CC BY
131
6. Бадахова Г.Х., Кнутас А.В.. Ставропольский край: современные климатические условия. Ставрополь: ГУП СК «Краевые сети связи», 2007. 272 с.
7. Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов А.М.. Практикум по земледелию. М.: Агропромиздат, 1987. 383 с.
8. Кузыченко Ю.А., Кулинцев В.В. Оптимизация систем основной обработки почвы в полевых севооборотах на различных типах почв Центрального и Восточного Предкавказья: монография. Ставрополь, 2012. 168 с.
9. Тарасенко, Б.И. Повышение плодородия почв Кубани: некоторые вопросы физики почв Краснодарского края в связи
с их сельскохозяйственным использованием. 2-е доп. и испр. изд. Краснодар: Краснодарское кн. изд-во, 1981. 188 с.
10. Рыков В.Б. Динамика влагопереноса в почве в зависимости от технологий её обработки и возделываемых культур / В.Б. Рыков, С.И. Камбулов И.А. Камбулов, Е.Б. Дёмина // Инновационное развитие АПК России на базе интеллектуальных машинных технологий: сб. науч. докладов Междунар. науч.-технич. конф. (17 — 18 сентября 2014 г., Москва). М.: ФГБНУ ВИМ, 2014. С. 205 - 208.
Тенденции изменения климата и их влияние на земледелие Ставропольского края
СА. Антонов, к.г.н, ФГБНУ Ставропольский НИИСХ
Ставропольский край — важнейший аграрный регион Российской Федерации. Ведущей отраслью экономики края является сельское хозяйство, которое обеспечивает более 30% прибыли. Площадь земель сельскохозяйственного назначения составляет 5,8 млн га (87% от общей площади края), из них 4 млн га пашня и 1,8 млн га сенокосы и пастбища. В крае производится 8 — 10% российского объёма зерна.
Крайне негативно на развитие сельскохозяйственного производства края повлияла аграрная реформа (1994 — 2001 гг.). В этот период отмечалось резкое падение животноводческой продукции. Поголовье крупного рогатого скота сократилось в 8,6 раза. Основными причинами сложившейся ситуации являются непродуманная ценовая политика, низкий уровень государственной поддержки, отсутствие цивилизованного рынка сельскохозяйственной продукции. Сокращение продукции животноводства способствовало увеличению в 6 раз площадей под зерновыми за счёт сокращения кормовых культур, что привело к формированию экологически неблагоприятной структуры посевных площадей. По данным 2015 г., площади, занятые зерновыми культурами в крае, составляют 74% от посевных площадей.
Ставропольский край расположен на юго-западе территории Российской Федерации и обладает уникальной ландшафтной структурой, где сочетаются особенности Русской равнины и Большого Кавказа. Детальное почвенно-климатическое районирование территории было проведено в 1957 г. В результате было выделено четыре сельскохозяйственных зоны, для которых были разработаны системы земледелия, адаптированные к провинциальным особенностям ландшафтов и принципиально различающиеся по условиям увлажнения (гидротермический коэффициент (ГТК) апрель—октябрь за период 1961 — 1970 гг.): крайне засушливая зона (ГТК = 0,63); засушливая зона (ГТК = 0,8); неустойчиво увлажнённая (ГТК = 0,93); достаточного увлажнения (ГТК = 1,25).
В настоящее время отмечается глобальное потепление климата, которое в разных регионах имеет свои особенности. Так, в наибольшей степени оно проявляется в Северном полушарии на территориях между 40 — 70° с. ш. над засушливыми областями. Характерными последствиями глобального потепления являются изменения агроклиматических условий возделывания культур [1]. Играет роль не только определение самого факта изменения климата, а также направление и прогноз величины будущих изменений. Вопросами прогноза глобального климата занимается Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК), которая была создана в 1988 г. при содействии Всемирной метеорологической организации и ЮНЕП — организации при ООН по охране окружающей среды. В рамках работы МГЭИК были подготовлены пять оценочных докладов по вопросу изменения климата. В основу прогноза глобального изменения климата положен набор моделей общей циркуляции атмосферы и океана. Согласно пятому оценочному докладу МГЭИК, подготовленному в 2013 — 2014 гг., за период с 1880 г. по 2012 г. повышение средней глобальной годовой температуры приземного воздуха составило от 0,65 до 1,06°С. К 2100 г. рост годовой температуры воздуха в мире по всем анализируемым сценариям превысит 1,5°С, а один из сценариев прогнозирует её повышение более чем на 4°С. Прогнозируется увеличение частоты опасных гидрометеорологических явлений, таких, как аномальная температура и осадки ливневого характера [2].
Изменение климата имеет свои региональные особенности, поскольку географически и экономически Ставропольский край находится в зоне риска. Анализ изменений метеорологических факторов, которые больше других влияют на продукционный процесс, представляет важный научный и практический интерес. Прогнозирование региональных особенностей климата осуществляется при помощи региональных климатических моделей (РКМ). В Главной геофизической обсерватории им. Воейкова Росгидромета разработана РКМ для территории России с пространственным раз-
решением 25 км, которая призвана дать описание количественных характеристик влияния ожидаемых изменений климата на сельское хозяйство [3]. Знание направлений и темпов изменения климатических условий является основанием для разработки и совершенствования систем земледелия региона. От того, насколько быстро и эффективно сельское хозяйство адаптируется к выявленным и прогнозируемым изменениям климата, будет зависеть продовольственная безопасность нашей страны [4].
Цель исследования — выявить региональные особенности изменения климата в Ставропольском крае и разработать направления корректировки основных звеньев систем земледелия.
Материал и методы исследования. Исследование было проведено на базе лаборатории ГИС-технологий ФГБНУ «Ставропольский НИИСХ».
Анализ тенденций изменения климата Ставропольского края был проведён по данным 16 действующих метеостанций Ставропольского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за период с 1961 г. по 2016 г. В основу математического обоснования изменений климата были положены следующие статистические методы: расчёт средних арифметических значений, ошибки среднего, скользящих значений, создание регрессионных моделей с оценкой степени их достоверности.
В качестве основного инструмента автоматизации процесса хранения, обработки, анализа и выдачи информации по агроклиматическим показателям территории Ставропольского края была использована информационно-аналитическая система (ИАС) «Агроклиматический потенциал территории». ИАС была разработана в Ставропольском НИИСХ в 2012 г. (авторское свидетельство № 2012618795, выдано ФГБУ «Федеральный институт промышленной собственности») и находится в свободном доступе [5].
Изменение климата было оценено на основании анализа динамики следующих показателей: температуры воздуха, количества осадков, гидротермического коэффициента (ГТК по Г.Т. Селяни-нову) [6], биоклиматического потенциала (БКП по Д.И. Шашко) [7].
Результаты исследования. Согласно рекомендациям Всемирной метеорологической организации в качестве нормы рекомендуется рассматривать не менее чем 30-летний период наблюдений за климатическими показателями. Согласно справочнику «Агроклиматические ресурсы Ставропольского края» (1971 г.), в качестве нормы рассматривается период 1931 — 1960 гг. По нашему мнению, использование периода 1931 — 1960 гг. не позволит получить объективных оценок изменения климата. Для выявления региональных особенностей изменения климата в качестве нормы мы рассматривали период 1961 - 1990 гг.
На основе базы данных Ставропольского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды по 16 действующим метеостанциям Ставропольского края мы проанализировали динамику основных климатических показателей, используя функциональные возможности ИАС «Агроклиматический потенциал территории».
Термические ресурсы в крае довольно высоки. Так, например, норма среднегодовой температуры воздуха по краю составляет в среднем +10,0 ± 0,19°С, температура вегетационного периода года (апрель-октябрь) + 17,0 ± 0,11°С, температура холодного времени года (ноябрь-март) +0,1 ± 0,23°С. Анализ отклонений среднегодовой температуры воздуха по Ставропольскому краю от нормы показал её устойчивый рост. Начиная с 1998 г. по отдельным годам отклонение превышает +1,5°С (рис. 1).
Распределение термических ресурсов по территории края носит синхронный характер. Коэффициент корреляции между среднемесячными температурами по отдельным метеостанциям изменяется от 0,95 до 0,98, в связи с этим тенденции изменения температуры в среднем по краю будут характерны и для отдельно взятой территории.
■ скользящие
Рис. 1 - Отклонение температуры воздуха в Ставропольском крае от нормы за период 1961 - 2016 гг.
Анализ направления и темпов изменения годовой температуры в крае по уравнению регрессии показал, что тренд температуры статистически достоверен и имеет восходящий характер со скоростью роста +0,2°С/10 лет. При этом за последние 20 лет (1997 — 2016 гг.) отмечается ускорение темпов роста температуры до +0,34°С/10 лет.
Дополнительно поступающее тепло расширяет спектр возделываемых теплолюбивых культур в крае, таких, как нут, могар, хлопчатник и т.д. Сумма активных температур в среднем по краю за период 1997 — 2016 гг. возросла на 220°С — с 3432°С до 3652°С.
Выявленный рост годовой температуры неравномерно распределяется по месяцам (рис. 2). Сравнение температуры периода 1997 - 2016 гг. с нормой показало, что наибольший рост характерен для холодных месяцев — январь +1,5°С, февраль +1,6°С, март +1,8°С, что наряду с ростом температуры в октябре +1,2°С, является благопри-
ятнои тенденцией для развития озимых культур. Выявленная тенденция способствует улучшению условий перезимовки озимых, увеличению продолжительности осенней вегетации и более раннему её возобновлению весной. По данным Прикум-ской опытно-селекционной станции СНИИСХ, разница между урожайностью озимой пшеницы ранних и поздних сроков возобновления весенней вегетации в крайне засушливой зоне Ставропольского края составляет 9,7 ц/га по чистому пару и 13,7 ц/га по зерновым [8].
□.□..и
0,2
.Ж
# у^
Рис. 2 - Внутригодовой прирост температуры по территории Ставропольского края за 1997 - 2016 гг. по сравнению с нормой
Потепление зимнего периода оказывает влияние и на ранние яровые культуры, увеличивая вероятность сева в февральские окна, что требует подготовки зяби по типу полупара — вспашка сразу после уборки предшественника с последующим выравниванием и культивацией полей, предназначенных под посев ранних яровых культур.
Рост температуры в зимний период также имеет и негативные последствия: увеличение расхода влаги на испарение, рост опасности развития болезней, вредителей озимых культур за счёт улучшения условий их перезимовки.
Влагообеспеченность является основным лимитирующим фактором развития сельскохозяйственного производства в Ставропольском крае. Годовая сумма осадков в крае составляет 500 ± 8,1 мм, при этом распределены осадки по краю неравномерно, с уменьшением их количества с запада (592 мм) на восток (365 мм).
Тренд годового количества осадков в среднем по территории края имеет восходящий характер и статистически достоверен с динамикой роста осадков 12 мм/10 лет. Однако по отдельным годам отмечаются значительные флуктуации этого показателя, что подтверждается анализом отклонений этого показателя от нормы (рис. 3). Так, в 1986 г. отмечался значительный недобор осадков (-139,5 мм) относительно нормы, а на следующий год значительное превышение (+136,5 мм), что свидетельствует о значительной флуктуации количества осадков и крайней неравномерности их выпадения по территории края.
Однако за период 1987 — 2016 гг. отмечается увеличение более чем в 2 раза процентов лет с по-
ложительными отклонениями от нормы — с 33 до 70% лет по сравнению с 1961 — 1986 гг. При этом в 27% лет, начиная с 1987 г., рост годового количества осадков превышает 100 мм. Анализ годового количества осадков в период интенсивного роста температуры (1997 — 2016 гг.) по сравнению с нормой показал также положительную динамику (+23,7 мм). Сравнение среднемесячного количества осадков за период 1997 — 2016 гг. и нормы позволило выявить их значительный недобор в летние месяцы (-12,5 мм), что на фоне значительного роста температуры в этот период крайне неблагоприятно сказывается на развитии пропашных культур (сои, кукурузы и подсолнечника). Снижение количества осадков в июне-июле способствует формированию благоприятных условий при проведении уборки озимых культур в крае. Значительный недобор осадков в августе (-7,6 мм) увеличивает напряжённость периода подготовки почвы под озимые. Рост осадков в октябре (+12,2 мм) на фоне увеличения теплообес-печенности этого месяца способствует дружному появлению всходов и хорошему развитию озимых даже при поздних сроках сева. Дополнительные осадки в марте (+11,7 мм) способствуют формированию оптимальных запасов влаги после перезимовки, что на фоне раннего возобновления весенней вегетации способствует получению высоких урожаев озимых.
скользящие 5-летние
Рис.
3 - Отклонение годового количества осадков в Ставропольском крае от нормы за период 1961 - 2016 гг.
Выявленные тенденции изменения температуры и осадков в Ставропольском крае подтверждаются расчётом ГТК, как производного показателя температуры и осадков (табл.). Наиболее значительное снижение ГТК наблюдается в августе (-0,17) и июне (-0,11), при этом увеличение ГТК октября с 0,54 до 0,79 способствовало выходу его из категории месяцев с преобладанием засухи (ГТК < 0,6) по классификации Г.Т. Селянинова [6]. При этом первая и вторая половина вегетационного периода неодинаковы по условиям увлажнения, весенне-летний период более увлажнённый (ГТК = 1,21), а летне-осенний характеризуется более частым проявлением засушливых явлений (ГТК = 0,75). В целом ситуация с увлажнением этих периодов кардинально не изменилась за последние 20 лет.
Гидротермический коэффициент, осреднённый по территории Ставропольского края
Период Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Апрель -июнь Июль -октябрь
Норма 1,03 1,21 1,29 0,83 0,82 0,71 0,54 1,23 0,77
1997-2016 гг. 0,96 1,31 1,18 0,77 0,65 0,84 0,79 1,21 0,75
В основу агроклиматического районирования территории Ставропольского края была положена методика, предложенная Г.Т. Селяниновым, которая предполагает выделение агроклиматических районов на основе значений ГТК с дальнейшей их дифференциацией на зоны по сумме активных температур вегетационного периода и характеристике суровости зимнего периода. В связи с изменением климата в крае необходимо провести новое агроклиматическое районирование территории на основании современных климатических условий.
Анализ изменения биоклиматического потенциала (БКП) по Д.И. Шашко, который является обобщённым показателем биопродуктивности климата, показал его рост в среднем по краю с 1,7 за период 1961 - 1990 гг. до 2,4 за период 1997 - 2016 гг. Причём наиболее значительное увеличение этого показателя отмечено на востоке края, где преобладают засушливые условия. Согласно классификации Д.И. Шашко значение БКП = 2,4 соответствует зоне с климатически обусловленной урожайностью зерновых 27,7 - 35,7 ц/га. В среднем за последние пять лет отмечены аномально высокие значения БКП = 2,9 в среднем по краю, что соответствует зоне с высокой продуктивностью на уровне 35,8 - 43,7 ц/га зерновых культур.
Выводы. Установлены региональные особенности изменения климата в Ставропольском крае, которые требуют оперативной адаптации отдельных звеньев систем земледелия по следующим направлениям: изменение границ зональных систем земледелия; пересмотр структуры посевных площадей за счёт расширения посевов зернобобовых, кормовых культур, в том числе и многолетних трав; оптимизация зон и площадей размещения чистых паров за счёт замещения их занятыми парами или зернобобовыми культурами; борьба с различными видами эрозии путём расширения площадей с по-
чвозащитной организацией территории; создание сортов и гибридов с высокой потенциальной продуктивностью с высокой экологической устойчивостью; корректировка элементов технологии возделывания ведущих сельскохозяйственных культур, таких, как перенос сроков борьбы с сорняками озимых на осенний период; сдвиг сроков сева озимой пшеницы в сторону более поздних сроков; применение весенних азотных подкормок должно стать обязательным элементом технологии; применение адаптированных к местным условиям способов обработки почвы; внедрение новых технологий возделывания сельскохозяйственных культур, например технологии без обработки почвы (No-till).
Литература
1. Устойчивость земледелия и риски в условиях изменения климата (резюме коллективной монографии). СПб., 2009. 94 с.
2. 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.
3. Катцов В.М. Оценка климатических воздействий на сельское хозяйство России в первой половине XXI века: современные возможности физико-математического моделирования / В.М. Катцов, В.П. Мелешко, Е.И. Хлебникова, И.М. Школьник // Агрофизика. 2011. № 3. С. 22 - 30.
4. Сиротенко О.Д. Мониторинг изменений климата и оценка последствий глобального потепления для сельского хозяйства / О.Д. Сиротенко, А.Д. Клещенко, В.Н. Павлова, Е.В. Абашина, А.К. Семендяев // Агрофизика. 2011. № 3. С. 31 - 39.
5. Информационно-аналитическая система «Агроклиматический потенциал Ставропольского края» /С.А. Антонов, Л.И. Желнакова, О.В. Петин. [Электронный ресурс]. Михай-ловск: ГНУ Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии, 2010.: URL: http://www.sniish.ru/climate/ Загл. с экрана. (Дата обращения: 20.04.2017).
6. Селянинов Г.Т. Принципы агроклиматического районирования СССР // Вопросы агроклиматического районирования СССР. М.: Изд-во Мин. с.-х. СССР, 1958. С. 18 - 26.
7. Шашко Д.И. Агроклиматические ресурсы СССР. Л.: Гидро-метеоиздат, 1985. 248с.
8. Кулинцев В.В., Годунова Е.И., Желнакова Л.И. и др. Система земледелия нового поколения Ставропольского края: монография. Ставрополь, 2013. 520 с.
История становления земледелия в Оренбургской области в первой половине XX в.*
Н.Н.Алексеева, аспирантка, Н.Н. Дубачинская, д.с.-х.н., профессор, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Земледелие является продуктом исторического развития общества и имеет свою историю. Начало
* При поддержке РГНФ. Проект № 15 - 02-00658
XX в. в России, в том числе и в Оренбургской губернии, отмечалось продовольственным кризисом, что было связано с неблагоприятными погодными условиями и низкой урожайностью сельскохозяйственных культур. Великая Октябрьская революция
