CC BY
232
практически неограниченны. Представленные выше примеры показывают, насколько можно расширить рамки обычного занятия или самостоятельной работы студента, повысить его интерес к предмету.
Библиографический список
1. Геопортал. Инфраструктура пространственных данных РФ [Электронный ресурс]. URL: http://nsdi.ru/geoportal/ catalog/main/home.page (дата обращения: 15.05.2013).
УДК 633.1:551.58
ЗАСУХИ И КРИТЕРИИ ИХ ОЦЕНКИ
С. И. Пряхина, Е. И. Гужова, Р. И. Злобин, С. А. Кузнецова, М. М. Смирнова
Саратовский государственный университет E-mail: [email protected]
В данной статье на ежедневном метеорологическом материале за тридцатилетний период рассчитаны критерии засушливости по Селянинову, Шашко и Кабанову. Выбраны самые результативные показатели, которые наиболее полно отражают степень засушливости того или иного периода. Критерии засушливости учитываются при страховых и дотационных выплатах сельскохозяйственным предприятиям в неурожайные годы на областном и государственном уровне. Проанализированные коэффициенты не в полной мере отражают степень засушливости. Поэтому при выплатах страховых компенсаций нужно учитывать не отдельные показатели, а их комплекс.
Ключевые слова: коэффициенты засушливости, засуха, урожайность, яровая пшеница.
Droughts and Evaluation their Criteria
S. I. Pryakhina, E. I. Guzhova, R. I. Zlobin, S. A. Kuznetsova, M. M. Smirnova
In this article, on the basis of daily meteorological material over the thirty years period the drought criteria are according to Selyaninov, Shashko, and Kabanov's works. The most productive indicators are selected; best rate the degree of the aridity over the particular period. The criteria are considered in the drought insurance and subsidy payments to agricultural producers in the lean years on the regional and state level. The analyzed coefficients do not fully show the rate of drought, i.e. only complex indicators, not separate ones, must be taken into account while paying the insurances. Key words: coefficients of aridity, drought, crop, spring wheat.
Своеобразие климата Саратовской области состоит в его высокой степени континентально-сти, большой изменчивости погоды от года к году и частой повторяемости засух, что существенно снижает его сельскохозяйственный потенциал. Поэтому изучению и оценке засух в регионе всегда уделялось повышенное внимание.
В условиях глобального потепления климата проблема мониторинга и оценки засушливых явле-
2. Кормщикова М. Ю. Тематические геопорталы - оптимальный инструмент для анализа и управления пространственными данными при решении отраслевых задач // Геоматика. 2009. № 2(3). С. 90-94.
3. О Концепции создания и развития инфраструктуры пространственных данных РФ : распоряжение Правительства РФ от 21 августа 2006 г. № 1157-р // СПС «КонсультантПлюс»
4. GEO. Неопознанный мир Земля. Геокэшинг: новые геодезисты [Электронный ресурс]. URL: http://old.geo.ru/ chelovek-i-kul-tura/geokeshing-novye-geodezisty?page=1 (дата обращения : 15.05.2013).
ний, а также выявления тенденции их изменения во времени и пространстве приобрела практический интерес, так как с ней связана урожайность всех сельскохозяйственных культур, а следовательно, экономическая стабилизация области.
При выполнении работы были использованы ежедневные метеорологические данные по температуре, осадкам, дефициту влажности и урожайности за тридцатилетний период (с 1981 по 2011 г.) по станции НИИСХ Юго-Восток.
За рассматриваемый период (табл. 1) средняя многолетняя урожайность яровой пшеницы составила 15,2 ц/га.
ГТК Селянинова. Е. К. Зоидзе предложил для оценки интенсивности атмосферных засух использовать гидротермический коэффициент (ГТК) Селянинова за май - июль. При этом рассматривались 5 категорий интенсивности атмосферных засух: очень сильная (ГТКУ-У1 < 0,19), сильная (ГТКУ-У1 = 0,20-0,39), средняя (ГТКУ-У1 = = 0,40-0,60), слабая (ГТКУ-У1 = 0,61-0,75), а также вариант с отсутствием засухи (ГТКу у < 0,75) [1, 2].
За рассматриваемый период очень сильных засух не наблюдалось, сильные засухи были в 1988, 1998, 2002, 2010 и 2011 гг., средней интенсивности засуха была отмечена в 1981, 1986, 1991, 1995, 1996, 1999, 2007 и 2009 гг., слабые засухи отмечались в 1984, 1992 2005 и 2006 гг., а в остальные годы (1982, 1983, 1985, 1987, 1989, 1990, 1993, 1994, 1997, 2000, 2001, 2003, 2004 и 2008 гг.) засуха отсутствовала (табл. 2).
В годы с сильной засухой средняя урожайность яровой пшеницы составила 7,3 ц/га, хотя в отдельные года урожайность падала до 1 ц/га (1998 г.). В годы со средней и слабой засухой урожайность составляла 10-11 ц/га, но в 1999 г. урожайность была 1,2 ц/га (рис. 1).
Таблица 1
Урожайность яровой пшеницы, ц/га, за 1981-2005 гг.
Год Урожайность яровой пшеницы, ц/га
1981 12,1
1982 25,6
1983 13,8
1984 2,6
1985 23,8
1986 18,7
1987 23,7
1988 13,5
1989 15,6
1990 18,7
1991 14,8
1992 18,8
1993 19,3
1994 13,3
1995 4,6
1996 14,3
1997 29
1998 1
1999 1,2
2000 10,5
2001 20,7
2002 10,5
2003 28,6
2004 15,3
2005 8,7
КУ Шашко. В соответствии с предложенным Д. И. Шашко агроклиматическим районированием, на основе показателя годового увлажнения (КУ), Саратовская область расположена в зоне недостаточного и незначительного увлажнения.
Исходя из рассчитанных показателей КУ, на территории Саратовской области можно выделить следующие зоны увлажнения:
1) полувлажную зону с КУ>0,41 (отсутствие засухи);
2) полузасушливую зону с КУ=0,40-0,31 (слабая засуха);
3) засушливую зону с КУ=0,30-0,20 (средняя засуха);
4) очень засушливую зону с КУ=0,19-0,10 (сильная засуха);
5) полусухую полупустынную зону с КУ<0,09 (очень сильная засуха).
Формула для данного коэффициента рассчитывается за весь год и выглядит так: КУ = ХР/ Хй, где ХР - сумма осадков в мм, а Хй - сумма дефицитов в гПа [2, 3].
Погодные условия Саратова в период с 1991 по 2011 г. попадали под следующие по-
казатели увлажнения Шашко (табл. 3): слабая засуха - 2000, 2001, 2003 гг.; средняя засуха -1992, 1994, 1995, 1997, 2002, 2004, 2006, 2007, 2008 гг.; сильная засуха - 1991, 1996, 1998, 1999, 2005, 2009, 2010, 2011 гг., в 1983 г. засухи не наблюдалось.
В годы с сильной засухой средняя урожайность яровой пшеницы составила 8 ц/га, хотя в отдельные года урожайность падала до 1 ц/га (1998 г.). В годы со средней засухой средняя урожайность составила 15,3 ц/га, но доходила до 4,6 ц/га, в годы со слабой засухой - 19,9ц/га (рис. 2).
Коэффициент Кабанова. Техника определения сухих и влажных дней по коэффициенту Кабанова состоит в следующем. Для каждого дня по эмпирической формуле К=0.4 • ХБ определяется испаряемость. Полученные величины испаряемости по дням сопоставляются с суммой фактически выпавших за каждый день осадков. Те дни, когда осадки превышают испаряемость или потребность в воде на испарение, считались влажными. Сумма осадков сверх испаряемости за данный день относилась к следующему дню как неиспользованный резерв от выпавшего за предыдущий день дождя. Превосходящий резерв суммировался с осадками, выпавшими за последующие сутки (если следующие сутки был дождь), и из полученной суммы вычиталась испаряемость за другой день. И таким образом подсчет продолжался до тех пор, пока разность вычитания не доходила до нуля или отрицательной величины. Все дни, когда осадки и переходящие резервы воды покрывали испаряемость, считались влажными, а остальные - сухими [4].
В основу группировки лет было положено число влажных дней в сумме за весь период. К группе влажных относились все годы, в которые влажных дней за период было не менее 2/3 его продолжительности. Годы с числом влажных дней меньше 1/3 относились к сухим, остальные - к умеренно влажным. В данном случае рассмотрен тёплый период с апреля по сентябрь, что составляет 183 дня. Иными словами, число влажных дней за период во влажные годы составляет больше 122 дней, а умеренно влажные - от 62 до 121 и в сухие - 61 и меньше.
Число влажных и сухих дней за апрель-сентябрь 1991-2001 гг. приведено в табл. 4. Из таблицы видно, что сухие годы (или годы с сильной засухой) - 1991, 1992, 1995, 1998, 1999, 2002, 2005, 2007, 2008, 2009, 2010 и 2011 гг., умеренно влажные (или годы со средней интенсивностью засухи) - 1993, 1994, 1996, 1997, 2000, 2001, 2003, 2004 и 2006 гг., а влажных лет за рассматриваемый период не наблюдалось.
В годы с сильной засухой средняя урожайность яровой пшеницы составила 8,5 ц/га, хотя в отдельные годы урожайность падала до 1 ц/га (1998 г.). В годы со средней засухой средняя урожайность составила 18,9 ц/га (рис. 3).
Таблица 2
ГТК Селянинова за май - июль для оценки интенсивности засухи за 1981-2011 гг.
Год Температура, °С Осадки, мм ГТК Интенсивность засухи
X (май-июль) X (май-июль)
1981 1837,7 84,9 0,46 Средняя
1982 1611,5 137,7 0,85 Нет засухи
1983 1645,1 134,7 0,82 Нет засухи
1984 1939,8 127,0 0,65 Слабая
1985 1638,0 193,8 1,18 Нет засухи
1986 1695,5 94,5 0,56 Средняя
1987 1830,9 149,6 0,82 Нет засухи
1988 1865,7 71,2 0,38 Сильная
1989 1753,3 236,9 1,35 Нет засухи
1990 1549,1 207,1 1,34 Нет засухи
1991 1887,1 77,4 0,41 Средняя
1992 1633,8 102,7 0,63 Слабая
1993 1534 189,6 1,24 Нет засухи
1994 1668,7 188,2 1,13 Нет засухи
1995 1930,1 92,1 0,48 Средняя
1996 1936,7 114,8 0,59 Средняя
1997 1714,2 185,9 1,08 Нет засухи
1998 1962,2 44,4 0,23 Сильная
1999 1692,6 81,9 0,48 Средняя
2000 1621,7 243,6 1,50 Нет засухи
2001 1788 150,5 0,84 Нет засухи
2002 1762,9 66,1 0,38 Сильная
2003 1658,4 192,4 1,16 Нет засухи
2004 1797,2 152,5 0,85 Нет засухи
2005 1813,6 119,7 0,66 Слабая
2006 1736,6 106,4 0,61 Слабая
2007 1840,5 109,7 0,60 Средняя
2008 1733,1 215,7 1,25 Нет засухи
2009 1870,1 111,8 0,60 Средняя
2010 2135,7 72,3 0,34 Сильная
2011 2074,9 79,9 0,39 Сильная
Таблица 3
Коэффициент увлажнения Д.И. Шашко за 1991-2011гг.
Год ХР (Осадки за год) ХО (Дефицит за год) КУ Интенсивность засухи
1981-1990 - - - -
1991 388,4 2114,8 0,18 Сильная
1992 413,8 1800,3 0,23 Средняя
1993 654,4 1532,5 0,43 Нет засухи
1994 498,5 1755,5 0,28 Средняя
1995 479,4 2353,7 0,20 Средняя
1996 388,5 2201,8 0,18 Сильная
1997 471,6 1886,8 0,25 Средняя
1998 321,7 2670,8 0,12 Сильная
1999 356,6 2023,5 0,18 Сильная
2000 646,6 1759,3 0,37 Слабая
2001 591,0 1731,8 0,34 Слабая
Окончание табл. 3
Год ХР (Осадки за год) ХБ (Дефицит за год) КУ Интенсивность засухи
2002 441,8 2080,0 0,21 Средняя
2003 565,9 1403,5 0,40 Слабая
2004 532,4 2058,0 0,26 Средняя
2005 432,1 2349,9 0,18 Сильная
2006 479,1 2110,9 0,25 Средняя
2007 496,7 2344,2 0,20 Средняя
2008 476 2002,6 0,24 Средняя
2009 416,6 2898,9 0,14 Сильная
2010 513,4 3159,3 0,16 Сильная
2011 393,6 2381 0,17 Сильная
Год
-Урожайность, ц/га — — ГТК Селянинова
Рис. 1. Сравнение урожайности яровой пшеницы с интенсивностью засух по ГТК Селянинова за 1981-2005 гг.
Год
-Урожайность, ц/га — — КУ Шашко
Рис. 2. Сравнение урожайности яровой пшеницы с интенсивностью засух по КУ Шашко за 1991-2005 гг.
Таблица 4
Число влажных и сухих дней за апрель - сентябрь (183 дня), рассчитанных по методу Кабанова за 1991-2011 гг.
Год Количество влажных дней месяца Хв.д. Хс.д.
Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь
1981-1990 - - - - - - - -
1991 9 8 5 2 8 7 39 144
1992 16 6 4 11 3 10 50 133
1993 24 2 9 30 20 30 115 68
1994 2 22 15 9 22 3 73 110
1995 4 1 4 3 12 17 41 142
1996 21 7 8 3 0 21 60 123
1997 25 24 13 17 0 21 100 83
1998 24 0 0 1 0 0 25 158
1999 0 10 1 2 4 6 23 160
2000 16 21 17 30 1 17 102 81
2001 4 17 23 3 11 20 78 105
2002 6 4 9 2 4 11 36 147
2003 1 4 19 30 8 26 88 95
2004 14 13 9 16 8 16 76 107
2005 11 17 19 7 3 4 61 122
2006 26 12 4 1 13 13 69 114
2007 19 6 9 9 0 16 59 124
2008 11 7 4 3 5 19 49 134
2009 6 12 3 2 10 0 33 150
2010 4 8 2 2 0 5 21 162
2011 13 0 18 0 4 19 54 129
Среднее 12,2 9,6 9,3 8,7 6,5 13,4 59,6 123,4
-Урожайность, ц/га
Год
Коэффациент Кабанова
Рис. 3. Сравнение урожайности яровой пшеницы с интенсивностью засух по коэффициенту Кабанова за 1991-2005 гг.
Обобщенным критерием всех видов засух считается уровень снижения урожайности. Так, слабые засухи характеризуются снижением урожайности на 10-15%, средние - на 25%, сильные - на 50%, очень сильные - более чем на 50 % от среднего многолетнего значения [2].
Следовательно, исходя из данных многолетних наблюдений, урожайность в годы со слабыми засухами должна быть в среднем 13,3 ц/га, со средними засухами - 11,4 ц/га, с сильными засухами - 7,6 ц/га, а с очень сильными засухами - менее 7,6 ц/га (табл. 5) [2].
35
140
30
120
25
100
20
80 ю
15
60
10
40
5
20
0
0
Таблица 5
Засушливость лет (по разным критериям оценки) и средняя урожайность по интенсивностям засухи
ГТК Селянинова
Интенсивность засухи Очень сильная Сильная Средняя Слабая Нет засухи
Год - 1988, 1998, 2002, 2010, 2011 1981, 1986, 1991, 1995, 1996, 1999, 2007, 2009 1984, 1992, 2005, 2006 1982, 1983, 1985, 1987, 1989, 1990, 1993, 1994, 1997, 2000, 2001, 2003, 2004, 2008
Средняя урожайность, ц/га - 7,3 10 11 19,8
КУ Шашко
Интенсивность засухи Очень сильная Сильная Средняя Слабая Нет засухи
Год - 1991, 1996, 1998, 1999, 2005, 2009, 2010, 2011 1992, 1994, 1995, 1997, 2002, 2004, 2006, 2007, 2008 2000, 2001, 2003 1993
Средняя урожайность, ц/га - 8 15,3 19,9 19,3
Коэ( )фициент Кабанова
Интенсивность засухи Сильная (сухие годы) Средняя (умеренно влажные годы) Слабая (влажные годы)
1991, 1992, 1995, 1998, 1999, 1993, 1994, 1996, 1997, 2000, 2001, 2003, 2004, 2006
Год 2002, 2005, 2007, 2008, 2009, 2010,2011 -
Средняя урожайность, ц/га 8,5 18,9 -
Анализ оценки 3 показателей засушливости (табл. 6) показал, что самым приемлемым критерием является ГТК, так как за рассматриваемый период процент его ошибки составил 52% (13 лет из 25 ошибочная оценка), а ошибка по КУ Шашко и коэффициенту Кабанова составила по 60% (9 лет из 15 ошибочная оценка). Самые большие погрешности при расчёте засух слабой и средней интенсивности.
Самые точные расчёты были получены при сильных засухах, особенно хорошо эту интенсивность отражает коэффициент Кабанова. Следовательно, объективную оценку засушливости каждого рассматриваемого периода следует рассчитывать
по совокупности всех 3 критериев с привлечением данных по урожайности различных культур.
Очень сильную засуху не отразил ни один из критериев, несмотря на то, что в 4 случаях из всего периода, судя по урожайности, наблюдалась данная интенсивность (1984г. - 2,6 ц/га, 1995 г. - 4,6 ц/га, 1998 г. - 1 ц/га и в 1999 г. - 1,2 ц/га). Если гибель культур не подтверждена никаким коэффициентом, то компенсационные выплаты сельскому хозяйству соответствуют выплатам по средней интенсивности засухи, что приводит к разорению и упадку фермерских хозяйств, а это, в свою очередь, снижает экономическую стабильность нашей области.
Таблица 6
Засушливость лет по разным коэффициентам и фактическая урожайность яровой пшеницы
за период с 1981 по 2011 год
Год ГТК Селянинова КУ Шашко Коэффициент Кабанова Урожайность, ц/га
1981 Средняя - - 12,1
1982 Нет засухи - - 25,6
1983 Нет засухи - - 12,8
1984 Слабая - - 2,6
1985 Нет засухи - - 27,8
1986 Средняя - - 18,7
1987 Нет засухи - - 23,7
1988 Сильная - - 13,5
1989 Нет засухи - - 15,6
1990 Нет засухи - - 18,7
1991 Средняя Сильная Сильная 14,8
С. И. Пряхина, Е. И. Гужова. Условия произрастания озимых культур в осенний период
Окончание табл. 6
Год ГТК Селянинова КУ Шашко Коэффициент Кабанова Урожайность, ц/га
1992 Слабая Средняя Сильная 18,8
1993 Нет засухи Нет засухи Средняя 19,3
1994 Нет засухи Средняя Средняя 13,3
1995 Средняя Средняя Сильная 4,6
1996 Средняя Сильная Средняя 14,3
1997 Нет засухи Средняя Средняя 29
1998 Сильная Сильная Сильная 1
1999 Средняя Сильная Сильная 1,2
2000 Нет засухи Слабая Средняя 10,5
2001 Нет засухи Слабая Средняя 20,7
2002 Сильная Средняя Сильная 10,5
2003 Нет засухи Слабая Средняя 28,6
2004 Нет засухи Средняя Средняя 15,3
2005 Слабая Сильная Сильная 8,7
2006 Слабая Средняя Средняя -
2007 Средняя Средняя Сильная -
2008 Нет засухи Средняя Сильная -
2009 Средняя Сильная Сильная -
2010 Сильная Сильная Сильная -
2011 Сильная Сильная Сильная -
Среднее - - - 15,2
В связи с вышесказанным целесообразно ввести поправки в существующих коэффициентах, а также начать разработку новых, более точных методов расчёта засушливости сезонов.
Библиографический список
1. Грингоф И. Г., Пасечнюк А. Д. Агрометеорология и агрометеорологические наблюдения. СПб., 2005. 552 с.
2. Зоидзе Е. К. О подходе к исследованию неблагопри-
УДК 551.689
ятных агроклиматических явлении в условиях изменения климата в Российской Федерации // Метеорология и гидрология. 2004. Вып. 1. 96 с.
3. Шульгин А. М. Агрометеорология и агроклиматология : учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности «Метеорология». Л., 1978. 197 с.
4. Кабанов П. Г. Погода и засухи в Поволжье / Министерство сельского хозяйства РСФСР Ордена Трудового Красного Знамени НИИСХ Юго-Востока // Науч. тр. Вып. 31. 1972. 75 с.
УСЛОВИЯ ПРОИЗРАСТАНИЯ ОЗИМЫХ КУЛЬТУР В ОСЕННИЙ ПЕРИОД И ИХ СОСТОЯНИЕ КО ВРЕМЕНИ ПРЕКРАЩЕНИЯ ВЕГЕТАЦИИ В САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
С. И. Пряхина, Е. И. Гужова
Саратовский государственный университет E-mail: [email protected]
По ежедневным метеорологическим данным за 30-летний период (1981-2011 гг.) по ст. Саратов ЮВ рассматриваются агрометеорологические условия вегетации озимых культур. Рассчитаны оптимальные сроки сева и даты перехода температуры через 10, 5 и 0°С. Анализ данных показал, что с потеплением климата сдви-
нулись даты перехода температуры на более поздние сроки, что имеет важное значение для возделывания зерновых культур. По благоприятности осенней вегетации была дана балльная оценка осенних сезонов.
Ключевые слова: озимые культуры, оптимальные сроки сева, переход средней суточной температуры через 5°С, осенний сезон, балльная оценка осеннего сезона, репродуктивные органы, цикл закаливания, глобальное потепление.
