CC BY
18
УДК 551.50
Бадахова Г.Х.
Ведущий метеоролог, Ставропольский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды
ВЕГЕТАЦИЯ ОЗИМЫХ КУЛЬТУР В СТАВРОПОЛЬСКОМ КРАЕ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОГО КЛИМАТА
На фоне продолжающегося глобального изменения климата планеты все большую актуальность приобретает проблема мониторинга изменения климата различных регионов, ибо только корректная оценка произошедших и правильное прогнозирования тренда последующих изменений могут позволить выработать меры по адаптации к климатическим изменениям, минимизации негативного влияния климатических изменений на жизнь и деятельность людей, а также оценить позитивные стороны изменения регионального климата. Особенно сильно влияют климатические характеристики на такую погодозависимую отрасль как сельское хозяйство. Поэтому для Ставрополья с его развитым аграрным производством проблема изменения климата особенно важна. Вовремя замеченное и корректно оцененное изменение регионального климата позволит принять меры по адаптации сельскохозяйственного производства к новым климатическим условиям.
Наиболее значимой культурой растениеводства в крае является озимая пшеница. У озимой пшеницы, как и у других озимых культур, есть два периода вегетации: осенний и весенне-летний. В каждый из периодов вегетации, на всех этапах органогенеза, а также в период перезимовки у этой культуры есть определенные требования к климатическому фактору.
Уровень средних суточных температур воздуха начала и окончания вегетации неодинаков у разных растений: у озимых и ранних яровых он около 5°С, у поздних яровых - около 10°С, у более теплолюбивых (рис, хлопчатник) - около 15°С, у весьма теплолюбивых - выше 20°С.
С повышением температуры скорость развития растений увеличивается пропорционально возрастанию температуры, но до определенных пределов. При дальнейшем повышении скорость развития растений замедляется, а при очень высокой температуре растения становятся угнетенными и даже гибнут.
Сев озимых культур на Ставрополье проводится обычно в сентябре, традиционно первым «по списку» идет рапс. Примерно 20 сентября завершается сев рапса и начинается сев озимой пшеницы. Для начала вегетации озимой пшеницы от посева до появления всходов оптимальными условиями являются температура в пределах 12-14°С и запасы влаги в поверхностном (0 - 10 см) слое почвы - 30- 60 мм. При таких условиях этот этап проходит за 5-7 дней, обеспечивая появление дружных всходов. При той же температуре, но при запасах влаги около 15 мм всходы появляются через 12 дней, при 6-7 мм - через 2025 дней [16, 20].
Для межфазного периода от появления всходов до начала кущения оптимальными являются температура воздуха 13-18°С и запас влаги в пахотном слое (0 - 20 см) почвы 30-50 мм. Продолжительность периода при этом 8-10 дней. Если влагозапас в пахотном слое порядка 15 мм, то даже при оптимальной температуре кущение начинается только через 16-18 дней, а при уменьшении запасов влаги до 6-8 мм - через 25-30 дней.
При понижении среднесуточной температуры воздуха до 4-5°С осенняя вегетация озимой пшеницы останавливается. В переходный осенне-зимний период для развития озимой пшеницы наиболее благоприятна сухая ясная и теплая погода днем (до 10-12°С) с понижением до отрицательных температур ночью, это способствует большему накоплению углеводов, прохождению закаливания и лучшей перезимовке [14]. При достаточно благоприятных условиях озимые уходят в зиму, имея 4-6 побегов, что повышает их устойчивость к вымерзанию. Зимой озимая пшеница без снежного покрова вымерзает при -17...-19°С, а с ним выдерживает морозы до -25°С [14, 20].
issn 2410-6070
международный научный журнал «инновационная наука»
№ 9-2 / 2022
Весной при повышении температуры до 5°С вегетация возобновляется и благоприятной для роста и кущения является температура 12-15°С, на этапе формирования цветков - 15-20°С. В период цветения озимых зерновых оптимальная температура воздуха составляет 20-25°С [16, 17, 20]. Заморозки интенсивностью до -2°С в этот период резко снижают урожай.
Период прохождения этапов выход в трубку - колошение требует максимальной влагообеспеченности растений [17]. Большая часть этого этапа проходит в мае, и произошедшие климатические изменения благоприятны для растениеводства: температура осталась практически неизменной, а количество осадков в среднем по краю увеличилось на 10 мм, т.е. почти на 20 %.
В завершающий период развития злаковых (от цветения до восковой спелости) потребность растений в воде несколько снижается. Особенно неблагоприятны для зерновых культур затяжные дожди, так как при этом может происходить «стекание» зерна, вымывание из него клейковины. Зерно сильно «худеет», становится щуплым, на нем появляются мучнистые пятна, иногда розовый налет, а также образуется черный зародыш [17].
Озимая пшеница - достаточно жаростойкая и засухоустойчивая культура, но при очень высоких температурах (выше 35°С), при недостатке влаги и сухих ветрах нарушается нормальный процесс фотосинтеза, повышается транспирация, тормозится рост растений, что препятствует хорошему наливу зерна, оно получается мелким и щуплым.
Таким образом, при анализе условий вегетации необходимо в первую очередь учитывать температурные и влажностные характеристики климата региона. Динамика изменения температурного режима и режима осадков на территории Ставропольского края за последние 60 лет показывает наличие тенденции возрастания как температур, так и сумм осадков.
В 2001-2020 средняя годовая температура воздуха повысилась по разным районам края на 09.-1.6° по сравнению с периодом 1991-2000 [12].
Среднее по краю годовое количество осадков осталось практически на том же уровне, однако по данным метеостанций края изменение годовых сумм составило от увеличения на 51 мм в Кисловодске до уменьшения на 40 мм в Зеленокумске. В новом веке затяжных дождей стало значительно меньше, чаще отмечаются одиночные дни с дождем, реже - 2-3 дня подряд с ежедневными осадками.
Средняя сезонная температура осени в новом веке 11.5°С, что на 1.2° выше, чем во второй половине ХХ века. Количество осадков тоже возросло. Такие климатические изменения положительно сказываются на условиях вегетации озимых на ранних стадиях развития: раньше стали появляться всходы, раньше начинается кущение. Даже несколько возросшая нестабильность погоды в ноябре, при которой все же очень низких температур, как правило, не наблюдается, способствует тому, что растения проходят закаливание перед началом периода покоя.
10 янв
31 дек
£ 21 дек
о>
m
Sj 11 дек
х
ш
я 1 дек &
т
ш
tt 21 ноя
с
о
а
11 ноя
1 ноя
Годы
Рисунок 1 - Динамика дат прекращения осенней вегетации озимых в Ставропольском крае
В 1961-2000 гг. средней датой перехода средней суточной температуры через 5°С вниз было 11 ноября. В новом веке этот рубеж переместился на 20 ноября. К этому времени растения успевают достаточно хорошо укорениться, раскуститься и пройти два этапа закаливания - все это является гарантией того, что они хорошо перенесут зимовку. Однако есть риск, что растения излишне раскустятся и к моменту прекращения вегетации вместо оптимальных 4-6 побегов будут иметь более 10-12 побегов, что снизит вероятность хорошей перезимовки [17]. Поэтому в условиях нового климата возможно проведение сева озимых не в третьей декаде сентября, а в первой половине октября.
Зимы стали более теплыми, средняя температура календарной зимы повысилась на 1.2° и составила -0.8°С. Средняя максимальная температура календарной зимы составила 3.2°С, средняя минимальная температура составила -3.8°С [5].
Среднее по краю количество зимних осадков изменилось незначительно, но в отдельные годы стало отмечаться недостаточное увлажнение и в зимний период. Впрочем, оно, как правило, не влияет на растения, поскольку в это время растения еще не возобновляют вегетацию, а находятся в состоянии покоя.
Среднее годовое число дней со снежным покровом уменьшилось и составляет от 32 в Красногвардейском до 65 в Кисловодске [5]. Но здесь следует отметить, что сильные морозы в крае зафиксированы в те дни, когда земля покрыта снегом, и озимая пшеница способна выдержать мороз до -25°С [20].
Дней с минимальной температурой воздуха -25°С и ниже за 20 лет нового века было всего лишь 28, в девяти годах таких морозов не было вообще. 30-градусные морозы отмечались только четырежды: 9 января 2002 года (Красногвардейское), 7-8 февраля 2012 года (Александровское, Благодарный, Буденновск, Зеленокумск, Минеральные Воды) и 9 января 2015 года (Красногвардейское).
Зимы в метеорологическом понимании стали более короткими: они позже начинаются и раньше заканчиваются. Во второй половине ХХ века датами устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха через 0°С вниз и вверх были соответственно 16 декабря и 2 марта. В новом веке эти даты - 22 декабря и 16 февраля [7]. Естественно, от года к году по разным районам края эти даты варьируют существенно.
В новом веке отмечено значительное увеличение продолжительности безморозного периода, произошедшее вследствие смещения первых осенних заморозков на более поздние сроки, в то время как средние даты последних весенних заморозков практически не изменились [4, 10].
Средняя дата устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха вверх через 5°С сместилась с 24 марта в 1961-2000 гг. на 20 марта в 2001-2010 гг. и на 12 марта в 2011-2020 гг., а это означает, что и вегетация озимых стала возобновляться раньше. Средняя температура марта возросла на 2.1°С, количество осадков увеличилось, обеспечивая достаточно благоприятные условия для возобновления роста и кущения озимой пшеницы. В целом средняя краевая весенняя температура возросла на 1.6°С, среднее количество осадков увеличилось на 15 мм.
Более раннее возобновление вегетации может также способствовать тому, что озимая пшеница успеет развиться до стадии восковой спелости до начала периода жары. Жара - непременный атрибут ставропольского лета, а если на фоне высоких температур имеет место недостаточное количество осадков, то возникает засуха. Засухи в тех или иных районах края возникают ежегодно. Иногда они достигают уровня опасного явления (рис. 2) [10]. Этому в большой степени способствуют изменения регионального климата: средняя температура календарного лета возросла на 2°С, а сумма осадков уменьшилась на 24 мм. Кроме того, беспрецедентно увеличилось число дней с максимальной температурой 40°С и выше. На всех станциях число дней с опасной жарой за 20 лет нового века больше, чем за предыдущие 50 лет. На половине станций такой высокий уровень температуры отмечен впервые только в XXI веке. Не зафиксирована такая жара только в Ставрополе и Кисловодске [11].
Опасное а громет явление - атмосферная засуха 2015 года.
Условные обозначения
□□ с 01.08.-20.08.15 г. I I нет
Рисунок 2 - Атмосферная засуха 2015 года
В ряде восточных районов края в теплый период года темпы прироста температуры превосходят темпы прироста осадков, а в летний период и вовсе имеет место тенденция снижения количества осадков на фоне возрастания температуры [2, 6, 20]. Сохранение этой тенденции может в дальнейшем привести к аридизации восточной зоны края, что, в свою очередь, потребует изменения агроклиматического районирования территории Ставрополья [3].
Таким образом, происходящие изменения регионального климата в целом благоприятны для сельскохозяйственного производства края, однако вызывает опасение возможная аридизация восточных районов Ставрополья.
Анализ научных публикаций по рассматриваемой проблеме [1, 8, 9, 12, 13, 15, 18, 19] показал, что в качественном отношении климатические изменения в Ставропольском крае сходны с климатическими изменениями в других регионах России.
Список использованной литературы:
1. Атаев З.В., Братков В.В. Современные климатические изменения полупустынных ландшафтов Северного Кавказа// Юг России: экология, развитие. № 3, 2010. С. 16-20.
2. Бадахова Г.Х., Барекова М.В., Каплан Г.Л. Особенности изменчивости регионального климата сухостепных ландшафтов Ставропольского края// Известия вузов Северного Кавказа. № 2, 2014. С. 81-85.
3. Бадахова Г.Х., Каплан Г.Л. Агроклиматическое районирование Ставропольского края в условиях современного изменения климата// Материалы III международной научно-практ. конф. «Проблемы экологической безопасности и сохранения природно-ресурсного потенциала». Ставрополь, 2006. С. 129-
4. Бадахова Г.Х., Каплан Г.Л. Тенденции изменения зимних температур в Центральном Предкавказье//Актуальные направления фундаментальных и прикладных исследований. НИЦ «Академический», 2017. С. 45-48.
5. Бадахова Г.Х., Каплан Г.Л., Кравченко Н.А. Вариации и тренды увлажнения степных ландшафтов Ставропольского края. «Естественные и технические науки». 2009. № 4 (42). С. 247-252.
6. Волкова В.И., Бадахова Г.Х., Барекова М.В., Каплан Г.Л. Особенности атмосферной циркуляции переходного периода и колебания дат начала весны в Центральном Предкавказье. Наука. Инновации. Технологии. 2021. № 1. С. 125-138.
7. Голубятников Л. Л., Денисенко Е. А. Влияние климатических изменений на растительный покров Европейской России // Известия РАН. Серия географическая. 2009. № 2 С. 57-68.
132.
8. Золотокрылин А.Н., Черенкова Е.А., Титкова Т.Б. Биоклиматическая субгумидная зона на равнинах России: засухи, опустынивание, деградация //
9. Каплан Г.Л. Динамика атмосферного увлажнения вегетационного периода в Ставропольском крае во второй половине ХХ века//Мат. 51-й научно-метод. конф. СГУ. Ставрополь. 2006. С. 37-42.
10. Каплан Г.Л., Бадахова Г.Х., Барекова М.В., Кравченко Н.А. Условия формирования засух как опасного явления в Ставропольском крае// Докл. Всероссийской открытой конф. по физике облаков и активным воздействиям на гидромет. процессы. Нальчик: Принт-Центр, 2021. С. 173-178.
11. Каплан Г.Л., Бадахова Г.Х., Кравченко Н.А. Влияние изменения климата на характеристики летнего периода в ландшафтах Ставрополья// Гидрометеорология, изменение климата, и мониторинг окружающей среды: актуальные проблемы и пути их решения. Мат. межд. научно-практ. конф. Ташкент, 2021. С. 47-50.
12. Ксенофонтов М.Ю., Ползиков Д.А. К вопросу о влиянии климатических изменений на развитие сельского хозяйства России в долгосрочной перспективе/Проблемы прогнозирования, 2020. № 3. С. 8292.
13. Павлова В.Н., Сиротенко О.Д. Наблюдаемые изменения климата и динамика продуктивности сельского хозяйства России. // Тр. ГГО. 2012. Вып. 565. С. 132-151.
14. Попов А. С., Алабушев А. В. Влияние времени прекращения осенней вегетации и возобновления весенней вегетации на урожайность твердой озимой пшеницы. Аграрный вестник Урала. 2015. № 11 (141).
15. Сафронова И.Н. Об опустыненных степях Нижнего Поволжья/ Поволжский экологический журнал. 2005. № 3. С. 261 - 267.
16. Свисюк И.И. Погода и урожайность озимой пшеницы на Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 208 с.
17. Синицина Н.И., Гольцберг Н.А., Струнников Э.А. Агроклиматология. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 344 с.
18. Трофименко Л.Т., Коршунова Н.Н., Аристова Л.Н. Влияние изменений климата на развитие растениеводства в Воронежской области/ Труды ВНИИГМИ-МЦД, 2011. Вып. 186.
19. Хлёвина С. Е. Изменение климата в ХХ веке на территории Волго-Вятского района // Тезисы докладов VIII научной конф. молодых ученых МГУ им. Н. П. Огарева. Естественные науки. Саранск, 2003. С.26-28.
20. Шульгин А.М. Агрометеорология и агроклиматология. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 200 с.
21. Badakhova G.Kh., Kaplan G.L., Knutas A.V. Agriculture adaptation of the south region of Russia to conditions of present climate change// VII European Conference on Applied Climatology. Holland, Amsterdam. 2008.
©Бадахова Г.Х., 2022
