Агроклиматическая оценка формирования продуктивности озимой пшеницы в условиях Донбасса

Автор: Попытченко Л.М.

Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau

Статья в выпуске: 5, 2019 года.

Бесплатный доступ

Цель исследования - оценка продуктивности озимой пшеницы по температуре воздуха и количеству осадков для разных агроклиматических районов Донбасса. Задачи исследования: расчет коэффициентов продуктивности по температуре воздуха и количеству осадков по периодам вегетационного цикла озимой пшеницы для разных агроклиматических районов Донбасского региона; оценка изменения продуктивности озимой пшеницы с изменением климатических показателей. Объектами исследований являются агроклиматические ресурсы районов Донбасского региона и культура озимой пшеницы. Для проведения исследования использован материал агроклиматических справочников по температуре воздуха и количеству осадков для метеостанций (МС) Луганск, Сватово, Дарьевка, Беловодск, Троицкое, Артемовск, Красноармейск, Дебальцево, Донецк, Амвросиевка, Волноваха, Мариуполь. Для оценки агроклиматических ресурсов территории и обеспеченности растений теплом и влагой в течение вегетационного периода был использован коэффициент продуктивности по В.П...

Еще

Климат, температура воздуха, осадки, продуктивность, оценка, озимая пшеница, донбасс, луганская область, донецкая область, коэффициент продуктивности

Короткий адрес: https://sciup.org/140243452

IDR: 140243452

Текст научной статьи Агроклиматическая оценка формирования продуктивности озимой пшеницы в условиях Донбасса

Введение. В последние годы учеными особенно активно проводятся исследования по оценке реакции зерновых культур на изменение климата. Развивается идеология агрометеорологических стратегий адаптации земледелия и сельскохозяйственных культур, разработанная и изложенная в работах ведущих ученых Украины и России (В.П. Дмитренко, О.Д. Сиротенко, Е.К. Зоидзе и др.) [5, 7, 8].

Эффективное и рациональное развитие сельского хозяйства требует научного обоснования размещения культурных растений и их сортов по территории. Знание общих агроклиматических ресурсов отдельных районов для таких целей недостаточно, поэтому нами были проведены агроклиматические исследования по оценке условий произрастания озимой пшеницы и агроклиматическое районирование территории Донбасского региона применительно к данной культуре в условиях потепления климата [6, 7]. Основное внимание уделялось количественной оценке агроклиматических ресурсов в связи с продуктивностью культуры.

Цель исследования : оценка формирования продуктивности озимой пшеницы по температуре воздуха и количеству осадков для разных агроклиматических районов Донбасса в условиях потепления климата.

Задачи исследования : расчет коэффициентов продуктивности по температуре воздуха и количеству осадков по периодам вегетационного цикла озимой пшеницы для разных районов Донбасского региона; оценка изменения продуктивности озимой пшеницы с изменением климатических показателей.

Материалы и методика исследования. Для проведения исследования использован материал агроклиматических справочников Донбасского региона по температуре воздуха и количеству осадков по следующим метеостанциям (МС): Луганск, Сватово, Дарьевка, Беловодск, Троицкое, Артемовск, Красноармейск, Дебальцево, Донецк, Амвросиевка, Волноваха, Мариуполь [1–3]. Также использованы метеорологические показатели температуры воздуха и количества осадков по МС Луганск за период с 1981 по 2016 г. Для проведения исследования использованы климатические показатели по МС Луганск, рассчитанные за 4 временных периода: 1891–1958, 1961–1986, 1981–2005, 1981–2016 гг.

Оценку агроклиматических ресурсов территории и обеспеченность растений теплом и влагой в течение вегетационного периода рассчитывали по методике В.П. Дмитренко [4]. При расчете коэффициента продуктивности учитывали, что его нулевое значение указывает на крайне низкую урожайность и продуктивность, а 100 % – максимально возможную. Для проведения исследования использованы коэффициенты продуктивности по температуре воздуха η(Т), количеству осадков η(R), совместные коэффициенты продуктивности η(Т,R) за каждый период вегетационного цикла и суммарные коэффициенты продуктивности S(Т,R) за весь вегетационный период.

Результаты исследования. Проведен расчет коэффициентов продуктивности по среднемноголетней температуре воздуха и количеству осадков для периодов вегетационного цикла озимой пшеницы по всем агроклиматическим районам Донецкой и Луганской областей (табл. 1, 2).

Как видим из таблицы 1, в условиях Донецкой области совместный коэффициент продуктивности η(Т,R) понижается до неблагоприятных и удовлетворительных значений в период формирования зерна и созревания. Коэффициент η(Т,R) изменяется в эти периоды от 40 до 67 %. Особенно неблагоприятные условия – на юге области (МС Мариуполь).

Таблица 1

Коэффициенты продуктивности по температуре воздуха η(Т) и количеству осадков η(R) по периодам вегетации озимой пшеницы в Донецкой области

№ п/п	Период вегетационного цикла, месяц	η(R)	η(Т)	η(Т,R)	α	α η(Т,R)
1	2	3	4	5	6	7
МС Артемовск
1	VII–VIII	97	82	80	0,07	5,6
2	IX–X	88	99	87	0,07	6,09
3	XI	75	89	67	0,05	3,35
4	XII–II	97	84	81	0,29	23,49
5	III–V	98	100	98	0,36	35,28
6	VI	59	85	50	0,09	4,5
7	VII	67	100	67	0,07	4,69
S(T,R) = 83 %
МС Дебальцево
1	VII–VIII	99	89	88	0,07	6,16
2	IX–X	89	96	85	0,07	5,95
3	XI	75	84	63	0,05	3,15
4	XII–II	98	77	75	0,29	21,75
5	III–V	98	100	98	0,36	35,28
6	VI	62	93	58	0,09	5,22
7	VII	59	98	58	0,07	4,06
S(T,R) = 82 %
МС Красноармейск
1	VII–VIII	96	64	61	0,07	4,27
2	IX–X	91	99	90	0,07	6,3
3	XI	74	90	67	0,05	3,35
4	XII–II	97	86	83	0,29	24,07
5	III–V	98	100	98	0,36	35,28
6	VI	55	86	47	0,09	4,23
7	VII	67	100	67	0,07	4,69
S(T,R) = 82 %
МС Донецк
1	VII–VIII	97	88	85	0,07	5,95
2	IX–X	87	97	84	0,07	5,88
3	XI	73	91	66	0,05	3,3
4	XII–II	97	85	82	0,29	23,78
5	III–V	98	100	98	0,36	35,28
6	VI	62	92	57	0,09	5,13
7	VII	67	99	66	0,07	4,62
S(T,R) = 84 %
МС Амвросиевка
1	VII–VIII	96	77	74	0,07	5,18
2	IX–X	91	100	91	0,07	6,37

Окончание табл. 1

1	2	3	4	5	6	7
3	XI	81	93	75	0,05	3,75
4	XII–II	99	99	99	0,29	28,42
5	III–V	98	99	97	0,36	34,92
6	VI	57	83	47	0,09	4,23
7	VII	70	100	70	0,07	4,9
S(T,R) = 87 %
МС Волноваха
1	VII–VIII	96	82	79	0,07	5,53
2	IX–X	90	99	89	0,07	6,23
3	XI	75	98	74	0,05	3,7
4	XII–II	97	90	87	0,29	25,23
5	III–V	98	98	96	0,36	34,56
6	VI	58	90	52	0,09	4,68
7	VII	67	100	67	0,07	4,69
S(T,R) = 85 %
МС Мариуполь
1	VII-VIII	95	52	49	0,07	3,4
2	IX–X	91	96	87	0,07	6,09
3	XI	81	99	80	0,05	4
4	XII–II	98	99	97	0,29	28,13
5	III–V	98	94	92	0,36	33,12
6	VI	57	71	40	0,09	3,6
7	VII	70	92	64	0,07	4,48

Примечание : S(T,R) = 83 %.

Причиной такой низкой продуктивности является повышенный температурный режим в период формирования зерна (выше на 2–3 ºС в сравнении с оптимальной температурой). Суммарный коэффициент продуктивности S(Т,R) за весь вегетационный период практически по всем агроклиматическим районам области соответствует удовлетворительным условиям, кроме МС Амвросиевка и МС Волноваха (благоприятные условия).

В Луганской области по всем агроклиматическим районам складываются удовлетворительные условия вегетации в целом за весь вегетационный период (табл. 2). Если рассматривать влияние температуры воздуха и осадков на продуктивность культуры в отдельные периоды, то в основном условия удовлетворительные и неблагоприятные осенью в период роста побегов (ХI), а в период формирования зерна и созревания условия неблагоприятные – совместный коэффициент продуктивности составил 44– 63 %. Повышенный температурный режим в эти периоды отрицательно сказывается на продуктивности культуры в центральных районах области – МС Луганск. Здесь условия удовлетворительные по температуре воздуха – η(Т) = 79 %.

В остальных районах температурные условия благоприятные. Снижение оценки продуктивности культуры от совместного влияния температуры воздуха и осадков во всех районах наблюдается по причине существенного отклонения количества фактических осадков от оптимальных для данного периода.

Таблица 2

Коэффициенты продуктивности по температуре воздуха η(Т) и количеству осадков η(R) по периодам вегетации озимой пшеницы в Луганской области

№ п/п	Период вегетационного цикла, месяц	η(R)	η(Т)	η(Т,R)	α	α η(Т,R)
МС Троицкое
1	VII–VIII	100	90	90	0,07	6,3
2	IX–X	93	94	87	0,07	6,1
3	XI	73	52	38	0,05	4,4
4	XII–II	91	82	75	0,29	21,75
5	III–V	97	100	97	0,36	34,9
6	VI	47	94	44	0,09	3,96
7	VII	52	99	51	0,07	3,57
S(T,R) = 81 %
МС Луганск
1	VII–VIII	99	73	72	0,07	5,04
2	IX–X	91	99	90	0,07	6,3
3	XI	73	90	66	0,05	3,3
4	XII–II	94	92	86	0,29	24,94
5	III–V	97	90	87	0,36	31,32
6	VI	58	79	46	0,09	4,14
7	VII	57	99	56	0,07	3,92
S(T,R) = 79 %
МС Беловодск
1	VII–VIII	99	86	85	0,07	5,95
2	IX–X	93	95	88	0,07	6,16
3	XI	75	82	62	0,05	3,1
4	XII–II	97	86	83	0,29	24,07
5	III–V	97	100	97	0,36	34,92
6	VI	60	91	55	0,09	4,95
7	VII	58	99	57	0,07	3,99
S(T,R) = 83 %
МС Сватово
1	VII–VIII	98	86	84	0,07	5,88
2	IX–X	96	96	92	0,07	6,44
3	XI	79	84	66	0,05	3,3
4	XII–II	96	88	84	0,29	24,36
5	III–V	98	99	97	0,36	34,92
6	VI	55	90	50	0,09	4,5
7	VII	62	100	62	0,07	4,34
S(T,R) = 84 %
МС Дарьевка
1	VII–VIII	99	83	82	0,07	5,74
2	IX–X	93	97	90	0,07	6,3
3	XI	85	80	68	0,05	3,4
4	XII–II	100	84	84	0,29	24,36
5	III–V	98	100	98	0,36	35,28
6	VI	52	91	47	0,09	4,23
7	VII	63	100	63	0,07	4,41

Примечание : S(T,R) = 84 %.

В период зимнего покоя в некоторых районах Донбасса по температуре воздуха складываются удовлетворительные условия из-за повышенного температурного режима (Артемовск, Троицкое, Дарьевка). Зимой частые оттепели, что снижает закалку растений, их зимостойкость и морозостойкость. В период возобновления вегетации – образования вегетативных органов температурные условия благоприятные во всех районах Донбасса.

Таким образом, можно сделать вывод, что повышение температуры воздуха в предпосевной период, в период перезимовки, летней вегетации, избыток осадков в период формирования зерна и созревания озимой пшеницы приводят к снижению продуктивности и урожайности культуры.

В нашем исследовании также проведена сравнительная оценка продуктивности озимой пшеницы по климатическим показателям на 1958 г. и в современных условиях. Отмечена тенденция снижения продуктивности культуры. Подобные исследования проведены учеными России для различных стран СНГ и в том числе по разным регионам России. По данным О.Д. Сиротенко и И.Г. Грингофа, в Украине урожайность озимой пшеницы снизится на 20 % в ближайшие десятилетия [7]. При применении адаптационных технологий возделывания озимой пшеницы урожайность обычно получают в хозяйствах 50–60 ц/га, а при нарушении технологии возделывания культуры – около 20 ц/га.

Этой проблеме в своих работах много внимания уделяют ученые отдела агрометеорологии Укр-НИГМИ, Луганского национального аграрного университета, Российского НИИСХМ и другие. Среднемноголетнее годовое количество осадков по МС Луганск на 2016 г. увеличилось на 34 мм в сравнении с данными на 1958 г., в зимние месяцы осадки увеличились на 7–13 мм, в летние месяцы наблюдается увеличение осадков в июне-июле на 4–8 мм, а вот в августе отмечено снижение осадков на 10 мм. По климатическим данным на 2016 г. рост температуры наблюдается почти во все месяцы. Температура летних и осенних месяцев повысилась несущественно (до 0,7 °С), в зимние месяцы наблюдается существенное повышение температуры (на 2,4– 2,8 °С). В целом за год температура воздуха составила 9,0 °С, что выше многолетней температуры 1958 г. на 1,2 °С [6]. Сумма активных температур выше 10 °С за период вегетации культур составила 3 246 °С, что выше многолетней климатической нормы на 1958 г. на 209 °С. Такой быстрый рост температуры за последние десятилетия не мог не отразиться на продуктивности культуры.

По климатическим данным для МС Луганск рассчитали коэффициенты продуктивности по температуре воздуха, количеству осадков в разные периоды вегетации и проанализировали тенденцию их изменения по годам (табл. 3).

Таблица 3

Период	Месяц	Совместные коэффициенты продуктивности по многолетним данным осадков и температуры воздуха η (T,R), % на годы
Период	Месяц	1891–1957	1961– 1990	1986 – 2005	1981– 2016
Предпосевной	VII–VIII	78	76	79	72
Посев – укоренение	IX–X	85	89	88	90
Рост побегов – прекращение вегетации	XI	62	62	66	66
Зимний покой	XII–II	65	66	82	86
Возобновление вегетации – образование генеративных органов	III–V	98	97	95	87
Формирование зерна	VI	54	57	52	46
Созревание	VII	59	63	57	56
Суммарный коэффициент за вегетацию	S (T,R)	77	78	82	79

Изменение продуктивности озимой пшеницы в зависимости от агроклиматических условий в центральной части Луганской области

Как видим из таблицы 3, в предпосевной период условия вегетации сохраняются удовлетворительные, но коэффициент продуктивности снижается. Благоприятные условия сохраняются в сентябре-октябре в период посев – укоренение. В ноябре месяце в период роста стеблей условия улучшились до удовлетворительной оценки (66 %). Значительно улучшились условия в зимний период. Совместный коэффициент продуктивности повысился с 65 до 86 %. Наблюдается устойчивое снижение оценки продуктивности по погодным факторам в весенний период с 98 до 87 %, но условия еще сохраняются благоприятные. В период формирования зерна в июне месяце условия вегетации складываются неблагоприятные. Совместный коэффициент продуктивности по температуре воздуха и количеству осадков на 2016 г. составил 46 %, на 1957 г. – 54 %. Значит, за последние десятилетия оценка продуктивности снизилась на 8 %. В период созревания озимой пшеницы агроклиматические условия сохраняются на уровне неудовлетворительных.

Суммарный коэффициент продуктивности по температуре воздуха и количеству осадков для озимой пшеницы за весь вегетационный период на 2016 г. соответствует удовлетворительным условиям, но за последнее десятилетие оценка снизилась на 3 %, что также свидетельствует об ухудшении агроклиматических условий выращивания озимой пшеницы в условиях Луганской области. Необходима разработка адаптационных мероприятий. Снижение оценки продуктивности за несколько десятилетий свидетельствует о том, что при сохранении прежних темпов повышения температуры воздуха в ближайшее десятилетие снизится оценка продуктивности культуры до удовлетворительного уровня, что приведет к существенному снижению урожайности озимой пшеницы.

Выводы

1. В связи с ухудшением агроклиматических условий выращивания озимой пшеницы в отдельных районах Донбасского региона необходима разработка адаптационных мероприятий для стабилизации условий формирования продуктивности и урожайности культуры.
2. Во всех агроклиматических районах Донбасса (кроме МС Мариуполь и МС Луганск) коэффициент продуктивности по температуре воздуха высокий, температурные условия благоприятные во все периоды вегетационного цикла. Только в южных районах Донецкой области и центральных районах Луганской области условия неблагоприятные и удовлетворительные в предпосевной период и период налива зерна (η (T) – 52 и 71–79 % соответственно).
3. Условия увлажнения по всем агроклиматическим районам Донбасса удовлетворительные осенью в период роста стебля (ХI) и неблагоприятные в период налива зерна (η (R)=47–62 %).
4. Во всех агроклиматических районах Донецкой области в период налива зерна складываются неблагоприятные условия от совместного влияния осадков и температуры воздуха (η (T,R)=40–58 %). В весенний период (III–V) условия вегетации благоприятные по климатическим факторам.
5. В связи с потеплением климата и небольшим увеличением количества осадков в осенне-зимне-весенний период продуктивность озимой пшеницы в центральных районах Луганской области повысилась за последние десятилетия в осенний период на 4–5 %, в период перезимовки – на 21 %. В период формирования зерна условия складываются неблагоприятные, отмечено снижение оценки продуктивности на 8 %.

Список литературы Агроклиматическая оценка формирования продуктивности озимой пшеницы в условиях Донбасса

Агроклиматический справочник по Луганской области. - Л.: Гидрометеоиздат, 1958. - 96 с.
Агрокліматичний довідник по Луганській області. (1986-2005 р.р.) - Луганськ: Віртуальна реальність, 2011. - 216 с.
Кліматологічні стандартні норми (1961-1990) / за ред. В.М. Бабіченко. - Київ: Укр. НДГМІ, 2002.
Дмитренко В.П. Методическое пособие по анализу и оценке агрометеорологических условий выращивания зерновых культур в отдельном районе. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - С. 20-30.
Дмитренко В.П. Погода, клімат і урожай польових культур. - Київ: Ніка-Центр, 2010. - 618 с.
Попытченко Л.М. Тенденция изменения агроклиматических условий для выращивания озимой пшеницы в Луганской области // Сучасні екологічні проблеми та їх вирішення (Луганський інститут МАУП, 19 грудня 2012 р.): матеріали III Міжнародної науково-практичної конференції. - Луганськ: Віртуальна реальність, 2013. - С. 48-52.
Сиротенко О.Д., Грингоф И.Г. Оценка влияния ожидаемых изменений климата на сельское хозяйство Российской Федерации // Метеорология и гидрология. - 2006. - № 8. - С. 92-101.
Сиротенко О.Д., Абашина Е.В. Современные климатические изменения продуктивности биосферы России и сопредельных стран // Метеорология и гидрология. - 2008. - № 4. - С. 101-107.

Еще

Статья научная