CC BY
8
Научная статья УДК 551.5:551.583
doi: 10.47737/2307-2873_2022_39_20
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ НА ДИНАМИКУ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ
©2022. Юрий Александрович Гулянов
Институт степи УрО РАН, Оренбург, Россия, [email protected]
Аннотация. Исследования проведены в административных районах Заволжской степной провинции (Оренбургский, Ташлинский, Новосергиевский, Красногвардейский, Сорочинский, Первомайский, Грачёвский, Курманаевский, Бузулукский), располагающих обширными площадями посева (186 тыс. га или 52,1%) и вносящих наибольший вклад в формирование урожая озимой пшеницы (325 тыс. т или 54,3% в среднем за 2012-2021 гг.) Оренбургской области. Исследуемая территория представляет из себя преимущественно земледельческую зону, ориентированную на производство широкого спектра продовольственных зерновых культур. Почвенный покров представлен чернозёмами обыкновенными и южными. Характерной чертой климата является устойчивая тенденция повышения засушливости, выражающаяся в заметном потеплении на фоне снижающегося количества атмосферных осадков. Самые неблагоприятные метеорологические условия исследуемого периода (1990-2021) отмечены в Центральной и Южной поч-венно-климатических зонах, с ГТК 0,62 (Центральная зона), характеризующем условия увлажнения как очень засушливые и 0,70 (Южная) - как пограничные между засушливыми и очень засушливыми. В Западной почвенно-климатической зоне отмечен также напряженный режим увлажнения, хотя и более благоприятный по ГТК (0,75-0,76). Валовой сбор зерна озимой пшеницы на исследуемой территории определяется площадью сохранившихся к уборке посевов ( г = 0,79) и их урожайностью (г = 0,74), а площадь посева и урожайность с посевной площади имеют подчинённый характер. Урожайность с уборочной площади в наибольшей степени зависима от суммы активных температур (г = -0,77, обратная высокая связь) и суммарных осадков всего вегетационного периода (г = 0,58, прямая заметная связь). Пространственные особенности корреляции факторных и результативных признаков при существующих климатических тенденциях указывают на перспективность северо-западной ориентации посевных площадей с преимущественной концентрацией в Западной почвенно-климатической зоне и реализацию современных стратегий адаптации.
Ключевые слова: озимая пшеница, урожай зерна, метеорологические показатели, изменение климата, стратегии адаптации
Введение. Современный климат Земли характеризуется глобальной изменчивостью, связанной с тенденцией к потеплению и учащением экстремальных погодных явлений [1].
Одним из самых критических метеорологических явлений, неблагоприятно воздей-
ствующих на растения и скот во всём мире, является засуха [2]. Она характеризуется длительным периодом дефицита почвенной влаги, возникающего ввиду существенного снижения количества атмосферных осадков или возрастания эвапотранспирации при значительном повышении термических ресурсов [3].
Засухи наблюдались на Земле и ранее, они были обычным явлением и в недалёком XX веке. Их особенностью в настоящее время стали большие продолжительность и пространственный охват [4].
В земледелии влияние засушливых условий выражается в снижении продуктивности полевых культур и сопровождается обострением продовольственных вызовов [5]. От эффективности полеводства зависит и обеспеченность средствами к существованию значительной части населения, особенно проживающего в сельской местности [6].
К числу наиболее широко возделываемых зерновых культур мирового земледелия, обеспечивающих глобальную продовольственную безопасность, принадлежит пшеница [7]. В настоящее время, даже при активном внедрении в мировое аграрное производство современной с.-х. техники и инновационных технологий, её производства всё ещё недостаточно для полного удовлетворения потребностей стремительно растущего населения мира [8].
Весомым производителем пшеницы в мире (65,0-66,0 млн т в среднем) является Россия, способная не только полностью обеспечивать собственные потребности, но и участвовать в стабилизации мирового производства [9-11].
Основными поставщиками зерна на российский рынок являются регионы Южного (21,0 млн т) и Центрального (15,1 млн т) федеральных округов. В Приволжском (12,0 млн т) и Сибирском (8,1 млн т) федеральных округах, также вносящих существенный вклад в российский урожай, наибольшими сборами отличаются республики Башкортостан и Татарстан, Саратовская, Оренбургская области и Алтайский край.
Для урожаев пшеницы в Оренбургской области характерна значительная изменчивость по годам, составившая за истекшее десятилетие 0,9 (2012г) - 2,7 млн т (2017г). Долевое участие озимой пшеницы в общем сборе зерна пшеницы составляет более 40%. Тради-
ционными территориями её возделывания являются административные районы Северной и Западной природно-климатических зон, где она ежегодно высевается на площади более 0,3 млн га.
Эффективность богарного земледелия степного Оренбуржья в значительной степени определяется метеорологическими условиями [12]. В этой связи выявление чувствительности (урожайного ответа) сельскохозяйственных культур к изменениям климата является актуальным научным направлением [13]. Особую актуальность указанная проблема приобретает в отношении озимой пшеницы, с которой хлеборобы области связывают основные надежды в поддержании стабильности зернового производства и обеспечении продовольственной безопасности населения.
Цель данного исследования заключалась в ретроспективном анализе климатических изменений и выявлении их влияния на урожаи озимой пшеницы. Реализация намеченной цели осуществлялась путём поэтапного решения нескольких задач. На первоначальном этапе исследований на примере девяти административных районов с наибольшим участием в производстве зерна озимой пшеницы определялось пространственное и временное варьирование условий атмосферного увлажнения и температурного режима воздуха. Вторым этапом стало выявление региональных особенностей динамики гидротермических условий в периоды активной вегетации полевых культур и определение их современных параметров. Исследования третьего этапа заключались в определении связей структурных элементов урожаев озимой пшеницы (площадь посева, сохранность посевов к уборке, урожайность зерна и др.) с гидротермическими условиями вегетационного периода, выявлении их пространственных особенностей. Заключительный этап был посвящён выявлению территорий наименьшего снижения благоприятности климата для высокой реализации биологического потенциала озимой пшеницы и преимущественного сосредоточения посевных площадей в перспективе.
Проведённые исследования имеют практическую направленность. Полученные результаты могут быть применимы для оптимизации размеров и пространственной ориентации посевных площадей озимой пшеницы в регионе, а также для разработки стратегий адаптации применяемых агротехнологий к климатическим изменениям.
Методика. Объектом исследований выступали административные районы Заволжской степной провинции (Оренбургский, Ташлинский, Новосергиевский, Красногвардейский, Сорочинский, Первомайский, Гра-чёвский, Курманаевский, Бузулукский), располагающие обширными площадями посева (186 тыс. га или 52,1%) и вносящие наибольший вклад в формирование областного урожая озимой пшеницы (325 тыс. т или 54,3% в среднем за 2012-2021 гг.).
Исследуемая территория представляет из себя преимущественно земледельческую зону области, ориентированную на производство широкого спектра продовольственных зерновых культур. Почвенный покров представлен чернозёмами обыкновенными и южными [14]. Характерной чертой климата является устойчивая тенденция повышения засушливости, приводящая к значительному снижению благоприятности климата для сельскохозяйственного производства [15].
В качестве наземной метеорологической информации использовались данные метеорологических станций Росгидромета, расположенных в населённых пунктах Оренбург, Новосергиевка, Сорочинск, Бузулук, Первомайский [16]. Они представляют собой временные ряды среднесуточных и среднемесячных значений температуры воздуха, суточных и месячных сумм осадков за каждый анализируемый год.
В качестве информации об объёмах производства озимой пшеницы (1990-2021 гг.) использовалась база данных Единой межведомственной информационно-статистической системы (ЕМИСС) России [17] и сведения Министерства сельского хозяйства, пищевой и
перерабатывающей промышленности Оренбургской области, представляющие собой временные ряды урожайности (т/га) и валовых сборов (тыс. т) зерна по соответствующим территориям.
Метеорологические условия исследуемых территорий (1990-2021 гг.) оценивались по количеству выпавших атмосферных осадков (мм), температуре воздуха (°С), сумме активных (более 10°С) температур и гидротермическому коэффициенту (ГТК) Селянинова [18]. Их определение осуществлялось как в целом за год, так и по отдельным периодам (период со среднесуточной температурой воздуха выше 10°С или период активных температур и холодный период года), а также в периоды, приуроченные к вегетации озимой пшеницы. Отдельно выделяли предшествующий посеву период парования (с мая по август), период осенней (с августа по октябрь) и весенне-летней (с апреля по июнь) вегетации. Оценка засушливости климата осуществлялась на основе гидротермического коэффициента Селянинова (ГТК). Математическая обработка исходных данных проводилась статистическими методами корреляционного и регрессионного анализа [18].
Для оценки прочности связи между данными отдельных массивов, имеющими нормальное распределение, использовали коэффициент корреляции Пирсона (г). При его значениях от 0,1 до 0,3 корреляционную зависимость считали слабой, от 0,3 до 0,7 - средней и больше 0,7 - сильной [19]. Для более точной оценки силы корреляционной связи пользовались интерпретацией абсолютных значений (г) по Чеддоку [20]. При значениях коэффициента корреляции (r) от 0,1 до 0,3 корреляционную зависимость считали слабой, от 0,3 до 0,5 -средней умеренной, от 0,5 до 0,7 - средней заметной, от 0,7 до 0,9 - сильной высокой и от 0,9 до 0,99 - сильной, весьма высокой. Выявление совместной вариации результативных и факторных признаков проводилось путём попарного сравнения временных рядов площадей посева (га), площадей уборки (га), валового сбора зерна (т), урожайности с посевной
площади (т/га), урожайности с уборочной площади (т/га) с гидротермическими условиями различных периодов вегетации озимой пшеницы. К ним относили суммы активных температур воздуха (С), осадков (мм) и ГТК Се-лянинова за периоды: предпосевной (период парования) - с мая по август года посева; осенней вегетации - с августа по октябрь года посева; весенне-летней вегетации - с апреля по июнь года уборки; периода от начала парования до уборки - с мая года посева по июнь года уборки и периода от посева до уборки - с августа года посева по июнь года уборки. Дополнительно определяли связь результативных признаков с осадками месяца посева (август); осадками холодного периода (периода со среднесуточной температурой воздуха ниже 10°С); осадками всего периода вегетации - с августа года посева по июнь года уборки, включая осадки холодного периода. В совокупности на наличие связей проведено сравнение 441 пары результативных и факторных признаков, представленных 32-летними временными рядами.
Результаты. В результате долгосрочного (1990-2021 гг.) ретроспективного анализа выявлено существенное пространственное и временное варьирование условий атмосферного увлажнения и температурного режима воздуха.
Наименьшее среднегодовое количество осадков (356 мм) с наибольшим коэффициентом вариации (25,1%) отмечено в Оренбургском районе, расположенном в Центральной почвенно-климатической зоне. Более осадко-обеспеченными (404 мм) традиционно стали Бузулукский, Грачёвский и Курманаевский районы, приуроченные к западным рубежам Оренбуржья, граничащим с более увлажнённой Самарской областью.
Аналогичная пространственная закономерность отмечена и в изменении количества осадков в течение исследуемого периода.
Наибольшее их абсолютное (69-70 мм) и относительное (17,7-19,3%) снижение в годовом измерении также наблюдалось в Оренбургском районе и в занимающих центральную часть Заволжской степной провинции Новосергиевском, Ташлинском, Сорочинском и Красногвардейском районах. В Бузулукском, Грачёвском и Курманаевском районах динамика осадков оказалась менее выраженной, и снижение составило в среднем 29 мм (7,1%).
Установлено повсеместное обеднение атмосферными осадками всех выделенных нами периодов вегетации озимой пшеницы и предпосевного периода (рис. 1).
В период парования (предпосевной период, май-август) наибольшее сокращение осадков (на 59,4-62,5%) отмечено в юго-восточной и центральной (на 40,7-49,4%) частях исследуемой территории, а менее выраженное (на 25,3-28,4%) - на крайних западных её рубежах. В посевной и послепосевной период (август-октябрь) повсеместно фиксировалось примерно равное количество осадков - 84,2 мм в среднем, с наименьшими значениями в Центральной почвенно-климатической зоне -69,0 мм. Наиболее ощутимое снижение количества осадков в этот период отмечено в Южной почвенно-климатической зоне (51 мм, Первомайский район), в других территориях оно составило 22-24 мм.
В период весенне-летней вегетации также выявлена тенденция сокращения атмосферных осадков на большей части исследуемой территории, на 12-21 мм в среднем (11,122,1%). Только в западных административных районах сохранился их практически нулевой тренд.
Анализируемый период исследований охарактеризовался повсеместным ростом среднегодовой температуры воздуха: от 0,9°С в Южной до 1,8°С - в Центральной почвенно-климатических зонах.
Рис. 1. Динамика осадков предпосевного, осеннего и весенне-летнего периодов вегетации озимой пшеницы (1990-2021 гг.) в Западной почвенно-климатической зоне Оренбургской области,
Новосергиевкий район
Fig. 1. Precipitation dynamics of the pre-sowing, autumn and spring-summer periods of winter wheat vegetation (1990-2021) in the Western soil and climatic zone of the Orenburg Oblast,
Novosergievsky District
В предпосевной период и период осенней вегетации озимой пшеницы самая высокая среднемесячная температура воздуха отмечена в Центральной почвенно-климатической
зоне, составившая 20,0°С и 13,8°С соответственно (рис. 2а). Превышение по сравнению с территориями Западной почвенно-климатической зоны составило 0,8°С и 0,9°С (рис. 2б).
а б
Рис. 2. Динамика среднегодовой температуры воздуха, предпосевного (V-VIII - май-август), осеннего (VIII-X - август-октябрь) и весенне-летнего (IV-VI - апрель-июнь) периодов вегетации озимой пшеницы (1990-2021 гг.) в Центральной и Западной почвенно-климатических зонах
Оренбургской области Fig. 2. Dynamics of average annual air temperature, pre-sowing (V-VIII - May-August), autumn (VIII-X - August-October) and spring-summer (IV-VI - April-June) periods of winter wheat vegetation (1990-2021) in the Central and Western soil-climatic zones of the Orenburg Oblast Аналогичная закономерность просле- сячной температуры воздуха, которое в Цен-живается и в отношении изменения среднеме- тральной почвенно-климатической зоне соста-
вило 3,0°С (предпосевной период) - 2,0°С (послепосевной осенний период). На других территориях прирост температуры оказался ниже - на 2,0°С-2,8°С и на 1,4°С-1,8°С соответственно.
В весенне-летнюю вегетацию самые высокие среднемесячные температуры воздуха отмечались также в Центральной почвенно-климатической зоне (14,9°С), превысившие аналогичный показатель других территорий на 0,5°С-0,8°С. Прирост весенне-летних температур в течение исследуемого периода здесь составил 1,4°С.
Вполне логичным следствием повышения среднемесячных температур воздуха тёплого периода года (со среднесуточной температурой воздуха выше 10°С) стало увеличение сумм активных температур. Наибольшие ресурсы тепла отмечены в Центральной поч-венно-климатической зоне, составившие 3191,0°С за весь тёплый период, 2456,0°С - за предпосевной период, 1202,0°С - за осенние и 1294,0°С - за весенне-летние месяцы. Наименьший прирост термических ресурсов
отмечен в Западной почвенно-климатичес кой зоне. К примеру, в Бузулукском районе их положительный тренд за предпосевной период составил 270,0°С, 127,0°С - за период осенней вегетации и 90,0°С - за весенне-летние месяцы, при суммарной прибавке за тёплый период года в 285,0°С. Эти показатели оказались ниже, чем в Оренбургском районе на 105,0 -53,0-95,0-170,0°С или 28,0-29,4-51,3-37,4% соответственно.
Существенное повышение термических ресурсов на фоне сокращения количества атмосферных осадков на всей исследуемой территории сопроводилось ухудшением условий влагообеспеченности. Самое значительное снижение ГТК как в целом за тёплый период года, так и по отдельным периодам вегетации, отмечено в административных районах Южной, Центральной (рис. 3а) почвенно-климати-ческих зон и примыкающих к ним административных районах Западной почвенно-кли-матической зоны (рис. 3б).
Бузулукс кий район
0.84
CC 0,8
m
о К 0,6
fc!
К 0,4
О 0,2
И 0
Н
1-, -02
-0,4
■ С 1,6! 3 1
0,09
1
-0,05
-0,11
J
IV
Период Средние значения
-0,19 Изменение
а б
Рис. 3. Современные параметры и изменение гидротермических условий (1990-2021 гг.) в периоды активной вегетации (I - весь тёплый период; II - за май-август; III - за август-октябрь; IV - за апрель-июнь) озимой пшеницы в Центральной (а) и Западной (б) природно-климатических
зонах Оренбургской области Fig. 3. Modern parameters and changes in hydrothermal conditions (1990-2021) during the periods of active vegetation (I - the entire warm period; II - for May-August; III - for August-October; IV - for April-June) of winter wheat in the Central (a) and Western (b) climatic zones of the Orenburg Oblast
В целом, в результате произошедших (1990-2021 гг.) климатических изменений самые неблагоприятные метеорологические условия в Заволжской степной провинции сложились в Центральной почвенно-климати-ческой зоне. Здесь ГТК всего тёплого периода оказался равен 0,62, характеризуя условия увлажнения как очень засушливые. В Западной почвенно-климатической зоне они характеризовались как засушливые (ГТК 0,75-0,76) а в Южной - как пограничные между засушливыми и очень засушливыми (ГТК 0,70).
Несмотря на также заметное снижение ГТК в административных районах Западной почвенно-климатической зоны (Новосергиевский, Сорочинский, Красногвардейский и Ташлинский), предшествующие исследуемому периоду более высокие значения ГТК позволили сохранить уровень, превышающий его современные значения в Центральной и Южной почвенно-климатических зонах. В самых западных административных районах области (Грачёвский, Курманаевский, Бузулук-ский, рис. 3б), при несколько меньших исходных значениях и сравнительно невысоком снижении ГТК в анализируемый период, его средние значения оказались на примерно таком же уровне. Таким образом, итогом произошедших за 32-летний период климатических изменений стало достаточно ощутимое повышение засушливости климата во всей Заволжской степной провинции, определившее Западную почвенно-климатическую зону как более благоприятную для полеводства по гидротермическим условиям.
Определение перекрёстных связей структурных элементов урожаев между собой и с гидротермическими условиями вегетационного периода позволило выявить наиболее выраженные парные зависимости факторных и результативных признаков, а также определить их пространственные особенности (табл. 1).
Из всего многообразия парных сравнений временных рядов результативных и факторных признаков выявлено 25 совместных вариаций с теснотой корреляционной связи выше
слабой, с абсолютными значениями коэффициента корреляции Пирсона (г) более 0,3.
С суммой активных температур связь всех принятых в исследовании структурных элементов урожая обратная, от средней умеренной (г от 0,3 до 0,5) до сильной высокой (г от 0,7 до 0,9). Наиболее сильно связанными оказались урожайность зерна с уборочной площади и сумма активных температур воздуха (выше 10°С) всего периода вегетации, от посева до уборки. С атмосферными осадками различных временных периодов выявлена прямая связь: от средней умеренной (г от 0,3 до 0,5) до средней заметной (г от 0,5 до 0,7). Наиболее сильно связанной оказалась урожайность зерна с уборочной и посевной площади с суммарными атмосферными осадками всего периода от посева до уборки, включая осадки холодного периода.
Проведённые исследования позволили подтвердить уже высказываемое нами предположение о имеющей отрицательную направленность зависимости площади посева озимой пшеницы от суммы активных температур в предпосевной период. Подтверждена и обратная связь площади уборки с суммой активных температур послепосевного осеннего периода [21].
Сокращение посевных площадей озимой пшеницы после особенно жарких летних месяцев мы связываем с чрезмерным нагреванием почвы, огромными потерями влаги паровыми полями в традиционных пахотных технологиях, иссушением посевного слоя почвы и высокими рисками получения полноценных всходов, что значительно снижает мотивацию посева. В таких ситуациях отведённые под посев озимой пшеницы паровые поля засеваются весной следующего года яровой пшеницей. Чрезмерные термические ресурсы в послепосевной осенний период также сопровождаются иссушением почвы, формированием изреженных всходов, а в отдельные годы - и гибелью посевов, что приводит к уменьшению уборочных площадей относительно площади посева.
Таблица 1
Связь структурных элементов урожаев (г) озимой пшеницы с гидротермическими условиями вегетационного периода, в среднем по исследуемым административным районам Оренбургской
области
Факторные признаки* Результативные признаки
площадь посева, га площадь уборки, га валовой сбор,т урожайность с посевной площади, т/га урожайность с уборочной площади, т/га
1 - 0,52
2 - 0,36 - 0,32
3 - 0,31 - 0,52 - 0,54
4 - 0,54 - 0,65 - 0,77
5 0,48 0,32
6 0,31 0,31
7 0,33 0,41
8 0,52 0,58
9 0,38
10 0,39 0,36
11 0,90 0,57
12 0,79
13 0,74
14 0,74
*Примечание:
1 - Сумма активных температур предпосевного периода (май-август), °С;
2 - Сумма активных температур осеннего периода (август-октябрь), °С;
3 - Сумма активных температур весенне-летнего периода (апрель -июнь), °С;
4 - Сумма активных температур всего периода вегетации (август-июнь), мм;
5 - Осадки весенне-летнего периода вегетации (апрель-июнь), мм;
6 - Осадки периода активных температур от посева до уборки (август-июнь), мм;
7 - Осадки холодного периода, мм;
8 - Все осадки от посева до уборки, мм;
9 - Осадки периода активных температур от начала парования до уборки (май-июнь), мм;
10 - ГТК весенне-летнего периода (апрель-июнь), мм;
11 - Площадь посева, га;
12 - Площадь уборки, га;
13 - Урожайность с посевной площади, т/га;
14 - Урожайность с уборочной площади, т/га.
В подобных условиях валовой сбор зерна чаще всего определяется площадью сохранившихся к уборке посевов и их урожайностью, а площадь посева и урожайность с посевной площади имеют подчинённый характер, что и подтвердил корреляционно-регрессионный анализ. Доля дисперсии зависимой переменной (У) от
объясняющих переменных (х_1 и х_2) составила 95,0% (Я2 = 0,95), что указывает на хорошую связь факторных и результативных признаков.
Линейное уравнение множественной регрессии (1) в натуральной форме имеют вид:
V = 1,6621*! + 19672,7521Х2 - 31194,9880,
где У - валовой сбор зерна озимой пшеницы, т/га; площадь уборки, га; х2 - урожайность зерна с уборочной площади, т/га.
(1)
Его представление в стандартизованной форме (2) в виде:
= 0,6358 ^ + 0,568^2 (2)
указывает на практически равное влияние на валовой сбор зерна обоих факторных признаков, с некоторым преимуществом площади уборки по отношению к урожайности с убо-
рочной площади. В этом отношении, полученная в исследовании прямая сильная высокая связь площади уборки и площади посева указывает на необходимость тщательной адаптации реализуемых агротехнологий к климатическим тенденциям, направленной на повышение выживаемости посевов к уборке и на максимальное сохранение засеянных площадей.
Сравнение временных рядов урожайности с уборочной площади и гидротермических параметров отдельных периодов вегетации выявило её обратную сильную высокую связь с суммой
активных температур и прямую среднюю заметную связь с суммарными осадками всего периода вегетации (от посева до уборки). Использование связывающих их парных коэффициентов корреляции позволило получить уравнение множественной регрессии с долей дисперсии зависимой переменной (У) от объясняющих переменных (х1 и х2) на уровне 62,0% = 0,62), свидетельствующей о приемлемой связи факторных и результативных признаков.
В натуральной форме уравнение множественной регрессии (3) имеет следующий вид:
У = -0,2193Е - 02х1 + 0,2538Е - 02х2 + 6,2600,
где У - урожайность зерна озимой пшеницы с уборочной площади, т/га; х1- сумма активных температур от посева до уборки, С; х2 - суммарные осадки от посева до уборки, мм.
(3)
Представление уравнения в стандартизованной форме (4) в виде:
Ьу = - 0,5310^ + 0,2840^2 (4) указывает на преимущественное обратное влияние на урожайность зерна с уборочной площади суммы активных температур, а прямое влияние атмосферных осадков несколько ниже.
Анализ пространственных особенностей корреляции, приведённых в уравнениях регрессии факторных и результативных признаков, позволил выявить административные районы с наиболее благоприятным их сочетанием. Исходя из этого, перспективным направлением стабилизации валовых сборов озимой пшеницы в Заволжской степной провинции в условиях меняющегося климата может стать северо-западная ориентация посевных площадей с преимущественной концентрацией в Западной почвенно-климатической зоне: Бузулук-ском, Курманаевском, Грачёвском, а также Красногвардейском, Сорочинском и Новосергиевском районах. Перспективность возделывания озимой пшеницы в Южной и Центральной почвенно-климатических зонах ограничивается более существенным повышением засушливости климата и связанным с ним снижением экономической целесообразности.
В ыводы. В результате проведения исследований выявлены следующие закономерности:
1. В административных районах Оренбургской области, вносящих наибольший вклад в областной урожай озимой пшеницы, расположенных в Центральной, Западной и Южной почвенно-климатических зонах Заволжской степной провинции, наблюдается существенное повышение ресурсов тепла на фоне снижающегося количества атмосферных осадков, имеющее чётко выраженную юго-восточную направленность.
2. Самые неблагоприятные для полевых культур метеорологические условия (19902021 гг.) сложились в Центральной и Южной почвенно-климатических зонах, где ГТК всего тёплого периода характеризует условия увлажнения как очень засушливые (0,62) и пограничные между засушливыми и очень засушливыми (0,70). В Западной почвенно-климатической зоне области отмечено менее стремительное повышение засушливости климата, и ГТК анализируемого периода оказался на 8,5-22,6% выше.
3. В сложившихся метеорологических условиях валовые сборы зерна озимой пшеницы сильно связаны с урожайностью с уборочной площади и площадью сохранившихся к
уборке посевов. Урожайность с уборочной площади в наибольшей степени зависима от суммы активных температур (г = - 0,77, обратная высокая связь) и суммарных осадков всего вегетационного периода (г = 0,58, прямая заметная связь).
4. Пространственные особенности корреляции факторных и результативных признаков свидетельствуют о целесообразности северо-западной ориентации посевных площадей с преимущественной концентрацией в Западной почвенно-климатической зоне.
Для стабилизации валовых сборов целесообразно проведение агротехнических мероприятий, снижающих чрезмерное нагревание и
иссушение почвы (мульчирование поверхности, исключение отвальной обработки почвы), повышающих сохранность, выживаемость посевов (селекция сортов на жаро- и засухоустсй-чивость) и реализацию их биологического потенциала (внедрение интеллектуальных агро-технологий, квалифицированное агрономическое сопровождение).
Источник финансирования. Исследование выполнено в рамках государственного задания по теме № ГР АААА-А21-121011190016-1 «Проблемы степного природопользования в условиях современных вызовов: оптимизация взаимодействия природных и социально-экономических систем».
Список источников
1. Zandalinas S.I., Fritschi F.B., Mittler R. Global Warming, Climate Change, fad Environmental Pollution: Recipe for a Multifactorial Stress Combination Disaster // Trends in Plant Science. 2021. No. 26(6). pp. 588-599.
2. Tian L., Yuan S., Quiring SM. Evaluation of six indices for monitoring agri-cultural drought in the south-central United States //Agric. For. Meteorol. 2018. No. 249. pp. 107-119.
3. Павлова В.Н., Богданович А.Ю., Семёнов С.М. Об оценке благоприятности климата для культивирования зерновых исходя из частоты сильных засух // Метеорология и гидрология. 2020. № 12. С. 95-101.
4. Spinoni J., Naumann G., Vog J.V., Barbosa P. The biggest drought events in Europe from 1950 to 2012 // Journal of Hydrology: Regional Studies. 2015. No. 3.pp. 509-524.
5. Javadinejad S., Dara R., Jafary F., 2021. Analysis and Prioritization the Effec-tive Factors on Increasing Farmers Resilience Under Climate Change and Drought // Agricultural Research. 2021. No. 10. pp. 497-513.
6. Старкова О.Я. Особенности условий труда в сельской местности // Экономика сельского хозяйства России. 2020. № 6. С. 105-108.
7. Зезин Н.Н., Воробьёв В.А. Хлебопекарная пшеница уральской селекции // Достижения науки и техники АПК 2010. № 11. С. 40-42.
8. Гулянов Ю.А., Чибилёв А.А., Чибилёв (мл.) А.А. Резервы повышения урожайности и качества зерна озимой пшеницы и их зависимость от гетерогенности посевов в условиях степной зоны Оренбургского Предуралья // Юг России: экология, развитие. 2020. № 15(1). С. 79-88.
9. Воронин Б.А., Чупина И.П., Воронина Я.В. Экспортно-ориентированное развитие российского сельского хозяйства // Аграрный вестник Урала. 2020. № S 13. С. 2-9.
10. Савенкова И.В., Матвеева О.П. Реализация экспортного потенциала Российской Федерации на мир овом рынке пшеницы // Вестник Белгородского университета кооперации, экономики и права. 2021. № 5 (90). С. 47-57.
11. Красова Е.В., Богач А.С. Современное развитие экспорта продовольственных товаров и сельскохозяйственного сырья // Теоретическая и прикладная экономика. 2017. № 4. С. 49-58.
12. Кислов А.В., Глинушкин А.П., Кащеев А.В. Агроэкологические основы повышения устойчивости земледелия в степной зоне // Достижения науки и техники АПК. 2018. № 7. С. 9-13.
13. Суховеева О.Э. Адаптация землепользования к изменениям климата в России // Метеорология и гидрологи. 2020. № 12. С. 20-26.
14. Климентьев А.И. Почвы степного Зауралья: ландшафтно- генетическая и экологическая оценка. Екатеринбург: Издательство УрО РАН, 2000. 436 c.
15. Gulyanov Yu.A., Chibilev A.A., Levykin S.V., Silanteva V.V., Kazachkov G.V., Sokolova L.V. Ecological-based adaptation of agriculture to the soil and climatic conditions in Russian Steppe. Ukrainian Journal of Ecology. 2019. No. 9(3). pp.393-398.
^.Специализированные массивы для климатических исследований http://aisori-m.meteo.ru/waisori/select.xhtml.
17. ЕМИСС. Государственная статистика. Валовые сборы сельскохозяйственных культур. https://www.fedstat.ru/indicator/30950.
18. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
19. Pearson K. Note on regression and inheritance in the case of two parents. - Proceedings of the Royal Society of London, 1895. Vol. 58. No. 347-352. pp. 240-242. https:// https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1895RSPS...58.240P/abstract
20. Chaddock R.E. Principles and Methods of Statistics. Houghton Mifflin, 1925. https://books.google.ru/books/about/Prin-ciples_and_methods_of_statistics.html?id=otVfAAAAIAAJ&redir_esc=y.
21. Gulyanov Yu.A. Scientific bases of principles estimating a state of the vege-tation cover in steppe agrocenoses using innovative methods of smart agriculture. IOP Conf. Ser.: Earth Environ, 2021. Sci.817: 012039.
THE IMPACT OF CLIMATE CHANGE ON THE DYNAMICS OF WINTER WHEAT GRAIN PRODUCTION IN THE ORENBURG OBLAST
©2022. Yuriy A. Gulyanov
Institute of Steppe ofthe Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Orenburg, Russia, iury. gulynov@yandex. ru
Abstract. The research was carried out in the administrative districts of the Trans-Volga steppe province (Orenburgsky, Tashlinsky, Novosergievsky, Krasnogvardeysky, Sorochinsky, Pervomaisky, Grachevsky, Kurmanaevsky, Buzuluksky). All of them have extensive areas of sowing (186 thousand hectares or 52.1%) and make the greatest contribution to the formation of the winter wheat harvest (325 thousand tons or 54.3% on average for 2012-2021 years) in the Orenburg Oblast. The territory under study is mainly an agricultural zone of the region, focused on the production of a wide range of food crops. The soil cover is represented by common and southern chernozems. A characteristic feature of the climate is a steady trend of rising aridity, expressed in a noticeable increase in heat resources on the background of a decreasing amount of precipitation. The most unfavorable meteorological conditions of the studied period (1990-2021) were observed in the Central and Southern soil-climatic zones, with an HTC of 0.62 (Central zone), characterizing humidification conditions as very arid and 0.70 (Southern zone) - as the borderline between arid and very arid areas. In the Western soil-climatic zone, there is also a tense humidification regime, although according to the SCC (0.75-0.76), it is more favorable. The gross harvest of winter wheat grain in the study area is determined by the area of crops preserved for harvesting (r = 0.79), their yield (r = 0.74), and the territory of sowing and yield from the sown area have a subordinate character. The yield from the harvesting area is most de-pendent on the sum of active temperatures (r = - 0.77, invert high relationship) and total precipitation of the entire growing season (r = 0.58, direct noticeable relationship). Spatial features of correlation of factorial and productive signs under existing climatic trends indicate the prospects of the north-western orientation of cultivated areas with a pre-dominant concentration in the Western soil-climatic zone and the implementation of modern adaptation strategies.
Keywords: winter wheat, grain harvest, meteorological indicators, climate change, adaptation strategies
References
1. Zandalinas S.I., Fritschi F.B., Mittler R. Global Warming, Climate Change, fad Environmental Pollution: Recipe for a Multifactorial Stress Combination Disaster. Trends in Plant Science, 2021, No. 26(6), pp. 588-599.
2. Tian L., Yuan S., Quiring SM. Evaluation of six indices for monitoring agricultural drought in the south-central United States. - Agric. For. Meteorol, 2018, No. 249, pp. 107-119.
3. Pavlova V.N., Bogdanovich A.Ju., Semjonov S.M. Ob ocenke blagoprijatnosti klimata dlja kul'tivirovanija zernovyh ishodja iz chastoty sil'nyh zasuh (Assessment of climate favorability for the grain cultivation based on the frequency of severe droughts). Meteorologija i gidrologija, 2020, № 12. pp. 95-101.
4. Spinoni J., Naumann G., Vog J.V., Barbosa P. The biggest drought events in Europe from 1950 to 2012. Journal of Hydrology: Regional Studies, 2015, No. 3, pp. 509-524.
5. Javadinejad S., Dara R., Jafary F., 2021. Analysis and Prioritization the Effective Factors on Increasing Farmers Resilience Under Climate Change and Drought. Agricultural Research, 2021, No. 10, pp. 497-513.
6. Starkova O.Ja. Osobennosti uslovij truda v sel'skoj mestnosti (Peculiarities of working conditions in rural areas). Jekonomika sel'skogo hozjajstva Rossii, 2020, No. 6, pp. 105-108
7. Zezin N.N., Vorob'jov V.A. Hlebopekarnaja pshenica ural'skoj selekcii (Baking wheat of the Ural breeding). Dosti-zhenija nauki i tehniki APK. 2010. No. 11. pp. 40-42.
8. Guljanov Ju.A., Chibiljov A.A., Chibiljov (ml.) A.A. Rezervy povyshenija urozhaj-nosti i kachestva zerna ozimoj pshenicy i ih zavisimost' ot geterogennosti po-sevov v uslovijah stepnoj zony Orenburgskogo Predural'ja (Reserves for the increase of yield and quality of winter wheat grain and their dependence on the heterogeneity of crops in the conditions of the steppe zone ofthe Orenburg Urals, Russia). Jug Rossii: jekologija, razvitie, 2020, № 15(1), pp. 79-88.
9. Voronin B.A., Chupina I.P., Voronina Ja.V. Jeksportno-orientirovannoe razvitie rossijskogo sel'skogo hozjajstva (Export-oriented development of Russian agriculture and agro-industrial complex). Agrarnyj vestnik Urala, 2020, No. S 13, pp. 2-9.
10. Savenkova I.V., Matveeva O.P. Realizacija jeksportnogo potenciala Rossij-skoj Federacii na mirovom rynke pshenicy (Realization of the export potential of the Russian Federation on the world wheat market). Vestnik Belgorodskogo universiteta kooperacii, jekonomiki i prava, 2021, No. 5 (90), pp. 47-57.
11. Krasova E.V., Bogach A.S. Sovremennoe razvitie jeksporta prodovol'stvennyh tovarov i sel'skohozjajstvennogo syr'ja (Modern development of exports of food products and agricultural raw materials). Teoreticheskaja i prikladnaja jekonomika, 2017, No. 4, pp. 49-58.
12. Kislov A.V., Glinushkin A.P., Kashheev A.V. Agrojekologicheskie osnovy po-vyshenija ustojchivosti zemledelija v stepnoj zone (Agroecologjcal basis for an increase in the farming stability in the steppe zone). Dostizhenija nauki i tehniki APK, 2018, No. 7, pp. 9-13.
13. Suhoveeva O.Je. Adaptacija zemlepol'zovanija k izmenenijam klimata v Rossii (Adaptation of land use to climate change in Russia). Meteorologija i gidrologija, 2020, No. 12. pp. 20-26.
14. Kliment'ev A.I. Pochvy stepnogo Zaural'ja: landshaftno- geneticheskaja i jeko-logicheskaja ocenka (Soils of the steppe Trans-Urals: landscape-genetic and ecological assessment). Ekaterinburg: Izd. UrO RAN, 2000. 436 P.
15. Gulyanov Yu.A., Chibilev A.A., Levykin S.V., Silanteva V.V., Kazachkov G.V., Sokolova L.V. Ecological-based adaptation of agriculture to the soil and climatic condtions in Russian Steppe. Ukrainian Journal of Ecology, 2019, No. 9(3), pp.393-398.
16. Specializirovannye massivy dlja klimaticheskih issledovanij (Specialized arrays for climate research) http://aisori-m.meteo.ru/waisori/select.xhtml.
17. EMISS. Gosudarstvennaja statistika. Valovye sbory sel'skohozjajstvennyh kul'tur (EMISS. State statistics. Gross harvest of agricultural crops). https://www.fedstat.ru/indicator/30950.
18. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoj obra-botki rezul'tatov issledovanij) (Method of field experiment (with the basics of statistical processing of research results)). M.: Agropromizdat, 1985, 351 p.
19. Pearson K. Note on regression and inheritance in the case of two parents. Proceedings of the Royal Society of London, 1895. Vol. 58, No. 347-352, pp. 240-242. https:// https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1895RSPS...58.240P/abstract
20. Chaddock R.E. Principles and Methods of Statistics. Houghton Mifflin, 1925. https://books.google.ru/books/about/Principles_and_methods_of_statistics.html?id=otVfAAAAIAAJ&redir_esc=y.
21. 21. Gulyanov Yu.A. Scientific bases of principles estimating a state of the vegetation cover in steppe agrocenoses using innovative methods of smart agriculture. IOP Conf. Ser.: Earth Environ, 2021. Sci.817: 012039.
Сведения об авторах Ю.АГулянов - д-р с.-х. наук, профессор, ведущий научный сотрудник.
Институт степи Уральского отделения Российской академии наук (УрО РАН) - обособленное структурное подразделение Оренбургского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук (ОФИЦ РАН), ул. Пионерская, 11, г. Оренбург, Россия.
Information about the authors Yu. A. Gulyanov- Dr. Agr. Sci., Professor, Leading Researcher.
Institute of Steppe of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Orenburg Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 11, Pionerskay a St., Orenburg, Russia.
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest: the authors declare that they have no conflicts of interest.
Стат ья поступила в редакцию 19.07.2022; одобрена после рецензирования 20.07.2022; принята к публикации 25.08.2022. The article was submitted 19.07.2022; approved after reviewing 20.07.2022; acceptedfor publication 25.08.2022.
