CC BY
127
УДК 504.38:631.4
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ ИНДЕКСА СУХОСТИ НА ТЕРРИТОРИИ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ
ПОЧВОЗАЩИТНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
М. В. Долганова, В. Т. Демихов
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект №13-05-97521
В статье проанализированы пространственно-временные колебания индекса сухости на территории Брянской области, оказывающие влияние на интенсивность процессов почвообразования, дефляцию почв и актуализирующие вопрос о необходимости научно обоснованного почвозащитного земледелия.
Ключевые слова: климат, дефляция, индекс сухости, почвозащитное земледелие, фитомелиорация.
В последнее время достаточно отчетливо просматривается тенденция изменения глобального и регионального климатов, в связи с чем, изучение современных трансформаций климатических условий субъектов страны приобретает все большее не только теоретическое, но и практическое значение, определяемое высокой степенью влияния климатического фактора на природные и социально-экономические процессы в регионе.
Во многих климатических сценариях и прогнозах неоднократно подчеркивалось, что изменение климатических условий будет связано с увеличением частоты неблагоприятных явлений, в том числе с ростом повторяемости засух, усилением засушливости на территории ряда регионов России, и Брянская область не является исключением [5, с. 3; 8, с. 9; 10, с. 12], что подчеркивает актуальность исследования и необходимость повышения научного внимания к проблеме дефляции.
Важность оценки и определения тенденций пространственного распределения засух на территории области связаны не только с высокой степенью их влияния на процесс почвообразования, необходимостью прогнозирования изменений ландшафтов, но и на условия ведения сельскохозяйственной деятельности, отражаясь, в первую очередь, в снижении урожайности сельскохозяйственных культур [7, с. 65].
Исследование пространственно-временных колебаний индекса сухости на территории Брянской области проводилось на основе данных климатического архива ВНИИГМИ-МЦД за период с 1966 по 2013 годы по шести метеостанциям.
Для определения условий атмосферных засух использовался индекс сухости Д. А. Педя [9, с. 19], получивший широкое распространение в отечественных работах начиная с 1970-х годов и рассчитываемый по формуле:
= АТ/аТ-АЕ/аЕ,
где АТ, АЯ - аномалии температуры воздуха и осадков; аТ, аЯ -среднеквадратическое отклонение АТ и АЯ.
АТ = Т-Тн,
где Т; - текущее значение среднемесячной температуры; Тн - многолетняя норма среднемесячной температуры.
АЯ = Я-Ян,
где Я; - текущее значение количества осадков за месяц; Ян - многолетняя норма количества осадков за месяц.
Индекс показывает аномалии температурно-влажностных условий и позволяет анализировать их изменения во времени и в пространстве относительно нормы. По значению Si можно судить об интенсивности атмосферной засухи: чем больше Si, тем явление сильнее, и наоборот. По величине индекса выделяют следующие классы засух:
1 < Si < 2 - слабая засуха,
2 < Si < 3 - средняя засуха,
3 < Si - сильная засуха.
Главным научным сотрудником ВНИИГМИ-МЦД Шерстюковым Б. Г. для метеостанций Брянской области были вычислены значения индекса сухости Д. А. Педя и подсчитана повторяемость атмосферных засух по их классам за период с 1966 по 2004 годы [10, с. 115]. Нами же рассчитаны аналогичные показатели за последнее десятилетие, проведен сравнительный анализ и выявлены территориальные и временные закономерности (таблица 1).
Таблица 1
Повторяемость различных классов атмосферных засух (% по индексу Д.А. Педя) по
метеостанциям Брянской области за период с 2005 по 2013 гг. по отношению к 1966-2004
*
гг.
Классы засух Месяцы Метеостанции Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь
Брянск 33,3 (+8,3) 11,2 (-13,8) 33,3 (+15,4) 11,1 (-3,2) 44,5 (+27,0) 22,2 (+6,0) 22,2 (+0,8)
Жуковка 11,1 (-12,0) 22,2 (+1,7) 22,2 (-0,9) 11,1 (-4,3) 22,2 (+9,4) 11,1 (-4,3) 11,1 (-6,8)
Слабая Карачев 12,0 (-11,7) (-23,7) 50,0 (+31,1) 25,0 (+1,3) 12,5 (-8,6) (-18,4) 25,0 (+14,5)
Красная Гора 33,3 (+17,9) (-20,5) 11,1 (-4,3) 22,2 (-0,9) 22,2 (+1,1) 33,4 (+15,0) 11,1 (-10,0)
Трубчевск 44,5 (+21,4) 33,3 (+5,1) 44,5 (+24,0) (-15,4) 33,5 (+15,6) 33,3 (+17,9) 22,5 (+6,8)
Унеча 37,5 (+24,7) 50 (+29,5) 12,5 (+5,4) (-17,9) 12,5 (-5,4) 25 (+14,7) 25 (+4,5)
Брянск 11,1 (+11,1) (-3,6) 11,1 (+7,5) 11,1 (+11,1) - 22,2 (+18,6) -
Жуковка (-5,1) 11,1 (+6,0) 11,1 (+6,0) 33,3 (+28,2) 11,1 (-1,7) 22,2 (+17,1) (-2,6)
Средняя Карачев 38,0 (+32,7) 37,5 (+29,6) 12,5 (+9,8) 12,5 (+7,2) (-5,3) 25,0 (+19,7) 12,5 (+4,6)
Красная Гора (-10,3) 22,2 (+14,5) 11,1 (+8,5) 11,1 (+3,4) 11,1 (+8,5) 22,2 (+14,3) 11,1 (+8,5)
Трубчевск 22,2 (+14,5) 33,2 (+25,5) 22,2 (+17,1) 33,3 (+25,6) (-12,8) 11,1 (+8,5) (-5,1)
Унеча - 12,5 12,5 12,5 25 12,5 -
(-15,4) (+9,9) (+4,8) (+4,8) (+17,3) (-0,3) (-2,6)
Брянск 11,1 (+11,1) 11,1 (+11,1) - 11,1 (+11,1) - 11,1 (+11,1) 11,1 (+11,1)
Жуковка - (-5,1) 10,7 (+4,6) 7,8 (+2,6) (-2,6) (-5,1) 11,1 (+8,5)
Сильная Карачев - 12,5 (+9,9) 12,5 (+12,5) 12,5 (+12,5) 12,5 (+12,5) (-2,6) (-2,6)
Красная Гора - - (-5,1) 7,4 (+2,6) - 11,1 (+8,5) (-2,6)
Трубчевск - (-2,6) (-2,6) 11,1 (+8,5) 11,1 (+8,5) 11,1 (+6,0) 11,1 (+8,5)
Унеча - (-5,1) (-2,6) 12,5 (+7,4) (-2,6) 12,5 (+9,9) 12,5 (+9,9)
*в скобках показана величина тренда, %
По средним многолетним данным территория Брянской области относится к зоне с нормальным или слабо избыточным увлажнением, однако реальный ход увлажнения неустойчив, он изменяется от сильно избыточного до сильно недостаточного. Аналогичная неустойчивость увлажнения наблюдается и внутри года. В среднем за апрель-август выпадает около 340 мм осадков или 58 % от годовых норм. Испаряемость за этот период составляет около 740 мм, т. е. превышает сумму осадков на 400 мм. С учетом осеннего, зимнего и весеннего запасов почвенной влаги в метровом слое, который колеблется от 120 до 240 мм слоя осадков, общий запас влаги можно оценить примерно в 460-580 мм. Следовательно, увлажнение будет недостаточным, а дефицит влаги летом составит от 160 до 280 мм [11, с. 104].
Анализ таблицы 1 позволяет сделать обоснованный вывод об усилении засушливости на территории Брянской области. Повторяемость слабой засухи увеличилась на четырёх станциях кроме Жуковки и Красной Горы. Относительно однозначная тенденция характерна для средней и сильной засухи, их повторяемость усилилась по данным почти всех метеостанций и для всех семи анализируемых месяцев. В целом вероятность длительных засух в области невелика, 5-13 % лет. Кратковременные засухи повторяются на севере области в 16 % лет, на юге в 44 % лет. Слабые засухи повторяются у нас почти ежегодно. Строгой последовательности в повторяемости засух не обнаруживается. Иногда они следуют через 1-2 года, реже 2 года подряд, нередко через 710 лет. Все засухи определяются особенностями механизма циркуляции атмосферы в летний период, который проявляется в господстве блокирующих антициклонов [11, с. 104].
Увеличение засушливости климата области с одновременным ростом площади пашни и сокращением площади ветрозащитных полос, относительно высокой долей супесчаных и песчаных почв в почвенном покрове (44,6 %), - способствуют, особенно в последние десятилетия, усилению негативных последствий от ветров даже умеренной силы. Поэтому всё более актуальной становится проблема дефляции [1, с. 21; 4, с. 72], которая уже охватывает 34,2 % пашни области [2, с. 42].
В России в борьбе с водной эрозией и дефляцией широко распространен, и обоснован опыт использования фитомелиораций [6, с. 74]. Проведенные нами исследования показывают, что в целом сопротивление почв дефляции по физическому смыслу аналогично
сопротивлению размыву, и характеризуется способностью почвы противостоять разрушающему действию воздушного потока. В связи с этим установлено, что при увеличении сопротивления размыву одновременно увеличивается и показатель сопротивления почв дефляции. Сельскохозяйственные культуры и естественные травяные сообщества, имеющие высокий показатель почвозащитной противоэрозионной способности, обладают и высокой противодефляционной способностью, варьирующей у сельскохозяйственных культур от 125 (картофель), 300 (зерновые культуры) до 2300 (многолетние травы), естественной травяной растительности - от 3000 (душистоколосково-мятликово-полевичное) до 6000 (кострово-щавелево-кострецовое, ползучелютиково-лугово-клеверное сообщества) ньютонов, что во многом определяется их зависимостью от одних и тех же показателей (от степени проективного покрытия почвы, массы внутрипочвенных растительных остатков, соотношения эколого-морфологических групп, типа почв и их степени смытости и дефлированности) [3, с. 34].
Внедрение полученных результатов в практику землепользования, использование одного из современных направлений развития почвозащитного земледелия - адаптивно-ландшафтного, позволяющего максимально использовать потенциал почвенно-климатических ресурсов территории области и зонального принципа специализации сельскохозяйственных предприятий, позволят повысить дефляционную устойчивость почв, которая становится все более актуальной, особенно в условиях неудовлетворительного агроэкологического состояния земельных ресурсов Брянской области и эффективность сельскохозяйственной деятельности.
Актуальным является создание информационной базы данных для оценки реакции динамичных компонентов ландшафтов Брянской области на изменения климата.
The article analyzes the spatial-temporal variations of the index of dryness on the territory of the Bryansk region, affecting the intensity of the processes of soil formation, soil deflation and actualising the question about the need for science-based conservation agriculture.
Key words: climate, deflation, the index of dryness, conservation agriculture, vegetative reclamation.
Список литературы
1. Воробьев Г. Т. Почвы Брянской области. Брянск: Грани, 1993. 160 с.
2. Государственный доклад «О состоянии окружающей среды Брянской области в 2012 году». Часть 1 / Департамент природных ресурсов и экологии Брянской области; сост.: Е.Ф. Ситникова, О.В. Екимова, О.Н. Новикова. Брянск, 2013. 244 с.
3. Долганова М.В., Демихов В.Т. Противодефляционная способность культурной и естественной травяной растительности // Научно-исследовательские публикации. 2014. № 11 (15). С. 32-39.
4. Аудит эффективности использования земель Брянской области в 2010-2012 годах // Информационный бюллетень №1 (17). Брянск, 2014. С. 39-82.
5. Клещенко А.Д. 2000. Современные проблемы мониторинга засух // Труды ВНИИСХМ, 2000. Вып. 33. С. 3-13.
6. Моргун Ф.Т., Шикула Н.К., Тарарико А.Г. Почвозащитное земледелие. К.: Урожай, 1988. 256 с.
7. Мещерская А. В., Мирвис В. М. Засуха 2010 г на фоне многолетнего изменения засушливости в основных зерносеящих районах европейской части России // Труды ГГО. 2011. Вып. 563. С. 318.
8. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Т. 1. Изменения климата. М.: Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, 2008. 227 с.
9. Педь Д.А. О показателе засух и избыточного увлажнения // Труды ГМЦ СССР 1975. Вып. 156. С.19-38.
10. Шерстюков Б.Г. Пространственные и сезонные особенности изменений климата в период интенсивного глобального потепления: диссертация ... доктора географических
наук: 25.00.30 / Шерстюков Борис Георгиевич. Обнинск, 2007. 327 с.
11. Шевченков П. Г., Демихов В. Т. Климат и климатические ресурсы // Природа и природные ресурсы Брянской области. Брянск: Изд-во «Курсив», 2012. С. 92-130.
Об авторах
Долганова М.В. - кандидат биологических наук, доцент кафедры географии и землеустройства естественно-географического факультета Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского. [email protected] Демихов В.Т. - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры географии и землеустройства естественно-географического факультета Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского. fir-sasha@ yandex.ru
