CC BY
34
АГРОНОМИЯ
DOI: 00.259302001.2.12.2019 УДК 551.583:631
ИЗМЕНЕНИЕ ЗАСУШЛИВОСТИ ТЕРРИТОРИИ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ
ЗА ПОСЛЕДНИЕ 50 ЛЕТ (1969-2018 ГГ.)
С.А. Антонов
В данной статье рассмотрена динамика засушливости территории Ставропольского края за 50-летний период, с 1969 по 2018 гг. Представлены региональные особенности изменения климата в Ставропольском крае по основным показателям: температура воздуха и количество осадков. Поскольку Ставропольский край является одним из ведущих сельскохозяйственных регионов России, особое внимание в статье уделено изменениию климатических условий вегетационного периода. Основным лимитирующим фактором развития сельскохозяйственного производства в крае является влаго-обеспеченность. В основу агроклиматического районирования территории края была положена методика Г.Т. Селянинова, которая предполагает зонирование территории на основании разработанного им гидротермического коэффициента (ГТК), а также учитывает суммы активных температур и условия зимнего и летнего периодов. В 1968 г. агроклиматическое районирование Ставропольского края было заменено на экономическое, а агроклиматические зоны - на сельскохозяйственные (крайне засушливая, засушливая, неустойчивого и достаточного увлажнения). Анализ засушливости был проведен на основе расчета ГТК по каждой сельскохозяйственной зоне и в разрезе десятилетий. В результате исследования по всем зонам выявлен значительный рост засушливости августа, апреля и по отдельным зонам - рост засушливости июня. Установлена высокая вероятность проявления атмосферных засух длительностью 1 месяц, она колеблется от 84 до 100% в зависимости от зоны. Вероятность возникновения наиболее вредоносных засух продолжительностью 4-5 месяцев колеблется от 2 до 16%, и такие засухи встречаются в трех сельскохозяйственных зонах. В статье отмечается необходимость проводить регулярный мониторинг климатических изменений на территории, активно используемой для возделывания сельскохозяйственных культур, с целью адаптации к ним систем земледелия.
Ключевые слова: изменение климата, засушливость, вегетационный период, гидротермический коэффициент, засуха, вероятность
CHANGES IN THE STAVROPOL TERRITORY ARIDITY OVER THE PAST 50 YEARS (1969-2018)
S.A. Antonov
This article discusses the dynamics of the Stavropol Territory aridity over the 50-year-old period, from 1969 to 2018. The regional features of climate change in the Stavropol Territory are presented by the main indices: air temperature and precipitation. Since the Stavropol Territory is one of the leading agricultural regions in Russia, special attention is paid in the article to a change in the climatic conditions of the growing season. The main limiting factor in the development of agricultural production in the region is moisture supply. The agro-climatic division into districts of the territory in the region was based on the method of GX Selyaninov, which assumes zoning of the territory on the basis of the hydrothermal coefficient
(HTC) developed by it, and also takes into account the sums of active temperatures and the conditions of the winter and summer periods. In 1968, the agro-climatic zoning of the Stavropol Territory was replaced by economic, and agro-climatic zones were replaced by agricultural (extremely dry, arid, unstable and sufficient moisture). The analysis of aridity was carried out on the basis of the HTC calculation for each agricultural zone and in the context of decades. As a result of the study for all zones, a significant increase in aridity of August and April was revealed, and in some zones, it was an increase in aridity of June. A high probability of atmospheric droughts occurrence with a duration of 1 month has been established; it varies from 84 to 100% depending on the zone. The probability of most harmful droughts lasting 4-5 months ranges from 2 to 16%, and such droughts occur in three agricultural zones. The article notes the need to conduct regular monitoring of climate changes on the territory actively used for the crops cultivation, in order to adapt the farming systems to them.
Key words: climate change, aridity, vegetation period, hydrothermal coefficient, drought, probability
Введение. Ставропольский край обладает значительными площадями земельных ресурсов - 6616 тыс. га. По данным на 2017 г., в крае преобладают земли сельскохозяйственного назначения, площадь которых составляет 6107,1 тыс. га, или 92,3% площади края, что свидетельствует о его высокой сельскохозяйственной освоенности. В крае производится 8-10 % от российских валовых объемов зерна.
Территория Ставропольского края относится к переходным зонам, где сочетаются ландшафты Большого Кавказа и Русской равнины, что определяет сложность и многообразие ландшафтной структуры.
Климатические условия в крае неоднородны, они меняются от крайне засушливых на востоке с годовой суммой осадков 387 мм до достаточно влажных на юге в районе предгорий (665 мм осадков в год).
В настоящее время в мире отмечаются глобальные изменения климата, которые имеют региональные особенности, и Ставропольский край не является исключением [1, 2]. Определение и регулярный мониторинг изменения климата в аграрных регионах имеет важное значение, поскольку позволяет оценить благоприятность отмечаемых изменений для возделывания сельскохозяйственных культур.
Под эгидой Всемирной Метеорологической Организации была создана Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК). Основной задачей МГЭИК является оценка существующих изменений климата и прогноз будущих изменений. Так, по данным оценочного доклада за период 1880-2012 гг., отмечается рост среднеглобальной температуры воздуха на 0,65-1,06°C и наличие восходящего тренда, согласно которому рост среднеглобальной температуры может составить 1,5 °C к 2100 г. Практически по всем сценариям прогнозируется снижение количества осадков и увеличение частоты выпадения осадков ливневого характера [3].
Материал и методы исследований. Объектом исследования является засушливость территории Ставропольского края, которая оценивалась по гидротермическому коэффициенту (ГТК) Г.Т. Селянинова [4].
Анализ ГТК проводился за период 1969-2018 гг. в разрезе десятилетий. Согласно методике Селянинова климатические условия по ГТК ранжируются: <0,5 - сухие условия; 0,5-0,7 - очень засушливые; 0,7-0,9 - засушливые; 0,9-1,1 - неустойчиво влажные; 1,1-1,3 - умеренно влажные и >1,3 - избыточно влажные условия. Индикатором засухи является значение ГТК < 0,6.
На основании неоднородности климатических условий и сельскохозяйственной направленности экономики Ставропольского края вся его территория была районирована на 6 зон по агроклиматическим условиям согласно методике Г.Т. Селянинова, которая характеризует территорию по степени увлажнения.
В 1968 г. разработанное агроклиматическое районирование было заменено на экономическое, а агроклиматические зоны - на сельскохозяйственные. Основу нового районирования составила специализация сельскохозяйственного производства, в результате было выделено 4 зоны: крайне засушливая - овцеводческая, засушливая - зерно-овцеводческая, неустойчивого увлажнения - зерно-скотоводческая, достаточного увлажнения - прикурортная (рис. 1) [5].
Каждая зона характеризуется определенной структурой посевных площадей, и, как следствие, представленные в ней культуры по-разному реагируют на изменение засушливости. Оценка засушливости проводилась в разрезе 4 сельскохозяйственных зон.
В основу исследования были положены данные, полученные из «АИС АГРО-КЛИМАТ», разработанной в ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр» в 2012 г.
Рисунок 1 - Сельскохозяйственное районирование территории Ставропольского края
Результаты исследований и их обсуждение. В Ставропольском крае отмечается изменение климата, которое имеет свои региональные особенности. За период 20092018 гг. рост годовой температуры в среднем по краю по сравнению с климатической нормой составил +1,2°С. При этом основной прирост температуры отмечен в августе (+2,1°С), июне (+1,9°С), марте (+1,8°С) и феврале (+1,7°С). Основным лимитирующим
фактором развития сельскохозяйственного производства в крае является влагообеспе-ченность. Выпадение осадков на территории края имеет неоднородный характер. За период 2009-2018 гг. в среднем по краю сумма годового количества осадков превысила климатическую норму на 28 мм. Основной прирост осадков отмечается в марте (+74%), мае (+32%) и октябре (+23% от климатической нормы). Снижение количества осадков выявлено в августе - на 31%, апреле - 16%, ноябре - 14% от климатической нормы.
Следствием изменения климата в Ставропольском крае является изменение засушливости различных периодов года.
На основе климатических данных за 50-летний период (1969-2018 гг.) в разрезе десятилетий по сельскохозяйственным зонам не отмечается роста засушливости вегетационного периода по зонам Ставропольского края (табл. 1).
Таблица 1 - ГТК вегетационного периода по сельскохозяйственным зонам Ставропольского края за период 1969-2018 гг.
Периоды Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Апрель-Октябрь
Крайне засушливая зона
1969-1978 гг. 0,80 0,84 0,79 0,57 0,50 0,65 0,62 0,64
1979-1988 гг. 0,91 0,65 0,96 0,80 0,68 0,44 0,64 0,71
1989-1998 гг. 1,00 0,81 1,09 0,57 0,49 0,54 0,86 0,70
1999-2008 гг. 1,00 0,93 0,83 0,45 0,42 0,61 0,86 0,67
2009-2018 гг. 0,57 1,01 0,54 0,64 0,30 0,63 0,75 0,59
Засушливая зона
1969-1978 гг. 0,87 1,06 0,96 0,67 0,69 0,76 0,50 0,79
1979-1988 гг. 1,42 1,05 1,20 0,80 0,77 0,53 0,59 0,87
1989-1998 гг. 1,42 1,02 1,32 0,75 0,66 0,77 0,93 0,92
1999-2008 гг. 1,29 1,09 0,95 0,57 0,70 0,51 1,10 0,81
2009-2018 гг. 0,73 1,34 0,82 0,74 0,51 0,76 0,76 0,77
Зона неустойчивого увлажнения
1969-1978 гг. 1,02 1,39 1,11 0,80 0,95 0,86 1,01 0,98
1979-1988 гг. 1,83 1,12 1,35 0,99 0,86 0,84 0,79 1,04
1989-1998 гг. 1,46 1,45 1,49 0,85 0,65 1,05 1,56 1,09
1999-2008 гг. 1,18 1,39 1,43 0,66 0,80 0,87 1,11 1,01
2009-2018 гг. 0,81 1,71 1,11 0,88 0,59 0,96 1,20 0,99
Зона достаточного увлажнения
1969-1978 гг. 1,32 1,69 1,72 1,10 1,06 1,04 0,92 1,28
1979-1988 гг. 1,91 1,85 1,93 1,26 1,09 0,73 0,69 1,34
1989-1998 гг. 2,13 1,59 1,70 1,33 0,83 0,91 0,87 1,20
1999-2008 гг. 1,72 1,64 1,76 0,92 0,90 1,07 1,13 1,23
2009-2018 гг. 1,31 1,98 1,78 1,14 0,68 1,05 0,75 1,26
Однако за последнее десятилетие (2009-2018 гг.) отмечается рост засушливости в августе по всем зонам. Так, по крайне засушливой зоне максимальное значение ГТК августа отмечалось в период 1979-1988 гг. (ГТК = 0,68), а в последнее десятилетие про-
изошло снижение ГТК более чем в 2 раза - до 0,3, что соответствует сухим условиям. По остальным зонам ГТК августа за последнее десятилетие соответствует очень засушливым условиям. Засушливость августа крайне негативно сказывается на развитии пропашных культур и накоплении влаги для сева озимых культур.
Значительное ухудшение условий увлажнения за последнее десятилетие отмечается и в апреле: так, по крайне засушливой зоне произошло снижение ГТК с 1,0 до 0,57, по засушливой зоне - с 1,42 до 0,73, по зоне неустойчивого увлажнения - с 1,83 до 0,81 и по зоне достаточно увлажнения - с 2,13 до 1,31. Рост засушливости апреля крайне негативно сказывается на развитии озимых в период возобновления весенней вегетации, а при малоснежных зимах это может привести к формированию неблагоприятных условий развития сельскохозяйственных культур.
Ухудшение условий увлажнения отмечается по крайне засушливой и засушливой зонам в июне. Если засушливость переходит в атмосферную или почвенную засуху, то в период налива зерна может привести к значительному снижению урожая зерна. Если засушливость в июне будет преобладать в последней декаде, то это благоприятно скажет на ходе уборки.
Анализ ГТК в мае показал его значительный рост в период 2009-2018 гг. по сравнению с остальными десятилетиями анализируемого периода. По крайне засушливой зоне условия влагообеспеченности мая оцениваются как неустойчиво влажные, по остальным зонам как избыточно влажные (ГТК>1,3). Анализ влагообеспеченности всего вегетационного периода показал, что наиболее влажным является май по всем зонам. Однако часто из-за ливневого характера выпадения осадков в мае они не усваиваются почвой в полной мере. По остальным месяцам отмечается флуктуация ГТК по десятилетиям, которая не позволяет определить общую тенденцию их изменения.
За период 2009-2018 гг., по сравнению с климатической нормой, на 30% увеличилась частота выпадения осадков ливневого характера в период май-июнь, что способствует развитию процессов водной эрозии за счет формирования интенсивного поверхностного стока, особенно на паровых полях.
В 1981-1985 гг. для крайне засушливой и засушливой зон Ставропольского края была разработана и реализована система «сухого земледелия» как основное средство повышения и стабилизации производства зерна. В этот период площадь чистых паров достигла рекомендованной отметки в 660 тыс. га, однако к периоду 2001-2005 гг. количество паров возросло до 834,7 тыс. га и достигло экологически неблагоприятного уровня [6].
Современные региональные особенности изменения климата в Ставропольском крае и экономическая ситуация требуют снижения количества чистых паров до климатически обусловленного уровня в 400 тыс. га, рассчитанного по методике И.В. Свисюка [7]. Однако климатически обусловленный уровень чистых паров должен регулярно пе-ресчитываться в соответствии с современными климатическими показателями.
Значительный ущерб сельскохозяйственным посевам наносит не только рост засушливости отдельных месяцев вегетационного периода, но и продолжительность почвенных или атмосферных засух. Например, в Ставропольском крае в 1969 г. из-за комплекса неблагоприятных явлений, среди которых отмечались сильнейшие пыльные бури, погибло 758 тыс. га посевов, а ущерб, нанесенный почвенному покрову, был настолько огромен, что оценить его не представляется возможным.
В качестве индикатора наступления атмосферной засухи мы использовали значение ГТК < 0,6 согласно рекомендациям Г.Т. Селянинова.
Анализ продолжительности и повторяемости атмосферных засух за 50-летний период показал, что вероятность 1-месячной засухи превышает 80% по всем зонам. Засухи продолжительностью 2 месяца в Ставропольском крае встречаются в 16-40% лет. Максимальная продолжительность засухи (5 месяцев) отмечается в крайне засушливой и засушливой зонах Ставропольского края и встречается это явление в 6 и 2% лет соответственно (табл. 2).
Таблица 2 - Вероятность возникновения засух (%) различной продолжительности по сельскохозяйственным зонам Ставропольского края
Зона Продолжительность засухи
1 месяц 2 месяца 3 месяца 4 месяца 5 месяцев
Крайне засушливая 100 40 14 16 6
Засушливая 98 34 16 10 2
Неустойчивого увлажнения 86 24 12 2 0
Достаточного увлажнения 84 16 2 0 0
Заключение. Анализ засушливости вегетационного периода в Ставропольском крае за 50-летний период показал ее значительный рост в августе, апреле и по отдельным сельскохозяйственным зонам в июне. Вероятность проявления атмосферных засух длительностью 1 месяц колеблется от 84 до 100%. При этом вероятность возникновения наиболее вредоносных засух продолжительностью 4-5 месяцев колеблется от 2 до 16%, и такие засухи встречаются в трех сельскохозяйственных зонах.
Необходимо проводить регулярный мониторинг климатических изменений на территории, активно используемой для возделывания сельскохозяйственных культур, с целью адаптации к ним систем земледелия.
Литература
1. Желнакова Л.И., Антонов С.А. Современные тенденции изменения климата в Ставропольском крае //Проблемы интенсификации и экологизации земледелия России: материалы научно-практической конференции 14-15 июня 2006 г. Донской НИИСХ: Рассвет, 2006. С. 535-539.
2. Антонов С.А. Тенденции изменения засушливости вегетационного периода на территории Ставропольского края //Земледелие. 2013. № 5. С. 3-6.
3. IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 pp.
4. Селянинов Г.Т. Принципы агроклиматического районирования СССР //Вопросы агроклиматического районирования СССР. - М.: Изд-во Мин. с.-х. СССР, 1958. С. 18-26.
5. Кулинцев В.В., Годунова Е.И., Желнакова Л.И. Система земледелия нового поколения Став -ропольского края: монография. - Ставрополь, 2013. 520 с.
6. Антонов С.А. Анализ динамики климатически обусловленного количества чистых паров в Ставропольском крае //Новости науки в АПК. Изд-во: АГРУС. №1(10). 2018. С. 5-11. DOI 10.25930/2218-855x-1-10-511
7. Свисюк И.В. Погода, интенсивная технология и урожай озимой пшеницы. - Л.: Гидрометео-издат. 1989. 226 с.
