Анализ влияния природно-климатических условий на формирование машинно-технологического комплекса растениеводства

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ

УСЛОВИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ МАШИННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА РАСТЕНИЕВОДСТВА Цугленок Н.В.

Цугленок Николай Васильевич - член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор, вице-президент,

научный руководитель, Восточно-Сибирская ассоциация биотехнологических кластеров, г. Красноярск

Аннотация: в статье приводится анализ влияния природно-климатических условий на формирование машинно-технологического комплекса растениеводства. Для проверки эколого-географического и биоэнергетического уровня эффективного размещения с/х культур и сортов в существующих агроэкологических зонах Красноярского края и энерготехнологического уровня энергетического совершенства применяемых агротехнических приемов, в природно-экологических зонах края, отражающих природно-климатические условия России при их расположении с Севера на Юг, в составе земель сельскохозяйственного назначения, где в основном в крае преобладают сельскохозяйственные угодья, площадь которых на 01.01.2008 года составляет 4909,6 тыс. га (57%). Они распространяются южнее 600с.ш., преимущественно, по межгорным котловинам вдоль реки Енисей, реки Чулым и их притоков и по приведенным эколого-географическим данным оказывают самое серьезное влияние на продуктивность с/х культур. Ключевые слова: природно-климатические условия, формирование машинно-технологического комплекса, эколого-географический и биоэнергетический уровень, эффективное размещение с/х культур и сортов, агроэкологические зоны, энерготехнологический уровень, энергетическое совершенство агроприемов, природно-климатические условия.

Для проверки эколого-географического и биоэнергетического уровня эффективного размещения с/х культур и сортов в существующих агроэкологических зонах Красноярского края, и энерготехнологического уровня энергетического совершенства применяемых

агротехнических приемов, в природно-экологических зонах края, отражающих природно-климатические условия Росии при их расположение с Севера на Юг, в составе земель сельскохозяйственного назначения где в основном в крае преобладают сельскохозяйственные угодья, площадь которых на 01.01.2008 году составляет 4909,6 тыс. га (57%). Они распространяются южнее 600с.ш., преимущественно, по межгорным котловинам вдоль реки Енисей, реки Чулыма и их притоков. Природное районирование земледельческой территории Красноярского края отражает особенности геоморфологического строения рельефа, закономерности растительных и климатических условий, структуры почвенного покрова.

К подзоне средней тайги приурочены землепользования пяти административных районов, подзоне южной тайги - 9, зоне лесостепи - 24, зоне степи - двух административных районов. В лесостепной зоне выделяется шесть округов, получивших одноименные наименования котловин, в пределах которых находятся соответствующие округа.

Канский природный округ является восточным участком «островных» лесостепей края. Геоморфологически он соответствует Канско-Тасеевской котловине, ограниченной с севера Приангарской возвышенной частью СреднеСибирского плоскогорья, с северо-запада - Енисейским кряжем, с юго-запада, юга и юго-востока - Восточным Саяном и его отрогами. Рельеф котловины равнинный, по мере приближения к предгорьям становится мягко -волнистым, сильно расчлененным логами и долинами рек.

Красноярский природный округ простирается относительно узкой полосой по левому берегу Енисея и является полузамкнутой межгорной котловиной, ограниченной с востока Енисейским кряжем, с юга - отрогами Восточного

Саяна и юго-запада - Кемчугским нагорьем, а на севере и северо-западе замыкается таежными пространствами. Рельеф округа - полого-всхолмленная равнина. К особенностям мезо- и микрорельефа относится бугристость, которая обусловливает сильную комплексность почвенно-растительного покрова территории.

В северо-западной части земледельческой зоны Красноярского края выделяется Ачинско-Боготольский природный округ, ограниченный на юге хребтом Арга. В северном и западном направлении он постепенно сливается с Западно-Сибирской низменностью. Сильно разрушенный низкогорный рельеф севернее сменяется холмисто-увалистым, южнее - равнинным. Водоразделы плоские и слабо расчлененные. Всюду хорошо выражен микрорельеф в виде неглубоких округлых понижений, которые обычно избыточно увлажнены и являются причиной комплексности почвенного и растительного покрова.

Обширная Минусинская впадина, расположенная на юге региона, расчленяется отрогами Кузнецкого Алатау, Западного и Восточного Саяна на ряд котловин, в пределах которых выделенные округа носят одноименные названия. Наиболее крупный из них - Южно-Минусинский -распространяется по долинам рек Абакан и Туба. Севернее Южно-Минусинского округа располагаются Чулымо-Енисейский и Назаровский, расчлененные Солгонским кряжем. Окружающие горные системы, постепенно снижаясь, переходят в низкогорные и холмисто-мелкосопочные поверхности, которые вблизи речных долин сменяются равнинами. Южно-Минусинский округ включает центральную сопочно-равнинную степную часть и периферийную низкогорную - лесостепную.

По агроклиматическому районированию земледельческая территория края относится к умеренному поясу и холодно-умеренному подпоясу с относительно жарким летом, холодной зимой, короткой осенью и весной, резкими суточными и годовыми колебаниями температуры.

Рис. 1. Карта земледельческой территории Красноярского

края

Континентальный характер климата усиливается с юга на север и с запада на восток. На этой территории выделяются три агроклиматических района.

Район I - прохладный, занимает огромную территорию зоны тайги по левобережью Енисея от Ворогово на юг до 53° с.ш. и характеризуется суммой активных температур выше 10° С, равной 1400-1600° С за вегетационный период.

За год здесь выпадает 375-580 мм осадков.

По степени увлажнения район делится на три подрайона: 1а - избыточно-влажный (ГТК более 1,6, осадков за год выпадает 390- 580 мм, а за период с температурой выше 10°С

- около 250-300 мм); 1б - влажный (ГТК равен 1,4-1,6, годовое количество осадков составляет 380-560 мм, за период вегетации - 200-240 мм); 1в - умеренно влажный (ГТК равен 1,2-1,4, осадков выпадает 380-540 мм за год, за летний период - 160-200 мм); 1г - недостаточно влажный (ГТК равен 1,0-1,2, за год осадков выпадает около 400 мм вегетационный период, за период с температурой выше 10°С

- 160-180 мм).

Зима в районе начинается на севере в середине октября, на остальной территории - в начале ноября. Средняя месячная температура января - 17°С на юго-западе, до -30°С на северо-востоке.

Минимальные температуры могут опускаться до -53, -63°С. Высота снежного покрова колеблется от 20 до 80 см. Там, где высота снежного покрова бывает большой, глубина промерзания почвы достигает 60-80 см, в районах с незначительной высотой снега - промерзает до 160 см. Безморозный период продолжается 60-100 дней. Снеготаяние начинается на севере в первой декаде апреля и заканчивается в конце апреля - начале мая; в южной части -в конце марта - начале апреля. Переход температуры воздуха к положительным значениям происходит в третьей декаде мая на севере и во второй декаде мая на юге. Лето на севере начинается в первой декаде июня, а в лесостепной части территории - в конце мая и продолжается 90-110 дней. Средняя месячная температура июля 17-18 °С, максимальная

36-38°С. Сумма осадков за период активной вегетации составляет 160-220 мм. Самые поздние заморозки весной могут наблюдаться в конце июня - начале июля, самые ранние - осенью, в конце августа. В районе отмечаются слабые и интенсивные суховеи. Климатические условия данного района позволяют возделывать озимую рожь, овес, многолетние и однолетние травы на сено (топинамбур, пайза, суданская трава, масличная редька, козлятник восточный), картофель, овощные (капуста, морковь, свекла).

Район II - умеренно прохладный. Включает центральную часть Богучанского по долине реки Ангара, юг Абанского, запад Нижнеингашского, большую часть Иланского и Канского, Уярского и Рыбинского, север Ирбейского и Партизанского, юг Тюхтетского и Бирилюсского, часть Боготольского, Большеулуйского и Ачинского районов, верхние террасы реки Енисей районов Емельяновского, Сухобузимского, Новоселовского; юг Балахтинского, Ужурского, Краснотуранского, Идринского, повышенную часть Минусинского, Курагинского, часть Каратузского и Шушенского административных районов Красноярского края. Характеризуется суммой активных температур выше 10°С -1600-1800°С. За год выпадает 280-800 мм осадков.

По степени увлажнения район делится на три подрайона:

11б - влажный (ГТК равен 1,4-1,6, осадков за год выпадает от 340 до 700 мм, а за период с температурой выше 10°С -240-380 мм);

Пв - умеренно влажный (ГТК равен 1,2-1,4, осадков выпадает за год 300-470 мм, а за период с температурой выше 10 °С - 200-240 мм);

11г - недостаточно влажный (ГТК равен 1,0-1,2, за год выпадает осадков 300-420 мм, а за период вегетации 140 -180 мм).

Зима в районе холодная, начинается на севере в конце октября, на остальной территории - в первой декаде ноября. Средняя месячная температура января -17 °С на юге района, до -27° на севере. Минимальные температуры могут опускаться до -45-62°. Высота снежного покрова

уменьшается с севера на юг от 80 до 30-20 см. Безморозный период продолжается 80-130 дней. Снеготаяние начинается в конце марта и заканчивается в середине апреля, продолжаясь в среднем 15-20 дней.

Переход температуры воздуха к положительным значениям происходит в третьей декаде апреля на севере, во второй декаде - в южных районах. Лето на севере начинается в конце третьей декады мая, а в южных районах - в начале третьей декады и продолжается 95-115 дней. Средняя месячная температура июля 17-20 С°, максимальная 36-41 °С.

Самые поздние заморозки могут наблюдаться в конце третьей декады июня, а самые ранние осенью - в начале и середине августа. Глубина промерзания почвы колеблется в среднем многолетнем от 90 до 240 см. Увлажнение почвы к началу вегетации вполне достаточное: в пахотном слое -свыше 40 мм продуктивной влаги, в метровом - свыше 200 мм.

Данный район является основной базой сельского хозяйства края. Условия тепло- и влагообеспеченности этого района позволяют возделывать здесь большинство полевых культур: овес, горох, бобы, свербигу восточную, многолетние травы (люцерна, кострец), кормовые культуры (суданская трава, редька масличная, бобы кормовые, свекла кормовая, тыква кормовая, топинамбур, суданская трава, козлятник восточный) и овощные культуры (капуста, морковь, картофель).

Район III - недостаточно теплый. Включает районы: Пировский, Казачинский, Енисейский, Мотыгинский, Богучанский, Бирилюсский, которые характеризуются суммой активных температур за период с температурой выше 10 °С 1800-2000°С. За год осадков выпадает 300-510 мм. По степени увлажнения район делится на 4 подрайона:

Шб - влажный (ГТК равен 1,4-1,6, за год выпадает 380500 мм, а за период с температурой выше 10°С - 250280 мм);

Шв - умеренно-влажный (ГТК равен 1,2-1,4. Осадков выпадает 300-400 мм в год, а за период с температурой выше 10° - 200-250 мм);

Шг - недостаточно влажный (ГТК равен 1,0-1,2, годовое количество осадков до 330 мм, за вегетационный период -200-220 мм);

Шд - засушливый (ГТК<1,0.0садков за год выпадает около 300 мм, а за вегетационный период - 150-200 мм).

Зима в районе морозная, начинается в первой декаде ноября. Средняя месячная температура января изменяется от -18 до -23°С, минимальные температуры могут опускаться до -46-54°С. Устойчивый снежный покров образуется в середине ноября и держится от 130 до 160 дней. В конце марта снег начинает разрушаться, а во второй и начале третьей декады апреля он сходит. В зимнее время в районе наблюдаются метели, сдувающие местами снег и создающие неблагоприятные условия для перезимовки озимых. Средняя глубина промерзания почвы 150-260 см. Переход температуры воздуха к положительным значениям происходит в первой декаде апреля. Лето начинается во второй декаде мая и продолжается 115-125 дней. Средняя месячная температура июля 18-20 °С, максимальная 34-39°С продолжительность безморозного периода колеблется от 100 до 120 дней. Самые поздние заморозки весной прекращаются к концу мая и вновь могут наблюдаться во второй-третьей декаде сентября.

Достаточное количество тепла и продолжительный вегетационный период позволяют в этом районе возделывать просо, яровую пшеницу, кукурузу, скороспелые сорта которой вызревают до молочной спелости, а в отдельные годы - до восковой, кормовые культуры и травы (свекла кормовая, тыква кормовая, бобы кормовые, пайза, суданская трава, сорго), овощные и даже бахчевые культуры.

Современное экосистемное строение земледельческой территории Красноярского края определяется интенсивным преобразованием лесостепи и степи и небольшим использованием таежной зоны. В настоящий период 22%

земледельческой территории уничтожено либо изменено хозяйственной деятельностью человека. На земли, где природные экосистемы полностью разрушены, приходится сегодня 7,2% площади, интенсивно используемые леса -2,6%, сенокосы и пастбища - 4,4%, агроценозы (пашня) -7,4%. Наибольшие площади пашни (88% всего пахотного фонда) находятся в лесостепи и степи, где были созданы на месте остепненных и суходольных лугов, луговых и настоящих степей. В таежной зоне пахотные массивы заместили в основном мелколиственные леса.

Использование пахотных земель под посевы полевых культур и паровые поля в Красноярском крае за последние 18 лет снизилось на 40%, что выше среднероссийской величины (9%). Используемость пахотных земель в среднетаежной зоне региона составляет всего 2%, южнотаежной - 28%, лесостепной - 65%, степной 60% (рис. 8, табл. 15). Пахотные земли по природным округам лесостепной зоны используются неравномерно. В Назаровском природном округе используемость составляет в настоящий период 95%, Чулымо-Енисейском - 85%, Южно-Минусинском - 64%, Канском - 55%, Красноярском - 51%, Ачинско-Боготольском - всего 36%. Причины сокращения и недостаточно эффективного использования пашни связаны с комплексом факторов: экономическими, социальными и экологическими, характерихующими особыми условиями зоны тайги и подтайги. Для сельских территорий в результате неправильного распределения с/х культур по территориям Красноярского края и Российской Федерации серьезно пострадала социально- трудовая сфера села [17].

Наши исследования и разработки предполагают для этих территорий другие биоэнергетически совершенные культуры и другие энергоэффективные технологии [2;4;11;20;30;]

Разработанная теория энерготехнологического прогнозирования структуры технологических приемов в АПК, позволяет подобрать из них самые энергоэффективные для любых агроэкологических зональных условий [27, 28].

Разработанная нами биоэнергетическая теория и концепция формирование и развитие структуры АПК, ее информационного обеспечения и устойчивого развития растениеводства позволяет в любой зоне сформировать экономически эффективный комплекс производства растениеводческой продукции от подготовки семян к посеву, выращивания и уборки и переработки полученного урожая [7;12;22;25;26].

Результаты наших исследований доказали, что для подготовки семян к посеву наиболее преемлемыболее энергетически совершенные технологии ВЧ и СВЧ обработки и обеззараживания семян от вирусных, грибных и бактериальных инфекций, исключающие применение ядохимикатов [1;6;8;10;13;14;18;19;21;23;24]. А разработанные эффективные технологии сушки и обеззараживания при производства продуктов питания ИК -лучами и ВЧ и СВЧ энергией позволяют получать экологически чистое продовольствие для человека [3;5;8;10]. Разработка автоматизированных систем искусственного освещения, облучения и обогрева теплиц терморезисторами используется сельскими

товаропроизводлителями и включено в учебный процесс соответствующими министерствами и позволяют получить раннюю экологически чистую продукцию в Сибирских условиях [9-15,16 29].

Список литературы

1. Влияние электромагнитного поля высокой частоты на энергию прорастания и всхожесть семян томата. Юсупова Г.Г., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Бастрон А.В., Бастрон Т.Н. Вестник КрасГАУ, 2002. С. 21.

2. Высокоэнергетическая кормовая культура топинамбур в кормопроизводстве Красноярского края. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Аникиенко Т.Н. Вестник КрасГАУ, 2007. № 4. С. 127-130.

3. Влияние импульсной инфракрасной сушки на сохранность активно действующих веществ. Алтухов И.В., Цугленок Н.В., Очиров В.Д. Вестник Ставрополья, 2015. № 1 (17). С. 7-10.

4. Имитационные модели пространственно распределенных зкологических систем. Лапко А.В., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И. Ответственный редактор: д.т.н., профессор А.В. Медведев. Новосибирск, 1999.

5. Использование СВЧ энергии при разработке технологии диетических сортов хлеба. Цугленок Н.В., Юсупова Г.Г., Цугленок Г.И., Коман О.А. Ж. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2004. № 2. С. 16-17.

6. Исследование температурных полей при предпосевнойогбработке семян масленичных культур ЗМПСВЧ. Бастрон А.В., Исаев А.В., Мещеряков А.В., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 2011. № 2-1. С. 4-8.

7. Концепция информатизации аграрной науки Сибири. Гончаров П.Л., Курцев И.В., Донченко А.С., Кашеваров Н.И., Чепурин Г.И. и др. СО РАСХН. Отв. за выпуск А.Ф. Алейников, А.И. Оберемченко. Новосибирск, 2003.

8. Комплексная система обеззараживания зерна и продуктов его переработки. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г. М-во сел. хоз-ва РФ, Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2004.

9. Лабораторный практикум и курсовое проектирование по освещению и облучению. Долгих П.П., КунгсЯн.А., Цугленок Н.В. Учебное пособие для студентов. М-во сел. хоз-ва РФ. Краснояр. гос. аграр. ун-т. / Красноярск, 2002.

10. Методы и математические модели процесса обеззараживания продовольственного зерна. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г. Учеб. пособие для студентов вузов. М-во сел. хоз-ва РФ. Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2004.

11. Мелкоплодные яблоки Сибири в функциональном питании. Типсина Н.Н., Цугленок Н.В.Вестник КрасГАУ. 2009. № 1 (28). С. 152-155.

12. Оценка влияния оптимальных показателей работы машинно-тракторных агрегатов на энергозатраты технологического процесса. Цугленок Н.В., Журавлев С.Ю. Вестник КрасГАУ, 2010. № 10 (49). С. 146-152.

13. Обеззараживание и подготовка семян к посеву. Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 1984. № 4. С. 4.

14. Обеззараживающее действие электромагнитного поля высокой частоты на семена томата. Юсупова Г.Г., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Бастрон А.В., Бастрон Т.Н. Вестник КрасГАУ, 2002. С. 33.

15. Резисторы из композитов в системах энергообеспечения агропромышленных комплексов. Горелов С.В., Кислицин Е.Ю., Цугленок Н.В. Вестник_КрасГАУ. 2006. № 6. С. 314319.

16. 16.Резисторы в схемах электротеплоснабжения. Горелов С.В., Кислицин Е.Ю., Цугленок Н.В. КрасГАУ. Красноярск, 2008 (2-е издание, переработанное и дополненное).

17. Состояние социально-трудовой сферы села и предложения по еерегулированию. Ежегодный доклад по результатам мониторинга 2006 г. / Ответственные за подготовку доклада: Д.И. Торопов, И.Г. Ушачев, Л.В. Богдаренко. Москва, 2007. Том Выпуск 8.

18. Способ обработки семян и устройство для его осуществления. Цугленок Н.В., Шахматов С.Н., Цугленок Г.И. Патент на изобретение RUS 2051552 22.04.1992.

19. Система защиты зерновых и зернобобовых культур от семенных инфекций. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Халанская А.П. М-во сел. хоз-ва Рос. Федерации. Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2003.

20. Технология и технические средства производства экологически безопасных кормов. Цугленок Н.В., Матюшев В.В. М-во сел. хоз-ва РФ. Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2005.

21. Технология и технические средства обеззараживания семян энергией СВЧ-поля. Бастрон А.В., Мещеряков А.В., Цугленок Н.В.Вестник КрасГАУ, 2007. № 1. С. 268-271.

22. Цугленок Н.В. Формирование и развитие технологических комплексов растениеводства. Вестник КрасГАУ.1997. № 2. С. 1.

23. Цугленок Н.В. Формирование и развитие структуры электротермических комплексов подготовки семян к посеву. Авт-т дис. докт. техн. наук / КрасГАУ. Барнаул, 2000.

24. Цугленок Н.В. Формирование и развитие структуры электротермических комплексов подготовки семян к посеву. Диссерт. На соискание док-ра техн. наук / Красноярск, 2000.

25. Цугленок Н.В. Концепция устойчивого развития АПК Красноярского края. Вестник КрасГАУ, 1996. № 1. С. 1.

26. Цугленок Н.В. Биоэнергетическая концепции формирования технологических комплексов АПК. Вестник КрасГАУ, 1998. № 3. С. 9.

27. Цугленок Н.В. Энерготехнологическое прогнозирование структуры АПК. Вестник КрасГАУ, 2000. № 5. С. 1.

28. Цугленок Н.В. Энерготехнологическое прогнозирование. Учеб.пособие для студентов вузов по агроинженер. специальностям. М-во сел. хоз-ва РФ. КрасГАУ. Красноярск, 2004.

29. Энерготехнологическое оборудование тепличных хозяйств. Цугленок Н.В., Долгих П.П., Кунгс Я.А. Учебное пособие для вузов / КрасГАУ. Красноярск, 2001.

30. Эколого-энергетические и медико-биологические свойства топинамбура. Аникиенко Т.И., Цугленок Н.В. М-во сельского хоз-ва РФ. КрасГАУ. Красноярск, 2008.