CC BY
9
АГРОНОМИЯ
УДК 574.42:631/635:502/504
Обоснование природоподобных технологических подходов в агротехнологиях степной зоны Южного Урала в условиях современных климатических и антропогенных изменений*
Ю.А. Гулянов, д-р с.-х. наук, профессор Институт степи УрО РАН
Исследование посвящено изучению современных климатических ресурсов основных природно-климатических зон Оренбургской области, традиционно занимающихся выращиванием озимых культур, их оценке и обоснованию природоподобных технологических подходов, направленных на формирование устойчивых высокопродуктивных агроценозов. Источником метеорологических сведений служили размещённые в свободном доступе специализированные массивы для климатических исследований Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации - Мирового центра данных (ВНИИГМИ-МЦД). Условия увлажнения территории оценивались по гидротермическому коэффициенту (ГТК) Г.Т. Селянинова. При обработке цифрового материала использовались общепринятые методы статистического анализа. В результате исследования выявлена устойчивая тенденции повышения засушливости и снижения благоприятности климата для формирования высокопродуктивных агроценозов озимой пшеницы. Обоснована необходимость научного поиска новационных технологических приёмов эффективного использования гидротермических ресурсов. Сделано заключение, что в традиционных для выращивания озимых культур природно-климатических зонах Оренбургской области эффективное использование современных климатических ресурсов наиболее вероятно при реализации природоподобных приёмов в ландшафтно-адаптивных системах земледелия. Среди них следует особо выделить почвозащитные и влагосберегающие приёмы минимальной обработки почвы с формированием мульчирующего слоя, прямой посев (No-till) в необработанную почву, использование адаптивных засухоустойчивых сортов, внесение органических и минеральных удобрений и внедрение других агроприёмов, имеющих влагосберегающую направленность.
Ключевые слова: степная зона, климатические ресурсы, природоподобные агротехнологии.
Одним из важнейших климатических факторов для продуктивного роста и развития сельскохозяйственных культур является тепловой режим почвы и воздуха [1]. Не меньшую роль в формировании устойчивых высокоурожайных агроценозов играет и влагообеспеченность вегетационного периода, особенно в условиях богарного земледелия [2].
В степных регионах РФ температурные условия и приход солнечной радиации практически не лимитируют формирование высоких урожаев традиционных полевых культур, а основным сдерживающим фактором является влагообеспеченность посевов. В связи с этим учёт климатических особенностей местности и их сопоставление с биологическими потребностями сельскохозяйственных культур должны составлять основу технологических мероприятий, направленных на рациональное и эффективное использование биоклиматических ресурсов [3].
В степной зоне Южного Урала, где климатически обусловленный дефицит атмосферного увлажнения в условиях современных климатических и антропогенных изменений сопровождается нестабильностью валовых сборов и низкой урожайностью полевых культур, вопрос о научном обосновании природоподобных технологических
подходов в зональных агротехнологиях имеет высокую актуальность.
Цель исследования заключалась в определении климатических ресурсов основных природно-климатических зон Оренбургской области, традиционно занимающихся выращиванием озимых культур, их оценке и обосновании природоподобных технологических подходов, направленных на формирование устойчивых высокопродуктивных агроценозов.
Для выполнения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
- изучить ресурсы влагообеспеченности различных природно-климатических зон Оренбургской области по уровню выпадения атмосферных осадков и проследить их динамику за предшествующий тридцатилетний период;
- изучить ресурсы теплообеспеченности различных природно-климатических зон Оренбургской области и определить степень благоприятности климата по гидротермическому коэффициенту (ГТК) Г.Т. Селянинова;
- провести анализ полученных результатов и определить основные направления эффективного использования гидротермических ресурсов при выращивании озимой пшеницы.
Материал и методы исследования. Источником метеорологических сведений служили
* Статья подготовлена по теме НИР Института степи УрО РАН: «Степи России: ландшафтно-экологические основы устойчивого развития, обоснование природоподобных технологий в условиях природных и антропогенных изменений окружающей среды», № ГР АААА-А17-117012610022-5.
ИЗВЕСТИЯ ОРЕНБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АГРАРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
2020 • № 4 (84)
размещённые в свободном доступе специализированные массивы для климатических исследований Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации - Мирового центра данных (ВНИИГМИ-МЦД) [4]. Условия увлажнения территории оценивали по гидротермическому коэффициенту (ГТК) Г.Т. Селянинова [1]. При его значениях в интервале от 1,3 до 1,0 условия увлажнения считали слабо-засушливыми, от 1,0 до 0,7 - засушливыми, от 0,7 до 0,4 - очень засушливыми и ниже 0,4 - сухими. При обработке цифрового материала использовались общепринятые методы статистического анализа.
Результаты исследования. Анализ сведений о выпадении атмосферных осадков и температурном режиме воздуха за тридцатилетний период наблюдений (1990 - 2019 гг.) выявил их заметную динамику в разрезе десятилетий в среднем по годам и сезонам года во всех исследуемых природно-климатических зонах Оренбургской области. Так, в наиболее увлажнённой Северной зоне, среднегодовое количество осадков за период с 1990 по 1999 г. составило 461 мм, а за последующие два десятилетия снизилось на 4,3 % (20 мм) и оказалось равным 441 мм. Среднегодовая температура воздуха при этом практически не изменилась - при среднем за тридцатилетие значении в 5,0 °С за период с 1990 по 1999 г. она равнялась 5,1 °С, а в последующие периоды с 2000 по 2009 г. и с 2010 по 2019 г. составила соответственно 4,8 °С и 5,0 °С.
Наиболее стабильной по среднегодовому количеству осадков оказалась Западная зона. Здесь осадков выпадает около 400 мм в год, а в разрезе анализируемых десятилетий их было зафиксировано в среднем 399, 419 и 382 мм. При этом, так же как и в Северной зоне, здесь обозначилась тенденция к уменьшению количества осадков в последнее десятилетие. В то же время на анализируемой территории выявлено самое стремительное повышение среднегодовой температуры воздуха, выросшей с 4,0 °С за период с 1990 по 1999 г., до 5,8 °С (на 1,9 °С, или 45 %) в период с 2010 по 2019 г.
В Центральной зоне области при больших ресурсах тепла за счёт повысившейся с 4,9 °С (за 1999 - 2009 гг.) до 6,0 °С (за 2010 - 2019 гг.) среднегодовой температуры воздуха осадков выпало на 88 мм (19,6 %) меньше, чем в Северной зоне, и на 40 мм (10,0 %) меньше, чем в Западной. Их среднегодовое количество наиболее заметно снизилось за последнее десятилетие (на 41 мм), составив только 332 мм, или 89 % от среднего значения за предшествующие 20 лет.
Наиболее скудной на осадки при самой высокой в области среднегодовой температуре воздуха, выросшей до 6,1 °С, традиционно является Южная зона. На указанной территории отмечается
и самое быстрое снижение количества атмосферных осадков. При их среднем за тридцатилетний период (1990 - 2019 гг.) количестве в 340 мм в год за последнее десятилетие зафиксировано только 288 мм, т.е. меньше на 52 мм, или на 15,2 %.
При выращивании сельскохозяйственных культур в условиях богарного земледелия наибольший интерес представляют условия увлажнения периода активной вегетации (со среднесуточными температурами выше 10 °С), оказывающие наибольшее влияние на формирование полноценного урожая.
В результате проведённого нами исследования установлено, что за анализируемый тридцатилетний период условия увлажнения заметно ухудшились во всех территориях. Об этом убедительно свидетельствует существенно снизившаяся величина гидротермического коэффициента (ГТК по Селянинову), как за счёт сократившегося количества осадков, так и за счёт выросшей суммы активных температур (табл. 1). При общей засушливости климата Оренбургской области в Северной зоне ГТК за период с 1990 по 2019 г. понизился до 0,93 (на 0,19 ед.), в Западной - до 0,75 (на 0,14 ед.), в Центральной - до 0,72 (на 0,12 ед.) и в Южной - до 0,47 (на 0,23 ед.).
В соответствии с принятой градацией современные условия увлажнения в Северной и Западной зонах области следует характеризовать как засушливые, в Центральной - как очень засушливые, в Южной - пограничные между очень засушливыми и сухими.
Ещё более критические условия увлажнения складываются в летние месяцы (июнь - август), как наиболее вероятные для вегетации большинства полевых культур (рис. 1).
ГТК летнего периода за тридцатилетний период наблюдений значительно понизился во всех природно-климатических зонах - до 0,62 и 0,50 (очень засушливые условия увлажнения) в Северной и Западной зонах и до 0,38 - 0,26 (сухие условия увлажнения) - в Центральной и Южной зонах соответственно.
Вызывает особую обеспокоенность усиливающаяся засушливость последнего летнего месяца. За последнее десятилетие август перешёл в категорию самых сухих месяцев года, с ГТК от 0,47 - 0,46 в Северной и Западной зонах области, до 0,35 - 0,20 - в Центральной и Южной.
Как известно, для получения дружных и полных всходов озимой пшеницы, хорошо раскустившихся и способных безболезненно переносить невзгоды зимнего периода [5], наряду с летними месяцами не менее важными являются и условия увлажнения осеннего периода.
Как показали наши наблюдения, на фоне практически повсеместного снижения количества атмосферных осадков в осенний период и повышения суммы активных температур условия веге-
АГРОНОМИЯ
тации озимой пшеницы постепенно ухудшаются ввиду существенного понижения ГТК (табл. 2).
Так, в Северной зоне области его величина за анализируемый тридцатилетний период понизилась от 1,36 до 1,02, в Западной и Центральной - от 1,00 до 0,91 и от 0,72 до 0,71 соответственно. Самые неблагоприятные по увлажнению осеннего периода условия вегетации озимой пшеницы сегодня складываются в Южной зоне, где ГТК в среднем за 2010 - 2019 гг. составил только 0,54 ед.
Вполне очевидно, что при выявленной устойчивой тенденции повышения засушливости и снижения благоприятности климата для формирования высокопродуктивных агроценозов озимой пшеницы в степной зоне Южного Урала необходим поиск и научное обоснование новаци-онных направлений эффективного использования гидротермических ресурсов.
Низкая, нестабильная урожайность и валовые сборы зерна озимой пшеницы в Оренбургской области в последние десятилетия, неудавшееся расширение посевных площадей при усиливающейся засушливости климата, результаты наших полевых экспериментов и экспедиционных исследований убедительно свидетельствуют, что традиционные технологические подходы в современных условиях увлажнения, в частности влагорасточительные приёмы обработки почвы и посева, не соответствуют биологическим потребностям этой культуры. Они приводят к неэффективному расходованию скудных ресурсов влаги и, как следствие, сопровождаются значительным снижением урожайности по причине формирования изреженных всходов и низкой плотности продуктивного стеблестоя.
Опираясь на результаты полевых экспериментов отечественных и зарубежных исследо-
1. Условия увлажнения периодов активной вегетации полевых культур по природно-климатическим зонам Оренбургской области
Зона Годы За период со среднесуточными температурами выше 10 °С
осадки, мм /доля в годовом количестве, % сумма температур, °С ГТК по Селянинову, мм/°С
Северная 1990 - 1999 297 / 64 2655 1,12
2000 - 2009 280 / 65 2686 1,04
2010 - 2019 267 / 59 2865 0,93
Средние 281 / 63 2735 1,03
Западная 1990 - 1999 256 / 64 2856 0,89
2000 - 2009 282 / 67 2901 0,97
2010 - 2019 233 / 61 3096 0,75
Средние 257 / 64 2951 0,87
Центральная 1990 - 1999 216 / 60 2946 0,73
2000 - 2009 245 / 63 3017 0,81
2010 - 2019 195 / 58 3219 0,61
Средние 219 / 60 3061 0,72
Южная 1990 - 1999 208 / 59 2978 0,70
2000 -2009 238 / 63 3032 0,78
2010-2019 153 / 53 3258 0,47
Средние 200 / 58 3089 0,65
Северная зона Западная зона Центральная зона Южная зона
ЕЗ 1990-1999 гг. ^ 2000-2009 гг. Е2 2010-2019 гг.
Рис. 1 - Гидротермическая характеристика летних месяцев по природно-климатическим зонам Оренбургской области
2. Условия увлажнения осеннего периода активной вегетации озимых культур по природно-климатическим зонам Оренбургской области
Зона Годы За период со среднесуточными температурами выше 10 °С
осадки, мм /доля в годовом количестве, % сумма температур, °С ГТК по Селянинову, мм/°С
Северная 1990 - 1999 140 / 30 1023 1,36
2000-2009 100 / 23 1038 0,96
2010-2019 111 / 25 1083 1,02
средние 117 / 26 1048 1,12
Западная 1990 - 1999 107 / 27 1062 1,00
2000 -2009 97 / 23 1138 0,85
2010-2019 104 / 27 1183 0,88
средние 103 / 26 1128 0,91
Центральная 1990 -1999 80 / 22 1110 0,72
2000 -2009 86 / 22 1189 0,72
2010-2019 88 / 26 1246 0,71
средние 85 / 23 1182 0,72
Южная 1990 -1999 74 / 21 1120 0,66
2000 -2009 77 / 20 1192 0,64
2010-2019 68 / 24 1256 0,54
средние 73 / 22 1189 0,61
вателей, включая и собственные наработки [2, 3, 6, 7], для стабилизации производства зерна при усиливающейся засушливости климата в степной зоне РФ представляются перспективными природоподобные системы обработки почвы в севооборотах, исключающие глубокую обработку с оборотом пласта. Они включают различные комбинации прямого посева и мелкой поверхностной обработки почвы с максимальным сохранением на поверхности стерни и пожнивных остатков.
В последние десятилетия всё большее распространение в мире [8 - 10] и в нашей стране [11 - 13] получают технологии выращивания зерновых культур вообще без обработки почвы (No-till). Их внедрение сопровождается существенным влагосберегающим эффектом при ощутимом снижении производственных затрат. Примечательно, что подобные технологические подходы успешно осваиваются и в сухостеп-ной зоне при выращивании как яровых, так и озимых культур, в частности озимой пшеницы [14]. Научными учреждениями отдельных регионов РФ уже накоплен обширный научный и производственный опыт. В частности, в рамках научного направления по минимизации обработки почвы и прямому посеву в ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр» (В.К. Дридигер) разработаны практические рекомендации, проводится их производственная проверка [15]. К сожалению, до настоящего времени глубоких научных исследований о возможности возделывания озимой пшеницы без обработки почвы применительно к почвенно-климатическим условиям Оренбургского Предуралья не проводилось.
Между тем свидетельством перспективности научного обоснования и разработки природопо-добных подходов в земледелии степной зоны Оренбургского Предуралья наряду с успехами земледельцев других степных регионов РФ можно рассматривать самостоятельное возобновление агроценоза озимой пшеницы на том же поле после некачественной уборки и даже визуальное сравнение его продуктивности с соседними обрабатываемыми участками, возделываемыми по традиционной технологии.
Указанный участок был выявлен нами при полевых экспедиционных исследованиях в Центральной зоне Оренбургской области поздней осенью 2018 г. Он выделялся ярко-зелёными полосами плотно взошедшей озимой пшеницы по следу прохода зерноуборочного комбайна на необработанном стерневом фоне и выигрышно отличался от находящихся по соседству посевов озимой пшеницы, размещённых по традиционным парам и характеризующихся изреженностью всходов. Детальный осмотр оригинального участка показал, что все всходы озимой пшеницы сформировались из проросших зёрен или целых колосьев, расположенных под покровом на поверхности почвы или в слое пожнивных остатков, оставленных на поле зерноуборочным комбайном или осыпавшихся (полёглых) до уборки. Растения хорошо раскустились, имели по 5 - 7 побегов кущения и мощную корневую систему, их плотность равнялась 350 - 400 шт/м2. Потомство отдельных колосьев, зерно из которых не осыпалось и проросло, варьировало от 12 до 29 побегов. В слое растительных остатков наблюдались и не проросшие зерна и колосья, расположенные в основном сверху. Глубина по-
кровного растительного слоя составляла не более 1 - 2 см, однако почва под ним была осязаемо влажной и прохладной.
На соседнем поле, где посев озимой пшеницы осуществлялся по вспаханному с осени и неоднократно в течение лета культивируемому пару, полнота всходов была значительно ниже. Число нормально взошедших растений изменялось от 150 до 250 шт/м2, т.е. практически вдвое меньше. Почва на глубине закладки узла кущения (3 - 4 см) была сухой. Большинство растений имели только главный побег, и лишь отдельные растения вступили в фазу кущения и имели укоренившийся узел со слабыми побегами кущения.
Этот незапланированный полевой эксперимент стал подтверждением уже устоявшегося в научной среде представления, что мульчированная поверхность необработанного поля полнее сохраняет влагу, повышая полноту всходов и кустистость озимой пшеницы в условиях дефицитного атмосферного увлажнения [12, 13]. Именно таким было атмосферное увлажнение в конце лета и начале осени 2018 г., когда в июле выпало только 20 мм (48,7 % от нормы), из которых 16 мм (80,0 %) имели ливневый характер, в августе - 8 мм (23,5 % от нормы) и 15 мм (46,9 %) в сентябре. На наш взгляд, в сложившейся ситуации только растительные остатки, обладающие большей гигроскопичностью по сравнению с почвой, способные увлажняться (отволгнуть) от утренних рос и небольших дождей, ещё и прикрывающие от выдувания почвенную влагу, смогли обеспечить набухание, прорастание семян и формирование плотных всходов. В отличие от них, обнажённая поверхность пахотного пара быстрее теряла влагу и не все высеянные в почву семена смогли полноценно прорасти.
Разница в плотности всходов, сложившаяся на наблюдаемых участках в начале вегетации, сохранилась и в последующие фазы развития, что и определило их урожайность (рис. 2, 3).
В возобновившемся агроценозе плотность продуктивного стеблестоя в фазу цветения - налива зерна (рис. 2 А) составляла 250 - 300 шт/м2, а на отдельных проросших с осени колосьях насчитывалось до 20 колосьев нового урожая (рис. 2 Б). В фазу полной спелости при массе зерна с одного колоса 0,6 - 0,7 г биологическая урожайность составила 1,5 - 2,1 т/га.
На поле с традиционной обработкой парового поля указанные структурные параметры посева оказались значительно ниже (рис. 3).
Биологическая урожайность зерна при плотности продуктивного стеблестоя 130 - 150 шт/м2 и массе зерна с колоса 0,5 - 0,6 г равнялась только 0,65 - 0,90 т/га, т.е. оказалась ниже более чем вдвое.
Рис. 2 - Возобновившийся посев озимой пшеницы в фазу цветения:
налива зерна (А) и поколение одного колоса (Б), июнь 2019 г.
Рис. 3 - Изреженный традиционный посев озимой пшеницы в фазу колошения - цветения, июнь 2019 г.
Примечательно, что в первой половине августа 2019 г. на месте повторно убранных полос озимой пшеницы вновь появились первые всходы, причём среди проросшего отмечались зёрна (колосья) как нового урожая, так и урожая прошлого года.
Безусловно, результаты наших наблюдений никоим образом не следует рассматривать в качестве рекомендаций по выращиванию озимой пшеницы таким нерадивым способом. Но они могут быть использованы в качестве дополнительного аргумента, свидетельствующего о перспективности природоподобных подходов в степном земледелии Оренбургского Предура-лья в условиях современных климатических и антропогенных изменений
Выводы. В традиционных для выращивания озимых культур природно-климатических зонах Оренбургской области эффективное использование современных климатических ресурсов наиболее вероятно при реализации природоподобных приёмов в ландшафтно-адаптивных системах земледелия. Среди них следует особо выделить почвозащитные и влагосберегающие приёмы минимальной обработки почвы с формированием мульчирующего слоя, прямой посев (No-till) в необработанную почву, использование адаптивных засухоустойчивых сортов, внесение органических и минеральных удобрений и внедрение других агроприёмов, имеющих влагосберегающую направленность.
Литература
1. Лосев А.П., Журкина Л.Л. Агрометеорология. М.: Колос, 2001. С. 179 - 184.
2. Гулянов Ю.А. Адаптация приёмов возделывания озимой пшеницы к климатическим особенностям // Земледелие. 2004. № 4. С. 28 - 29.
3. Гулянов Ю.А. Адаптация технологических приёмов возделывания озимой пшеницы в степных районах Южного Урала // Агробиологические особенности, технологии возделывания и параметры моделей высокопродуктивных агроценозов полевых культур в засушливых условиях Южного Урала: сб. науч. трудов. Оренбург: Изд-во Оренбургского ГАУ, 2006. С. 10 - 23.
4. Атмосферные осадки и температура воздуха [Электронный ресурс]. URL: http://aisori-m.meteo.ru/waisori/select.xhtml (дата обращения 20.05.2020).
5. Гулянов Ю.А. Пути повышения зимостойкости и сохранности к уборке озимой пшеницы в степи Южного Урала // Земледелие. 2005. № 6. С. 24 - 25.
6. Гулянов Ю.А. Влияние регуляторов роста растений на реализацию ресурсного потенциала агроценозов озимой пшеницы в условиях Оренбургского Предуралья // Вестник Оренбургского государственного университета. 2007. № 3 (66). С. 150 -154.
7. Гулянов Ю.А., Чибилёв А.А. Экологизация степных агротех-нологий в условиях природных и антропогенных изменений окружающей среды // Теоретическая и прикладная экология. 2019. № 3. С. 5 - 11.
8. Alvarez R., Steinbach H.S. A review of the effects of tillage systems on some soil physical properties, water content, nitrate availability and crops yield in the Argentine Pampas // Soil and Tillage Research. 2009. No 1. Рр. 1 - 15.
9. William F., Ann C., Douglas L. Eight years of annual no-till cropping in Washington's winter wheat-summer fallow region // Agriculture, Ecosystems & Environment. 2007. No 2-No 4. Рр. 345 - 358.
10. De Vitaa P., Di Paolob E., Fecondob G., Di Fonzoc N., Pisanted M. No-tillage and conventional tillage effects on durum wheat yield, grain quality and soil moisture content in southern Italy // Soil and Tillage Research. 2007. No 1-No 2. Рр. 69 - 78.
11. Оптимизация системы удобрений под мягкую озимую пшеницу в южной зоне Ростовской области / А.В. Алабушев, А.С. Попов, Г.В. Овсянникова [и др.] // Таврический вестник аграрной науки. 2018. № 4 (16). С. 9 - 17
12. Кащаев Е.А. Эффективность технологий возделывания сельскохозяйственных культур в севообороте на чернозёме обыкновенном зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края // Таврический вестник аграрной науки. 2016. № 4(8). С. 72 - 81.
13. Агроэкологическая оценка технологии No-till в условиях Белгородской области / С.Д. Лицуков, А.В. Ширяев, Л.Н. Кузнецова [и др.] // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. № 9. С. 46 - 48.
14. Дридигер В.К., Стукалов Р.С., Матвеев А.Г. Влияние типа почвы и её плотности на урожайность озимой пшеницы, возделываемой по технологии No-till в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края // Земледелие. 2017. № 2. С. 19 - 22.
15. Дридигер В.К. Технология No-till и допускаемые при её освоении ошибки //Сельскохозяйственный журнал. 2018. № 1 (11). С. 14 - 23.
Гулянов Юрий Александрович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ведущий научный сотрудник
Институт степи УРО РАН - обособленное структурное подразделение Оренбургского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук Россия, 460000, г.Оренбург, ул. Пионерская,11 E-mail: ¡ury.guiynov@yandex.ru
Substantiation of nature-like technological approaches to the farming practices in the steppe zone of Southern Urals under the conditions of modern climatic and anthropogenic changes
Gulyanov Yury Alexandrovich, Doctor of Agricultum, Professor, Senior Researcher
Institute of Steppe of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences - Orenburg Federal Research
Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
11, Pioneer St., Orenburg, 460000, Russia
E-mail: iury.gulynov@yandex.ru
The research is devoted to the study of modern climate resources of the main natural and climatic zones of the Orenburg region, traditionally engaged in the cultivation of winter crops, their assessment and justification of natural-like technological approaches aimed at the formation of stable highly productive agrocenoses. The source of meteorological data was the freely available specialized arrays for climate research of the all-Russian research Institute of hydrometeorological information-World data center (VNIIGMI-MDC). The conditions of humidifica-
tion of the territory were assessed by the hydrothermal coefficient (GTC) of G. T. Selyaninov. When processing digital material, we used generally accepted methods of statistical analysis. As a result of research, a stable trend of increasing aridity and reducing the climate's favorability for the formation of highly productive agrocenoses of winter wheat has been identified. The necessity of scientific search for innovative technological methods of effective use of hydrothermal resources is proved. It is concluded that in the traditional natural-climatic zones of the Orenburg region for growing winter crops, the effective use of modern climate resources is most likely when implementing natural-like techniques in landscape-adaptive farming systems. Among them, it is necessary to highlight soil-protecting and water-saving techniques of minimal tillage with the formation of a mulching layer, direct seeding (No-till) in untreated soil, the use of adaptive drought-resistant varieties, the introduction of organic and mineral fertilizers and the introduction of other agricultural practices that have a moisture-saving orientation.
Key words: the steppe zone, climatic resources, nature-similar technologies.
DOI 10.37670/2073-0853-2020-84-4-9-15
-♦-
УДК 633/635 (470.55/57)
Испаряемость и испарение воды на Южном Урале, их влияние на агрономию
Ю.М. Нестеренко, д-р геогр. наук; Н.В. Соломатин, канд. с.-х. наук;
А.В. Халин, канд. с.-х. наук
ФГБУН Оренбургский ФИЦ УрО РАН
Рассмотрена атмосферная влага в континентальных условиях Южного Урала. Сделан анализ испаряемости, испарения и атмосферных осадков, и показано их распределение по территории региона. Составлен график зависимости испаряемости воды от дефицита влажности воздуха по месяцам вегетационного периода. Показано, что значительное превышение испаряемости над атмосферными осадками сформировало аридный климат, характеризуемый распределением коэффициента увлажнения по Южному Уралу, и обусловливает применение соответствующих систем агрономии. Превышение годовой испаряемости воды в атмосфере Южного Урала над годовым количеством атмосферных осадков увеличивает долю испарения в его водном балансе до 60 - 80 %, уменьшая речной сток. Выявлены величины испаряемости по месяцам вегетационного периода, что позволяет определять оптимальную потребность сельскохозяйственных культур во влаге и рассчитывать оросительную и поливные нормы в орошаемом земледелии.
Ключевые слова: атмосферная влага, испаряемость, испарение, дефицит влажности, аридная зона, агрономия.
Испаряемость - условная величина, характеризующая потенциально возможное (не лимитируемое запасами воды) испарение в данной местности при существующих в ней атмосферных условиях [1]. Испаряемость - процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на поверхности вещества. На земной поверхности под испаряемостью подразумевается максимально возможное испарение воды при данных метеорологических условиях с достаточно увлажнённой подстилающей поверхности, т.е. в условиях неограниченного запаса влаги. Она равна слою испарившейся воды с поверхности испарителя, размещённого на поверхности водоёма, или с поверхности пресноводного бассейна, не имеющего инфильтрационных потерь, или с избыточно увлажнённой почвы. Величина испаряемости зависит в основном от дефицита влажности в приземном слое воздуха и от его конвенции. Испаряемость формирует физическое испарение воды с земной поверхности и транспирацию растениями.
Материал и методы исследования. Для определения испаряемости предложено много
способов. С.И. Харченко предлагает метод теплового баланса по формуле [2]: Е0 = (Д - Р0) /Ь, где Ео - испаряемость;
Д0 - радиационный баланс, разность между поглощённой солнечной радиации водной поверхностью и эффективным её излучением в данной местности;
Р0 - теплообмен между верхним и нижележащими слоями воды; Ь - затраты тепла на испарение.
А.Р. Константинов для расчёта испаряемости предложил использовать среднемесячные дефициты влажности воздуха, основываясь на формуле Дальтона (1803), описывающей зависимость скорости испарения и испаряемости от факторов окружающей среды [3]:
Е — р V = к^— / (V), P
где V - скорость испарения, мм;
к - коэффициент пропорциональности; Ец - упругость водяного пара при температуре испаряющей поверхности;
