Порівняльний період вегетації лексикону - Центр кліматичного обслуговування Німеччини
Загалом, терміни вегетаційний період, час вегетації або час росту визначають період року, в якому рослини фотосинтетично активні. Єдине визначення вегетаційного періоду на основі метеорологічних параметрів навряд чи можливо через різні кліматичні зони та різну чутливість видів сільськогосподарських культур.
На ріст рослин впливає ряд умов навколишнього середовища та фізіологічних процесів. У помірному поясі температура та тривалість дня особливо придатні для адекватного опису фаз розвитку рослин (MENZEL 2002). Але посуха, температура ґрунту або сніговий покрив також можуть обмежити вегетаційний період. Крім того, морозні дні та видоспецифічна холодостійкість відіграють важливу роль (CARTER 1998, FRICH et al. 2002, MENZEL et al. 2003, WALTHER & LINDERHOLM 2006). Згідно з Колумбійською енциклопедією, вегетаційний або безморозний період триває від останнього сильного пізнього морозу (вбиває мороз) до першого сильного раннього морозу восени.
У Центральній Європі вегетаційний період триває з квітня до початку жовтня (приблизно 250 днів), а основний вегетаційний період - з травня по липень. Вегетаційний період скорочується зі збільшенням висоти місцевості. У районі лінії дерева це приблизно 180 днів (http://bfw.ac.at).
З фенологічної точки зору, вегетаційний період для однорічних та дворічних рослин триває від сходів до загибелі, для кущів та дерев від сходів до опадання листя та для вічнозелених рослин від початку до припинення активного росту. У тропіках немає сезонного обмеження вегетаційного періоду; тут чергування дощового та сухого періодів впливає на ріст рослинності.
Використання температурних порогів
Початок вегетаційного періоду зазвичай визначається як частина року, в якій середньодобова температура повітря перевищує мінімальну температуру протягом декількох днів поспіль (див. Таблицю). Широке використання критерію 5 ° C - 5 днів та дещо модифікованих варіантів в основному пояснюється відносно простою доступністю довгих часових рядів спостережень за температурою та простою та ефективною в часі обробкою.
Кінець вегетаційного періоду важче зафіксувати, оскільки точність фенологічних стадій неухильно знижується аж до осені, що ускладнює їх аналіз (SPARKS & MENZEL 2002). Оскільки багато процесів затримуються, використання температурних порогів явно обмежене. Крім того, масові морозові події можуть призвести до застою зростання на ранній стадії і, таким чином, позначити початок фази спокою. Однак для районів з великим біорізноманіттям проблематично встановлювати температуру для "вбиваючого морозу" (BRINKMANN 1979). Як простий підхід, кінець вегетаційного періоду визначається як відрізок року, в якому середньодобова температура повітря опускається нижче середньодобової температури 5 ° C протягом п’яти днів поспіль. Однак для більшості сільськогосподарських культур, зональних широколистяних лісів, степових та напівпустельних рослин потрібна температура не менше 10 ° С. Однак в принципі більший інтерес представляє температура, при якій рослини починають проростати. Це залежить від культури, як показують наступні усереднені значення: Пшениця 5 ° C, кукурудза 10 ° C, рис 20 ° C (http://www.itannica.com/).
Таблиця 39: Огляд граничних умов для вегетаційних періодів
Використання часткового та основного періодів
Більш складний підхід поділяє температурну ситуацію протягом вегетаційного періоду на частковий та основний періоди (WAKONIGG et al. 2007). Початок вегетаційного періоду встановлюється, якщо теплий підперіод має більше днів, ніж сума днів усіх холодних підперіодів до основного періоду. При визначенні кінця вегетаційного періоду необхідні критерії змінюються. Для просторового моделювання вегетаційних сезонів в Австрії розглядався основний вегетаційний період, коли температура постійно перевищує 5 ° C. Крім того, були враховані відповідні часткові періоди до початку березня та кінця листопада, де чергуються «теплі» часткові періоди (вище 5 ° C) та «холодні» (нижче 5 ° C) (LFZ RAUMBERG-GUMPENSTEIN 2011).
Сила методу полягає в більш точному просторовому описі початку вегетації, особливо в гірських районах (LFZ RAUMBERG-GUMPENSTEIN 2011).
Комбіновані критеріальні підходи
Для того, щоб мати можливість розглянути якомога більше виняткових ситуацій, корисними є комбіновані підходи до критеріїв. Тут середньодобові температури часто поєднуються з мінімальними добовими температурами (MENZEL et al. 2003). Деякі підходи, засновані на комбінованих рішеннях, описані нижче:
Методика навчально-дослідного центру Раумберга-Гумппенштейна
Для визначення початку вегетації розглядається період у шість днів. В якості критерію середня температура протягом цього періоду повинна бути вище 5 ° C, при цьому середньодобова температура повинна перевищувати 5 ° C щонайменше три дні поспіль. Крім того, протягом цього періоду не може відбуватися жодна морозна подія, тобто. H. середньодобова температура не повинна опускатися нижче 2 ° C (LFZ RAUMBERG-GUMPENSTEIN 2011).
Для визначення кінця вегетаційного періоду досліджують 10-денний період на основі CARTER (1998). Для цього використовуються наступні критерії: Протягом певного періоду середня температура повинна бути нижче 5 ° C, з яких щонайменше 4 дні повинні бути нижче 5 ° C, і має статися масивна морозна подія з добовою мінімальною температурою нижче -2 ° C.
Результати комбінованого підходу за критеріями, крім невеликих відхилень, знаходяться приблизно посередині між простим 5 ° C -5-денним методом, який часто забезпечує ранній початок, та підходом з частковим ядром, який є занадто рано обчислюється вчасно. Вони представляють хороший компроміс, при якому топографія також детально врахована (LFZ RAUMBERG-GUMPENSTEIN 2011).
Метод за VON WILPERT
У своїй роботі на південному заході Німеччини VON WILPERT (1990) охарактеризував період зростання дерев’яних частин (ксилеми) ялинових насаджень. Для цього він використовував дані про погоду, вимірювання вологості ґрунту, розвиток діаметра дерева та деревних деталей з часом. Крім того, основним критерієм є температура повітря. Для того, щоб врахувати короткочасні коливання температури поза вегетацією, він обрав ковзну середню температуру семи днів.
На початок вегетації сформульовано три умови:
d1 = день, коли ковзна середньоденна температура повітря вперше перевищує 10 ° C.
d2 = день, коли ковзаюча 7-денна середня температура повітря перевищує 10 ° C вперше принаймні 5 днів.
d3 = початковий пагін нової голчастої культури (= травневий пагін) з періодично повторюваних стадій розвитку рослин (база даних DWD).
На кінець вегетації також сформульовано три умови:
Критерій температури:
Критерій виконується, коли рухома 7-денна середня температура повітря опускається нижче 10 ° C. Однак вона оборотна; H. коли температура знову буде вищою, зростання ксилеми може продовжуватися. Виняток: один із двох інших критеріїв закінчення вегетаційного періоду вже дотриманий.
Критерій посухи:
Якщо середнє значення потенціалів ґрунтової матриці на глибині 15 см, 30 см і 60 см опускається нижче значення 1100 гПа протягом щонайменше 5 днів, то передбачається, що річне кільце зупиняється через посуху. Цей оборотний критерій дозволений лише після 15 липня (= день 196), оскільки припинення росту, пов'язане з посухою, є ймовірним лише до кінця вегетаційного періоду (KRAMER & KOZLOWSKI 1979).
Критерій короткого дня:
Цей критерій стосується дня, коли ріст ксилеми зупиняється в оптимальних умовах через тривалість дня. VON WILPERT (1990) використав для цього 5 жовтня (= день 279). Можливо, доведеться внести коригування для перевезень до місць за межами Південно-Західної Німеччини.
Оскільки потенціал грунтової матриці часто недоступний, кінець вегетаційного періоду часто обчислюється лише відповідно до критерію температури та короткого дня.
Метод згідно з MORÉN & PERTTU
Визначення згідно з MORÉN & PERTTU (1994) є простою процедурою і було розроблене у Швеції. Він враховує лише перевищення певних порогових значень чи не досягнення. Як основний параметр використовується ковзне середнє за 5 днів. Порогові значення 5 ° C, 6 ° C, 8 ° C та 10 ° C служать граничними значеннями (S). Відповідний вегетаційний період починається тоді, коли середнє значення температури повітря вперше перевищує відповідне порогове значення. Коли ковзна середня температура повітря вперше нижче порогового значення, відповідний вегетаційний період закінчується.
Метод ЗІММЕРМАННА
Визначення початку вегетації за ZIMMERMANN (1995) базується на підході VON WILPERT (1990). Однак тут не обійшлося без того моменту, коли починається бутонізація нової голкової культури, щоб визначити початок вегетаційного періоду. Метод був розроблений в рамках проекту ARINUS (ефекти заходів рестабілізації та забруднення для бюджету Північної та Південної Еко та гідросфери місць Шварцвальд).
Моделювання фаз весни
У літературі можна знайти різні моделі, які використовуються для імітації періодично повторюваних фаз розвитку навесні. Три модельні підходи представлені нижче:
Модель CANNELL & SMITH
Модель CANNELL & SMITH (1983) базується на фіксованих температурних порогах для холодних днів та теплового подразника (по 5 ° C кожен). Залежно від виду рослин і стадії розвитку модель містить коефіцієнти для подальшого розрахунку. Визначаються так звані «холодні дні», тобто H. дні, що перебувають нижче видового порогу холоду та “критичного” загального тепла, необхідного для перевищення фенологічної фази.
Модель LNVAR (MENZEL 1997) є продовженням моделі від CANNELL & SMITH (1983). В якості основи використовується середньодобова температура, яка арифметично усереднюється з мінімальних та максимальних значень за добу. Подальший розрахунок слідує модельному підходу CANNELL & SMITH (1983).
Модель KRAMER
Послідовна модель згідно KRAMER (1994) базується на модельному підході HÄNNINEN (1990). Основою цього є суворе поділ зимового спокою на фази затримки ендогенного та екзогенного розвитку (спокою). Хоча ендогенний спокій контролюється браком речовин для росту або рослинних інгібіторів, для зовнішнього спокою вирішальними є лише фактори навколишнього середовища, такі як наявність води (http://www.wissenschaft-online.de). У використовуваних системах рівнянь враховуються холод і тепловий стимул, сума холоду чи тепла та середньодобова температура. Критична холодна сума відіграє важливу роль для ендогенного спокою, оскільки цей поріг повинен бути подоланий, щоб рослина взагалі реагувала на тепло через фізіологічні умови.
Джерела (станом на 31 липня 2012 р.)
БРІНКМАН, В. А .Р. (1979): Тривалість сезону зростання як показник кліматичних змін? Кліматичні зміни, 2 (2), 127-138.
КАННЕЛЛ, M.G.R. & SMITH, R.L. (1983): Тепловий час, дні ознобу та прогнозування вибуху бруньки в Picea sitchensis. - Журнал прикладної екології, 20. 951-963
КАРТЕР, Т. Р. (1998): Зміни в тепловому періоді вегетації в північних країнах протягом минулого століття та перспективи на майбутнє. - Сільськогосподарська та харчова наука у Фінляндії, 7 (2), 161-179.
FORMAYER, H., HAAS, P., HOFSTÄTTER, M., RADANOVICS, S. & KROMP-KOLB, H. (2007): Просторові та часові температурні сценарії високої роздільної здатності для Відня та вибрані аналізи щодо стратегій адаптації. - звіт BOKU-Met, 82 с.
FRANKE, J., SURKE, M. & LANGROCK, M. (2007): Довідник для "Бази даних клімату в Центральній Німеччині"
FRICH, P., ALEXANDER, LV, DELLA-MARTA, P., GLEASON, B., HAYLOCK, M., KLEIN TANK, AMG & PETERSON, T. (2002): Спостерігалися послідовні зміни кліматичних екстремумів протягом другої половини ХХ століття. - Кліматичні дослідження, 19, 193-212
HÄNNINEN, H. (1990): Моделювання виходу сплячки бруньок на деревах із прохолодних та помірних регіонів. - Acta Forestalia Fennica 213, 1-47.
KRAMER, K. (1994): Вибір моделі для прогнозування початку зростання Fagus sylvatica. - Дж. Аппл. Екол. 31, 172-181.
KRAMER, P.J. & KOZLOWSKI T.T. (1979): Фізіологія деревних рослин. - Нью-Йорк: Академічна преса. 811 с.
LFZ RAUMBERG-GUMPENSTEIN (2011) [Hrsg.]: Просторове моделювання періоду термальної вегетації для Австрії - підсумковий звіт ThermVeg, 53 с.
МЕНЦЕЛЬ, А. (1997): Фенологія лісових дерев за мінливих кліматичних умов - оцінка спостережень у міжнародних фенологічних садах та можливості моделювання фенодатів. - Звіти про лісові дослідження Мюнхен, 164, 147 с.
МЕНЦЕЛЬ, А. (2002): Фенологія: її значення для спільноти глобальних змін. - Кліматичні зміни, 54 (4), 379-385.
MENZEL, A., JAKOBI, G., AHAS, R., SCHEIFINGER, H. & ESTRELLA, N. (2003): Варіації кліматологічного періоду вегетації (1951-2000) у Німеччині порівняно з іншими країнами. - Міжнародний кліматологічний журнал, 23 (7), 793-812.
МОРЕН, А.-С. & PERTTU, K. (1994): Регіональні показники температури та радіації та їх пристосування до горизонтальних та похилих лісових земель. - Studia Forestalia Suecica 194, 19 с.
СПАРКС, Т. Х. & МЕНЦЕЛ, А. (2002): Спостережувані зміни сезонів: огляд. - Міжнародний кліматологічний журнал, 22 (14), 1715-1725.
WAKONIGG, H., HAWRANEK, V., PODESSER, A. & RIEDER, H. (2007): Кліматичний атлас Штирія: Розділ 2 - Температура. - Штирійський кліматичний атлас версії 2.0, Центральний інститут метеорології та геодинаміки, Грац, 145 с.
WALTHER A. & LINDERHOLM, H. W. (2006): Порівняння індексів вегетаційного періоду для району Великої Балтії. - Міжнародний журнал з біометеорології, 51 (2), 107-118.
von WILPERT, K. (1990): Деревокольцева структура ялини залежно від ґрунтового водного балансу на псевдоглеях та напівкоричній землі. Концепція методу для реєстрації розподілу водної напруги, характерної для певного місця. - Фрайбург Боденкд. Відд., 24, 184.
ЗІММЕРМАНН, Л. (1995): Грунтово-водний баланс на великій висоті в південному Шварцвальді. - Фрайбурзьке ґрунтознавство Відд. 35, 206 с.