Сравнителен вегетационен период на лексикон - Център за климатични услуги Германия
По принцип термините вегетационен период, време на вегетация или време на растеж определят периода от годината, в който растенията са фотосинтетично активни. Еднородна дефиниция на вегетационния период въз основа на метеорологичните параметри едва ли е възможна поради различните климатични зони и различната чувствителност на култивираните видове.
Растежът на растенията се влияе от редица условия на околната среда и физиологични процеси. В умерения пояс температурата и продължителността на деня са особено подходящи за адекватно описание на фазите на развитие на растежа на растенията (MENZEL 2002). Но сушата, температурата на почвата или снежната покривка също могат да ограничат вегетационния период. В допълнение, мразовитите дни и специфичната за вида студоустойчивост играят важна роля (CARTER 1998, FRICH et al. 2002, MENZEL et al. 2003, WALTHER & LINDERHOLM 2006). Според Колумбийската енциклопедия вегетационният период или периодът без замръзване се простира от последната силна късна слана (убиваща слана) до първата тежка ранна слана през есента.
В Централна Европа вегетационният период продължава от април до началото на октомври (около 250 дни), като основният вегетационен период е от май до юли. Вегетационният период се съкращава с увеличаване на височината на терена. В областта на дървесната линия е около 180 дни (http://bfw.ac.at).
От фенологична гледна точка вегетационният период за едногодишните и двугодишните растения продължава от поникването до смъртта, за храстите и дърветата от покълването до падането на листата и за вечнозелените растения от началото до спирането на активния растеж. В тропиците няма сезонно ограничение на вегетационния период; редуването между дъждовни и сухи периоди влияе върху растежа на растителността.
Използване на температурни прагове
Началото на вегетационния сезон обикновено се определя като част от годината, в която средната дневна температура на въздуха надвишава минимална температура в няколко последователни дни (виж таблицата). Широкото използване на критерия 5 ° C - 5 дни и леко модифицираните варианти се дължи главно на относително лесното наличие на дълги времеви серии от температурни наблюдения и простата и ефективна във времето обработка.
Краят на вегетационния период е по-труден за отчитане, тъй като точността на фенологичните етапи намалява непрекъснато до есента, което затруднява анализа им (SPARKS & MENZEL 2002). Тъй като много процеси се забавят, използването на температурни прагове е очевидно ограничено. Освен това масивните замръзващи събития могат да доведат до стагнация на растежа на ранен етап и по този начин да отбележат началото на фазата на покой. Въпреки това е проблематично за райони с голямо биологично разнообразие да определят температурата за „убиваща слана“ (BRINKMANN 1979). Като прост подход краят на вегетационния сезон се определя като участък от годината, в който средната дневна температура на въздуха пада под средната дневна температура от 5 ° C в пет последователни дни. Повечето култури, зонални широколистни гори, степни и полупустинни растения обаче изискват температура най-малко 10 ° C. По принцип обаче температурата, при която растенията започват да покълват, представлява по-голям интерес. Това зависи от културата, както показват следните усреднени стойности: Пшеница 5 ° C, царевица 10 ° C, ориз 20 ° C (http://www.itannica.com/).
Таблица 39: Преглед на граничните условия за вегетационни сезони
Използване на частични и основни периоди
По-сложният подход разделя температурната ситуация през вегетационния сезон на частични и основни периоди (WAKONIGG et al. 2007). Началото на вегетационния период се задава, ако един топъл подпериод има повече дни от сумата от дните на всички студени подпериоди преди основния период. При определяне на края на вегетационния период необходимите критерии се обръщат. За пространственото моделиране на вегетационните сезони за Австрия беше разгледан основен вегетационен период, при който температурата е постоянно над 5 ° C. Освен това бяха взети предвид съответните частични периоди до началото на март и края на ноември, където се редуват „топли“ частични периоди (над 5 ° C) и „студени“ (под 5 ° C) (LFZ RAUMBERG-GUMPENSTEIN 2011).
Силата на метода се крие в по-точното пространствено описание на началото на вегетацията, особено в планинските райони (LFZ RAUMBERG-GUMPENSTEIN 2011).
Комбинирани критерийни подходи
За да може да се разгледат възможно най-много изключителни ситуации, са полезни комбинирани критерийни подходи. Тук средните дневни температури често се комбинират с минималните дневни температури (MENZEL et al. 2003). Някои подходи, базирани на комбинирани решения, са описани по-долу:
Метод на учебния и изследователски център Raumberg-Gumpenstein
За да се определи началото на вегетацията, се отчита период от шест дни. Като критерий средната температура в този период трябва да бъде над 5 ° C, като среднодневната температура трябва да надвишава 5 ° C поне три последователни дни. Освен това в този период не може да се провежда никакво замръзване, т.е. H. средната дневна температура не трябва да пада под 2 ° C (LFZ RAUMBERG-GUMPENSTEIN 2011).
За да се определи краят на вегетационния период, се изследва период от 10 дни въз основа на CARTER (1998). За това се използват следните критерии: В рамките на периода средната температура трябва да бъде под 5 ° C, от които най-малко 4 дни трябва да са под 5 ° C и да настъпи масивно замръзване с дневна минимална температура под -2 ° C.
Резултатите от подхода на комбинираните критерии, с изключение на малки отклонения, са приблизително в средата между простия 5 ° C -5 дневен метод, който често осигурява ранен старт, и подхода с частично ядро, който е твърде изчислено късно във времето. Те представляват добър компромис, при който топографията също се взема предвид в детайли (LFZ RAUMBERG-GUMPENSTEIN 2011).
Метод съгласно VON WILPERT
В своята работа в югозападна Германия, VON WILPERT (1990) характеризира периода на растеж на дървените части (ксилема) на смърчовите насаждения. За целта той използва метеорологични данни, измервания на влажността на почвата, развитието на диаметъра на дървото и дървесните части с течение на времето. Освен това температурата на въздуха е основният критерий. За да вземе предвид краткосрочните температурни колебания извън вегетационния период, той избра подвижна средна температура от седем дни.
За началото на вегетационния сезон са формулирани три условия:
d1 = ден, в който подвижната 7-дневна средна температура на въздуха за първи път надвишава 10 ° C.
d2 = ден, в който подвижната 7-дневна средна температура на въздуха надвишава 10 ° C за първи път в продължение на поне 5 дни.
d3 = начален израстък на новата иглена култура (= майски издънки) от периодично повтарящи се етапи на развитие на растенията (база данни DWD).
Три условия са формулирани и за края на вегетационния сезон:
Температурен критерий:
Критерият е изпълнен, когато подвижната 7-дневна средна температура на въздуха падне под 10 ° C. Той обаче е обратим; H. когато температурата отново е по-висока, растежът на ксилема може да продължи. Изключение: един от другите два критерия за прекратяване на вегетационния период вече е изпълнен.
Критерий за суша:
Ако средната стойност на потенциалите на почвената матрица на дълбочина 15 cm, 30 cm и 60 cm падне под стойността 1100 hPA за поне 5 дни, се приема, че растежът на годишните пръстени е спрян поради сушата. Този обратим критерий е разрешен само след 15 юли (= ден 196), тъй като свързаното със суша прекратяване на растежа е вероятно едва към края на вегетационния период (KRAMER & KOZLOWSKI 1979).
Критерий за кратък ден:
Този критерий се отнася до деня, в който растежът на ксилема е спрян при оптимални условия поради продължителността на деня. VON WILPERT (1990) използва 5 октомври (= ден 279) за това. Може да се наложат корекции за трансфери до места извън Югозападна Германия.
Тъй като потенциалът на почвената матрица често не е наличен, краят на вегетационния период често се изчислява само според критерия за температурата и краткия ден.
Метод съгласно MORÉN & PERTTU
Дефиницията според MORÉN & PERTTU (1994) е проста процедура и е разработена в Швеция. Той взема предвид само дали определени прагове са надвишени или не. Подвижната 5-дневна средна стойност се използва като основен параметър. Праговете от 5 ° C, 6 ° C, 8 ° C и 10 ° C служат като гранични стойности (S). Съответният вегетационен период започва, когато средната стойност на температурата на въздуха за първи път е над съответната прагова стойност. Когато подвижната средна температура на въздуха за първи път е под праговата стойност, съответният вегетационен период приключва.
Методът на ZIMMERMANN
Определението за началото на вегетационния сезон от ZIMMERMANN (1995) се основава на подхода на VON WILPERT (1990). Обаче не се стига до момента, в който започва почването на новата иглена култура, за да се определи началото на вегетационния период. Методът е разработен като част от проекта ARINUS (ефекти от мерки за рестабилизиране и имисии върху N и S бюджета на еко и хидросферата на Шварцвалд).
Моделиране на пролетни фази
В литературата могат да се намерят различни модели, които се използват за симулиране на периодично повтарящи се фази на развитие през пролетта. По-долу са представени три моделни подхода:
Модел на CANNELL & SMITH
Моделът на CANNELL & SMITH (1983) се основава на фиксирани температурни прагове за студените дни и за топлинни стимули (5 ° C всеки). В зависимост от растителните видове и етапа на развитие, моделът съдържа коефициенти за по-нататъшно изчисление. Определят се така наречените „студени дни“, т.е. H. дните, които са под специфичния за вида праг на студа и „критичната“ топлинна сума, необходима за превишаване на фенологична фаза.
Моделът LNVAR (MENZEL 1997) е продължение на модела CANNELL & SMITH (1983). Като база се използва средната дневна температура, която е аритметично осреднена от дневните минимални и максимални стойности. По-нататъшното изчисление следва моделния подход на CANNELL & SMITH (1983).
Модел от KRAMER
Последователният модел според KRAMER (1994) се основава на моделния подход на HÄNNINEN (1990). Основата за това е стриктното разделяне на зимния покой на фази на ендогенно и екзогенно забавяне на развитието (покой). Докато ендогенният покой се контролира от липса на растежни вещества или от растителни инхибитори, само факторите на околната среда, като наличието на вода, са определящи за екзогенния покой (http://www.wissenschaft-online.de). В използваните системи от уравнения се вземат предвид студеният и топлинен стимул, сумата на студа или топлината и средната дневна температура. Критичната студена сума играе важна роля за ендогенния покой, тъй като този праг трябва да бъде преодолян, за да може растението изобщо да реагира на топлина поради физиологични условия.
Източници (към 31 юли 2012 г.)
BRINKMANN, W. A .R. (1979): Продължителността на растящия сезон като показател за климатичните вариации? Климатична промяна, 2 (2), 127-138.
CANNELL, M. G. R. & SMITH, R. L. (1983): Термично време, студени дни и предсказване на избухване на пъпки в Picea sitchensis. - Списание за приложна екология, 20. 951-963
КАРТЪР, Т. Р. (1998): Промени в термичния вегетационен сезон в скандинавските страни през миналия век и перспективи за бъдещето. - Селскостопанска и хранителна наука във Финландия, 7 (2), 161-179.
FORMAYER, H., HAAS, P., HOFSTÄTTER, M., RADANOVICS, S. & KROMP-KOLB, H. (2007): Пространствено и времево температурни сценарии с висока разделителна способност за Виена и избрани анализи по отношение на адаптационните стратегии. - Доклад на BOKU-Met, 82 с.
FRANKE, J., SURKE, M. & LANGROCK, M. (2007): Наръчник за "База данни за климата в Централна Германия"
FRICH, P., ALEXANDER, LV, DELLA-MARTA, P., GLEASON, B., HAYLOCK, M., KLEIN TANK, AMG & PETERSON, T. (2002): Наблюдавани последователни промени в климатичните крайности през втората половина на ХХ век. - Климатични изследвания, 19, 193-212
HÄNNINEN, H. (1990): Моделиране на освобождаване на покой в пъпки при дървета от хладни и умерени региони. - Acta Forestalia Fennica 213, 1-47.
KRAMER, K. (1994): Избор на модел за предсказване началото на растежа на Fagus sylvatica. - J. Appl. Екол. 31, 172-181.
KRAMER, P.J. & KOZLOWSKI T.T. (1979): Физиология на дървесни растения. - Ню Йорк: Academic Press. 811 стр.
LFZ RAUMBERG-GUMPENSTEIN (2011) [Hrsg.]: Пространствено моделиране на периода на термичната вегетация за Австрия - окончателен доклад ThermVeg, 53 p.
MENZEL, A. (1997): Фенология на горските дървета при променящи се климатични условия - оценка на наблюденията в Международните фенологични градини и възможности за моделиране на фенодатите. - Доклади за горските изследвания Мюнхен, 164, 147 с.
MENZEL, A. (2002): Фенология: нейното значение за общността на глобалните промени. - Климатична промяна, 54 (4), 379-385.
MENZEL, A., JAKOBI, G., AHAS, R., SCHEIFINGER, H. & ESTRELLA, N. (2003): Вариации на климатологичния вегетационен сезон (1951-2000) в Германия в сравнение с други страни. - Международен вестник по климатология, 23 (7), 793-812.
МОРЕН, А.-С. & PERTTU, K. (1994): Регионални температурни и радиационни индекси и тяхното адаптиране към хоризонтални и наклонени горски земи. - Studia Forestalia Suecica 194, 19 стр.
SPARKS, T. H. & MENZEL, A. (2002): Наблюдавани промени в сезоните: общ преглед. - International Journal of Climatology, 22 (14), 1715-1725.
WAKONIGG, H., HAWRANEK, V., PODESSER, A. & RIEDER, H. (2007): Климатичен атлас Щирия: Глава 2 - Температура. - Щирски атлас за климата версия 2.0, Централен институт по метеорология и геодинамика, Грац, 145 стр.
WALTHER A. & LINDERHOLM, H. W. (2006): Сравнение на индексите на вегетационния сезон за Голямата Балтийска зона. - International Journal of Biometeorology, 51 (2), 107-118.
von WILPERT, K. (1990): Структурата на дървесния пръстен на смърч в зависимост от почвения воден баланс на псевдоглей и парабраун земя. Концепция на метода за регистриране на специфичното за мястото разпределение на водния стрес. - Фрайбург Боденкд. Отп., 24, 184.
ЦИМЕРМАН, Л. (1995): Почвеният воден баланс на голяма надморска височина в южната Шварцвалд. - Почвознание във Фрайбург 35, 206 стр.