Глобальное изменение климата и его влияние на сельское хозяйство России

АКТУАЛЬНАЯ ТЕМА

Глобальное изменение климата и его влияние на сельское хозяйство России

А.Л. ИВАНОВ, академик, вице-президент РАСХН

Глобальное изменение климата и влияние этого процесса на окружающую среду - одна из серьезнейших проблем XXI в. Особое значение в связи с этим приобретает адаптация сельского хозяйства к грядущим изменениям, поскольку данная сфера человеческой деятельности оказывается наиболее уязвимой и зависимой от природных и социально-экономических метаморфоз. Сегодня чрезвычайно важно исследовать и спрогнозировать отклик агро-сферы на изменение климата, разработать эффективные пути ее адаптации к новым условиям.

Всемирная метеорологическая организация обнародовала первое заявление об угрозе глобального изменения климата еще в 1976 г. Проведенные затем в 1979 и 1990 гг. Всемирные климатические конференции помогли осознать происходящие изменения и сформировать научные программы для выработки и принятия мировым сообществом в 1992 г. рамочной конвенции ООН об изменении климата и подготовки Киотского протокола.

Российская научная общественность, руководство страны в сентябре 2003 г. провели Всемирную конференцию по изменению климата, а в сентябре 2006 г. - Международную конференцию по проблемам гидрометеорологической безопасности «Прогнозирование и адаптация общества к экстремальным климатическим изменениям». В резолюции этой конференции отмечалась необходимость разработки мер, которые помогут снизить негативное влияние климатических изменений и адаптироваться к новым условиям, а также оценки социально-экономических последствий экстре-

мальных гидрометеорологических явлений.

Учитывая важность проблематики, Президиум Россельхозакадемии еще в 2003 г. принял решение скорректировать планы научно-исследовательских работ, сформировав творческие научные коллективы и подразделения НИУ, способные более активно участвовать в выполнении программ и международных проектов по вопросам глобального изменения климата применительно к агропромышленному комплексу.

Сегодня крупнейшими официальными международными программами в этой сфере являются: Всемирная программа исследования климата; Международная программа исследований геосферы и биосферы; Международная программа исследования роли человека в глобальном изменении окружающей среды; Партнерство в области наук о Земле. Россия приняла эти программы в качестве отправной точки для формулировки своих собственных исследовательских программ. Для научного сопровождения рамочной конвенции об изменении климата создана межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК), в задачу которой входит наиболее полная и объективная оценка наблюдаемых и ожидаемых изменений климата и роли антропогенных факторов. К настоящему времени подготовлены четыре оценочных доклада МГЭИК (1990, 1996, 2001 и 2007 гг.).

Каковы же основные климатические изменения, ожидаемые на территории России, и какие последствия для аграрного сектора они за собой повлекут?

В последней четверти XX в. началось резкое потепление, которое в бореальной области выражается, прежде всего, в увеличении количе-

ства теплых зим. Средняя температура приземного слоя воздуха за последние 2S лет возросла на 0,7°С. Со второй половины 70-х годов отмечается увеличение годовой суммы осадков (в среднем на S-1S %, особенно в летний период, хотя в России наблюдается их уменьшение в областях неустойчивого увлажнения). Здесь важно обратить внимание на тот факт, что общая тенденция изменения приземной температуры несет в себе ряд позитивов, а это зачастую способствует формированию благостных оценок и прогнозов. Однако для сельскохозяйственного производства более важна частота экстремальных стрессовых ситуаций, влекущих за собой серьезные отрицательные последствия. В реальности частота таких ситуаций (переизбытка осадков или засух) для подавляющего числа субъектов Российской Федерации увеличивается, а условия ведения сельскохозяйственного производства ужесточаются.

К сожалению, в России в силу ряда экологических и социально-экономических причин агросфера более уязвима для различного рода воздействий, чем в аграрно-развитых странах, где высокая технологическая оснащенность обеспечивает устойчивость производства, в три-четыре раза превосходящую нашу. Поэтому прогнозы влияния изменений климата на эффективность агропроиз-водства у нас должны быть более сдержанными, нежели благостными.

Есть все основания полагать, что во всех водосборах России рост температуры воздуха у поверхности земли будет значимым уже в первой половине XXI в., а среднегодовой рост осадков значительно превысит ожидаемый уровень. В теплое время года он оказывается заметно меньшим и наблюдается, в основ- ш ном, в северных регионах, в Сибири | и на Дальнем Востоке. В южных ре- 2 гионах Европейской части страны 1 происходит уменьшение количества 2 летних осадков. В регионах, свобод- г ных от снежного покрова, тенденция 2 к уменьшению влаги в почве обна- ^ руживается уже весной. В целом же §

з

на большей части территории России, особенно на южных и западных водосборах, могут сформироваться более засушливые, чем сегодня, условия.

Рост осадков при потеплении приводит к заметному увеличению стока на большинстве водосборов. Исключением являются лишь южные реки (Днепр, Дон), где годовой сток к концу XXI в. будет незначительно убывать. На водосборах Балтии (Нева, Волхов, Неман, Ладога и т.д.), Печоры, Северной Двины и Оби, несмотря на некоторое уменьшение массы снега, сток в середине века заметно возрастет в результате более быстрого таяния. Иная ситуация складывается в Центральной и Восточной Сибири. Здесь в первой половине века вероятность крупных весенних паводков на водосборах существенно возрастает.

Ранее было доказано, что глобальное потепление на ГС должно увеличить среднее количество атмосферных осадков на 20-30 мм/год. Однако ситуация, складывающаяся на территории России, несколько сложнее из-за особенностей циркуляции атмосферы. Потепление, скорее всего, будет сопровождаться ростом количества осадков в северных и частично центральных районах, и их уменьшением в областях неустойчивого увлажнения, где частота засух может возрастать.

Следует отметить, что количественные показатели изменений климата и состава приземного слоя атмосферы, а также их сезонное распределение еще слабо изучены, и установление конкретных значений этих показателей в разных регионах России - важная проблема агроэкологии и антропогенной экологии, решить которую можно лишь путем проведения систематических мониторинговых исследований. Базовым объектом такого мониторинга может стать Географическая сеть опытов с удобрениями.

Одновременно с изменениями температуры и количества осадков меняется состав атмосферы. По пос-<п ледним сведениям, концентрация о двуокиси углерода в ней возросла на 30 % по сравнению с уровнем до-% индустриальной эпохи и составляет ф около 0,04 %. Предполагалось, что | увеличение содержания двуокиси ¡3 углерода в воздухе должно повли- ять на продуктивность растений, од-§ нако в ряде работ доказано, что это ет

4

влияние не столь велико. Удвоение концентрации С02 повышает продуктивность С3-растений (хлебные злаки, картофель, свекла и др.) на 2030 %, тогда как С4-растения (кукуруза, просо, сорго, амарант и др.) реагируют на эти изменения незначительно. К тому же положительный эффект увеличения содержания С02 проявляется лишь при достаточных увлажнении и уровне минерального питания.

По данным Министерства природных ресурсов РФ, в отдельных регионах, например, в Сибири и на Северном Кавказе, возможно падение урожайности зерновых за счет роста засушливости климата. При дальнейшем развитии потепления падение урожайности может превысить 20 % и стать критическим для экономики этих регионов.

Важным следствием глобального изменения климата являются существенные изменения физико-географической зональности России. По прогнозам Ю.А. Израэля и др. (2003), резко сократится площадь полярно-тундровой зоны, а таежная зона сместится к северу и сократится по площади. Зона широколиственных лесов продвинется на север и восток и получит максимальное приращение, степная и лесостепная зоны также расширятся и распространятся к северу. Можно предположить, что сухие степи и полупустыни Калмыкии и Прикаспия сменятся настоящей пустыней. В результате этого площадь земледельческой зоны России может вырасти в 1,5 раза, а скорость увеличения вегетационного периода составит 3,5 дня за каждые 10 лет.

Новые сочетания климатических и других природных факторов могут привести к новым эпифитотийным угрозам. Так, в последние десять лет в Скандинавии и Нечерноземной зоне России наблюдается рост численности насекомых-вредителей, их активизация и быстрая миграция в северном направлении. На северо-западе России отмечен факт миграции колорадского картофельного жука в более северные районы и частичной его акклиматизации вследствие мягких зим. Жук проник в Карелию, южные районы Архангельской области и Республики Коми. Почти повсеместно отмечается увеличение популяций вредителей зерновых злаков, особенно тлей. В Псковской области популяция плодожорки яблоневой возросла в 2,4 раза. Теплые

погодные условия вызвали ее вторичную генерацию.

В связи с потеплением отмечено распространение патогенов и болезней сельскохозяйственных культур, ранее не характерных для условий северо-запада: риноспоридиоза и пиренофороза озимой ржи и пшеницы. Распространились септориоз, гельминтоспориоз и южные формы пятнистости. За последние пять лет в Новгородской области степень поражения растений ячменя гельмин-тоспориозом возросла почти в 3,5 раза. Чаще наблюдаются альтернари-оз картофеля, коккомикоз вишни и мучнистая роса томата, происходит изменение видового состава сорных растений. Общее значение таких изменений пока неясно, но потери урожаев из-за сорняков, насекомых и болезней увеличиваются.

Еще одним следствием антропогенно-обусловленной динамики атмосферы стала трансформация стратосферного озонового слоя, что ведет к увеличению приземных уровней биологически активной ультрафиолетовой радиации. Исследования показывают явно негативное ее влияние на микробоценоз почвы (активность азотфиксации падает в 1,5-2,5 раза, нарушается структура микробо-ценоза, усиливается минерализация гумуса). Уменьшение продуктивности отдельных культур с повышением уровней УФ-В радиации может быть усилено повышенной температурой и почвенной засухой.

Климатические изменения влияют и на развитие эрозионных процессов, особенно в период весеннего снеготаяния. Например, на черноземах Поволжья наступление маловодного цикла по стоку талых вод привело к резкому снижению потери почвы от эрозии в весенний период.

В последние 10-15 лет возможные сценарии влияния глобального потепления на агросферу анализировались достаточно часто, причем оценка этого влияния была нередко полярной: от «исторического шанса для России» до «абсолютного зла». На наш взгляд, уместен сценарий, высказанный учеными Россельхоза-кадемии (Романенко и др., 1996), который выглядит следующим образом.

На юге европейской части страны в результате возрастания засушливости можно ожидать снижения продуктивности сельскохозяйственных культур, в то время как в центральных

районах этот процесс скажется в меньшей мере. В северной части и в циркумполярном поясе улучшение теплового режима при сравнительно незначительном изменении гу-мидности климата создаст условия для большей продуктивности сельскохозяйственных угодий. Однако при этом прибавка продукции здесь лишь незначительно компенсирует большие потери на юге страны. В Сибири повышение суммы активных температур до 2000°С создаст более благоприятные условия вегетации культур, но возрастание арид-ности, особенно в весенний период, не обеспечит роста урожайности. Продуктивность здесь, в том числе и черноземов, по всей видимости, снизится. Во всех случаях вариабельность продуктивности оценивается в пределах S-20 %. На Дальнем Востоке улучшение теплового режима периода вегетации при сохранении существующего уровня атмосферного увлажнения будет сопровождаться повышением на четверть и более продуктивности овощных и плодово-ягодных культур. В целом же по стране изменение климата существенно не повлияет на состояние отрасли.

Для использования положительных и смягчения негативных последствий, вызванных климатическими изменениями, необходимы адаптационные экономические меры.

В зоне достаточного увлажнения они, в частности, должны быть направлены на использование дополнительных ресурсов, связанных с потеплением климата. Это расширение посевов более позднеспелых и урожайных видов (сортов) зерновых культур, кукурузы, подсолнечника, позднеспелых сортов картофеля, рапса, пожнивных сельскохозяйственных культур, расширение свеклосеяния, повышение доли более теплолюбивых видов кормовых культур (сои, люцерны). Здесь целесообразно увеличить применение удобрений и средств химизации, которые более эффективны в условиях более теплого и влажного климата, развивать осушительную мелиорацию. В этих условиях уместно повышать удельный вес животноводства, базирующегося на «сенном» типе кормления для использования растущей кормовой базы при уменьшении затрат на корма и обогрев рабочих помещений в результате сокращения периода стойлового содержания скота. Особое внимание надо

уделять мерам, способствующим снижению растущей угрозы растениеводству от вредителей и болезней.

В зоне недостаточного увлажнения адаптационные меры должны быть направлены не только на использование дополнительных тепловых ресурсов, но и на экономное расходование водных ресурсов путем более широкого внедрения вла-госберегающих технологий (снегозадержание, уменьшение непродуктивного испарения и т.д.), расширения посевов более засухоустойчивых культур (прежде всего кукурузы, подсолнечника, проса), расширения посевов озимых культур (пшеницы - в степных районах Поволжья, Урала и Западной Сибири, ячменя - на Северном Кавказе, в Ростовской и Волгоградской областях). Необходимым условием для наиболее полного использования в растениеводстве дополнительных тепловых ресурсов должно стать расширение орошаемого земледелия.

В условиях глобальных климатических изменений предстоит инвентаризация и переоценка агроресур-сов и ассортимента культурных растений, пересмотр принципов природоохранных мероприятий, формирование экологического каркаса природных зон за счет новых агротех-нологий, комплекса мелиораций, агролесомелиоративного обустройства сельхозугодий, адаптивных систем ландшафтного землеустройства.

Особого внимания заслуживает скрининг, сохранение, восстановление биоразнообразия, создание сортов и гибридов со стабильно высокими продуктивностью и качеством зерна, с повышенной устойчивостью к наиболее опасным патогенам; повышение устойчивости зерновых, зернобобовых, крупяных, кукурузы к эдафическим факторам.

К сожалению, экстенсификация земледелия, произошедшая в последние годы в нашей стране, усугубляет зависимость сельского хозяйства от изменений климата. Поэтому преодоление технологической отсталости, освоение систем земледелия и агротехнологий на ландшафтной основе приобретает важнейшее значение. Ландшафтные системы земледелия реализуются агротехнологи-ями различной интенсивности применительно к агроэкологическим и социально-экономическим условиям. Новая методология апробирована в ряде сельскохозяйственных пред-

приятий России. Особенно важно их освоение на землях мелиоративного комплекса и территориях, подверженных опустыниванию. Учитывая первостепенную роль мелиоративного комплекса в создании устойчивости агропроизводства, требуется провести комплексную реконструкцию более 2 млн га орошаемых земель. В первой четверти XXI в. площадь мелиоративного комплекса должна быть доведена до 17 млн га.

Кроме того, максимально полное экологическое и социальное обустройство сельскохозяйственных земель России невозможно без 6 млн га всех видов защитных лесных насаждений с доведением уровня об-лесенности с 2 до 4 %.

Необходимо разработать и реализовать комплекс мер по формированию внутреннего рынка потребления минеральных удобрений порядка S-6 млн т д.в. при рациональном использование имеющихся ресурсов органики. Отметим, что в условиях участившихся засух органоминераль-ная система в 1^-2 раза эффективнее традиционных минеральных схем. Интересен тот факт, что применение удобрений (прежде всего минеральных) на пахотных и естественных кормовых угодьях, а также возделывание сидератов в паровых полях способствует снижению концентрации углерода в атмосфере. К тому же улучшение условий минерального питания и повышенная локальная концентрация СО2 при внесении удобрений существенно снижают УФ-стресс, как неблагоприятное следствие климатических изменений.

Важным условием стабилизации земледелия является и восстановление на новых экологических принципах земельной службы России, возврат части выбывших из оборота земель, консервация, воссоздание системы землеустроительного проектирования.

Осуществление государственной политики технологического и ресурсного переоснащения АПК России поможет обеспечить высокую адаптивную мобильность и устойчивость ы отрасли в условиях глобального из- | менения климата, возрастающего ш

влияния техногенеза. ш

м о

о

(О

S