Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современная динамика глобального климата 8
1.1. История развития метеорологических наблюдений в России 8
1.2. Территориальные особенности динамики климата 11
1.3. Прогноз изменения базовых климатических параметров 16
1.4. Обоснование выбора показателей для оценки агроклиматических условий Ставропольского края 19
1.5. Использование географических информационных систем (ТИС) для анализа агроклиматических условий территории 30
1.6. Методы исследования 33
Глава 2. Динамика климата Ставропольского края 36
2.1. Географическое положение и ландшафтная структура 36
2.2. Анализ изменения теплообеспеченности агроландшафтов 44
2.3. Анализ изменения влагообеспеченности агроландшафтов 62
2.4. Оценка изменения агроклиматических ресурсов территории 74
2.4.1. Гидротермический коэффициент (ГТК) 74
2.4.2. Индекс аридности (Де Мартонн) 77
2.5. Неблагоприятные климатические явления 80
Глава 3. Динамика районирования территории по агроклиматическим условиям 88
3.1. Агроклиматическое районирование 88
3.2. Континентальность климата 90
3.3. Биоклиматический потенциал (БКП) агроландшафтов 97
3.4. Пространственно-временная динамика интегральных показателей агроклиматических условий возделывания различных сельскохозяйственных культур 105
3.4.1. Озимая пшеница 106
3.4.2. Яровые колосовые культуры 112
3.4.3. Подсолнечник 117
3.4.4. Кукуруза 124
3.5. Агроклиматические показатели, определяющие продуктивность сельскохозяйственных культур 132
Глава 4. Основные направления оптимизации систем земледелия Ставропольского края 135
4.1. Переход к адаптивно-ландшафтным системам земледелия 136
4.2. Корректировка границ зональных систем земледелия 137
4.3. Расширение площадей с почвозащитной организацией территории агроландшафтов 139
4.4. Совершенствование структуры посевных площадей в агро ландшафтах 140
4.5. Оптимизация площадей и зон размещения чистых паров 144
4.6. Ориентация селекции на стрессоустойчивость и сортовая политика 150
4.7. Совершенствование элементов технологий возделывания ведущих сельскохозяйственных культур 151
4.8. Разработка Программы получения высококачественного зерна 152
4.9. Экономическая эффективность мероприятий по корректировке систем земледелия 153
4.10. Алгоритм анализа динамики агроклиматических ресурсов и оптимизации отдельных звеньев систем земледелия 154
Выводы 158
Лите рату ра 160
Приложения
- Обоснование выбора показателей для оценки агроклиматических условий Ставропольского края
- Анализ изменения влагообеспеченности агроландшафтов
- Агроклиматические показатели, определяющие продуктивность сельскохозяйственных культур
- Расширение площадей с почвозащитной организацией территории агроландшафтов
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время тенденция глобального изменения климата приобретает для большинства стран и регионов особую актуальность.
Знание направления, темпов и циклов изменений основных агроклиматических показателей на конкретных территориях является важным основанием для разработки и совершенствования климатически адаптированных систем земледелия. Продовольственная безопасность нашей страны будет зависеть от того, насколько эффективно и быстро адаптируется сельское хозяйство к меняющимся и ожидаемым изменениям климата. Поэтому выявление региональных особенностей изменения климата и их влияния на характер ведения сельскохозяйственного производства в крайне неоднородных почвенно-климатических условиях Ставропольского края представляет научный и практический интерес.
Изменения агроклиматических показателей требует рассмотрения их широкого спектра за длительный период, что вызывает необходимость формирования обширных баз данных для сбора, хранения, анализа и выдачи пространственной и атрибутивной информации. Максимально эффективно решать поставленные задачи позволяют современные информационные системы в частности географические информационные системы (ГИС).
Объект исследования: агроклиматические ресурсы агроландшафтов и системы земледелия Ставропольского края.
Предмет исследования: изменения агроклиматических ресурсов агроландшафтов Ставропольского края для адаптации систем земледелия к этим изменениям.
Цель работы: выявить динамику агроклиматических ресурсов агроландшафтов Ставропольского края и разработать меры оптимизации систем земледелия.
Задачи: проанализировать и оценить пространственно-временную динамику изменения тепло- и влагообеспеченности агроландшафтов Ставропольского края; провести мониторинг агро- и биоклиматического потенциала агроландшафтов края; определить динамику агроклиматических ресурсов возделывания ведущих сельскохозяйственных культур; выявить факторы климата, определяющие продуктивность озимой пшеницы; разработать основные направления оптимизации главных звеньев систем земледелия Ставропольского края; создать алгоритм анализа динамики агроклиматических ресурсов для адаптации к ней систем земледелия сельскохозяйственных регионов России.
Информационная база исследований.
Материалы климатических наблюдений «Ставропольского краевого центра по метеорологии и мониторингу окружающей среды», материалы ГНУ «Ставропольского НИИСХ» Россельхозакадемии, Министерства сельского хозяйства Ставропольского края.
В работе использованы ГИС как настольного Maplnfo, так и профессионального уровня ArcGIS. В качестве вспомогательного программного обеспечения применялись: пакет MSOffice, Statistica, Adobe Photoshop.
Научная новизна диссертационного исследования.
Впервые выявлены и изучены региональные особенности изменения агроклиматических ресурсов для земледелия Ставропольского края.
Предложены основные направления климатической оптимизации систем земледелия края.
Выбран спектр агроклиматических параметров и разработан алгоритм рассмотрения их изменений для оптимизации систем земледелия края и любого сельскохозяйственного региона России.
Практическая значимость. Выявление климатических изменений и быстрая адаптация систем земледелия к ним позволит не только сохранить, но и повысить продовольственную безопасность нашей страны и избежать климатических рисков ее снижения.
На защиту выносятся следующие положения:
В Ставропольском крае в период 1931-2007 гг. установлен устойчивый рост температуры и осадков при увеличении темпов прироста температуры и снижении количества осадков в 1998-2007 гг.;
Динамика климата определяет особенности агроклиматических условий возделывания и продуктивности ведущих сельскохозяйственных культур в агроландшафтах края;
Изменение агроклиматических ресурсов агроландшафтов края требуют оптимизации отдельных звеньев региональных систем земледелия;
Оптимизация систем земледелия Ставропольского края проведена в направлении корректировки границ систем земледелия, структуры посевных площадей, элементов технологий и площадей чистых паров на основе разработанного алгоритма.
Публикации и апробация результатов исследования.
Результаты исследования докладывались на конференциях: «Проблемы экологической безопасности и сохранение природно-ресурсного потенциала» (Ставрополь, 2007), XV международная конференция студентов, аспирантов, и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2008), «Рациональное использование природных ресурсов и экологическое состояние в современной Европе» (Ставрополь, 2009). Материалы исследования входили в отчеты ГНУ Ставропольского НИИСХ для отдела растениеводства Россельхозакадемии (Пятигорск, 2006, Москва, 2007, 2008). Обсуждались на краевых и районных научных семинарах (Благодарное, Александровское, 2009). Работа проводилась в рамках тематического плана Ставроольского
НИИСХ Россе льхозакадемии. По теме диссертации опубликовано 7 статей и 1 коллективная монография.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов и приложения, содержит 21 таблицу и 52 рисунка. Общий объем диссертации 180 страниц текста. Список литературы включает 198 наименования, из них 30 на иностранных языках.
Обоснование выбора показателей для оценки агроклиматических условий Ставропольского края
О необходимости изучения роли климата в сельском хозяйстве указывал еще М.В. Ломоносов в 1759 г. Крупнейшие русские ученые-метеорологи А.И. Воейков, П.И. Броунов, А.В. Клоссовский и др. явились основоположниками агрометеорологии (Уланова, 1975).
Агрометеорология ставит перед собой цель выявить изменчивость и периодичность изменения продуктивности различных культур в зависимости от агрометеорологических условий, а также выявление агроклиматических ресурсов возделывания отдельных культур (Тооминг, 1984).
Территория Северного Кавказа является одним важнейшим сельскохозяйственным регионом, производителем высококачественного продовольственного зерна, а поскольку земледелие является одной из наиболее чувствительных к климатическим изменениям отраслей народного хозяйства, необходимо детальное изучение региональных особенностей этих изменений и приспособление к ним сельскохозяйственной деятельности (Сиротенко, 1984).
Метеорологические факторы оказывают огромное влияние на формирование продуктивности агроэкосистем. В результате она напрямую зависит от уровня агротехники и климатических условий. Многие исследователи (Колосков, 1958; Давитая, 1962; Батова, 1966; Зоидзе, 1987; Коровин, 1987; Комоцкая, 1988) приходят к выводу о том, что чем выше агротехника и общая культура земледелия, тем большее влияние на продуктивность оказывают климатические условия конкретного года.
Основа научной школы по оценке влияния изменения климата на формирование и изменение агроклиматических ресурсов и, как следствие, продуктивность сельского хозяйства была заложена работами О.Д. Сиротенко (1994; 1998). В дальнейшем это направление исследования было поддержано В.А. Жуковым (2000). Результаты оценки современных тенденций изменения климата и прогнозирование этих изменений в будущем, должны быть использованы для приспособления сельского хозяйства к меняющимся условиям, а также стать базовым элементом при разработке рекомендаций по корректировке систем земледелия в новых условиях хозяйствования (Жуковский, 1988).
В качестве основных показателей для оценки изменения агроклиматических ресурсов территории используются показатели тепло и влагообеспеченности и их соотношения. Представление об агроклиматических ресурсах территории дает агроклиматическое районирование, которое, по мнению Е.К. Зоидзе (2002) является основным элементом агроклиматического мониторинга. Агроклиматическому районированию территории уделяется большое внимание. В работах Г.Т. Селянинова (1955, 1958), С.А. Сапожниковой (1958), Ф.Ф. Давитая (1938), П.И. Колоскова (1947), В.П. Попова (1958), Д.И. Шашко (1967), М.И. Будыко (1956) и др. представлено районирование всей территории нашей страны и отдельных ее частей, в том числе и Северного Кавказа. Мониторинг агроклиматического районирования позволяет выявить изменение границ агроклиматических зон и районов целесообразного размещения различных сельскохозяйственных культур. А.В. Олсуфьев (1890) впервые применил соотношение сумм средних суточных температур и осадков. Г.Т. Селянинов (1928) обосновал ряд агроклиматических показателей, которые выражают степень благоприятности климата для возделывания определенных экологических типов сельскохозяйственных культур: теплообеспеченность — сумма активных температур (выше 10С); влагообеспеченность — гидротермический коэффициент (ГТК); условия перезимовки — средний из абсолютных минимумов приземной температуры воздуха и температуры почвы на глубине залегания узла кущения. Гидротермический коэффициент принят одним из основных показателей при агроклиматическом районировании территории России. И.М. Петунии и А.П. Караваева (1957) считают ГТК одним из лучших коэффициентов для характеристики увлажнения территории. Основным недостатком использования ГТК при районировании является невозможность оценить влагообеспеченность периода со среднесуточными температурами 10С. Для этих целей целесообразно использовать индекс аридности Де Мартонна, который, может быть использован для оценки условий отдельных месяцев, в том числе и зимних (Бадахова, 2003). Важное значение для оценки условий произрастания сельскохозяйственных культур имеют даты наступления первого и последнего заморозка, которые определяют продолжительность безморозного периода, а также влияют на вероятность повреждения выращиваемых культур. Эти показатели, используются в качестве дополнительных при районировании территории по континентальности климата, которая представляет собой годовую амплитуду температуры, выраженную в процентах от максимальной или средней для данной широты (Иванов, 1948). Континентальность климата позволяет оценить заморозкоопасность территории (Шашко, 1985).
Применительно к сельскохозяйственному производству Д.И. Шашко (1985) был предложен обобщенный показатель биопродуктивности климата (биоклиматический потенциал — БКП), который рассматривается как возможная биологическая продуктивность земель по главным факторам климата - теплу и влаге. Толчком к развитию учения о БКП послужила работа П.И. Колоскова (1971) в которой им было сформулировано научное положение о проявлении климатического потенциала в территориальных особенностях сельского хозяйства.
Районирование территории по БКП позволяет не только качественно, но и количественно оценить биологическую продуктивность земель, так как Д.И. Шашко (1985) установил прямую зависимость между продуктивностью большинства сельскохозяйственных культур с относительными значениями биоклиматического потенциала.
Большое внимание учеными было уделено, районированию территории по условиям возделывания различных культур: озимой пшеницы (Уланова, 1975); кукурузы (Чирков, 1969); подсолнечника (Мельник, 1972); ранних яровых колосовых (Сапожникова, 1975); винограда (Штарева, 1966) и т.д., в результате представленные показатели позволяют оценивать климатически обусловленную продуктивность различных культур.
Анализ изменения влагообеспеченности агроландшафтов
Наименьшее повышение температур зимой отмечено в декабре месяце. Этот месяц закономерно теплеет по всем агроландшафтным провинциям края, с повышением прироста среднемесячной температуры от лесостепи среднегорий до типичной лесостепи (от +0,75 до +1,56С). Потепление декабря является статистически не значимым.
Выявлено значительное потепление января, величина которого колеблется от +2,0 до +3,5 С, причем достоверность этого потепления установлена во всех провинциях агроландшафтов Русской равнины. Прирост температуры января по трендам по территории края является достоверным факт = 2,83 по критерию Кокса-Стюарта) колеблется в пределах от 0,3 до 0,5С/10 лет.
Аналогично высокие значения роста теплообеспеченности отмечены и в феврале, этот показатель минимален в провинции лесостепи среднегорий (+1,60С), достигая максимальных значений в провинции степи (+3,24С). Достоверность роста температуры февраля удалось установить только по провинциям: полупустыни и типичной лесостепи. Максимальное потепление всего зимнего периода отмечено в провинции агроландшафтов степи (+2,7С), при этом минимальное потепление характерно для лесостепи среднегорий (+1,5С), а по остальным агроландшафтным провинциям имеет сходные значения и колеблется в пределах от +2,4 до +2,6С. По некоторым метеостанциям, таким как Новоалександровск (+0,3С), Светлоград (+0,1 С), Изобильный (+0,5С) отмечены даже положительные температуры февраля за период 1998-2007 гг. Другим показателем благоприятности условий перезимовки озимых культур являются значения абсолютных минимумов температур. В среднем по территории края за период 1961-2007 гг. отмечен незначительный рост средних из абсолютных минимумов температур по тренду (+0,2С/10 лет) и при этом он является статистически не достоверным. Аналогичную картину можно наблюдать и по отдельным метеостанциям. Анализ средних из абсолютных минимумов температур осредненных по временным периодам 1961-1990 гг. (-21,4С) и 1998-2007 гг. (-20,3С) выявил их незначительный рост (+1,1 С) в среднем по территории края, однако статистическую достоверность этого увеличения установить не удалось. Это свидетельствует о том, что при наблюдаемых изменениях климата условия перезимовки озимых культур улучшились, но опасность их вымерзания сохранилась. Сильное потепление зимнего периода вносит коррективы в подготовку почвы под посев ранних яровых культур. Посев в ранние сроки, в том числе возможность посева в «февральские окна» требует тщательной подготовки почвы еще с осени, т.е. обязывает переходить на технологию подготовки зяби по типу полупара - вспашка сразу после уборки предшественника с последующим выравниванием и культивацией полей, предназначенных под посев ранних яровых культур. Как показал научный и производственный опыт шансы получения высоких урожаев ранних яровых увеличивается при самых ранних посевах на 10-25%. Потепление зимнего периода увеличивает расход влаги на испарение, способствует росту опасности развития болезней озимых культур, улучшает перезимовку их вредителей. Теплые зимы, увеличение повторяемости и продолжительности зимних оттепелей ведут к поражению растений озимой пшеницы болезнями уже в осенний период, создают оптимальные условия для озимых и многолетних сорняков. В связи с климатическими изменениями растет как вредоносность основных заболеваний, так и их спектр. Наиболее вредоносными становятся пиренофароз, септориоз, бурые и желтые ржавчины, гельминтоспориозы. В Ставропольском крае в последние годы отмечена большая вредоносность пшеничной мухи, ранее не отмечаемая в крае. Этот вредитель способен повредить от 51 до 92% посевов озимой пшеницы ранних сроков посева, также отмечается активизация рапсового листоеда повреждающего посевы осенью и весной. Новый комплекс насекомых и клещей распространяется масштабно, интенсивно и трудно прогнозируется. Рассмотрение тенденции изменения по территории края средних из абсолютных максимумов температуры за период 1961-2007 гг. выявило незначительный ее рост (+0,05С/10 лет), который является статистически недостоверным. Прирост средних из абсолютных максимумов температуры в среднем по краю за период 1998-2007 гг. по сравнению с первым базовым периодом составил +1,0С, но является статистически недостоверным. Амплитуда температур между абсолютными минимумами и максимумами за период 1961-1990 гг. (57,8С) и период 1998-2007 гг. (57,6С) не изменилась, за счет адекватного уменьшения минимумов и роста максимумов. Дополнительно поступающее тепло расширяет спектр возделываемых теплолюбивых культур в регионе, таких как нут, могар и хлопчатник и т.д.
Поскольку вопрос о возрождении хлопкосеяния в России и на Ставрополье остается актуальным, был произведен расчет увеличения количества тепла за период возделывания хлопчатника с мая по октябрь месяц по метеостанциям зоны перспективного хлопкосеяния, который показал, что увеличение теплообеспеченности этой зоны достаточно существенно и колеблется от 183,6 до 254,1 С. Отмечаемая динамика потепления климата повышает устойчивость этой отрасли сельского хозяйства (Приложение 2). Для зоны хлопкосеяния отмечается относительно невысокое повышение среднемесячных температур воздуха периода вегетации по сравнению с зимним периодом. С мая по сентябрь повышение среднемесячных температур лежит в диапазоне от 0,3 до 2,3С.
Результаты длительных наблюдений свидетельствуют, что динамика большинства изучаемых климатических параметров имеет циклическую природу. Это утверждение в полной мере относится и к показателям теплообеспеченности. Крайне важно знать температурную величину верхней и нижней точек наблюдаемого цикла и его временной размер. Это позволяет своевременно адаптировать к ожидаемым изменениям теплообеспеченности структуру посевных площадей, агротехнологии, вести правильную селекционную и сортовую политику.
Анализ скользящих 11 летних годовых температур воздуха подтвердил их цикличность, со средней полувековой периодичностью, которая наиболее ярко выражена в провинции байрамных лесостепей (Рисунок 8). 6 настоящее время температурный рост приближается к максимальным отметкам цикла. Затем, через 10-15 лет следует ояшдать снижения теплообеспеченности, но на более высоком уровне, чем в предыдущие циклы.
Агроклиматические показатели, определяющие продуктивность сельскохозяйственных культур
Показатели биологической продуктивности кукурузы на зерно в среднем по краю возросли с 11,6 ц/ra в первый базовый период до 18,5 ц/га во второй базовый период, 22,5 ц/га - 1991-2007 гг., однако за период 1998— 2007гг. выявлено ее снижение до 22,0 ц/га. Отмечена положительная динамика вариации продуктивности кукурузы 45,7%, 39,5%, 47,6% и 62,3% соответственно. Как следствие увеличилась нестабильность производства зерна кукурузы в период 1998-2007 гг. на 14% в абсолютных и на 31% в относительных величинах по сравнению со вторым базовым периодом.
Таким образом, условия возделывания поздних пропашных культур в период 1998-2007 гг. ухудшились, что вызвало стагнацию продуктивности и резкое увеличение вариабельности.
Проведенный анализ временного и пространственного изменения агроклиматических ресурсов сельского хозяйства и отдельных культур позволил выявить ареалы оптимального размещения культур и определить границы возможных изменений этих ареалов при изменении климата.
Анализ корреляционной связи продуктивности ведущих сельскохозяйственных культур и значений интегральных показателей оценки условий их возделывания показал высокую ее достоверность. Между показателем Улановой и продуктивностью озимой пшеницы в среднем по краю корреляция составляет г = 0,48, хотя по отдельным районам коэффициент корреляции изменяет в широких пределах от 0,19 (Зеленокумск) до 0,65 (Арзгир), что подтверждает правомерность использования показателя Е.С. Улановой при оценке климатических условий возделывания озимой пшеницы в крае. Более высокие коэффициенты корреляции были получены для пропашных культур: продуктивность подсолнечника и показателем Мельника (г = 0,76), продуктивность кукурузы и показателем Чиркова (г = 0,69). Наименее достоверная связь была получена для ярового ячменя и показателя Сапожниковой (г = 0,34).
Очень важно выявить агроклиматические факторы, оказывающие наибольшее влияние на формирование продуктивности растений в процессе онтогенеза.
На примере ведущей для края культуры - озимой пшеницы были выявлены связи ее биопродуктивности со среднемесячными значениями температуры и осадков всего производственного цикла ее возделывания (июль-июнь) (Рисунок 44). Такое рассмотрение обосновывается известной экологической концепцией, согласно которой, растение развивается нормально, если важнейшие циклы его развития совпадают с благоприятными погодными условиями.
Высокая прямая зависимость была выявлена между продуктивностью озимой пшеницы и среднемесячной температурой августа (г = 0,31), что, видимо, связано с уровнем предпосевного накопления нитратов.
Установлена прямая достоверная (5% уровень) корреляционная связь между биологической продуктивностью озимой пшеницы и среднемесячной температурой января (г = 0,26) и января-февраля (г = 0,31). Данный факт подтверждает, что наблюдаемое потепление зимы благоприятно сказывается на урожайности озимых, снижая риск их вымерзания и является существенными показателем для оценки возможной продуктивности.
Наиболее тесная связь (г = 0,48) установлена со среднемесячной температурой марта. Высокая достоверность связи в этот период обусловлена отмеченной динамикой теплообеспеченности. Более раннее время возобновления весенней вегетации (ВВВВ) в этот месяц увеличивает продолжительность периода вегетации и оказывает положительное влияние на продуктивность озимой пшеницы (Мединец, 1982; Петров, 1996). Выявлена достоверная обратная связь продуктивности озимой пшеницы со среднемесячными температурами мая (г = -0,33) и июня (г = -0,21), а для мая-июня (г = -0,38). Поэтому выявлено незначительное снижения температуры мая и незначительное повышение температуры июня в крае являются благоприятными для периода колошения и налива зерна.
Анализ связи продуктивности озимой пшеницы с количеством осадков осеннего периода (сентябрь-ноябрь) выявил наличие ее высокой достоверности (г = 0,53), причем максимальные значения коэффициента корреляции характерны для октября (г = 0,41) - период сева и появления всходов озимых культур. Выявлена связь продуктивности озимой пшеницы с увлажнением периода весенне-летней вегетации (март-июнь) (г = 0,35), однако по отдельным месяцам этого периода связь несколько ниже (г изменяется от 0,18 до 0,22). По остальным месяцам года не удалось выявить достоверной корреляционной связи.
Выявленные взаимосвязи между продуктивностью ведущих сельскохозяйственных культур края и базовыми агроклиматическими показателями и их производными позволяют определить направления корректировки основных звеньев систем земледелия Ставропольского края.
Расширение площадей с почвозащитной организацией территории агроландшафтов
Чистые пары лежат в основе системы «сухого» земледелия, разработанной учеными Ставропольского НИИСХ, и внедряемой на Ставрополье с 1976 г.. Согласно этой системы оптимальная площадь чистых паров в крае должна составлять 48% от площади возделывания озимой пшеницы или 17% от площади пашни и равняться 700-720 тыс.га. При зональном распределении площадей чистых паров по территории края учитывались следующие факторы: уровень урожайности озимой пшеницы, размещаемой по чистым парам и непаровым предшественникам; степень снижения вариабельности урожайности озимой пшеницы по чистым парам по сравнению с непаровыми предшественниками; площадь ежегодно мелиорируемых солонцовых почв; площадь склоновых земель, парование которых приводит к усилению водной эрозии и увеличивает риск их дальнейшего разрушения. Анализ этих показателей позволил определить оптимальную площадь чистых паров в каждой из четырех сельскохозяйственных зон края. Для крайне засушливой зоны она составила 91% от площади посева озимой пшеницы или 292 тыс. га, для засушливой - 53% или 332 тыс. га, зоны неустойчивого увлажнения — 16% или 59 тыс. га и для предгорной зоны достаточного увлажнения - 13% или 41 тыс. га. Основные звенья системы «сухого» земледелия в хозяйствах края были реализованы к началу реформы АПК, однако площадь чистых паров не достигла рекомендованной и не превышала 660 тыс. га. Тем не менее, внедрение системы «сухого» земледелия уже в период с 1981 по 1985 год, когда по парам высевалось 46,8% озимой пшеницы, позволило поднять ее урожайность с 15,9 (1971-1975гг.) до 20,2 ц/га. Чистые пары сыграли большую роль и в стабилизации производства зерна. Как показали расчеты, каждый процент увеличения площади чистых паров при освоении системы «сухого» земледелия снижал вариабельность валовых сборов зерна в крайне засушливой зоне на 0,19 - 0,30, в засушливой - 0,19 — 0,43%. С внедрением чистых паров в Левокумском и Нефтекумском районах крайне засушливой зоны Ставрополья устойчивость валовых сборов повысилась на 29,9 и 19,7%, а в Благодарненском и Буденновском районах засушливой зоны - 45,9 и 43,2% соответственно. Рекомендуемые в этот период площади чистых паров соответствовали и зональным климатическим особенностям, что подтверждается расчетами, выполненными по методике И.В. Свисюка (1989), свидетельствующими о наличии высокой корреляционной связи (г = 0,83) между количеством чистых паров в процентах от площади посева озимой пшеницы и величиной осадков за период с августа по май месяцы. Если в начале освоения системы «сухого» земледелия внедрение чистых паров осуществлялось постепенно, то в период реформирования сельского хозяйства расширение площади чистых паров происходило стремительными темпами. За три пятилетки их количество возросло с 611,2 (1991-1995 гг.) до 834,7 тыс. га (2001-2005 гг.), достигнув рекордного уровня 898,4 тыс.га в 2004 году. Существенное увеличение площади чистых паров на Ставрополье произошло в результате следующих причин: резкого ухудшения уровня материально-технического обеспечения сельхозтоваропроизводителей в новых экономических условиях; сокращения животноводства и, как следствие, невостребованности кормовых культур - хороших предшественников для озимой пшеницы; использования высокоинтенсивных сортов, обеспечивающих максимальную продуктивность при их размещении по чистым парам. Такое резкое увеличение чистых паров, с одной стороны, экологически крайне опасно, поскольку усиливает процессы водной эрозии и дефляции, ведет к истощению плодородия почв за счет повышения дегумификации, уплотнения и распыления почв. С другой стороны оно невыгодно и экономически из-за снижения выхода зерна с гектара севооборотной площади. Недобор зерна за счет расширения парового клина свыше 700-720 тыс. га составляет ежегодно в зависимости от погодных условий от 200 до 400 тыс. т зерна.
Анализ современного распределения площадей чистых паров по территории края свидетельствует об их особенно значительном расширении там, где эффективность чистых паров минимальна. Так, если в засушливой зоне и зоне неустойчивого увлажнения площадь чистых паров возросла в 1,2, то в зоне достаточного увлажнения - 2,2 раза (Рисунок 49).
Это связано в первую очередь с экономической привлекательностью возделывания озимой пшеницы по пару. Затраты на гектар посевной площади при размещении ее по чистому пару в засушливой зоне лишь на 9%, а в зоне неустойчивого увлажнения - 7% выше, чем по непаровым предшественникам, при снижении себестоимости зерна на 42 и 26% соответственно.
При этом урожайность озимой пшеницы по чистому пару по сравнению с удвоенной ее урожайностью по непаровым предшественникам в засушливой зоне на 14,1, зоне неустойчивого увлажнения - 30,2 ц/га ниже, что свидетельствует о возможности увеличения валовых сборов зерна, при некотором сокращении площади чистых паров в первую очередь в зонах неустойчивого и достаточного увлажнения.
Как показал анализ динамики климата Ставропольского края, такое количество паров не обоснованно и климатически. О положительных изменениях погодных условий для возделывания озимой пшеницы в крае свидетельствует и рост ее урожайности: 10,0 ц/га - за период 1931-1960тт.; 19,0 ц/га- 1961-1990 гг.; 28,3 ц/га- 1991-2007 гг. и 29,8 ц/га за последние 10 лет (1998-2007 гг.) при снижении вариабельности с 36,5 до 20%.
Похожие диссертации на Динамика агроклиматических ресурсов агроландшафтов Ставропольского края и направления оптимизации систем земледелия
