Погода в Санкт-Петербурге | Pogoda78.ru

Реферат влияние погоды на урожай зимой

«Лидеры в области окружающей среды и развития»

Воздействие изменения климата на сельское хозяйство

В сельском хозяйстве мира деградация земельных и водных ресурсов в результате изменения климата может привести к растущему дефициту продовольствия для увеличивающегося населения планеты, что негативно скажется на продовольственной безопасности. Критическим порогом считается глобальное потепление на 2,5 0 С – ниже этого порога изменения объемов сельскохозяйственного производства могут быть незначительными, выше – возможно существенное сокращение объемов.

• положительные: рост производства сельскохозяйственных культур в результате более долгого вегетационного периода и более высоких концентраций углекислого газа в атмосфере;
  
• отрицательные: высокие температуры приведут к уменьшению влажности почвы, дефициту воды, большому количеству сорняков и вредителей, распространению болезней растений и насекомых в сторону полюсов и уменьшению биоразнообразия. Все это приведет к уменьшению урожайности.
  

Однако в целом для мира – по оценкам различных структур ООН - неблагоприятные последствия будут преобладать, что приведет к снижению производства сельскохозяйственной продукции на 15-50% i .

Растущие климатические угрозы требуют изменения сложившихся систем землепользования. Такое изменение должно позволить, с одной стороны, предотвратить рост дефицита продовольствия и, с другой, - уменьшить воздействие на климат за счет увеличения поглощения углерода агроэкосистемами. В частности, по оценкам экспертов МГЭИК сельскохозяйственные угодья могут позволить депонировать 23-44 Гт углерода к 2050 г.

Прогнозы климатических изменений и сельское хозяйство России

• официальных российских документах,
  
• международных прогнозах и экспертных оценках,
  
• научных исследованиях.
  

Влияние климата на урожайность сельскохозяйственных культур достаточно дифференцированно: наибольшей продуктивностью и устойчивостью отличаются рис и кукуруза на зерно, полностью или частично размещенные на достаточно небольшой территории орошаемых земель; самые низкие урожаи в большинстве регионов дают яровые пшеница и ячмень.

Прогнозировать качественные последствия для России в результате глобального изменения климата очень сложно в силу неопределенности многих природных изменений. В частности, в этой области необходимо совершенствовать аппарат моделирования и прогнозирования. Сейчас при разработке сценариев воздействия изменения климата на сельское хозяйство в мире и России широко используются модели глобальной циркуляции атмосферы и их модификации: GFDL R30 (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, USA) и CCC T32 (Climate Centre, Canada).

В экономике России сельскохозяйственное производство в наибольшей степени зависит от возможных изменений климата. По оценкам специалистов воздействие на сельское хозяйство таких изменений будет неоднозначным, позитивные последствия могут сочетаться с негативными. Во многих климатических сценариях и прогнозах подчеркивается, что трансформация климатических условий будет связана с переменой частоты неблагоприятных для сельского хозяйства явлений. Опасным может стать рост вероятности низких урожаев в результате увеличения частоты и повторяемости засух и повышения засушливости на территориях ряда регионов.

Общая тенденция изменения климата для страны может характеризоваться как “потепление с усилением засушливости”. Это приведет к смягчению климата за счет повышения влажности, смещению зоны рискованного земледелия на север. По максимальным оценкам границы природных зон могут сдвинуться к северу приблизительно на 600-1000 км. Увеличатся территории, благоприятные для ведения сельского хозяйства. Летние температуры повысятся незначительно, но зато снизится вероятность заморозков, отрицательно влияющих на урожаи.

Согласно более умеренным прогнозам произойдет смещение к северу границ полярно-тундровой, лесотундровой и южно-таежной лесной зон на 200-350 км. Существенно расширится степная зона наряду с сокращением площади сухостепной зоны. Территория лесостепной зоны, наиболее благоприятной для сельского хозяйства, несколько возрастет в западной части России и сократится в Предуралье ii .

Связанное с изменением климата потепление в России может проявиться значительнее, чем, например, в тропиках. Существенно повысится температура в регионах с неразвитым сельским хозяйством: к середине 21 века ожидается ее повышение на 3-4 0 С в Западной Сибири, на 2-3 0 С – на севере европейской территории страны, в Якутии и на всем арктическом побережье.

• Национальный доклад по проблемам изменения климата. Минэкономразвития России (2002);
  
• Третье Национальное сообщение Российской Федерации о деятельности по Конвенции. Росгидромет (2002);
  
• Отчет об углубленном анализе Третьего Национального сообщения Российской Федерации. Секретариат РКИК (2003).
  

• Увеличение площади земель, пригодных для земледелия;
  
• Рост продолжительности вегетационного периода;
  
• Увеличение теплообеспеченности сельскохозяйственных культур;
  
• Улучшение условий перезимования полевых и садовых культур.
  

Предполагается, что при удвоении содержания парниковых газов в атмосфере земледельческая площадь в стране возрастет примерно в 1,5 раза за счет роста территории широколиственных лесов и степной (лесостепной) зоны, условия которых благоприятны для земледелия. В то же время резко сократится тундровая зона (в 2-3 раза), значительно уменьшится площадь тайги. Ожидается, что в ближайшие десятилетия продолжительность вегетационного периода будет увеличиваться на 3,5 дня каждые 10 лет.

В Третьем Национальном сообщении Российской Федерации о деятельности по Конвенции отмечается в общем положительный характер изменения климата для сельского хозяйства страны. В качестве важного направления адаптации выделяется продвижение зоны товарного земледелия в более северные районы с достаточным увлажнением. Также важное направление – повышение продуктивности и устойчивости сельского хозяйства степной и лесостепной зоны страны в результате реализации комплекса мер по борьбе с засухами и освоения влагосберегающих технологий.

В Отчете Секретариата РКИК об углубленном анализе Третьего Национального сообщения Российской Федерации подчеркивается, что суммарный итоговый эффект климатических изменений предполагается благоприятным для России. Такая оценка базируется на основе расчетов модели влияния климата на продуктивность сельскохозяйственных земель, которая использует в качестве входной информации результаты моделей общей циркуляции (CCC, GISS, UKMO) и «страновой специальной модели регионального климата» (COSMO). Если предположить удвоение концентрации СО₂ и некоторые специальные сценарии изменения климата, то модель предсказывает увеличение урожайности фуражных культур на 13% и зерновых на 11% в течение ближайших 40 – 50 лет.

Позитивные результаты изменений климата предполагаются в прогнозе Всероссийского института сельскохозяйственной метеорологии (ВИСМ). Эффективная площадь страны (благоприятные для проживания зоны со среднегодовой температурой выше минус двух градусов и высотой над уровнем моря ниже 2 тысяч метров) увеличится вдвое за счет северных территорий и превысит 11 тыс. кв. км. Это позволит России занять первое место в мире по наличию эффективной площади, тогда как сейчас она занимает только пятое место (после Бразилии, США, Австралии и Китая). В результате изменения климата площадь территории, пригодной для земледелия, увеличится в 1,5 раза.

Согласно исследованиям С.А.Пегова и Д.М.Хомякова итоги климатической перестройки приведут в России к резкому улучшению агроэкологических условий. На Центральное Нечерноземье, Верхнее Поволжье, Средний Урал, юг Западной Сибири распространятся климатические условия черноземных степей, и можно ожидать увеличения урожаев в этих регионах в 1,5-2 раза. Могут появиться новые районы, потенциально пригодные для земледелия, в Сибири и Якутии. iii

Глобальное потепление позволит расширить посевы особо ценных и дефицитных для России сельскохозяйственных культур: площадь, пригодная для выращивания кукурузы (на зерно), к моменту удвоения содержания СО₂ может возрасти в 3,7 раза; на Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье рост термических ресурсов позволит создать базу для производства хлопка-сырца, винограда, чая и других ценных субтропических культур, достаточную для удовлетворения потребностей страны при возможном росте мировых цен.

В соответствии с имеющимися оптимистическими прогнозами изменения климата в целом по стране наибольшего прироста урожайности следует ожидать в ближайшие 30-70 лет, причем пик роста урожайности будет через 60-70 лет (см. таблицу 2). Через 90-100 лет урожайность может снизиться. По зерновым культурам урожайность в России в среднем возрастет (к современному уровню): через 30-40 лет на 11%, через 60-70 лет – на 14% и через 90-100 лет она может понизиться. Аналогичные тенденции будут наблюдаться и для кормовых культур.

Только за счет повышения концентрации углекислого газа прирост валового сбора зерна может составить 2-3%.

Наивысших приростов урожайности следует ожидать в северных и центральных регионах. В наиболее неблагоприятных условиях с вероятным снижением урожайности зерновых окажутся Северо-Кавказский, Западно- и Восточно-Сибирские регионы (таблица 2).

Таблица 2. Реакция урожайности сельскохозяйственных культур на возможные изменения климата и рост содержания СО₂ в атмосфере (в % от современного уровня урожайности)

Позитивные последствия изменения климата для увеличения урожайности в России предсказываются и некоторыми зарубежными экспертами. Согласно оценкам специалистов из Министерства метеорологии Великобритании в среднем урожайность в России может возрасти на 10%, тогда как во многих странах, расположенных вблизи экватора и в Южном полушарии, она может существенно уменьшиться – на 20-40%. iv

Вместе с тем во многих прогнозах выделяются и негативные последствия глобальных изменений для сельского хозяйства. Отмечается значительное изменение погодных условий для сельскохозяйственного производства в традиционных аграрных районах, что будет связано не только с тем, что климат будет более теплым, но он станет и более сухим. Смещение природно-климатических поясов на север может повлечь за собой негативные процессы. Площадь подверженной засухе степной и лесостепной зоны, где сейчас сосредоточено основное сельскохозяйственное производство, возрастет в 1,8 раза. И эта зона распространится к северу, вплоть до южных границ Московской, Владимирской и Нижегородской областей. Особенно далеко к северу продвинутся степи Сибири. На юге России начнется аридизация, сухие степи Поволжья и Северного Кавказа могут превратиться в пустыни. Все это отрицательно скажется на традиционных аграрных регионах.

Согласно пессимистическому сценарию Канадского Климатического Центра в результате перемен климата произойдет значительный рост температур в основных сельскохозяйственных регионах России – на 6-8 0 С зимой и на 4-5 0 С летом. Влагообеспеченность сельскохозяйственных культур летом снизится; географические зоны сместятся на север на 800-900 км. Произойдет аридизация лесостепной и степной зон. Общая биологическая продуктивность снизится в большинстве земледельческих районах на 10-20%, а в отдельных – до 30-40%, что вызовет значительное снижение урожаев.

Исследование на базе региональной модели глобальных изменений природной среды (Институт экологии Волжского бассейна РАН) дало весьма пессимистичные прогнозы. v К 2010 г. по всей лесостепной зоне сложится почвенно-гидрологический режим, при котором неизбежно снижение урожайности на 20-30%. К 2050 г. в такой же ситуации окажется зона смешанных лесов, а в самой лесостепи следует ожидать потерю урожайности на 40-65%. На территории Волжского бассейна сформируется термоаридный тренд.

Из последних климатических прогнозов следует отметить исследование специалистов из МГУ, Центра проблем экологии и продуктивности лесов РАН и Университета города Касселя (Германия). Был сделан прогноз погоды для России на 2020-е и 2070-е гг. Кроме того, исследователи попытались представить, как ожидаемые изменения климата повлияют на производство сельскохозяйственной продукции. Были использованы разработанные за рубежом модели глобальной циркуляции HADCM3 и ECHAM4. Для России в ближайшие десятилетия сценарии дают сходные оценки изменения климата: повышение среднегодовых температур на 1,8-2,8 градуса. К 2070-м гг. средняя температура вырастет уже на 4-6 градусов в основном за счет потепления на севере, в южных областях России лето станет жарче всего на 1 градус. Северные зимы станут более влажными, а на юг придет засуха. Согласно модели GAEZ, предстоящие засухи в основных сельскохозяйственных районах (особенно в Ставропольском и Краснодарском краях) вызовут падение сельскохозяйственного производства, причем наиболее существенные изменения приходятся на ближайшие два-три десятилетия. Несмотря на рост продуктивности сельского хозяйства в некоторых регионах, упадет и средняя урожайность зерновых по стране. Производительность аграрного сектора Центральных областей изменится незначительно. Самым благоприятным окажется климат Северо-Запада России и Дальнего Востока.

Таким образом, имеющиеся прогнозы достаточно противоречивы, однако, как уже отмечалось, преобладают оптимистические взгляды на последствия изменения климата для аграрного сектора страны. Что важно с позиций принятия решений и реализации положений Киотского протокола во властных структурах, этот взгляд закреплен в ряде правительственных документов.

Климатические факторы влияющие на урожайность сельхозкультур

В 80-х годах прошлого века польские ученные из Варшавского университета и Института метеорологии и водного хозяйства, изучая погоду в рамках международной программы изменения климата, создали математическую модель для предсказания аномалий погоды на ближайшие 500 лет. В основе разработанных алгоритмов – данные, собранные метеорологами за последние 200 лет. Также использовались сведения о циклических колебаниях температуры (ритмы этих колебаний – 11, 22, 90 и 220 лет) и количества выпадающих осадков (11, 22, 75, и 230 лет). Эти периоды напрямую связаны с колебаниями солнечной активности. В графиках отмечались наиболее холодные и самые влажные годы. За последнее время в различных научных учреждениях было создано более 20 климатических моделей. Только время может подтвердить, верен ли тот или иной прогноз.

Безусловно, начало нынешней зимы, обеспокоило многих аграриев зоны УрФО и посеяло у них тревогу за будущий урожай. Снижение валовых сборов будет способствовать стабилизации на затоваренном зерновом рынке, но вырастить хороший урожай для полевода всегда крайне важно. Сельскохозяйственное производство в России, как ни в какой другой стране мира, зависит от погоды.

Исследования нынешнего года показывают, что на Южном Урале и прилегающих к нему районах, практически при полном отсутствии снежного покрова в начале зимы, почва промерзла на глубину до двух метров. Температура до середины марта держалась на стабильном уровне минус 25…30 градусов. Это на грани гибели озимых культур. Неустойчивость климата беспокоит общественность и научный мир. Главным виновником потепления считается антропогенное воздействие на природу и прежде всего на атмосферу. Разрушение озонового слоя, выбросы промышленных и автомобильных газов, загрязнение океанов усиливают парниковый эффект. На поверхности океанов из отходов образовались громадные пластиковые острова, которые снижают его роль как «теплового буфера». Считается что под воздействием парникового эффекта теплеет примерно на 0,2 градуса в год. Между тем масса атмосферы нашей планеты ничтожна – всего лишь одна миллионная доля веса Земли.

В этом году снег отсутствовал в Альпах, льды на Монблане стали тоньше на 15 метров, а Америку заваливало снегом. Продолжает сокращаться площадь ледников Арктики. Климатологи прогнозируют выход мирового океана из берегов и возможное затопление Нью-Йорка, Лондона, Петербурга, Венеции и других городов. Вырастет количество «климатических беженцев». Удивительно, но ареал тропической растительности, в частности пальм, добрался до южных склонов Швейцарских Альп. Ситуация настолько серьезная, что звучат призывы о создании специальной, экологической организации под эгидой ООН. Евросоюз под осуществление «Зеленных проектов» выделил 8,5 млрд евро. Даже генералы НАТО «озаботились проблемами климата», профинансировав издание научного сборника: «Третье тысячелетие. Климатические изменения и коллапс Старого мира».

В последние годы метеорологи все большее значение в усилении парникового эффекта придают метану, попадающему в атмосферу не только в результате производственной деятельности, но и из-за температурных изменений, происходящих в ядре планеты и связанных с ними тектонических сдвигов земных платформ, разломов и извержений вулканов. Но наибольшее влияние на климатические аномалии оказывает Солнце. Ежегодно на Землю с нашей Звезды поступает столько энергии, сколько выделяют 100 триллионов тонн условного топлива (Кротов А. 1990 год). Это фантастически много. Например, все человечество в год использует всего около 8 млрд тонн условного топлива. Активность солнца определяется числом Вольфа, которое устанавливает количество пятен на светиле.

В год с большим количеством пятен на Солнце случаются хорошие урожаи, в другие - недороды. Количество пятен возникает с той же 11-летней цикличностью, между максимумом и минимумом солнечной активности. Например, «гигантский ее максимум, в 12-13 веках привел к значительному теплому периоду, а с 1640 года по 1710 солнечная активность снизилась до минимальной, что способствовало понижению температуры и длительному похолоданию» (Киев, Гуртовенко Э. А. 1992 год). Такие же результаты получены при исследовании ледяных шурфов, взятых в ледниках Антарктики немецкими учеными.

Эта взаимосвязь хорошо прослеживается на отложениях осадочных пород и на ископаемых деревьях, найденных археологами. Прогнозы погоды, основанные не на метеорологических, а на дендроклиматологических методах, имеют значительную долю вероятности.

Дендроклиматология – наука, изучающая параметры годичных колец деревьев с целью восстановления по ним исторических погодных условий в тот период, когда метеорологических наблюдений на Земном шаре не проводилось. По многолетним наблюдениям узкие годичные кольца соответствуют засушливым периодам, более широкие – влажным. Для составления долгосрочных прогнозов используется информация, расположенная на срезе дерева, заложенная в кольцах аналогах. Дополнение метеопрогнозов дендроклиматологическими методами позволяет повысить их достоверность.

Кроме того, в конце прошедшего 2017 года и начале 2018, астрономы фиксировали продолжительное «суперлуние» – это период, когда Луна приближается к Земле на самое близкое расстояние. Невзирая на постоянное и постепенное увеличение расстояния между нашей планетой и ее спутником, ночное светило продолжает оказывать существенное влияние на погоду земного шара. Гипотезу о влиянии Луны на приливы и отливы в морях и океанах подтвердили французские ученные А.Либер и К.Шерин. «Луна – писали они, – благодаря, гравитационному влиянию на Землю является основным двигателем воды при приливах и отливах». Зимой в декабре 2017 года на солнце произошла мощнейшая вспышка, такого выброса плазмы не наблюдалось двенадцать лет. Все это и повлияло на бесснежье в начале зимнего периода текущего года, и будет определять погоду на вегетационный период летом. Основной источник энергии всех атмосферных явлений – это разность температур между полюсами и экватором Планеты. Разрыв в температуре определяет запасы потенциальной энергии, которая потом обрушивается на Земной шар в виде аномальных ураганов ливней и бурь. Недавний сдвиг магнитного полюса Земли на 3,5 метра, будет усиливать подогрев экваториальных вод океана под лучами тропического Солнца. При такой температуре начинается усиленное испарение воды и насыщение атмосферы паром. Отсюда аномальные природные явления, по этой же причине происходит сдвиг, привычной нам, климатической карты мира. В зависимости от нагрева земной поверхности происходит и образование циклонов и антициклонов: легкий теплый сухой воздух поднимется вверх, а холодный влажный и тяжелый уходит вниз, замещая освободившееся пространство, создавая туманности и дожди.

В сельскохозяйственных метеопрогнозах на вегетационный период постоянно применяют данные о расположении стационарных антициклонов – зон высокого давления, их наибольшей повторяемости на той или иной территории. Географическое расположение стационарных антициклонов с вероятностью близкой к 100% приурочено к областям долгопериодных приливообразующих возмущений Луны, а их возникновение можно рассчитывать на любое время, как прошедшее, так и на будущее. Агроэкологические ресурсы – влаго- и теплообеспеченность, характеристики прироста биомассы, годичных колец деревьев, длина вегетационных периодов, являются следствием преобладающих барико-циркуляционных процессов или проще говоря, когда ветры в течении долгого времени дуют в одном направлении.

К сожалению, в нашей стране планирование сельхозпроизводства слабо обеспечено соответствующими прогнозами погоды. Необходимо заблаговременно прогнозировать количество и время выпадения осадков, теплообеспеченость, вспышки болезней и размножение вредителей сельхозкультур, а в конечном счете урожайности. Наступление весны задержалось, она была поздней и скоротечной, причина низкая активность Солнца. Наступает так называемый «минимум Маудера», когда выделение энергии на солнце падает. Поэтому зима так долго и не сдавала свои позиции.

Как известно, в метеорологии широко используются климатические таблицы известного климатолога жившего в Горной Шории – академика Дъякова. Опираясь на его долгосрочные прогнозы и анализируя собственные данные многолетних наблюдений можно сказать, что 2018 год особо засушливым не предполагается, погодные условия ожидаются средние.

Зальцман В.А., к.э.н., доцент, ФГБОУ ВПО Челябинская государственная агроинженерная академия.

Реферат влияние погоды на урожай зимой

Ранее долгое время считалось, что глобальное потепление благоприятно скажется на сельском хозяйстве. Некоторое время так и было: с 1990-го по 2009 год значительно увеличилось производство зерна. Первый "звонок" в виде засухи и потери трети урожая зерновых случился в 2010 году. В 2012- м потеряли четверть урожая. Опасные гидрометеорологические явления - то засухи, то обильные осадки, из-за которых урожай невозможно убрать, стали случаться все чаще. Нетипичные погодные условия были и остаются одним из неконтролируемых факторов в сельском хозяйстве. Так, например, ранняя весна, значительные колебания температур в рамках одного сезона, дисбаланс годового объема осадков, засуха, усложняют процессы производства и, как следствие, отрицательно сказываются на фитосанитарной обстановке в посевах сельскохозяйственных культур. Это, в свою очередь, приводит к увеличению объемов применения средств химической защиты растений, что негативно отражается на экономическую составляющую. Серьезные последствия принесла теплая малоснежная зима и летняя почвенная засуха сезона 2019-2020 годов в нашей республике. Особенно пострадали от летней засухи и жары южные районы: Адыге-Хабльский, Ногайский и части Абазинского и Прикубанского. Там зафиксирована на многих полях гибель 100% посевных площадей кукурузы, являющаяся одной из основных возделываемых культур. Глобальное потепление приводит к изменению структуры сельского хозяйства. Создаются условия для развития одних культур и угрозы для других. В целом сельхозтоваропроизводители терпят огромные убытки от вызванных изменением климата погодных аномалий.

Ряд факторов, которые вызваны климатическими изменениями:

1. Активизируются возбудители грибных заболеваний сельскохозяйственных культур, такие как: фузариумы, септориозы, серая и белая гнили, мучнистые росы (зимующие и многолетние сорняки из-за тепловой аномалии получают стремительное развитие, достигают наименее чувствительных к гербицидам стадий вегетации и станут источником размножения этих патогенов). В этой связи аграриям стоит взять за правило поддерживать чистоту полей от сорняков и начинать борьбу с ними с осени. Это же касается и остатков культур-предшественников.

2. Возрастает опасность эпифитотий вирусных болезней озимых зерновых колосовых культур. Если с грибными заболеваниями аграрии научились эффективно бороться, то с вирусными инфекциями все гораздо сложнее. Прямых средств защиты от них не существует. Большинство болезней переносятся насекомыми, которые успешно перезимовали в сложившихся условиях. А значит, к наиболее эффективным мерам можно отнести контроль численности насекомых с помощью современных методов (например, феромонных ловушек) и проведение своевременных инсектицидных обработок, пространственная изоляция озимых и яровых посевов, борьба с падалицей и самосевом зерновых.

3. Увеличиваются популяции насекомых - в отсутствии заморозков они успешно перезимуют и с новой силой нанесут удар с приходом теплой погоды.

На что нужно обратить внимание для улучшения ситуации?

В первую очередь следует начать с наведения порядка с севооборотами, или хотя бы добиться элементарного чередования сельскохозяйственных культур. Надо понимать, что сокращение площадей под озимыми зерновыми культурами и дальше будет приводить к негативным последствиям.

Использование осенней, а затем и зимней влаги этими культурами всегда обеспечивают им конкурентное преимущество перед яровыми культурами.

Однобокое использование пашни в республике, когда более половины посевных площадей уже несколько лет занимает одна культура - кукуруза на зерно приводит к негативным последствиям. Пример тому вспышка развития хлопковой совки и подгрызающих совок в прошлом году, когда посевам был нанесён огромный экономический урон.

К усилению действия засухи приводят и нарушения системы обработки почвы. Поздняя уборка кукурузы в ряде случаев приводит к более поздней основной обработке почвы – зяблевой вспашке, а порой и к весновспашке. В результате для проведения посева весной приходится несколько раз использовать почвообрабатывающую технику, верхний слой почвы теряет влагу, всходы получаются неравномерные и слаборазвитые. Именно эти причины стали основными при создавшейся в текущем году ситуации, когда на посевах кукурузы не произошло опыления и закладки початков. Следует обратить внимание на применение системы удобрений - по разным признакам голодания растений определить недостаток микроэлементов в почве. Почва требует регулярного удобрения, в том числе сразу после сбора урожая для восстановления структуры и состава, однако многие годами этого не делают по разным причинам, в основном экономического характера.

Динамика сумм выпавших осадков в КЧР за последние 4 года, мм.

Влияние погодных условий на урожайность сельскохозяйственных культур Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Клочков А.В., Соломко О.Б., Клочкова О.С.

Климатические условия оказывают существенное влияние на условия развития растений и их урожайность . В различных регионах Беларуси складываются свои условия погоды. По количеству выпадающих осадков основная часть территории страны относится к зоне достаточного увлажнения, только южная и юго-восточная части принадлежат к зоне неустойчивого увлажнения. За период активной вегетации растений выпадает в среднем 300-400 мм осадков . Однако в отдельные годы количество осадков может сильно отличаться от средних многолетних данных. Характерна неравномерность выпадения осадков и по регионам, наименьшее количество их обычно приходится на юг Гомельской области. Значительное влияние на развитие растений оказывает и температура воздуха , которая также подвержена глобальным и региональным изменениям. Оценка общего влияния погодных факторов вегетационного периода на урожайность основных видов возделываемых сельскохозяйственных культур имеет важное практическое значение при выборе основных приемов агротехники, особенно сроков сева и посадки.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Клочков А.В., Соломко О.Б., Клочкова О.С.

Environmental conditions make doubtless impact on conditions of development of plants and their productivity . In various regions of Belarus there are conditions of weather. By quantity of dropping out deposits of a condition of republic concern a zone of sufficient humidifying, only southern and southeast parts belong to a zone of unstable humidifying. During active vegetation of plants 300-400 mm of deposits drop out on the average. However in separate years the amount of precipitation can strongly differ from theaverage long-term data. Non-uniformity of loss of deposits and on regions is characteristic, their least quantity usually is necessaryon the south of the Gomel area. Considerable influence on development of plants is rendered also by temperature of air which also issubject to global and regional changes. The estimation of the general influence of weather factors of the vegetative period onproductivity of principal views of cultivated agricultural crops has important practical value at a choice of the basic receptions agricultural technicians, especially sowing and landing terms

Текст научной работы на тему «Влияние погодных условий на урожайность сельскохозяйственных культур»

ВЛИЯНИЕ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

А. В. КЛОЧКОВ, О. Б. СОЛОМКО, О. С. КЛОЧКОВА

УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия», г. Горки, Республика Беларусь, 213407

(Поступила в редакцию 18.01.2019)

Климатические условия оказывают существенное влияние на условия развития растений и их урожайность. В различных регионах Беларуси складываются свои условия погоды. По количеству выпадающих осадков основная часть территории страны относится к зоне достаточного увлажнения, только южная и юго-восточная части принадлежат к зоне неустойчивого увлажнения. За период активной вегетации растений выпадает в среднем 300-400 мм осадков. Однако в отдельные годы количество осадков может сильно отличаться от средних многолетних данных. Характерна неравномерность выпадения осадков и по регионам, наименьшее количество их обычно приходится на юг Гомельской области. Значительное влияние на развитие растений оказывает и температура воздуха, которая также подвержена глобальным и региональным изменениям. Оценка общего влияния погодных факторов вегетационного периода на урожайность основных видов возделываемых сельскохозяйственных культур имеет важное практическое значение при выборе основных приемов агротехники, особенно сроков сева и посадки.

Ключевые слова: температура воздуха, осадки, урожайность, анализ урожайности.

Environmental conditions make doubtless impact on conditions of development of plants and their productivity. In various regions of Belarus there are conditions of weather. By quantity of dropping out deposits of a condition of republic concern a zone of sufficient humidifying, only southern and southeast parts belong to a zone of unstable humidifying. During active vegetation ofplants 300-400 mm of deposits drop out on the average. However in separate years the amount ofprecipitation can strongly differ from the average long-term data. Non-uniformity of loss of deposits and on regions is characteristic, their least quantity usually is necessary on the south of the Gomel area. Considerable influence on development ofplants is rendered also by temperature of air which also is subject to global and regional changes. The estimation of the general influence of weather factors of the vegetative period on productivity ofprincipal views of cultivated agricultural crops has important practical value at a choice of the basic receptions agricultural technicians, especially sowing and landing terms.

Key words: air temperature, deposits, productivity, the productivity analysis.

В XX в. сложилась устойчивая тенденция потепления климата на планете, обусловленная глобальными процессами, связанными с естественными и антропогенными факторами. К настоящему времени под эгидой Всемирной метеорологической организации и Программы ООН по окружающей среде разработано несколько перспективных сценариев таких изменений. Все они указывают на глобальное потепление климата в текущем столетии и различаются между собой только величиной ожидаемого роста температуры (0,1-0,2 °С за десятилетие). Подобные темпы являются самыми высокими за последние 10 тыс. лет. По данным различных оценок, средняя глобальная температура повысится по сравнению с современным состоянием примерно на 1 °С к 2025 г. и на 3 °С к концу столетия. На фоне общего потепления резко возрастут внутригодовые (межсезонные) и межгодовые колебания температуры и осадков. Для северного полушария наиболее вероятные величины потепления к концу столетия составят 3-5 °С, что несколько превышает значения показателей глобального потепления [1-3].

По прогнозам белорусских ученых, при наиболее реальном сценарии увеличения выбросов парниковых газов и содержания аэрозолей в атмосфере средняя годовая температура повысится приблизительно на 1 и 2 °С соответственно для временных срезов 2010-2039 гг. и 2040-2069 гг. Величина роста минимальных температур (ночных и зимних) будет на 20-30 % выше. Наибольшие потери от неблагоприятных погодных и климатических условий понесет сельское хозяйство - около 70 % от общих потерь. В целом для территории Беларуси влияние климата на урожайность оценивается для озимых в пределах 22-38 %, яровых - 35-81 % [4, 5].

В последние годы наблюдается увеличение числа экстремальных климатических явлений (засух, заморозков, наводнений, теплых зим). Зависимость сельского хозяйства от климата, если судить по абсолютным потерям, за это время возросла. Повторяемость засух увеличивается при продвижении с севера на юг территории Беларуси. В Гомельской области повторяемость засух с площадью охвата территории не менее 30 % составляет 44 %, т. е. один раз в два года, в Брестской - один раз в два-три года. Снижение урожайности озимой ржи и ярового ячменя - явление довольно частое и происходит в основном из-за засушливости, переувлажнения или сильных заморозков. Причем вероятность повреждения яровых культур из-за засух существенно выше по сравнению с озимыми. Наибольшие потери урожайности от засушливых условий наблюдаются на песчаных и супесчаных почвах в Гомельской и на юге Могилевской областей. От переувлажнения в весеннее-летний период больше страдают районы с тяжелыми суглинистыми и глинистыми почвами, особенно в Витебской и Могилевской областях. Потери урожая из-за неблагоприятных погодных условий в отдельные годы могут дости-

гать 50-65 % по отношению к максимально возможным. Начиная примерно с 1987 г. наблюдается установление положительных температур (выше 0 °С, но ниже +5 °С) ранней весной (март) и сохранение их в течение длительного периода. Поэтому в ряде южных районов страны посев яровых зерновых в очень ранние сроки часто приводит к затягиванию появления всходов, в некоторых случаях всходы при таких ранних сроках сева повреждаются заморозками.

Погодные условия способны оказывать существенное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур в Беларуси. Рассчитанные статистические характеристики общей климатической и технологической изменчивости урожайности зерновых культур показывают, что в целом для территории Беларуси вклад климата в общую дисперсию урожайности составляет от 22 до 81 % [5]. За последние два десятилетия отмечается увеличение климатической изменчивости урожайности озимой ржи по всем областям. У ярового ячменя подобной тенденции не отмечено. Учитывая, что развитие ярового ячменя и озимой ржи в вегетационный период происходит при одинаковых погодных условиях, можно сделать вывод, что увеличение показателя изменчивости урожайности озимой ржи за последние два десятилетия, по всей вероятности, вызвано изменением климатических условий зимнего периода (теплые зимы, ранние весны и др.). Потери урожайности от неблагоприятных погодных условий в отдельные годы в различных областях Беларуси по отношению к средней урожайности могут достигать 45-50 % для ярового ячменя и 35-40 % для озимой ржи. Анализ динамики урожайности зерновых культур за последние 30 лет показывает, что произошедшее в конце 1970-х гг. изменение климатических условий привело к снижению урожайности, несмотря на улучшение в тот период агротехники. Климатические условия с 1984 до 1990 г. на фоне высокой агротехники способствовали росту урожайности, и, наконец, с начала 1990-х гг. отмечается вторичное падение урожайности, вызванное как ухудшением климатических условий, так и снижением уровня агротехники. С повышением культуры земледелия, внедрением сортов интенсивного типа урожайность сельскохозяйственных культур в целом повышается, но и колебания ее по годам увеличиваются [6].

Снижение урожайности - явление довольно частое и происходит в основном из-за засушливых условий, переувлажнения или сильных заморозков. На фоне изменения средних климатических условий, приведших к колебаниям урожая в пределах 10-20 %, влияние экстремальных климатических условий может превышать эту цифру в 2-3 раза и достигать 30-60 %. Прогнозируется, что в будущем климатические явления будут сильнее влиять на успешность ведения сельского хозяйства [5].

Предварительный анализ температурного режима за период май-август в последние годы выявил тенденцию увеличения количества дней с максимальной температурой воздуха > 25 °С, особенно в южной части Беларуси. Аналогичная тенденция отмечается и для числа сухих (с относительной влажностью 30 % и менее) дней. Примерно с 1987 г. наблюдается более ранний переход температуры воздуха через 0 °С весной. В то же самое время предварительные исследования динамики сроков начала вегетации (переход температуры воздуха через 5 °С) не показывают явной тенденции к изменению, т.е. речь идет о тенденции к удлинению периода перехода температуры воздуха через 0 °С до 5 °С [6].

Проведены исследования [5] по зависимости урожайности пяти сельскохозяйственных культур (рожь, ячмень, овес, картофель, кукуруза на силос) от климатических факторов за период 20012003 гг. на примере административных районов. Результаты показали, что многое зависит от видов возделываемых культур. Озимая рожь является самой холодостойкой и морозостойкой культурой из озимых зерновых. Для появления всходов нужна невысокая температура осенью (6-12 оС) Хорошее развитие и успешная перезимовка обеспечиваются при достаточном количестве влаги и продолжительности осенней вегетации (от всходов до устойчивого снижения температуры воздуха ниже 5 °С) не менее 45 дней. Весной озимые культуры должны быть хорошо обеспечены влагой в период активного роста (фазы выход в трубку-колошение, ДК 30-50) и не попадать под воздействие заморозков. Оптимальные условия для цветения и созревания зерна создаются при температуре 18-25 °С и умеренном количестве осадков. Недостаток влаги в сочетании с высокой температурой воздуха (выше 25 °С), также как и обильные дожди во время цветения, приводят к череззернице колоса и снижению урожайности.

У яровых зерновых минимальная температура для появления всходов - прогревание почвы до 405 °С, что является началом посевных работ. Всходы переносят заморозки в -5-7 °С. В начальный перод развития и фазу кущения зерновым нужна невысокая температура воздуха 10-15 °С и хорошее увлажнение почвы. Посевы ранних сроков сева могут попадать под воздействие заморозков, поздних - испытывать воздействие повышенной температуры и недостатка влаги в период кущения и активного роста растений (ДК-21-50). В засушливых условиях в это период яровые зерновые слабо кустятся, образуют изреженный стеблестой.

Показатели средних сезонных температур воздуха и осадков в разных регионах в целом слабо коррелируют между собой, их взаимная детерминированность не превышает 20 %. Такое положение

объясняется тем, что выбранные три года (2001-2003 гг.) по режиму температуры и осадков трех теплых вегетационных сезонов очень сильно различаются между собой. При оценке корреляции урожайности со средней годовой температурой установлена слабая положительная корреляционная зависимость, на уровне сезонов года ситуация более сложная и неоднозначная. Коэффициенты корреляции низкие (от 0,03 до 0,32), что объясняет от 0,01 до 10 % вариабельности урожайности (на уровне страны в целом). Урожайность озимой ржи положительно коррелирует с температурой воздуха весной (Я = 0,32). При этом летняя температура воздуха не коррелировала с урожайностью. Летние осадки в многолетнем разрезе не лимитировали урожайность озимой ржи (Я

- 0,03). Таким образом, урожайность озимой ржи в многолетнем аспекте положительно коррелирует с температурой воздуха и отрицательно, но слабо - с суммой атмосферных осадков весеннего сезона. Температура и осадки в летний сезон не оказывали статистически значимого воздействия на урожайность.

Для летнего периода линейная модель «урожайность ярового ячменя - температура воздуха» объясняет лишь 2,6 % вариабельности данных при отрицательной корреляции, равной -0,16. Корреляция в паре «урожайность - суммы атмосферных осадков» отсутствует.

Регрессионные линейные модели по трем сезонам (2001-2003 гг.) объясняют от 4 до 16 % урожайности озимой ржи, атмосферные осадки определяют не более 10 % ее урожайности. Для ячменя и овса коэффициент детерминации не превышает 5 %. Урожайность картофеля связана с весенними осадками примерно на 6 %, на 10 % - с летними температурами, но не наблюдалась связь с летними осадками. Линейные модели для кукурузы на силос аналогичны таковым для картофеля, однако оценки систематически ниже, кроме зависимости от летних осадков. Средние соотношения для 20012003 гг. детерминации изменчивости урожайности пяти основных культур (озимая рожь, яровой ячмень, овес, картофель, кукуруза на силос) распределяются по факторам «почва - климат - удобрения» в процентах следующим образом: 34:28:37, что в сумме дает 99 %. Для временного периода 1960-2003 гг. обобщенные интервальные оценки составляют следующие доли изменчивости урожайности: почвенные показатели вносят до 25 %, климатический фактор - 36 %, минеральные и органические удобрения - 39 %. Однако анализируемые факторы носят общий характер и не позволяют сформулировать практические рекомендации по совершенствованию приемов агротехники.

Анализ влияния погодных условий на урожайность основных возделываемых в Беларуси сельскохозяйственных культур проведен на основании рассмотренных предпосылок и накопленного опыта [7,8]. Были рассмотрены следующие действующие факторы с учетом ранее полученных коэффициентов корреляции с урожайностью зерновых и зернобобовых культур: 1) температура за период апрель-май - 0,918; 2) температура за апрель - 0,879; 3) температура в 3 декаде апреля - 0,756; 4) осадки за апрель - 0,605; 5) температура за июнь - 0,545; 6) осадки за май-июнь - 0,500; 7) осадки в мае -0,457; 8) осадки во 2 декаде мая - 0,403; 9) осадки в июне - 0,380; 10) осадки во 2 декаде апреля -0,364; 11) осадки во 2 декаде июня - 0,348; 12) температура в 3 декаде июня - 0,342; 13) температура во 2 декаде апреля - 0,314; 14) температура за апрель-июнь - 0,310.

При выборе анализируемых факторов исходили из повышенной потребностей растений во влаге и температуре в определенные фазы развития: озимые зерновые - май; яровые зерновые, картофель, лен - июнь; кукуруза - июль.

Кроме того, для всех культур важны метеоусловия апреля, особенно в связи с более ранними сроками сева в результате потепления климата. Поэтому для дальнейшего анализа были выбраны следующие факторы в порядке их предполагаемой значимости: 1) средняя температура апреля - Х1; 2) сумма осадков за май - Х2; 3) сумма осадков за апрель - Х3; 4) средняя температура мая - Х4; 5) сумма осадков за июнь - Х5; 6) средняя температура июня - Х6.

По всем указанным факторам проведен анализ их влияния на урожайность зерновых и зернобобовых культур У1 , кукурузы на зерно У2 и зеленую массу У6, маслосемян озимого У7 и ярового рапса У8, а также свеклу У3, картофель У4 и лен (льнотреста) У5. Исходные данные для анализа корреляций приведены в табл. 1.

Таблица 1. Значения анализируемых погодных факторов по областям Республики Беларусь (2018 г.)

Х1 Х2 Х3 Х4 Х5 Х6

средняя температура апреля, оС сумма осадков за апрель, мм средняя температура мая, оС сумма осадков за май, мм средняя температура июня, оС сумма осадков за июнь, мм

Брестская 13,1 49 17,7 41 19,4 65

Витебская 8 65 14,3 120 14,3 113

Гродненская 11,8 71 16 56 17,4 33

Гомельская 11,1 21 18,5 21 19,2 67

Минская 11 31 17,5 53 17,8 47

Могилевская 11,2 21 18,6 21 19,2 67

Уборка урожая в 2018 г. проводилась в плановые сроки по мере созревания возделываемых культур (рис.). Первыми убирались посевы озимого рапса и завершалась уборка выкопкой корнеплодов сахарной свеклы.

Рис. Динамика уборки основных сельскохозяйственных культур в 2018 году

Поученные средние результаты по урожайности возделываемых культур анализировались по областям (табл. 2).

Таблица 2. Средняя урожайность сельскохозяйственных культур по областям Республики Беларусь

Области Урожайность на дату, ц/га

У1 У2 У3 У4 У5 У6 У7 У8

зерновые и зерно-бобовые зерно кукурузы сахар-ная свекла карто-фель льно-треста зеленая масса кукурузы семена озимого рапса семена ярового рапса

05.09.2018 25.10.2018 25.10.2018 25.10.2018 13.10.2018 25.10.2018 08.09.2018 15.09.2018

Брестская 28,9 84,5 423,6 291 24,8 253,6 19,8 17,4

Витебская 25,1 80,5 0 311,6 32 269 13,2 13,3

Гродненская 28,8 103,7 497,5 267,9 24,4 302,1 21,4 17,3

Гомельская 20,1 71,5 0 204,4 26,9 211,8 10 0

Минская 28 88,7 448,6 284,1 24,1 262 17,1 18,6

Могилевская 26,2 76,1 449 263 33,4 278,3 13,4 17

В результате дальнейшего анализа имеющихся данных были получены матрицы корреляций по всем анализируемым культурам. Затем были выбраны наиболее значимые показатели с положительным действием на урожайность и указанием степени влияния (табл. 3).

В соответствии с полученными данными можно заключить, что в 2018 году наибольшее положительное влияние на урожайность основных возделываемых сельскохозяйственных культур оказало выпадение осадков в апреле.

Таблица 3. Коэффициенты корреляции погодных факторов с урожайностью сельскохозяйственных культур

Культура Апрель Май Июнь

температура осадки температура осадки температура осадки

Зерновые и зернобобовые 0,373 0,484 0,159

Кукуруза на зерно 0,257 0,699 0,228

Кукурузу на зеленую массу 0,597 0,324

Рапс озимый 0,535 0,601

Рапс яровой 0,187 0,366 0,212

Сахарная свекла 0,655 0,286 0,417

Картофель 0,598 0,724 0,335

Лен (льнотреста) 0,208 0,698

Среднее по культурам 0,4014 0,5575 0,3092 0,5165

Это является следствием происходящих климатических изменений и отражает растущую потребность растений во влаге в ранневесенний период. Также важным фактором является и температура воздуха в апреле. Третьим по значимости фактором явилось выпадение осадков в мае. Для сахарной свеклы наиболее значимыми оказались факторы температуры в апреле и июне, а для картофеля - выпадение осадков в течение всех трех месяцев. Для льна более важное значение имели осадки в июне и мае.

В результате регрессионного анализа исследуемых взаимосвязей были получены следующие уравнения: зерновые и зернобобовые - У1 = -7,116 + 2,571 X: - 0,024 Х2 + 0,114 Х4 (Я = 0,778; Я2 = 0,606); кукуруза на зерно - У2 = 46,903 + 1,864 Х1 + 0,471 Х2 - 0,068 Х4 (Я = 0,812; Я2 = 0,659); сахарная свекла - У3 = -830,644 + 385,639 Х1 + 409,649 Хз - 566,232 Х5 (Я = 0,839; Я2 = 0,703); картофель -

Y4 = 237,168 + 0,120 X2 + 0,749 X4 - 0,168 Хб (R = 0,736; R2 = 0,542); льнотреста - Y5 = 20,639 - 0,038 X4 + 0,137 X6 (R = 0,749; R2 = 0,561); кукуруза на зеленую массу - Y6 = 227,788 + 1,033 Х2 - 0,181 Х4 (R = 0,617; R2 = 0,380); рапс озимый - Y7 = -10,199 + 1,784 X1 + 0,147 X2 (R = 0,902; R2 = 0,813); рапс яровой - Y8 = -45,550 + 4,640 X1 - 0,110 X2 + 0,251 X4 (R = 0,597; R2 = 0,356). Полученные уравнения позволяют заключить, что с достаточно высокой степенью значимости (0,356-0,813) уровень урожайности основных сельскохозяйственных культур можно спрогнозировать с учетом средней температуры и выпадением осадков в апреле и мае. Эти погодные факторы при условии их относительно высоких значений способны оказать положительное влияние на урожайность большинства культур. Поэтому более ранние сроки посева яровых культур, пропашных и льна способны увеличить уровень восприятия растениями тепла и влаги и обеспечить повышение урожайности.

Погодные условия периода вегетации оказывают существенное влияние на урожайность возделываемых сельскохозяйственных культур. Особенно чувствительны растения к влаге и теплу на ранних стадиях развития и в период активного роста. Например, для зерновых культур важное значение имеют показатели среднесуточной температуры воздуха в первую половину вегетации (апрель-июнь), когда формируется фитоценоз посева: густота растений и продуктивного стеблестоя, происходит закладка и развитие колоса, цветков и наблюдается активный рост растений. В итоге, в решающей степени закладывается будущий урожай. Вторым существенным фактором роста и развития растений является влагообеспеченность, определяемая запасом продуктивной влаги в почве к началу вегетации и выпадением осадков в период вегетации.

Проведенным корреляционно-регрессионным анализом влияния температуры воздуха и выпадения осадков за апрель-июнь на урожайность основных сельскохозяйственных культур установлены закономерности и модели, в соответствии с которыми ряд показателей оказывает на величину урожайности значимое или существенное влияние. Полученные результаты позволяют рекомендовать за счет более ранних сроков сева использовать ресурсы тепла и влаги апреля и мая для достижения более высоких показателей урожайности возделываемых сельскохозяйственных культур.

1. Прогноз изменения окружающей природной среды Беларуси на 2010-2020 гг. / Под ред. В. Ф. Логинова. - Минск: Минсктиппроект, 2004. - 180 с.

2. Состояние природной среды Беларуси: Экологический бюллетень (ежегодное информационно-аналитическое издание) / Под ред. В. Ф. Логинова. - Минск, 1992-2014 гг.

3. Струк, М. И. Региональные особенности оптимизации окружающей среды Беларуси / М. И. Струк. - Минск: Бела-руская навука, 2007. - 252 с.

4. Камышенко, Г. Погодные условия Беларуси и урожайность сельскохозяйственных культур. Математико-статистический анализ. LAP LAMBERT Academic Publishing. - 158 с.

5. Сачок, Г. И. Факторы и модели изменчивости урожайности сельскохозяйственных культур Беларуси / Г. И. Сачок, Г. А. Камышенко. - Минск: Бел. Наука, 2006. - 243 с.

6. Логинов, В. Ф. Информационное обеспечение автоматизированной системы прогнозирования и управления продукционными процессами в земледелии / В. Ф. Логинов, В. И. Иконников, М. Г. Ясовеев. - Минск: Минсктиппроект, 2004. - С. 172-177.

7. Клочков, А. В. Калькулятор для урожая / А. В. Клочков, О. С. Клочкова, О. Б. Соломко // Белорусское сельское хозяйство. - 2014. - № 5(145). - С. 88-90.

8. Клочков, А. В. Слагаемые урожайности: пример Могилевской области / А. В. Клочков, О. С. Клочкова, О. Б. Соломко // Белорусское сельское хозяйство. - 2016. - № 1 (165). - С. 81-83.