Тенденции климатических изменений и их влияние на орошамые агроценозы томата, огурца и капусты

Библиографический список

1. Агрохимические методы исследования почв. — М.: Наука, 1975. — 656 с.

2. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. — М.: Моск. ун-т, 1980. — 224 с.

3. Минеев В.Г., Лебедева Л.А. Юстус Либих и современная агрохимия // Агрохимия и качество растениеводческой продукции. — М.: Изд-во МГУ, 1991. — С. 3-13.

4. Убугунов Л.Л., Меркушева М.Г., Будаев Б.Х. Влияние фосфорных удобрений на динамику содержания подвижного

фосфора в орошаемой каштановой почве западного Забайкалья, продуктивность, качество и сохранность картофеля // Агрохимия. — 2004. — № 2. — С. 40-51.

5. Никитишен В.И. Особенности круго-

ворота азота в условиях интенсивного применения удобрений на серых лесных почвах // Генезис, плодородие и мелиорация почв. — Пущино: ОНТИНЦБ и

АНСССР, 1980. — С. 174-188.

6. Тихомирова Л.Д. Биологический метод определения плодородия почвы // Сиб. вестник с.-х. науки. — 1972. — № 5.

— С. 15-18.

+ + +

УДК 58.056:635.1 / .7

Е.Г. Пивоварова, А.О. Люцигер, Т.А. Кузнецова, Е.В. Кононцева

ТЕНДЕНЦИИ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОРОШАМЫЕ АГРОЦЕНОЗЫ ТОМАТА, ОГУРЦА И КАПУСТЫ

Ключевые слова: изменение климата, среднемесячные температуры, урожайность, картофель, морковь.

Введение

В последнее время появился ряд работ, посвященных изучению климатических изменений на территории Западной Сибири и Алтайского края, зачастую противоречивых, что объясняется использованием различных методов оценки [1-3]. Ранее нами были определены тенденции изменения среднесуточных годовых температур, математически доказано увеличение продолжительности безморозного периода на 2 декады [3]. Однако для продуктивности сельскохозяйственных культур имеет значение не только, и не столько изменение обобщенных годовых показателей, сколько распределение температур и осадков в течение года (вегетационного периода). В работе Н.Ф. Харламовой впервые дан анализ тенденций изменения температуры воздуха и осадков внутри сезонов года [4]. Приведенные результаты подтверждают региональную тенденцию изменений климата в форме глобального потепления с замедлением скорости роста температуры за счет повышения суровости зим. Целью данного

исследования являлась оценка воздействия метеорологических параметров на урожайность овощных культур (томата, огурца, капусты) и тенденций изменения их продуктивности в условиях меняющегося климата Алтайского Приобья за период 1961-2010 гг. Овощеводство и картофелеводство, как подсобные отрасли сельского хозяйства призваны обеспечивать потребности населения края в этих продуктах. Созданием, производством и реализацией высокопродуктивных сортов картофеля и овощей занимается ЗападноСибирская овощекартофельная селекционная опытная станция. Развитое производство овощей позволяет поставлять за пределы края более 100 тыс. т картофеля, 10-15 тыс. т овощной продукции. Поскольку биологические особенности культур предъявляют различные требования к теплу и влаге в течение вегетации, определенный интерес представляет изменение среднемесячных температур и сумм осадков по месяцам за последние 50 лет. В засушливых условиях, характерных для степных зон Алтайского края, погода и климат оказывают существенное влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур. Частично это решается путем регулирования водного режима с помо-

щью орошения. В связи с этим выделить и оценить степень влияния погодных условий очень трудно — эффект технологических параметров (обработка почв, мелиорации, средства защиты и т.п.), используемых в сельском хозяйстве, с каждым годом возрастает [5].

Объекты и методы

В работе использованы материалы многолетнего полевого опыта ГНУ Западно-сибирская овощная опытная станция ВНИИО РАСХН в овощном севообороте (томат, капуста, морковь, картофель, огурец) за период 1960-2009 гг. Данные среднесуточных температур и осадков по месяцам вегетационного периода за этот же период предоставлены Росгидромет ГУ «Алтайский краевой центр по метеорологии и мониторингу окружающей среды». Современные тенденции климатических изменений оценивались с помощью статистических и информационно-логического методов. Использование информационного метода [6], основанного на параметрах вероятности и неопределенности, не требует соответствия эмпирических распределений какому-либо статистическому закону, позволяет вычленять действие отдельных факторов и давать

оценку каждого в отдельности. Степень связи между фактором и явлением оценивается с помощью коэффициента передачи информации (Кэфф), а наиболее вероятные состояния функции при определенном состоянии факторов — по отношению условных вероятностей (с).

Результаты и их обсуждение

Оценка эффективности сельскохозяйственного производства в зоне рискованного земледелия (к которым относится территория Алтайского края) производится с учетом погодных условий текущего вегетационного периода и средних многолетних климатических показателей. Однако данные, вошедшие в климатический справочник, получены до 1961 г. и до сих пор не обновлялись [7]. Тем не менее у климатологов принято говорить об изменениях климата в том случае, если таковые установлены за период более чем 30 лет. В рамках данного исследования обобщены среднемесячные значения температуры воздуха с мая по сентябрь с осреднением по 5 лет (рис.). Начиная с 1961-1970 гг. отмечаются тенденции увеличения среднесуточных температур только в мае месяце и в целом за вегетационный период.

25

20

15

ч:

га

а

10

і

—^ ї ;

— *- - ~~

♦—- ' .. - •

- I •-  —.. _   —"

1 1 1 1 1 1 1 1 1

2 3 4 5

годы, по пятилеткам ('

-ф— май

-а- - ИЮЛЬ •• — сентябрь

6 7 8 9

-1965....2006-2010)

— — июнь —•— август

— ±— средняя 1 за вегетацию

10

Рис. Динамика среднесуточных температур по месяцам вегетационного периода

Однако если усреднить среднесуточные температуры за 50-летний период и суммировать по месяцам, то полученные закономерности становятся более явными (табл. 1). Наибольший прирост суммы температур отмечается в мае (+52,70С) и июне (+40,20С), соответственно, минимальный — в сентябре (13,80С), в целом же за вегетационный период потепление составило более 1600С.

По осадкам аналогичные показатели изменились незначительно, в среднем на 2-5 мм за месяц, а в целом за вегетацию сумма осадков уменьшилась лишь на 10,8 мм. Таким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод об усилении аридности климата Алтайского При-обья за последние 50 лет. Для того чтобы оценить, как данные изменения отразятся на продуктивности овощных культур были выбраны томат, огурец и капуста.

Биологические особенности овощных культур определяют более высокие требования агрохимическому фону и к гидротермическим условиям вегетационного периода (табл. 2). Так, на продуктивность томата наиболее сильное влияние оказы-

вают температуры июля (Кэфф = 0,2042), а также осадки июня. Известно, что томаты испытывает потребность в тепле в период роста растений и формирования плодов [8]. Потребность во влаге у растений томатов в первые фазы роста небольшая, но с началом образования завязей и первых плодов (июль) наступает период активного ее поглощения, в это время растения не переносят засухи. В засушливых условиях Алтайского Приобья эта проблема решается с помощью орошения, поэтому зависимость от осадков становится менее значимой (Кэфф = 0,1555).

Для получения высокой урожайности огурцов наиболее важен температурный режим в период плодоношения — июль-август (Кэфф = 0,2327 и 0,2997 соответственно), а режим влажности в период роста растений — июнь (Кэфф = 0,2290). Снижение зависимости урожайности огурца с осадками июля, августа несколько расходиться с известными фактами об их потребности во влаге [9]. Это объясняется тем, что под действием орошения зависимость от атмосферных осадков ослабляется.

Таблица 1

Тенденции изменения среднесуточных и суммы температур по месяцам вегетационного периода

Климатические Месяц Май-

параметры май июнь июль август сентябрь сентябрь

Среднесуточная температура , 0С

Средние до 1961 г. 10,7 16,6 18,9 16,3 10,5 14,6

Средние за 1961-2010 гг. 12,40 17,94 19,93 16,98 10,96 15,65

Сумма температур, 0С

Средние до 1961 г. 331,7 498,0 585,9 505,3 315,0 2233,8

Средние за 1961-2010 гг. 384,4 538,2 617,8 526,4 328,8 2394,5

Прирост, 0С +52,7 +40,2 +31,8 +21,1 + 13,8 + 160,7

Осадки, мм

Средние до 1961 г. 37 49 67 52 37 242

Средние за 1961-2010 гг. 38,8 51,4 61,3 49,1 30,6 231,2

Таблица 2

Влияние гидротермических параметров на урожайность овощных культур

Культура Суммы температур 0С

май июнь июль август сентябрь за вегетационный период

Томаты - 0,1829 0,2042 0,1326 - 0,2205

Огурцы 0,2247 0,1721 0,2327 0,2997 - 0,1418

Капуста 0,1183 0,1110 0,1529 0,1131 0,0999 0,1216

Осадки, мм

Томаты - 0,1749 0,1555 0,1363 - 0,2920

Огурцы 0,1601 0,229 0,1185 0,1686 - 0,1474

Капуста 0,0872 0,1660 0,0724 0,1276 0,0930 0,1258

Белокочанная капуста не требует для своего роста большого количества тепла, а ее потребность к водному режиму в производственных условиях решается за счет орошения [8]. В связи с этим зависимость урожайности капусты от гидротермических условий вегетационного периода по сравнению с томатом и огурцом несколько ниже (табл. 2).

Специфичные состояния урожайности исследуемых овощных культур на различных этапах вегетационного периода дали возможность выявить оптимальные суммы температур и осадков, позволяющих получить максимально возможную урожайность томатов, огурцов и капусты в соответствии с их биоклиматическим потенциалом (табл. 3). Оптимальная сумма температур для томатов в июле составляет 550-6000С. Этот период соответствует росту и формированию плодов. Томаты — растения самоопыляющиеся. Пыльца не созревает при температуре ниже +100С, а при слишком жаркой погоде (более +300С) опыление происходит плохо, поскольку пыльца становится липкой и плохо поддается переносу с цветка на цветок. При сохранении такого же уровня температур в августе период плодоношения и общая урожайность увеличиваются [9].

Температурный оптимум для томатов за вегетационный период составляет 220024000С. Оптимальное количество осадков в наиболее критический период составляет 40-60 мм (июнь). Сопоставление их с тенденциями изменения климатических показателей за период с 1961 по 2010 гг. позволяют сделать следующие выводы (табл. 3). При сохранении тенденций из-

менения климата температурный режим для роста и развития томатов остается в пределах оптимума. Недостаток осадков в июне в условиях орошаемого производства позволяет надеяться на гарантированно высокие урожаи (60 т/га и более) этой культуры в современных условиях.

Для формирования высоких урожаев огурца отмечаются аналогичные закономерности (табл. 3). Повышение суммы температур в начале вегетационного периода в условиях орошения будет способствовать сохранению урожайности данной культуры на уровне 40 т/га.

Несмотря на то, что капуста менее требовательна к теплу, суммарный оптимум за вегетацию составляет 240025000С, это обусловлено тем, что у данной культуры более длительный период роста и температурный режим сентября также влияют на ее продуктивность. Для этой культуры можно выделить два оптимума в июне и июле. Первый, более низкий (400-450 в июне и 525-550 в июле) в условиях недостатка осадков, и второй, более высокий (625-675 в июне и июле) для условий благоприятного распределения осадков и орошения.

Как уже отмечалось, овощные культуры требовательны к агрохимическому фону, однако нами было установлено, что влияние удобрений по сравнению гидро-термичекими условиями вегетации характеризуются гораздо более низкой связью (Кэфф = 0,0269 — для огурца, Кэфф = 0,0348

— для томата и Кэфф = 0,1233 — для капусты). Максимальная урожайность формируется при полной минеральной и органоминеральной системах удобрения.

Таблица 3

Оптимальные гидротермические параметры для формирования урожайности овощных культур

Культура Суммы температур,0С

май июнь июль август сентябрь за вегетационный период

Томаты - 450-600 550-600 550-600 - 2200-2300

Огурцы 300-325 500-550 550-625 475-525 - 2300-2500

Капуста 350-450 400-450 625-675 525-550 625-675 575-600 300-375 2500-2600

Осадки, мм

Томаты 40-60 40-60 40-60 20-40 -

Огурцы - 30-50 40-60 Менее 30 Более 70 Менее 30 Более 70 200-250

Капуста 40-60 40-80 60-80 60-80 20-80 300-350

Заключение

Таким образом, сохранение современных тенденций изменения климата в условиях орошения несущественно изменит технологические процессы сельскохозяйственного производства томата, огурца и капусты. Наиболее эффективными приемами сохранения высокого уровня урожайности овощных культур могут стать изменение сроков посева (посадки), разработка новых сортов, мелиоративных приемов по регулированию водного режима культур, научно обоснованных систем удобрения и т.п.

Библиографический список

1. Kharlamova N.F., Revyakin V.S. Regional climate and environmental chance in Central Asia // Environmental security and sustainable land use / ed. Hartmut Vogt-mann, Nikolai Dobretsov / Springer. The NATO programme for security through science. — The Netherlands, 2006.

2. Кирста Ю.Б., Ловицкая О.В. Прогноз климатических изменений в зернопроизводящих зонах Сибири и России // Мир науки, культуры, образования. — 2009. — № 7 (19). — С. 9-13.

3. Бурлакова Л.М., Люцигер А.О., Пи-воварова Е.Г. Долговременные и современные тенденции изменения параметров климата высокого Алтайского Приобья //

Вестник Алтайского государственного аграрного университета. — 2011. — № 5.

4. Харламова Н.Ф. Долговременные климатические изменения на внутриконти-нентальной территории России (Алтайский регион) // Известия Алтайского государственного университета. Серия: Биологические науки. Науки о земле. Химия. — 2010. — № 3/1. — C. 133-140.

5. Andresen J.A., Gopal A., Rotz C.A.,

Ritchie J.T., and LeBaron A.W. Weather Impacts on Maize, Soybean, and Alfalfa Production in the Great Lakes Region, 1895—1996. AGRONOMY JOURNAL, VOL. 93, SEPTEMBER-OCTOBER. — 2001. —

P. 1059-1070.

6. Пузаченко Ю.Г., Мошкин А.В. Информационно-логический анализ в медико-географических исследованиях // Итоги науки. Сер. мед. География / ВИНИТИ. — М., 1969. — Вып. 3. — С. 5-71.

7. Справочник по климату СССР. — М.: Гидрометиздат, 1965. — Вып. 20.

8. Литвинов С.С. Научные основы современного овощеводства. — М., 2008. — 776 с.

9. Гладких В.И., Сирота С.М. Агротехника овощных культур. — Барнаул, 2002.

— 107 с.

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 10-04-92506-ИК_а и CRDF № RUB1-2988-BR-10.

+ + +

УДК 631.6 В.П. Часовских,

А.С. Давыдов

СОСТОЯНИЕ МЕЛИОРАТИВНОЙ ОТРАСЛИ В АЛТАЙСКОМ КРАЕ

Ключевые слова: мелиорация, оро- система, инвестиционные программы,

шаемые земли, кормопроизводство, выход продукции, эффективность капи-

дождевальные машины, оросительная тальных вложений.