CC BY
50
Роль климата в формировании тренда урожайности зерновых культур в лесостепи Оренбургского Предуралья
В.Е. Тихонов, д.геогр.н., профессор,
В.В. Федосеев, аспирант, Оренбургский НИИСХ
В настоящее время глобальное потепление климата является непреложным фактом. Однако региональные и локальные характеристики этого явления значительно различаются. Так, В.Е. Тихоновым [4, 5] показано, что в границах Оренбургской области во всех природно-растительных зонах наблюдается повышение среднегодовой температуры воздуха в связи с потеплением всего холодного периода года (ноябрь — март и октябрь — апрель). В данной работе проведён более детальный поиск с целью установления доли влияния отдельных временных отрезков внутри указанных периодов. Для решения вопроса использовалось построение трендов среднегодовой температуры и трендов средней температуры воздуха двух и трёх смежных месяцев холодного периода. Октябрь, ноябрь и декабрь определены как месяцы предшествующего года.
Тренд (от английского trend — общее направление, тенденция) — некоторая неслучайная функ-
ция времени или пространства. Нахождение адекватного описания тренда, говоря вообще, составляет сложную задачу [1]. Обычно в методах прогноза по одному временному ряду делается предположение относительно вида тренда. Форма и его параметры определяются в результате подбора наилучшей (по какому-либо из статистических критериев) функции из числа имеющихся. Нами использовался метод гармонических весов [3]. Он имеет то преимущество, что в подобных предположениях здесь нет необходимости.
Графическое изображение полученных результатов представлено на рисунке 1, анализ же связей между изучавшимися переменными даётся в таблице 1. Из данных этой таблицы видно, что уровень значимости (уровень доверия) этих связей очень высок, а коэффициент детерминации ^2) приближается к единице.
Основной вывод, который можно сделать, состоит в том, что наибольшая доля влияния на процесс потепления климата в изучаемом регионе принадлежит январю, февралю и марту.
'
'
'
'
'
'
'
'
'
'
'
'
'
ы
'
'
'
'
'
'
'
'
С
.
■
Рис. 1 - Зависимость многолетнего хода среднегодовой температуры от динамики средней температуры холодного периода (январь-март) за 1940-2008 гг. в лесостепи Предуральской провинции
Особенно это проявляется в восточной части лесостепной зоны Оренбургского Предуралья (Пономарёвский район, МС Фадеевский). На рисунке 1 видно, что эта часть области характеризуется более холодным (примерно на 1°) климатом.
Следует обратить внимание на важный методический вопрос в достижении поставленной цели. Так, в таблице 1 приводятся коэффициенты корреляции, характеризующие степень тесноты связи между переменными. Например, в Пономарёвском районе оба коэффициента фактически равны и не позволяют вычленить роль каждой независимой переменной. Во всех случаях (и особенно в таких, как в нашем примере) решается вопрос с использованием метода множественной регрессии. Полученные решения показывают, что в Пономарёвском районе за 69 лет наблюдений в 93,18% случаев (т.е. 64 года) варьирование линии тренда среднегодовой температуры обусловлено варьированием линии тренда средней температуры воздуха за период январь — март.
Такой же подход применён к анализу многолетнего хода осадков в лесостепи Оренбургского Предуралья. Динамика изменений по тренду
Рис. 2 - Зависимость многолетнего хода годовых сумм осадков от динамики выпавших сумм осадков за холодный (октябрь-март) и тёплый (май-август) периоды года в зоне деятельности МС Фадеев-ский Пономарёвского района
выпавших осадков показана на рисунке 2. Общее направление изменчивости количества выпавших осадков обозначено в сторону повышения.
Так, за изученные годы в восточной части лесостепи Оренбургского Предуралья (МС Фа-деевский Пономарёвского района) самая низкая точка на тренде отмечена в середине 40-х годов прошлого века, а самая высокая — в середине 80-х годов того же столетия. Разница между ними — в пределах 100 мм. Для западной части региона такая же разница в количестве выпавших осадков отмечена от начала 50-х годов прошлого века до начала нынешнего столетия. Однако эти повышения обусловлены динамикой выпавших осадков различных внутригодовых периодов.
Для Пономарёвского района наибольший вклад в дисперсию линии тренда годовых осадков вносит весь холодный период (октябрь — март). Доля влияния летних месяцев в три раза меньше. Для Бугурусланского района установлено гораздо большее влияние на этот процесс осадков летнего периода, чем периода с отрицательными температурами (табл. 2).
Таким образом, можно констатировать, что в лесостепной зоне Оренбургского Предуралья
1. Влияние многолетнего потепления зимнего периода на среднегодовую температуру воздуха в лесостепи Оренбургского Предуралья (учтено 69 лет наблюдений)
2. Влияние многолетнего хода осадков различных периодов года на тенденцию годовых сумм осадков в лесостепи Оренбургского Предуралья (учтено 69 лет наблюдений)
1
Рис. 3 - Зависимость тенденции урожайности яровой пшеницы от многолетних трендов осадков в Понома-рёвском районе
Рис. 4 - Зависимость тенденции урожайности озимой ржи от многолетних трендов осадков в Пономарёвском районе
наблюдается единая динамика среднегодового температурного фона к потеплению на 2,5—2,7° за последние 69 лет в основном за счёт того, что морозы в январе, феврале и марте становятся более мягкими.
По осадкам также просматривается общая тенденция к нарастанию до 100 мм по тренду, хотя в данном процессе не отмечено стабильности. Кроме того, структуры трендов осадков на западе и на востоке лесостепной зоны не идентичны. Обусловлено это ландшафтными особенностями территории, формирующими осадкорегулирующие барьеры.
Для лесостепной зоны Оренбургского Преду-ралья зависимость тенденции урожайности яровой пшеницы и озимой ржи от многолетнего хода осадков представлена на рисунках 3 и 4.
К концу 70-х и началу 80-х годов прошлого века началась резкая смена положительных трендов летних осадков на отрицательные. Многолетняя тенденция урожайности яровой пшеницы и озимой ржи последовала за ними. Особенно повлияли на течение этого процесса засухи 1981, 1995, 1996, 1998, 2003, 2005 годов. Описание этих зависимостей в рамках многомерного анализа дано в таблицах 3 и 4.
В восточной половине зоны (Пономарёвский район) влияние на динамику тенденции урожайности яровой пшеницы в равной мере оказывают тренды осадков как летних, так и зимних месяцев (табл. 3). В западной части лесостепной зоны Оренбургского Предуралья основная доля влияния на дисперсию линии тренда урожайности яровой пшеницы обусловлена многолетним ходом осадков весенне-летнего периода.
На вариацию тренда урожайности озимой ржи (табл. 4) большее влияние оказывают колебания тенденций осадков зимних месяцев: ноября-декабря в Пономарёвском районе и ноября-января в Бугурусланском районе.
Изучая линии трендов на рисунках 3 и 4, можно сделать вывод, что постоянно повышаемая культура земледелия служит средством оптимальной реализации не только средних климатических ресурсов урожайности сельскохозяйственных растений, но и в значительной степени средством оптимальной реализации (наибольшей отдачи) положительных тенденций этих ресурсов.
Однако далеко не всегда тренды урожайности имеют положительную тенденцию и часто копируют тенденцию основных погодных
3. Влияние многолетнего хода выпавших осадков на тенденцию урожайности яровой пшеницы в лесостепи Оренбургского Предуралья (учтено 69 лет наблюдений)
-0,249 -0,273
-0,471 11,32 0,445
-0,175 10,50 -0,282
1
-0,223 -0,842
-0,601
0,00 -0,510
1
4. Влияние многолетнего хода выпавших осадков на тенденцию урожайности озимой ржи в лесостепи Оренбургского Предуралья (учтено 69 лет наблюдений)
У - пересечение
Тренд ноября-декабря
Тренд июня-июля
Тренд апреля-мая
Тренд сентября-октября
1
У - пересечение
Тренд ноября-января
Тренд июня-июля
1
факторов, обусловливающих в значительном количестве случаев (лет) колебательный процесс в формировании продуктивности зерновых культур.
Поэтому природа иногда ещё в силах значительно погасить все усилия человека на получение высоких и устойчивых урожаев [2]. С другой стороны, не исключается, что положительный тренд урожайности в основном может определяться соответствующей тенденцией тех или иных погодных факторов.
Литература
1. Игуменцев, А.Ф. Погодные условия и эффективность удобрений: Математическое моделирование продуктивности агроценозов / А.Ф. Игуменцев, Д.М. Хомяков. М.: Изд-во МГУ, 1988. 37 с.
2. Байдал, МХ. Макроциркуляционные факторы и прогноз засух в основных сельскохозяйственных районах СССР / М.Х. Байдал, А.И. Неушкин. М.: Гидрометеоиздат, 1979. 140 с.
3. Полевой, А.Н. Прикладное моделирование и прогнозирование продуктивности посевов / А.Н. Полевой. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 319 с.
4. Тихонов, В.Е. Засуха в степной зоне Урала. Изд. 2-е, доп. / В.Е. Тихонов. Оренбург: ООО Агентство «Пресса», 2005. 347 с.
5. Тихонов, В.Е. Погода и урожай в Оренбургском Приуралье / В.Е. Тихонов. Оренбург: Типография УВД по Оренбургской области, 2009. 236 с.
