CC BY
127
УДК 63.551.5.
ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА ЮЖНОГО УРАЛА И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА УРОЖАЙНОСТЬ КАРТОФЕЛЯ
А.А. ВАСИЛЬЕВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ученый секретарь
Южно-Уральский НИИ плодоовощеводства и картофелеводства
E-mail: potatoes@chel.surnet.ru
Резюме. Обработка метеорологическихданныхметодом математического моделирования показала, что глобальное потепление климата сопровождается локальными изменениями агроклиматических условий на Южном Урале. Причем в этом регионе они происходят более быстрыми темпами, чем в целом по земному шару. За период 1940-2009гг. средняя температура в горно-лесной зоне Челябинской области увеличилась на 1,64 оС, в степной зоне - на 2,41 оС, в лесостепной зоне (за 1950-2010 гг.) - на 2,02 оС, тогда как в среднем по планете - только на 0,6 оС. Установлено, что рост урожайности картофеля в Челябинской области не возможно объяснить расширением производства в мелкотоварныххозяйствах, увеличением доли плодородных земель, ростом использования средств защиты растений, органических и минеральных удобрений. Это, скорее всего, свидетельствует о её зависимости откли-мата. В связи с изменением агроклиматических и фитосанитарных условий Южного Урала необходимо создание новых сортов картофеля с высокой адаптацией к изменению климата; построение агроценозов, повышающих экологическую устойчивость растений к действию абиотических и биотических стрессов; разработка технологий возделывания картофеля, учитывающих резкие колебания агроклиматических факторов в течение вегетационного периода. Ключевые слова: изменение климата, температура, осадки, тренд, картофель, урожайность.
В последние годы всё чаще обсуждают потеплении климата на планете. В докладе Межправительственной комиссии ООН за 2000 г. говорится о том, что, если ничего не изменится, в течение XXI столетия температура на планете может повыситься еще на 3,5 оС [3]. Эксперты ООН утверждают, если темпы всемирного потепления останутся прежними, то уже в ближайшие десятилетия человечество столкнется с негативными последствиями этого процесса, что окажет отрицательное воздействие на сельскохозяйственное производство и его устойчивость.
Цель наших исследований - выявить характер изменения агроклиматических показателей на Южном Урале и установить влияние этого процесса на урожайность картофеля в Челябинской области.
Условия, материалы и методы. Для обработки данных и нахождения закономерностей в динамике отдельных показателей погодных условий мы использовали методы математического моделирования [2, 4, 5]. Обработку данных динамических рядов проводили в программе Excel с использованием метода прямой магистральной функции следующего типа:
Y(t) = Yo + Gt,
где Y(t) - теоретическое значение показателя на конкретное время, которое в динамике определяет тенденцию изменения изучаемого признака; Yo - начальное значение изучаемого признака; G - ускорение признака, показывающее величинуизменения изучаемого признака за единицу времени; t - текущее время.
Для определения законо-
Достижения науки и техники АПК, №05-2011
мерностей динамики изменения агроклиматических показателей мы использовали сведения четырех метеостанций, расположенных в различных агроклиматических зонах Челябинской области: г Златоуст (горно-лестная зона), г Челябинск (лесостепная зона), г Троицк и с. Бреды (степная зона). Изменение погодных условий анализировали, как в целом за период исследований (с 1950 по 2010 гг), так и за период с 1950 по 1990 гг Это дало возможность выявить тенденции изменения климатических условий, преобладающие в 1991-2010 гг
Результаты и обсуждение. Анализ метеорологических данных Челябинской метеостанции за последние 60 лет (табл. 1) показал, что среднегодовая температура воздуха в лесостепной зоне, где сосредоточено более 75 % картофельных угодий в регионе, составляет +2,50 оС (при колебаниях от -0,65 до +4,94 оС), среднегодовое количество осадков - 439,5 мм (от 240 до 719 мм).
Среднегодовая температура воздуха в лесостепной зоне за период 1950-2010 гг. возросла на 2,02 оС, а годовая сумма осадков - на 83,5 мм. Среднее ускорение увеличения этих показателей составило около 0,03 оС и 1,4 мм в год. То есть каждый градус повышения среднегодовой температуры сопровождался увеличением количества выпавших осадков на 41,3 мм, что меньше, чем в условиях Нечерноземья (по данным метеостанции Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева - 70 мм, Нем-чиновской метеостанции - 109 мм) [2].
Определение закономерностей за 40- и 60-летний период наблюдений показало существенное усиление влияния глобального потепления на агроклиматические условия Южного Урала. Если за период 1950-1990 гг ускорение среднегодовой температуры составляло 0,0177о, то за 1950-2010 гг оно увеличилось до 0,0337о. Таким образом, за 40 лет наблюдений (1950-1990 гг) климат Южного Урала стал теплее на 0,70 оС, а за последующий период, который был вдвое короче (1991-2010 гг) среднегодовая температура воздуха возросла ещё на 1,32 оС. Значительное укоренение темпов роста температуры воздуха происходило на фоне постепенного снижения увеличения прироста годовой суммы осадков: с 1,69 (в 1950-1990 гг) до 1,39 (в 1950-2010 гг) мм.
В период активной вегетации растений (июнь-август) отмечены несколько иные тенденции. В среднем за 60 лет наблюдений его температура воздуха составляла 17,57 оС (при колебаниях от 15,34 до 21,05 оС), сумма осадков - 200,5 мм (от 98,6 до 382,2 мм). За это время температура вегетационного периода возросла на 2,21 оС, а сумма осадков снизилась на1,8 мм. Следовательно условия возделывания для многих культурных растений (в том числе и картофеля)
Таблица 1. Динамика изменения агроклиматических показателей в лесо-
степной зоне Челябинской области
Показа- тель Анализируемый период Начальное значение, Yo Ускорение, G Конечное значение, Yt Среднее значение, Ycp Тренд Yt - Yo
За год
Температура 1950-1990 гг. 1,81 0,0177 2,51 2,16 0,70
воздуха, оС 1950-2010 гг. 1,57 0,0337 3,59 2,58 2,02
Сумма осад- 1950-1990 гг. 393,4 1,6919 461,0 427,2 67,6
ков, мм 1950-2010 гг. 397,7 1,3916 481,2 439,5 83,5
За период активной вегетации (июнь - август)
Температура 1950-1990 гг. 15,98 0,0559 18,21 17,09 2,23
воздуха, оС 1950-2010 гг. 16,47 0,0368 18,68 17,57 2,21
Сумма осад- 1950-1990 гг. 206,4 -0,4044 190,2 198,3 -16,2
ков, мм 1950-2010 гг. 201,4 -0,0297 199,6 200,5 -1,8
■37
на Южном Урале стали более жесткими. Этот тезис подтверждает снижение гидротермический коэффициента в лесостепной зоне Челябинской области за период 19502010 гг с 1,33 до 1,13. Кроме того, к негативному влиянию глобального потепления на климат Южного Урала следует отнести и почти трехкратное увеличение количества дней с неблагоприятной для картофеля среднесуточной температурой воздуха (выше +22 оС) - с 7 до 19 дней.
Анализ метеорологических данных показал, что изменение климата - процесс не однородный наиболее сильное потепление отмечается в марте (тренд температуры составил + 9,11 оС), октябре (+4,08 оС) и ноябре (+3,52 оС). В меньшей степени, но интенсивнее, чем среднегодовая, повышалась температура в августе (+2,43 оС), июне (+2,08 оС) и сентябре (+1,83 оС). В январе, феврале, мае, июле и декабре она увеличивалась на 1,16...1,76 оС. В наименьшей степени изменялась изотерма апреля - всего на 0,52 оС (табл. 2).
Таблица 2. Изменение среднемесячной темпе-
ратуры и суммы осадков лесостепной зоны Челябинской области за 1950-2010 гг.
Месяц Начальное значение, Уо Ускорение, G Среднее значение, Уср Тренд, У( - Уо
Температура воздуха, оС
Январь -15,76 +0,0338 -14,88 +1,76
Февраль -14,24 +0,0338 -13,36 +1,76
Март -10,69 +0,1752 -6,14 +9,11
Апрель 4,12 +0,0100 4,38 +0,52
Май 11,52 +0,0224 12,10 +1,16
Июнь 16,25 +0,0400 17,29 +2,08
Июль 18,55 +0,0258 19,22 +1,34
Август 15,20 +0,0467 16,41 +2,43
Сен-
тябрь 9,77 +0,0352 10,69 +1,83
Октябрь 1,10 +0,0785 3,14 +4,08
Ноябрь -7,23 +0,0676 -5,47 +3,52
Декабрь -12,61 +0,0249 -11,96 +1,30
Сумма осадков, мм
Январь 15,3 +0,1186 18,8 +7,1
Февраль 13,8 +0,0927 16,5 +5,6
Март 9,4 +0,2086 15,6 +12,5
Апрель 14,2 +0,3182 23,7 +19,1
Май 31,1 +0,3772 42,5 +22,6
Июнь 51,3 +0,2855 59,9 +17,2
Июль 83,2 -0,0608 81,4 -3,6
Август 66,7 -0,2339 59,7 -14,0
Сен-
тябрь 33,8 +0,0930 36,6 +5,6
Октябрь 20,3 +0,0709 22,4 +4,3
Ноябрь 25,4 +0,0915 28,2 +5,5
Декабрь 20,0 +0,0951 22,9 +5,8
Сумма осадков наиболее интенсивно нарастала в весенние месяцы (март-июнь). За период наблюдений (19502010 гп) количество осадков в мае повысилось на 22,6 мм, в апреле - на19,1 мм, в июне - на17,1 мм, в марте - на12,5 мм. Заметный рост величины этого показателя (на 4,3.. .7,1 мм) отмечен в осенние и зимние месяцы. При этом в августе и июле она снизилась соответственно на 14,0 и 3,6 мм. Уменьшение количества осадков, выпадающих во второй половине вегетации, на фоне повышения среднемесячных температур воздуха делает август одним из наиболее критических месяцев для культуры картофеля в условиях Южного Урала, так как дефицит влаги в этот период оказывает негативное влияние величину будущего урожая.
Если выявленные тенденции сохранятся в XXI веке, то уже в ближайшие 10 лет августовская засуха станет важнейшим лимитирующим фактором, определяющим урожайность картофеля. Дефицит влаги, повышенные температуры воздуха и почвы во второй половине вегетации будут оказывать дестабилизирующее влияние на развитие среднепоздних и среднеспелых сортов в результате чего,
они не смогут реализовать свои потенциальные возможности. Преимущество получат ранние и среднеранние сорта, обладающие высокими темпами формирования надземной массы и листовой поверхности, повышенной продуктивностью фотосинтеза и высокой интенсивностью оттока продуктов ассимиляции из листьев в клубни, способные сформировать основную часть урожая до наступления неблагоприятных условий. Это следует учесть при выборе направлений селекции картофеля на Южном Урале.
Флуктуация агроклиматических показателей Южного Урала в конце ХХ - начале XXI века, по нашему мнению, - следствие глобального потепления климата на планете. Экстремальные погодные условия стали более частыми. За последние 23 года вегетационный период семь раз был острозасушливым (ГТК < 0,8), то есть вероятность засухи в лесостепной зоне в 1988-2010 гг возросла до 30,4 %, что почти в 4 раза выше, чем в 1950-1987 гг. (7,7 %). Засушливые явления с равной долей вероятности (56,5 %) могут наблюдаться теперь в каждом летнем месяце. Если же учесть периоды с избыточным увлажнением (ГТК > 2,0), частота которых варьирует от 13,0 до 17,4 %, то в последние годы каждые семь лет из десяти (69,5.73,9 %) в той или иной степени были неблагоприятными для картофеля.
Анализ урожайности картофеля в течение исследуемого периода позволяет дать заключение о возможном влиянии глобального изменения климата на его производство. В целом по Челябинской области сбор клубней за 1950-2010 гг вырос на 2,88 т/га (36,6 %). Отмечено почти двукратное увеличение темпов роста (ускорение) урожайности: с 0,0384 в 1950-1990 гг до 0,0720 за период 1950-2010 гг (табл. 3).
Таблица 3. Динамика изменения урожайности картофеля в Челябинской области _____________
Анализируемый период Начальное значение, Уо Уско- рение, G Конечное значение, У( Среднее значение, Уср Тренд У( -Уо
1950-1990 гг. 8,48 0,0384 10,02 9,25 1,54 1950-2010 гг. 7,92 0,0720 10,80 9,36 2,88
При этом мы установили, что действие таких факторов, как расширение производства в мелкотоварных хозяйствах при сокращении в общественном секторе; увеличение доли плодородных земель за счет сокращения доли малопродуктивных, рост использования средств защиты, органических и минеральных удобрений не объясняет произошедшие изменения. Таким образом, рост урожайности картофеля в Челябинской области за последние 60 лет в какой-то мере связан с изменением климатических условий региона.
Потепление климата оказало существенное влияние на видовой состав, распространенность и вредоносность возбудителей болезней картофеля. В частности в последние годы заметно увеличилась вредоносность почвенных (ри-зоктониоз, фузариоз, фомоз, обыкновенная и серебристая парша) и семенных (кольцевая гниль, черная ножка, бурая бактериальная гниль) инфекций. Вредоносность воздушнокапельных инфекций изменилась неоднозначно (ущерб от фитофтороза заметно снизился, а от ранней сухой пятнистости возрос). Отмечена тенденция к повышению вредоносности вирусных инфекций [1]. Эти аспекты также необходимо учитывать при возделывании картофеля и разработке селекционных программ в условиях Южного Урала.
Анализ данных метеостанций г Златоуста, г Троицка и с. Бреды за период 1940-2009 гг показал, что выявленные в лесостепной зоне тенденции характерны для всей области. Климат в степной зоне за последние 70 лет стал теплее в среднем на 2,41 оС, а в горно-лесной - на 1,64 оС, причем значительная часть тренда (соответственно +0,68 и +0,84 оС) приходится на 1991-2010 гг Годовая сумма осадков в степной зоне увеличилась в среднем на 33,3 мм, а в горно___ Достижения науки и техники АПК, №05-2011
лесной зоне - на 128,8 мм. Причем если в горной части об- 2,41 оС, в лесостепной - (за период 1950-2010 гг) на 2,02 оС,
ласти их количество за летние месяцы выросло на 58,9 мм, тогда как в среднем по планете - только на 0,6о [3].
то в степи в период активной вегетации оно уменьшилось Изменение агроклиматических и фитосанитарных усло-
по данным Троицкой метеостанции на 8,5 мм, а по данным вий Южно-Уральского региона ставит перед учеными но-
Брединской метеостанции - на 28,6 мм. вые актуальные задачи:
Выводы. Таким образом, глобальное потепление создание сортов с высокой адаптацией к изменению
оказывает непосредственное влияние на климат Южного климата;
Урала, причем его изменение здесь происходит значи- разработка технологий возделывания, адаптированных
тельно более быстрыми темпами, чем в целом по планете. к резким колебаниям агроклиматических факторов в тече-
За 1940-2009 гг. средняя температура в горно-лесной зоне ние вегетационного периода, один из наиболее эффектив-
Челябинской области увеличилась на 1,64 оС, в степной - на ных и надежных элементов которых - орошение.
Литература.
1. Васильев, А.А., Шалдяева Е.М., Мирсаидова Г.А. Результаты мониторинга фитосанитарного состояния агроэкосистем картофеля на Южном Урале // Селекция, семеноводство и технология плодово-ягодных культур и картофеля»: сб. науч. тр. / Южно-Уральский НИИ плодоовощеводства и картофелеводства. - Челябинск, 2010. - С. 200-220.
2. Войтович, Н.В., Полев Н.А. Анализ изменения основных показателей погодных условий по данным Немчиновской метеостанции // Вестник Россельхозакадемии. - 2000. - № 6. - С. 15-17.
3. Губарев, В. Академик Ю.А. Израэль: какую погоду ждать на Земле? // Наука и жизнь. - 2002. - № 1. - С. 2-9.
4. Динамическое моделирование при обработке экспериментальных данных / Н. А. Полев, В. В. Юрашев, И. С. Шатилов, А. Г. Замараев//Агрохимический вестник. - 2001. - № 1. - С. 34-36.
5. Сухотин Ю.М., Моисеев Ю.В. Глобальное изменение климата и его влияние на сельское хозяйство России // Информационный бюллетень Минсельхоза России. - 2000. - № 9-10. - С. 59-62.
CLIMATE CHANGE OF SOUTHERN URAL MOUNTAINS AND ITS INFLUENCE ON PRODUCTIVITY OF
THE POTATO
A.A. Vasilev
Summary. Using mathematical modeling methods for processing meteorological data showed that global warming is accompanied by local changes in agro-climatic conditions in our region, and climate change in the Southern Urals is faster than in the whole globe. During the period of 1940-2009 years average temperature in the mining and flattering area of Chelyabinsk region has increased by 1.64 ° C, in the steppe zone - at 2.41 ° C, in the steppe zone - at 2.02 ° C (for 1950-2010 gg.), whereas the average for our planet - only 0.6 °С. Established that the increase in yields of potatoes in the Chelyabinsk region can not be explained by the expansion of production in smallholder farms, increasing the proportion of arable land by reducing the share of small productive.
Key words: climate change, temperature, deposits, a trend, a potato, productivity.
УДК 631.527:634.11
РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЛЕКЦИИ ЯБЛОНИ В ЮЖНО-УРАЛЬСКОМ НИИПОК
М.А. МАЗУНИН, доктор сельскохозяйственныхнаук, селекционер
Е.И. ОРЕШИН, научный сотрудник Южно-Уральский НИИ плодоовощеводства и картофелеводства
E-mail: potatoes@chel.surnet.ru
Резюме. В работе представлены основные этапы и результаты селекции яблони за период 80-летних исследований в условиях Южного Урала. Выделено 4 донора хозяйственно-ценных признаков (Уральское наливное - высокая урожайность и зимостойкость, Кибо и Уэлси - полевая устойчивость к парше, Выдубецкая плакучая - низкорослость и устойчивость к парше), создано 45 сортов, из них 18 внесены в Госреестр РФ.
За последние 30 лет в институте разработано новое направление в селекции яблони, приводится методика создания сортов естественно низкорослой яблони, которая предусматривает использование в качестве исходных форм для скрещиваний сорта, хорошо передающие низкорослость по наследству (например, сорт яблони Выдубецкая плакучая с геном Со), и высокоценные сорта яблони с пониклым типом сложения кроны, с прямыми или тупыми углами отхождения скелетных ветвей от ствола дерева. Отбор сеянцев на наличие стланцевости путём перевода их в горизонтальное положение методом пригибания позволяет выделить формы естественно низкорослой яблони (с высотой
Достижения науки и техники АПК, №05-2011
деревьев 1,5...2,5 м), которые при размножении на клоновых карликовых подвоях становятся стланцами (с высотой дерева не более 1,5 м), пригодными для выращивания практически по всей Сибири, Уралу, Дальнему Востоку и Северо-Западу России, где достаточно летнего тепла для роста и плодоношения и много снега зимой для защиты деревьев от вымерзания. Представлена характеристика лучших сортов, высоко адаптивных к суровым условиям региона. В результате исследований за 2006-2010гг. в институте для дальнейшей селекционной работы выделено три элитные и четыре отборные формы яблони. Ключевые слова: яблоня, селекция, донор, сорт.
Работа по селекции и сортоизучению сортов яблони ведется на Челябинской плодоовощной станции им. И.В. Мичурина с 1932 г Цель этих исследований - вывести и подобрать сорта, пригодные для выращивания в условиях региона. Зона деятельности станции сегодня включает Челябинскую и Курганскую области, а в самом начале работы еще Камышловский и Каменск-Уральский районы Свердловской области. Эта территория расположена между 52 и 56° северной широты и 57 и 69° восточной долготы. Главные сельскохозяйственные районы зоны находятся восточнее Уральского хребта. Они занимают довольно широкую полосу восточных предгорий Урала
-----------------------------------------------39
