Agro-climatic resources and their effects on crop productivity (on western soums of Selenge Province, Mongolia).pdf 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. Известно, что совокупность метеорологических факторов, включая в первую очередь тепло и влагу, формирует агроклиматические ресурсы территории, определяющие условия производства и продуктивности сельскохозяйственных культур [1]. Целью нашего исследования является оценка пространственно-временной изменчивости агроклиматических условий на территории района исследования в период с 1994 по 2013 г., приходящийся на наиболее активную фазу глобального потепления, а также корреляционных связей между урожайностью зерновых культур и отдельными показателями температурно-влажностного режима региона. В качестве характеристик теплового и влажностного состояния природной среды в первую очередь рассматривались следующие показатели: гидротермический коэффициент Г.Т. Селянинова (ГТК), коэффициент увлажнения (КУ), индекс биологической эффективности климата (БЭК), предложенный Н.Н. Ивановым. По агроклиматическому районированию исследуемый регион относится к умеренном поясу. Лето дождливое, зима сухая. Земледелие возможно в теплое время года. В посевах доминируют серые хлеба, пшеница, зернобобовые, картофель, овощи, в более теплой части плодовые, ягодники. Район исследования. Западные сомоны Сэлэнгийского аймака находятся в северной части Монголии и граничат с аймаками Булган, Орхон-Уул, Дар-хан-Уул, Тев и Россией (рис. 1). Территория западных сомонов Сэлэнгийского аймака занимает площадь 19,9 тыс. км2, это 44,8% всей территории Сэлэнгийского аймака. По физико-географическому районированию исследуемая нами площадь входит в средневысотный горный район бассейна Орхона и Сэлэнги Хангайско-Хэнтэйской горной области. На территории исследования преобладают ландшафты горной тайги, горной лесостепи и сухой степи. Наибольших высот горы здесь достигают на юге (2500 м), наименьшие высоты - у выхода Сэлэнги из МНР (менее 600 м), в среднем же абсолютная высота гор этой области равна примерно 1500-2000 м, а долин 800-1200 м. Исходные материалы. В качестве исходных данных для расчета гидротермического коэффициента Г.Т. Селянинова (ГТК), коэффициента увлажнения (КУ), индекса биологической эффективности климата (БЭК) использовались сведения о температуре воздуха, количестве осадков и относительной влажности трех метеорологических станций: Орхон, Орхонтуул, Цагааннуур за период с 1994 по 2013 г. [8]. Данные урожайности зерновых культур, картофеля, овощей в сомонах Орхон, Орхонтуул, Цагааннуур получены за период с 1994 по 2013 г. [9]. Методы исследования. Для оценки степени увлажнения и засушливости вегетационного периода широкое применение получил индекс Г. Т. Селянино-ва, который вычисляется по формуле ГТК = -^ , ЛТ>ю°С где £ Р - сумма осадков (мм) и £ Т>10°с - сумма среднесуточных температур (°C) за период с Т > 10°С Разной степени увлажнения соответствуют следующие градации: ГТК < 0,4 - очень сильная засуха; 0,4 < ГТК < 0,5 - сильная засуха; 0,5 < ГТК < 0,7 -средняя засуха; 0,7 < ГТК < 1,0 - недостаточное увлажнение; 1,0 < ГТК < 2,0 - достаточное увлажнение; ГТК > 2,0 - переувлажнение. Коэффициент увлажнения находится как отношение годового количества осадков (Р, мм) к годовой испаряемости (Е, мм), которую получают суммированием значений испаряемости за каждый месяц года (Емес), рассчитываемой по формуле Н.Н. Иванова: Е = 0,0018(25 + t)2(100-f), где t - среднемесячная температура воздуха, °С; f -среднемесячная относительная влажность воздуха, %. Индекс биологической эффективности (БЭК) представляет собой произведение суммы активных температур Т > 10°С в сотнях градусов (0,012 Г>10) на коэффициент увлажнения (КУ): БЭК = (0,012 Г>10)-КУ. БЭК обобщает важнейшие климатические параметры - атмосферные осадки, температуру и относительную влажность воздуха, рассматриваемые в их годовом ходе, а также годовую теплообеспечен-ность - и хорошо выражает общий экологический фон. Зоне экологического оптимума соответствует БЭК порядка 22. Результаты исследования. В табл. 1 представлено распределение ГТК, рассчитанное за май - август для трех метеорологических станций по годам в период с 1994 по 2013 г. Согласно данным табл. 1 в сомоне Орхонтуул в 2002 г. была сильная засуха (0,50), но в 2013 г. - переувлажнение (1,65), среднее значение - достаточное увлажнение (1,06). В сомоне Орхон в 2002 г. была сильная засуха (0,41), но в 2013 г. - переувлажнение (2,17), среднее значение - достаточное увлажнение (1,14). В сомоне Цаганнуур в 1997 г. было достаточное увлажнение (1,70), но в 2002 г. была сильная засуха (0,59), среднее значение - достаточное увлажнение (1,05). Рис. 1. Географическое положение района исследования Т а б л и ц а 1 Гидротермический коэффициент в период с 1994 по 2013 г. Год Орхонтуул Орхон Цаганнуур Среднее 1994 1,55 1,19 1,35 1,36 1995 0,98 0,78 0,98 0,91 1996 0,70 0,92 0,70 0,78 1997 0,98 1,54 1,70 1,41 1998 1,27 1,28 1,01 1,19 1999 1,08 0,87 0,92 0,96 2000 0,95 0,87 1,15 0,99 2001 0,76 1,00 1,04 0,93 2002 0,50 0,40 0,59 0,50 2003 0,72 1,24 1,04 1,00 2004 0,95 0,81 0,95 0,90 2005 0,71 1,04 0,90 0,88 2006 1,08 1,19 1,27 1,18 2007 1,16 1,05 1,28 1,16 2008 1,35 1,62 1,05 1,34 2009 1,56 1,44 1,06 1,35 2010 1,04 0,98 0,96 0,99 2011 1,13 1,03 0,77 0,98 2012 1,20 1,33 1,06 1,19 2013 1,65 2,17 1,28 1,70 Среднее 1,31 1,39 1,03 1,24 S V / V ! Основной - Основной Основной Основной - Основной ^ - Основной ^ Основной Основной Основной Основной Осадки 500 400 300 200 100 0 Ж Ж Ж Ж Ж ж ж ж ж ж а з в вок д о и р е п й " I сн ео чи иц ла от w g е в ГТК Рис. 2. Межгодовая изменчивость осредненного значения ГТК и осадков по территории в вегетационный период за 1994-2013 гг . На рис. 2 представлено осредненное значение ГТК и осадков по исследуемой территории за вегетационный период. ГТК более тесно связан с осадками, чем с температурой воздуха. Коэффици-культур и ГТК для исследуемого района составил в сомоне Орхон 0,34, в сомоне Орхонтуул 0,49, в сомоне Цаганнуур 0,15, то есть погодные условия могут оказывать влияние на формирование уроент корреляции между урожайностью зерновых жайности. Т а б л и ц а 2 Значения коэффициента увлажнения и индекса биологической эффективности для трех сомонов за 1994-2013 гг. Годы Орхонтуул Орхон Цаганнуур Среднее КУ Среднее БЭК КУ БЭК КУ БЭК КУ БЭК 1994 1,14 23,20 0,89 17,90 0,69 13,70 0,91 18,27 1995 1,26 23,40 0,50 9,50 0,58 11,00 0,78 14,63 1996 0,52 10,60 0,43 8,70 0,33 6,40 0,43 8,57 1997 0,73 14,90 0,65 13,10 0,66 13,10 0,68 13,70 1998 0,59 11,80 0,63 12,60 0,34 6,40 0,52 10,27 1999 0,48 10,00 0,37 8,00 0,36 7,60 0,40 8,53 2000 0,61 13,50 0,43 9,90 0,56 12,30 0,53 11,90 2001 0,48 10,30 0,48 10,60 0,48 10,40 0,48 10,43 2002 0,17 4,00 0,14 3,80 0,22 5,20 0,18 4,33 2003 0,31 6,20 0,64 12,60 0,40 7,80 0,45 8,87 2004 0,55 11,50 0,34 7,10 0,53 6,90 0,47 8,50 2005 0,35 7,50 0,42 8,90 0,28 5,80 0,35 7,40 2006 0,64 12,70 0,60 11,80 0,62 12,00 0,62 12,17 2007 0,78 17,60 0,45 10,10 0,75 16,30 0,66 14,67 2008 0,76 15,30 0,66 13,30 0,49 9,90 0,64 12,83 2009 0,91 18,70 0,63 13,20 0,64 12,90 0,73 14,93 2010 0,55 11,30 0,39 8,20 0,59 12,20 0,51 10,57 2011 0,64 12,90 0,44 9,00 0,27 5,30 0,45 9,07 2012 0,59 11,70 0,61 12,30 0,44 8,50 0,55 10,83 2013 0,89 17,60 1,14 22,70 0,59 11,40 0,87 17,23 Среднее 0,65 13,24 0,54 11,17 0,49 9,76 0,56 11,39 Согласно данным табл. 2, максимально приближенным к оптимуму, является показатель биологической эффективности климата, который на станции Орхонтуул составил 23,4 (1995 г.). В сомоне Орхон -22,7 (2013 г.), в Цаганнууре - 16,3 (2007 г.), среднее его значение по территории исследования - 11,4. Коэффициент увлажнения в сомоне Орхонтуул в 1995 г. был 1,26 (достаточное увлажнение), но в 2002 г. - 0,17 (недостаточное увлажнение), среднее значение - 0,65 (умеренное увлажнение). В сомоне Орхон в 2002 г. было скудное увлажнение (0,14), но в 2013 г. - достаточное увлажнение (1,14), среднее значение - 0,54 (недостаточное увлажнение). В сомоне Цаганнуур в 2002 г. было скудное увлажнение (0,22), но в 2007 г. -умеренное увлажнение (0,75), среднее значение - 0,49 (недостаточное увлажнение). На рис. 3 представлено осредненное по территории значение КУ и БЭК. Максимальное осредненное значение показателя биологической эффективности достигало 18,3 (1994 г.), минимальное - 4,3 (2002 г.). Максимум коэффициента увлажнения составил 0,91 (1994 г.), минимум - 0,18 (2002 г.). Следует также отметить, что средние значения сумм активной температуры по сомонам уменьшаются от 2080°С (1994-2003 гг.) до 2043°С (2003-2013 гг.) при среднем значении за 1994-2013 гг. 2064°С. На рис. 4 показано, что минимальные значения сумм активной температуры воздуха составили 1886°С (1995 г.), максимум - 2376°С (2002 г.). Количество осадков за вегетационный период: минимум - 118 мм (2002 г.), максимум - 334 мм (2013 г.). ... -А - - д V «/ -UL у -М- -1 Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной й ок с е и SH о ^ щ 2 « ли от икт бе сф кф еэ нд Ин о# о# Ж о# о# о# о# о# о# о# ж ж ж ж .ж Ж Ж Ж Ж Ж О1* О О О О О О О О О КУ БЭК Рис. 3. Межгодовая изменчивость осредненного значения по территории коэффициента увлажнения (КУ) и индекса биологической эффективности (БЭК) за 1994-2013 гг. 2500 Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной с О а р е п м е Т я 2000 х 1500 а1000 500 I 0 йййййййййййййййййййй оооооооооооооооооооо нннннннннннннннннннн вввввввввввввввввввв оооооооооооооооооооо нннннннннннннннннннн сссссссссссссссссссс оооооооооооооооооооо Осадки Температура воздуха Рис. 4. Межгодовые изменения температуры воздуха (°С) и количества атмосферных осадков за вегетационный период 1994-2013 гг., мм Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной ле Основной ф Основной Основной Основной Л?' Л?' ^ ^ о О О СГ О О О О О СГ и ы а г ,ь л ь л ку е в а о н р е З О т ра Ка Зерновые культуры Картофель Рис. 5. Межгодовые изменения урожайности зерновых культур и картофеля за 1994-2013 гг., ц/га На рис. 5 показано, что значение урожайности зерновых культур в 2005 г. было 1,7 ц/га, но в 2012 г. (18,3 ц/га), картофеля в 2002 г. (44,7 ц/га), но в 2011 г. (170,3 ц/га). Как видно из рис. 4-5, в последнее двадцатилетие наблюдается незначительное уменьшение температуры воздуха и увеличение количества атмосферных осадков в вегетационный период, а также увеличение урожайности. Т а б л и ц а 3 Урожайность и агроклиматические ресурсы в разные периоды сельскохозяйственного сезона за 1994-2013 гг. Год и параметры статистич. обработки Температура воздуха, °С Количество выпавших осадков, мм ГТК Урожайность, ц/га средняя годовая май - август за год май - август Зерновые культуры Картофель Овощи 1994 0,9 16,5 360,2 241 1,36 10,5 80,1 70,9 1995 1,0 15,3 240,0 147 0,91 10,0 105,3 84,4 1996 -0,2 16,4 206,0 190 0,78 7,6 80,7 102,7 1997 0,6 16,4 315,5 312 1,41 9,5 79,2 72,3 1998 1,3 15,9 319,6 255 1,19 4,1 86,3 96,5 1999 1,3 17,2 264,3 186 0,96 5,6 65,7 108,9 2000 0,2 18,2 295,4 199 0,99 6,1 93,2 124,7 2001 0,1 17,8 261,5 223 0,93 7,1 86,2 100,5 2002 1,4 19,3 197,1 98 0,50 5,1 44,9 79,3 2003 -0,2 16,2 275,8 246 1,00 7,2 114,0 118,4 2004 0,5 17,0 263,2 170 0,90 8,3 108,2 121,2 2005 -0,6 17,1 247,7 222 0,88 1,7 80,3 111,0 2006 0,4 15,9 291,9 235 1,18 14,4 164,7 157,7 2007 2,3 18,0 304,7 234 1,16 8,2 141,3 171,9 2008 1,0 16,3 313,3 325 1,34 14,7 145,9 143,8 2009 0,4 16,8 342,5 303 1,35 12,8 159,7 162,0 2010 -0,8 17,0 253,3 208 0,99 14,1 137,5 136,0 2011 -0,2 16,5 252,2 211 0,98 12,0 170,3 129,5 2012 -1,1 16,1 312,8 268 1,19 18,3 123,4 119,9 2013 -0,2 16,0 392,1 432 1,70 10,5 128,0 125,8 Среднее 0,4 16,8 285,5 235,2 1,1 9,4 109,7 116,9 Ср. кв. отклонение 0,7 0,7 39,3 50,0 0,2 3,3 29,7 22,5 r зерновых культур -0,31 -0,43 0,34 0,36 0,45 r картофеля -0,21 -0,38 0,33 0,41 0,43 r овощей -0,04 0,01 0,22 0,29 0,25 Примечание. r - коэффициент корреляции. В табл. 3 представлен коэффициент корреляции, который показывает тесноту связи между метеорологическими факторами и изменением урожайности. Для исследуемого периода в западных сомонах Сэлэнгийского аймака коэффициент корреляции урожайности зерновых культур с годовой суммой осадков в среднем составил 0,34; с осадками за период май - август - 0,36; с температурой за период май -август - в среднем -0,43; т.е. наибольшая роль в формировании урожая принадлежит увлажненности в первую половину вегетационного периода. Коэффициент корреляции между урожайностью зерновых культур и ГТК в исследуемом районе составил - 0,45, с картофелем - 0,43, овощами - 0,25. Выводы. В целом агроклиматические условия в западных сомонах Сэлэнгийского аймака в период 1994-2013 гг. несколько улучшаются: хотя наблюдается незначительное уменьшение температуры воздуха и увеличение количества осадков в вегетационный период, индекс биологической эффективности и урожайность увеличиваются. Таким образом, современные изменения агроклиматических ресурсов в регионе благоприятно сказываются на урожайности зерновых культур. Выявлена тенденция роста продуктивности сельскохозяйственных культур.

Скачать электронную версию публикации