (tп): (12) и соответственно: (13).

В работе представлены числовые параметры найденных уравнений регрессии, рекомендуемых к использованию на практике.

В четвертой главе излагаются методические подходы выявления пространственной закономерности распределения температуры почвы.

В работе представлены карты пространственного распределения среднегодовой температуры самых теплых и холодных месяцев, годовая амплитуда температуры почвы на глубине 0,2 м (рис. 2 и табл. 1).

Пространственное распределение температуры почв подчинено широтной и вертикальной зональности, а также региональным (провинциальным) закономерностям. Средняя годовая температура почвы рассматривается как результат процессов теплообмена в самой почве и в системе приземный слой воздуха - растение - почва - горная порода, происходящих при смене сезонов года. Поэтому при разных амплитудах сезонных температур средняя годовая температура может быть одинаковой. Вместе с тем она будет выше при преобладании в годичном цикле процесса нагревания почвы, и ниже, при большую роли процесса охлаждения. Почвенно-климатическое районирование территории Узбекистана, отражающее особенности отдельных его частей в связи с их географическим положением, рельефом, климатом и почвами, выполнено на основе законов широтной и высотной зональности и провинциального распределения почвенного покрова. Оно характеризуется своеобразными чертами биоклиматических и почвенных условий в связи с принадлежностью региона к Туранской почвенно-климатической провинции.

А

Б

В

Г

Рис. 2. Карты пространственного распределения температуры почвы на глубине 0,2 м

а) средняя годовая; б) средняя температура июля (самый теплый);

в) годовая амплитуда; г) средняя температура января (самый холодный)

Таблица 1

Распределение на глубине 0,2 м средней годовой температуры (Г), температуры самого теплого (СТ) и холодного (СХ) месяцев, годовая амплитуда (ГА) температуры почвы по почвенным разностям (ПР) по округам Узбекистана

№	Округа	Номера ПР соответствуют карте (рис. 1)	Температура почвы на глубине 0,2 м,С
			Г	СТ	СХ	ГА
1	Устюртский Северный	14, 15, 16	1012	2628	-8-6	3436
	Южный	18, 21, 23, 25	1214	2830	-6-4	3436
2	Нижнеамударьинский: Северный	1, 2, 10, 11, 13, 18	1416	2628	-6-4	3436
	Южный	20, 23, 25	1416	2628	-6-4	3436
3	Кызылкумский Северный	13, 18, 23	1416	2830	-6-4	3234
	Южный	1, 2, 5, 7, 13, 20	1618	2830	-4-2	3436
4	Чирчик- Ангренский: сероземный	26, 27, 28, 29	1618	2426	-6-4	2830
	Вертикальный	40	ниже 4	2022, 2224	-4-2	3032
5	Зарафшанский Пустынный	1, 5, 7, 10	1618	2426, 2628	-20	2830
	Вертикальный	35	46	2224	-6	3032
6	Кашкадаринский Пустынный-сероземы	13, 27, 28	810	2426	+2+4	3234
	Вертикальный	36, 37, 40, 41	ниже 4	2224	-6-4	2426, 2628
7	Сурхандаринский Пустынный	3, 6, 12, 13	1618, 20	3234, 3436	+6+8	2224
	Вертикальный	35, 36, 40	46, 68	2426, 2628	-6-4	2830
8	Ферганский типичные сероземы	12, 18, 24	1618	2426	-4-2	3436
	Светлые сероземы	30-32; 26, 29-32	68, 810	2628	-20	3436

В пятой главе для оценки почвенно-термических ресурсов территории использованы даты устойчивого перехода средней суточной температуры почвы в осенний и весенний периоды через определенные пределы (10°, 15° и 20°С), поскольку биологический минимум температуры для разных культур различен: для зерновых и капусты он равен 5°С, для хлопчатника и кукурузы 10°С, риса и бахчевых - 15°С.

Температура воздуха и почвы с высотой падает. В работе показано изменение температуры поверхности почвы в зависимости от высоты местности. Для марта уравнение связи имеет вид:

; r=0,84 (14)

где tпп март - средняя месячная температура поверхности почвы в марте; h. - высота, м. Коэффициент корреляции показывает, достаточно высокую тесноту связи. При этом следует отметить, что с увеличением высоты местности термические ресурсы почвы снижаются резче чем воздуха. Если температура воздуха с высотой на каждый 100 м падает на 0,6°С, то температура поверхности почвы на 0,8°С.

Таким образом, одним из факторов, снижающим термические ресурсы почвы, является высота местности. Поскольку в качестве показателя почвенно-климатических ресурсов используется в основном сумма активных температур почвы, то нами выявлены зависимости величины суммы температур на поверхности почвы и на глубине 0,2 м от температуры воздуха.

Зависимости имеют вид:

а) для поверхности почвы: ; r= 0,87 (15)

б) для 0,2 м слоя: ; r=0,80 (16)

где tпп и t0,2 - температуры поверхности и на глубине 0,2 м слоя почвы; tв - температура приземного слоя воздуха (в будке).

Связь между ресурсами температуры почвы и воздуха достаточно тесна, высокий коэффициент корреляция отмечается между температурами поверхности почвы и воздуха; далее для больших глубин он снижается.

Величины суммы активных температур на поверхности почвы и на глубине 0,05 м выше 5°С изменяются от 5293°С на севере до 6856°С на юге. На остальных глубинах вариабельность сумм активных температур почвы выше 10, 12, 15 и 20°С, достаточно высока.

Анализ карты (рис. 2) показывает, что распределение почвенных термических ресурсов по территории и их изменчивость в основном соответствуют закономерностям широтной и высотной зональности температуры почвы.

В табл. 2 дается информация о пространственной изменчивости сумм активных температур почвы на глубине 0,2 м слоя, показывающая термические ресурсы по округам.

Специфической особенностью теплового режима почв являются заморозки на почве, которые снижают термические ресурсы. К ним можно отнести поздние заморозки весной и ранние осенью. Продолжительность заморозков отрицательно воздействует на растения. Поэтому особенно важна оценка ареала распространения заморозков на почве, что наглядно представлены на карте в приложении к диссертационной работе.

Температурный режим почвы в холодное время года определяется в основном двумя факторами: а) температурой поверхности почвы (косвенно о ней можно судить по температуре воздуха на высоте 2 м); б) высотой снежного покрова. В связи с этим установлены зависимости минимальной температуры поверхности почвы от минимальной температуры воздуха и высоты снежного покрова с учетом механического состава почв (среднесуглинистые и тяжелосуглинистые) (табл. 3). Аналогичные связи найдены для зим, когда отсутствовал снежный покров (табл. 4).

Таблица 2

Почвенно-термические ресурсы по округам Узбекистана

№	Округа, районы	-активных температур почвы	№	Округа	-активных температур почвы
1	Устюртский Северный	35004000	5	Зарафшанский Пустынный	30003500
	Южный	40004500		Вертикальный	25003000, 20002500
2	Нижнеамударьинский Северный	40004500	6	Кашкадаринский пустынный-сероземы	50005500
	Южный	45005000		Вертикальный	55006000, 20002500
3	Кызылкумский Северный	45005000	7	Сурхандаринский Пустынный	60008000
	Южный	50005500		Вертикальный	30003500, 20002500
4	Чирчик-Ангренский сероземный	25003000	8	Ферганский типичные сероземы	40004500
	Вертикальный	30003500		Светлые сероземы	25003000, 30003500

Таблица 3

Связь минимальной температуры поверхности почвы (tп), минимальной температуры воздуха (tв) и высоты снежного покрова (h, см) с учетом механического состава почвы (МСП)

МСП	Месяц	Уравнение регрессии	r	Sп,
Среднесуглинистые	Январь	tп = 0,62tв + 0,81h - 5,9 (18)	0,67	0,9
	Февраль	tп = 0,51tв + 0,23h - 2,8 (19)	0,61	1,1
Тяжелосуглинистые	Январь	tп = 0,85tв - 0,07h - 1,1 (20)	0,83	0,5
	Февраль	tп = 0,82tв - 0,03h - 0,8 (21)	0,92	0,2

Бесспорную ценность представляют исследования температуры почвы на глубине залегания узлов кущения (3 см) озимых культур.

Зависимость минимальной температуры почвы на глубине 3 см от температуры поверхности почвы и высоты снежного покрова имеет вид:

; r=0,79; Sn=0,7°C (17)

где t3 - минимальная температура почвы на глубине 3 см, то есть в узле кущения; tс - температура поверхности почвы, измеренная срочным термометром; h - высота снежного покрова, см.

Таблица 4

Связь между минимальной температурой поверхности почвы (tп ) и минимальной температурой воздуха (tв) при отсутствии снежного покрова с учетом механического состава почвы (МСП)

МСП	Месяц	Уравнение регрессии	R	Sy
Среднесуглинистые	Февраль	tп = 0,96tв - 1,48 (22)	0,97	0,1
Тяжелосуглинистые	Февраль	tп = 0,79tв - 1,03 (23)	0,80	0,2

В диссертации проведено сравнение температур почвы за период естественной изменчивости климата с периодом потепления в зимний период в условиях Узбекистана. Потепление климата в условиях Узбекистана в зимний период отражается на максимальной глубине промерзания почвы. Она является одним из важных количественных агрометеорологических показателей условий изменения климата в Узбекистане. Поэтому на фоне глобального потепления необходимо в дальнейшем проводить мониторинг глубины промерзания почвы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обобщение материалов сети метеорологических станций Узгидромета по температуре почвы позволило исследовать тепловой режим почв и выявить целый ряд новых важных закономерностей формирования климата почвы. Найдены и раскрыты многие связи количественного и качественного порядка; составлены карты и обнаружены пространственно-временные закономерности, установлены почвенно-климатические показатели, оценены почвенно-термические ресурсы, дана характеристика климата почвы по территории Узбекистана и выделенных отдельных его округов.

Проведен анализ взаимосвязи между температурой почвы на разных глубинах, температурой воздуха на высоте 2 м и температурой поверхности почвы, выявлены количественные особенности температурного режима почв.

Показана необходимость при учете климата почвы в дальнейшем в фундаментальных и прикладных исследованиях.

Впервые для территории Узбекистана представлены даты перехода температуры почвы на различных глубинах через 5, 10, 12, 15 и 20°С весной и осенью.

Установлены корреляционные связи между температурой поверхности почв, различных по механическому составу, и температурой воздуха (будка).

Для среднесуглинистых и тяжелосуглинистых почв выявлены тесные зависимости, а для легкосуглинистых и песчаных почв теснота связи оказалась слабее. Средняя суточная температура почвы является тем термическим показателем, который в достаточной степени отражает реальную картину теплового режима почвы.

Найдены достаточно тесные связи между средней ночной и дневной температурами на поверхности почвы для весеннего и осеннего периодов с учетом ее механического состава.

В годовом ходе температуры в условиях Узбекистана летом температура от поверхности почвы с глубиной падает; зимой растет; весной она сначала растет, а потом убывает; осенью сначала убывает, а затем растет.

Результаты изучения температуры почв и сопоставление их с температурой воздуха на высоте 2 м ранее полученными результатами подтвердили важность изучения теплового режима почв. В условиях принятых схем геоморфологического и почвенно-географического районирования, классификации почв Узбекистана показано, что температура почв является одним из важнейших элементов почвенного климата и факторов почвообразования.

Для выявления особенностей распространения температуры почвы на территории Узбекистана была использована следующая схема районирования: 1) широтная пустынная зона (почвы низменных и подгорных равнин, останцевых плато и низкогорий); 2) вертикальные высотные пояса (почвы подгорных равнин, предгорий и низкогорий); 3) почвы средних и высоких гор.

На основании картографического обобщения географического распределения температуры почв на глубине 0,2 м по территории Узбекистана выявлено, что она распределяется неоднородно и характеризуется следующими величинами: средняя многолетняя 4°С 20°С; теплого месяца 20°С 36°С; холодного месяца -8°С +6°С; годовая амплитуда 22°С 36°С; сумма активных температур 2000°С 8000°С. Выделенные части провинции-округа представляет собой в большинстве случаев обособленные речные бассейны, имеющие некоторые специфические особенности климата, рельефа, обводненности, растительности и почвенного покрову. Таких округов в пределах Узбекистана восемь: Устюртский, Нижнеамударинский, Кызылкумский, Чирчик-Ахангаранский, Зарафшанский, Кашкадарьинский, Сурхандарьинский и Ферганский.

Пространственное распределение температуры почв имеет следующие особенности: по средней годовой температуре почв территория Узбекистана подразделена на две части: 1) широтная пустынная зона; 2) вертикальные высотные пояса подгорных равнин, предгорий, низких, средних и высоких гор.

Средняя годовая температура почвы на глубине 0,2 м в широтной пустынной зоне закономерно увеличивается от Устюртского округа к Нижнее-Амударинскому, Кызылкумскому, Ферганскому, Кашкадарьинскому и Сурхандарьинскому округам.

Вертикальные высотные пояса. Распространение сероземов приурочено к области контакта горных систем Тянь-Шаня, Памира-Алая и Копетдага с равнинами Туранской низменности. Формируясь в среде, испытывающей влияние горной страны, сероземы характеризуют почвенно-климатическую высотную поясность и они фактически являются границами между широтной пустынной и горной зоной, включающей округа: - Кашкадарьинский, Сурхандарьинский, Зарафшанский, Чирчик-Ахангаранский, Ферганский. В горных частях округов распространены горные коричневые слабовышелоченные почвы со средней годовой температурой почвы 6-8°С. Чирчик-Ахангаранский округ, расположенный в бассейнах рек Ангрен, Чирчик и среднего течения Сырдарьи, занимает предгорья и горы западной оконечности Тянь-Шаня в пределах Ташкентской области.

Отличительной особенностью округа является наличие полного ряда горных поясов с почвами от типичных сероземов до высокогорных светло-бурых и лугово-степных и отсутствием почв пустынной зоны. Занимая среди округов с почвами горного ряда наиболее северное положение, округ отличается низким расположением вертикальных почвенных поясов.

Установлены зависимости между термическими ресурсами почвы и приземной температурой воздуха, которые подкреплены количественными оценками. Почвенно-термические ресурсы, наряду с агроклиматическими, вполне можно отнести к важнейшим природно-климатическим ресурсам.

Выявлено, что фактором, снижающим термические ресурсы, является с одной стороны высота местности над уровнем моря, а с другой, поздние весенние и ранние осенние заморозки.

На основе ГИС-технологий составлены карты распределения термических ресурсов почвы на различных глубинах по территории Узбекистана и, как показал анализ распределения почвенных термических ресурсов по территории и их изменения в основном соответствуют закономерностям широтной и высотной зональности.

Установлены корреляционные связи между минимальной температурой поверхности почвы, минимальными температурами воздуха и снежным покровом для среднесуглинистых и тяжелосуглинистых почв.

Исследован термический режим почв зимой. Установлено, что его специфической особенностью является глубина промерзания почвы. Показано, что потепление климата в условиях Узбекистана в зимний период отражается на максимальной глубине промерзания почвы. На фоне глобального потепления необходимо в дальнейшем проводить мониторинг температуры почвы и глубины ее промерзания в зимний период.

В заключении подчеркиваем, что результаты исследования теплового режима почв, приложенных к ним справочных материалов, карт и количественных данных по распределению температуры почвы в различных слоях в сезонном разрезе по территории Узбекистана помогут сельскохозяйственным работникам в решении их практических задач по повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Рекомендации по использованию результатов диссертации

Результаты исследования теплового режима почв, приложенных к ним систематизированных справочных материалов, карты по распределению температуры почвы в различных слоях, почвенно-климатические ресурсы, уравнения регрессии (3.8-3.17, 5.1-5.4, табл. 3.1, 3.6, 3.7, 4.1, 5.1-5.3 и приложение 1-5) рекомендуется использовать при решении практических задач по агрометеообеспечению сельского хозяйства и кадастровой оценке земель.

Результаты исследований могут быть использованы в дальнейшем для: а) подготовки банка данных «Температура почв Узбекистана»; б) подготовке учебника по агрометеорологии, почвенной климатологии и др.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

I. В монографиях в виде Научно-прикладных справочников

1. Абдуллаев А.К., Холбаев Г.Х., Пулатов У.Ш., Кутлимуратов Х.Р., Абдумажитов Д.И., Султашова О.Г. Многолетние значения метеорологических элементов по странам мира. -Ташкент. НИГМИ. - 2007. -150 с.

2. Абдуллаев А.К., Султашова О.Г. Тепловой режим и многолетние значения температуры почвы на различных глубинах по территории Узбекистана. Ташкент. НИГМИ, 2008. -165 с.

II. В научных трудах

3. Султашова О.Г., Холбаев Г.Х., Абдуллаев А.К. Термический режим воздуха и почвы в условиях Узбекистана // Тр. НИГМИ. Ташкент- 2006. -Вып. 7 (252). - С. 62-72.

4. Абдуллаев А.К., Холбаев Г.Х., Султанова С.М., Кутлимуратов Х.Р., Пулатов У.Ш., Султашова О.Г. Агрометеорологические исследования в центральной Азии // Метеорология и гидрология в Кыргызстане. Кыргызско-Российский Славянский Университет. Выпуск 6. Бишкек: 2008. - С. 111-124.

5. Абдуллаев А.К., Султашова О.Г. Глубина промерзания почвы на полях Узбекистана как агроклиматический показатель изменения климата // Тр. ГУ «ВНИИСХМ» РФ. - Обнинск, 2010. Вып. 37. - С. 405 - 415.

6. Абдуллаев А.К., Пулатов У.Ш., Султашова О.Г. Агрометеорология фанининг исти?болдаги тад?и?ий йўналишлари ?а?ида // Ўзбекистон География жамияти ахбороти. 29-жилд. - Т: 2007. -Б. 134-138.

7. Султашова О.Г. Об особенностях взаимосвязи температуры почвы и температуры воздуха (на примере Центрального региона) // Ўзбекистон География жамияти ахбороти. 30-жилд. Тошкент, 2008. -С. 69-72.

III. На международных и республиканскых конференциях

8. Султашова О.Г. ?ишло? хўжалиги экинларига тупро? ?ароратининг таъсири // Фан-техника тара??иётида олима аёлларнинг тутган ўрни / Илмий-амалий анжуман материаллари тўплами, V ?исм. Тошкент, 2006. 417-420 б.

9. Султашова О.Г. Ўзбекистонда тупро? ?ароратининг ?удудлар бўйича ми?дорий ўзгариши // Фан техника тара??иёти ва география мавзусида илмий-амалий конференция. Самарканд, 2007. -Б. 80-83.

10. Султашова О.Г. К вопросу расчета температуры поверхности почвы на разной глубине на примере Приаралья // Материалы научно-практической конференции «Проблемы рационального использования природных ресурсов Южного Приаралья». Нукус, 2007. - С. 108-109.

11. Султашова О.Г., Кутлимуратов Х.Р. О результатах сопоставления температуры воздуха и почвы в условиях Узбекистана // Олима аёлларнинг фан-техника тара??иётида тутган ўрни / Илмий-амалий анжуман материаллари тўплами, V-Шуъба 2008. -С. 94-97.

12. Султашова О.Г. Об особенности хода температур поверхности почвы и температур почв на разных глубинах // Де??ончиликда замонавий ресурс тежамкор технологиялар. Ёш олимлар илмий-амалий анжумани материаллари. Тошкент 2008. -С. 211-214.

13. Султашова О.Г. Ўзбекистон Республикаси тупро? и?лими карталарини тузиш ?а?ида // Ўзбекистон миллий атласини яратишнинг илмий-услубий асослари / Республика илмий-амалий конференцияси материаллари. Тошкент-2009. 83-85 б.

14. Султашова О.Г. Тепловой режим почв Узбекистана // Научная конференция «175 лет Гидрометслужбе России - Научные проблемы и пути их решения» с участием НГМС стран СНГ (26-27 май 2009 г.) г. Москва / Тезисы помешены в Интернет сайте - www. meteoгf.ru.

15. Абдуллаев А.К., Султашова О.Г., Кутлимуратов Х.Р. Агрогидрологические районирование // Международная научная конференция «Проблемы землеустройства в условиях углубления рыночной экономики». Ташкент 2009. -С. 39-42.

16. Арушанов М.Л., Султашова О.Г. Исследование температурного режима почвы на основе методов математической физики // Материалы VIII съезда географического общества Узбекистана. Нукус, 2009. -С. 217-219.

17. Турапов И.Т., Султашова О.Г. Почвенно-климатические условия пустынных пастбищ РУз // Республиканская научно-практическая конференция «Научные основы рационального использования пастбищ». Ташкент, 2009. - С. 32-34.

18. Султашова О.Г., Абдуллаев А.К. Взаимосвязь между характеристиками суточного хода температуры почвы в Узбекистане // Материалы Республиканской Научно-практической конференции. Фергана, 2010. - С. 174-177.

19. Турапов И.Т., Султашова О.Г. К вопросу исследования почвенной климатологии и пространственное распределение температуры почвы в вегетационный период на территории Узбекистана // Материалы Республиканской Научно-практической конференции. Наманган, 2010. - С. 241-243.

20. Султашова О.Г. Почвенно-термические зоны Кашкадарьинского вилоята // Материалы Республиканской Научно-практической конференции. Карши, 2010 г. - С. 168-171.

21. Абдуллаев А.К., Турапов И.Т., Султашова О.Г. Некоторые результаты исследования теплового режима почв Узбекистана // Материалы V съезда почвоведов и агрохимиков Узбекистана. Ташкент, 2010 г. - С 31-35.

РЕЗЮМЕ

диссертации Султашовой Оралхан Генжебаевны на тему:

«Тепловой режим почв Узбекистана», представленной на соискание

ученой степени кандидата географических наук по специальности

11.00.09 - «метеорология, климатология, агрометеорология» и

06.01.03 - «агропочвоведение и агрофизика»

Ключевые слова: агрометеорология, климат почвы, температурный режим почвы, поверхность, глубина, сутки, годовой максимум, минимум, даты перехода температуры, физический метод, математическая статистика, корреляция, ГИС - технологии, карта, округ, ресурсы.

Объекты исследования: Объектом исследования является почва и её температура на разных глубинах.

Цель работы: изучение теплового режима почв в Узбекистане и выявление его особенностей, установление дат перехода температуры через различные пределы разработка метода расчета температуры почвы, выделение термических округов, определение почвенно-термических ресурсов.

Методы исследования: агрометеорологические, почвенно-климатические, математическая статистика и географические сравнения, а также метод картографирования - ГИС технология.

Полученные результаты и их новизна заключаются в том, что впервые исследованы особенности теплового режима почв в целом по территории РУз; впервые определены даты устойчивого перехода температуры почвы на разных глубинах весной и осенью, установлены корреляционные зависимости температуры почвы на разных глубинах от температуры воздуха. Впервые составлены карты географического распределения температуры почв: средней годовой, теплого и холодного периодов и годовые амплитуды температуры почвы на глубине 0,2 м. Выделены 8 почвенной-климатических (термических) округов и определены почвенно-климатические ресурсы территории Узбекистана.

Практическая значимость: Основные результаты исследования и почвенно-климатические показатели используются в практике оперативного агрометеорологического обеспечения сельского хозяйства. Исследования направлены на расширение агрометеорологической информации при обслуживании сельскохозяйственного производства.

Степень внедрения и экономическая эффективность: Результаты исследования используются при агрометеорологическом обслуживании сельского хозяйства. температурный тепловой почва

Область применения: для специалистов сельскохозяйственного производства, научно-исследовательских институтов и ВУЗов РУз.

Размещено на Allbest.ru