Весь історичний досвід землеробства свідчить про те, що на кожній, навіть порівняно невеликій території, є ділянки, найбільш сприятливі за типом ґрунту і мікроклімату для вирощування тієї чи іншої групи культур. Нерівномірність у розподілі основних природних ресурсів особливо проявляється в умовах пересеченного рельєфу, що займає близько 55% території Росії. При цьому на схилових землях розташовано понад 55% ріллі і близько 80% пасовищ. За словами В.П. Мосолова, наші поля в більшості випадків являють собою місцевість нерівну. Майже всюди як на заході, так і на сході (Урал, Поволжя), як на півночі (Вологда, Кіров), так і на півдні, і нарешті, в центральних областях ми маємо одну і ту ж картину - поля розташовані на схилах, нерідко вимірюються кілометрами. Холмистость рельєфу, його сильна пересіченість і розчленованість зумовлюють просторову мінливість типів грунтів, рівня залягання грунтових вод і зволоження поверхневих горизонтів, швидкість ерозійних процесів та інших параметрів природного середовища, що визначають, в кінцевому рахунку, продуктивність сільськогосподарських угідь. Характер рельєфу робить вирішальний вплив і на локальне перерозподіл зазначених факторів природного середовища по морфоелементам (вододілам, заплавах річок і днищ балок, річковим терасах, схилах різної крутизни та експозиції). Різне гіпсометричне і просторове положення природних поверхонь обумовлюють істотні відмінності їх агроекологічного потенціалу.
Рельєф, за висловом шиття, як би перерозподіляє метеорологічні елементи, а з ними і клімат даного району в кількісному і якісному відношенні. Тому, маючи в своєму розпорядженні детальною характеристикою форм рельєфу, тобто морфометричними характеристиками будь-якого району, можна уявити його мікрокліматичні особливості на карті або в таблицях. Під мікрокліматом розуміється клімат невеликій території, що виникає під впливом відмінностей рельєфу, рослинності, стану грунту, наявності водойм і т.д. Іншими словами, мікроклімат - це клімат поля, схилу, пагорба і т.д.
Очевидно, що правильний облік і використання кліматичних і погодних умов в сільському господарстві є важливою умовою підвищення продуктивності сільськогосподарського виробництва. Зауважимо, що сільському господарству потрібні дані не взагалі про клімат і грунтах, а про виробничо значущих їх компонентах, причому у взаємозв'язку і взаємодії в системі «рослина - середовище». Таким чином, мова йде про біологічну роль фактичних в даній місцевості показників теплообеспеченности і вологозабезпечення для конкретної групи рослин. Відомо, що дані про погоду в будці метеостанції і на полях - різні речі. Крім того, з великої групи кліматичних показників необхідно виявити ті з них, які надають в даній місцевості (районі) вирішальний вплив на ту або іншу сільськогосподарську культуру, екологічну групу сортів, порід тварин. Зауважимо, що саме наша країна є батьківщиною агрометеорології - науки, що вивчає метеорологічні, кліматичні та гідрологічні умови в їх взаємодії з об'єктами і процесами сільськогосподарського виробництва, а її засновниками були великі російські вчені О.І. Воєйков і П.І. Броунов.
Мікрокліматичні відмінності, особливо в умовах пересеченного рельєфу, на окремих полях одного господарства і навіть великомасштабного сівозміни, можуть досягати таких же великих відмінностей, які спостерігаються тільки в різних кліматичних зонах. Причому сільськогосподарські поля, розміщені на схилах неоднаковою крутизни та експозиції, знаходяться в різних і грунтових умовах, які по-різному впливають на ріст і розвиток рослин, а також екологію корисних і шкідливих видів, будучи причиною формування так званих «вогнищевих біоценозів». Ось чому в сівозмінах, нарізаних з урахуванням гідротермічного режиму території, вдається намітити більш ефективні заходи, що забезпечують максимальну продуктивність агроценозів, найбільш ефективні шляхи захисту рослин від хвороб і шкідників, грунту - від ерозії.
При розробці агротехнічних заходів по тій чи іншій культурі необхідно, вважає Шитт, враховувати спадкові властивості культивується рослини, що зумовлюють тенденцію розвитку індивіда, а також динаміку зовнішніх умов і послідовності етапів розвитку рослини. Різноманітністю своїх генотипических варіантів рослини як би апробують комплекс зовнішніх умов, в яких протікає розвиток виду. При цьому спадковість і мінливість об'єднуються в одному понятті - боротьби за збереження і розвиток виду, розширюючи і доповнюючи один одного.
Залежно від абсолютної висоти, крутизни експозиції та місця схилу в значній мірі змінюється родючість грунту, тепловий і водний режим, видовий склад і чисельність бур'янів, тобто основні абіотичні і біотичні параметри навколишнього середовища. Причому найбільш істотний вплив на характер розподілу природних ресурсів надають висота і експозиція схилів. Так, згідно з Д. Ацці, 100 м вертикальної шкали відповідають приблизно 128 км по широтной шкалою, а термічний градієнт, тобто різниця в температурі на кожні 100 м висоти, становить приблизно 0,5 ° С. За більш ранніми даними Ф.П. Кеппена, підняття на 1 км відповідає зниженню температури в середньому на 4-8 ° С, що рівносильно просуванню в північні широти на 10 °, або на 1000 км. За інших рівних умов, вважає Д. Ацці, дата початку або прояви періодичного явища запізнюється на 4 дні на кожні 100 м висоти, на кожен градус широти в північній і на кожні 5 ° довготи в східному напрямку. Поле, що має схил на північ всього 1 °, по кількості одержуваного тепла буде відповідати ділянці, розташованому на 100 км на північ від. Показано також, що термічна неоднорідність в горбистому рельєфі, складова іноді 10-12 ° С між вершиною і підніжжям схилу, створюється в основному за рахунок місцевих циркуляцій. Відмінності в сумах сонячної радіації на північних і південних схилах крутизною до 20 ° за вегетаційний період рівні 30-35%. За даними Шнелль, на південних схилах відбувається більш раннє прогрівання грунту (раніше сівши), а хліба дозрівають на 14 днів раніше, ніж на тій же висоті на північних схилах. Є численні дані, що на північних схилах цвітіння починається на 1-3 тижні пізніше, ніж на південних. Так, в Піренеях виноград визріває на південно-західних і південних схилах, тоді як поруч, але вже на північних і північно-східних схилах це відбувається лише в окремі роки, і то даючи вино низької якості.
У спеціально проведених дослідах з вивчення мікроклімату і можливості його використання в умовах Молдавії було встановлено, що в залежності від крутизни, експозиції і місця схилу відмінності в тривалості безморозного періоду досягають 30 днів, за сумою активних температур - 800-900 ° С, запасам продуктивної вологи - до 75 мм, по мінусовій температурі - до -13 ° С. При цьому найвища сума температур спостерігається на схилах, звернених на південь, потім слідують схили західної, східної і, нарешті, північної експозиції. Відмінності між прямою сонячною радіацією, що надходить на південні і північні пологі схили, складають навесні 20-30%, восени - 35-40%, а сума температур на крутих південних схилах на 300-350 ° С більше, ніж на рівнинах. За даними Міщенко, за рахунок більшої суми активних температур на схилах крутизною до 10 ° можливо скорочення вегетаційного періоду культивованих рослин (в залежності від кліматичної зони) на 4-9 днів. Період вегетації сільськогосподарських культур на північних схилах може зменшуватися на 12 днів, а на південних схилах, навпаки, збільшуватися в порівнянні з рівнинною територією. На південному схилі, більш теплому і сухому, вважає В.П. Мосолов, дозрівання рослин прискорюється на 7-14 днів в порівнянні зі схилом протилежного напрямку. Причому відмінності температури повітря між схилами складають 6-7 ° С, грунту на глибині 1 см - до 5-7 ° С, в межах схилу - 4-6 ° С. За даними Лейба, в умовах Молдавії найтепліші грунту розташовані на схилах, а найхолодніші - на шельфі схилів. Якщо абсолютні мінімальні температури повітря самого північного і південного районів Молдавії розрізняються за все на 3-4 ° С, то різниця температур в ясні безвітряні ночі на різних елементах рельєфу в межах землекористування одного господарства досягає 10-14 ° С. Г.Т. Селянінов вважає, що в нижніх частинах всіх долин ймовірність небезпечних морозів посилюється принаймні на 50%.
Вологість грунту в шарі 0-50 см у верхній частині схилу може бути вдвічі менше, ніж в низинній. Причому в посушливі роки вплив рельєфу на вологість грунту проявляється особливо різко. Згідно В.Р. Вільямсу, в умовах нашої країни вододіли і інші елементи схилів завжди відрізняються недостатньою кількістю вологи, тоді як території, обмежені замкнутими елементами рельєфу або елементами з утрудненим стоком води, - перезволоженням. У порівнянні з рівнинною поверхнею схили північної мікроекспозіціі в умовах Молдавії зберігають вологи на 25% більше, а південній - на 15% менше. Якщо землі вододільних просторів характеризуються тут холодним і вологим мезоклімат, то схили південної експозиції - помірно холодним і помірно вологим мікрокліматом.
Абіотичні та біотичні умови середовища залежать від фізико-механічного та хімічного складу грунтів (табл. 5.12), ступінь строкатості яких нерідко висока і на рівнинних територіях. При цьому, наприклад, глинисті грунти зазвичай на 1-5 ° С більш холодні, ніж піщані. На грунтах, бідних за хімічним складом (вмістом гумусу, азоту, фосфору, калію), але краще зберігають запас вологи протягом тривалого періоду, отримують значно вищі врожаї вологолюбних рослин. Необхідно враховувати як хімічний склад грунту, так і особливості її водного режиму (водоутримуючу здатність і стійкість до заболочування), а також щільність. Остання властивість має велике значення при вирощуванні, наприклад, бульбоплідні (картопля) і цибулинних рослин. Показано, що відбивна здатність (альбедо) сірого лісового грунту в 2 рази вище, ніж чорнозему. Д. Ацці вважає, що по водоутримуючої здатності, ступеня стійкості до затоплення і щільності ґрунту можуть відрізнятися майже в 3 рази. Водопроникність грунтів в значній мірі залежить також від ступеня солонцюватих і варіює від нульової на солонцях важко-суглинних до 372 мм / год на чорноземі звичайному, легкосуглинистих. Навіть в умовах вирівняного рельєфу під впливом неоднорідності механічного складу ґрунтів виникають мікрокліматичні відмінності в термічному режимі орного шару грунту, які не поступаються відмінностей на ділянках горбистого рельєфу. Причому відмінності грунтового клімату добре узгоджуються з розподілом генетичних типів грунтів. В цілому, мікрокліматичні відмінності території можуть бути суттєвими як під впливом рельєфу, так і типу грунту, неоднакового режиму зволоження та інших факторів.
