Агроклиматические ресурсы как фактор сельскохозяйственного освоения Приенисейской Сибири

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

В.А. Безруких, О.Ю. Елин

АГРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ КАК ФАКТОР СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ОСВОЕНИЯ ПРИЕНИСЕЙСКОЙ СИБИРИ

Агроклиматические ресурсы, температуры выше 10°С, безморозный период, осадки, Приени-

сейская Сибирь.

При решении проблемы оптимизации сельскохозяйственного освоения территории, разработке вопросов природопользования и конструировании рациональных типов культурных ландшафтов оценка агроклиматических ресурсов имеет важное значение.

С климатом связаны условия роста и развития растений, особенности организации сельского хозяйства, размещения его отраслей и отдельных культур, характер мелиоративных, агротехнических и технических мероприятий. Учет гидротермического режима позволяет более точно выделить региональные системы сельского хозяйства и дать им содержательную оценку.

Цель работы - проанализировать современные климатические показатели, которые оказывают непостредственное влияние на сельскохозяйственное производство в условиях Приенисейской Сибири.

Приенисейская Сибирь занимает переходное положение между низменной равниной Западной Сибири и горными территориями Южной Сибири, что сказывается на особенностях рельефа, климата и мерзлотных процессах. Климат исследуемой территории можно отнести к «среднеконтинентальному», так как он более континентален, чем западносибирский и менее континентален, чем северо-восточный и забайкальский. Система рек бассейна Енисея придает территории определенную компактность и выступает в качестве своеобразного естественного и хозяйственного каркаса, в связи с чем эта территория и называется Приенисейской Сибирью. Такое переходное положение территории проявляется во всех компонентах природного комплекса и выражается в их сложности, неустойчивости, многообразии сочетаний, в том числе и в агроклиматических ресурсах. Характеристики основных элементов климата и возможные решения производственных задач рассмотрены ниже.

Суммы средних суточных температур воздуха выше 10°С являются интегральными показателями термического режима территории в летний период. Средние многолетние суммы температур воздуха выше 10°С на большей части южной равнинной территории края достигают высоких значений от 1900° до 2000°С. Исключения составляют лишь наиболее приподнятые участки поверхности, где температуры не превышают 1800°С. В прилегающих горных возвышениях температуры снижаются до 1200-1300. Потребности в

суммах средних суточных температур выше 10°С, необходимые для вызревания основных сельскохозяйственных культур, представлены в табл. 1.

Таблица 1

Суммы средних суточных температур воздуха выше 10°С, необходимые для выращивания растений

[Безруких, Елин, Дудник, 2009, с. 407]

Культура и сорт Скороспелость Биологическая сумма температур в градусах

Чуль- ская Тюхтет Боготол Боль- шой Улуй Круто- ярский Ужур Новосе- лово

Яровая пшеница (мягкая) Раннеспелая 1286 1185 1312 1343 1343 1336 1400

Среднеспелая 1386 1285 1418 1443 1443 1435 1500

Позднеспелая 1586 1419 1513 1636 1641 1633 1700

Яровая пшеница (твердая) Раннеспелая 1397 1291 1424 1450 1445 1436 1500

Среднеспелая 1386 1385 1518 1443 1543 1554 1600

Позднеспелая 1586 1485 1618 1543 1643 1634 1700

Ячмень Раннеспелая 1136 1035 1168 1193 1193 1184 1280

Среднеспелая 1247 1141 1274 1300 1295 1285 1350

Позднеспелая 1347 1241 1324 1400 1345 1345 1450

Овес Раннеспелая 1136 1235 1268 1198 1193 1184 1250

Среднеспелая 1216 1235 1363 1393 1395 1394 1450

Позднеспелая 1336 1335 1468 1493 1495 1494 1550

Озимая рожь Раннеспелая 1164 1073 1207 12229 1239 1232 1300

Среднеспелая 1214 1123 1257 1379 1239 1282 1350

Позднеспелая 1264 1173 1307 1329 1339 1332 1400

Озимая пшеница Раннеспелая 1275 1179 1313 1336 1331 1333 1400

Среднеспелая 1325 1229 1363 1386 1381 1383 1450

Позднеспелая 1375 1279 1413 1436 1431 1433 1500

Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха выше 10°С. Этот период близок к длительности вегетации растений в наиболее активной их фазе, что обеспечивает вызревание раннеспелых и среднеспелых сортов зерновых и овощных культур и позволяет рекомендовать их распространение в новые районы. Общее определение начальных и конечных фаз развития растений, закономерностей в распределении периода и сроков полевых работ представлено в табл. 2.

Таблица 2

Даты перехода среднесуточной температуры воздуха выше 10°С

Станция Дата наступления и окончания периода Продолжительность периода

весна осень

Чульская 25.У 07.ІХ 103

Тюхтет 23.У 09.ІХ 108

Боготол 25У 09.ІХ 106

Бирилюссы 25У 08.ІХ 105

Большой Улуй 22У 07.ІХ 107

Ачинск 21.У 10.ІХ 111

Чернореченская 24.V 07.IX 105

Кемчуг 25.V 09.IX 106

Крутоярский 26.V 07.IX 103

Шарыпово 22.V 12.IX 112

Ужур 25.V 07.IX 104

Назарово 23.V 08.IX 107

Новоселово 24.V 08.IX 106

Балахта 26.V 07.IX 103

Уяр 22.V 08.IX 108

Рыбинское 24.V 08.IX 106

Курагинское 20.V 12.IX 114

Ермаковское 15.V 13.IX 120

Приведенные показатели о продолжительности периода со средней суточной температурой воздуха выше 10°С свидетельствуют, что температурный режим удовлетворяет требованиям сельскохозяйственных культур позднеспелых сортов в центральных и южных районах, среднеспелых - в периферийных, раннеспелых - в северных и предгорных.

На исследуемой территории даты перехода средней суточной температуры воздуха через 10°С весной отмечаются в третьей декаде мая на севере (Тюхтет, Б. Бирилюссы) и в центральных частях (Боготол, Ачинск) и в конце первой - начале второй декады мая - в южных (Ермаковское). Осенью даты перехода средней суточной температуры через 10°С наступают в первой декаде сентября на большей части равнинной территории, во второй декаде сентября - в предгорных районах.

Отклонения дат перехода температуры воздуха чаще всего составляют 10 дней и лишь в отдельные годы могут достигать 15-20.

По принятой методике [Мищенко, 1967, с. 77-114] авторами был проведен расчет по четырнадцати метеостанциям средних дневных и средних ночных температур воздуха за теплый период года с мая по октябрь. Изменения наблюдаются с северо-запада на восток и юго-восток и составляют в подтаежных районах 1-2°С, а в межгорных котловинах лесостепей и степей - 4-6°С. Полученные результаты показывают, что максимальная величина дневных и ночных температур наблюдается в июле, при этом дневная температура увеличивается от 19,2°С в подтаежной зоне, до 19,6°С - в лесостепи, а среднесуточная соответственно от 15,1 до 16,2°С. Нарастание средней температуры дня и ночи идет с мая до июля, после чего начинается понижение. Повсеместно дневная температура больше ночной.

В средних дневных и средних ночных температурах воздуха учитывается характер суточного хода температуры, сумма этих температур четко характеризует степень континен-тальности климата, микроклиматические различия, а их сумма полнее отражает ресурсы тепла, чем сумма температур выше 10°С.

Продолжительность безморозного периода. На изучаемой территории наиболее длительным безморозным периодом отличаются западные районы (114-117). В северной части региона он снижается до 100 дней. На наиболее возвышенных участках сокращается на 35 дней. В межгорных котловинах длительность безморозного периода не превышает 85-86 дней. Следовательно, безморозный период определяет возможности возделывания зерновых и овощных культур с большой продолжительностью вегетации в западных равнинных районах, а также холодостойких с коротким периодом вегитации овощных культур в северных и предгорных областях.

Для описываемой территории характерны поздние весенние и ранние осенние заморозки, сокращающие вегетационный период. Весенние заморозки продолжаются до первой декады июня в равнинной и до конца третьей декады июня в предгорных частях территории, в западных районах прекращаются в конце третьей декады мая. Заморозки осенью на-

ступают во второй декаде сентября в западных районах и в первой декаде этого месяца в северной и предгорной частях территории.

Время окончания и начала заморозков, а также безморозный период варьируют в больших пределах. Вероятность опасных заморозков, особенно для огородных культур, наиболее значительна весной. Согласно данным табл. 3, в западных равнинных районах слабые заморозки в воздухе (0° и ниже) повторяются в 50-80 %, а сильные (-3° и ниже) - в 2050 % лет. Этими заморозками повреждаются всходы картофеля, а в отдельные годы от них страдают и посевы зерновых культур [Безруких, 2008, с. 204].

.Таблица 3

Вероятность лет с заморозками различной интенсивности в зависимости от средней минимальной температуры воздуха

за декаду

Сезон Средняя минимальная температура воздуха за декаду

-2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Слабые заморозки в воздухе

Весна - 90 90 90 87 79 67 51 33 18 5 -

Осень - 90 90 90 86 79 69 55 39 25 7 5

Сильные заморозки в воздухе

Весна 90 88 82 71 55 35 20 12 6 5 - -

Осень 90 78 72 59 49 38 27 16 8 5 - -

На основании приведенных данных следует, что в пределах исследуемой территории можно возделывать все основные среднетеплолюбивые зерновые и овощные культуры средних широт умеренного пояса. Для равнинной части характерны средне- и позднеспелые сорта. В западных районах с более высокими суммами активных температур могут вызревать позднеспелые зерновые и зернобобовые культуры, овощи (включая огурцы и томаты), картофель, в отдельных местах - кукуруза молочной спелости. В периферийных частях наиболее распространены среднеспелые сорта пшеницы яровой, гороха, картофеля и огурцов, а также позднеспелые серые хлеба и овощные культуры. В межгорных понижениях и предгорных частях на склонах можно выращивать наименее требовательные к теплу, более холодостойкие и коротко вегетатирующие сельскохозяйственные культуры (наиболее скороспелые фуражные культуры, горох, картофель, в также лук, капусту, репу).

Микроклиматические наблюдения авторов показывают, что обеспеченность районированных сортов сельскохозяйственных культур суммами температур в период вегетация в западных, наиболее теплых частях территории достигает 100 %, а в межгорных и предгорных районах - около 80-90 % лет. Примерно такую же вероятность составляет и длительность вегетационного периода. При введении более позднеспелых культур, например с периодом вегетации на 25 дней больше по сравнению с ныне возделываемыми культурами, обеспеченность их тепловыми показателями составит 90-95 % в западных и 70-80 % лет в межгорных и предгорных районах, в связи с этим большинство культур не вызревает, что приводит к понижению урожайности и даже гибели урожая [Безруких, 2008, с. 204].

Сумма осадков за год. Нами сделан расчет испаряемости для каждого месяца года по 14 метеостанциям по формулам различных авторов: по Н.Н. Иванову [Иванов, 1954, с. 1117], А.М. Алпатьеву [Алпатьев, 1969, с. 124], М.И. Будыко [Будыко, 1967, с. 87], А.П. Сляд-неву и В.А. Сенникову [Сляднев, Сенников, 1972, с. 68], А.Р. Константинову, Н.И. Астахову, А.А. Левенко [Константинов, Астахов, Левенко, 1971, с. 42].

Результаты расчетов показывают, что на испарение годового количества осадков необходимо затратить 1599-1844 МДж / м2 год тепла, в то время как величина радиационного баланса на исследуемой территории равна 1173-1383 МДж / м год. Такое количество тепла не

обеспечивает испарение осадков. В районах с небольшим количеством осадков и невысокой среднегодовой относительной влажностью воздуха фактическое испарение меньше испаряемости в 1,0-1,7 раза, что сотавляет 58-71 % от испаряемости, рассчитанной по формуле Иванова. Максимальная ее величина отмечается в июне-июле, минимальная - в январе. Наибольшая испаряемость в лесостепной зоне, где больше величина радиационного баланса, наименьшая - в подтаежной.

По формуле П.Н. Иванова, северная часть подтайги имеет достаточное увлажнение, северная и южная лесостепи - умеренное; по формуле Д.И. Шашко [Шашко, 1970, с. 9] - на севере территориии избыточно влажно; по формуле М.И. Будыко - на всей территории влажно.

Увлажнение в теплом периоде, по Иванову, на всей территории земледельческой зоны Красноярского края умеренное; по Селянинову - избыточное; по Слядневу и Сенникову -зона подтайги и северная лесостепь имеют весьма избыточное увлажнение, а южная лесостепь - устойчивое увлажнение. Подсчитанный по формуле И.И. Иванова коэффициент увлажнения за теплый период изменяется в широких пределах от 0,88 в зоне подтайги до 0,65 в южной лесостепи. В мае это отношение соответственно равно 0,37 и 0,53; а в июне -

0,48 и 0,63. Для сравнения подсчитан коэффициент увлажнения яровой пшеницы на 1 июля 2008 года по формуле Н.Н. Иванова.

Авторы указывают, что среднее пропорциональное соотношение тепла и влаги выражается коэффициентом увлажнения, близким к 1,0. Такие оптимальные условия (0,9-1,1) имеются в широкой полосе на границе северной и южной лесостепи. Авторы отмечают, что оптимальные условия увлажнения наблюдаются внутри зоны: в Ачинско-Боготольской, Назаровской и Канской лесостепях. На 1 июля 2008 года на исследуемой территории увлажнение на севере в подтайге и даже в северной лесостепи и степи избыточное устойчивое, что не соответствует действительности [Безруких, 2008, с. 204.

Как видим, оценки степени увлажнения различными авторами плохо согласуются между собой и трудно сравнимы.

Для характеристики периода уборки урожая (август и сентябрь) нами рассчитан коэффициент увлажнения за эти месяцы. Он основан на сравнении количества выпадающих в месяц осадков и испаряемости (коэффициент увлажнения больше 1). В северной лесостепи осадки почти равны испаряемости (коэффициент увлажнения 1,0—1,7); в южной лесостепи испаряемость превышает количество осадков.

В пределах земледельческой зоны Красноярского края годовой баланс влаги положительный только на севере зоны подтайги, на остальной территории он отрицательный. За теплый период года баланс осадков повсеместно отрицательный, недостаток влаги составляет от 17 до 151 мм.

В весенний засушливый период баланс влаги также отрицательный, хотя его величина не имеет такого резко выраженного хода, как за весь теплый период, но изменяется от 63 до 99 мм. Этот период является самым засушливым в году, как показывает коэффициент увлажнения, но он не совпадает со временем наименьшего годового количества осадков, которое бывает и в феврале-марте.

Выпадение осадков по территории крайне неравномерное. За год количество их составляет от 300-500 мм в равнинной части до 500-700 мм в предгорных областях. Наименьшее количество осадков выпадает в западной предгорной полосе лосостепи - около 300-400 мм. В северо-восточных районах впадины они превышают 400 мм. Западные склоны хребтов орошаются осадками до 600-700 мм в год. На восточных же склонах их выпадает не более 400 мм. В южных районах исследуемой территории 25-40 % годового количества составляют твердые осадки. Снежный покров при большом влиянии как на аккумуляцию резервной влаги, так и на ход почвообразовательных процессов и развития растительности заслуживает большого анимания. Наименее мощный снежный покров характерен для центральной части Минусинсокй впадины, где он не превышает 15-20 см на открытых местах.

Малая мощность снега при продолжительной зиме обусловливает глубокое промерзание почвы и неблагоприятные условия перезимовки озимых культур. В подтаежных и предгорных районах, а также в северной лесостепи мощность снега увеличивается до 40-50 см, создавая более благоприятный режим для зимовки растений. Запасы воды в снеге изменяются от 30 до 90 мм. В целях создания благоприятных условий для роста растений, предохранения озимых культур от вымерзания необходимы мероприятия по равномерному распределению снежного покрова, а также удержанию талых вод на полях.

В данной статье впервые приведены количественные характеристики условий тепло- и влагообеспеченности земледельческой зоны Красноярского края, полученные по методикам разных авторов, а также собственных исследований, что позволяет сделать следующие выводы:

- для сельскохозяйственного производства важна не только оценка климатических ресурсов, но и обоснование путей их качественного использования;

- в степных и лесостепных ландшафтах необходимо максимально использовать ресурсы атмосферного увлажнения;

- использование потенциальных агроклиматических ресурсов в засушливых районах возможно при орошении. Наибольший эффект достигается в лесостепных и степных ландшафтах, лучше обеспеченных теплом при недостаточном увлажнении;

- наиболее высокая урожайность зерновых характерна для лесостепных районов - Наза-ровской, Ачинско-Боготольсокй и Канской лесостепей как районов с благоприятным сочетанием тепла и влаги.

Библиографический список

1. Агроклиматические ресурсы Красноярского края и Тувинской АССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 211 с.

2. Алпатьев А. М. Влагообороты в природе и их преобразование. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 364 с.

3. Безруких В.А. Территориальная организация аграрного природопользования в условиях При-енисейской Сибири: монография / Краснояр. гос. пед. ун-т им. В.П. Астафьева. Красноярск, 2008. 204 с.

4. Безруких В.А., Елин О.Ю., Дудник Н.И. Природные предпосылки экономического развития сельскохозяйственных территорий Приенисейской Сибири // Вестник Тамбовского университета. Т. 14. Вып. 2. 2009. С. 407-412.

5. Будыко М.И. Тепловой баланс Земли. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 129 с.

6. Иванов Н.Н. Об определении величины испаряемости // Известия ВГО. Т. 86. № 2. 1954. С. 1117.

7. Константинов А.Р., Астахов Н.И., Левенко А.А. Методы расчета испарения сельскохозяйственных полей. Л.: Гидрометеоиздат, 1971, 126 с.

8. Сляднев А.П., Сенников В.А. Агроклиматические ресурсы юго-востока Западной Сибири и продуктивность зерновых культур. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 150 с.

9. Мищенко З.А. Термический режим деятельной поверхности // Микроклимат СССР. Л.: Гидроме-теоиздат, 1967. С. 77-114.

10.Шашко Д.И. Методы бонитеровки и экономическая оценка природных условий на основе агроклиматических показателей. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 157 с.