Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Методы оценки агроклиматический условий, прогнозов урожайности и качества сельскохозяйственных культур в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Методы оценки агроклиматический условий, прогнозов урожайности и качества сельскохозяйственных культур в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке"

РГб од

/ з^ой^тетлзтидрометеорологии и мониторинга ' природной среды министерства экологии и природных ресурсов российской федерации

гидрометеорологический научно-исследовательский центр российской федерации

Хабаровский Филиал Роегидронетцентра

На правах рукописи УДК 631.165:551.509( 571 )

СВЕРЛОВА Любовь Ивановна

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ, ПРОГНОЗОВ УРОЖАЙНОСТИ И КАЧЕСТВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ И НА ДАЛЬНЕМ ВОСТОКЕ

Специальность 11.00.09,- метеорология, климатология,

агрометеорологи:!

Автореферат'

диссертации на соискание ученей степени доктора географических наук

Москва - 1992

Работа выполнена в Хабаровском Филиале Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации

Официальные оппоненты:

Заслуженный деятель науки, доктор географических наук, профессор Е.С.Уланова;

Заслуженный деятель науки, доктор биологических наук, профессор В.К.Пеяьменев;

Доктор географических наук, профессор А.Н.Полевой

Ведущее учреждение: Дальневосточное отделение Российской

сельскохозяйственной академии

Защита диссертации состоится 25 мая 1993г. в /4' часов на эаседаниии специализированного совета Д. 024.05.01 при Гидрометеорологическом научно-исследовательском центре РФ.*

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 123376, Москва, ул.Большевисткая, д..9-13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации

Автореферат разослан ___ 1993г.

Ученый секретарь

специализированного совета ^ — Н.С. Сидоренков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В связи с фундаментальными преобразованиями экономической системы в России, перестройкой планирования и управления производством, развитием рыночных отношений большое значение приобретают проблемы : -рационального использования агроклиматических ресурсов; -оценка влияния аномальных погодных условий на рост, развитие и формирование урожайности сельскохозяйственных культур; -разработки методов прогноза урожайности зерновых культур; -оценка изменчивости качественного состава растениеводческой продукции по природно-климатическим зонам России.

Решение поставленных проблем связано с рациональным размещением сельскохозяйственных культур, корректировкой агротехнических работ, направленных на увеличение доходности земледелия, более гибкой ценовой политикой по реализации продукции растениеводства в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.

Цель работы. Разработать методы оценки

агроклиматических условий, методы прогнозов урожайности и оценки качества сельскохозяйственных культур в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.

Исходя из намеченной цели, в работе были поставлены следующие задачи :

1. Изучение основных закономерностей влияния .аномальных условий погоды на биологическую продуктивность сельскохозяйственных культур на Востоке России ( в зонах глубокого сезонного про-

J

мерзания грунтов и многолетней мерзлоты ) .

2. Разработка новых методов прогноза урожайности сельскохозяйственных культур, на основе использования статистических связей

■з

между элементами атмосферной циркуляции за предшествующий зимний период и урожайностью. 3. Установление основных закономерностей изменчивости качественных показателей сельскохозяйственных культур в природно - климатических зонах Восточной Сибири и Дальнего Востока. Разработка теоретических и методических основ комплексной оценки урожайности и качества сельскохозяйственных культур с полугодовой заблаговременность», на основе использования статистических связей между элементами атмосферной циркуляции в тропосфере полярных широт, агроклиматическими условиями, урожайностью и количеством питательных веществ в хозяйственно-ценной части урожая.

Методика исследований и исходная информация. В основу методики исследования положен комплексный подход к изучению влияния аномальных погодных условий на биологическую продуктивность сельскохозяйствен-ых культур. В качестве аппарата исследований использованы методы математической статистики,расчета корреляционных связей, построение номограмм,графиков и составление уравнений регрессии.

В работе обобщены результаты исследований автора ( 1973 -1992г.),при выполнении которых использованы следующие материалы: данные агрометеорологических наблюдений сети arpo- и гидрометеорологических станций Восточной Сибири и Дальнего Востока; данные специальных тематических наблюдений за качественным составом сельскохозяйственных культур ( 1975-1990 г. ) в различных природно-климатических зонах Восточной Сибири и Дальнего Востока; материалы государственных сорто-участков по урожайности и качественному составу испытуемых сортов , данные статистических управлений по урожайности, площадям сева, вало-

ому сбору сельскохозяйственных культур ( 1950 - 1992 г.).

Научная новизна. Результаты исследований

редставляют собой теоретическое обощение и решение важнейших роблем в области агрометеорологии.

При этом впервые:

-Разработаны новые методы оценки атмосферной засухи, оценки почвенной засухи и избыточного увлажнения почв.

-Разработана классификация засух по термическому режиму, а суховеев - по скорости ветров.

-Разработаны научно-методические основы влияния аномальных условий погоды С засухи, суховеев, избыточного увлажнения почв ) на биологическую продуктивность зерновых культур в районах многолетней мерзлоты и глубокого сезонного промерзания;

-Разработаны климатические критерии южной границы многолетней мерзлоты.

-Разработан метод диагноза синоптической информации, позволяющий использовать элементы атмосферной циркуляции за зимний период в качестве предиктора урожайности сельскохозяйственных культур для Восточной Сибири -и Дальнего Востока.

-Разработан синоптико-статистический метод прогноза урожайности яровых зерновых культур для Якутии, Забайкалья, Амурской области и Хабаровского края.

-Разработан метод, позволяющий по биологическим свойствам культур и агроклиматологическим показателям, установить северную и южную границы возделывания культур в открытом грунте.

-Разработан иетод оценки качества сельскохозяйственных • культур по агроклиматическим показателям.

-Проведено районирование территории Восточной Сибири и Дальнего Востока по качественному составу основных сельскохозяйственных культур.

Практическая ценность:

Необходимость выполнения работы для Восточной Сибири и Дальнего Востока была вызвана запросами сельскохозяйственного производства для решения важнейших народнохозяйственных задач, связанных с увеличение« продукции сельскохозяйственного производства.

Практическая значимость исследований состоит в. использовании результатов работы в практике агрометеорологического обслуживания сельского хозяйства. Исследования по влиянию атмосферной, почвенной засух и избыточного увлажнения на биологическую продуктивность ранних яровых культур позволяют наиболее объективно подходить к оценке состояния посевов зерновых культур в процессе их онтогенеза.

Разработанный автором метод прогноза урожайности зерновых культур позволяет с пятимесячной заблаговрекенностью составлять прогнозы урожайности зерновых культур для Забайкалья, Якутии и Дальнего Востока.

Проведенные исследования по количеству питательных веществ в хозяйственно-ценной части растений в разных природно-климатических зонах легли в основу решения важнейшей народно-хозяйственной задачи - обеспечения населения Сахалина, Камчатки, Чукотки и Магадана высококачественными продуктами растение- . водства, установлению цен и реализации сельскохозяйственных продуктов в пределах Дальневосточного экономического района.

- б

Реализация. работы. Комплекс методов! оценок агроклинатических условий, методов прогноза урожайности, оценки качества продукции растениевод-ства^ внедрен в практику агрометеорологического обеспечения сельскохозяйственного производства оперативными подразделениями Забайкальского , Якутского и Дальневосточного УГМС.

Решениями Центральной методической комиссии Госкомитета от 15.06.1981 г. и от 6.06.1936 г. и решением научно-технического Совета ХФ ГМЦ СССР и Дальгидромета от 4.10.1986 г. внедрены в оперативную практику методы прогноза урожайности зерновых культур ( пшеницы, ячменя, овса ) и картофеля для Хабаровского края и Амурской области.

Решением производственного совещания Амурского Гипрозема от 10.10.1986 г. внедрены в оперативную практику методы оценки агроклиматических условий и биологической продуктивности земель совхозов и колхозов Амурской области, которые используются при почвенно-ботаническом обследовании, разработке систем земледелия и землеустройства совхозов, колхозов и фермерских хозяйств области.

Решением научно - производственного совещания Амурского Госагропрома и'Амурского Гипрозема от 23.10.1987 г. внедрены в практику рассчетные показатели агроклиматичесхих ресурсов, по- • зволяющие установить границы возделывания культур, оптимальные сроки сева и уборки для центральных усадьб совхозов и колхозов Амурской области. Показатели по агроклиматическим ресурсам, рекомендации о размещении и оптимальных сроках сева по Хабаровскому краю по совхозам и колхозам вошли в книгу "Система ведения сельского хозяйства Хабаровскрого края", изданную СО ВАСХННЛ

в Новосибирске ( 1986 г. ). Показатели агроклиматических

ресурсов по центральным усадьбам совхозов и колхозов Якутской АССР, а также оптимальные сроки сева, переданы в 1988 году в Якутский Госагропром.

Решением научно -технического Совета Дальневосточного управления лесного хозяйства и Дальневосточного научно-исследовательского института лесного хозяйства от 20.12.1984 г. внедрены в практику разработанные автором методы оценки суховееЕ засухи и влияния их на горимость лесов Дальнего Востока.

Решением научно-технического Совета Дальневосточного научно-исследовательского гидрометеорологического центра и ДВ УГМС от 10.02.1993г. внедрены в оперативную практику методы прогноза урожайности пшеницы, ячменя, овса и зерновых культур в целом, разработанные автором в 1986 - 1988г. для Амурской области и Хабаровского края.

Апробация работы. Результаты диссертациоь ной работы обсуждались на I всесоюзном совещании по гидрометеорологическому обеспечению проектирования и строительства Байкале Амурской магистрали ( Чита, 1975 ). на XXIII Международном географическом конгрессе ( Москва, 25 июля - 3 августа 1976 г.); конференции "Организация и строительство в зоне, примыкающей к трассе БАМ" ( Хабаровск 19-25 мая 1977 ); Всесоюзном симпозиуме "Физические основы изменения современного климата" ( Москва, 23 - 25 апреля 1977 ); Зональном совещании по сельскому хозяйству Восточной Сибири и Дальнего Востока ( Благозещенск, 27-28 сентября 1984 ); Выездной сессии ВАСХИНИЛ СО АН СССР ( Хабарове! 18 - 25 апреля 1985 ); Зональном совещании Дальневосточного отделении всесоюзного НИИ Земельных Ресурсов ( Хабаровск, 18 -

В

3 ноября 1985 ); Координационном совете Всесоюзного НИИ СОН Благовещенск, 23 - 25 августа 1985 ); Совещании Якутского ипроэема ( Якутск, 17 - 18 июля 1987 ); Всесоюзных совепаниях о гидрометеорологическому обесгк ченню Госагропрсмов СССР Целиноград, 23 -27 октября 1988; Ташкент, 17 - 18 сентября 989); Сессии Дальневосточного отделения ВАСКШ1Л по вопросу азработки Концепции развития сельскохозяйственного производства . альневосточного экономического региона до 2000 года ( Хабаровск, 8-25 марта 1990 ); Научно-техническом Совете ДР-НЦ ДальУГМС Хабаровск, 10 февраля 1993 ).

Публикации.- По теме диссертации опубликовано 8 работ, из них 4 монографии, кроме того, методические пособия-

0 методам прогноза средней областной урожайности и валового сбора ерновых культур для территории Амурской области ( 1983 ),- мето-,ам прогноза средней краевой урожайности и валового сбора сельско-:озяйственных культур для территории Приамурья ( 1985 ), - по >ценке атмосферной, почвенной засух, избыточного увлажнения почвы

1 влияния их на урожайность сельскохозяйственных культур, - по 1Гроклиматическим ресурсам и оценке биоклиматической продуктивности земель совхозов и колхозов Амурской области.

Содержание работы: Диссертация состоит из введения, трех частей, включающих несть глав, заключения и списка литературы.

1 а с т ь I. Методы оценки агроклиматических условий возделы-зания сельскохозяйственных культур в Восточной Сибири и на Дальни Востоке.

В главе I ( ч.1 ) рассматриваются основные закономерности распределения по территории Забайкалья, Якутии и Дальнего Востока света, тепла и влаги; дается характеристика почвенного плодородия, как основа развития сельскохозяйственного производства. Приводятся составленные автором карты сумм температур воздуха выше 10е С, увлахненности территории и специализации сельского хозяйства в Забайкалье,на юге Якутии и Дальнего Востока.Важность аналогичных исследований неоднократно отмечалась в работах Е.С. Улановой ( 1975 ), К.П.Березникова ( 1977), Ф.А.Муминова ( 1980 ),Р.С.Мкртчян ( 1987 ), М.К.Гаври-ловой (1988 ) и другиу исследователей.

В первой главе отмечается, как изменяются в пространстве ( с юга на север ) основные агроклиматические показатели: .

устойчивые переходы среднесуточной температуры весной и осенью р

через 0,5,10,15 С, продолжительность периодов с этими температурами, количество осадков за весенне-летне-осенний период, прекращение весной и наступление осенью заморозков и продолжительность безморозного периода. Приведенная выше информация используется автором для установления северной границы ареала основных сельскохозяйственных культур, произрастающих на юге Забайкалья и Дальнего Востока; установление оптимальных сроков сева и уборки, разработки рекомендаций по проведению агротехнических работ по уходу за посевами, оценке качества продукции растениеводства и при расчете биокдиматической продуктивности природно-климатических зон Восточной Сибири и Дальнего Востока.

В разделе многодетная мерзлота и сезонное промерзание почво-грунтов отмечается, что пхную границу многолетней мерзлота Б.Н. Достовалов, В.А. Кудрявцев ( 1967 .) рекомендуют определять

ю среднему положению нулевой геоизотермы. Однако ее опре-хеление связано с проведением буровых работ и многолетними наб-нодениями за температурным режимом почво-грунтов.

Автор, на основе экспериментальных исследований при изучении температурного режина сезонного промерзания и оттаивания почво-грунтов в Амурской области и ^абаровскго края в 1Э63-1973 годах, припел к выводу, что южную границу многолетней мерзлоты можно устанавливать по температурам воздуха с учетом высоты снежного покрова, влажности и механического состава почво-грунтов. Температурный режим воздуха у южной границы многолетней мерзлоты характеризуется следующими показателями:

1. Сунма отрицательных среднесуточных температур воздуха, ( ниже О* С ) составляет 3100° С и более;

2. Сумма положительных среднесуточных температур воздуха ( выше 0е С ) составляет 2000° С и менее;

3. Разность между суммами температур выше и ниже 0° С составляет ИОО* С и более.

4. Средняя годовая температура воздуха равна - 2,4° С и ниже.

При отмеченных выыше значениях температур воздуха и средней

из максимальных высот снежного покрова за зиму 12-25 см толщина мерзлого слоя пылеватых тяжело-суглинистых грунтов, непротаиваю-щих летом составляет от 12 до 52 см. В случае отсутствия снежного покрова, избыточного увлажнения или наличии в разрезах прослоек гравия, песка или щебня, мощность непротаявпего слоя летом, возрастает до 48-120 см. Температурные критерии воздуха у южной кромки многолетней мерзлоты составлены автором на основе экспериментальных исследований, апробированы на материалах, полученных при проведении инженерно-геологических изысканий и проектировании трассы Байкало-Амурской магистрали,

наблюдении гидрометеостанций за температурой почвы по вытяжным термометрам и мерзлотомерам Данилина ( 1974 - 1985г. ).

Исследования по уточнению южной границы многолетней мерзлоты имеют исключительно важное значение для растениеводов, т.к. у южной границы многолетней мерзлоты осуществляется переход "теплых" почв к "холодным" почвам, что обусловливает перевод земледелия от открытого грунта к полузакрытому, с осуществлением мероприятий связанных с применением тепловой мелиораций почв.

На территориях, где температурные характеристики воздуха соответствуют критериям, указывающим на наличие слоев,не-протанэаюаих летом, в почво-грунтах рекомендуется строить погреба-холодильники для хранения сельскохозяйственной продукции в свежемороженном виде в течение года.

Глава 2 (4.1 ) посвящена исследованию влияния аномальных условий погоды ( атмосферной, почвенной засух и избыточного увлажнения почв ) на биологическую продуктивность сельскохозяйственных культур. Этому вопросу посвящены.работы виднейших ученых России С Е.А. Цубербиллер, 1966; A.C. Утевшев, 1972; Д.Н. Педь, 1973; Е.С. Уланова, 1981; Н.И. Калинин, 1981; Б.И. Сазонов, 1Э85 и другие ). Однако, для Восточной Сибири и Дальнего Востока - эти вопросы еще недостаточно изученны.

В разделе атмосферная засуха автором составленно описание синоптической ситуации, при которой возникает атмосферная засуха на территории Украины, Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока. На материалах 963 ГМС СССР за период с 1946-1985 г. автором установлено, что при снижении относительной влажности

о

до 30 % и менее температура воздуха изменяется от 44,7 С ( на

в

юге Средней Азии в Байрам- Али ) до - 29,7 С { на Дальнем Вос-

токе в Сковородино ). В Харькове диапазон температур при

относительной влажности 30 X и менее составляет от 35,8 до'

-6,5* С ; в Чите - от 34,1 до -18,9* С; в Якутске от 37,7 С

о »

до -24 С; в Вилюйске от 36,4 до -20,9 С; в Хабаровске -

е

от.33 до - 14,7 С; в Комсомольске-на-Амуре от 33,4 до

в «

-19,1 С; в Уссурийске от 34,1 до - 16,2 С. Что позволило

автору составить классификацию засушливых и суховейных дней по термическому режиму.

Днем с атмосферной засухой автор считает день, когда в один из сроков наблюдения относительная влажность воздуха снижается до 30 % и ниже; день с суховеем - день,, когда при относительной влажности 30 %'и ниже скорость ветра была 5м/с и выше. По этой классификации дни с атмосферной засухой и суховеями предлагается подразделять на очень холодные ( Ь от

* в

-30 до -20 С ); холодные ( I от -20 до -10,1 С ); умеренно

о

холодные ( Ъ от -10,1 до -0,1 С ); прохладные ( Ь от 0 до

с с

10 С ) ;• умеренно теплые ( г от 10,1 до 20 С); теплые ( от 20,1

с »

до 25 С ); очень теплые ( от 25,1 до 30 С); горячие ( г от

• о

30,1 до 40 С ); очень горячие ( Ь от 40,1 С и более ).

Автор предложил суховеи классифицировать не только по температуре, но и по скорости ветров. Ветер при относительной влажности 30 % и менее, имеющий скорость ветра: 3,4 - 5,4 м/с -считать слабым суховеем; скорость ветра 5,5 - 10 м/с - считать умеренным суховеем; скорость ветра 10,1 - 13,8 м/с - сильным суховеем; 13,9 - 17,1 м/с - крепким суховеем и более 17,1 м/с -штормовым суховеем.

Под засушливым периодом понимается такой, когда непрерывно или с интервалом от 3 до 14 дней, в течение 2,5- 3,5 месяца, следуют засушливые или суховейные дни. Проведя исследования

по срокам наступления и прекращения засушливого периода, автор . составил карту поясов сесзнной засушливости территории СССР: весенне-летний северный, летний северный, весенне-летний умеренных широт,весенне-осенний,летний южный.зимний,годовой (рис. 1 ).

Температурные и ветровые характеристики сухого воздуха поясов засушливости определяется срокани появления засушливых и суховейных дней.

Засушливость периода активной вегетации сельскохозяйственных культур зависит от количества дней с относительной влажностью воздуха 30 % и менее. Поэтому автор предложил оценку засушливости периода с I > 10° С производить по показателю К^ .

= >100 , где

. ЕЛ1

£ - число дней с засухой и суховеями за рассматриваемый период,

2 N - число календарных дней этого периода.

Интенсивность засухи определять по показателю К£

К- = С _ + ЕЛУ>,Д„/С )>100 1 где

1 ЕУУ ЕА/

£ ~ числ0 Дней .когда при относительной влажности 30 X

и менее, температура воздуха была 25° С и более.

2 " число дней .когда при относительной влажности 30 %

и менее скорость составляла 10 м/ сек и более.

Автором составлена карта нормативной засушливости периода с температурой выше 10° С для территорий СССР ( рис.2 ). По отклонениям от нормы можно судить об аномальности текущего года и" рассматривать влияние засухи, суховеев на состояние сельскохозяй-

Рис./. Пояса сезонной ааоушливооти территории СССР.

го" 8о~ боу^жт' иг- т' ,С8-

Рис Я Засушив ость теплого периода территории СССР ^-М— отношение ил) числа дней с относительной влажностью 30/. (в один из срои об наблюдений] за период с температурами ю. к продолжительности периода о темпе-ратурамц выше 10 С

ственных культур. В качестве примера приводятся карты за 1975 засушливый год ( рис.3.). Критерии засупливости периода активной вегетации, предложенные автором, хорошо согласуются с критериями увлажненности по ГКТ ( Г.Т. Селянинова, 1928 ) Ку и Мс1 ( Д.И. Шаико, 1967 ) - табл. 1.

Таблица 1.

Критерии засушливости территорий СССР по районам увлажнения

Наименование к* МсЗ ГКТ

Л.И.Сверлова 1983 Д.И. Шашко 1976 Г.Т. Селянинов 1925

1. Избыточно-увлажненная ■ менее 35 более 0,6 более 1,6

2. Влажная 36-41 0,59-0,45 1,59-1,52

3.Умеренно-влажная 42-51 0,44-0,35 1,31-1,08

4. 'Умеренно-засушливая 52-61 0.34-0,25 1,07-0,80

5. Засушливая 62-81 0,24-0,15 0,79-0,54

6. Сухая 82 и более 0,14 и менее 0,59 и менее

Приеимуиество предлагаемого автором метода заключается в том,что если для оценки засухи по ГКТ и Мс1 (Ку) необходик период не менее месяца, то для оценки засухи по К таких ограничений не требуется.

Составление карты нормативной засушливости периода с тем-• *

пературами выше 10е С { рис. 2 ) позволило автору научно обосновать положение границы между двумя видами земледелия : багарным (неполивным ) и поливным. По расчетам автора этой гра-

СО I

условные ОБОЗНАЧЕНИЯ

(333-0-107. РТУип-гпг (ШОго-зо/ £33>.ш

Рис. 3. Отклонение от нормы показателя засушливости Кл/^юЧв %) в 1975 году.

~ отношение числа дней с относительно!) влажностью 30* и менее за период с t > 10°С к продолжительности этого периода).

ницей на карте ( рис. 2 )является изотерма К „ . ^ 50 %.

I > <С ^

Кл/ . „ > 50 У. - отношение количества дней с засухой и су* >10 с

ховеями за период с температурами выше 10 С к продолжительности этого периода.

В разделе почвенная засуха и избыточное увлажнение почв автор на основе критического анализа существующих оценок почвенной засухи и избыточного увлажнения почв ( А.А.Роде, м.С.Кулика, С.А .Вериго, Л.А. Разумовой, М.А. Шульгина, и др. ) приходит к выводу, что наиболее обоснованным критерием почвенной засухи является снижение запасов продуктивной влаги в почве до 30 X от наименьпей полевой влагоемкости. По оценке автора критерием избыточного увлажнения почв являются запасы продуктивной влаги в почвенных слоях 0120; 0-50; 0-100 см, равные 120 % и более, от НПВ - наименьшей полевой влагоемкости. Ниже приводятся критерии почвенной засухи и избыточного увлажнения почвы, предлагаемые автором. По содержанию запасов продуктивной влаги в почвенных слоях 0-20; 0-50; 0-100 см почвенная засуха харак-

ч

теризуется как - слабая при 51-70 % от НПВ, - умеренная при 31-50 % от НПВ, - сильная при 0-30 % от НПВ; - избыточное увлажнение как - слабое при 120-139 % от НПВ, - умеренное при 140-159 %. от НПВ, - сильное при 160-179 % от НПВ, - очень сильное при 180-200 % от НПВ.

В разделе общей засухи даются количественные отношения атмосферной и почвенной засухи ( табл.2).

Автором рассмотрен вопрос о влиянии почвенных засух (когда в слоях почвы запасы продуктивной влаги снижались д^ 30 X от НПВ ) на биологическую продуктивность зерновых культур (число стеблей с озерненным колосом на 1 кв.м, среднюю высоту главного стебля , среднее число зерен в колосе главного

стебля и др.) в Забайкалье, Якутии и Приамурье. Материалы опубликованы и переданы в Забайкальское, Якутское и Дальневосточное УГМС для улучшения гидрометобеслечения.

Таблица 2 Количественные отношенния атмосферной засухи ( К^ )

и числа декад с почвенной засухой за период активной вегетации сельскохозяйственных культур

Характеристика засухи Засуха Уменьшение осадков ( в % ) Снижение урожая ( в X )

атмосферная почвенная (число декад с почвенной засухой) V < зо % в слоях

0-20 0-50

Слабая 20-40 1-2 0-1 10-20 —

Умеренная 41-50 3-4 2-3 20-30 12-20

Сильная 51-60 и более 4-5 3-4 30-40 21-40

Очень сильная 61-70 и более 5-6 4-5 50-60 41-52 и более

Часть II содержит методы прогнозов урожайности сельскохозяйственных культур для Забайкалья, Якутии, Амурской области и Хабаровского края.

Разработанный автором метод прогноза урожайности сельскохозяйственных культур изложен в двух главах. В первой главе описан метод синоптического диагноза атмосферных процессов над полярными широтами северного полушария за предшествующий зимне-весенний период ( анализ термобарического поля, по картам

АТ-50, АТ-100, АТ-500 гПа - за декабрь, январь, Февраль, май ).

Во второй главе приведен расчет урожайности ранних яровых культур, сои, картофеля по статистическим уравнениям, составленным на основе корреляционных связей элементов атмосферной циркуляции за декабрь-февраль с урожайностью Забайкалья, Якутии, Амурской области и Хабаровского края.

В главе I ( ч. XX ) представлен метод диагноза синоптической ситуации, позволяющей дать предварительный прогноз урожайности сельскохозяйственных культур в текущем году. Метод основан на учете изменений в атмосферной циркуляции при переходе от зимы к лету, которые определяют ход синоптических процессов, аномальных погодных условий в летнее время и урожайность сельхозкультур ( Свинухов, 1967 ; Педь, 1973 ; Пасов, 1988 и др. ). Автором выявлены некоторые закономерности хода синоптических процессов по среднемесячным картам АТ-100, АТ -500 гПа за декабрь, январь и Февраль^ предшествующих низкоурожайному, среднеурожайному и высокоурожайному годам. Основные диагностические признаки

типичных атмосферных ситуаций приведены в.таблице 3.

Диагноз синоптической ситуации предлагается проводить на основе фиксации местоположения циркулярного вихря ЦПВ, его ложбин и гребней на уровнях АТ 500; АТ 100; АТ 50 гПа ос-

редненных за декабрь, январь и февраль , а расчет - по урав-*

нениям регрессии, включающих суммарное значение коэффициента вариации положения субтропического струйного течения (В.Т.Лен-шин, 1978 ), арктического фронта на 110, 120, 130 в.д. за декабрь - февраль.

Таблица 3

Атмосферная циркуляция, сроки сева, урожайность зерновых культур

Характеристика урожайности Положение ЦПВ Февраль-май Е Си? субтр. стр. теч. за Х11-11 на 110,120 130* в.д. £ С\ГГ аркт.фр. за XII -II на 110,120, 130* в .д. Сроки сева

высокая Северная Канада >0.25 > 0.7 оптимальные

средняя Полюс Канада- Таймыр 0.24 - 0.2 0.7 - 0.5 позже на 10 дней

низкая Таймыр- Северные моря < 0. 19 < 0.5 позже на 20 дней и более

В главе 2 (ч. II) даны методы прогноза урожайности сельскохозяйственных культур ( ранних яровых зерновых культур ) ' для республик: Бурятия, Саха С Якутия ), Читинской и Амурской областей и Хабаровского края.

Уравнения регресии имеют вид

у, = а, - Ъ, (. 2 - ЫГ'- СГ* ~ Х ) ;

И Суу су/тр. стр. - Н. У.

. , . Г Сиу аркт. фр. - Л

у - а - Ь ( 2-----— ) ;

г 2 Сщ аркг.фр. -н.у.

у = А ( 2 - ) 1 В ( 2 - + С ;

3 ЕСVI аркт. И.У. tvfip.ap.-HV.

"где: 2 Сеу<Гг/.су- " ~ суммарный коэффициент вариации поло-

жения субтропического струйного течения за декабрь - февраль на 110 , 120, 130 градусов восточной долготы;

Е С арк-т. срр. -X - суммарный коэффициент вариации положения арктического фронта за декабрь - Февраль на 110, 120, 130 градусов восточной долготы;

Суммарные значения коэффициентов вариации 2 Су^ суЪтр. "ЕСчу -аркт. ур. -Х- - на 100, 110, 120 градусов восточной долготы за декабрь - февраль приводится за предшествующий зимний период перед составлением прогноза;

Суммарное значение коэффициентов вариации стр. - м.у.,

ЕСчу аркг. <рр. - н. У. - приводится за декабрь - февраль на 110, 120 , 130 градусов восточной долготы за зимний период

самым низкоурожайным годом ( области, края, республики ) за последние 20 лет. . - коэффициент вариаций ;

б 1> "г-

Су = -=--— , где б, - среднее КЕадратическое отклонение *

оси струи линии фронта на широте; Р - среднее значение положения струи линии фронта на широте.

Весной, после выполнения плана сева на 80 % используется уравнение вида: у = С - Ап - ВРе , где п - число дней от первого апреля на дату выполнения сева зерновых, сои, или посад ки картофеля на 80 % ; А, В, С - коэффициенты регрессии;

Разработанные автором методы используются Дальневосточным, Забайкальским и Якутским УГМС для составления прогнозов урожайности пшеницы, ячменя, овса и зерновых в целом.

Оправдываемость прогнозов урожайности по предлагаемым методам за 1985 - 1991 годы составила 83 - 97 X .

Часть III посвящена исследованию влияния погодных условий на формированиее количества питательных веществ в хозяйственно-ценной части сельскохозяйственных культур.

• Работы в данном направлении велись многими учеными ( Миль-ский, 1936; Страшный, 1978; Шарапов, Смирнова, 1962; Полевой, 1985; Пельменев, 1985 ; Строгонова, 1986 ; Кондратьев, 1990 и другие ). Однако, для Восточной Сибири и Дальнего Востока эти вопросы далеко не изучены.

Исследования в этом направлении автором продолжены. В основе проводимых работ лежат следующие положения: 1. Свет,

тепло и влага,в своем количественном выражении,определяют количество минеральных веществ, которое может поглотить растительный генотип на разных этапах онтогенеза за период вегетации в целом для биосинтеза белков, жиров и углеводов.

2. Уменьшение от экватора . к полюсам количества солнечной энергии, тепла и влаги исторически обусловило оскуднение почвенного плодородия, уменьшение толщины гумусового слоя, и увеличение его кислотности.

3.' Дефицит тепла и влаги, нарастающие с юга на север, * снижают биологическую продуктивность растений и качество хозяйственно-ценной части урожая.

B-главе 1 (ч. III ) автор, исходя из положений

ч

\

отмеченных выше, осуществил попытку оценки роли тепла и влаги

в биосинтезе растений. Для этой цели были использованы

*

сведения о количестве тепла ( сумм температур воздуха выше 10° С ), количестве осадков, влажности воздуха и почвы за период активной вегетации растений, при которых происходил биосинтез белков, жиров, углеводов и витаминов. При этом учитыва-

лось, что уход за посевами осуществляется по новейшей технологии и общепринятыми нормами внесения удобрений.

Исследования автора проводились по составленной им программе, предусматривающей определение качественного состава сельскохозяйственных культур; выращенных на полях совхозоз, колхозов различных природно-климатических зон в пределах выделенного ареала. Для уточнения северной и южной границ культур разработаны методы расчета границ ареала на основе учета биологических особенностей растений. Северную границу ареала сельскохозяйственных культур .рекомендуется устанавливать по картам сумм среднесуточных температур воздуха выше 10* С и среднемесячной температуре самого теплого месяца. Роль северной границы на картах выполняют изотремы t > 10° С, средней температуры июля и продолжительности безморозного периода с учетом биологического минимума культур. Метод предусматривает выполнение трех условий:

а) разность сумм климатических ( выше биологического минимума ) и сумм билогических температур равна и больше нуля, т.е.

(Г tic > 10° + 200° ) ~Zt6 > о"

б) минимальные температуры самого теплого летнего месяца

( июля ) должны быть выше минимальных биологических температур растений, находящихся в это время на стадиях цветения и Формирования репродуктивных органов.

в) разность продолжительности безморозного периодаСН без.п.) при данной сумме биоклиматических температур и периода вегетации сельскохозяйственных культур ( Н ser. ) должна быть равна или больше нуля, т.е.

(Н без.п. ♦ 10 дней^- Я вег. > 0

Продолжительность безморозного периода является очень важным показателем, особенно для северных районов, где вегетация культур прекращается в связи с наступлением заморозков.

Южную границу ареала сельскохозяйственных культур предлагается устанавливать по картам: 1 - сумм температур воздуха выше 10° С и 2 - средней температуры самого теплого месяца.

Южной границей ареала культур на климатических картах являются, изотермы, у которых выполняются следующие условия:

а) разность сумм климатических температур ( выше биологического минимума ) и биологических температур должна быть равна или меньше нуля.

(2^ <Г 10° - 200* ) -1-Ьб ^ 6°

б) климатические температуры самого теплого- летнего месяца ( июля ) не должны превышать температуру биологического максимума растений, находящихся в это время на стадиях цветения и развития репродуктивных органов.

» о

■Ь ср.VII ^.-Ь биол.макс.

Предлагаемые методы расчета северной и южной границ ареала культур, произрастающих на юге Восточной Сибири и Дальнего Востока, позволяют решить'вопросы рационального размещения сортов этих культур, а также установления основных закономерностей изменчивости их химического состава от погодных условий в пределах установленных границ.

Автором, на основе изучения биологических особенностей основных сельскохозяйственных культур и оценки климатических

особенностей Восточной Сибири и Дальнего Востока, произведен расчет климатических параметров северной границы ареала зерновых культур ( пшеницы, ячменя, овса ), сои, картофеля, капусты, свеклы, томатов ( табл. 4 ).

Таблица 4

Климатические параметры северной границы ареала сельскохозяйственных культур

Культура Ь> 10* с Период с г > 10*С Температура самого теплого месяца (июль)

макс. средн. мин.

пшеница 1400 90 24,0 15,5 10,0

ячмень 1250 75 22,5 14,8 ' 9,0

овес 1300 80 23,0 14,0 9,4

соя 2300 130 27,0 18,0 12,5

картофель 1100 60 21,5 14,5 3,4

капуста 1500 93 24,5 16,0 10,2

свекла 2000 130 27,0 18,0 12,5

морковь 1500 98 24,5 16,0 10,2

томаты 1800 - 120 26,0 17,4 11,8

Северная граница ареала у всех рассматриваемых культур находится в пределах территории Восточной Сибири и Дальнего Востока. Южная граница ареала многих культур выходит за пределы рассматриваемой территории и располагается в Монголии, Корее и Японии. Для ее уточнения приводятся в работе карты

о

сумм температур воздуха выше 10 С, средней температуры самого теплого месяца, количества осадков за год.

Б проведении исследований по оценке влияния погодных условий на количество питательных веществ в продукции растениеводства Восточной Сибири и Дальнего Востока в 1976 -1985 годах принимали участие Забайкальское, Якутское, Калымское, Камчатское, Сахалинское, Дальневосточное и Приморское управления по гидрометеорологии Госкомгидромета, а также ДальНИИСХ. Территориальные управления по гидрометеорологии обеспечивали доставку в Хабаровск образцов продукции растениеводства ( пшеницы, ячменя, овса, сои, картофеля, капусты, моркови, свеклы ) вместе с агрометеорологическими наблюдениями а ДальНИИСХ - определение их качественного состава ( зав.ла-бораторей Л.П. Конечная ). Кроме этого, со всех ГСУ в Восточ ной Сибири и Дальнего Востока собирались сведения о качественном составе сортоиспытуемых сортов и метеорологическая информация за 1968 - 1985 годы. Обобщались материалы по запасам тепла и влаги за летний сезон. Анализ материала показа! что в Приморском крае при показателе увлажнения Ку = 0,6 -1,4 ( за май -август ) в зернах пшеницы оказалось белка 12-17 5 клейковины - 25,8 - 47,0 Э; . Стекловидность составила 13 - 62 % В Центральной Якутии при показателе увлажнения Ку = 0,6 -0,2 в зернах пшеницы количество белка оказалось равным 15,7 18,2 %; клейковины 30,1 - 52,8 X; стекловидность составила 53 02 %. \

В зерне сои в Приморском, Хабаровском краях и Амурской области количество хира изменялось от 16,2 до 20 X , а количество белка - от 27,8 до 42,8 X.

В клубнях картофеля , произрастающего на территории Восточной Сибири и Дальнего Востока, у скороспелого сорта " Прие-кульский " количество крахмала составляло от 12 до 21 X ;

сухого вещества - от 18,7 до 28,4 %; витамина С - от 18 до-22,7 мг/ 100 г. В Якутии, Магаданской области и Камчатке у сорта "Приекульский" количество крахмала составило от 9,8 до 12,5 %, сухого вещества - от 12,3 до 16,2 X. Витамина Сот 11.4 до 17,9 мг/ 100 г.

Количество питательных веществ у томатов в Приморском, Хабаровском краях и Амурской области распределилось следующим образом : сухого вещества - от 4,5 до 8,1 X ; суммарного содержания Сахаров от 1,9 до 4,9 X ; белка - от 0,55 до 1,65 Х\ титруемой кислотности - от 0,36 до 0,85 X ; аскорбиновой кислоты - от 12,0 до 35,7 мг /100 г; каротина от 0,76 до 1,58 мг / 100 г.

У раннеспелых сортов капусты ( номер 1к -206, Скороспелая, Июльская ) количество сухого вещества колебалось от 6,5 до 12,7%; сахара - от 3,1 до 6,7 X ; клетчатки - от 0,6 джо 1,3 X ; белка от 1,5 до 2,7 X; аскорбиновой кислоты - от 36,3 до 73,2 мг/100г.

» У столовой свеклы на территории Восточной Сибири и Даль-

него Востока количество сахара колебалось от 6,4 до 17,7 X ; сухого вещества - от 10,9 до 23,3 X. У моркови в корнеплодах сухого вещества было от 12,7 до 19,4 сахара -от 0,6 до 17,8Х ; белка - от 0,7 до 2,3 % ; каротина - от 9,0 до 22,2 мг /100 г.

В результате в распоряжении автора оказался огромный материал, который после статистической обработки позволил разработать метод оценки качественного состава сельскохозяйственных культур по природно - климатическим зонам Восточной Сибири и Дальнего Востока. В процессе работы для каждой культуры строились номограммы трехмерной связи сумм температур воздуха больше 10° С, показателя увлажнения Ку за апрель-сентябрь и наиболее ценного, информативного показателя.,

отражающего качество данной культуры. Так, для картофеля этим показателем являлся крахмал, для моркови - каротин, для сои- жир и т.д. В поле номограммы выделялись области высоких, средних и низких значений данного элемента. Кроме этого, устанавливалась регрессионная связь между химическими элементами. У картофеля определялась связь между содержанием крахмала и сухого вещества, витамином С; у моркови -каротина с сухим веществом и количеством сахара; у сои -жира и белка и т.д.

В результате, автором был разработан метод,позволяющий по

о

данным сумм температур воздуха больше 10 С , показателю увлажнения за апрель -сентябрь, определять ( по номограммам ) основные показатели, определяющие хозяйственную ценность продукта. А затем, используя статистические уравнения расчета между показателями, определять их значения.

В главе 2 (ч.Ш) представлена апробация метода оценки качества урожая, предложенного автором, по культурам-.пшенице, сое и картофелю. Для каждой культуры приводятся номограмма, графики, уравнения регрессии, карты районирования территории Восточной Сибири и Дальнего Востока по содержанию в полезной части растения питательных веществ. Так, для пшеницы - содержание белка и клейковины, для сои - жира и белка, для - картофеля - крахмала, сухого вещества, витамина С ( рис. 4,5,6 ).

На основе проведенных исследований, аьализа и обобщения материалов, получены следующие основные приоритетные результаты.

1. Впервые исследована атмосферная засуха на территории СССР в целом, Восточной Сибири и Дальнего Востока в частности.

2. Разработана автором методика оценки атмосферной засухи и суховеев. По приведенным в работе критериям, атмосферная

Рис 4. РАйониРоглниЕ территории Восточной Сибири и Дальнего Востока

ПО СОДЕРЖАНИЮ 1 ПШСНИЦЕ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЦЕСТ»

_Ж?_дг

Рис. 5" Районирование территории южной части Дальнего Бостона по

содержанию в сое жира и белка (в %) 32

Рнс. 6 Районирование территории Забайкалья. Якчтин и лтнего Востока

ПО КИММЧГСКСМЧ С0СТА6У КАРТОФЕЛЯ :

засуха оценивается по температуре, а суховеи - по скорости ветра и температуре.

3. Составлена карта районирования СССР, в том числе Восточной Сибири и Дальнего Востока по срокам появления и прекращения засухи.

4. Разработаны автором методики оценки почвенной засухи.

5. Приведена статистическая связь атмосферной и почвенной засух и рассмотрено влияние обвей засухи на биологическую продуктивность зерновых культур в Забайкалье, Якутии и Приамурье.

6. Разработаны критерии избыточного увлажнения почв и дана их оценка.

7. Разработаны методы диагноза синоптической ситуации над северным полушарием за декабрь-февраль для прогноза урожайности сельскохозяйственных культур.

8. Разработан метод прогноза урожайности зерновых бобовых культур и картофеля для Забайкалья, Якутии и Приамурья.

9. Впервые разработан метод оценки влияния погодных условий на количество питательных веществ в продукции растениеводства.

10. Впервые произведено районирование территории Восточной Сибири и Дальнего Востока по количеству питательных веществ колосовых культур ( пшеницы ), сои, картофеля.

Предложенные методы внедрены и внедряются в практику агрометеорологического обеспечения сельского хозяйства Восточной Сибири и Дальнего Востока. Развитие этих исследований, разработ ка на их основе новых методов оценки состояния и продуктивности сельскохозяйственных культур проводятся в рамках важнейших целевых программ ГКНТ: " Восточная Сибирь " и " Дальний Восток

По теме диссертации опубликованно 58 работ. Основные из

них:

1. Основные закономерности изменения климата во времени и пространстве и их учет при составлении долгосрочных прогнозов // Матер, международного XXIII географического конгресса . - М. : Из-во АН СССР, 1975.- Т. 12. - С. 345 - 420.

2. Об изменчивости во времени и пространстве агроклиматических ресурсов . территории // Матер. VI съезда географического общества СССР : Гидрология и климатология . -Л. ,1975.

3. Сельскохозяйственная оценка продуктивности климата Восточной Сибири, Дальнего Востока и трассы БАМ для ранних яровых культур. - Л. : Гидрометеоиздат, 1980. -182 с.

4. Возможности миграции бабочек луговой совки Приамурья // Труды Сиб. отд. ВАСХНИЛ. - Новосибирск , 1981. - С.60 - 67

( соавтор Л.П.Бергер ).

5. Микроклиматическая изменчивость термического режима воздуха в востоных районах зоны БАМ // Труды ДВНИГМИ . -Л. : Гидрометеоиздат, 1982. -Вып. 98. ( соавторы Л.М.Крамар,

А.В .Ремес ).

6. Методы прогноза средней областной урожайности и валового сбора зерновых культур для территории Амурской области. - Хабаровское кн. из-во, 1983. - 53 с.

7. Методы прогноза средней краевой урожайности и валового сбора сельскохозяйственных культур для территории Приамурья . - Хабаровское кн. из-во, 1985 . - 51 с.

8. Засуха и лесные пожары на Дальнем Востоке. -Хабаровское кн. из-во, 1Э85. -117 с. С соавтор Т.В.Костырина ).

9. Агроклиматические ресурсы и оценка биоклиматической продуктивности земель колхозов и совхозов Амурской области. -Благовещенское кн. из-во, 1986. -178 с.

10. Ресурсный потенциал сельскохозяйственного произ-

/

У

водства. Природно - климатические условия и экономические предпосылки дальнейшего развития сельского хозяйства Хабаровского края. // Система ведения сельского хозяйства Хабаровского края.-Изд. Сиб. отд. ВАСХНИЛ.' Новосибирск , 1986. - С. 24 -33. 321 - 337.

11. Об использовании сеяных трав на зеленый корм и методы расчета их урожайности для территории Хабаровского края и Амурской области. // Труды Зап.Сиб. НИИ . - М. : Гид-рометеоиздат. - 19В7. - Вып. 82 . - С. 93 -98. ( соавтор

Л.П.Буренкова ).

12. Биоклиматическая продуктивность земель южной части Дальнего Востока // Социальная экология и здоровье человека. - Из-во АН СССР : Хабаровск . - 1988. - С. 62 - 63. ( соавтор Л.Т.Крупская ).

13. Влияние засухи, избыточного увлажнения почв на Формирование урожайности сельскохозяйственных культур. -Хабаровское кн. из-во, 1990 . - 51 с.

14. Теоретические основы использования сезонной циркуляции в стратосфере при долгосрочном прогнозировании урожайности сельскохозяйственных культур. - Хабаровское кн. из-во,

1992. - 107 с.