CC BY
78
06.01.00 АГРОНОМИЯ
УДК 551.582. 631/635
10.18286/1816-4501-2016-3-9-13
АГРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Карпович Константин Иосифович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Шарипова Разиде Бариевна, кандидат географических наук, старший научный сотрудник
Сабитов Марат Мансурович, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий отделом «Земледелие»
ФГБНУ Ульяновский НИИСХ
433315, Ульяновская обл., Ульяновский район, пос. Тимирязевский, ул. Институтская, д. 19; тел/факс: (84254)34-1-32, e-mail: [email protected]
Ключевые слова: температура, осадки, гидротермический коэффициент, изменение климата, урожайность.
Описаны результаты динамики и действия теплового фактора и влагообеспечен-ности на урожайность зерновых культур. По данным исследований среднее значение сумм активных температур составляет 2457°С, в межгодовом ходе наблюдается ее повышение, соответствующее повышению урожайности дополнительно на 3,4 - 7,0 ц/га. На фоне повышения годовой суммы осадков наблюдается отрицательный линейный тренд ГТК (гидротермический коэффициент) Селянинова, который не может компенсировать увеличение расхода влаги на испарение.
Введение
В реализации продовольственной программы Ульяновской области с целью получения высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур важное место занимает проблема рационального использования всех природных ресурсов, где ведущая роль принадлежит климату. Решение этой актуальной проблемы связано с разработкой эффективных методов детальной оценки агроклиматических ресурсов с использованием показателей климата. Знание направления, темпов и циклов изменений основных агроклиматических значений является важным основанием для разработки и совершенствования климатически адаптированных систем земледелия [1, 2, 3, 4, 5, 6].
Цель исследований: изучить динамику основных климатических показателей региона с целью обеспечения безопасного
и устойчивого развития, а также принятия превентивных мер для эффективного реагирования на опасные погодно-климатиче-ские явления.
Объекты и методы исследований Для написания работы использованы материалы метеорологических ежемесячников по шести метеорологическим станциям Ульяновской области: Инза, Сурское, Ульяновск, Димитровград, Сенгилей, Канадей, которые захватывают все четыре климатические и экономические зоны области за 19612010 гг. При обработке данных использованы методы корреляционного и регрессионного анализа в агрометеорологии [7, 8]. Результаты исследований Действие теплового фактора на урожайность выражают суммой среднесуточных температур за основной период вегетации (11>10°С) [9, 10]. В табл. 1 представлены
1 I
SS ESS »1
Si
р и ш ;>i М ■ i
00 s!
Таблица 1
Средние значения сумм активных температур (°С) Ульяновской области по десятилетиям за 1961-2010 гг.
Пункт Десятилетие Среднее
1961-1970 1971-1980 1981-1990 1991-2000 2001-2010
Инза 2262 2308 2428 2304 2450 2350
Сурское 2272 2364 2470 2373 2512 2398
Ульяновск 2346 2398 2517 2413 2599 2455
Димитровград 2412 2509 2572 2485 2645 2525
Сенгилей 2437 2519 2545 2469 2636 2521
Канадей 2491 2527 2573 2498 2639 2544
Среднее 2370 2437 2518 2423 2579 2457
Рис. 1 - Многолетняя динамика сумм активных температур за 1961- 2010 гг.
Таблица 2
Уравнения тренда сумм активных температур и коэффициент детерминации (Р в %)
Пункт Уравнение тренда Коэффициент детерминациии ^2)
Инза 3,161х+2269 3,3
Сурское 4.485х+2283 7,1
Ульяновск 4,901х+2329 8,0
Димитровград 4,265х+2415 6,4
Сенгилей 3,167х+2440 3,6
Канадей 2,315х+2485 2,0
Среднее 3,952х+2355 5,5
средние значения сумм активных температур в Ульяновской области по пунктам и десятилетиям.
Как видно из табл. 1 и рис. 1, среднее значение сумм активных температур за анализируемый период в Ульяновской области составляет 2457 °С, в межгодовом ходе наблюдается повышение сумм с шестидесятых годов по восьмидесятые годы, спад наблю-
дается в девяностые годы, и затем заметное увеличение в первом десятилетии XXI века.
По данным табл. 2. значения скорости изменения сумм активных температур в области колеблются от 158° до 245°С.
По литературным данным [10], увеличение сумм активных температур примерно на 200°С может повысить урожайность дополнительно на 3,4 - 7,0 ц/га. За счет вне-
Рис. 2 - Межгодовые изменения ГТК на территории Ульяновской области (1961 - 2010 гг.)
Таблица 3
Средние, максимальные и минимальные значения ГТК за 1961-2010 гг.
Станции Среднее Макс. Год Миним. Год
Инза 1,08 1,97 1976 0,24 1972
Сурское 0,97 1,88 1962 0,28 2010
Ульяновск 0,90 1,65 1962 0,13 1981
Димитровград 0,82 1,83 1990 0,20 1995
Сенгилей 0,82 1,34 1989 0,13 2010
Канадей 0,81 1,57 1989 0,20 2010
Ср. по обл. 0,90 1,97 1976 0,13 2010
дрения позднеспелых зерновых культур рост потенциальной урожайности составляет 1,8 ц/га на единицу прироста тепла (1Т=100°С) (10).
В условиях неполивного земледелия продуктивность растений при наличии других факторов роста определяется влагой. Поэтому наряду с оценкой теплообеспечен-ности необходима и оценка влагообеспе-ченности местности [11, 12, 14].
Для выделения областей увлажнения Г.Т. Селянинов [9] использовал гидротермический коэффициент (ГТК), не потерявший актуальности и необходимости до настоящего времени:
ГТК= 10 !Р / ^>10; (1) где £Р - сумма осадков за период с температурой выше 10°С;
^>10 - сумма температур выше 10°С. Гидротермический коэффициент Се-лянинова является условным показателем, выражающим баланс влаги или обеспечен-
ность территории осадками.
Средний показатель ГТК для Ульяновской области, как видно из табл. 3, равен 0,90.
При значении ГТК=0,90 и достатке тепла в регионе можно получить от 40 до 55 ц/ га урожая зерновых культур (биоклиматический потенциал).
На рис. 2. приведены межгодовые колебания ГТК и его отрицательный линейный тренд.
Результаты расчетов ГТК в период 1961 - 2010 гг. по отдельным станциям области представлены в табл. 3.
В работах [12, 13, 14], где обобщен многолетний опыт использования ГТК в научных и практических задачах при оценке влагообеспеченности территории и исследования зависимости урожайности сельскохозяйственных культур от агроклиматических условий в период вегетации, предложена следующая шкала классификации уровней влагообеспеченности по значениям ГТК (табл. 4).
Таблица 4
Повторяемость ГТК по области в период 1961 - 2010 гг. согласно классификации Е.К. Зоидзе и Т.В. Хомяковой
ГТК Характер влагообеспеченности Кол-во лет %
>1,5 Избыточная 2 4
1,5-1,41 Повышенная 1 2
1,41-1,10 Достаточная (оптимальная) 12 24
1,10-0,76 Недостаточная 17 34
0,75-0,61 Низкая (слабая засуха) 13 26
0,60-0,40 Очень низкая (средняя засуха) 2 4
0,40-0,21 Исключительно низкая (сильная засуха) 3 6
<0,20 Катастрофически низкая (очень сильная засуха) - -
Таблица 5
Статистические характеристики ГТК за 1961-2010 гг.
Станция Среднее квадратич. отклонение Коэффициент вариации КНЛТ/10лет Коэффициент детерминации, ^2)
Инза 0,39 36 -0,02 0,08
Сурское 0,37 38 -0,01 0,02
Ульяновск 0,36 40 -0,01 0,02
Димитровград 0,36 44 -0,03 0,18
Сенгилей 0,32 39 -0,02 0,15
Канадей 0,33 41 0,00 0,00
Ср по обл. 0,30 40 -0,01 0,07
Согласно данным табл. 4, достаточная влагообеспеченность из всего 50-летнего периода наблюдалась лишь 12 раз (24%), неблагоприятные условия по влагообеспе-ченности наблюдались в большем числе лет. Засушливые условия формировались 18 раз (36%), что согласуется с данными работы (Голицин и др. 2007), согласно которой в последние десятилетия во внетропических широтах отмечается повышенная вероятность возникновения экстремальных антициклонов, что увеличивает риск таких неблагоприятных последствий, как засухи летом и экстремальные морозы зимой.
ГТК более тесно связан с осадками, чем с температурой воздуха. Так, для первой части вегетационного периода (апрель - июнь) коэффициент корреляции между ГТК и температурой воздуха составил - 0,36 (отрицательная связь), а с осадками 0,69.
Недостаточное количество влагообе-спеченности наблюдалось в течение 17 лет (34%), погода с низкой влагообеспеченно-стью составляла 26% - 13 лет. Годы с повышенной и избыточной влагообеспеченно-стью составляют 3 года (6%). В течение 5 лет
(10%) по Ульяновской области наблюдалась средняя и сильная засуха. Необходимо также отметить, что в основной период вегетации на всех пунктах области наблюдается снижение повторяемости умеренно засушливых типов погоды с ГТК=0,6 - 0,7 и одновременно увеличивается повторяемость влажных (ГТК>0,8) и сильно засушливых периодов с ГТК<0,5.
Фактически ГТК влияет как на величину урожайности (коэффициент корреляции - 0,42), так и на межгодовую вариабельность урожаев.
Статистические характеристики ГТК представлены в табл. 5.
Максимальное значение коэффициента вариации ГТК (44) соответствует станции Ди-митровград, минимальное (36) станции Ка-надей. Среднее квадратическое отклонение данного показателя варьирует от 0,30 до 0,39.
Заключение
По данным исследований среднее значение сумм активных температур составляет 2457°С, в межгодовом ходе наблюдается ее повышение за полувековой период от 158° до 245°С, соответствующие повы-
шению урожайности дополнительно на 3,4
- 7,0 ц/га. За счет внедрения позднеспелых зерновых культур рост потенциальной урожайности достигает 1,8 ц/га на единицу прироста тепла (!Т=100°С). Увеличение годовой суммы осадков не может компенсировать увеличение расхода влаги на испарение, в результате чего прослеживается уменьшение из года в год коэффициента ГТК.
Рекомендации. Меры адаптации сельского хозяйства к изменениям климата должны быть направлены на экономное расходование имеющихся водных ресурсов путем влагосбережения; расширения посевов более засухоустойчивых культур - прежде всего кукурузы, а также подсолнечника, проса и др.; расширения посевов озимых культур - пшеницы; расширения орошаемого земледелия, которое следует рассматривать не только как самую кардинальную меру адаптации к устойчивости земледелия, но и как необходимое условие для наиболее полного использования в растениеводстве дополнительных тепловых ресурсов.
Библиографический список
1. Немцев, С.Н. Тенденции изменений климата и их влияние на продуктивность зерновых культур в Ульяновской области / С.Н.Немцев, Р.Б. Шарипова // Земледелие. - 2012. - №2. - С. 3-5.
2. Захаров, А.И. Основные причины гибели озимых посевов в 2011/2012 гг. в Ульяновской области / А.И. Захаров, С.Н. Никитин, Р.Б Шарипова // Земледелие. - 2014.
- №2. - С. 5-6.
3. Переведенцев, Ю.П. Изменение основных климатических показателей на территории Ульяновской области / Ю.П. Переведенцев, Р.Б. Шарипова // Вестник Удмуртского университета. Серия «Биология. Науки о Земле». - 2012. - Выпуск 1 -№ 6-1
- С.136 -144.
4. Шарипова, Р.Б. Анализ состояния озимых посевов в первой половине перезимовки и прогноз урожая на 2015 год / Р.Б. Шарипова, М.М. Сабитов // Научно-практический журнал Пермский аграрный вестник. -2015. -№ 10. -С. 18-23.
5. Современные тенденции измене-
ния климата в Приволжском Федеральном округе / Ю.П. Переведенцев, Н.А. Важнова, Э.П. Наумов, К.М. Шанталинский, Р.Б. Шарипова // Георесурсы. - 2012. - №3. - С. 19-24.
6. Шарипова, Р.Б. Влияние изменений климата Ульяновской области на кислотность почв / Научно-практический журнал Пермский аграрный вестник. - 2015, -№ 2, -С. 24-29.
7. Каган, Р. Л. Осреднение метеорологических полей / Р.Л. Каган. - Л., Гидроме-теоиздат, 1975. - 202 с.
8. Уланова, Е.С. Методы корреляционного и регрессионного анализа в агрометеорологии / Е.С.Уланова, В.Н. Забелин. - Ленинград. Гидрометеоиздат, 1990. -208 с.
9. Сиротенко, О.Д. Основы сельскохозяйственной метеорологии. Том 2. Методы расчетов и прогнозов в агрометеорологии.-Книга 1. Математические модели в агрометеорологии / О.Д. Сиротенко. - Обнинск: ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД»,2012. - 136 с.
10. Биоклиматический потенциал России: теория и практика / А.В.Гордеев, А.Д.Клещенко, Б.А.Черняков, О.Д.Сиротенко.- М.: Т-во научных изданий КМК, 2006. -512 с.
11. Кислов, А.В. Прогноз климатической ресурсообеспеченности Восточно - Европейской равнины в условиях потепления XXI века / А.В. Кислов. - М.: МАКС Пресс, 2008. - 292 с.
12. Зоидзе, Е.К. Моделирование формирования влагообеспеченности территории Европейской России в современных условиях и основы оценки агроклиматической безопасности / Е.К. Зоидзе // Метеорология и климатология. - 2006. - №2. - С. 98 -105.
13. Голицин, Г.С. Функции распределения вероятности для циклонов и антициклонов в период 1995 - 2000 гг.: инструмент для определения изменений глобального климата / Г.С. Голицин // ДАН. - 2007. - Том 413. - №2. - С. 254 - 256.
14. Карпович, К.И. Повышение эффективности растениеводства в адаптивно-ландшафтных системах земледелия в черноземной лесостепи Среднего Поволжья / К.И. Карпович, А.И Захаров. - Ульяновск: УлГ-ТУ,2015. -219 с.
1!
га еа »1
р и ш М
00 и
