Тенденции изменений климата и их влияние на продуктивность зерновых культур в Ульяновской области

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕМЛИ И СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

УДК SSI .583:633.1:631 .SS9

Тенденции изменений климата и их влияние на продуктивность зерновых культур в Ульяновской области

С.Н. НЕМЦЕВ, доктор сельскохозяйственных наук Р.Б. ШАРИПОВА

Ульяновский НИИ сельского хозяйства

E-mail: ulniish@mv.ru

Проанализированы изменения климата и продуктивности зерновых культурна территории Ульяновской области.

Ключевые слова: температура, испаряемость, индекс сухости, гидротермический коэффициент, тренд, коэффициент увлажнения, продуктивность, урожайность.

Глобальные изменения климата, происходившие в последние десятилетия, весьма ощутимо проявились на территории Ульяновской области. Если по оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата [1] среднегодовая температура за XX в. повысилась на 0,6±0,2 °С, то на территории Ульяновской области это повышение составило 1,02 °С. Современные изменения, по оценкам ученых [2-4], связаны не только с естественными природными колебаниями климата, но и с антропогенными факторами. Определение корреляционной связи региональных изменений климата с характером глобальных атмосферных процессов имеет практическое значение для стабилизации сельскохозяйственного производства.

В наших исследованиях использованы материалы наблюдений шести метеорологических станций Ульяновской области (Инза, Сурское, Ульяновск, Димитровград, Сенгилей, Ка-надей) за 1961-2010 гг., охватывающие все четыре климатические и экономические зоны области. Помимо метеорологических данных для анализа взяты временные ряды урожайности зерновых культур за этот же

период. Для оценки влияния изменений температуры на агросистемы выбраны следующие параметры:

- средние месячные температуры воздуха;

- сумма активных температур воздуха выше 10 °С, как показатель теп-лообеспеченности и продуктивности зерновых культур;

- температура наиболее теплого и наиболее холодного месяцев года (первый из этих показателей определяет выбор возделываемых сельскохозяйственных культур, второй -суровость климата для зимующих полевых культур);

- степень континентальности климата, которая характеризуется разностью температур наиболее теплого и холодного месяцев года.

Изменения режима влажности оценивали с помощью коэффициентов увлажнения и сезонных сумм осадков. Средние скорости изменения агроклиматических показателей за 1961-2010 гг. представлены в таблице и на рисунке. Они свидетельствуют о том, что среднемесячные температуры в Ульяновской области приобрели устойчивую тенденцию к

повышению. Наиболее существенное повышение температуры произошло в зимний период (рис.), а также осенью, в октябре и ноябре. Скорость изменения среднегодовой температуры также положительная (1,8 -С).

Согласно результатам анализа, температура в апреле повышается гораздо медленнее (на 0,6-1^-С), чем в марте (на 2,7-3^-С), причем на всех шести станциях области.

Существенное повышение температуры воздуха отмечается не только в холодное время, но и летом -в июне (на 1,61 -С), июле (на 1,40 -С) и августе (на 1,28 -С). Наименьшее повышение температуры воздуха по области наблюдается в сентябре (0,94 -С) и декабре (0,90 -С). Максимальное повышение температуры в Ульяновской области (в среднем на

2.0 -С) отмечено в Мелекесском районе Заволжья.

Следует отметить, что на фоне интенсивного глобального потепления наблюдается заметное похолодание (-0,23 -С) в мае. В отдельные годы (1999, 2000 гг.) температура в этом месяце была почти на 4^ -С ниже среднестатистических значений.

Среднее значение температуры в январе - отрицательное и колеблется от -10,9 -С до -11,4 -С, однако динамика изменения положительная, т. е. наблюдается повышение температуры. Максимальная скорость роста температуры в январе (выше

5.1 -С за S0 лет) приходится на метеостанцию Димитровград. Аналогич-

Enlieugiaaiea gaiee 1.p65 3 30.01.2012, 20:24

Средние изменения агроклиматических показателей и урожайности зерновых культур на территории

Ульяновской области за 1961-2010 гг.

Пункт наблюдения Средняя температура, °С Годовая амплитуда колебания температуры, °С Сумма активных температур, °С Сумма осадков, мм Коэффициенты Урожайность зерновых культур, ц/га

увлажнения сухости

январь июль зима весна лето осень ГТК КУ ИС

Инза 4,75 1,20 -3,50 158 19,5 11,8 8,5 8,6 -0,0 0,3 0,0 -2,85

Сурское 5,0 1,55 -5,25 224 11,6 6,2 25,6 10,5 0,0 0,2 -0,0 13,6

Ульяновск 4,65 1,50 -3,10 245 35,4 20,6 11,4 20,7 0,0 0,2 -0,0 3,3

Димитровград 5,1 1,55 -3,55 213 39,9 2,1 39,5 8,6 -0,1 0,25 -0,0 5,5

Сенгилей 0,43 1,55 -2,70 158 7,9 7,1 14,0 5,2 -0,05 0,15 -0,0 6,9

Канадей 4,6 1,05 -3,55 116 6,8 19,7 11,4 20,5 0,05 0,25 -0,0 0,65

В среднем 4,7 1,40 -3,60 185 20,2 10,5 18,4 12,3 -0,02 0,2 -0,0 7,1

Примечание. ГТК - гидротермический коэффициент, КУ - коэффициент увлажнения, ИС - индекс сухости.

ная закономерность наблюдается и для трендов температуры наиболее теплого месяца года - июля. Однако максимальная скорость роста в июле (1^ °С ) - в три раза меньше, чем в январе, - отмечена на метеостанциях Сурское, Димитровград и Сен-гилей. Потепление, как следует из таблицы, ведет к значительному уменьшению годовой амплитуды колебания температуры воздуха.

Увлажненность территории определяется соотношением приходной и расходной составляющих водного баланса почвы - осадками и испарением. Для характеристики увлажненности используется множество показателей в виде тех или иных функций от осадков и максимально возможного испарения. В таблице представлены результаты расчетов трендов трех показателей: индекса сухости Будыко (ИС), гидротермического коэффициента Селянинова (ГТК), коэффициента увлажнения Чиркова (КУ):

ИСаО,182>10.с/г ,.Х| ,;

где Ей - сумма осадков, 2Т - сумма активных температур или сумма температур за указанные месяцы.

Испаряемость, при расчете ИС, ГТК, и КУ, согласно приведенным выше уравнениям, оценивается суммами активных температур воздуха, что возможно благодаря их тесной связи с радиационным балансом

Индекс сухости - интегральный годовой показатель увлажненности, ха-1- рактеризующий географическую ло-сч кализацию и продуктивность экосис-см тем. КУ и ГТК - более специализи-2 рованные показатели, предсталяю-| щие влагообеспеченность агроэко-^ систем при естественном увлажне-з нии, при этом КУ характеризует ув-^ лажненность почвы с учетом осад-

§ ков холодного периода года, а ГТК -т

4

в летний период [6, 7].

Отрицательные тренды ИС свидетельствуют, что общая за год увлажненность за последние SО лет увеличилась. Распределение трендов коэффициента увлажнения КУ в целом соответствует распределению трендов индекса сухости с учетом обратных знаков этих показателей. Тенденция небольшого увеличения увлажненности территории может в дальнейшем положительно сказаться на продуктивности сельскохозяйственных культур.

Увлажненность в летний период за последние SО лет, по данным распределения трендов ГТК, уменьшилась на большей части области (за исключением метеопостов Сурский и Ульяновск). Увеличение осадков зимой и летом (до 39 мм и более) способствует увеличению запасов почвенной влаги и улучшает условия возделывания зерновых культур.

Климатические факторы, обуславливающие сегодня наиболее значительные потери сельскохозяйственной продукции или способствующие ее недополучению в условиях области, - дефицит тепла для созревания теплолюбивых культур, засухи, гидрометеорологические условия, вызывающие повреждение растений зимой, короткий вегетационный период, неблагоприятные условия проведения сельскохозяйственных работ, включая уборку урожая.

Доля Ульяновской области в зерновом балансе России - около 1 %. Это достаточно увлажненная зона черноземных и серо-лесных почв. Наблюдаемое увеличение тепло-обеспеченности сельскохозяйственных культур способствует возможному росту продуктивности зерновых. Увеличение продолжительности вегетационного периода ведет к улучшению условий проведения полевых работ. Основное направление адаптации сельского хозяйства нашего региона к изменению климата - ис-

пользование дополнительных тепловых ресурсов путем внедрения более теплолюбивых сортов зерновых культур и расширение посевов промежуточных культур как источника роста производства кормов за счет второго урожая.

В таблице представлены изменения четырех связанных с климатом факторов, которые оказывают наибольшее влияние на продуктивность зерновых культур. При этом нужно разделять фактические и потенциальные эффекты влияния изменений климата. Так, увеличение увлажненности или улучшение условий проведения полевых работ немедленно сказываются на результатах хозяйственной деятельности. Влияние других факторов, помимо непосредственного воздействия, проявится лишь при соответствующей системе земледелия. Например, увеличение теплообеспеченности при потеплении в полной мере скажется на продуктивности культур лишь при адаптации системы земледелия к новым условиям. Это специализация регионов на производстве определенных видов сельскохозяйственной продукции, внедрение новых теплолюбивых высокопродуктивных культур (сортов), расширение посевов более позднеспелых и урожайных видов зерновых культур и другие меры, способствующие использованию растущих тепловых ресурсов.

В условиях климатических изменений в регионе предстоит инвентаризация и переоценка агроресурсов и ассортимента культурных растений, пересмотр принципов природоохранных мероприятий, формирование экологического каркаса природных зон за счет новых агротехнологий, агролесомелиоративного обустройства сельхозугодий, адаптивных систем ландшафтного землеустройства.

Таким образом, наблюдаемые с 1961 г. изменения климата в основном благоприятны для сельского хо-

ЕпиёОдТааТёа да!ёё 1.р65 4 30.01.2012, 20:24

УДК 631 ^82:631 .^:[631.171:004.3]

Банк данных

для энерго-экономической оценки и корректировки

короткоротационных севооборотов

зяйства нашего региона, что подтверждают положительные тренды урожайности зерновых культур за SO лет (в среднем +7,1 ц/га).

Литература

1. Изменения климата, 2001 г. Обобщенный доклад. Вклад рабочих групп I, II и III в подготовку Третьего доклада об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата. -ВМО, ЮНЕП, 2003. - 220 с.

2. Climate Change 2001. Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. - Cambridge, Cambridge University Press, 2001. - 1032 p.

3. Ранькова Э.Я. Климатическая изменчивость и изменения климата за период инструментальных наблюдений /Дисс.... докт. физико-матем. наук. - М., ИГКЭ, 2005. - 67 с.

4. Ранькова Э.Я., Груза Г.В. Индикаторы изменений климата России//Ме-теорология и гидрология, 1998. - № 1. -С. 5-18.

5. Будыко М.И. Климат и жизнь. - Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - 472 с.

6. Сиротенко О.Д. Усовершенствованная методика расчета оценок клима-тообусловленного риска для сельского хозяйства с учетом текущих изменений климата/В кн.: Климатические ресурсы и методы их представления для прикладных целей. - СПб.: Гидрометеоиз-дат, 2005. - 231 с.

7. Сиротенко О.Д. Математическое моделирование водно-теплового режима и продуктивности агроэкосистем. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 167 с.

Статья поступила в редакцию 20.06.2011

Tendencies of climate' changes and their influence on grain crops' productivity in Ulianovsk region

S.N. Nemtsev, R.B. Sharipova

There have been analyzed the changes of climate and grain crops' productivity on the territory of Ulianovsk region. Keywords: temperature, evaporation, aridity index, hydrothermal factor, trend, moisture factor, productivity, yield.

Л.В. ТИРАНОВА, кандидат сельскохозяйственных наук

Новгородский НИИ сельского хозяйства

А.Б. ТИРАНОВ, кандидат экономических наук

Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого E-mail: zevs I947@yandex. ru

Разработан банк данных, позволяющий провести энерго-экономическую оценку короткоротационных севооборотов, осуществить их корректировку и оптимизацию. Банк создан в программе Microsoft Excel, имеет 10 таблиц, хранящихся в одном файле, которые содержат экспериментальные и нормативные данные по сельскохозяйственным культурам севооборотов.

Ключевые слова: банк данных, блок-схема, файл, энерго-экономическая оценка, модели короткоротационных севооборотов, удобрения, сидераты.

Севооборот - основа наиболее эффективного использования земель и ведения системы земледелия. В его границах идет чередование культур во времени и по территории, применяются дифференцированные агротехника, система удобрений, передовые технические и технологические ресурсы. В каждом хозяйстве свои особенности агроланд-шафта и разные направления деятельности, а значит, и разные требования к ведению севооборотов.

В отделе агрохимии и земледелия Новгородского НИИСХ сформирован автоматизированный банк данных, позволяющий максимально упростить процесс корректировки схем корот-коротационных севооборотов в адаптивно-ландшафтной системе земледелия (АЛСЗ) Новгородской области.

Для формирования банка данных были разработаны 12 моделей короткоротационных севооборотов: пропашные, льняные, зернокормо-вые с насыщенностью бобовыми культурами от 20 до 40 %.

Модели севооборотов следующие.

1, 2 - 20 % бобовых: вика +

овес на сидерат (или на зеленую массу - занятый пар) - озимая рожь (зерно), солома на удобрение - картофель - ячмень (плющение) + озимый рапс на сидерат - овес (или овес + озимая рожь на сидерат);

3, 4 - 20 % бобовых: люпин узколистный на сидерат(или на зеленую массу - занятый пар) - озимая рожь (зерно), солома на удобрение

- картофель - ячмень (плющение) + озимый рапс на сидерат - овес (или овес + озимая рожь на сидерат);

S, 6 - 40 % бобовых: картофель

- ячмень + клевер + тимофеевка -клевер + тимофеевка 1 г. п. на зеленую массу - клевер + тимофеевка 2 г. п. на сидерат (или 2-ой укос на сидерат) - картофель;

7, 8 - 20 % бобовых: клевер 1 г. п. на сидерат (или на зеленую массу

- занятый пар) - озимая рожь (зерно), солома на удобрение - ячмень (зерно), солома на удобрение - лен-долгунец (волокно) - овес (зерно) + клевер;

9 - 40 % бобовых: клевер 1 г. п. на зеленую массу - клевер 2 г. п. на зеленую массу (занятый пар) - озимая рожь (зерно), солома на удобрение - лен-долгунец (волокно) -овес (зерно) + клевер;

10, 11 - 20 % бобовых: рапс яровой на сидерат (или на зеленую массу - занятый пар) - озимая рожь (зерно), солома на удобрение - ячмень (зерно), солома на удобрение

- лен-долгунец (волокно) - зернобобовые, солома на удобрение;

12 - 40 % бобовых: ячмень + клевер + тимофеевка - клевер + тимофеевка 1 г. п. на зеленую массу

- клевер + тимофеевка 2 г. п. на зеленую массу - озимая рожь (зерно), солома на удобрение - овес (зерно), солома на удобрение.

Севообороты исследовали в 2006- | 2010 гг. на опытном поле Новгородс- я> кого НИИСХ. Почва - дерново-под- | золистая легкосуглинистая средне- 5 окультуренная. Опыт проводили в че- 2 тырехкратной повторности. Площадь р делянок - 100 м2, размещение де- р

лянок рендомизированное. 2

р

S

Enïîëûçîâàièâ çâiëè 1.p65 5 30.01.2012, 20:24