CC BY
28№ 5 (168), 2016 Адаптивно-ландшафтное природопользование и проектирование УДК 634:551.582
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 14-47-01560р_юг_а Крым
ОЦЕНКА ПРИГОДНОСТИ АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РЕСПУБЛИКИ КРЫМ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ САДОВЫХ КУЛЬТУР
Потанин Д. В., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент; Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского»
Представлено обоснование и методология оценки пригодности климатических условий для получения высоких урожаев плодовых и ягодных культур, а также подбор адаптивной технологии их выращивания.
Ключевые слова: экология плодовых культур, агротехнология выращивания.
ESTIMATION TO FITNESS ON CLIMATIC CONDITIONS FOR GROWING FRUIT AND BERRY CULTURES
Potanin D. V., Candidate of Agricultural Science, Associate Professor; Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University»
The Presented motivation and methodology of the estimation to fitness of the climatic conditions for reception high harvest fruit and berry cultures, as well as selection to adaptive technology their growing.
Keywords: ecology of fruit crops, agrotechnology growing.
Введение. Современное садоводство Российской Федерации, в период выполнения программы импортозамещения будет развиваться высокими темпами. Это, в первую очередь, связано с государственной поддержкой сельхозпроизводителей на закладку садов, и, во-вторую - свободу рынков сбыта продукции от излишнего импорта зарубежных фруктов.
Объёмы производимой на сегодня отечественной садоводческой продукции несравнимо меньше потребности населения. В 2014 году по прогнозным данным в Российской Федерации было произведено всего 1716 тысяч тонн фруктов и ягод. В среднем, если учитывать численность населения страны в 144 млн. жителей, на человека приходится всего 11,9 кг отечественных фруктов. По нормативам, установленным Приказом Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 2 августа 2010 г. № 593н «Об утверждении рекомендаций по рациональным нормам потребления пищевых продуктов, отвечающим современным требованиям здорового питания» [3] в среднем на одного человека следует произвести не менее 100 кг фруктов и ягод. То есть, если за перспективный план развития садоводства считать объём, который полностью
компенсирует потребность населения за счёт отечественной продукции, то дополнительно необходимо производить 12684 тыс. тонн фруктов, ягод и орехов.
Такие объёмы требуют значительно увеличить не только площади под садами и ягодниками, но и увеличить урожайность самих насаждений [2]. Увеличение урожайности можно обеспечить только за счёт создания благоприятных для растений условий, что позволит им в полной мере раскрыть свой биологический потенциал продуктивности. Это достигается лишь за счёт создания адаптированных к местным условиям выращивания насаждений и подбора оптимальных технологий [1].
Цели исследований. Подход к созданию высокопродуктивных адаптивных садов возможен лишь с учётом изучения местных климатических условий выращивания, или той территории, в которой планируется закладывать новые высокоинтенсивные насаждения. Сложившиеся климатические параметры, такие как суммы температур воздуха в период вегетации, минимальные температуры в зимний период и водообеспеченность территории могут быть сравнены с требованиями культуры, либо групп сортов и подобраны наиболее приспособленные к конкретным условиям выращивания. Кроме этого, для адаптации отдельных элементов технологии к зоне выращивания необходимо разработать прогнозы вероятностей наступления заморозков и подобрать наиболее эффективные мероприятия борьбы с ними. В противном случае, в зоне с высокими рисками заморозков можно при прочих оптимальных условиях полностью либо частично терять урожай.
Материал и методы исследований. На первом этапе следует провести детальное изучение климатических условий на пригодность климатических условий для закладки садов и ягодников отдельными группами сортов и по технологиям, которые в каждом конкретном регионе могут максимально реализовать свой биологический потенциал продуктивности. Творческий коллектив, учёных, работающих в Академии биоресурсов и природопользования Крымского федерального университета им. В. И. Вернадского на аматорских началах занимается подобной работой. В 2014 году был получен Грант Российского фонда фундаментальных исследований по подобному направлению для изучения пригодности территории Республики Крым под размещение адаптивных сортов и технологий в зависимости от климатических особенностей районов.
Итоговым результатом должен стать «Агроклиматический атлас Республики Крым. Пригодность территории для выращивания плодовых культур».
Агроклиматический атлас Крыма - это сборник карт, графиков, диаграмм и таблиц который позволяет в полной мере определить основные климатические показатели каждого отдельного района и региона в целом.
Такие климатические показатели как минимальные и максимальные температуры воздуха, обработаны вариационным анализом по методу Стьюдента и получены прогнозные данные с разными степенями вероятности (95% и 5%).
Большое внимание уделено пригодности возделывания таких важных плодовых культур как яблоня, груша, слива, черешня, абрикос и вишня с учетом критериев экологической пластичности культуры по таким показателям как сумма активных температур и минимальные температуры воздуха зимой при обычных (95% лет) и суровых (5% лет) зимах. Учет оптимальности по этим показателям позволит максимально раскрыть биологический потенциал продуктивности отдельной культуры, а при необходимости и подобрать наиболее пригодную территорию для сортов по их устойчивости к неблагоприятным условиям.
Агроклиматический атлас оптимизации размещения плодовых культур для Республики Крым за последние десятилетия создаётся впервые. Он основан на почасовых наблюдениях по метеостанциям (данные взяты из открытой базы данных сайта http://rp5.ru) в период с 2005 по 2014 годы и на основе этих данных проведен вариационный анализ и созданы оригинальные прогнозные модели, которые позволяют утверждать о возможности моделирования изменений климатических данных по сценариям лет с обычной динамикой погодных показателей и экстремальной.
Результаты и обсуждение. Агроклиматический атлас состоит из двух основных частей:
- климатических карт, которые созданы на основе основных климатических показателей, которые взяты в разрезе отдельного района. Для определения оптимальности территории для возделывания плодовых культур использованы экологические параметры оптимального роста и развития плодовых культур по основным климатическим показателям.
- Основных климатических показателей отдельных районов, которые могут использоваться агрономами не только в плодоводстве, но и при возделывании других сельскохозяйственных культур. Именно из анализа отдельных показателей по районам получены климатические карты, которые приведены в первой части атласа.
Для правильного прочтения климатических карт каждая из них имеет цветовую шкалу, соответствующую оптимальности для выращивания отдельной культуры.
Общие климатические карты имеют цветовую шкалу, которая представлена из цветовой палитры нормального распределения цветов и переходных оттенков. Наиболее оптимальные для подавляющего большинства сельскохозяйственных культур критерии имеют уклон к зеленому цвету, а наименее пригодные и опасные - к красному. Для определения водного баланса и количества осадков, поскольку показатели имеют уровни оптимальности расположены между крайними позициями непригодности или опасности для возделывания культур, используется палитра с расположением цветов от красного (критический недостаток показателя) к сине-фиолетовому (критический излишек показателя) с зоной оптимальности зеленого цвета и его оттенков.
Агроклиматические карты оптимизации возделывания плодовых культур имеют цветовую шкалу согласно оптимальным экологическим критериям показателей (рис. 1). Для определения оптимальности возделывания культуры по сумме температур выше 10 оС в качестве зоны оптимальности избран зеленый цвет. Зона опасности (непригодности для возделывания без кондиционирования данного климатического фактора) для возделывания обозначенных на карте плодовых культур обозначена красным цветом.
Для обозначения оптимальности возделывания культуры по сумме активных температур добавлены еще два цвета - желтый как показатель недостатка тепла, который может быть компенсирован специальными агротехническими мероприятиями, направленными на повышение в зоне кроны температуры за счет дополнительного нагрева солнечным светом.
В противоположность предыдущего может существовать также и излишек тепла, который будет причиной нежелательного снижения продуктивности плодовых из-за преждевременного осеннего цветения деревьев, или же развитие отдельных генеративных органов цветов, что в последующий зимний период будет снижать их морозостойкость. Такой излишек тепла для обозначения на карте плодовой культуры показан розовым цветом. За счет введения специальных элементов технологии возделывания влияние этого негативного излишка тепла может быть скорректирован и доведён до уровня биологического оптимума культуры.
Для обозначения оптимальности возделывания культуры по минимальным зимним температурам для каждой породы созданы две карты - по прогнозируемым сценариям обычной для данного региона зимы (95% лет) и суровой (5%). Расчеты температурных режимов при разных сценариях проводили по вариационному анализу минимальных суточных температур и нахождения среднего и абсолютного минимумов для отдельного района. Экологические критерии устойчивости к низким зимним температурам для каждой культуры избраны исходя из температур устойчивости отдельных сортов по происхождению. Значения температур, которые может выдержать наименее морозостойкие сорта, выделены зеленым цветом. Температуры, которые ограничивают распространение отдельных сортов, в связи с их повреждением, имеют оттенки увеличения до красного цвета. Территория с низкой температурой в зимний период, при которой будут утрачены генеративные органы на всех сортах, выделяется красным цветом.
Погодные показатели отдельного района приведены исходя из данных, полученных из открытой базы на сайте http://rp5.ru с ближайшего в районе метеопоста. Поскольку результаты наблюдения представлены почасово, то для перевода их в среднесуточные, среднемесячные и среднегодовые, они были пересчитаны для каждого года с использованием оригинальных алгоритмов. В дальнейшем, ежегодные данные сводятся в общую базу многолетних наблюдений и проведён климатический прогноз.
, 14 14 II 30 31 |4 3| Ю $4 » и 40 ЛЯ -и 4С. «I >0
Сумма температур выше 10 ^С*100 Превышен ас тшы Iеч пг ря тур Недостаток тепла. компенсируем ы Й агротекн нкой
Олтнмум тепла Критическая нехватка суммы температур
К>
Рисунок 1. Оптимизация размещения сортов яблони позднезимнего срока созревания и груши зимнего срока созревания по сумме температур выше 10 °С
.оо
(о
О ^
0\
«к &
§ к
Л
а г
а
г §
а г
л
с ^
г
§
о*
м
г
л &
а к л к
с
л
с
Л &
а к
л
База данных создана за период с 2005 по 2015 годов включительно. Поскольку для определения климата района необходимо иметь результаты наблюдений за значительно больший отрезок времени или же провести соответствующие математические расчеты, то широко применялся вариационный анализ изменения ежесуточных показателей. Проведён прогноз сценариев колебания таких показателей как температура воздуха минимальная (рис. 2) и максимальная (рис. 3) температуры по сценариям обычного (95%) и экстремального (5%) года.
Результаты по каждому району сначала представлены текстовой частью, в которой обозначено название административного района и метеостанция, с которой были взяты данные. Далее приведены среднесуточные активные температуры выше 0, 5, 10 и 15 оС,по которым можно определить вероятность выращивания тех или иных сельскохозяйственных растений. Кроме текстовой части для каждого района представлена таблица основных климатических показателей.
В таблице кроме этих данных, максимальных температур и суммы осадков, представлены такие расчетные показатели как испаряемость влаги и водный баланс территории.
С методологической точки зрения сумма температур выше 0, 5, 10 и 15 оС несколько отличается от суммы активных температур по соответствующим критериям. В качестве суммы температур взята вся сумма среднесуточных температур без учета отличия суммарного расчета из-за снижения температуры воздуха ниже соответствующего показателя больше 5 суток подряд. Поэтому сумма температур будет несколько выше чем сумма активных температур.
35,00 -(0,00
-Среднее -Т-(5%) Т-(95%)
Рисунок 2. Расчёт динамики минимальной температуры воздуха в Симферополе в условиях обычного (Т95%) и экстремального (Т5%) хода температур.
Рисунок 3. Расчёт динамики максимальной температуры воздуха в Симферополе в условиях обычного (Т95%) и экстремального (Т5%) хода температур
Испаряемость влаги рассчитана исходя из суммы среднесуточной испаряемости влаги за месяц.
Среднесуточную испаряемость Е0 вычисляли по формуле:
Еп=6х10-5^а+29)2(100-г),
Где:
Ш - среднесуточная температура воздуха, оС; г - среднесуточная относительная влажность воздуха, %. Водный баланс взят в качестве различия между суммарным количеством осадков и суммы испаряемости. Этот показатель показывает, какой недостаток, или излишек влаги (в мм.) имеет участок, из-за чего можно определиться с необходимостью орошения (при дефиците влаги) или проведения мелиоративных мероприятий по осушению территории (в случае излишка).
Наиболее важные климатические показатели, кроме таблиц, приведены в виде диаграмм. Использование этих диаграмм позволяет более четко определиться с оптимизацией размещения плодовых культур по территории за счет агротехнических мер и подбора адаптивных сортов общей технологии возделывания культур с целью получения по возможности наивысшей производительности насаждений.
Выводы. 1. Для создания высокопродуктивных адаптивных садов необходимо провести детальное изучение всех климатических параметров, способных влиять на растение с целью выявления их соответствия и возможности корректировки агротехники выращивания многолетних насаждений.
2. Для более детальной оценки климатических показателей необходимо создавать базы данных погодных наблюдений и определять тенденции их изменения используя элементы вариационной статистики.
3. На основе изучения климатических данных по Республике Крым разработан Агроклиматический Атлас, в котором отображены экологические требования культур к условиям выращивания и картографически предлагается корректировка технологий выращивания плодовых и ягодных культур с целью получения гарантированных высоких урожаев промышленных насаждений многолетних культур.
Список использованных источников:
1. Агафонов Н. В. Научные основы размещения и формирования плодовых деревьев. - М.: Колос, 1983. - 173 с.
2. Дорошенко Т. Н. Экологические аспекты оптимального размещения плодовых пород // Плодоводство с основами экологизации. - Краснодар, 2002.- С. 225-248.
3. Приказ Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 2 августа 2010 г. № 593н «Об утверждении рекомендаций по рациональным нормам потребления пищевых продуктов, отвечающим современным требованиям здорового питания».
References:
1. Agafonov N. V. Scientific basis for the placement and formation of fruit trees. - M.: Kolos, 1983. - 173 p.
2. Doroshenko T. N. Environmental aspects of the optimal placement of fruit trees // Fruit with the basics of greening. -Krasnodar, 2002. - P. 225-248.
3. Order of the Ministry of health and social development of the Russian Federation from August 2, 2010 y. № 593n «On approval of recommendations on rational norms of consumption of food products that meet modern requirements of healthy eating».
Сведения об авторе:
Потанин Дмитрий Валериевич -кандидат сельскохозяйственных наук, e-mail: potanin.07@mail.ru, 295492, п. Аграрное Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского».
Information about the author:
Potanin Dmitry Valerievich -Candidate of Agricultural Science, e-mail: potanin.07@mail.ru, Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University» 295492, Republic of Crimea, Simferopol, Agrarnoe.
