CC BY
365
УДК 63:57.045
ОЦЕНКА АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ВЕДУЩИХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В СТАВРОПОЛЬСКОМ КРАЕ ЗА ПЕРИОД 1981-2010 ге
С.А. АНТОНОВ, кандидат географических наук, зав. лабораторией
Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии E-mail: [email protected]
Резюме. Структура посевных площадей Ставропольского края включает озимые зерновые (57 %), пропашные (13 %) и яровые зерновые (9 %) культуры. Оценку агроклиматических условий за период 1981-2010 гг. проводили на основе геоинформа-ционных (ГИС) технологий по интегральным показателям для различных культур: озимая пшеница - Улановой; ранние яровые колосовые - Сапожниковой; подсолнечник - Мельника; кукуруза - Чиркова. Выбор показателей обусловлен их высокой связью с продуктивностью соответствующей культуры. В качестве основного программного продукта ГИС использовали пакет программ ArcGIS Desktop. Интерполяцию данных на территорию края осуществляли методом поверхности сплайнов. Агроклиматические условия возделывания озимой пшеницы в крае оцениваются как хорошие и удовлетворительные на 50 % территории, для ранних яровых колосовых хорошие условия отмечаются на 60 %. Основной лимитирующий фактор для пропашных культур - влагообеспеченность. За период 19812010 гг. неудовлетворительными для них были условия примерно на 70 % территории края. Увеличение засушливости летнеосеннего периода в последние 10 лет, значительно сократило климатически обусловленные ареалы возделывания пропашных культур. Для повышения эффективности производства необходима оптимизация структуры их посевных площадей. Оценка пространственного распределения агроклиматических ресурсов возделывания ведущих сельскохозяйственных культур позволила выявить ареалы оптимального их размещения и определить границы возможных изменений этих ареалов при изменении климата.
Ключевые слова: агроклиматические условия, озимая пшеница, яровые колосовые, подсолнечник, кукуруза, географические информационные системы (ГИС), Ставропольский край.
Агроклиматическое районирование территории России и отдельных ее частей, в том числе и Северного Кавказа представлено во многих работах [1...3]. Исследователями установлены различные взаимосвязи между агроклиматическими условиями и продуктивностью культур; количеством осадков осенне-зимне-весеннего периода (август-май) и необходимым количество черных паров [4]; временем возобновления весенней вегетации озимой пшеницы и ее урожайностью[5] др.
Основа научной школы по оценке влияния агроклиматических ресурсов на продуктивность сельскохозяйственных культур была заложена работами О.Д. Сиротенко. В России для анализа воздействия агро-
климатических условий используется имитационная система «климат - урожай». Основное ограничение ее использования - невозможность полностью охватить все аспекты сельскохозяйственного производства (экономические, экологические и социальные) [6].
Ставропольский край - один из важнейших аграрных регионов России. В территориальной структуре края преобладают земли сельскохозяйственного назначения, доля которых составляет 91 %. Сельскохозяйственные угодья занимают 88 % территории, при этом они характеризуются высокой степенью распаханности (69 %), что ограничивает расширение площади пашни, на которую приходится 60 % территории края [7].
Структура посевных площадей Ставропольского края включает озимые зерновые (57 %), пропашные (13 %) и яровые зерновые (9 %) культуры. Наибольшие площади занимает озимая пшеница (52 %), подсолнечник (9,6 %), яровой ячмень (5,2 %) и кукуруза на зерно (3,4 %).
Цель наших исследований - оценка агроклиматических условий возделывания ведущих сельскохозяйственных культур Ставропольского края для оптимизации структуры посевных площадей.
Для ее достижения решали следующие задачи: выбрать агроклиматические показатели для оценки условий возделывания ведущих сельскохозяйственных культур края; разработать алгоритм анализа пространственного распределения агроклиматических показателей по территории Ставропольского края с использованием ГИС-технологий; определить структуру посевных площадей с учетом агроклиматических условий.
Рис. 1. Картосхема агроклиматических условий возделывания озимой пшеницы на территории Ставропольского края за 1981 -2010 гг. по показателю Е.С. Улановой. Коэффициент Улановой условия весенне-летнего периода: |||| || - неблагоприятные и плохие; - недостаточно благоприятные; ШШ - удовлетворительные; Щ! - хорошие.
Условия, материалы и методы. Оценку агроклиматических условий возделывания ведущих сельскохозяйственных культур края проводили за период 1981-2010 гг.
В основу районирования климатических ресурсов (тепла и влаги) положены интегральные универсальные показатели, специфичные и тесно связанные с биологической продуктивностью каждой культуры. Основу этих показателей составляют модифицированные формулы гидротермического коэффициента (ГТК) [1], связь которых с продуктивностью сельскохозяйственных культур достаточно высока и статистически достоверна.
Оценку агроклиматических условий возделывания сельскохозяйственных культур на территории Ставропольского края проводили при помощи геоинформаци-онных систем (ГИС). В качестве основного программного продукта использовали пакет ArcGIS Desktop, который имеет инструментарий для проведения разностороннего пространственного анализа. Основные климатические показатели рассчитывали при помощи информационноаналитической системы «Агроклиматический потенциал Ставропольского края», разработанной в ГНУ Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии.
Оценку агроклиматических условий проводили по следующей схеме: создание цифровой картографической основы; расчет агроклиматических показателей по отдельным метеостанциям и формирование атрибутивной базы данных; проведение оверлейных операций (наложение); создание поверхностей распределения агроклиматического показателя по территории края (основным методом интерполяции для построения поверхности был метод поверхности сплайнов, как наиболее удовлетворяющий требованиям к качеству результата); определение соотношения площадей территории края с различными агроклиматическими условиями (в процентах) с использованием зональной статистики.
Для оценки потенциальных климатических ресурсов агроландшафтов и пространственного распределения отдельных культур по территории края для озимой пшеницы использовали показатель Е.С.Улановой [8], подсолнечника - Ю.С.
Мельника [9], яровых зерновых (яровой ячмень) - С.А.
Сапожниковой [2] и кукурузы - Ю.И. Чиркова [10].
Согласно методике, разработанной Е.С. Улановой продуктивность озимой пшеницы формируют условия весенне-летнего периода, которые представлены двумя инерционными факторами: весенним запасом продуктивной влаги в метровом слое почвы и состоянием культуры во время возобновления весенней вегетации.
Как показали исследования Л.И. Желнаковой [11] существует достоверная связь (г = 0,95) между показателем Улановой и продуктивностью озимой пшеницы по непаровым предшественникам.
Правомерность его использования была подтверждена достаточно высокой корреляционной связью (г = 0,48) с районной урожайностью озимой пшеницы.
Достоинство показателя Ю.С. Мельникова - возможность учесть увлажнение осенне-зимнего периода, которое оказывает большое влияние на биопродуктивность подсолнечника. Выявленная им зависимость позволяет разрабатывать схемы долгосрочного прогноза продуктивности, поскольку один из основных предикторов (сумма осадков за вневегетации) известен уже в начале вегетации.
Результаты и обсуждение. В первую очередь была проведена оценка агроклиматических ресурсов возделывания озимой пшеницы. Она показала, что условия ухудшаются по направлению с запада на восток. Согласно классификации Улановой неблагоприятные и плохие условия весенне-летнего периода возделывания озимой пшеницы отмечены на 7 % территории края; недостаточно благоприятные - на 44 %; удовлетворительные - на 34 % и хорошие - на 15 % (рис. 1).
Анализ поверхности распределения показателя Са-пожниковой по территории края позволил определить, что условия возделывания ранних яровых колосовых улучшаются по направлению с востока на запад. При этом 39 % территории края характеризуются как засушливые или слабо засушливые; на 27 % отмечено оптимальное увлажнение и на 34 % обильное увлажнение. В целом агроклиматические условия в регионе благоприятны для возделывания ранних яровых колосовых (рис. 2).
Поздние пропашные культуры теплолюбивые. Нижний предел возделывания подсолнечника - сумма активных температур (> 10°С) 2000°С, кукурузы -2400...2600°С. Поскольку на территории Ставропольского края она превышает 3000°С, то тепло не лимитирует возделывание этих культур, тем более при отмеченной динамике роста теплообеспеченности [12]. Ограничивающий фактор для успешного возделывания поздних пропашных в крае - недостаток влаги.
Рис. 2. Картосхема агроклиматических условий возделывания ранних яровых колосовых на территории Ставропольского края за 1981 -2010 гг. по показателю С.А. Сапожниковой. Условия влагообеспеченности возделывания ранних яровых колосовых: |||||||| -засушливость; |==| -слабая засушливость; Ш'Ж - оптимальное увлажнение; ЩЩ - обильное увлажнение.
27
Рис. 3. Картосхема агроклиматических условий возделывания подсолнечника на территории Ставропольского края за 1981-2010 гг. по показателю Ю.С. Мельника. Секторы влагообеспеченности для возделывания подсолнечника: ||11111 - засушливый; |==| - недо-
статочного увлажнения; Щ А.;] - умеренно влажный; ЩМ - влажный.
Оценка агроклиматических условий возделывания подсолнечника в крае за период 1981 -2010 гг. показала, что засушливые и недостаточно увлажненные условия отмечаются на 70 % территории - это преимущественно восточные, северные и центральные районы края; умеренно влажные - на 27 %; влажные - на 3 % (рис. 3).
В целом агроклиматические условия выращивания подсолнечника оцениваются как удовлетворительные.
В качестве границы производственной целесообразности возделывания кукурузы на зерно используется изогиета суммы осадков за май - август 200 мм. Меньшая величина этого показателя свидетельствует о большом риске возделывания культуры.
Анализ пространственного распределения коэффициента Ю.И. Чиркова по территории края показал, что 29 % отличаются неудовлетворительными (2 балла, обязательное орошение) условиями влагообеспеченности для возделывания кукурузы; на 44 % при выращивании кукурузы (3 балла) необходимы эпизодические поливы; хорошие условия (4 балла) отмечены на 24 % и только 3 % характеризуются оптимальными условиями для кукурузы.
В целом агроклиматические условия возделывания поздних пропашных культур в период 1981-2010 гг. оценивались как удовлетворительные. Однако за последние 10 лет в крае отмечается тревожная ситуация с изменением климата в сторону повышения температур и сокращения осадков особенно в летне-осенний период [12], что привело к ухудшению условий влагообеспеченности при формировании урожая пропашных и, как следствие, к сокращению ареалов их выращивания и резкому увеличению вариабельности урожайности.
На основании полученных результатов можно сделать предложения о направлениях изменения структуры посевных площадей. Однако поскольку агроклиматические условия - это только один из факторов необходимых для выработки решения по этой пробле-
ме, в основу оптимизации структуры посевных площадей были также положены технологические, экономические и экологические показатели. Так, в засушливой зоне Ставропольского края, не смотря на улучшение агроклиматических условий возделывания озимой пшеницы, площади под этой культурой рекомендуется сократить почти в 2 раза (см. табл.). Кроме того, важным изменением должно стать увеличение площади под кормовыми культурами с 10,5 до 28,3 %, что связано с планами по возрождению животноводства.
В целом анализ агроклиматических условий возделывания ведущих сельскохозяйственных культур Ставропольского края и экономической эффективности их размещения позволили определить основные изменения в структуре посевных площадей, которые заключаются в следующем: сокращение площади чистых паров и озимых зерновых (под озимой пшеницей ее необходимо стабилизировать на уровне 1,1.. .1,2 млн га) за счет чего посевная площадь возрастет с 2754,9 до 3138,2 тыс. га, а для обеспечения животноводства края полноценным зернофуражом необходимо расширить посевы яровых зерновых культур с 308,6 до 452,0 тыс.га, в том числе кукурузы - с 86,9 до 109,4 тыс. га с оптимизацией ее размещения с учетом складывающих агроклиматических условий, а также зернобобовых - в 2,2 раза; сокращение посевов зерновых позволит существенно расширить площадь кормовых культур с 316 до 883 тыс.га [13].
выводы. Оценка агроклиматических условий в крае за период 1981-2010 г. показала, что они благо-Таблица. Фактическая (2005 г.) и рекомендуемая структура посевных площадей по основным культурам в засушливой зоне ставропольского края.
Наименование II зона (засушливая)
тыс. га I %
Зерновые (всего) факт 824,9 75,8
проект 735,0 59,4
в том числе озимые факт 727,3 66,8
проект 564,2 45,2
из них озимая пше- факт 684,7 62,9
ница проект 429,6 34,7
яровые факт 97,6 9,0
проект 170,8 13,8
из них кукуруза факт 11,0 1,0
проект 14,0 1,1
Зернобобовые факт 10,3 0,9
проект 26,3 2,1
Технические факт 129,8 11,9
проект 132,5 10,7
в том числе подсол- факт 98,2 9,0
нечник проект 89,7 7,2
Кормовые (всего) факт 114,9 10,5
проект 350,8 28,3
приятны для возделывания озимой пшеницы и ранних Проведенный анализ пространственного изменения яровых колосовых. агроклиматических ресурсов возделывания ведущих
Условия возделывания пропашных культур оцени- сельскохозяйственных культур позволил выявить
ваются как удовлетворительные, однако в последние ареалы их оптимального размещения и определить
10 лет отмечается их резкое ухудшение, связанное с границы возможных изменений этих ареалов при из-
ростом засушливости летне-осеннего периода. менении климата.
Литература.
1. Селянинов Г.Т. Принципы агроклиматического районирования СССР//Вопросы агроклиматического районирования СССР. - М.: Изд-во Мин. с.-х. СССР, - 1958. - С. 18-26.
2. Сапожникова С.А. Опыт интегральной сельскохозяйственной оценки климата территории социалистических стран Европы //Агроклиматическое районирование пяти основных сельскохозяйственных культур на территории социалистических стран Европы. - София: Изд-во Болгарской АН, 1976. - С. 30-36.
3. Шашко Д.И. Агроклиматические ресурсы СССР. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 248с.
4. СвисюкИ.В. Погода, интенсивная технология и урожай озимой пшеницы. - Л.: Гидромеетоиздат, - 1989. - 226с.
5. Петров Г. И. Влияние агрометеорологических условий на формирование урожая озимой пшеницы в сухостепной полосе Ставрополья: Монография. - Буденновск: Изд-во Прикумье, 1996. - 250 с.
6. Сиротенко О.Д. Имитационная система климат - урожай СССР. //Метеорология и гидрология. - 1991. - № 4. - С. 67-73.
7. Драгавцева И.А. и др. Анализ ресурсного потенциала земель Ставропольского края для возделывания плодовых культур. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007. - 192 с.
8. Уланова Е.С. Методика агроклиматического районирования условий формирования урожайности озимой пшеницы в черноземной зоне в весенне-летний период// Труды ГМЦ СССР. - 1973. - Вып.111. - С. 65-69.
9. Мельник Ю.С. Климат и произрастание подсолнечника. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 143 с.
10. Чирков Ю.И. Агрометеорологические условия и продуктивность кукурузы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - 251 с.
11. Желнакова Л. И. Оптимизация использования почвенно-климатических ресурсов Центрального Предкавказья для производства зерна озимой пшеницы с помощью чистых паров: Автореф. дис. канд. с.-х. наук. - Ставрополь, 1992. - 25 с.
12. Антонов С.А., Желнакова Л.И. Адаптация систем земледелия Ставропольского края к изменению климата. // Материалы всероссийской научной конференции (с международным участием) «Методы оценки сельскохозяйственных рисков и технологии смягчения последствий изменения климата в земледелии». Санкт-Петербург, 13-14 октября 2011 г. - СПб., 2011. - С. 194-198.
13. Энергосберегающие, почвозащитные системы земледелия Ставропольского края: рекомендации /под ред. В.И. Тру-хачева. - Ставрополь: Изд-во. АГРУС, 2007. - 63с.
EVALuATioN oF AGRocLiMATic coNDiTioNs oF cuLTiVATioN sTAVRoPoL REGioN LEADING
crops for the period 1981 -2010 YEARs
s.A. Antonov
summary. Stavropol Region is one of the most important agricultural regions of Russia and the guarantor of food security. The structure of cultivated areas is presented winter grain (57%), row crops (13%), spring cereals (9%). Evaluation of agroclimatic conditions was based on GIS technologies, on integrated indicators for various cultures during the period 1981-2010 years: winter wheat — Ulanova, early spring cereals — Sapozhnikova, sunflower — Melnik, corn — Chirkov. The choice of indicators due to their high productivity coupled with the appropriate culture. The main GIS software, used software package ArcGIS Desktop. Interpolation of the data to the territory by the method of spline surfaces. Agroclimatic conditions of winter wheat cultivation in the region are estimated as good and satisfactory in 50% of the region, and for early spring cereals are good conditions observed at 60%. The main limiting factor for cultivation of row crops is moisturizing. Terms of growing row crops for the period 1981-2010 years are unsatisfactory for about 70% of the region. Increasing aridity of summer-autumn period in the last 10 years has significantly reduced the climatically suitable areas of cultivation row crops. Necessary to carry out optimization of the area under row crops to improve production efficiency. Evaluation of spatial distribution of agroclimatic resources of the leading crop cultivation has identified areas of optimal placement and determine the limits of the possible changes in these areas to climate change.
Key words: agroclimatic conditions, winter wheat, summer grains, sunflower, corn, geographical information systems (GIS), Stavropol Region.
УДК 581.522.68:502.75.582
РЕИНТРОДУКЦИЯ РЕДКИХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ В АГРОЛАНДШАФТЫ МЕТОДОМ АГРОСТЕПЕЙ
О.Е. ОРЛОВ, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии E-mail: [email protected]
Резюме. Предложен альтернативный метод сохранения редких и исчезающих растений в агроландшафтах, путем активного воспроизводства их генофонда в составе поликомпонентных фитоценозов - агростепей. Поликомпонентная степная смесь включала семена дикорастущих видов нерегулируемого соста-
ва, убранные в три срока в заказнике Шалево в окрестностях г. Ставрополя в 2005 г. и дополнительно семенами редких видов: Adonis vernalis L., Anemone sylvestris L., Calophaca wolgarica (L. fil.) DC, Crocus reticulatus Stev. Ex Adams, Gymnadenia conopsea (L.) R. Br., Iris aphylla L., I. notha Bieb., I. pumila L., Orchis tridentata Scop., Paeonia tenuifolia L., Salvia nutans L., Stipa pulcherrima C. Koch. В экспериментальном опыте возможность реинтродукции семенами на 6 год подтверждена для 5 охраняемых видов: Paeonia tenuifolia, Stipa pulcherrima, Iris aphylla, I. notha и Anemone sylvestris. Мониторинг 26...30-летних агростепей показал наличие в их флоре 9 из перечисленных выше
