CC BY
294
УДК 631:551.58 (470.53)
ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ В ПЕРМСКОМ КРАЕ НА УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
А.И. КОСОЛАПОВА, доктор сельскохозяйственных наук, зав. отделом
М.Т. ВАСБИЕВА, научный сотрудник Пермский НИИСХ Россельхозакадемии E-mail: pniish@rambler.ru
Резюме. Анализ изменения климатических показателей в условиях Пермского края за 53 года наблюдений показал, что среднесуточная температура воздуха вегетационного периода повысилась на 0,6 °С, а сумма выпавших осадков - на 64 мм. Климат в Пермском крае становится более неустойчивым. В течение вегетации отмечаются большие перепады (10. ..15 °С) среднесуточных температур воздуха и количества выпавших осадков. Установлена прямая корреляционная зависимость урожайности зерновых культур от среднесуточной температуры воздуха и суммы выпавших осадков: r1 = 0,68; r2 = 0,65. Ключевые слова: климат, среднесуточная температура воздуха, осадки, гидротермический коэффициент, агроклиматический район, урожайность зерновых культур.
Особенность сельскохозяйственного производства -зависимость от природной среды (геологических, гидрологических, почвенных, климатических условий и др.) [1-3].
В качестве негативных факторов, снижающих продуктивность сельскохозяйственных культур, чаще всего выступают почвенно-климатические. При этом вопросам уменьшения отрицательного влияния почвенных условий на урожайность сельскохозяйственных культур посвящено достаточно много научных трудов [4-5 и др.]. А разработок по проблеме взаимодействия климатических факторов с продуктивностью сельскохозяйственных культур значительно меньше [6-7]. Однако последние всё чаще ограничивают формирование урожаев культурных растений и не дают возможности полностью реализовать достижения ученых-селекционеров. Поэтому в современных условиях корректировка технологий возделывания сельскохозяйственных культур с учетом климатических изменений имеет определяющее значение в адаптивноландшафтном земледелии.
В этой связи цель нашей работы - анализ изменения агроклиматических ресурсов в Пермском крае и их влияния на урожайность зерновых культур.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
характеристика климатических условий ведения сельского хозяйства в регионе;
поиск закономерностей изменения среднесуточных температур и количества выпавших осадков за вегетационный период в течение 1957-2010 гг.
определение влияния изменения климата на урожайность зерновых культур.
Условия, материалы и методы. Сбор информации по климатическим показателям проводили по данным метеостанций г. Пермь, г. Кудымкар,г. Соликамск, г. Чайковский, г Кунгур за 1957-2010 гг., урожайность зерновых культур за этот же период определяли по данным Министерства сельского хозяйства Пермского края.
Климат Предуралья, в котором расположен Пермский край, характеризуется континентальностью, обусловленной расположением Урала в глубине материка [8]. На большей части равнинной территории средняя температура самого холодного месяца года января равна -15.. .-16
0С, в Предгорной части вдоль Уральского хребта -17.-18 0С. Самый теплый месяц - июль со средней температурой от 16 0С до 18 0С и более. Разница между средними температурами июля и января в Перми составляет 33,2 0С, тогда как в близких к ней по широте Иваново и Костроме -29,2 и 29,4 0С. О выраженной континентальности климата свидетельствует и высокая вероятность засух и суховеев, которая составляет 24,0.24,9 % (в Костромской и Ивановской областях - 9,4.10,0 %).
Зима в Предуральехолодная, продолжительная и многоснежная. Устойчивый снежный покров устанавливается в конце октября - начале ноября, а сходит в конце апреля - начале мая, высота его варьирует от 50 до 80 см. В весенне-летний период возможны возвраты холодов, связанные с вторжением арктического воздуха.
На равнинной части Предуралья продолжительность периода активной вегетации с температурами 10 0С и выше составляет 114.132 дня, безморозный период - 90.120 дней, сумма активных температур колеблется в северных районах, освоенных в сельскохозяйственном отношении в пределах 1600.1800 0С, в южных - 1800.2000 0С. Осадков выпадает 400.600 мм в год, на вершинах и склонах гор - до 1000 мм. Отличительная особенность большинства районов Предуралья - достаточная или избыточная обеспеченность сельскохозяйственных растений влагой и умеренная или недостаточная - теплом. В целом климатические условия Пермского края благоприятны для возделывания зерновых (озимой ржи, озимой и яровой пшеницы, овса, ячменя), зернобобовых (горох, озимая и яровая вика) культур, многолетних и однолетних трав, картофеля.
Исходя из оценки агроклиматических особенностей на территории Пермского края, выделено пять агроклиматических районов, в трех из которых сельскохозяйственных предприятий нет.
Информация по климатическим характеристикам Пермского края собрана преимущественно по четвертому (северная, северо-западная, центральная зоны) и пятому (южная и юго-восточная зоны) агроклиматическим районам.
В годы, условия которых близки к среднемноголетним, на большей территории Пермского края (3-4 климатические зоны) среднесуточная температура воздуха достигает + 10 0С и выше уже во второй декаде мая. Однако для мая характерен возврат холодов и заморозки до -10 0С. Наиболее благоприятные погодные условия для начала полевых работ создаются в первой декаде мая.
Устойчивый переход температуры воздуха через 15 0С отмечается в июне. В это время довольно часто наблюдаются местные засухи, среднесуточная температура воздуха колеблется от 13,5 до 17 0С, а максимальная превышает 30 0С. Самый теплый месяц июль. Начиная со второй декады августа, среднесуточная температура постепенно снижается, возможны заморозки в воздухе и на поверхности.
результаты и обсуждение. Климатические условия довольно сильно варьируют по годам. Однако за 53 года (метеостанция г. Пермь) отмечено увеличение суммы осадков за вегетационный период на 64 мм.
Из 53 лет наблюдений 22 года были влажными, когда гидротермический коэффициент превышал 1,8 (см. табл.). В эти годы на фоне избыточного количества атмосферных осадков наблюдались поздние весенние снижения температуры и ранние осенние заморозки, как на почве, так и в воздухе. Наиболее часто влажные годы случались в период с 1971 по 1990 г (в 55 % лет).
Таблица. Изменение гидротермического коэф-
Засушливые Умеренные Влажные ГТК в
Годы число лет ГТК число лет ГТК число лет ГТК сред- нем
19571970 6 0,87 4 1,31 4 1,82 1,27
1971- 1990 3 0,92 6 1,51 11 1,91 1,64
1991- 2010 7 1,01 5 1,48 7 1,89 1,49
Всего 16 - 15 - 22 - -
В частности, в северо-западной части вырубаются большие массивы лесов, а в центральной сконцентрированы предприятия, загрязняющие окружающую среду, перерабатывающие комплексы химической и нефтеперерабатывающей промышленности на фоне слабой залесённости и высокой степени распаханности территории.
Мы установили тенденцию повышения температуры и снижение суммы осадков. При этом положительные температуры воздуха в октябре и первой половине ноября отрицательно сказываются на посевах озимых культур, высеянных в рекомендуемые сроки (для северной зоны - 1-10 августа, центральной - 15-20 августа, южной - 15-25 августа). Растения формируют большую вегетативную массу, интенсивно кустятся, что создает плохие условия для перезимовки.
Изменения климата, безусловно, отразились на уро-
Самая теплая погода отмечена в 1957-1970 гг, когда шесть из четырнадцати лет были засушливыми с ГТК ниже 1,0. В целом за анализируемый период (19572010 гг.) засушливые явления наблюдали в течение 16 лет, в которые ГТК колебался с 0,87 до 1,01. Годы с нормальным увлажнением (15 лет) отмечены как типичные или умеренно теплые (ГТК 1,31.1,51).
В условиях Пермского края происходит повышение среднесуточной температуры воздуха во всех агроклиматических районах (рис. 1). Наибольшая величина этого показателя зафиксирована в центральной и южной зонах (4 и 5 агроклиматический район соответственно). При этом самыми высокими они были с 1957 по 1970 гг, а наиболее низкими - в 1971-1990 гг Самое значительное увеличение температуры отмечено в северо-западной и центральной зонах (4 агроклиматический район).
Рис. 1. Изменение климатических условий в Пермском крае за 1957-2010 гг. Зоны: 1 - северная, 2 - северо-западная, 3 - центральная, 4- южная, 5 - юго-восточная; сумма осадков - □ - 1957-1970 гг.; Ш - 1991-2010 гг.; температура - -
1957-1970 гг.;-*-- 1991-2010 гг.
Наибольшее количество осадков за вегетационный период выпадает в северо-западной части края. Независимо от зоны распределение влагообеспеченности по годам выглядело следующим образом: меньше всего осадков (282.322 мм) отмечено в 1957-1970 гг., а самыми увлажненными были 1971- 1990 гг., когда количество выпавших осадков составляло 326.456 мм.
Потепление климата особенно проявилось в северо-западной и центральной частях Пермского края. Это, на наш взгляд, во многом обусловлено деятельностью человека.
Рис. 2. Динамика изменения урожайности зерновых культур в Пермском крае за 1957-2010 гг.: 1 - северная, 2-северо-западная, 3 - центральная, 4- южная, 5 - юго-восточная. ■ - 1960-1970 гг.; □ - 1971-1990 гг.; □ - 1991-2010 гг.
жайности зерновых и зернобобовых культур. Наиболее высокая величина этого показателя во все годы наблюдений отмечена в центральной части края, где сосредоточены хозяйства, которые отличаются более высокими экономическими показателями, лучшей оснащенностью техникой, окультуренными почвами (рис. 2).
Повышение плодородия почвы в результате интенсивного ведения сельского хозяйства в 1971 -1990 гг способствовало формированию более высокой урожайности. В последующие годы отмечен её спад во всех зонах за исключением второй, где остались экономически сильные хозяйства. Наиболее резкое снижение урожайности яровых зерновых отмечено в неблагоприятном 1989 г Теоретические расчеты (по уравнениям регрессий) показывают; что с повышением температуры и количества осадков урожайность зерновых культур будет увеличиваться.
выводы. Таким образом, анализ динамики климатических ресурсов за 1957-2010 гг показал повышение среднесуточных температур в течение вегетационного периода на 0,6 0С, количества выпавших осадков в зависимости от зоны - на 54.68 мм.
В Пермском крае увеличилась продолжительность безморозного периода, а вегетационный период удлинился за счёт осенних месяцев (октябрь, 1 декада ноября).
Урожайность зерновых культур в значительной степени зависела от погодных условий. Теоретические расчеты (линии регрессий) показывают, что с повышением суммы эффективных температур и количества осадков она будет увеличиваться.
Литература.
1.Израэль Ю.А. Основные принципы мониторинга окружающей среды и климата //Комплекс. Глобальный мониторинг загрязнения окружающей среды. - Л. - 1980.- С. 5-14.
2. Назаренко В.И. Мировые экологические проблемы. - М.: ВНИИГЭ и Агропром. - 1991. - 101 с.
3. Минеев В.Г. Изучение связи с урожаем яровых культур и эффективностью удобрений с погодными условиями //Бюлл. ВИУА, - 1985. - № 85. - С. 10-14.
4. Лыков А.М. Воспроизводство плодородия почв в Нечерноземной зоне . М.: Россельхозиздат. - 1982. - 143 с.
5. Овчинникова М.Ф. Гумусовое состояние и биопродуктивность дерново-подзолистых почв разной степени окультурен-ности // Почвоведение. - 2002 г. - № 4. - с. 50-58.
6. Панников В.Д. Агротехника и погода. М.: Знание. - 1986. - 63 с
7. Сиротенко О.Д. Оценки влияния ожидаемых изменений климата на сельское хозяйство Российское Федерации //Метеорология и Гидрология. - 2006. - № 8. - С. 92-100.
8. Агроклиматические ресурсы Пермской области /Под общей редакцией Е.В.Григорчук. - Л.: Гидрометеоиздат, - 1979.
- 156 с.
CLIMATE CHANGES EFFECT ON GRAIN CROPS YIELDS IN PERM REGION A.I. Kosolapova, M.T. Vasbieva
Summary. Climatic parameters analysis in Perm region over the last 53 years revealed that average daily air temperature had risen by 0,6 °C, rainfall sum - by 64 mm during the growing season. Climate in Perm region became more variable. Significant drops of daily air temperature ( 10-15 ° C ) and rainfall sum during the growing season are marked. Climate change makes significant impact in grain crops productivity. Positive correlation between grain crops yields, average daily air temperature and precipitation sum was estimated: r1 = 0,68; r2 = 0,65.
Key words: climate, average daily air temperature, precipitation, hydrothermal coefficient, agroclimatic region, grain crops yield.
УДК: 631.4
ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ЗЕМЕЛЬ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Л.Г. СМИРНОВА, доктор биологических наук, зав. лабораторией
А.Г. НАРОЖНЯЯ, аспирант Ю.Л. КРИВОКОНЬ, аспирант А.А. ПЕТРЯКОВА, аспирант Белгородский НИИСХ Россельхозакадемии E-mail: lidya.smirnova@yandex.ru
Резюме. Проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия должно начинаться с агроэкологической оценки земель, которая предполагает получение достоверных данных об их качестве. Имеющиеся подходы анализа, предусматривающие проведение дополнительных расчетов и построение гипсометрических профилей, не отвечают современным требованиям, зачастую носят субъективный характер. Применение ГИС-технологий формирует информационную основу для ландшафтно-экологического анализа территории хозяйства. Их использование при агроэкологической типизации земель позволяет значительно сократить время на проведение оценки, а также получать пространственную информацию об агроландшафтах и количественно оценивать распределение данных в пределах рабочих участков. С помощью формул, адаптированных для программы ArcInfo, мы построили агроэкологические карты территории землепользования на примере крестьянского хозяйства. Оценка, проведенная на основе созданных картосхем крутизны склонов, экспозиции склонов, типов склонов и модуля смыва почвы, показала, что территория имеет плакорный и склоновый типы местности, которые изрезаны линейными эрозионными формами. Преобладают уклоны от 0 до 3° (88 %), на склоны крутизной 3...5° приходится 10 % исследуемой территории. На картосхеме потенциального смыва почвы, построенной по уравнению Уишммейера-Смита, видно, что в приводораздельной части склона модуль смыва не превышает 2,5 т/га. Ниже к балке он увеличивается до 15 т/га, что соответствует средней эрозионной опасности. Преобладающие типы изученных склонов
- поперечно-выпуклые продольно-выпуклые и поперечновыпуклые продольно-вогнутые, что предполагает контурное размещение линейных элементов.
Ключевые слова: геоинформационные системы, агроэколо-гическая оценка земель, цифровая модель рельефа, контурное размещение, базовые линейные элементы территории.
Сегодня сельскохозяйственное производство зависит от уровня интенсификации, наукоемкости и обеспеченности современными производственными ресурсами. Основное условие стабильного развития отрасли - сохранение, воспроизводство и рациональное использование плодородия почвы. В связи с этим необходимо освоение адаптивно-ландшафтных систем земледелия, базирующихся на системе агроэкологиче-ской оценки, основанной на выделении групп земель, представляющих собой «агроэкологическую общность, функционирование которой происходит в единой цепи миграции вещества и энергии» [1].
Основные факторы сельскохозяйственного землепользования характеризуются высоким природно-хозяйственным разнообразием. Для разработки картографических моделей пространственных закономерностей распределения агроэкологических условий используют возможности геоинформационных технологий. Это позволяет на начальном этапе проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия получать оценочные показатели состояния агроландшафта. Исходную информацию нужно четко формализовать, структурировать и представить в виде стандартного пакета рамочных тематических баз данных и типовых электронных карт.
Однако сегодня землеустроительные организации используют ГИС лишь в целях векторизации и расчета площадей. Тогда как в них скрыты большие возможности геоанализа, позволяющие значительно сократить затраты времени на его проведение. К сожалению, методики применения таких технологий в целях агро-экологической оценки и типизации для широкого круга пользователей практически отсутствуют. Имеющиеся подходы анализа по профилям занимают много времени и практически не реализуются.
Поэтому цель наших исследований - разработка методов геоинформационного анализа для проведе------------------------------------------- 11
