Содержание к диссертации
Введение
1. Региональные проявления современного глобального потепления климата 11
1.1 .Причины и последствия современных изменений климата 11
1.2. Влияние современных изменений климата на окружающую среду 24
2. Изменения основных климатических показателей ульяновской области в последние десятилетия 33
2.1 .Физико-географические условия Ульяновского региона 33
2.2.Температурный режим 36
2.3.Изменчивость приземной температуры воздуха за последние десятилетия 48
2.4. Атмосферные осадки и их пространственная и временная изменчивость 55
2.5.Ветровой режим 66
3. Изменения агроклиматических ресурсов ульяновской области 73
3.1.Агроклиматические ресурсы теплоообеспеченности (суммы активных температур) 73
3.2.Агроклиматические ресурсы влагообеспеченности 76
3.3. Особенности сельскохозяйственных сезонов и тенденция изменения дат перехода температур через пороговые значения: -10,-5, 0,5,10оС 80
3.4.Опасные метеорологические явления (заморозки) 85
3.5.Классификация погодных условий (по критерию засушливости)... 91
4. Оценка агроклиматических факторов продуктивности ульяновской области 94
4.1. Биологическая эффективность климата 94
4.2. Биоклиматический потенциал Ульяновской области
4.3.Дискриминантная функция и индекс биологической продуктив ности территории Ульяновской области 101
4.4. Биопродуктивность растений и их количественная оценка в новых социально экономических условиях (на примере Ульяновского научно—исследовательского института сельского хозяйства) 106
5. Влияние агрометеорологических факторов на биопродуктивность 114
5.1.Определение суммарного эффекта интенсификации на территории Ульяновской области 114
5.2. Климатическая составляющая изменчивости урожаев по зонам Ульяновской области 118
5.3. Динамика изменения урожайности и группы важнейших агрометеорологических факторов 122
5.4. Засуха и её последствия 127
Заключение 132
Рекомендации 133
Список использованных источников
- Влияние современных изменений климата на окружающую среду
- Атмосферные осадки и их пространственная и временная изменчивость
- Особенности сельскохозяйственных сезонов и тенденция изменения дат перехода температур через пороговые значения: -10,-5, 0,5,10оС
- Климатическая составляющая изменчивости урожаев по зонам Ульяновской области
Введение к работе
Актуальность темы
Вопросы современного устойчивого развития регионов приобрели особую актуальность в последние десятилетия, когда климатические характеристики и агроклиматические ресурсы начали испытывать значительные изменения. Поэтому проблема анализа изменений температурного режима воздуха в приземном слое атмосферы, режима атмосферных осадков и других природно-климатических характеристик регионов, связанных с глобальным потеплением климата, а также исследования возможных последствий этих изменений с целью адаптации к ним природной и социально-экономической сферы, в последние годы приняли острый характер. Решение этой актуальной проблемы связано с разработкой эффективных методов детальной оценки и использования агроклиматических ресурсов.
До последнего времени такие комплексные исследования характеристик климата, особенно его изменчивости, экстремальности и взаимосвязи с биопродуктивностью растений, в Ульяновской области, не проводились, между тем накоплены новые данные наблюдений, включая засушливый 2010 год, существенно возросли информационные и технические возможности, что позволяет значительно расширить и углубить исследования. Содержащийся в справочниках и нормативных изданиях материал устарел, а оценки современных изменений агроклиматических ресурсов, особенно в условиях меняющегося климата, должны быть регулярно обновляемыми, основанными на новейшей доступной информации.
Цель работы
- выявление тенденций современных изменений климата и агроклиматических ресурсов Ульяновской области в условиях глобального потепления и оценка их влияния на биопродуктивность растений.
Для достижения цели решались следующие задачи: - исследование динамики основных климатических характеристик и агро- климатических ресурсов влияющігх на биопродуктивность растений;
выявление тенденций изменения дат перехода температуры воздуха через пороговые значения осенью и весной, оценка сроков продолжительности вегетационного периода;
определение и расчет биоклиматического потенциала, биологической эффективности климата, климатической составляющей и дискриминантной функции продуктивности в новых экологических и социально-экономических условиях;
разработка рекомендаций к повышению биопродуктивности растений;
Объект исследования - Ульяновская область, входящая в Среднее Поволжье.
Предмет исследования — современные изменения климатических показателей и агрометеорологических ресурсов Ульяновской области.
Материалы и методика исследования; Для написания работы использованы материалы метеорологических ежемесячников по метеорологическим станциям Ульяновской области за 1961-2010 гг.: Инза, Сурское, Ульяновск, Димитровград, Сенгилей и Канадей, представленные ФГБУ «Приволжское УГМС».
Использовались пакеты программ (Excel, Statistica, Armagro, AGROS 2.09) включающие в себя стандартные методы обработки рядов наблюдений на основе математической статистики, с использованием корреляционно-регрессионного, гармонического анализов, графических методов. Научная новизна
Представленная диссертационная работа является комплексным научным исследованием изменений климата и агроклиматических ресурсов области в условиях современного глобального потепления и их влияния на биопотенциал растений. При этом:
— установлены особенности проявления современного потепления климата
на территории Ульяновской области;
— проведено комплексное исследование агроклиматических ресурсов и
биоклиматических характеристик;
— произведена сравнительная климатическая характеристика области по
зонам;
- выявлены знак и величина трендов климатических показателей, отра
жающих региональные особенности глобальных изменений.
- на основе анализа трендов урожайности выполнена количественная
оценка динамики урожаев зерновых культур и выявлены основные климатиче
ские факторы, влияющие на биопродуктивность растений.
Практическая значимость
Совокупность выполненных научных исследований по оценке влияния изменений климата на биопродуктивность растений позволяет оценить последствия глобального потепления применительно к динамичным компонентам сельскохозяйственных ландшафтов и их адаптации к изменяющемуся климату, а также обеспечивает наиболее рациональное использование климатического потенциала территории Ульяновской области.
Основные положения выносимые на защиту:
-установлено, что в период 1961- 2010 гг. на территории Ульяновской области наблюдается положительная динамика средней годовой температуры воздуха, сумм осадков, увеличение продолжительности вегетационного периода и его теплообеспеченности;
- произведена оценка изменений комплекса агроклиматических ресурсов
определяющих продуктивность зерновых культур в природно-экономических
зонах области;
- выявлена зависимость урожайности зерновых культур от погодных и
климатических факторов: наибольшее влияние на урожайность зерновых куль
тур оказывают метеорологические условия вегетационного периода, особенно
осадки, выпавшие за период апрель - июнь. Важнейшим природным фактором
влияющим на биопродуктивность растений является засуха, интенсивность ко
торой в регионе начала увеличиваться
Апробация результатов. Основные положения работы и полученные результаты исследования были представлены на научных конференциях Ульяновской ГСХА (1998-2010 гг.); на международной научной конференции, посвященной 115-й годовщине со дня рождения Т.С.Мальцева (Курган, 2011 г.);
на Всероссийской научно - практической конференции «Перспективные направления исследований в земледелии и растениеводстве» (Ульяновск, 2011); на региональной научной конференции посвященной 80-летию Ю.В. Бабанова (Казань, 2011); на Всероссийской научно-практической конференции «Биоло-гизация адаптивно-ландшафтной системы земледелия - основа повышения плодородия почвы, роста продуктивности сельскохозяйственных культур и сохранение окружающей среды» (Белгород, 2012); Международной научной конференции по региональным проблемам гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды (Казань, 2012).
Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 29 научных работ, в том числе 6 статей в журналах рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, пяти
Влияние современных изменений климата на окружающую среду
Интерес к проблеме влияния деятельности человека на сельское хозяйство и окружающую среду в целом обострился во второй половине XX века, когда мировая метеорологическая сеть зафиксировала глобальное потепление климата, теоретически предсказанное ранее российским академиком М. И. Будыко (Переведенцев, 2009), что подтверждают данные исследований климатических тенденций приземной температуры воздуха (Folland, 2001), осадков (Vinnikov, 1990) и температуры поверхности Мирового океана (ТПО) (Casey, 2001; Folland, 2001).
Относительно причин наблюдаемого изменения климата с высокой степенью вероятности ( 90%) можно утверждать, что наблюдавшиеся за последние 50 лет изменения вызваны не только естественными, но антропогенными воздействиями (Дроздов, 1996; Дзюба, 2007; Переведенцев, 1999). В период индустриальной эпохи отмечается существенный рост атмосферных концентраций климатически активных газов, который проявляется не только в изменениях температуры и циркуляционных условиях, но и в частоте экстремальных явлений погоды (Гулев, 2008). Вероятность усиления частоты и интенсивности экстремальных явлений, включая волны тепла и холода, сильные ливни и др., к концу XXI в. оценивается как очень высокая.
Хотя вопрос о причинах современного глобального потепления в определенной степени является дискуссионным, в последние годы появилось большое количество работ, в которых делается вывод об антропогенном характере потепления конца XX века (Будыко, Борзенкова и др., 1992; Реагсе, 1995; Kaufinan, Stern, 1997).
К числу основных причин, определяющих эволюцию глобального климата, можно отнести изменения потоков солнечной радиации, газового состава атмосферы (углекислый газ), альбедо, орбитальных параметров Земли, соотношения площадей суши и моря (Предстоящие изменения климата, 1991). По мнению В. В. Клименко, наряду с указанными факторами существенная роль в изменении климата принадлежит концентрациям тропосферных аэрозолей, вулканической активности и апериодическим колебаниям в системе «атмосфера - океан» (ЭНЮК) (Клименко, 1998; Антропогенные изменения, 1987).
В. И. Бышевым, В. Г. Нейманом и Ю.А. Романовым (2009) сформулирована и обоснована гипотеза о том, что наряду с антропогенным фактором в изменчивости современного климата определенную роль играет внутренняя динамика климатической системы Земли.
По мнению В.П. Дымникова, причину современного потепления можно раскрыть с помощью математической теории климата, изучающей проблему устойчивости и чувствительности климата к малым внешним возмущениям (Дымников, 1998).
Однако современные климатические модели не лишены недостатков, поэтому их нельзя считать неоспоримым аргументом (Даценко, 2004, 2008). Несовершенство климатических моделей видно в том, что приостановка роста глобальной и средних полушарных температур, которая наблюдается после максимумов, достигнутых ими в 1998 г., и продолжалась 10 лет, не была предсказана ни одной из моделей.
Из-за исключительной сложности климатической системы, ее многомасштабной нелинейной динамики и многочисленных обратных связей между компонентами проблема долгосрочного прогнозирования климата остается одной из ключевых проблем современности (Израэль, 1998).
Благодаря тому, что проблема изменения климата получила четкую физико-математическую формулировку как проблема статистической гидродинамики атмосферы в ее взаимодействии с океаном и континентами, в последние годы климат стали определять как статистический ансамбль состояний, которые проходит система «океан - суша - атмосфера» за периоды времени в несколько десятилетий (Монин, 2005). Это определение климата, по мнению (Дроздов, 1989), выходит за пределы науки об атмосфере и является общей основой для всего комплекса наук о Земле, т.е. становится объектом изучения географии и геофизики в целом.
Замечено, что возрастание температуры воздуха происходит неравномерно по поверхности Земли. В последние десятилетия потепление в Северном полушарии (СП) было практически в два раза более интенсивным, чем в Южном полушарии (ЮП), при этом процесс замедления потепления в Южном полушарии начался на семь лет раньше (1998 г.), чем в Северном (2005 г.).
Тренд средней годовой температуры воздуха в основном объясняется трендом температуры в холодное полугодие, летняя температура имеет незначительный тренд (Wallace, 1996). Частично это можно объяснить увеличением количества облачности в последние десятилетия, вследствие чего в холодное полугодие это способствовало повышению температур (парниковый эффект облачности), а в теплое полугодие ее понижению (экранирующий эффект облачности) (Шерстюков, 2008).
По данным Монина (2005) тренды потепления Северного и Южного полушарий в полтора раза меньше общепринятой оценки потепления в 0,6±0,2С за последние 100 лет, которая была получена многими климатологами, использовавшими различные варианты аппроксимации рядов средних температур линейными полиномами по методу наименьших квадратов.
Возрастание температур происходит неравномерно, максимальный рост приземных температур отмечается в средних и субполярных широтах Северного полушария над континентами, где он достигает величин 1,7С и 2С за столетие (Реагсе, 1995). Наименьшие изменения средней годовой приземной температуры воздуха наблюдаются в тропиках, где за последние тридцать шесть лет температура повысилась лишь на 0,5С (Переведенцев, 2009).
В середине зимы потепление наиболее выражено в широтной зоне 45 -50с.ш., в начале весны преимущественно на широтах 50 - 65с.ш., а в конце весны за полярным кругом (65 - 70с.ш.). Осенью потепление, как и весной, наблюдается преимущественно в высоких широтах (60 - 65с.ш.) (Шерстю-ков, 2008).
Материки, где создаются наиболее благоприятные условия для усвоения длинноволновой радиации, аномально нагреваются (в основном ночью и в центре материков). Так как ночная температура повышается быстрее дневной, амплитуда суточного колебания температур несколько уменьшается. Заметный вклад здесь может вносить увеличение ночной облачности, однако полученные результаты, особенно по данным наземных наблюдений в ночное время суток, не вполне надежны (Sladek,1989; Величко, 1985).
В океанах поглощение длинноволновой радиации в поверхностной пленке стимулирует рост испарения и может привести к понижению температуры поверхности океана (Дроздов, 2000).
Следует отметить и относительно частые эпизоды во второй половине XX столетия интенсивно теплой фазы явления Эль - Нинью (Семенов, 1977; Винников, 1986).
Глобальные процессы по-разному проявляются на региональном уровне (в полях температуры воздуха, атмосферных осадках и других метеорологических величин). При этом рассматривается возможность использования средней годовой глобально осредненной температуры воздуха в качестве предиктора для расчета ожидаемых изменений климата на региональном уровне в первой половине XXI столетия на базе установленных эмпирических связей между современными региональными и глобальными трендами температуры воздуха (Анисимов, 2007).
Временной ход показателей аномальности СГТВ на территории всего Северного полушария на протяжении периода 1948 - 2005 гг. показывает, что площадь до 1984 года, занятая отрицательными аномалиями температуры преобладала над площадью с положительными аномалиями температуры (рис. 1.1).
Атмосферные осадки и их пространственная и временная изменчивость
В январе в самом холодном месяце года - средняя многолетняя температура воздуха колеблется по территории области в пределах от -10,7 (Сенги-лей) до -11,4С (Димитровград). Она быстро начинает возрастать с марта до июня в связи с увеличением продолжительности дня и приходящей солнечной радиации.
Так, с марта по апрель многолетние средние месячные температуры возрастают на 10С и более и становятся положительными из-за резкого повышения приходящей солнечной радиации. В летние месяцы междумесячные изменения не столь значительны. Самым теплым месяцем года является июль. Распределение многолетней среднеиюльской температуры по территории области достаточно однородное и колеблется от 18,2 (Сурское) до 20,4С (Димитровград). Далее в годовом ходе температура воздуха вначале постепенно, затем достаточно быстро понижается. В ноябре ее многолетние среднемесячные значения уже отрицательны. Причем временные изменения температуры наиболее выражены в переходные периоды, при этом весеннее нарастание температуры происходит более интенсивно, чем ее осеннее понижение.
Температурный контраст между самым холодным и теплым месяцем года характеризуется амплитудой годового хода температуры воздуха, которая в большей степени зависит от континентальности и от характера рельефа и в меньшей степени от широты местности (Матвеев, 2002). Величина амплитуды годового хода на территории Ульяновской области меняется от 29,7 (Сурское) до 31,8С (Димитровград), т.е. возрастает в восточной левобережной части области, что свидетельствует об усилении континентальности в низменном левобережье.
Если многолетняя картина достаточно сглаженная, то изменения среднемесячных значений температуры воздуха в отдельных пунктах по годам весьма значительны. Так как Ульяновская область находится в поясе, отличающемся активной циркуляцией атмосферы, температурные условия характеризуются большой изменчивостью от года к году, что проявляется не только в средних суточных значениях температуры, но и в средних месячных величинах (табл.2.1).
Для оценки межгодовой изменчивости температуры, по среднемесячным температурам рассчитывались значения ее средних квадратических отклоне- ний (8Т). Величина 8Т имеет хорошо выраженный годовой ход и достаточно равномерно распределена по территории области (табл. 2. 2).
Максимальные значения стандартного отклонения приходятся на зимние месяцы (январь, февраль, декабрь), а минимальные на летний сезон. Промежуточные значения стандартного отклонения отмечаются весной.
В январе 5Т изменяется от 3,93 (Сенгилей) до 4,57С (Сурское), а в сентябре от 1,5 (Инза, Канадей) до 2,19С (Сенгилей). В холодный период величина 8 максимальна, а в теплый период - минимальна. Значение бт, рассчитанное по среднегодовым значениям температуры, наиболее однородно по территории и изменяется от 0,9 (Сенгилей) до 1,1 С (Сурское). Таблица 2.2 Средние квадратические отклонения (5ТС) температуры воздуха.
Так как распределение средних месячных температур близко к нормальному, то можно считать, что в пределах t±25 укладывается около 95% всех ее значений.
Так как вариации температурного режима и коэффициенты наклона линейного тренда (КНЛТ) наиболее выражены в переходные периоды, определенный интерес также представляют характеристики изменчивости температуры по сезонам (табл. 2.3):
По данным табл. 2.3 средняя температура по области в зимний период составляет -10,0, весной 5,1, летом 18,2 и осенью 4,7С. Максимальное значение КНЛТ температуры воздуха наблюдается в зимний период, а в остальные сезоны КНЛТ изменяется от 0,24 до 0,27С/10 лет.
На рис. 2.4 представлена динамика изменения температуры в теплый (положительная среднемесячная температура) и в холодный (отрицательная среднемесячная температура) периоды.
Значения экстремальных показателей среднемесячной температуры: в теплый период максимальное значение 17,8С (2010 г.), минимальное 12,2С (1978 г.). В холодный период максимальное - 2,2С (2008 г.), минимальное -9,4С (1969 г.) Ярко выраженный годовой ход на территории Ульяновской области испытывают абсолютный максимум и абсолютный минимум температуры воздуха, дающие представление о самой высокой или низкой температуре воздуха, зафиксированной в отдельные дни (табл. 2. 4 и 2.5).
Экстремальные значения температуры воздуха играют огромную роль в процессах роста, развития и перезимовки зерновых культур. Они представляют им угрозу во все сезоны года. Летом повышение температуры выше оптимальной приводит к усилению процессов ослабляющих фотосинтез, и даже к его прекращению. Зимой оттепельная погода способствует образованию притертой ледяной корки и ледяной корки в виде прослойки, а также является причиной повреждения и гибели озимых растений от выпревания и вымокания.
Абсолютный максимум температуры формируется в летние месяцы. Так, в августе на станции Канадей он достигает 42,0С (2010 год). Наиболее жаркие месяцы июнь - август. В январе (самом холодном месяце года) также возможно появление положительных температур: от 3,4С (Димитровград) до 4,7С (Сурское, Сенгилей). Таким образом, на всей территории Ульяновской области в течение всего года на всех станциях отмечаются лишь положительные значения абсолютного максимума температуры воздуха. В зимние месяцы это является следствием адвекции тепла.
Особенности сельскохозяйственных сезонов и тенденция изменения дат перехода температур через пороговые значения: -10,-5, 0,5,10оС
При этом в летнее время средние значения горизонтальных градиентов давления в тропосфере наиболее низкие, что характеризует наименьшие средние скорости ветра и увеличение частоты штилей. Большая повторяемость штилей наблюдается на станциях Сурский, Канадей, Сенгилей, а наименьшая - на станциях Димитровград и Ульяновск (прил. 6).
Основные особенности в режиме направления ветра под влиянием неод-нородностей форм рельефа к подстилающей поверхности (растительность, гидрография) могут испытывать своеобразные отклонения от средних фоновых значений. В этом отношении определяющими сторонами рельефа оказывается его абсолютная высота, ориентация и крутизна преобладающих уклонов ложбин (долин) гребней по отношению к господствующим потокам воздуха, а так же его расчлененность, воздействие которой проявляется в создании мезо- и микроклиматических различий в направлении и скорости ветра. При этом могут возникать и местные циркуляции: склоновые, стоковые, бри-зовые, а иногда и фёновые ветры.
Так, воздействие холмистого рельефа на ветер наиболее отчетливо прослеживается при антициклонических условиях погоды и небольших скоростях основного потока (Климатология, 1989). Ночью с вершин и склонов охлажденный воздух стекает вниз, что приводит к возникновению термической неоднородности вдоль склонов и скоплению холодного воздуха в бессточных пониженных формах рельефа. В дневное время интенсивный турбулентный обмен приводит к усилению скорости ветра и неустойчивости его направления.
Вместе с тем в направлении ветра иногда обнаруживается и суточный ход. Как известно, возрастание скорости ветра в приземном слое в дневное время в ясные дни под влиянием усиления турбулентности сопровождается правым поворотом направления ветра (по часовой стрелке) в Северном полушарии. Убывание же скорости ветра вечером и ночью происходит при одновременном его повороте в обратном направлении, т.е. вращении влево (против часовой стрелки).
Средние месячные скорости ветра на высоте 10 - 12 м от поверхности Земли характеризуются меньшими значениями в летний период (2,0 - 3,5 м/с) и большими - чаще в зимний (2,5 - 5,0 м/с) что обусловлено; как отмечалось, уменьшением градиентов давления от зимы к лету Средние месячные максимальные скорости ветра примерно на 2 - 3 м/с больше средних скоростей и составляет около 4,5 - 6,5 м/с в летние месяцы и 5,5 - 7,5 м/с - в весенние (прил. 7). Повышенными скоростями ветра отличается станция Ульяновск (что связано с ее более открытым положением), пониженными скоростями - Канадей.
В отдельные годы наибольшие средние месячные максимальные скорости ветра достигают примерно 11 м/с на станции Сенгилей (в июне) и на станции Сурский (в ноябре). При этом наибольшие скорости обычно харак 70 терны для преобладающих направлений: зимой они отмечаются при южных и юго-западных ветрах, а летом - при северо-западных и северных.
Среднее квадратическое отклонение (8) средних месячных скоростей ветра меняется в годовом ходе незначительно от минимальных значений летом (0,4 - 0,7 м/с) до максимальных зимой (0,7 - 1,2 м/с).
Изучая межгодовую изменчивость средних годовых скоростей ветра на метеостанции Сенгилей, можно заметить общую тенденцию убывания их значений с 1966 г. до 2010 г. примерно с 4 до 2 м/с (табл. 2.16). Подобная особенность обнаруживается в отдельные месяцы и на других метеорологических станциях.
В суточном ходе скорости ветра максимум наблюдается после полудня, минимум ночью или утром. Амплитуда его примерно соответствует половине среднего суточного значения скорости. Особенно она велика летом в ясную погоду, когда в дневное время происходит усиление турбулентного перемешивания и скорость ветра у поверхности становится максимальной. Ночью при ослабленном турбулентном обмене скорость ветра может уменьшиться до штиля. Дневные средние месячные скорости ветра больше ночных летом на 2 - 3 м/с, зимой - на 0,5 - 1,0 м/с. При этом среднее квадратическое отклонение дневных скоростей ветра несколько больше ночных: летом на 0,3 - 0,4 м/с, зимой на 0,1 - 0,2 м/с. Максимумы повторяемости штилей и слабых ветров, со скоростями менее 3 м/сек, наблюдаются в летние месяцы в ночное время (прил. 5-6).
В течение года преобладают ветры со скоростями 2-5 м/с (45 - 60%) при максимуме повторяемости летом. Очень слабые ветры (0-1 м/с) отмечаются в 20 - 40 % случаев. Сильные ветры по мере возрастания их скорости наблюдаются реже. Так, повторяемость ветров со скоростью более 7 м/с увеличивается от 5 - 8% летом до 10 - 25% зимой (Справочник, 1966).
Среднее число дней за месяц с сильным ветром (со скоростью не менее 15 м/с) меняется по территории от 0,1- 0,7 дней летом до 0,8 - 1,7 - зимой, а наибольшее - соответственно, от 1-6 до 3-10 дней. В среднем за год с сильным ветром отмечается 6-11 дней, а в отдельные годы бывает до 24 - 47 дней. При этом они чаще всего характеризуются южным направлением, лишь летом - северным (Научно - прикладной справочник, 1988; Справочник, 1966).
Как показали расчеты, проведенные по данным для станций Сенгилей и Ульяновск, наибольшие скорости ветра, возможные один раз в год, 5, 10, 15 и 20 лет, составляют, соответственно, 27, 32, 34, 35, 36 м/с и 19, 22, 23, 24, 25 м/с с усилением при порывах примерно на 5 м/с (Справочник, 1966).
Непрерывная продолжительность ветров разной скорости на каждой станции неодинакова. Так, очень слабые ветры (0-1 м/с) могут сохраняться в среднем за месяц в течение 5-10 часов длиться до 3 суток. Их суммарная продолжительность составляет в среднем 150-220 часов за месяц, а в отдельные годы может доходить до 250 - 350 часов.
Климатическая составляющая изменчивости урожаев по зонам Ульяновской области
Наилучшие агроклиматические условия (непосредственно на территории региона) наблюдаются на северо-западе (Инза, Сурское), востоке - Заволжском районе (Димитровград) и на станции Сенгилей: показатель Бк здесь имеет максимальные значения: 100 -112 баллов (БКП =1,85 - 2,04).
Большая часть территории Ульяновской области относится к району Б (центральные и южные районы), в которой отмечаются удовлетворительные агрометеорологические условия, что соответствует пониженной биологической продуктивности (90 -100 баллов). Для оценки условий, наблюдающихся в определенный период развития сельскохозяйственной культуры, например в межфазовый период, применяется расчет дискриминантных функций. В данной работе дискриминантные функции рассчитывались для межфазового периода выход в трубку - колошение.
Выход в трубку - это фенологическая фаза развития, характеризующаяся удлинением стебля. За начало фазы принимается начало удлинения (развития) междоузлий главного стебля. Происходит образование зачаточного колоса с заложением в нем зачатков колосков. Благоприятными условиями для растений в этой фазе являются высокая интенсивность освещения и хорошая обеспеченность влагой. При температуре воздуха ниже 10 - 11 С длительность прохождения этой фазы увеличивается, интенсивность роста замедляется. Недостаток влаги и питательных веществ, сдерживает ростовые процессы.
Колошение происходит одновременно с усиленным ростом стебля. Это процесс выхода соцветия из влагалища верхнего листа. У ржи появляется колос. На этом этапе растение готово к цветению и оплодотворению. Период от выхода в трубку до колошения очень важный в развитии зерновых. В это время усиленно растут листья и соломина, формируется колос и поэтому растение испытывает повышенную потребность во влаге, питательных веществах и освещенности. При неблагоприятных условиях колошение запаздывает, что ведет к неравномерности созревания и, в конечном итоге, к потерям урожая (Ермакова, 2005).
Критерии оценки условий произрастания озимой ржи на территории Ульяновской области по значениям дискриминантной функции D представлены в табл. 4.4, из которого следует, что наиболее благоприятные условия для развития озимой ржи наблюдаются в северо-западной и восточной частях региона, а менее благоприятные - в южной и центральной частях.
Это означает, что в целом пространственное распределение значений D согласуется с изменением значений Бк.
Таким образом, сравнительная оценка агроклиматических ресурсов территории Ульяновской области показала идентичность полученных результатов, что указывает на взаимодополняемость используемых дискриминантной функции применительно к территории Ульяновской области методов и на необходимость проведения комплексной оценки ресурсов и продуктивности. Согласно проведенной оценке Ульяновская область в целом относится к территории средней биологической продуктивности сельскохозяйственных культур.
Биопродуктивность растений и их количественная оценка в новых социально экономических условиях (на примере Ульяновского научно-исследовательского института сельского хозяйства)
Характеристики изменчивости биопродуктивности зерновых культур во времени в зависимости от факторов их определяющих рассмотрим на примере отдельного хозяйства.
Ульяновский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии, где проводилась исследовательская работа, в 2010 году отметил свой столетний юбилей. Это первое научное учреждение Симбирской губернии, когда на средства Симбирского уездного земства было приобретено 253 гектара земли и организовано Симбирское опытное поле, где молодой ученый К.А. Тимирязев проводил первые в России опыты с минеральными удобрениями. Теперь институт ежегодно производит более 1500 тонн оригинальных и элитных семян зерновых, зернобобовых культур и многолетних трав.
Особое внимание при выращивании сельскохозяйственных культур уделялось погодным условиям, в связи с чем, в 1913 году на базе института начали проводить метеорологические наблюдения, которые продолжаются и по сегодняшний день. Измерения ведутся на уровне метеорологического поста, контроль и проверку наблюдений проводит Ульяновский гидрометеорологический центр по мониторингу окружающей среды.
Проблема изучения изменения климата в последние годы стала одной из самых серьезных и актуальных в направлении научно - технической деятельности института, важным аспектом решения этой проблемы с целью повышения продуктивности зерновых культур стала адаптация сельскохозяйственного производства к изменяющемуся климату.
В результате изменения климата в регионе из года в год стало увеличиваться количество дней с более высокой температурой воздуха и уменьшаться количество дней с более низкой температурой, которые привели к тому, что волны тепла стали более частыми. Это вызывало у земледельцев неуверенность в сроках посева сельскохозяйственных культур, особенно озимых, оказывающих огромное влияние на продуктивность.
С этой целью в ГНУ Ульяновский НИИСХ (ответственный исполнитель: Хакимов Р.А) начаты исследования по изучению влияния сроков посева озимых культур на урожай и продуктивность зерна. Целью исследований является определение оптимального срока посева озимых зерновых культур и разработка рекомендаций, на основании проведения научно-исследовательской работы.
