doi: 10.15389/agrobiology.2023.1.60rus
УДК 631.62:58.05:551.58.056:631.421
КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ И ВЕДЕНИЕ ПОЛЕВОДСТВА В ЗОНЕ ОСУШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ ЕВРОПЕЙСКОГО НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ РОССИИ: УЯЗВИМОСТЬ И АДАПТАЦИЯ
М.В. НИКОЛАЕВ✉
Проблема нарастающих изменений климата и их влияния на сельскохозяйственный сектор экономики приобрела особую остроту и глобальный масштаб. Вклад деятельности человека в такие изменения становится все более весомым. В этой связи активизировались исследования по оценке региональных агроклиматических последствий глобальных климатических изменений для поиска приемом адаптации к ним. Цель представленной работы состоит в оценке уязвимости и адаптации полеводства к изменяющемуся климату в зоне осушаемых земель европейского Нечерноземья — региона с гумидным климатом и ограниченными тепловыми ресурсами. Хотя термические условия для возделывания культур здесь становятся благоприятнее вследствие роста теплообеспеченности, учащающиеся сверхобильные осадки приводят к резкому переувлажнению посевов, вызывая значительные недоборы урожая и потерю его качества. Новизна исследования заключается в установлении сдвига границ уязвимых территорий с учетом дифференциации зоны осушаемых земель Нечерноземья Европейской России на подзоны по природно-ландшафтному признаку со сменой существующих агроландшафтов и систем ведения земледелия в широтной поясности, включая термодефицитные области. Показано, что высотная ярусность ландшафтов зоны осушаемых земель в теплеющем климате также оказывает влияние на величину и повторяемость обильных осадков и должна учитываться при регионализации адаптационных мер и стратегий, что для этой зоны сделано впервые. Изменения термического фона и характера атмосферного увлажнения проанализированы на стадии формирования конечного урожая озимых зерновых и зернофуражных злаков и интенсивного накопления биомассы силосных и сенных культур для двух периодов, различающихся по степени антропогенного влияния на климат (1945-1980 и 1981-2017 годы). С использованием аналитических (выбор агроклиматических индикаторов, частотный анализ) и математических методов анализа и обработки данных (тренд-анализ и сглаживание временных рядов, функциональный анализ) выявлен расширяющийся в северном направлении охват территорий, подверженных возрастающему риску переувлажнения посевов (учащение высоких температур приводит к интенсификации испарения и, как результат, к усилению конвекции). На основе имитационного моделирования агроклиматических условий до 2030 года также показано, что в перспективе наиболее уязвимыми к резкому переувлажнению оказываются северные и заболоченные области. То есть, наряду с особенностями атмосферной циркуляции (с усилением циклонической активности), термический фактор в сочетании со свойством подстилающей поверхности (степенью ее увлажненности) вносит все более значимый вклад в усугубление переувлажнения. Важная роль в проявлении эффектов атмосферного переувлажнения в отношении состояния посевов также отводится текстуре почв. Адаптация полеводства к изменению климата рассматривается как комплекс мер, направленных на эффективное управление взаимосвязанными изменениями теплового режима в деятельном слое атмосферы и составляющих водного баланса подстилающей поверхности, включая поверхностные слои почвы. Оценка адаптации осуществляется с учетом агроклиматических, почвенных и ландшафтных особенностей природно-земледельческих подзон, входящих в зону осушаемых земель Нечерноземья Европейской России, и состоит как в оптимизации мелиоративных приемов, так и в совершенствовании технологий возделывания культур и планирования землепользования. Также важно отметить, что рост поступления в атмосферу загрязняющих веществ техногенного происхождения негативно сказывается на количестве и качестве выпадающей влаги, и это требует целенаправленного контроля за соблюдением экологических нормативов.
Ключевые слова: Нечерноземье Европейской России, изменение климата, осушаемые земли, уязвимость, адаптация.
M.V. Nikolaev✉
The impact of climate change on agricultural sustainability has become a particularly acute and global problem. The human activity increasingly significant contributes to such changes. Therefore, investigations have been intensified worldwide to assess the regional agro-climatic consequences of global climate change in order to find ways to adapt to them. This work aimed to assess the vulnerability and adaptation of field crops to a changing weather in the zone of drained lands of the European Non- Chernozem Region, which is characterized by a humid climate and limited thermal resources. Although the thermal conditions for growing crops here are becoming more favorable due to the increase in heat supply, more frequent incessant and heavy rains lead to a sharp overwetting of crops, causing significant crop shortages and quality losses. The novelty of our study lies in the evaluation of a shift in the boundaries of vulnerable territories. The conclusions we came to resulted from the subdivision of the zone into subzones by natural environment attributes, given changes in existing agrolandscapes and farming systems in latitudinal zonality, including thermally deficient areas. In the European Non-Chernozem Region of Russia, with a warming climate, the altitudes of drained lands were shown to affect the magnitude and frequency of heavy precipitation and should be taken into account when regionalizing adaptation measures and strategies, which is done for the this zone for the first time. The paper submits the analysis of thermal changes and atmospheric moisture changes during grain formation in winter cereals and fodder cereals and during intensive accumulation of biomass of silage and hay crops for two periods that differ in the degree of anthropogenic influence on the climate, 1945-1980 and 1981-2017. Using a set of analytical methods (selection of agro-climatic indicators, frequency analysis) and mathematical methods (trend analysis and smoothing of time series, functional analysis, etc.), we revealed that the coverage of areas subject to an increasing risk of overwetting of crops is expanding to the north. An increase in high temperatures leads to an intensification of evaporation and, as a result, to an increased convection. Based on simulation modeling of agro-climatic conditions until 2030, it is also shown that in the future, the northern and marshy areas are the most vulnerable to sudden overwetting. That is, along with the atmospheric circulation (i.e., a higher cyclonic activity), the thermal factor combined with the moisture content of the underlying surface in the soil contribute more and more significantly to the aggravation of overwetting. Soil texture also plays an important role in the manifestation of the effects of atmospheric overwetting on crops. Adaptation of field crop growing to climate change includes a set of measures aimed at effective management of interrelated changes in the thermal regime in the active layer of the atmosphere and the water balance components of the underlying surface and upper layers of the soil. The adaptation measures should regard the agro-climatic, soil and landscape features of the natural and agricultural subzones of the European Non-Chernozem Region drained lands and consists both in optimizing reclamation techniques and in improving crop cultivation technologies and land use planning. It is also extremely important that elevated concentrations of technogenic pollutants in the atmosphere have a negative impact on the quantity and quality of precipitation. Therefore, targeted monitoring of compliance with environmental standards is mandatory.
Keywords: European Non-Chernozem Region, climate change, drained lands, vulnerability, adaptation.
ФГБНУ Агрофизический научно-исследовательский институт, |
Поступила в редакцию |
