CC BY
90
2011. Вып. 4
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 577.46 (471.342)
А.Н. Соловьев, Т.Г. Шихова, Е.И Бусыгин
ВЛИЯНИЕ ПОГОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ АНОМАЛИЙ 2010 ГОДА НА СОСТОЯНИЕ РАСТЕНИЙ СРЕДНИХ ШИРОТ ВОСТОКА РУССКОЙ РАВНИНЫ
Анализируется влияние погодно-климатических аномалий холодной зимы 2009/10 г. и устойчивой аномально жаркой погоды лета 2010 г. на сроки наступления сезонных фаз развития растений, урожайность и поражен-ность болезнями сельскохозяйственных культур средних широт востока Русской равнины (Кировская область).
Ключевые слова: растения, фенологические явления, климатические аномалии, Русская равнина.
За 120 лет регулярных метеорологических наблюдений (с 1891 г.) 2010-й год стал самым теплым в Северном полушарии, с самой теплой весной, самым жарким летом и 2-й самой теплой осенью. Его среднегодовая температура на 0,02° превысила рекорд 2005 г. Среднемесячная температура воздуха в целом по полушарию в мае, июне, июле, августе и ноябре достигла абсолютного максимума за весь период наблюдений. В России в целом по стране было самое жаркое в истории лето. В мае и июле среднемесячная температура достигла абсолютного максимума, а в июне и августе заняла 2-ю строку среди экстремально высоких значений в ранжированных рядах с 1891 г. Аномально жаркая погода, продержавшаяся в Центральной России более 50 суток, квалифицировалась как «крупнейшая природная катастрофа, вызванная метеорологическими причинами» [1].
По данным Росгидромета, полученным в результате изучения донных озёрных отложений, такого жаркого лета в России не было за последние более 1000 лет [2]. По оценке Гидрометцентра РФ, подобной жары, возможно, не случалось 5000 лет [3]. Даже высокие летние температуры 1938 и 1972 гг. не были такими экстремальными. В 1983 фенологическом году отклонения от средней месячной температуры воздуха на Русской равнине составили в апреле +3,7о - +7,6о, в мае - +1,0о - +4,2о, в сентябре +0,5о - +2,1оС [4]. В результате сроки наступления весенних и раннелетних фаз развития растений в центральных областях ЕТР опережали среднемноголетние даты на 5-16 дней, а созревание плодов и ягод - на 7-16 дней [5].
Интегрированным визуальным показателем реакции организмов на изменяющиеся условия среды служит динамика сроков наступления фаз годового цикла их жизнедеятельности. Это чувствительный индикатор состояния и функционирования экосистем, их реакции на изменения климатических условий. Каждый вид живых организмов на уровне географической популяции приспосабливается к определенному диапазону погодно-климатических параметров конкретной местности в их сезонной динамике. Генетически фиксированная совокупность сезонных явлений, механизмы контроля и регуляции, пределы возможной изменчивости сроков наступления и продолжительности сезонных фаз развития относятся к характеристикам (свойствам, признакам) биологических видов, определяющим диапазоны их адаптации к динамике годовых циклов экологических условий. Изменения параметров сезонных явлений становятся основным инструментом внутривидовой дифференциации.
Цель данного исследования заключалась в выявлении особенностей реакции биоты на погодноклиматические аномалии зимнего сезона и последовавшие за ними положительные аномалии вегетационного периода в неоднородных условиях равнинной территории вятско-верхнекамского участка лесного Поволжья.
Материалы и методика исследований
Обработаны данные фенологического мониторинга по Кировской области, осуществляемого постоянной сетью добровольных фенокорреспондентов по единой методике и программе, включающей 282 сезонных явления (144 весенних, 70 летних, 45 осенних и 23 зимних): 103 по 64 зоологическим объектам и 151 - по 72 объектам растительного мира, 7 явлений в атмосфере, 7 - в гидросфере, 14 - по снеговому покрову, с оценкой урожайности по 5-балльной шкале по 32 видам растений и 11 видам шляпочных грибов [6]. Сбор дополнительной информации по состоянию биологических объектов в 2010 г. осуществлялся методом анкетирования постоянных фенологов-наблюдателей. Анкета включала вопросы о влиянии морозной зимы 2009/10 г. и аномально жаркого лета 2010 г. на раз-
Влияние погодно-климатических аномалий 2010 года... 9
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2011. Вып. 4
витие животных и растений в целом и на плодово-ягодные и огородные культуры в частности; на появление плодовых тел грибов; на распространение и численность животных. Обработано 25 анкет по 23 географическим пунктам Кировской области. Даты наступления фенологических явлений анализировались в сопоставлении со среднемноголетними по соответствующему географическому пункту и определялся характер отклонения (положительное, т. е. запаздывающее, или отрицательное, т. е. опережающее) (феноаномалии) и его величина в сутках [7].
Территория Кировской области занимает 120,7 тыс. км2 лесного Поволжья на востоке Русской равнины - 570 км с севера (от 61о4' с. ш.) на юг (до 56о3' с. ш.) и 440 км с запада (от 41о17' в. д.) на восток (до 53о56' в. д.). Зональный тип растительности - темнохвойные леса. Интразональная болотная и луговая растительность приурочена к поймам рек. Северная часть области находится в среднетаежной подзоне с преобладанием подзолистых почв, срединная часть - в южно-таежной подзоне с дерново-подзолистыми почвами, южная часть - в подзоне широколиственно-хвойных лесов с серыми лесными почвами.
Лесистость в северных районах области местами превышает 80%, в центре - менее 30%, на юге
- 10-25%.
Климат региона - континентальный, с продолжительной холодной многоснежной зимой и умеренно теплым летом. Период с положительным радиационным балансом - 7 месяцев (апрель-октябрь). Среднегодовая температура воздуха в разных частях области - от 0,6о до 2,7о, средняя температура января —15о, июля - +18о. Территория относится к зоне достаточного увлажнения со среднегодовой относительной влажностью воздуха 75-79 %. Годовое количество осадков в северной части области 590-680 мм, в южной - 450-550 мм. Длительность безморозного периода около 120 дней. Господствуют ветры западных направлений: зимой - юго-западные, летом - северо-западные с эпизодическими вторжениями арктического воздуха [8].
Район исследований находится в пределах северного (бореального) термического пояса с недостатком тепла и избытком влаги, где широтная зональность контролируется преимущественно солярно-термическим фактором [9]. Район включает четыре геоморфологических пояса: моренных равнин, полесий и ополий, водно-эрозионных возвышенностей и зандровых низин [10] с контрастным сочетанием почвенно-грунтового переувлажнения полесий с усиленным дренажем и эрозионным расчленением поверхности денудационных равнин. То есть исследовались биоклиматические показатели равнинной территории в пределах бореального экотона с характерным для него увеличенным градиентом изменения гидротермических параметров, что наряду с достаточно высокой степенью конти-нентальности климата определяет повышенную чувствительность отдельных компонентов ландшафтной структуры к внешним воздействиям [11].
Основные типы почв - подзолистые (45% территории), дерново-подзолистые (33%) и серые лесные (6%). В агропочвенном районировании области выделяют следующие районы: северный - холодный и увлажненный, западный - более теплый и менее увлажненный, с весенним и осенним переувлажнением, восточный - с более высокой континентальностью климатических условий и несколько меньшей увлажненностью, юго-западный - наиболее оптимальный по температурному режиму и увлажненности для возделывания сельскохозяйственных культур, южный - самый теплый и наименее увлажненный [12].
Погодные особенности зимы 2009/10 г. Начало зимы 2009/10 г. отличалось глубокими как положительными, так и отрицательными температурными аномалиями - в ноябре средняя температура воздуха была выше климатической нормы на 2,5-4оС, а в декабре - на 1,5-3,5оС ниже нормы. Устойчивый снежный покров на большей части области образовался на 1-2 недели раньше средних многолетних дат. Однако из-за аномального тепла в конце ноября местами в центральных и южных районах произошло его разрушение и окончательно снег лег на месяц позднее обычного. Его толщина в зимние месяцы нарастала медленно и к концу марта составила всего 46 см [13]. Морозы начались со второй декады декабря (-18-20°, местами до 30-35оС). В течение зимы очень низкие температуры держались продолжительное время (в феврале ниже -40оС, на поверхности снежного покрова до -44оС). Из-за отсутствия зимних оттепелей снеговой покров до весны оставался рыхлым, и его таяние было скоротечным, с низкими значениями расхода на поверхностный и подземный сток.
Погодные особенности весны, лета 2010 г. По данным Верхне-Волжского УГМС [1], за последние 50 лет 2010 г. стал третьим самым теплым после 2008 и 1995 гг., а лето - самым жарким. Теплый период на территории области начался на 8-10 дней раньше средних многолетних сроков. Средняя температура воздуха за весь теплый период на 2-3,5° превышала климатическую норму.
В первую половину мая среднесуточные температуры на 6оС превышали климатическую норму. В начале июня прошли ливневые осадки (до полутора месячной нормы), в середине июня на несколько дней установилась прохладная погода, а с третьей декады до 13-15 августа ежедневно температура воздуха превышала 30о. В отдельные дни июня средняя температура воздуха превышала норму на 7-10о, а 26 и 27 июня в южных районах Кировской области были зафиксированы самые высокие значения - до 36о. Вероятность таких продолжительных аномально жарких периодов в июне не превышает 4%.
С начала июля под влиянием антициклона с центром над Волго-Вятским районом установилась жаркая и сухая погода. В июле были побиты все рекорды максимальных температур. В центральных районах Кировской области сумма положительных температур к 10 июля в 1,4 раза превышала климатическую норму, 16 июля была официально зафиксирована атмосферная засуха (отсутствие в течение 30 дней эффективных осадков при максимальной температуре воздуха 25оС и выше), простоявшая до начала второй декады августа.
В отличие от предыдущих жарких летних сезонов в 2010 г. среднемесячные температуры превышались на протяжении всего вегетационного периода (рис. 1).
Рис. 1. Среднемесячные температуры воздуха и их аномалии в 2010 г. (г. Киров): 1 - средние значения среднемесячных температур (п = 22); 2 - среднемесячные температуры воздуха в 2010 г.;
3 - отклонения среднемесячных температур в 2010 г. от среднемноголетних значений
^С
2500 п
2000 -
I II III I II III I II III I II III
Июнь Июль Август Сентябрь
Ш- 2;
■ 3;
1;
Рис. 2. Суммы эффективных температур 2010 г. (Куменский р-н, Кировская обл.): 1 - среднемноголетние значения сумм эффективных температур; 2 - суммы эффективных температур в 2010 г.;
3 - отклонение от средней
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2011. Вып. 4
Суммы эффективных температур (выше 5о) превышали среднемноголетние значения в мае на 132,5 %, июне - 58,4 %, июле - 60,7 %, августе - 34,2 %, сентябре - 32,9% (рис. 2).
Максимальные температуры в 2010 г. составили в г. Кирове 36,6о (30.07), на юге области (г. Вятские Поляны) - 40,0о (01.08). Максимальная температура августа (+35,4оС 11.08) оказалась всего на
0,5о меньше абсолютного максимума, зафиксированного 01.08.1920 г. Жара начала спадать 13.08 с поступлением атлантических воздушных масс, а со сменой направления ветров на северо-восточное с 15.08 установилась прохладная погода. Первый утренний заморозок и образование инея на траве отмечены 21.08. С 23.08 начались периодические осадки разной интенсивности.
Осадков за теплый период (апрель-октябрь) на большей части территории области выпало на 10-30 %, на крайнем юго-востоке - на 35-45 % меньше нормы. Только на крайнем северо-западе количество осадков было близкое к норме. Лишь в первой декаде июня и в конце вегетационного периода преимущественно в северных и центральных районах области количество осадков превышало норму. В остальные месяцы сумма осадков была меньше нормы. Особенно мало их выпало в июле -от 4 до 30% месячной нормы. Начиная с третьей декады июня постепенно все районы области были охвачены атмосферной засухой, которая закончилась в середине августа (рис. 3).
Осадки, мм
Рис. 3. Режим атмосферного увлажнения в 2010 г. (Куменский р-н, Кировская обл.):
1 - среднемноголетние значения месячных осадков; 2 - месячное кол-во осадков в 2010 г;
3 - отклонение от средней
Максимальные уровни паводка были ниже нормы на 0,9—1,4 м на средних реках и на 0,5 м на малых. С начала весны уровень грунтовых вод был очень низкий (в колодцах ниже обычного на 1,5-2 м) и продолжал понижаться в течение лета, пересохли не только колодцы глубиной 2,5-3,5 м в низинах, но и скважины глубиной более 10 м. Обмелели реки, пересохли торфяники, низинные болота, мелкие поверхностные водоемы, за исключением водотоков и запруд с родниковым питанием. Сильнее обычного прогрелись речные воды.
Погодные особенности осени 2010 г Сентябрь был преимущественно теплым (средняя температура месяца на 1-2о превысила климатическую норму) и с небольшим количеством осадков. Первая половина октября была относительно сухой и теплой, в середине месяца установился первый снеговой покров.
Температура воздуха достигала максимальных значений и в первую половину ноября (до +9,0о 16.11). Среднесуточная температура на 8-10о превысила климатическую норму. При поступлении средиземноморского воздуха максимальная температура воздуха в Кирове в эти дни приближалась к рекордной, а 11.11 на 2о был превышен абсолютный максимум для этого дня в Кирове. В первой декаде ноября прошли обильные дожди. Во второй декаде температура понизилась до 8-10о днем и 0 - -2о ночью. С 20.11 установился снеговой покров [14].
Теплый период закончился 18.11 - на три-четыре недели позже средних многолетних сроков. Его продолжительность оказалась на 27-35 дней больше обычного.
Таким образом, положительная температурная аномалия в 2010 г. характеризовалась не только максимальными превышениями средних значений, но и устойчивой продолжительностью - со второй половины весны до второй половины осени, захватив весь вегетационный период.
Результаты и их обсуждение
Фенологические аномалии. На протяжении вегетационного периода 2010 г. среднемесячные температуры воздуха превышали среднемноголетние значения на 0,7-5,2о. Средние значения фенологических аномалий при этом составили 3-15 суток (рис. 4).
IV V VI VII VIII IX X
Рис. 4. Температурные и фенологические аномалии вегетационного периода 2010 г. (г. Киров): 1 - средние пентадные феноаномалии; 2 - аномалии среднемесячных температур; 3 - тренд среднемесячных температурных аномалий; 4 - тренд средних пентадных феноаномалий
Фенологическая весна была короче на 19 дней (-2а) в основном за счет положительных температурных аномалий (+5,2оС) последнего периода (зеленая весна).
Сутки 50 -|
40 -
30 -
20 -
10 -
0
-10 --20 -
: и,.!..!, І,
II ЧЧ чч чч IV I II чч чч чч I II ЧЧ чч чч IV
Весна Лето Осень
- 1;
- 2;
- - - 3
I
Рис. 5. Продолжительность фенологических периодов в 2010 г.: 1 - средняя за 1981-2009 гг.; 2 - 2010 г.; 3 - отклонение, сутки
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2011. Вып. 4
Лето оказалось на три недели длиннее обычного (+2,9о) за счет раннего (на 16 дней) начала (с зацветания Rosa majalis) и более позднего (на 9 дней) окончания (пожелтения листвы на деревьях и кустарниках. Первый период (перволетье) продолжался в пределах нормы (+0,4о), а два последующие оказались длиннее обычного на 1,0-1,2о. Осенние явления наступали с опозданием до 14 суток.
Осень продолжалась в пределах обычного, хотя ее субсезоны были как укороченные (-0,8 - -1о), так и удлиненные (+0,6-+1о) (рис. 5).
Почки деревьев и кустарников начали распускаться на 5-8 дней раньше средних дат. Похолодание в начале мая сдержало развитие и приблизило сроки наступления феноявлений к средним датам (±2 дня). Облиствение деревьев и кустарников началось на 4-6 дней раньше средних дат.
В начале апреля (периоды снежной и пестрой весны) фенологические аномалии были незначительны (-2-3 дня), а с середины апреля (голая весна) фенофазы у растений и животных стали наступать с опережением в среднем на 5 суток (-1 - -12 дней).
Температурная аномалия апреля 3,47оС (на 122 % выше нормы) обусловила отрицательные средние феноаномалии в развитии растений -4,7±2,7 суток.
Быстрое накопление суммы эффективных температур за счет аномальных превышений среднесуточных значений до 2,5о уже с третьей декады апреля обусловило ускоренное развитие природных процессов с опережением среднемноголетних дат от 3 суток в середине апреля до 12 суток в середине июля. Затем по мере снижения температурной аномалии величина отрицательных фенологических аномалий также уменьшилась до нормы к середине августа.
Положительные температурные аномалии мая (5,2оС - на 49 % выше нормы) вызвали опережение развития растений на -5,9±3,8 суток. С опережением на 7-16 суток зацветали в мае травянистые растения и кустарники.
При экстремально высоких температурных аномалиях лета 2010 г. величина фитофеноаномалий оказалась в пределах прежних представлений об устойчивости сроков начала июньских и июльских фенофаз, амплитуда крайних значений которых определялась в 15-30 дней при среднем квадратичном отклонении (о) ±5-10 дней [15; 16].
В июне 2010 г. опережение сроков развития древесно-кустарниковой и травянистой растительности составило в среднем 10 дней (-6 - -17 дней).
Превышение суммы эффективных температур к концу июня на 58 % больше нормы вызвало дальнейшую тенденцию опережения сроков развития растений (несмотря на временное снижение температуры воздуха в середине месяца до нормы), и средняя отрицательная феноаномалия составила -9,6±4,6 суток.
В июле, когда температура достигала максимальных значений и температурная аномалия составила 4,7оС, что на 25 % выше нормы, средние фенологические аномалии достигли -12,0±4,9 суток. В середине июля сроки созревания дикорастущих ягод опережали среднемноголетние даты: Ribes rubrum L. и R. nigrum L. - на 7-10, Rubus idaeus L., Padus avium Mill., Rubus saxatilis L. - на 14-18 дней.
Сутки 10 -5 -
0
-5 --10 --15 -
ВЕСНА
З
а
(О
со
§
СО
&
й
ЛЕТО
U
-4
ОСЕНЬ
£
Я
5
I
СО
о
ю
£
а
о
&
сг
-3
7
5
л
5
Рис. 6. Средние значения феноаномалий по субсезонам 2010 г. (г. Киров): 2-7 (положительные) -запаздывание, -2- -12 (отрицательные) - опережение сроков относительно средних многолетних (сутки)
Со снижением среднесуточных аномалий температуры менее 3,9о величины отклонения дат наступления фитофенологических явлений от среднемноголетних значений также стали уменьшаться, а при снижении температурной аномалии до +2о перешли в область положительных значений - сезонные явления с середины августа стали наступать с задержкой от 1 до 8 суток (рис. 6).
Устойчивый антициклональный режим погоды в 2010 г. обусловил обилие солнечных дней не только в летние месяцы, но и в сентябре и октябре. В августе при еще высоких значениях температурных аномалий (3,42оС, что на 22 % выше нормы) феноаномалии сменили знак на положительный
- развитие осенних процессов наступало с задержкой на 5,8±3,4 суток. При превышении среднемесячной температуры воздуха с преобладанием ясных солнечных дней на 11 % в сентябре и на 3 % в октябре осенние феноявления запаздывали в среднем на 3-6 суток. Это согласуется с известной обусловленностью характера прохождения многих осенних явлений продолжительностью солнечного сияния и независимостью сроков наступления осенних явлений от погодно-климатических условий предшествующих сезонов. Осенняя расцветка и листопад наступают тем раньше, чем реже появляется солнце в сентябре. Развитие фаз подготовки растений к зиме стимулируется сокращением продолжительности солнечного сияния и лишь отчасти понижением температуры воздуха [17].
Последствия жаркого лета. Жаркая с высокими дневными температурами засушливая погода отрицательно сказалась на состоянии растений. Подвяли листья Zea mays L., Solanum tuberosum L., усыхал нижний ярус листьев в посевах зерновых, кроме того, подвядал и флаговый лист пшеницы на возвышенных участках полей. Аномально жаркое лето негативно повлияло на урожай зерновых - Se-cale cereale L., Avena sativa L., Hordeum distichon L., Triticum aestivum L. В 2010 г. урожай зерновых составил 70% нормы (15,7 ц/га) [18]. На урожае сказалась засуха, из-за которой посевы зерновых культур погибли на площади более 34 тыс. га.
Условиям засухи успешно противостояли зерновые культуры, возделываемые по технологиям, способствующим оптимизации условий развития растений, обеспеченности их элементами минерального питания и формированию мощной корневой системы (переход от вспашки почвы к плоскорезной и поверхностной её обработке, грамотное использование гербицидов при борьбе с сорняками, применение дробного внесения минеральных удобрений по фазам развития растений).
Быстрое накопление суммы эффективных температур обусловило очень раннее зацветание позд-ноцветущих растений и ускоренное созревание плодово-ягодных культур. В рекордно ранние сроки зацвели Caragana arborescens Lam. (-14, n=29), Syringa vulgaris L. (-12, n=30), Rosa majalis Herrm. (-16, n=30), Viburnum opulus L. (-10, n=30), (-14, n=22), Sorbus aucuparia L. (-15, n=30), Rubus idaeus L. (-17, n=29). Абсолютная разница дат наступления этих явлений в 2010 г. с наиболее ранними предыдущими датами составила 0-3 дня. Плодоношение Populus balsamifera L. началось на 4 дня раньше предыдущей наиболее ранней даты (-14, n=28), Rubus idaeus L. на 1 день, Rubus saxatilis L. на 3 дня (-18, n=23), созревание плодов Padus avium Mill. совпало с предыдущей ранней датой (-14, n=28).
Низкой была укосная масса луговых трав, на высоких местах трава полностью выгорела. За месяц до колошения стояла исключительно теплая для мая погода с превышением среднесуточной температуры в первой - второй декадах на 6оС и в третьей декаде - на 3,2оС. Осадков в мае выпало 21,5 мм -48 % месячной нормы. От засухи в третьей декаде июля начала увядать и осыпаться зеленой листва с деревьев.
Массовое размножение сине-зеленых водорослей (Anabaena spp, Aphanizomenon spp.) в стоячих водоемах («цветение» воды) наблюдалось трижды за лето.
Фитопатологическое состояние культурных растений (по наблюдениям в Кумёнском районе). Морозное малоснежье начала зимы 2009/10 г. привело к снижению численности многих видов вредителей. В период вегетации 2010 г. не встречались Aelia spp., Lema melanopus L., значительно меньше было Kakothrips spp. Низкие отрицательные температуры на уровне узла кущения озимых при малой высоте снежного покрова привели к частичной гибели (14,3 %) личинок Oscinosoma frit L., в том числе хорошо напитавшихся.
Поражение посевов озимой ржи Fusarium nivale (Fr.) было равномерно-рассеянным с увеличением на северных склонах и в понижениях микрорельефа, где дольше лежал снег, и уменьшением на склонах южной экспозиции. Распространение снежной плесени на озимой ржи составило 82-100 % при интенсивности поражения до 1 балла, но гибели растений не отмечалось.
В первой половине мая теплая сухая погода с высокими дневными температурами и среднесуточной температурой первой декады 15,1оС (выше климатической нормы на 6оС) обусловила депрессивное и умеренное развитие большинства болезней, в то же время благоприятствовала развитию
Влияние погодно-климатических аномалий 2010 года... 15
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2011. Вып. 4
Phyllotreta vittula Reddb. и миграции Oscinosoma frit L. по всходам яровых зерновых. На черемухе в это время шло развитие самок-расселительниц Rhopalosiphumpadi (L.).
Прохладная погода начала второй половины мая резко снизила активность Phyllotreta vittula Reddb. и Phyllotreta spp. на рапсе, затруднило миграцию и развитие Oscinosoma frit в посевах яровых зерновых. Из листовых инфекций на зерновых культурах в этот период проявилась только сетчатая пятнистость ячменя (возбудитель Drechslera teres (Sacc.) Shoemaker) в виде отдельных пятен. Осадки в период цветения озимой ржи способствовали поражению отдельных колосьев спорыньей (возбудитель Clavicepspurpurea Tul.).
Высокая температура и малое количество осадков лимитировали развитие Puccinia recondita Rob ex Desm f и Mycosphaerella graminicola (Fuckel) J. Schroet.
Моросящие дожди 16-18 июня, а затем утренние и вечерние росы увеличили распространение основных болезней зерновых, но последующая жаркая погода сдержала общее поражение растений, поэтому интенсивность развития болезней изменилась незначительно.
В связи с длительным периодом жаркой сухой погоды увеличивалось в основном распространение листовых инфекций, развитие болезней пшеницы изменилось незначительно, сказалось и биологическое усыхание нижнего яруса листьев. Не выявлялось поражений озимой ржи и пшеницы Puccinia graminis Pers., Mycosphaerella graminicola (Fuckel) J. Schroet. и Fusarium spp. В посадках картофеля в виде отдельных пятен на листьях развивался только микроспориоз (возбудитель Macrosporium solani Ellis et Martin), интенсивность развития болезни была невысокой.
Дефицит влаги и высокие дневные температуры ускорили созревание зерновых культур и ранних сортов Solanum tuberosum L., но отрицательно сказались на формировании и росте клубней поздних сортов. С ранним наступлением биологической спелости зерновых их листовые пластины пожелтели уже к 20 июля, что препятствовало развитию листовых инфекций.
Высокие среднесуточные температуры в третьей декаде июня, в июле и августе угнетали развитие фитопатогенов, а для спор многих из них, в частности фитофтороза (возбудитель - оомицеты рода Phytophthora) картофеля, были губительны. Отсутствие влаги существенно сдерживало развитие инфекций, поэтому все основные болезни сельскохозяйственных культур находились в депрессивном состоянии.
Урожайность плодов и семян. Глубокое промерзание почвы в сочетании с низким уровнем стояния грунтовых вод обусловило массовое вымерзание плодовых культур зимой 2009/10 г. Пострадали многие растения, в том числе кустарники и деревья: посохли многие Malus domestica Borkh., Prunus domestica L., P spinosa L., Cerasus vulgaris Mill., Philadelphus tenuifolius Pupr. et Maxim., Grossularia uva-crispa (L.) Mill. сортов «финик» и «русский», подмерзли цветочные почки Syringa vulgaris L. и Syringa josikaea Jacq. От сильных морозов пострадали цветочные и листовые почки даже морозостойких ягодных кустарников. В понижениях рельефа подмерзло до 70 % яблонь, вымерз Prunus spinosa L., частично - Aronia melanocarpa Elliott. Особенно сильно пострадали сортовые плодово-ягодные деревья и кустарники (яблони «мельба», «розовый налив», «пионер севера», все сорта Pyrus communis L., Prunus domestica L., Cerasus vulgaris Mill., большинство сортов Grossularia uva-crispa (L.) Mill. Начало вегетации плодово-ягодных культур (яблоня, терн, крыжовник) было замедленным, в течение лета многие из них засохли, а плодоношение задержалось (после восстановления). Урожай яблонь был крайне неравномерный - от 0 до 5 баллов: 2-3 - в северных и центральных районах, 3-4 балла - в южных. На поврежденных яблонях и грушах плодов не было. Лучше перенесли морозы и засуху яблони сортов «антоновка» (в южных и местами в центральных районах урожай 4-5 баллов), «китайка» (4-5 баллов), «белый налив» (4 балла), «анис розовый» (4 балла). Подмерзли Fragaria vesca L., Fragaria ananassa Duch., их урожай был 3 балла. Даже в южных районах не выдержали зимних морозов G uva-crispa, сортовые P domestica, C. vulgaris, M. domestica, P communis, P spinosa, F. ananassa, Primula sp., Allium sativum L., Thymus mar-schallianus Willd., Melissa officinalis L. Урожайность растений в условиях летней засухи существенно различалась в зависимости от зональных условий (рис. 7).
Лесные ягодники местами вымерзли, а затем засохли. От засухи и высоких летних температур в большей степени пострадали ягодники подтаежной зоны, где средняя урожайность Vaccinium myrtillus L., V vitis-idaea L. и Oxycoccus palustris Pers. не превышала 2 баллов. В зоне южной тайги урожайность лесных ягодников была выше. Это согласуется с выводами Э.Г. Колымца [19] о том, что природные экосистемы южной тайги восточного (камско-приуральского) сектора гораздо более толерантны к изменению июльских температур и атмосферному увлажнению, чем экосистемы подтаежной зоны.
2011. Вып. 4
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Баллы 5 -і
4 - г
3 -
2 -
1 -
! Север
□ Центр
О Юг
«У ♦ 0 +S,A/ytAf/SS*
’ , <$?' лр*'
<oAoVC
■ * «¿V
er
Рис. 7. Урожай плодов и семян в 2010 г. (Кировская обл.)
На крайнем юге области в районе Яранского ополья и высокого правобережья Вятки не плодоносили частично подмерзшие Vaccinium myrtillus, V vitis-idaea и засохшие O. palustris и Fr. vesca (0-2 балла). Урожай V. myrtillus повсеместно был 2-3 балла, а в южных районах высокого правобережья Вятки - 0-1 балл.
V. vitis-idaea - один из наиболее неустойчиво плодоносящих видов среди лесных ягодников, реагирующий на засуху в период формирования ягод (июль-август) значительной потерей урожая в результате осыпания до 50 % завязей в сухих местообитаниях [20]. В 2010 г. урожай брусники варьировал от 0 баллов в подтаежной зоне до 2-3 баллов в подзоне южной тайги.
Урожай O. palustris достигал 2-4 баллов лишь в северных районах - в зоне достаточного увлажнения на крупных болотных массивах южнотаежной подзоны. В центральных и южных районах ее урожай не превышал 2-3 баллов. В подзоне смешанных лесов на открытых местах при урожае не более 1 балла ягоды клюквы завяли и сгнили.
Урожай R. nigrum L. в северном секторе Вятских Увалов и на Вятско-Камской возвышенности не превышал 2 баллов, а на остальной территории, как на возвышенностях, так и в низменностях, был выше среднего - 3-4 балла.
У R. idaeus при урожайности в большинстве районов 2-3 балла ягоды были мелкими, в южных районах урожай оказался выше среднего - 3-4 балла, а на Средне-Вятской и Котельничской низменностях очень низкий - 0-1 балл. Низким (1-2 балла) был урожай Corylus avellana L., средний (3-4) -Fr. vesca.
На всей территории области хороший урожай (4-5 баллов) отмечался только у R. majalis в поймах рек (ягоды крупные, сочные, чистые, без следов поражения болезнями и вредителями) и Tilia cordata Mill.; средний (3 балла) - у Lonicerapallasii Ledeb.
На юге области при хорошем урожае S. aucuparia, диких M. domestica, Cerasus vulgaris, R. nigrum, R. alleghaniensis плоды были мелкими.
Урожайность деревьев и кустарников заметно отличалась по подзонам (в северных и южных районах) (рис. 7), в зависимости от высоты рельефа, уровня грунтовых вод. Урожай хвойных (Picea abies L., Pinus sylvestris L., Larix sibirica Ledeb.) в северной части региона на Вятско-Камской возвышенности был 2 балла, в центральной -3 балла, в южной (Кильмезская низменность и Яранское ополье) - 3-4 балла, у L. sibirica - 4-5 баллов.
Урожай S. aucuparia и P avium в северных районах 2-3 балла, в центральных 3-4 балла, в южных - 4-5 баллов. В зоне достаточного увлажнения центральной части области (южная тайга) хороший урожай (4 балла) отмечен у Quercus robur L. В незначительно засушливой подзоне засушливой зоны южных районов области хороший урожай (4 балла) был у P. sylvestris, R. nigrum; очень хороший
0
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2011. Вып. 4
(5 баллов) - у Q. robur.
Урожай огородных культур в среднем - 2,5 балла - у многих плоды не достигли традиционных размеров, немногочисленные ягоды созрели раньше обычного, местами ягодные культуры не плодоносили. Несколько выше (3-4 балла) был урожай Allium cepa L. Урожай садовых сортов R. nigrum и R. rubrum был неравномерный: в северных и восточных районах в среднем - 2 балла (1-3 балла), в центральных - 3-4 балла, в южных - 4-5 баллов. Урожай Gr. uva-crispa повсеместно был низким (2-3 балла). Обильные завязи ягод P avium и V opulus высохли недозревшими. В южных районах не дали урожая P spinosa, P domestica (0-1 балл). Жаркое лето благоприятно повлияло на урожай теплолюбивых культур (Cucumis sativus L., Cucurbita spp., Cucurbita spp. L.). В условиях сухой и жаркой погоды Le-copersicon esculentum Mill. в открытом грунте избежали поражения фитофторой и дали хороший урожай (4 балла). При обильном поливе урожайность C. sativus также достигала 4-5 баллов, но местами эта культура пострадала от паутинного клеща (Tetranychus urticae Koch).
Благодаря обильным дождям в конце августа - начале сентября в период формирования корнеплодов, хорошо уродилась Daucus sativus (Hofm.) Roehl. (4 балла). В жаркий период плохо завивались кочаны средне- и позднеспелых сортов Brassica oleracea L. От недостатка влаги оказалась очень горькой Brassica rapa L. Особенно плохим был урожай S. tuberosum (1-3 балла), рано засохла ботва (в середине июня - конце первой декады июля), и только полив несколько задержал полное засыхание. Урожайность картофеля составила всего 50% от средних показателей. Относительно хорошим был урожай засухоустойчивых сортов картофеля.
Урожайность зерновых культур, возделываемых по новым технологиям плоскорезной и поверхностной обработки почвы, в хозяйствах Куменского района оказалась высокой и составила 161,5% средней (n=25).
Вторичное цветение и плодоношение древесных и травянистых растений. С июля до начала ноября у 25 видов растений наблюдалось вторичное цветение. В середине июля массово цвела при зеленых ягодах Swida alba (L.) (г. Киров). Позднее цветение при плодах у M. domestica наблюдалось на молодых побегах, отросших на подмерзших деревьях (20-25 июня и 10-15 июля). Повторное зацветание M. domestica отмечалось с третьей декады августа до середины сентября.
В начале августа вторично цвела Fr. ananassa, плодоносившая крупными ягодами до конца сентября-начала октября. С конца августа цвели Hypericum maculatum Crantz., C. intybus, Matricaria inodora L., R. majalis, S. aucuparia, V. vitis-idaea.
В результате значительного превышения (на 27-35 дней) средней продолжительности теплого периода в 2010 г. у многих растений наблюдалась повторная вегетация. В конце сентября распустились почки у Populus tremula L., в конце октября у Salix acutifolia Willd., в октябре-ноябре набухли почки у Syringa vulgaris, Ribes nigrum, Salix spp.
В сентябре-октябре наблюдалось позднее цветение травянистых растений, обусловленное очень длинным температурным периодом вегетации или зацветанием экземпляров, цветение которых задержалось из-за угнетенного состояния. У некоторых травянистых видов (Geranium sylvaticum L. и др.) цвела новая генерация. В середине сентября вторично цвели на побегах с плодами (г. Киров): Lu-pinus polyphyllus Lindl., Cichorium intybus L., Melilotus albus Medik. и M. officinalis (L.) Pall., Sonchus arvensis L. В октябре, несмотря на заморозки до -2оС, цвели Trollius europaeus L., Ranunculus acris L., Taraxacum officinale Wigg., Leucanthemum maximum (Ramond), Viola canina L., Lonicera pallasii Ledeb сорта «голубое веретенце», P avium. До начала ноября продолжали цвести Capcela bursa-pastoris (L.) Medik., M. inodora, Achillea sp. Serg., Chelidonium majus L., Barbarea vulgaris R. Br. Auct., Stellaria media (L.) Vill., Tanacetum vulgare L.
Садовая Rubus idaeus вторично не только цвела, но и плодоносила. Позднее плодоношение в конце августа отмечалось у T. officinale и M. inodora. После созревания семян вторично вегетировали Calendula officinalis L., Lavatera sp., Primula sp., Anethum graveolens L. (12 октября), а также Brassica oleracea с множественным образованием мелких кочанов-пасынков диаметром более 10 см. В августе молодые клубни S. tuberosum начали прорастать, ботва зазеленела, и сформировались новые клубни размером с куриное яйцо.
Особенности плодоношения макромицетов. Из-за большой сухости весной очень мало было плодовых тел у Gyromitra spp. и почти отсутствовали они у Verpa bohemica (Krombh.) Schroet. Лишь на юго-западе области в районе Яранского ополья отмечалось обильное плодоношение Gyromitra spp. и Morchella spp.
Летний слой Leccinum scabrum (Fr.) S.F.Gray, Lactarius aurantiacum (Fr.) S.F.Gray, Boletus edulis (Fr.) появился рано, в начале июня, но был кратковременным, с единичным и спорадичным распределением плодовых тел. С наступлением жары и засухи плодовые тела Macromiceta исчезли (в т.ч. и несъедобные) и грибницы не плодоносили до конца лета.
После дождей в третьей декаде августа и в начале сентября к середине сентября появились Ar-millarialla mellea (Fr.) Karst., затем Leccinum aurantiacum (Fr.) S.F.Gray, Leccinum scabrum (Fr.)
S.F.Gray, Boletus edulis Fr., Boletus spp., Suillus spp. В конце августа-сентябре местами необычно много было Lactarius deliciosus (Fr.) S.F.Gray и Lactarius senisanguifluus (Fr.) S.F.Gray.
Пик появления плодовых тел Macromiceta пришелся на конец сентября-октябрь. В первой декаде октября местами появился обильный слой Lactarius pubescens Fr. S.F.Gray). Съедобные Macromiceta росли и после первых осенних заморозков.
Местами не появлялись плодовые тела Lactarius spp., Cantharellus cibarius Fr., малочисленны были Russula spp., Leccinum aurantiacum, Boletus edulis, Lactarius deliciosus. Менее скученно, нередко одиночно росли Armillarialla mellea (Fr.) Karst. Отсутствовали Lactarius pubescens (Fr.) S.F.Gray, Lactarius torminosus (Fr.) S.F.Gray, Russula spp., но обильны были Amanita spp. Осенний слой летних видов Macromiceta был кратковременным, но обильным. Много было Suillus granulstus (Fr ) O. Kuntze в хвойных молодняках, L. scabrum - во влажных березняках, B. edulis - в борах. Особенностью грибного сезона было отсутствие личинок мух в плодовых телах грибов.
Урожайность осеннего слоя трубчатых B. edulis, L. aurantiacum и L. scabrum - 2-3 балла, а пластинчатых A. mellea, L. deliciosus, Lactarius spp., Lactarius spp. - местами 4-5 баллов. Грибы плодоносили преимущественно в болотистых местностях. Урожай Lactarius spp. в таежной зоне оценивался в 0-1 балл, в подзоне хвойно-широколиственных лесов - 3-4 балла. На юге области они встречались до 10 ноября. Урожай L. deliciosus в северных (таежных) районах - 2-3 балла, а в центральных и южных -3-4 балла. Продолжительным был осенний слой Suillus spp. До первого снегового покрова 16-17 октября обильно росли Tricholoma flavovirens (Fr.) Lund., встречались крепкие молодые B. edulis, Lactarius flexuosus (Fr.) S.F.Gray, Tricholoma spp.
Заключение
В условиях вятско-верхнекамского участка южной тайги морозы в бесснежный период предзимья (ниже -20 оС) и продолжительные очень низкие температуры зимнего сезона (ниже -35 оС) 2009/10 г. оказались в области пессимальных, сублетальных, а местами летальных величин для большинства теплолюбивых плодово-ягодных культур (Malus domestica, Pyrus communis, Cerasus vulgaris, Fragaria vesca, F. ananassa, Rubus idaeus, Grossularia uva-crispa) и вызвали угнетение их развития (или гибель) и плодоношения.
Феноаномалии в вегетационный период 2010 г. в Кировской области носили экспрессивный характер с опережением среднемноголетних дат до 18 суток. В результате превышения среднемноголетних значений среднемесячных температур воздуха в течение всего вегетационного периода 2010 г. шло ускоренное накопление суммы эффективных температур, обусловившее прогрессирующее ускорение наступления летних фенофаз у растений, достигшее максимума (-12± 4,9) в июле. В апреле и мае на 1о положительной температурной аномалии весенние фенофазы у растений наступали в среднем на 1 сутки раньше среднемноголетних значений. В августе-сентябре при положительных температурных аномалиях осенние фенофазы у растений, напротив, наступали с запаздыванием на 6-8 суток.
При превышении среднемесячной температуры воздуха на 1-3оС с преобладанием ясных солнечных дней на 11 % в сентябре и на 3 % в октябре осенние биофеноявления запаздывали в среднем на 3-6 суток.
Экстремально высокие температуры воздуха (выше +30 оС) и засуха в июле-августе в течение 50 дней оказались в области пессимальных значений для травостоя суходольных лугов, сельскохозяйственных культур, лесных ягодников (Vaccinium vitis-idaea, V. myrtillus) в подзоне южной тайги и особенно в подзоне хвойно-широколиственных лесов.
Длительное воздействие высоких температур с аномалиями среднемесячных значений до 3,47о (222%) в апреле, 5,2о (149%) в мае, 3,42° (122%) в августе и дефицита атмосферного увлажнения до 92% в июле и в первой декаде августа оказались в зоне толерантности для ягодных кустарников лишь
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2011. Вып. 4
пойменных и крупных болотных угодий (Rosa majalis, Oxycoccus palustris) и не оказали отрицательного воздействия на урожай поздноцветущих (конец мая - июль) древесных видов - Tilia cordata, Sor-bus aucuparia, Padus avium, Quercus robur.
Удлинение теплого периода стимулировало массовую вторичную вегетацию и вторичное цветение растений и обусловило случаи вторичного плодоношения у растений средних широт.
Таким образом, погодно-климатические аномалии вносят определенные коррективы в цикличность многолетней и сезонной динамики экосистем, не только задерживая или, напротив, ускоряя наступление и прохождение сезонных этапов развития природы, но и вызывая нарушение генеративного цикла, повреждения и даже гибель организмов.
Внедрение технологий возделывания зерновых культур с плоскорезной и поверхностной обработкой почвы повышает их устойчивость к засухе.
Благодарности. Авторы искренне благодарят за предоставленные результаты наблюдений корреспондентов фенологического центра Кировской области: Ю.В. Анисимова, А.А. Головину, Н.М. Дерябину, Т.М. Доронину, С.Ю. Ефремова, К.В. Киселева, С.Н. Кладова, Н.А. Клестова, Н.Б. Кирпикову, Л.С. Кокоулину, Е.А. Леонову, З.В. Мертвищеву, Н.Д. Метелева, О.А. Моралеву, Л.А. Набатову, Л.П.Потапову, ГГ. Пугачеву, ГИ. Репина, В.А. Русакова, ТА. Сандакову, Н.В. Чурину, В.П. Шамову, Г.И. Юферева.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Верхне-Волжская УГМС. URL: http://www.meteo.nnov.ru.
2. Погода и климат. URL: http://www.pogoda.ru.net/news/5184
3. URL: http://www.ami-tass.ru > article/68230.html
4. Ремизов Г.А. Метеорологическая характеристика 1982/83 сельскохозяйственного года // Влияние необычных погодных условий на сезонное развитие природы в 1983 году. М.: МФГО, 1985. С. 3-15.
5. Соловьев А.Н. Биота и климат в XX столетии. Региональная фенология. М., 2005. 288 с.
6. Соловьев А.Н. Сезонные наблюдения в природе. Методика и программа фенологического мониторинга: метод. пособие. Киров, 2005. 96 с.
7. Шульц Г.Э. Общая фенология. Л.: Наука, 1981. 188 с.
8. Френкель М.О. Климат //Энциклопедия земли вятской. Т. 7. Природа. Киров, 1997. С.142-165.
9. Коломыц Э.Г. Полиморфизм зонально-ландшафтных систем. Пущино, 1998. 311 с.
10. Кузницын М.А. Геоморфологические районы // Энциклопедия земли вятской. Т. 7. Природа / сост. А.Н. Соловьев. Киров, 1997. С. 137-141.
11. Прокашев А.М. Генезис и эволюция почв бассейна Вятки и Камы (по палеопочвенным данным) // Киров, 2009. 386 с.
12. Тюлин В.В. Почвы Кировской области. Киров: Волго-Вятское кн. изд-во, 1976. 288 с.
13. О состоянии окружающей среды Кировской области в 2009 году: регион. доклад. Киров: Лобань, 2010. 197 с.
14. Погода Киров. URL: http://www.pogoda.kirov.ru
15. Шульц Г.Э. Материалы к биоклимату севера черноземной зоны // Тр. по сельскохозяйственной метеорологии. М., 1936. Вып. 24. С. 52-82.
16. Семенов-Тян-Шанский О.И. Опыт изучения хода фенологических процессов в Мурманской области // Изв. Всесоюз. геогр. об-ва. 1947. № 4. С. 447-457.
17. Семенов-Тян-Шанский О.И. Индикаторное значение многолетних наблюдений // Биологические методы оценки природной среды. М.: Наука, 1978. С. 7-28.
18. URL: http://kirovstat.kirov.ru/digital/region4/DocLib/ProdCX.htm
19. Коломыц Э.Г. Региональная модель глобальных изменений природной среды. М.: Наука, 2003. 371 с.
20. Брусника / В.Ф. Юдина, Колупаева К.Г., Белоногова Т.В. и др. М.: Лесная пром-сть. 1986. 80 с.
Поступила в редакцию 06.07.11
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
A.N. Solovyov, T.G Shikhova, E.I. Busygin
The influence of weather and climatic anomalies on plants in the eastern part of the mid-latitudes of the Russian Plain in 2010
The paper analyzes the impact of climatic anomalies in cold winter of 2009/10 and the settled abnormally hot weather in summer of 2010 on the seasonal phases of plant development, as well as on crop-producing power and disease infestation of crops within the eastern part of the mid-latitudes of the Russian Plain (Kirov region).
Keywords: plants, phenological events, climate anomalies, the Russian Plain.
Соловьев Альберт Николаевич,
кандидат географических наук, ведущий научный
сотрудник
ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт охотничьего хозяйства и звероводства им. Б.М. Житкова Россельхозакадемии»
610000, Россия, г. Киров, ул. Энгельса, 79 E-mail: [email protected]
Шихова Татьяна Геннадьевна,
кандидат биологических наук, старший научный
сотрудник
ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт охотничьего хозяйства и звероводства им. Б.М. Житкова Россельхозакадемии»
610000, Россия, г. Киров, ул. Энгельса, 79 E-mail: [email protected]
Бусыгин Евгений Иванович, аспирант, заведующий Куменский фитосанитарный пункт 613400, Россия, Кировская обл., п. Кумены, ул. Садовая, 9
Solovyov A.N., Ph.D., Leader Researcher Russian Research Institute of Game Management and Fur Farming,
Russian Academy of Agricultural Science 610000, Russia, Kirov, Engels st., 79 E-mail: [email protected]
Shikhova T.G, Ph.D., Senior Researcher Russian Research Institute of Game Management and Fur Farming,
Russian Academy of Agricultural Science 610000, Russia, Kirov, Engels st., 79 E-mail: [email protected]
Busygin E.I., Head of Kumenskoy Phytosanitary Station 613400, Russia, Kirov region, Kumeny, Sadovaya st., 9
