Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Моделирование, оценка и рациональное использование агроклиматических ресурсов России

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Моделирование, оценка и рациональное использование агроклиматических ресурсов России"

и ¿>

ЬЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА РОССИИ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ЦЕНТР РОССИИ

На правах рукописи УДД 63: 551.582:519.6

Жуков Виктор Алексавдровнч

МОДЕЛИРОВАНИЕ, ОЦЕНКА И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РОССИИ

Специальность 11.00.09 - Метеорология, климатология,

агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Москва - 1998

Рабата выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной метеорологии

Официальные оппоненты заслуженный деятель науки РФ, доктор географических наук, профессор Е.С. Уланова

доктор географических наук, профессор ЕЛ. Романов» доктор географических наук АА, Исаев

Ведущее предприятие Всероссийский научно-исследовательский ннспггут

гидрометеорологической информации - Мировой центр данных.

Защкгз дйссерт-ащш состойте* О В ~С)&1<С[др5! ЭВг.ш 14 часов на заседании Специализированного совета Д 024.05.01 при Гидрометеорологическом научно-исследовательском центре России по адресу: 123242, г. Москва, Б. Предтеченский пер., л 9-13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Гидрометцентра России

Автореферат разослан 50 Октября 1998г.

Ученый секретарь

Специализированного совета, А

доктор физико-математических наук^с2й Н.С. Сндоренков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Сложность задачи и ее актуальность особенно проявляются в приложении к России, которая обладает большим разнообразием почвенно-климагаческих условий, а наиболее развитые в сельскохозяйственной отношении регионы ее, располагающие плодородными почвами, находятся в зоне рискованного земледелия. Этим определяются постоянно возрастающие требования к системе агроклиматического обеспечения сельского хозяйства справы, центральной задачей которой является оценка агроклиматических ресурсов и разработка рекомендаций по их рациональному использованию.

Основные кепи и задачи исследования.

1. Изучение и обобщение требований к факторам климата основных сельскохозяйственных культур в онтогенезе в различных почвенно-климатическнх зонах России.

2. Разработка технологии диагностики системы погода-урожай с учетом влияния неблагоприятных погодных условий и оценка агроклиматических ресурсов возделывания основных культур на территории различных субъектов Российской Федерации.

3. Оценка степени соответствия природно-ресурсного потенциала различных субъектов Федерации потребностям культур, возделываемых на их территории.

4. Разработка методики прогнозирования агроклиматических изменений и модели оптимального размещения культур, в том числе с учетом этих изменений.

5. Разработка концепции и инструментария специализированного агроклиматического обеспечения аграрного сектора экономики России в новых условиях хозяйствования.

Методика исследований и исходная инфоумаиия.

В качестве аппарата исследований использованы алгоритмы распознавания образов, цепи Маркова н методы математического

моделирования с использованием аппарата линейного программирования.

В работе использованы материалы агрометеорологических наблюдений сета станций Росгидромета, н данные Госкомстата по урожайности и структуре посевных площадей под основными культурами за период с 1946 по 1993 гг. Для определения поправок к значениям показателей климата на элементы рельефа использованы тагах материалы микроклиматических наблюдений агрометеорологического полигона Института географин АН Республики Молдова.

Научная новизна. Предложенные теоретические положения количественной оценки агроклиматических условий возделывания сельскохозяйственных культур путем дифференцированного учета влияния неблагоприятных погодных условий на их урожайность позволили развить принципиально новое направление в агрометеорологии - стохастическое моделирование и прогнозирование агроклиматических ресурсов и их рациональное использование в условиях меняющегося климата. При этом впервые:

• предложен принципиально новый подход к оценке агроклиматических ресурсов возделывания конкретных культур, реализующий идею последовательной подекадной оценки сложившейся погодной ситуации и ее соответствия требованиям культуры, снижптия урожайности в аномальные годы и их вероятностной интерпретации в многолетнем разрезе;

• разработана уникальная технология диагностики системы климат-урожай, позволяющая выявить наиболее сложные периоды на территории России для конкретных культур и на основе этого рекомендовать оптимальные страт ни организации сельскохозяйственного производства от выбора форм и сроков проведения защитных мероприятий до оптимизации размещения культур;

• дана количественная оценка агроклиматических ресурсов возделывания основных сельскохозяйственных культур на территории всех субъектов Российской Федерации, выраженных в климатически обеспеченной урожайности.

Полученные результаты позволили вынести на защиту:

• технологию диагностики агроклиматических условий, основанную на последовательном сопоставлении дифференцированных во времени ггттяттитт/лтт^гггч! ПОГОДНЫХ условий С требованиями К НИМ СО стороны сельскохозяйственных культур, на формальном уровне реализующую идеи распознавании образов;

• новый подход к стохастическому моделированию агроклиматических ресурсов в их коротхопериодному (на 10-15 лет) прогнозированию с учетом колебаний н изменений климата;

• методику расчета и оценку климатически обеспеченной урожайности основных сельскохозяйственных культур на территории России;

• модель оптимизации структуры посевных площадей и специализации сельскохозяйственного производства с учетом климатических особенностей территории РФ;

• климатически целесообразные схемы размещения сельскохозяйственных культур на территории России в рамках субъекта Федерации с оценкой степени их соответствия сложившейся структуре;

• концепцию дальнейшего развития н совершенствования подсистемы агроклиматического обеспечения аграрного сехгора экономики России;

• принципы построения и функционирования автоматизированной информационно-советующей системы "Климат-Урожай".

Практическая значимость работы заключается ■ ее тшрмминипгти на развитие и совершенствование подсистемы специализированного агроклиматического обеспечения аграрного сектора экономики России в новых экономических условиях. Выполненные в рамках диссертационной работы исследования позволяют модернизировать подсистему н реализовать вдею оказания индивидуальных (адресных) услуг (советы, рекомендации, оповещения и др.) непосредственно производителям сельскохозяйственной продукции, чему в немалой мере способствует внедрение ПЭВМ на всех уровнях - от министерств до отдельных хозяйств.

Проведенные исследования способствуют рациональному использованию агроклиматических ресурсов России и найдут применение в таких практических задачах, как размещение культур и внедрение

интенсивных технологий тс возделывания, обоснование крупных мелиоративных проектов, ншродухция хультур в нх сортов, обоснование строительства объектов переработки продукции, выбор системы земледелия, обоснование закупочных цен на продукцию и др.

Реапшаиия уаботы. Результаты исследований по оптимизации структуры посевных площадей были переданы в 1986г.для практической реализации в Госагропром РСФСР и ВАСХНИЛ и после рассмотрения одобрены и рекомендованы для использования ВНИЭСХ н ВНИЭТУСХ при разработке прогноза развитая и размещения зернового хозяйства страны ( ОНТП 0.51.03 "Зерно").

Результаты работы были использованы при сравнительной оценке почвенно-климатических условий экономических районов России и стран Европы и Северной Америки, выполненной по заданию УГМО Госкомгндромета и переданной для использования в Госплан, ВНИЭСХ, БНИИСХР (алы внедрения гидрометеорологической информации от 19.12.1986г.и 25 02.1987).

Разработанная соискателем методика оценки агрокпитпическиА ресурсов в порядке внедрения в практику результатов НИР передана для использования в работе в Приморское УГКС, ДВНИГМИ, ОГМИ (акш внедрения научно-методической документации от 26,.06.85г., 28.06.85г., 04.02.87 г.).

В настоящее время в Северо-.Кавказском УГМС и УГМС ЦЧО проходит производственные испытания первая версия разработанной под руководством соискателя и при его непосредственном участии автоматизированная информационно-советующая система (АИСС) "Климат-Урожай".

Отдельные разработки соискателя внедрены в ДВНИГМИ, ВНИИЭСХ, ВНИЭТУСХ, НИЦ "АСУ-огросервнс" (МосхваХ в Северо-Кавкязском инеггатутс садоводства и виноградарства (КраснодарХ в отделении РАСХН по Нечерноземью (Немчиновка Московской обл.,Х в Институте географии АН Республики Молдова и др.

^^ряйд^яи паботи. Основные результаты работы докладывались на Всесоюзных совещаниях по усовершенствованию системы агроклиматического обеспечения сельского хозяйства (Москва, ВДНХ,1979; Таллин, 1981); Всесоюзной конференции "Гидрометеорологическое обеспечение мероприятий по выполнению Продовольственной программы СССР" ( Днепропетровск,1983); П Всесоюзном симпозиуме "Физические ягт»«-пл теории климата" (Обнинск, апрель 1984); Всесоюзном межведомственном семинаре "Актуальные проблемы агроклиматического обеспечения Продовольственной программы СССР" (Обнинск, сентябрь 1984); Заседании Президиума ВАСХНИЛ ( Москва, 1986); Выездной сессии ВАСХНИЛ по проблеме "Обеспечение устойчивого развития сельскохозяйственного производства и борьба с засухой" (Волгоград, 1987); Областном научно-техническом совещании "Получение и использование Агропромом Калужской области данных о погоде и климатических ресурсах" (Калуга, 1987); Всесоюзной конференции "Проблемы развитая и размещения АПК СССР" ( Краснодар, 1987); Всесоюзном совещании "Гидрометеорологическое обеспечение агропромышленного комплекса страны" ( Целиноград, 1988Х Всесоюзном совещании "Проблемы агрометеорологического обеспечения сельского хозяйства" (Курск, 1990Х ХУ Международной конференции по метеорологии Карпат (Киев, 199IX Всероссийском совещании "Луги совершенствования гидрометобеспечения зернового хозяйства России" ( Кучино Московской области, 1993); Сессии МЦ Русского Географического общества "Проблемы агроклиматалошмн, микроклпматологин и климатологии почв" (Москва, 1993); Оперативно-производственном совещании "Опыт агрометеорологического обеспечения сельскохозяйственного производства России в современных экономических условиях" ( Ростов-на-Дону, 1994); Научной конференции по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды (Москва, 1996Х Международной научно-технической конференции "Научно-практические проблемы мониторинга засухи в Российской Федерации" (Обнинск, 1997Х а также на заседаниях Проблемного Совета по агрометеорологии и ежегодных научных сессиях по результатам

исследований в рамках Федеральной целевой программы "Развитие системы гидрометеорологического обеспечения народного хозяйства РФ в 1994-1996 годах и на период до 2000 года!1.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Диссертация состоит из введения, трех частей, включающих в себя семь глав, выводов, заключения, списка литературы и приложений.

ЧАСТЬ L МЕТОДЫ ОЦЕНКИ АГРОКЛИМАТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ И ЕГО МОДЕЛИРОВАНИЕ Первая глава в качестве вводной содержит анализ современного состояния количественной оценки агроклиматических ресурсов. Подчеркивается большой вклад в проблему нескольких поколений агрометеорологов, в частности AJL Воейкова, П.И. Броупова, Г.Т. Селянинова, НИ. Колоскова, Ф.Ф. Давшая, С.А Сапожннковой, А.М. Шульгина, Д.И. Шашко, Е.С. Улановой, AIL Федосеева, Ю.И. Чиркова и др. Фундаментальные труды и монографии указанных авторов составили ядро базы знаний системы агроклиматического обеспечения АПК и позволили в свое время научно обосновывать целесообразность проведения многих мероприяшй Продовольственной программы страны.

Агроклиматология является прикладной наукой и ее задачи вытекают из потребностей сельского хозяйства на конкретном этапе его развития. Ретроспективный анализ агроклиматических работ подтверждает это положение для отечественной агроклиматологии. Отмечается, тго центральная задача агроклиматологии -оценка . ресурсов климата применительно к сельскохозяйственному производству - на различных этапах ее развития не претерпевала каких-либо изменений. Однако методы оценки агроклиматических ресурсов и формы их представления существенно менялись в зависимости от уровня развития агрометеорологии как науки в целом. Приводится критический анализ существующих показателей воднотеплового режима, составляющего основу методов оценки агроклиматических ресурсов возделывания сельскохозяйственных культур.

До недавнего времени данечным - результатом оценки агроклиматических ресурсов являлось их районирование, т.е. представление в виде картографических моделей отдельных показателей климата, наиболее значимых для сельскохозяйственных культур . Основное назначение этих показателей при агроклиматическом районировании - выделение районов, близких по .степени сходства климатических условий применительно к объектам сельского хозяйства или, «по одно и то же, близких по степени влияния климата на развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур. Поскольку оценка агроклиматических ресурсов при таком подходе сводилась к выявлению возможности прохождения растением всех стадий развития от начала вегетации до получения готовой продукции, ресурсы имели размерность гидрометеорологических параметров либо представляли собой безразмерную величину. В настоящее время под агроклиматическими ресурсами подразумевается совокупность агроклиматических условий, определяющих величину получаемой сельскохозяйственной продукции на конкретной территории. Такое толкование агроклиматических ресурсов ' определяет и форму их представления в различных индексах урожайности, что предполагает знание биологических особенностей культур я требований их к факторам внешней среды. Исходя из этого предлагается принципиально новая технология оценки агроклиматических ресурсов. Теоретической основой ее является дальнейшее развитие известной в экологии растений концепции , в соответствии с которой нормальный рост а развитие растений обеспечены в тех случаях, когда важнейшие циклы их развития попадают в периоды, благоприятные для инх по погодным условиям. Такие периоды в силу стохастического характера гидрометеорологических элементов чередуются с неблагоприятными периодами, тормозящими развитое растений, а иногда приводящими х их гибели. В такой постановке задача сводится к выявлению неблагоприятных временных отрезков в течение вегетационного периода, их идентификации и к расчету вероятностных характеристик и потерь урожая, т.е. к агроэкологической диагностике системы климат-урожай, на формальном уровне реализующей алгоритмы распознавания образов.

Методик* диагностики системы сводится к последовательному решению следующих частных задач:

• идентификация метеорологической ситуации вегетационного периода в целой применительно к каждой конкретной . культуре по всему

• расчет потерь урожая каждой культуры из-за неблагоприятных условий погоды и климатически обеспеченной урожайности любой культуры при ДОС1Н1 нушм уровне культуры земледелия.

Задача идентификации метеорологической ситуации декады

применительно к той или иной культуре формально сводится к нахождению правила, позволяющего на основании фактических значений множества гидрометеорологических параметров однозначно определить состояние системы погода-урожай в конкретную декаду. Поскольку набор оценок возможного состояния системы для каждой декады конечен и заранее определен некоторым множеством, задача сводится к присвоению признака состояния системы по входному изображению, т.е. по фактическим значениям агрометеорологических элементов в конкретную декаду. Используемые при этом алгоритмы реализуют схему распознавания "с учителем", позволяющую классифицировать метеорологические ситуации

декады р для каждой культуры ц, 1} —1,0, представляемые вектор-опнсаиирм к4 на основе сравнения их с множеством обучающих выборок

0 — ; принадлежность которых к выбранным классам погодных

• идентификация метеорологических ситуаций декады;

имеющемуся ансамблю наблюдений;

ситуаций

1, 1 = 1, Ъч заведомо известна. Множество обучающих

выборок

оевОЕййнн анализа литературных истпчтпсов и специальных исследований. Процедура отнесения реальной метеорологической ситуации Хр к тому или иному талу неблагоприятных погодных условий 1 сводятся к расчету так называемого коэффициента похожести по

формуле

К ¡_] И - к

ж» - к

1

, если в<.хх<. &

(2)

<9, = тш^ , вх = тахб^ , 1= 1,к

р^(хув1) =

1, если = , О , если х^ * , j = к + 1,п

(3)

где ¿>| , - интерполяционные "веса" признаков.

Результатом вычислений , выполненных по описанному алгоритму, являются матрицы кодированных признаков ситуаций декад, или других временных интервалов, которые служат исходной информацией для идентификации метеорологической ситуации вегетационного периода в целом и выявления начала наступления неблагоприятного периода.

Оценка метеорологической ситуации вегетационного периода сельскохозяйственных культур также может бьпъ сформулирована как задача распознавания образов. Однако описанный выше алгоритм параллельного распознавания для этой цели не применим. Это связано с тем, что использование в качестве инструмента распознавания некоторого сумматора здесь невозможно, так как любая строка исходной матрицы содержит различные комбинации одних и тех же целочисленных значений признаков 1, 2,3, н т.д. В связи с тем, что сумма признаков по строкам в вегетационные периоды, различающиеся по погодным условиям, может совпадать, отнесение к тому или иному типу ситуации года в целом во многом будет зависеть от местоположения в ряду каждого признака.

Решение данной задачи может быть сведено к модели последовательного распознавания образов , когда последовательная оценка всех временных интервалов вегетационного периода дает оценку года применительно к данной культуре.

Весенне-летний период вегетации у основных культур н? территории России длится от 9 до 16 декад. Поэтому целесообразно предварительно выполнить "свертку" декадных оценок так, чтобы число оценок не превышало количества межфазных периодов. Другими словами, вначале по оценкам декад присваиваются, признаки мегеоситуациям межфазных периодов, которые затем служат для оценки ситуации года в целом.

Типизация метеорологической ситуации вегетационного периода в целом на основании "сверток" декадных оценок предусматривает привлечение данных по урожайности и сводится к следующей процедуре.

Вначале устанавливается соответствие выборки "сверток" и ряда урожайности : будем считать, что элемент -"свертка" принадлежит классу 1, если урожайность соответствующего ей года превысила или была равной последнему максимуму урожайности, и классу 2 - в противном случае.

Пусть описанием М декад рада рассматриваемых вегетационных периодов длиной N для некоторой культуры ч (= 1, <3 ) является матрица А4 (а^), I = , ] = 1,М.. Значение Яд может быть целым любым числом от 1 ДО У| , ^ У| = V.

Пусть далее ^ Ак | , к = 1, К -конечное множество таких классов» что гятгтлй объект-описание принадлежит точно одному из них; Пу количество объектов, которые характеризуются значением 1 , принимаемым признаком j , j = 1,М; Пцк- количество объектов, которые

характеризуются значением 1 по признаку j и относятся к классу

к; Пц ~тках{пцк} -

На первом шаге для каждого из М признаков д определяются соотношения:

и'

1 ПЧ

В качестве первого классифицирующего признака выбирается такой j , для которого = шах Н] .. Величина Т| определяет ошибку галга.

Все исходное множество объектов распадается на У| подмножеств, для

каждого из которых процедура повторяется вновь, выявляя следующие классифицирующие признаки. Процесс продолжается либо до полного

перебора всех признаков, либо до тех пор, пока на очередном шаге ошибка Т^

не станет больше, чем на предыдущем. Результаты распознавания представляются в виде графа-дерева решений, являющегося решающим правилом типизация благоприятных и неблагоприятных- погодных условий, т.к. узлы дерева, рассматриваемого от вершины до каждой концевой точки описывают все возможные варианты развития метеоситуаций подпериодов.

В агрометеорологии в качестве критерия оценки условий текущего года, как правило, используют величину урожая сельскохозяйственных культур, так как последняя тесно коррелирует с гидрометеорологическими факторами. Следовательно, .урожай некоторой культуры можно рассматривать в виде суммы двух составляющих: детерминированной, определяемой сложившимися темпами улучшения хозяйственной деятельности (тренд) и случайной, определяемая погодой конфетного года. Правомерность такого подхода доказана многими исследователями, однако для расчета потерь урожая из-за неблагоприятных условий погоды, на наш взгляд, правильнее выбирать в качестве случайной составляющей отклонения не от тренда, л от условной линии, огибающей пики урожайности (ОПУ). В диссертации доказывается целесообразность такого подхода на конкретных примерах

Вторая глава посвящена вопросам моделирования агроклиматических ресурсов, развитию которого способствовало бурное внедрение в практику гидрометеорологических, в том числе агрометеорологических, исследований математических методов и вычислительной текинка

Детальное рассмотрение и критический анализ существующих физико-статистических н динамико-сгатистических моделей позволяет выявить преимущество для оценки агроклиматических ресурсов имитационных динамических моделей, являющихся наиболее обоснованным инструментом исследования связей между урожайностью и климатом. Модели такого типа реализуют значительное количество связей между процессами, протекающими в растениях, и элементами окружающей среды Некоторые го этих свя-.гй хорошо изучены и легго формализуются, другие же, напротив, мало изучены и поэтому выражаются эмпирическим» параметрами. Общей же проблемой всех детерминированных мод еле!

V _•

является их привязка к определенному типу культур и мести осп необходимость идентификации большого числа параметров и верифакацн модели, а также большие объемы метеоралогических и других данных и т. Все это ограничивает использование существующих моделей для оцеш

агроклиматических ресурсов, особенно в тех случаях, когда эта оценка привязана к конкретным практическим задачам (например, оптимизация размещения большого набора культур с учетом климатических особенностей территории, сравнительная оценка условий возделывания культуры в различных регионах и др.). Главной же причиной поиска других подходов к моделированию агроклиматических ресурсов является то, что при переходе на климатологический и глобальный уровень обобщения системы погода-урожай, т.е. при переходе к системе климат-урожай, последняя превращается в сложную систему стохастического типа, требующую для своего исследования тех методов анализа, которые используются при рассмотрении стохастических процессов.

Практическая значимость сгохясгаческого моделирования агроклиматических ресурсов заключается в том, что потребитель на стадии принятия хозяйственных решений должен располагать информацией о степени риска принятая неверного решения. Эту информацию несут в себе вероятностные характеристики поведения системы климат-урожай в течение всего вегетационного периода в динамике.

Поведение системы климат-урожай предложено в диссертации описывать путем построения модели конкурирующих рисков, являющихся одним из частных случаев приложения аппарата цепей Маркова к практическим задачам, используя полученные с помощью алгоритмов распознавания образов декадные оценки состояния системы погода-урожай применительно к конкретным культурам в некотором ансамбле вегетационных периодов. Построением модели конкурирующих рисков преследуется пель -найти вероятность перехода системы из заданного начального состояния по истечении некоторого промежутка времени в любое ш возможных других состоянии в условиях, когда исключены риски появления всех остальных конкурирующих состояний.

Для построения модели конкурирующих рисков вначале рассчитываются переходные вероятности, которые описывают поведение системы климат-урожай в течение двух последовательных декад. Располагая такими сведениями, можно описать поведение системы климат-урожай в

течение всего вегетационного периода путем расчета чистых норм рыска.

Под чистой нормой риска Ру при этом подразумевается относительная

частота заданного риска в длинном раду опытов (наблюдепийХ когда этот

рнск наблюдался в условиях; где были исключены все другие риски. Другими

словами, если в течение некоторого периода временя Т в каждом интервале

Г =Т/М система находится в одном состоянии Si, то избегается риск Ку ш

протяжении данного периода. В противном случае система подвергаете>

риску. Вероятность именно такого последнего случая представляет coooi

чистую норму риска Щ и обозначается Ру . Поскольку (1- Ру ) есп

вероятность не подвергнуться рнску Ку за время Т, т.е. в течение N'

печ-.чедоввтелчпдх декад '-т'гтгм« ос"п».гтся в Sj -ом состоянии, то, согласи*

теореме умножения, получим чистую норму рисков

м

рч =1-П <5>

i-1

С агрометеорологической точки зрения чистая норма риск показывает, какова вероятность снижения урожая ш-за любого конкретно! типа неблагоприятных условий, если все остальные исключены (налptmeg путем проведения защитных мероприятий).

Построение моделей, конкурирующих рисков в приложении исследованию системы климат-урожай демонстрируется в диссертации i материалах наблюдений за погодными условиями и урожайностью яровь зерновых культур на территории Ярославской области и республике Мордовия. Выбор этих регионов объясняется заметными различиями климатических условиях и принадлежностью к одной и той же почиет« зоне- к нечерноземной зоне России.

Исходными данными при этом служат кодированные оцеп метеорологических ситуаций декад применительно к яровым зерновт культурам.

В табл.1 представлены матрицы переходных вероятностей % ц ( показывающие, какова вероятность перехода систем из состояний Sj А .

соответствующих благоприятным условиям для роста н развития яровых зерновых культур, засушливым и переувлажнен ним, в любое го этих же состояний в двух смежных декадах. Данные табл.1 являются важной характеристикой поведения системы климат-урожай применительно к рассмотренным культурам и могут широко использоваться при планировании н организации сельскохозяйственного производства. Они по существу количественно выражают те качественные различия климатических особенностей каждой из этих двух территорий, которые как раз и определяют специфику их сельского хозяйства.

В частности, видно, что в республике Мордовия яровые совершенно не повреждаются из-за переувлажнения или «спирита холодов (состояние 5>з Хно зато с вероятностью Р=0.20 сухими могут быть 5-6-я декады после сева, укладывающиеся в критический период развития этих культур. Это означает, что дважды а десятилетие здесь возможно существенное снижение урожайности яровых зерновых культур. В Ярославской области, напротив, вероятность * такого события ничтожна. Однако здесь с неменьшей вероятностью возможны потерн урожая в пернод уборка из-за переувлажнения.

Вероятность благоприятного исхода для яровых культур постепенно снижается в течение вегетационного периода в Ярославской области (от 0.71 в первых двух декадах до 0.46 в периодС созревания) и, напротив, увеличивается в республике Мордовия. Здесь, как видим, хорошие условия для созревания яровых зерновых культур н их уборки складываются почти в девяти годах нз десяга.

В табл.2, приведены чистые нормы рисков неблагоприятных исходов По определению чистая норма риска означает, какова вероятность перехода системы нз того состояния, в котором она находится в начальпый период (например, в первой декаде после сева\ в любое другое состояние по истечении некоторого времени (например, через пять декад, через семь или в конце вегетации). Начальный в конечный момешы можно задавать любые. Однако нас больше всего интересует, клхова вероятность перехода системы из благоприятного состояния в первой декаде после сева в неблагоприятное

Таблица 1

Матрицы переходных вероятностей (к) для яровых культур

Состояния ска; А ы п о с л е с е в а

1-2 2-3 34 а/ 5-6 6-7 | 7-8 | 8-9 1-2 | 2-3 | 3-4 | 4-5 | 5-6 | 6-7 | 7-8 | 8-9

Ярославская область Республика Мордовия

0.71 0.69 0.71 0.71 0.71 0.69 0.60 0.46 0.64 0.60 0.54 0.54 0.51 0.59 0.71 0.85

- Э 2 0.06 0.06 0.08 0.06 0.03 0.03 0.0 0.0 0.15 0.14 0.23 0.11 0.14 0.12 0.06 0.06

■ Ээ 0.06 0.08 0.03 0.08 0.06 0.11 0.09 0.20 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

$2 - Э 1 0.03 0.08 0.06 0.03 0.03 0.0 0.03 0.03 0.06 0.11 0.20 0.23 0.15 0.17 0.20 0.03

$2 - Э 2 0.0 0.0 0.03 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.15 0.15 0.03 0.12 0.20 0.12 0.03 0.06

- Э з 0.0 0.03 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

- 31 0.11 0.06 0.06 0.09 0.11 0.11 0.20 0.20 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Эз - Э 2 0.03 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Эз - Э з 0.0 0.0 0.03 0.0 0.06 0.06 0.08 0.11 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

Таблица 2.

Фрагмент матрицы чистых норы риска Рч перехода системы кгашат-урожай в различные состояния (яровые культуры, е — 0.01)

Декады Начальное Конечное Норма рисков

после сева состояние состояние Ярославская Республика

системы системы область Мордовия

0.999 0.991

1-6 8, 0.233 0.635

0.419 0.0

в! 0.233 0.644

0.029 0.552

0.028 0.0

в! 0.435 0.0

8» 0.028 0.0

- вз 0.136 0.0

в 5-6-й декадах (время колошения зерновых кулыур).

Анализ данных табл.2 подтверждает вышесказанное о климатачеехтп особенностях двух рассмотренных территорий. Если допустить, что потер! урожая яровых зерновых культур имеют место в том случае, когда хотя бы дв< смежные декады были неблагоприятными, то представленные в табл.: сведения можно интерпретировать следующим образом.

В республике Мордовия, где вероятность засушливых двух смежны: декад за период от 1-й до 6-й декады после сева Ра =0.552, пракгачесю каждый второй год наблюдаются существенные потери урожая яровы. зерновых культур. В период после 6-й декады здесь крайне редко отмечаютс две смежные засушливые декады (Ри увеличивается, тптп. па 0.025). Н засуха наносит ущерб растениям именно в первую половину их вегетации, период закладки н формирования репродуктивных органов. Поэтому у слови возделывания яровых зерновых культур в Мордовии следует призна: неудовлетворительными. Для обеспечения устойчивых' урожаев зде< необходимо орошение. Сроки сева яровых зерновых культур . необходим сместить на более ранние даты, чем это имеет место в настоящее время.

Что касается Ярославской области, то здесь картина резко обратта Риск засухи, наносящей ущерб яровым культурам, и продолжающейся течение двух и более смежных декад в . Ярославской области составляет все 0.088. Гораздо больший вред на этой территории яровым культурам нанос переувлажнение на фойе пониженной температуры воздуха - так называет возврат холодов. Вероятность того, что в течение первых шеста декад нос сева две смежные декады будут переувлажненными, составляет 0.136,а течение всего вегетационного периода - 0.381. Следовательно, ча] наблюдаются переувлажненные декады во второй половине. вегстахцш, кот так необходимо тепло для созревания в уборки зерновых. Следовательно, в Ярославской области для яровых зерновых культур условия вегетации всегда и, более того, довольно чпето оказыкаклЬя неблагоЬриятаыми. Но отличие от республики Мордовия здесь для обеспечения стабильности урож? яровых зерновых культур необходима тепловая мелиорация. ;

Для правильной организации сельскохозяйственного производства и особенно для оптимального размещения культур важно знать границы зоны рискованного земледелия, для определения которой до настоящего времени нет четких критериев. Численные значения норм риска появления неблагоприятных ситуаций, заметно снижающих урожайность, на наш взгляд, могут служить приближенной оценкой таких критериев.

Далее в данной главе дается краткий анализ прогнозирования агроклиматических ресурсов и предлагается метод стохастического моделирования поведения системы климат-урожай в условиях меняющегося климата.

Целесообразность стохастического моделирования поведения системы климат-урожай в меняющихся условиях; учитывающего возможность повторения климатических аномалий начала 70-х годов в будущем, прозвучала в ряде докладов еще на П-й Всемирной конференции по климату, организованной ВМО в 1979 году в Женеве. Отмечалось, что врагом производства продуктов во всех странах является короткая память об экстремальных климатических явлениях я что лучшей защитой от климатических аномалий является во всех случаях выбор таких хозяйственных решений, которые принимали бы во внимание возможность повторения этих аномалий . Во всем мире специалисты в области сельского хозяйства и представители деловых кругов должны планировать производство и спрос» а также оценивать затраты в масштабе времени, значительно превышающем традиционный ежедневный прогноз погоды. В этих условиях возникает необходимость поиска методов формального описания климатических стрессов и получения их вероятностных оценок, которые затем могут быть использованы при планировании.

Предложенный нами подход к стохастическому моделированию агроклиматических ресурсов и их короткопериодному прогнозированию реализует схему расчета вероятностных характеристик неблагоприятных погодных ситуаций и их влияния на урожай.

В основу подхода положен метод группы аналогов ( Груза Г.В., Ранькова Э.Я., 1980), модифицированный пугем рассмотрения и поиска

группы аналогов не только во временном ряду инсфументнлъных наблюдений, но и путем пространственного поиска в тех случаях, когда в ряду наблюдений за элементом на исследуемой территории не окажется временного г интервала с прогнозируемыми характеристиками элемента. Другими словами, предполагается, что прогнозируемые значения параметров климата, например, температура воздуха теплого периода и годовое количество осадков на период до 2005 года, в одной области может наблюдаться в течение некоторого периода времени уже сейчас в более южных районах. Задача заключается в поиске такого района для каждого субъекта Федерации н в оценке и экстраполяции характеристик неблагоприятных погодных условий, наблюдавшихся ранее в этом районе на территорию исследуемой области.

Тахнм образом, схема короткопернодного стохастического прогноза агроклиматических ресурсов возделывания конкретной культуры, последовательно реализует следующие процедуры:

• выбор территории-аналога для исследуемой области по средник многолетним значениям прогнозируемых параметров климата - выбо{ групп аналогов;

• вдентнфяхацня метеорологических ситуаций вегетационных перподоз выбранных групп аналогов;

• расчет вероятностных характеристик неблагоприятных метеорологически: ситуаций на территории, взятой в качестве аналога исследуемому району, экстраполяция их на исследуемую территорию;

• расчет математического ожидания потерь урожая ( в % достнгнутог максимума урожайности) каждой культуры в аномальные годы т территории субъекта-аналога и экстраполяция их на нсследусму территорию;

• расчет ожидаемой климатически обеспеченной урожайност интерпретируемой как будущие агроклиматические ресурсы д возделывания конкретной культуры на исследуемой территории, п формуле

у^У^-Е^Р, , (6)

где У1<т - клиыятнчсски обеспечсинмурожайность некоторой культуры, т/га; Ума. абсолютный максимум урожайности данной культуры и» рассматриваемой

территории, т/пи

Второй член правой части (б), по определению, яялается мхтсхагачссхим ожиданием потерь урожи данной культуры кз-5» неблагоприятных. погодных З'слоий на исследуемой территории (ц - средние потерн урожая от I- го типа иеблагопрнгтык условий, т/га; Р| - нормироааннаа на единицу вероятность поаажкка 1-го типа неблагоприятны* услоаий).

В третьей главе рассматриваются методы учета агроклиматической информации в задачах планирования и организации сельскохозяйственного производства. В диссертации рассмотрены рекомендации по использованию информации об агроклиматических ресурсах в задачах агроклиматического обоснования размещения культур и специализации сельскохозяйственного производства, являющихся определяющими для ряда другик задач.

Размещение культур и специализация сельскохозяйственного производства является сложной социально-экономической проблемой, решение которой требует детального исследования почвенно-кдйматнчееккх, водных; материально-технических, людских н других ресурсов, а также сложившихся традиций ведения народного хозяйства на конкретной территории. На стадии принятая окончательного решения приоритет в новых условиях хозяйствования отдается экономическим соображениям. Поэтому при опенке любых ресурсов, в том числе агроклиматических, необходимо показать экономическую целесообразность возделывания той или иной культуры и отраслевой направленности сельского хозяйства исследуемой территории. Целью научного обоснования размещения культур является выявление набора культур, возделывание которых целесообразно на данной территории, и выбор такого плава распределения посевных площадей под установленным набором культур, при котором достигается максимум стабильных валовых сборов продукции. Поскольку погода является основным

дестнбилизирующнм фактором в сельском хозяйстве, учет климатических особенностей территории становится непременным условием прн оптимизации структуры посевных площадей и выборе отраслевой направленности.

Выбор оптимальной структуры. посевных площадей в каждом конкретном году на практике чрезвычайно затруднен в связи с отсутствием надежных долгосрочных прогнозов погоды. Поэтому прн планировании сельскохозяйственного производства размещение культур в строгой постановке рассматривается как задача оптимального планирования, решение которой сводится к нахождению структуры посевных площадей, позволяющей достичь максимума валового сбора либо максимального числа ассортиментных наборов продукции при заданной средней многолетней урожайности культур, общей посевной площади и имеющихся материально, технических ресурсах. Полученные таким образом планы ориентированы на среднее состояние погоды в не учитывают ее колебаний по годам, вследствие чего оказываются малоэффективными, особенно в аномальные годы.

Научное обоснование размещения сельскохозяйственных культур с учетом агроклиматических особенностей территории в агроклиматологии рассматривается в двух аспектах:" ^

В первом, узком смысле задача размещения культур сводится к определению ареала их, а ее традиционное решение - к районированию территории по комплексу агроклиматических показателей тепло- и влагообеспеченности, соответствующих требованиям конкретной культуры. В результате определяется принципиальная возможность возделывания культуры на той или иной территории.

В более широкой постановке задача агроклиматического обоснование формулируется применительно к размещению некоторого заране« установленного комплекса культур. В этом случае результатом ее решение является изменение или корректировка сложившейся структуры посевны площадей для достижения поставленной цели. Целью мажет быть млкгиыу; валового урожая в многолетнем разрезе, получение максимально! ассортимента, продукции, стабилизация валовых сборов и др. При этом качестве обязательного условия выступает сохранение общей посеяно

площади, что соответствует интенсивному способу развитая сельского

хозяйства. Следовательно, в такой постановке задача размещения сводятся к

определению экономически целесообразной структуры посевпых площадей

под культурами на основе анализа климатологической информации.

Предложенная в диссертации модель размещения культур реализует

следующую схему.

Пусть вц - общая посевная площадь в регионе (областнХ

включающем в себя N субъектов Федерации (административных районовX

выделенная под сельскохозяйственные культуры общим числом Ь; - обшая

посевная площадь в 1-й области (районе) ( 1=1, ./V X выделенная под этот же

N

набор культур и, следовательно, Е 81 -Б» ; яд , Ьц -соответственно

минимальная и максимальная площади в 1-й области (районеХ выделявшиеся. в последние 15-20 дет под >ю культур)", ^ - искомая шющадь под }-й культурой в 1-й области (районе).

Решение задачи оптимизации структуры посевных площадей под Ь культурами будем искать путем минимизации потерь валового урожпя то-за неблагоприятных условий погоды или, что одно и то же, путем максимизации линейной формы

я I

/Лд к ц тях (7)

1-1 >т

при следующих условиях:

х _

2 ^ - ^ VI =(1,лг), (8)

>1

ь I? '

ЕЕ *ч (9)

}-) 1-1

Щ й й Ъц V j= (1д) , (10)

где /I у - климатически обеспеченная урожайность j-й культуры в i-й области

(районеХ рассчитываемая до формуле (6). ., .....

Условие (10) вводится в задачу для того, чтобы избежать нежелательного явления монокультуры и в то же время обеспечить минимальное выделение площади под малоприспособленные к условиям района культуры.

Введение в задачу (7)-(10) условия (10) позволяет легко реализовать рекомендуемые схемы размещение на практике. Действительно, ведь по существу при такой постановке задачи в ансамбле ранее реализованных планов распределения посевных шющапей отыскивается наилучший в смысле минимума потерь валового урожая из-за погодных условий. Ток кш подобный план распределения площадей либо близкий к нему уж реализовывадся на практике, то для его повторной реализации н< потребуется каких-либо дополнительных материально-технических pccypcoi либо расширения посевного клина.

Несмотря на то, что изложенная выше постановка задач] .оптимизации структуры посевных площадей практически не ограничивав количество рассматриваемых культур, в каждом конкретном случг приходится рассматривать весьма ограниченный набор культур.

В диссертации дан сравнительный анализ опубликованных моделе размещения основных зерновых культур на территории Нечерноземья (табл.3) Анализ и проверка приведенных в табл.3 схем осуществлялись в материалах гидрометеорологических наблюдений и данных Госкомстат СССР об урожайности и посевных площадях под зерновыми в период 197 1980 гг. Результаты расчетов приведены в табл.4.

Как видим, наибольшей отдачи гектара пашни и" прибавки валов oí урожая зерновых культур в Нечерноземье в те годы можно было бы дости при реализации предложенной нами схеме (вариант IY% оптимизированной; минимуму потерь урожая из-за неблагоприятных погодных условт Реализация этого варианта схемы распределения посевных площадей п

зерновыми культурами позволила бы в среднем получить более 1 млн. т зерна в год. Эффект не во все годы был бы весьма ощутимым. Однако» во-первых, при опенке эффективности всех схем размещения использована урожайность культур, полученная при фактическом размещении - при других вариантах фактического размещения она могла бы быть другой. Во-вторых, как показал анализ материалов, это связано с тем, что фактическая структура посевных площадей в тахие годы случайно оказалась весьма близкой к рекомендуемой вариантом IY. Так, в 1977 н 1979 гг. площади под ячменем практически совпадали, а под яровой пшеницей и озимой рожью различались незначительно. В эти годы фактические площади под рассматриваемым комплексом зерновых культур превышали рекомендуемые вашей схемой па 200-300 тыста. Тем не менее валовой урожай зерновых при распределения посевных площадей согласно варианту ТУ несколько превысил бы фактический за счет перераспределения площадей между отдельными районами.

И,' наконец, реализация варианта IY схемы привела бы к тому, что доля продовольственного зерна в валовом урожае составила бы от 39 до 49%, т.е. соответствовала бы тогдашним требованиям, предъявлявшимся к сельскому хозяйству Нечерноземья России. Фактичесгн же доля продовольственного зерна в рассмотренные годы колебалась от 27.8 до 46%. Что касается вариантов И н Ш, полученных на основании осредненяых оценок фактической и потенциальной урожайности, то в трех годах из шли они привели бы к снижению валовых сборов по сравнению с фактическим состоянием, а в остальные два года валовой урожай оставался бы на уровне фактически полученного. Таким образом, планы распределения посевных площадей, ориентированные на среднее состояние погоды, в рассмотренной пятилетке не привели бы к успеху как в целом за пягь лет, так ив каждом конкретном году. Предложенная нами модель размещения имеет рад достоинств, по сравнению с другими. Однако несмотря на это, получаемые с ее помощью схемы размещения требуют определенной корректировки при реализации на практике. Дело в том, что структура посевных площадей должна учитывать не только природно-ресурспый потенциал региона, но и другие

Таблица3

Схемы размещения основных зерновых культур со некоторым регионам 1 Нечерноземной зоны ЕЧ РФ (в % общей площадд хливз)

Экономический Куль туры

район' Вариант Озимая Озимая Яровы Яровой Овес:

пшеница рожь пшеница ячмень

Северо-Западный' I 1.26 1.46 0.14 3.29 1.82

П 0.44 1.56 0.01 3.06 2.15

Ш 0.52 2.52 0.32 1.61 2.06

- 1У 0.42 4 1.25 ОЛ 4.34 1.55

Центральный I 6.44 8.14 2.82 19.83 11.08

П 9.02 8.08 6.28 13.45 10.37

Ш 9.84 12.70 3.63 11.07 9.27

• 1У 12.84 5.53 3.61 21.65 7.43

Волго-Вятский I 1.76 . 7.38 2.28 8.96 6.63

. п 2.24 11.21 4.91 3.54 5.51

ш 2.08 13.26 3.87 2.84 5.54

1У 5.0? 4.59 2,68 7.76 4.49

Уральский I 0.04 2.64 4.50 5.62 5.13

п 0.01 4.50 5.84 3.11 4.72

ш 0.01 5.95 5.19 2.84 4.48

IV 0.01 1.60 5.67 5.48 3.70

Всего по культуре I 8.5 19.62 9.75 37.07 24.66

п 11.71 25.35 17.04 23.16 22.75

щ 12.45 34.43 13.01 18.37 21.74

ГУ 18.36 12.97 12.27 39.23 17.17

• Вариант I фактическое распределение площадей (среднее за период 1976-1980 гг.);

• Вариант П - оптимизация по средней урожайности (Яковлев Н.Н.,1978);

• ВариантШ- оптимизация по потенциальной урожайности (Петькова В П, 1977);

• Вариант 1У - предложенная нами схема, оптимизирующая структуру посевных площадей по минимуму потерь урожая из-за неблагоприятных погодных условий.

. Таблица 4

Сравнительная оценка эффективности различных схем размещения основных . зерновых культур в Нечерноземной зоне ЕЧ России г

Фактический Теоретически возможный урожай -ц

Годы •урожай (вариант I) вариант П вариант т вариант

средгой валовой средний валовой среднйй валовой средний валовой

(т/га) (ИЛН.Т) №) (шит) (т/га) (МЛН.Т) (т/га) (МЛН.Т) :

1976 1.70 24.96 1.65 24.25 1.69 . 24.82 1.84 27.04

1977 1.51 22.35 1.37 20.27 1.42 21.02 1.55 22.98

1978 1.49 21.46 1.46 21.02 1.48 21.32 1.58 23.43

1979 1.11 16.39 1.11 16.39 1.11 16.39 1.12 16.53

1980 1.02 14.69 1.03 14.83 1.04 14.99 1.07 15.38 .

Средний 1.37 19.97 1.32 19.29 1.35 19.73 1.43 21.07

факторы: народно-хозяйственное значение культуры, спрос, себестоимость продукции, затраты труда, сложившиеся традиции и др. Только в этом случае может быть найдена действительно оптимальная структура посевных площадей, удовлетворяющая потребностям экономики р в то же время наилучшим образом реализующая имеющиеся для этого природные ресурсы.

ЧАСТЬ П. ОЦЕНКА. ПРИРОДНО-РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА РФ И КТО РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ В четвертой главе излагаются результаты - оценки агроклиматических условий возделывания основных сельскохозяйственных культур на территории России, выполненной с помощью описанной в Предыдущих главах технологии. В кратком изложении они сводятся к следующему.

Озимая пшенииа. В основных зериопрошводящнх районах России -Поводасье, Северный Кавказ, ЦЧО, Западная Сибирь • эта культура чаше всего страдает из-за неблагоприятных условий перезимовки и засух в различные периоды вегетации. Вероятность снижения урожайности озимой пшеницы из-за плохих погодных условий составляет в этих районах 70-90%%. Более чем в семи годах из десяти отмечается снижение урожайности в Уральском и Волго-Вятском районах. В Поволжском и Уральском районах к тому же отмечаются наибольшие потери урожая в процентном отношении: от достигнутого максимума урожайности - в среднем до 40%, что составляет 0.6-0.9 т/га. Значительные потерн урожая. озимой . пшеницы отмечаются также в Центрально-Черноземном н Волго-Вятском районах. В основном они связаны здесь с вымерзанием и выпревали ем посевов в зимний период

Несколько лучше складываются условия для возделывания озимой пшеницы в Нечерноземье. Однако уровень урожайности ее в абсолютном выражении здесь значительно ниже, за.. исключением Московской и Ленинградской областей, венлуболее низкого почвенного плодородия н культура земледелия в целом. Потери урожайности озимой гппгнипы в районах Нечерноземья не превышают 30% достигнутого максимума.

Наихудшие климатические условия для озимой пшеницы имеюг месш в Липецкой, Курской, Самарской, Волгоградской, Астраханской, Оренбургской областях и в Башкирии. На территории этих субъектов Федерации почти ежегодно отмечаются условия, приводящие к снижению урожайности от б до 1.0 т/га, что составляет 25-45% от достигнутого здесь максимума урожайности озимой пшеницы.

Огимая рожь. Из всех зерновых культур озимая рожь является наиболее пластичной по отношению к погодным условиям, хотя и наименее урожайной, что в значительной мере объясняется низкой культурой ее возделывание Потери урожайности озимой ржи из-за неблагоприятных погодных условий на территории Европейской части России не превышают 35% от достигнутого максимума, в Сибири - несколько выше, особенно в Алтайском крае и Туве, хотя снижение урожайности этой культуры также, как. и у озимой пшеницы, наблюдаются почти ежегодно. Исключительно благоприятные погодные условия для озимых культур на территории конкретных субъектов Федерации складываются в одном-двух годах за десятилетие. Именно в такие годы и отмечается очередной пик урожайности.

Наибольшие потери урожая озимой ржи отмечаются в Волго-Вятском, Поволжском, Северо-Кавказском районах и в Сибири. Здесь они колеблются от 0.3 до 0.8 т/га, что составляет 25-40% достигнутого максимума урожайности. Причины снижения урожайности озимой ржи те же, что и у озимой пшеницы.

Наилучшие погодные условия для возделывания озимой ржи складываются в районах Нечерноземья, особенно в Северо-Западном и Центральном районах, где потери урожайности из-за погодных аномалий не превышают 30% от достигнутого максимума урожайности и повсеместно ' составляют менее 0.4 т/га.

Яровая пшеница. На Европейской территории России потери урожайности яровой пшеницы в среднем составляют 25-40% от достигнутого максимума урожайности в каждом субъекте Федерации и вызваны они, как правило, засухами и суховеями. Лишь в Нечерноземье наряду с этим в отдельные годы потери урожайности данной культуры вызываются возвратом холодов в период активной вегетации и переувлажнением, приводящим к полеганию

посевов. Вероятность снижения урожайности яровой птг»»ницы на европейской территории России составляет 50-90%. Наибольшие потери отмечаются в Поволжье, а наименьшие - в Северном в Уральском районах. Однако в этих двух последних районах достигнутый уровень урожайности значительно ниже, чем, в остальных. Палому в процентном исчислении по отношению к максимуму урожайности эти районы не уступают остальным.

Снижение урожайности яровых зерновых культур, в частности, пшеницы в Сибири связано в основном с засушливыми условиями и переувлажнением на фоне пониженных температур. Причем засушливые условия приходятся на первую половину вегетации, а переувлажнение в последующий период, включая уборку. Поэтому в этом регионе практически ежегодно отмечается снижение урожайности яровой пшеницы на 0.3-0.9 т/га. ' Яровой ячмень. Условия для возделывания ярового ячменя на территории России во многом сходны с яровой пшеницей, поскольку требования к факторам климата у них идентичны. Наиболее часто (с вероятностью 80-90%) ■ неблагоприятные условия применительно к возделыванию ярового ячменя складываются на территории Северо-Западного, Центрально-Черноземного, Поволжского районов и в Сибири и на Дальнем Востоке. Также велики здесь и потери урожайности из-за неблагоприятных условий погоды, особенно в ЦЧО, Томской области и в республике Тува - 0.6-0.9 т/га, что составляет 35-45% от достигнутого максимума урожайности в этих районах.

В целом следует подчеркнуть большую нестабильность в урожайности ярового ячменя по годам на территории всех регионов.

Овес. Потери урожайности овса в абсолютных величинах несколько ниже, чем у ячменя, что связано в целом с боже низкой урожайностью этой культуры. Что же касается относительных величин - процента от достигнутого максимума урожайности, - то потери у овса и их вероятностные оценки вполне сопоставимы с потерями урожайности ячменя.

Наибольшие потери отмечаются в ЦЧО - 0.5-0.7 т/га, в Поволжье - до 0.8 т/га, н в некоторых областях Сибири - в республике Тува, например, они достигают свыше 0.8 тЛга, что составляет более 50% достигнутого максимума урожайности этой культуры в республике.

Просо. Вероятность снижения урожайности проса в указанных районах блйЗьа К 30%. Зю ознлчзст, ТП> потерн урожайности проса из-за неблагоприятных погодных условий отмечается почта ежегодно. Абсолютные значения потерь урожайности проса составляют в среднем 0.5-0.9 т/гя или более 45% от достигнутого максимума его урожайности.

Особенно велики потери урожайности проса в Липецкой области, где при вероятности потерь равной 90% они составляют в натуральном исчислении 0.9 т/га. Потери урожая проса вызваны здесь главным образом засушливыми условиями в период перед созреванием и неблагоприятными условиями уборка (переувлажнение, "текучесп.").

Кукуруза (зерно) . Важное хозяйственное значение возделывание кукурузы на зерно имеет

место лишь в трех районах России: ЦЧО, Поволжье и Северный Кавказ, причем далеко не во всех областях указанных районов. В остальных районах эта культура возделывается на силос.

Наибольшие потери зерна кукурузы в России отмечаются в Поволжском районе. Здесь они достигают в среднем более 1.0 т/га, что составляет около 55% достигнутого максимума урожайности этой культуры в данном районе, возделываемой на богаре. Довольно велика также и вероятность таких потерь урожая - около 85%.

Наиболее благоприятным в России для возделывания этой культуры является Северо-Кавказский экономический район. Потери урожайности зерна кукурузы в этом районе составляют немногим более 0.6 т/га (30% от достигнутого максимума урожайности кукурузы в данном районе). В Ростовской области и Краснодарском крае средние потери урожая кукурузы не превышают О. б т/га. Поэтому кукуруза здесь, по-видимому, должна считаться основной страховой культурой. Вероятность снижения урожайности зерна кукурузы во всех трех районах достаточно высока и составляет 70-90%.

Гречиха.. Гречиха в наибольшей степени подвержена влнянню неблагоприятных погодных условий на территории России. Как следствие этого, потерн ее урожая во всех районах возделывания довольно значительны. Они колеблются от 0.2 до 0.75 т/га, что составляет 50-60% от достигнутого в

том или ином районе максимума урожайности данной культуры. Высока также н вероятность снижения урожайности - 70-90%.

Характерным для гречихи является то. что степень неблагонрнягаосга погодных условий и вероятность их появления стабильны на всей территории России, а урожайность этой культуры в последние. 15-20 лет не росла, как это наблюдается по другим культурам, а, напротив, снижалась.

В отличие от других зерновых культур, потери урожая которых в основном вызываются засушливыми условиями в различные периоды их вегетации, посевы гречихи чаще всего страдают от недостатка тепла, особенно в период созревания, и переувлажнения в период цветение-созревание.

Зернобобовые. Зернобобовые культуры, в частности, горох по климатическим условиям в принципе могут возделывяться практически на всей территории России. Однако хозяйственно важное значение они имеют и, следовательно, сколько-нибудь значимые плошали под них отводятся лишь в ЦЧО, Поволжье и в некоторых областях Уральского, Западно-Сибирского и Дальне-Восшчного регионов.

Вероятность снижепия урожайности зернобобовых в каждом из указанных районов достаточно высока - от 60 до 90% при потерях от 30 до 50% от достигнутого максимума урожвйности в конкретных регионах, что составляет 0.5-0.8 т/га.

Наилучшие условия для возделывания зернобобовых складываются в ЦЧО и Ульяновской области и Башкирии и, напротив, хуже всего - в Саратовской, Волгоградской, Оренбургской областях. Здесь они остро испытывают недостаток влаги.

Картофель. Картофель является одной из ведущих культур в России и возделывало практически повсеместно, кроме Северо-Кавказского и Уральского ' районов, где возделывание ее возможно лишь на поливе. Основная кяртофелепроизводящая зона России - Нечерноземье. Здесь сосредоточено более 50% площади, отводимой в России под картофель, с которых собирают около 55% валовых сборов картофеля в республике. Климат России в целом считается благоприятным для возделывания картофеля, однако

потерн урожая его здесь довольно значительны и вероятность нх достигает во всех регионах 90% и более, за исключением Центрального района.

По величине причиняемого ущерба на первом месте находятся неблагоприятные условия критического периода • цвление-увядание ботвы: переувлажнение, засуха пли болезни, особенно фитофтороз. Вероятность таких условий колебнется по России от 30 до 50% и потери при этом могут достигать 50% от максимальной урожайности, т.е. 4.0-10.0 т/га.

Наилучшие условия для возделывания картофеля складываются в среднем в Центральном районе, в Западной и Восточной Сибири, а также в отдельных областях Дальне-Восточного региона. Здесь потери урожая картофеля лишь в некоторые годы достигают 30-40%, а в среднем составляют не более 20% достигнутого максимума урожайности в каждом районе. Однако

урожайность картофеля очень сильно колеблется по областям даже внутри

... < .

одного и того же региона, что зависит уже не от погоды, а ог уровня культуры земледелия и почвенного плодородия.

Подсолнечник. Условия для вызревания подсолнечника на территории России складываются лишь на Северном Кавказе, в ЦЧО, в Поволжье и некоторых областях Уральского района. Но и в этих районах урожайность его низка, часу не в малой степени способствуют погодные условия. Вероятность снижения урожая подсолнечника в каждом из указанных районов колеблется от 70 до 90%, т.е. практически ежегодно какой-либо из межфазных периодов этой культуры оказывается неблагоприятным по погодным условиям. Потери урожайности при этом достигают 0.3-0.6 т/га, что составляет 30-60% от достигнутого максимума урожайности в конкретном регионе.

Лучшие условия для возделывания подсолнечника среди упомянутых районов складываются в Северо-Кавказском регионе, хотя н там почти в 80% лет отмечается снижение урожайности этой культуры па 0.4-0.55 т/га. Чаще всего посевы подсолнечника подвергаются неблагоприятным воздействиям погоды, главным образом засухам в Поволжье. Здесь же, а также в Уральском районе, отмечается и самая низкая урожайность этой культуры. Лен (волокно). Лен традиционно выращивается в 19 областях н республиках нечерноземной зоны России. Здесь размещается около 95% посевов льна в

Российской Федерации. Наибольшие шклцади посевов льна расположены в Центральном (около 57%) и Северо-Западном (около 28%) экономических райопах. Впрочем, в последние годы наблюдается резкое сокращение посевов льна, начавшееся еще в дореформенный период.

Наиболее благоприятными условиями' для выращивания' льна являются Новгородская, Смоленская, Вологодская. Тверская, Московская области. Вероятность неблагоприятных лет здесь колеблется от 40 до 70%, а потери урожая составляют при этом 20-30% достигнутого максимума. Хуже всего складываются условия для произрастания льна в Пермской, Кировской, Костромской, Нижегородской, Ярославской областях и в республике Марий Эл. Здесь практически ежегодно отмечается снижение урожайности из-за неблагоприятных погодных условий в какой-либо из межфазных периодов.

Чаще всего посевы льва в зоне его возделывания страдают от засух в период цветения и переувлажнения с возвратом холодов в последующий период! Засухи особенно часто являются причиной снижения урожайности льноволокна в Костромской, Нижегородской областях и в республике Марий Эл. В таких же областях; как Калужская, Московская, Ярославская; Кировская, Архангельская засухи отмечаются крайне редко - не чаще одного раза за десятилетие.

Сахарная свекла. Сахарная свекла имеет крайне ограниченное распространение на территории России. Эта культура возделывается лишь в ЦЧО, в Среднем Поволжье и Башкирии.

Снижение урожая сахарной свеклы из-за неблагоприятных погодных условий отмечается довольно часто (с вероятностью 70-90%) во всех районах ее возделывания. Потери урожая при этом достигают 30-50% от максимальной урожайности, что в абсолютном исчислении составляет 4.0-8.0 т/га.

Наилучшие условия для произрастания сахарной свехлы наблюдаются в Белгородской, Воронежской, Курской областях и в Башкирии. В Поволжы посевы сахарной свехлы чаще всего повреждаются из-за недостатка влаги I потерн урожая ее здесь наибольшие. В Саратовской области, например, прт максимальной урожайности на конец 80-х годов равной около 14.0 т/га потер!

в среднем составили более 3.0 т/га, а в отдельные годы они приближались к 70% достигнутого максимума урожайности.

В этой же главе дан прогноз атрохлиматачесхнх ресурсов возделывания основных сельскохозяйственных культур на территории России на период до 2005 г.. В соответствии с предложенной нами методикой, прогноз агроклиматических ресурсов сводился к расчету климатически обеспеченной урожайности на фоне наиболее реалистичного на наш взгляд сценария глобального изменения климата.

Поскольку в подавляющем числе исследований климата будущего утверждается о предстоящем потепленин, мы остановились на варианте сценария изменения климата, согласно которому к 2005 г. ожидается глобальное повышение темперктуры воздуха на 1.4°С (Антропогенные изменения климата. /Под ред. МИБудыко я Ю.АЯзраэля, 1987). Такой температурный режим, по мнению ряда исследователей, наблюдался 5-6 тысяч лет назад в оптимуме голоцена - послеледниковой эпохи четвертичного периода геологической истории Земли, а конце которого появился человек. Согласно этому сценарию, при ожидаемом повышения. глобальной температуры воздуха на. 1.4°С в высоких широтах это повышение может достичь 3°С, в южных - 1°С. При этом в некоторых районах в южных широтах возможно даже похолодание, что связано с увеличением затрат тепла на ■ испарение несколько увеличившихся здесь осадков.

Выполненные нами н приведенные в диссертации расчеты. показали, что вопреки сложившемуся мнению, будто бы грядущее потепление климата благотворно повлияет на сельское хозяйство умеренных широт; российскому земледельцу в ближайшие годы по-прежнему придется работать в сложных погодных условиях. Снижение урожайности практически всех культур из-за неблагоприятных погодных условий будет наблюдаться в ближайшее десятилетне также почта ежегодно.

. . Следует ожидать» что озимые зерновые культуры реже будут повреждаться зимой в в весенне-летний период вегетации а Центральном районе, зато чаще в Поволжье, ЦЧО и Волго-Вятском районе. Восемь лет из

десяти для озимых культур будут с отклонениями огг оэтимумов на Северном Кавказе.

В Поволжье н на Северном Кавказе озимые будут чаще вымерзать, а в ЦЧО участятся потерн нз-зж так называемых холодных засух весной в от выпревания зимой при длительных оттепелях. Вероятность потерь урожая озимых культур в Центральном районе будет колебаться, от 30% достигнутого максимума в Смоленской области до 80% -г в Ярославской. В целом в Центральном районе в ближайшее десятилетие каждый второй год будет неблагоприятным для озимых зерновых культур.

Аналогично будут складываться условия в для ранних яровых зерновых культур. На Северном Кавказе и в Центральном районе 6-8 лег из десяти будут в различной степени неблагоприятными - для возделывания яровых зерновых культур; в других районах это будет наблюдаться еще чаше.

Кукурузу на зерно в просо на, больших площадях при современной технологии без полива можно будет возделывать липть в Поволжье н на Северном Кавказе, где они сейчас почти ежегодно угнетаются засухой. За исключением отдельных областей, Центральный район останется наиболее благоприятным для возделывания картофеля, льна и сеяных трав. Потери урожая этих культур будут весьма ощутимы, как н в других районах, но вероятность таких событий будет на 20-30% ниже.

Для сеяных трав, наряду с Центральным районом, относительно благоприятным останется климат Поволжья н Северного Кавказа, в то время как в ЦЧО н Волго-Вятском районе возрастет вероятность потерь урожая сена из-за плохих условий погоды в период укосов.

Для промышленного возделывания подсолнечника останутся в ближайшее время относительно благоприятными условия лишь ЦЧО, Поволжья и Северного Кавказа, хотя вероятность недобора урожая этой культуры из-за неблагоприятных погодных условий здесь составит 70-90%.

Сахарная свекла в зернобобовые на промышленно значимы? площадях смогут возделываться лишь в Поволжье и ЦЧО, хотя и здесь почт* ежегодно будут отмечаться неблагоприятные декады, особенно в першу уборки.

Ожидаемые потери урожая из-за неблагоприятных погодных условий и их вероятностные оценки послужили нам для расчета климатически обеспеченной урожайности (КОУ), которую можно интерпретировать как прогноз агроклиматических ресурсов возделывания конкретной культуры.

Выполненные нами расчеты указывают на то, что ожидаемые изменения климата в период до 2005 года существенно не повлияют на уровень урожайности и существующие приоритеты сельскохозяйственного производства сохранятся. Зерновое хозяйство по-прежнему будет более выгодным в Северо-Кавказском, Центрально-Черноземном регионах, в некоторых областях Поволжья, в Чувашии, республике Марой Эл, Алтайском крае, а также в Московской и Ленинградской областях. В последних двух ппго достигается не столько благодаря погоде и климату, сколько за счет высокой культуры земледелия.

Центральный район сохранит лидирующее положение в производстве картофеля, дьна и гречихи, хотя урожайность последней будет выше в Поволжье и ЦЧО.

Несмотря на ожидаемое потешкнпе климата просо и кукуруза на зерно сохранятся в ассортименте тех же регионов, где они возделываются и сейчас и КОУ этих культур не превысит соответственно 1.2 т/га в 2.0 т/га, за исключением Краснодарского края, где КОУ кукурузы будет выше 3.0 т/га..

Не изменится по-видимому также ареал сахарной свеклы, а климатически обеспеченная урожайность ее превысит 15.0 т/га лишь в ЦЧО и Башкирии при условии сохранения технологии ее выращивания хшя бы на теперешнем уровне:

КОУ подсолнечника на уровне 1.3-1.4 т/га ожидается лишь на -Северном Кавказе. В остальных районах она останется на существующем уровне - не выше 1.0 т/га. Климатически обеспеченная урожайность зернобобовых культур в ЦЧО и Поволжье будет на уровне 1.1 -1.3. т/га, в остальных районах их возделывания несколько ниже.

Климатические условия для возделывания ранних яровых зерновых культур улучшатся по-видимому повсеместно, несмотря на учащение засушливых условий. Скорее вссго улучшение условий вегетации будет

наблюдаться за счет того, что появится возможность проведения сева в более ранние сроки и позволит эффективнее использовать весенние влагозапасы в

Изложенные выше теоретические и методические основы оценки агроклиматических'ресурсов и использования тех' в задачах планирования и организации сельскохозяйственного производства были реализованы нами в задаче агроклиматического обоснования размещения основных сельскохозяйственных культур на территории субъектов Российской Федерации с учетом возможных изменений климата на период до 2005 года. Климатически целесообразные схемы размещения культур и анализ соответствия природно-рссурсного потенциала сложившейся структуре сельскохозяйственного производства Российской Федерации рассматриваются в гоггой глава.

■ Прн' построении оптимальных планов, минимизирующих потерн валового урожая на территории каждого субъекта Федерален, билн'Ьриняш следующие ограничения:

• общая посевная площадь под рассматриваемым набором культур остается без изменения на уровне 1987-1990 гг. ( в настоящее время они резко снизились);

• сохраняется весь набор культур, которые возделмваклея на территории того или иного региона в настоящее время.

Это позволяет не нарушать сложившиеся хозяйственные связи внутри регионов и не ставит перед необходимостью выделения дополнительных площадей и материальных и трудовых ресурсов для реализации рекомендуемых планов.

Следовательно, оптимальный план распределения посевных площадей нами отыскивался среди ранее уже реализовавшихся плавов. Поэтому в данном случае правильнее было бы говорить не об оптимизации структуры посевных площадей вообще, а о корректировке сложившейся структуры с учетом ожидаемых изменений климата.

Полученные прн таких условиях климатически целесообразные в фактически сложившиеся в результате практической деятельности шины

распределения посевных площадей под основными культурами по экономическим районам представлены на рис. 1-2.

Как видим, в целом по России размещение культур соответствует ожидаемым агроклиматическим условиям страны к 2005 году. Однако в ряле регионов структура посевных площадей нуждается в корректировке, а в некоторых из них возделывание отдельных культур может оказаться вообще нерентабельным. В то же время подчеркивается предварительный характер таких рекомендаций, поскольку размещение культур и специализация сельскохозяйственного производства определяются не только прнродно-ресурслым потенциалом, хотя он должгя быть отроелякггтт"» ^-гтг-ром , ттг ;тг менее важную роль при этом играют сложившиеся традиции и экономика регионов. Однако развитие аграрного сектора экономики России должно строиться на учете имеющихся естественных ресурсов как основного фактора устойчивого развитая экономики страны в целом. Поэтому предлагаемые нами схемы размещения следует рассматривать как начальный план, который затем должен корректироваться уже с учетом всех остальных факторов.

ЧАСТЫЙ. РАЗВИТИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ СПКЦИАЛГОИРОВАННОГО АГРОКЛИМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АГРАРНОГО СЕКТОРА ЭКОНОМИКИ РФ Сложившаяся к настоящему времени в рамках Росгидромета система агрометеорологического обслуживания- народного хозяйства РФ в значительной степени ориентирована на крупные сельскохозяйственные подразделения, областные н районные агропромы и администрации, высшие управляющие органы. Вполне естественно поэтому, что такая система, ориентированная на массовый спрос, не отличается большим разнообразием в смысле выдаваемой продукции, и в условиях становления рыночных взаимоотношений не устраивает уже даже традиционных пользователей.

Северо-Западный Северный экономический акотамт^оаЛ район

123 4557119 12345 в' 789

нультуры культуры

Ципришш) мсоыамнчеаснй раДои

Вшо-Влскя! экономический район

ПА

тв

1 2

3 4 5 6 7 кул туры

8 9

123456789 культуры

: ...... Условные обозначения культур

I - озннаа пшенйца; 2 - озимая рожь; 3 - яровая пшешща; 4 - овес, 5 - яровой ячмень; 6-лен-долгуиец; 7- картофель; 8-гречиха; 9 - многолетни«травы.

Рис. 1 Климатически целесообразное (В) и фактическое (А) распределение посевных площадей под основными с.х. культурами

Центрально-Черноземный экономический район

Поволжский экономмческмй район

1 3 5 7 9 11 13 " культуры

5 7 9 И 13 культуры

Уральский экономический район

тыс. га 5000 ■

1 3 5 7 9 II 13 культуры

тыс.г* 4400 •

400036003200 2800 -2400 • 2000 ■ 1600 1200 800 400

Северо-Кавказский экономический райоя

Увш

ПА

В

Н*

1 3 5 7 9 11 13 15 культуры

Условные обозначения культур 1 - озимая пшеница; 2 - озимая рожь; 3 - яровая пшеница;

4 - овес; 5 - яровой ячмень; б - лен-долгунец;

7 - картофель; 8 - гречиха; 9 - про«»;

10 - многолетние травы; 11 - кукуруза (силос); 12 - подсолнечник; 13 - сахарная свекла; 14 - кукуруза (зерно); 15 - озимый ячмень. Рис.2 Климатически целесообразное (В) и фактическое (А) распределение . посевных площадей под основными с.х. культурами

В шестой главе налагается концепция развития совершенствования специализированного агроклиматического обеспечепи аграрного сектора экономики России в новых условиях хозяйствование реализующая идею оказания индивидуальных (адресных) услуг (советь рекомендации, оповещения и др.) непосредственно: производителя сельскохозяйственной продукции. Это будет способствовать переход агроклиматической информации из разряда сугубо консультативной управляющую, повысив тем самым ее полезность для сельского хозяйства.

Таким образом, концепция специализированного научного информационного обеспечения аграрпого сектора экономики на основ ат сведений о погоде и климате, состоянии агроэкосистем и почвь экономической целесообразности и др. предусматривает наряду информацией консультативного характера, выдавать советы и рекомендаго по организации, планированию и управлению в сельском хозяйств направленные на повышение устойчивости сельскохозяйственно! производства и выполнение требований по охране окружающей среды.

Основными элементами' концепции научно-информационно агроклиматического обеспечения аграрного сектора в условиях рыночне экономики являются:

• специализированные подразделения как пеигры «Службы Урожая»;

• автоматизация информационного процесса;

• коммерциализация научного н информационного обеспечения.

. Принципиальная схема подсистемы специализированного научного информационного обеспечения аграрного сектора экономики России современных условиях представлена на рис.3. Согласно выдвигаем« концепции, последовательное развитие подсистемы агроклпматичесхо обеспечения сельского хозяйспл должно привести к созданию на различи уровнях обслуживания специализированных центров. На начальной стад можно ограничиться созданием центров двух уровней: республиканского региональных (областных).

Республиканский центр специализированного ахрокшшагаческо обеспечения может функционировать на базе ГМЦ РФ в ВНИИСХ

ПОТРЕБИТЕЛИ

Руководство Росгидромета

Госстрах торговые биржи

Администрация субъектов РФ, Департаменты с.х субъектов РЗ

1 РЛСХН, НИИ |

АГРОКЛИМАТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

мелиора- разме- распреде- строитель ст отраспе-

тивных щения • ления ма- ва объектов войнап-

проектов с.х териально- переработки равлен-

культур теэсничесх. продукции ности

ресурсов

г

сеть

наб-ли-д6-кий

РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ЦЕНТР

Н

I

РЕГИОНАЛЬНЫЕ ЦЕНТРЫ (УГМС, ЦГМС)

АГРОКЛИМАТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

выбор разме- внедре- внедре-

систем щение ние но- ние ин-

земле- с.х. вь «ку- тененв-

делия кулыур льтур >1 ных

, сортов техно-

1 логий

У

Выборгсрош-

водственкоЛ программы

Агротехн» понес е-

иия удобреаябЬрь-ба с вредителям

Ннгеасифика ция земледелий

•»иуч но - методическое руководство;

информационное обеспечение.

ПОТРЕБИТЕЛИ

Ацминистрац.

субъектов РФ, Деаплртамеигь* с.х. субъсктов Р^>

Руководители хозяйств всех категорий

Пр едлртгодае-рсрабатывшощф

продукцию. X.

Страховые ком-шши, банковские структуры

Закупочньфнр-мы!Соммер чес кие структуры

Торговые фирм .1 частые лица и другие

Рис.3 Принципиальная схема специализированного агроклиматического обеспечения аграрного сектора экономию» РФ

Основные потребители информации на этом уровне - Правительство Российской Федерации, Минсельхозпрод, Млшшепггорг, Госстрах, Федеральные министерства, и ведомства, осуществляющие закупку, переработку и реализацию населению сельскохозяйственной продукции, торговые биржи, научно-исследовательские институты сельскохозяйственного и другого профиля. Круг задач, для решения которых необходима информация о погоде и климате на этом уровне, чрезвычайно разнообразен и будет постоянно расширяться. В основном это задачи масштабного характера: крупные проекты мелиоративного плана, специализация

сельскохозяйственного производства регионов, распределение межд> регионами фондов удобрений н других материально-технических ресурсов, решение стратегических задач сельскохозяйственного производства - развита отраслей, проектирование строительства объектов переработки продукции i др. Однако возможны и запросы на выполнение работ по оценю агроклиматических условий возделывания сельскохозяйственных культур ш территории России, особенно в аномальные годы..

Региональные (областные) центры должны обеспечиваться научно методическим руководством со стороны республиканского цешра и а коммерческой основе осуществлять сервисное информационное обслуживали департаментов сельского хозяйства, страховых компаний, руководителе! хозяйств н фермеров, различные кооперативы и торговые фирмы и др. Кру задач этого уровня также будет постоянно расширяться. Ориентировочно о; будет включать в себя научное обоснование и информационную поддержк размещения культур, внедрения интенсивных технологий, выбора систе земледелия, внедрения новых культур и сортов, оценки видов на урожай н др. на областном уровне; обоснование н информационную поддержку выбо] производственной программы,' включающей в ~6с&яГ огйнмальные сроки' нормы сева и проведения других агротехнически^ 'мероприятй,- сроке

•• С'- " ! * * '' * ^ ' •

внесения, доз и состава удобрений и ядохимикатов, севооборотов и тд. - на уровне отдельных хозяйств.

Среди задач информационного обеспечения на всех уровнях возможны оценка видов иа урожай и оценка возможных (наиболее вероятных) потерт, урожая любой культуры, а также выдача различной агроклиматической информации по индивидуальным запросам.

Для принятая и поддержки хозяйственных решений в сельском хозяйстве на всех уровнях приходится оперировать большими объемами самой разнообразной информации. В современных условиях без компьютеризации и внедрения автоматизированных информационно- советующей, информационно-поисковой, информационно-справочной и др. систем трудно нндеягься на четкую работу центров научного и информационного агроклиматического обеспечения аграрного сектора экономики. Отсюда вытекает следующее основное положение концепции - автоматизация информационного процесса в системе.

Разработка компьютерных информационных технологий • дело чрезвычайно сложное и дорогостоящее, требующее к тому же высокой квалификации исполнителей. Поэтому эти функции должны замыкаться па республиканский центр, который наряду с разработкой и совершенствованием технологий, адаптирует их для условий конкретных УГМС и внедряет в соответствующих центрах.

Региональные (областные) центры могут функционировать на базе УГМС И ДГМС. Получая информацию наблюдательной сети по каналам связи, центры оценивают с помощью программных средств системы складывающуюся погодную ситуацию и состояние посевов и выдают информацию, в том числе советы и рекомендация, абопеттош за установленную плату. С расширением круга задач и культур, состояние которых отслеживается, увеличивается плата. С расширением крута пользователей увеличиваются доходы соответствующего центра и предусматривается увеличение финансирования научных разработок для совершенствования сервиса.

На начальной стадии развитая подсистемы специализированной агроклиматического обеспечения предусмотрена разработка тсхнологш выдачи сообщений по тем решениям, которые в настоящее время принимаются либо с опозданием, либо с большим риском оказаться неверными в связи < отсутствием достаточно полной информации о сложив шей ся и ожндаемо{ погодной ситуации. Эти сообщения определяются спецификой сельскохозяйственного производства конкретных хозяйств на той или нно! территории.

Инструментарием подсистемы специализированной

агроклиматического обеспечения аграрного сектора экономики в новы: хозяйственных условиях будет служшь разработанная нами 1 рассматриваемая в седьмой главе автоматизированная информационно советующая система (АИСС) «Климат-Урожай».

. В диссертации дается общая характеристика, первой очереди АИС( "Климат-Урожай", которая в настоящее время проходит производственны испытания в некоторых УГМ.С.

АИСС "Клима^Урожай" позволяет:

• оценить сложившуюся погодную ситуацию декады (а в последующ! версиях АИСС и суток X меж фазного периода, вегетационного периода цепом применительно к конкретной культуре или комплексу с. х. культур узле регулярной сетки, в среднем по пдм н н ис!ра1 ивному району ш области;

• дать агроклиматический прогноз (по аналогии) наиболее вероягаог развития погодной ситуации применительно к конкретной культуре возможные потерн урожайности ее в случае появления того или иног типа неблагоприятных погодных условий;

.. • оценить природно - ресурсный потенциал применительно к возделывали .. основных с. х. культур в узле регулярной сетки, в среднем с . яду имш-цм1 и иному району или области путем расчета потенциальной климатически обеспеченной урожайности;

• рассчитать оптимальную структуру посевных площадей;

восстановить поля основных гвдрометеоэлементов с учетом их пространственной изменчивости н микроклиматических поправок; определить климатически целесообразные ареалы возделывания основных с. х. культур в рамках ядмииикцнминньпг областей и районов и выдать их на печать;

дать агроклиматическую информацию по станциям той или иной территории для каждой конкретной культуры, помещаемую в научно-прикладные справочники по агроклиматическим ресурсам и др.

Предусмотрена выдача справочной информации, а также советов и ■комендаций с целью принятая нужных хозяйственных решений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ В результате проделанной работы получено следующее. Исследованы пространственные и временные закономерности проявления неблагоприятных погодных условий и их влияние на урожайность сельскохозяйственных культур в различных почвенно-климатических зонах России и разработаны теоретические положения моделирования и количественной оценки агроклиматических условий возделывания сельскохозяйственных культур, позволившие развить перспективное направление в агрометеорологии - стохастическое моделирование и прогнозирование агроклиматических ресурсов.

. Получены и обобщены экологические оптимумы для основных сельскохозяйственных культур в различные периоды их вегетации и определены численные значения основных гидрометеорологических элементов, характеризующие оптимальные и стрессовые условия роста и развитая растений в различных регионах России.

. Разработана уникальная технология оценки агроклиматических ресурсов возделывания конкретных культур, реализующая идею последовательной подекадной диагностики наблюдавшейся в многолетнем разрезе погодной ситуации и в оценке ее соответствия требованиям культуры с помощью алгоритмов распознавания образов.

4. Предложена стохастическая модель агроклиматических ресурсов, описывающая с помощью аппарата цепей Маркова (модели конкурирующих рисков) риск неблагоприятных погодных ситуаций в течение вегетационного периода конкретной культуры, и на этой основе предложена методика вероятностного прогноза неблагоприятных (засушливых, переувлажненных, холодных и пр.) периодов для данной культуры.

5. Получены принципиально новые знания о природно-ресурсном потенциале возделывания большого набора культур на территории России, выраженном в численных значениях климатически обеспеченной - гарантированной климатом - урожайности. Эта информация отражает возможные последствия ожидаемых изменений и колебаний климата на период до 2005 года н поэтому может использоваться в ближайшее десятилетне для принятия и поддержки различных хозяйственных решений в аграрном секторе экономики России.

6. Разработаны научно-методические основы агроклиматического обоснования оптимальных стратегий в сельскохозяйственном производстве и предложена модель оптимизации структуры посевных площадей под сельскохозяйственными культурами и специализации сельскохозяйственного производства с учетом климатических особенностей территории каждого субъекта РФ.

7. Сформулирована концепция развитая подсистемы специализированного агроклиматического обеспечения аграрного сектора экономики России, согласно которой предусматривается, наряду с информацией консультативного характера, выдача советов и рекомендаций по организации, планированию и управлению в сельском хозяйстве, направленных на повышение устойчивости сельскохозяйственного производства к неблагоприятным погодным условиям.

8. Разработаны важнейшие блоки автоматизированной информационно-советующей системы (АИСС) "Климат-Урожай", являющейся инструментарием подсистемы специализированного агроклиматического

обеспечения аграрного сектора экономики России. АИСС позволяет на основании оценки сложившейся погодной ситуации н прогноза возможного развития ее (наиболее вероятного) в будущем выдавать советы и рекомендации экономического, агротехнического, экологического и т.д. характера янцвм, принимающим хозяйственные решения в аграрном секторе экономики.

В целом выполненная работа существенно расширяет н углубляет теоретическую базу для создания новых и усовершенствования существующих методик оценки природно-ресурсного потенциала сельскохозяйственного производства различных регионов России, определения его сложившиеся и ожидаемых качественных и количественных характеристик в условиях меняющегося климата и имеегг важное практическое значение.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Некоторые вопросы автоматизации выпуска агрометеорологического ежегодника.- Тр. ИЭМ, вып.1(50), 1973, с. 58-67 (совм. с Величко Н.Н.).

2. Об алгоритме структурной обработки информационных массивов в автоматизированной системе обработки агрометеорологических данных. -Тр. ИЭМ, вып.1(50Х 1973, с. 68-77 (совместно с Томиным Ю.А.).

3. О возможности повышения точности прогноза среднеобластных урожаев озимых культур. -Метеорология и гидрология, №11, 1973, с.81-89 (совместно с Куликом М.С.).

4. Организация информационного процесса и автоматизация обработки данных в системе агрометеорологического обслуживания. - Метеорология и гидрология, №4,1976, с. (совместно с Томнным Ю.А.).

5. Характеристика и распространение засух по территории СССР. - Тр. ИЭМ, вып.11(79Х 1977, с. 3-18 (совместно с Пасечнзок Л.Е., Зоидзе Е.К., Мамаевой ЛТ.).

6. Состояние и перспективы автоматизации обработки rpimn.nr агрометеорологических наблюдений. - Тр. ИЭМ, вып.11(79Х 1977, с. 7184 (совместно с Томиным Ю.А.).

7. Характеристика системы агрометеорологического обслуживания народного хозяйства.-Тр.ИЭМ, мш.11(79Х1977, с. 85-97(совместно сТомннымЮ.А).

^Информационное обеспечение - н/ структурен^ банка данных «Агрометеорология». - Тр. ИЭМ, вып. 11(79\ 1977, с. 98-106 (совместносВакуленкоАВ-Х .....-

9. Принципы построения автоматизированной информационной системы для • агрометеорологического обслуживания, - В кн. : «Проблемы метеорологии», Л., Гндрометеоиздат, 1979, (совместно с Томиным Ю.А.Х " ------

10.06 основных ипправлгниях исследований^ агроклиматических ресурсов. Труды ВНИИСХМ, 1980, вьш.1, с.50-57.

11.0 некоторых задачах агроклиматологии. -Тр.ВНИИСХМ,вып.4,1981, с. 3-12 (совместно с Горбачевым КА-Х ......-•

12.0 выборе эталонов для распознавания метеорологических ситуаций декады. - Тр. ВНИИСХМ, выпА 1981, с. (совместно с Мамаевой Л.Г-Х

13. Принципыоценки неблагоприятных погодных условий в систЕме_"кпнмаг-урожай" с целью оптимизации размещения : сельскохозяйственного производства. Труды ВНИИСХМ, 1981, вып.4, с.13-31: -

14. К вопросу оптимизации размещения сельскохозяйственных культур с учстом влиянвя небпапнфияшык погодных условий:-- Метеорология н гидрология, 1982, N11, С59-107.

15. Вопросы дальнейшего развития агрометеорологической информационной системы. - Тр. ВНИИСХМ, вып.12,1984, с. (совм с Горбачевым В.А-Х

16. Агроклиматическое обоснование размещения сельскохозяйствен н ых культур с учетом «пчмчш» неблагоприятных погодных условий. - Тр. ВНИИСХМ, вып.12,1984, с. 100-110 (совместно с Даниеловым С.АХ

17. Типизация погодных условий вегетационного периода методами распознавания образов, - Тр. ВНИИСХМ, вып.12, 1984, с. 111-119 (совместно с Даниедавым СЛ.).

18. Об учете агроклиматических особенностей территории Нечерноземной зоны ЕЧ РСФСР при размещении сельскохозяйственных культур. В

сб.: Агрометеорология - Продовольственной программе СССР. JL, Гидрометеоиздаг» 1986, с.31-42.

L 9. Чтобы ве были опасны капризы погоды. - Человек и стихия -86, Л., Гидрометеоиздаг; 1985, с. 79-80.

>0. Использование агроклиматической информации в сельском хозяйстве. - В кн. «Агрометеорология», Материалы международных курсов, JL, Гидрометеоиздаг, 1986.C.218-233.

21. Опыт агроклиматического обоснования размещения основных зерновых культур в Нечерноземье. -В сб.: Проблемы агроклиматического обеспечения Продовольственной программы, JL, 1987, с. 17-25.

22. Оценка влияния погодных условий на урожайность зерновых культур на территории Северного Кавказа методами распознавания образов. - Тр. ВНИИСХМ, вып.22,1987, с.50-62, (совместно с Борисовой O.A.).

23. Математические методы оценки агроклиматических ресурсов. - JL, Гидрометеоиздаг, 1989,207 с. (совместно с Полевым А.Н., Витченки АН., Даниеловым С. А.).

24. Учет климатических особенностей территории Северного Кавказа при размещении сельскохозяйственных культур. - В сб. «Проблемы развития и размещения АПК СССР», Краснодар, 1987, (совм. с Борисовой O.A.).

25. Об учете агроклиматических особенностей территории Нечерноземной зоны ET РСФСР и Северного Кавказа при размещении сельскохозяйственных культур. - Обнинск,1988, 21 с. ВНИИСХМ (Рукопись деп. в ИЦ ВНИИГМИ-МЦД, 14.04.88, №Г 756-ГМ 88, совместно с Борисовой O.A., Боровских Г.М., Мамаевой Л.Г.Х

26.0 некоторых проблемах агроклиматического обеспечения агропромышленного комплекса. Труды ВНИИСХМ, 1989, вьш.24, с.б-17.

27. К вопросу агроклиматического обоснования специализации в растениеводстве. Труды ВНИИСХМ, 1989, вып.24, с.51-59.

28. Сравнительная оценка агроклиматических ресурсов территории СССР и Северной Америки методами распознавания образов. - Тр. ВНИИСХМ, вып. 24, с.104-113 (совместно с Даниеловым С.А.).

29.0 новых формах агроклиматического обеспечения АПК. -В со.: Гидрометеорологическое обеспечение АПК страны, JL, 1991, с.87-97.

30. Оценка агроклиматических ресурсов территории с холмистым рельефом. ■ В сб. докладов XY международной конференции по метеорологии Карпат, Киев, 1991, с.160-166 (совместно с Константиновой Т.С.).

31. Оценка агроклиматических ресурсов возделывания сельскохозяйственных культур в сложном рельефе Республики Молдова. - В кн. «Проблемы агроклиматологии, микроклиматологни и климатологии почв», РАН, РГО, М., 1993 с. (совместно с Константиновой Т.С.).

32. Принципы оценки агроклиматических ресурсов в задаче агроэкологического районирования. Тр. ВНИИСХМ, вьш.30,1994, с.23-44.

33. Новые методы оценки природно-ресурсного потенциала РФ для целей сельскохозяйственного производства. - Расширенные тезисы докладов научной конференции по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения окружающей среды, М., 1996, с.97-99 (совместно с Зоидзе Е.К.).

34. К вопросу развития консультативно-информационной службы агроклиматического обеспечения аграрного сектора экономики России. Труды ВНИИСХМ, вып.32,1998, с. 3-14.

35. Об учете агроклиматических ресурсов в задаче специализации сельскохозяйственного производства. Метеорология и гидрология, № 6 , 1998, с. 92-99 (совместно с Даниеловым С.А).

36. Принципы построения и функционирования автоматизированной информационно-советующей системы "Климат-Урожай". Труды ВНИИСХМ, вып.32,1998 (совм. с Овчареико Л.И. и Свяпшной O.A.).

37. Assesment of agroclimatic resources of a territory as a problem of patter recognition and optimum interpolation • International symposium on applied agrometeorology and agroclimatology. Volos, 24-26 april, 1996, p.68-70. (совместно с Святкиной О. A).

РОСПЩРОЬШ ЦЕНТР ЗАКАЗ ТИРАЖ ЭкЗ.

Моспа.Б.Првдгопясхкатр.. 9-13

Текст научной работыДиссертация по географии, доктора географических наук, Жуков, Виктор Александрович, Обнинск



, тл учекую степень Д .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МЕТЕОРОЛОГИИ

На правах рукописи УДК 63:551.582:519.6

ЖУКОВ Виктор Александрович

МОДЕЛИРОВАНИЕ, ОЦЕНКА И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

РОССИИ

11.00.09 - метеорология, климатология и агрометеорология

Диссертация на соискание ученой степени доктора географических наук

Обнинск - 1998

СОДЕРЖАНИЕ

сто.

А

ЧАСТЬ I. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ АГРОКЛИМАТИЧЕСКОГО

........ 12

ГЛАВА 1. Агроэкологическая диагностика системы кл имат-урожай н количественная оценка агроклиматических ресурсов

возделываний сельскохозяйственных культур .................

1.1 Общие принципы оценки агрохошмзшческих ресурсов.........

1.2 Ахроэкологические показатели оценки состояния посевов сельскохозшктветшьхх культур на территории РФ ................. 15

1.3 Характеристика неблагоприятных гидрометеорологических

условий вегетационного периода культур и периода их зимнего покоя на территории России ..................................................... 36

1.4 Агроэкологоческая диагностика системы климат- урожай с использованием алгоритмов распознавания: образов .............. 51

1.4.1 Постановка задачи .................................................................. 51

1.4.2 йденшфикация метеорологической ситуации декады .............. 60

1.4.3 Идентификация метеорологической ситуации вегетационного периода ....................................................................................... 64

1.5 Количественная оценка агроклиматических условий возделы -ванты сельскохозяйственных культу ..........:............................... 70

ГЛАВА 2. Моделирование агроклиматических ресурсов ..................... 7о

2.1 Принципы моделирования а1роклиматических условий возделывания сельскохозяйственных культур .................................... —

2.2 Стохастическое моделирование агроюшмашчесшк ресурсов в условиях меняющегося климата ............................................... 99

ГЛАВА 3. Методы учета агроклиматической информации в практических задачах сельскохозяйственного производства........ 135

3.1 Общие замечания .................................................................... —

3.2 Агроклиматическое обоснование размещения культур и специализации сельскохозяйственного производства ..................... 139

3.3 Специализация сельскохозяйственного производства с учетом агроклиматических особенностей территории ................

ЧАСТЬ И. ОЦЕНКА ПРИРОДНО-РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА РФ И ЕГО РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В

1Л1

.5.-Е-

СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ .................................................. к

11С)

V

ГЛАВА 4. Оценка агроклиматических ресурсов возделывания основных сельскохозяйственных культур на территории России —

4.1 Оценка влияния неблагоприятных погодных условий на урожайность основных сельскохозяйственных культур на территории России ................................................................................. —

4.2 Юшматнческн обеспеченная урожайность сельскохозяйствен-

ных культур на территории России (на период до 2005 г.)... 194

ГЛАВА 5. Учет агроклиматических особенностей субъектов Российской Федерации при обосновании размещения

сельскохозяйственных культур ............................................ 211

5Л Оптимизация структуры посевных площадей под сельско -хозтасгоешшми культурашг на территории России с учетом

ожидаемых изменений климата ................................................ —

5.2 Анализ соответствия: сложившегося размешена! культур природно-ресурсному потенциалу Российской Федерацни .... 228 ЧАСТЬ III. РАЗВИТИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПЕЦИАЛИ -ЗИРОВАННОГО АГРОКЛИМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АГРАРНОГО СЕКТОРА ЭКОНОМИКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ......................................... 235

ГЛАВА б. Научное и информационное гидрометеорологическое обеспечение аграрного сектора России в условиях рыночной экономики ........................................................... —

6.1 Концепция развитая и совершенствования специализированного агроклиматического обеспечения сельского хозяйства в новых экономических условиях ............................................... —

6.2 Развитие информационной базы подсистемы специализированного агроюп-шап-гческого обеспечения аграрного сектора экономики РФ ........................................... ........................

ГЛАВА 7. Автоматизированная информационно.^ советующая

система (АНСС) "Климат-Урожай" .................................

7.1 Основные задачи АИСС "Климат-Урожай" и принципы ее построения .....................................................„................

7.2 Общая характеристика первой очереди АИСС "Климат-Урожай" ................................................................................

ВЫВОДЫ ...........................................................................................

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ...................................................................................

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. ....................................................................

ПРИЛОЖЕНИЯ ..................................................................................

Приложение I. Вероятностные оценки влияния неблагоприятных погодных условий на урожайность основных сельскохозяйственных культур в различные периоды их вегетации на

территории субъектов РФ ...............................................

Приложение II. Ьйжроюшматичесше поправки на элементы рельефа.. Приложение III. Компьютерные карго - схемы климатически обеспеченной урожайности основных сельскохозяйственных культур по экономическим районам Российской Федерации на период до 2005 г............

245 212

¿иъ

¿, / _г

277 307

Л 7-1 Г*

333

ВВЕДЕНИЕ

Отраслевая направленность агропромышленного комплекса любой территорий е первую очередь зависит от ее лриродно-ресурсного потенциала, определяющего продуктивность агрофитоценозов, а также структуру и специапизацню сельскохозяйственного производства. Среди показателей, характеризующих хфиродно-ресурсный потенциал

сельскохозяйственного производства, наряду с почвенным плодородием важнейшая роль принадлежит климату. Колебания погоды и климата являются основными естественными дестабилизирующими факторами сельского хозяйства, поскольку в связи с отсутствием надежных сверхдолгосрочных прогнозов погоды организация и планирование сельскохозяйственного производства и перерабатывающих отраслей осуществляются в условиях неопределенности погодной ситуации предстоящего вегетационного периода. Исходя из этого, и учитывая катастрофические для мирового производства продовольствия засухи 70-х годов текущего столетия, мировой научной общественностью сделан вывод о том, что научно-технический прогресс в сельском хозяйстве'в ближайшие десятилетия произойдет не столько за счет достижений в области биологии или техники, сколько благодаря совершенствованию методов использования информации о климате я его влиянии на сельское хозяйство [148, 248].

Распад. СССР, по мнению экспертов, может уже в ближайшее время создать серьёзные проблемы с продовольственным снабжением населения многих регионов Российской Федерации. Отраслевая направленность республик бывшего СССР, в том числе и России, сложившаяся за многие годы командно-адмиюгстрашвного метода управления экономию:®, не везде соответствовала природно-ресурсному потенциалу территории. Это явилось одной из прятан тому, что уже сейчас Россия вынуждена ввозить продукцию, которая е прошлом составляла предмет ее экспорта.

Между тем, Российская Федерация располагает почвенно-климагическими условиями для успешного производства большого ассортимента сельскохозяйственной продукции. В аграрном секторе

экономики России сейчас происходят коренные изменения, которые, должны в итоге ускорить внедрение прогрессивных технологий, повысить культуру земледелия и почвенное плодородие, обеспечить устойчивое снабжение населения продовольствием. Однако практика развитых стран показывает, что интенсификация земледелия еще не гарантирует получения

устойчивых урожаев. Влияние погоды и климата проявляется в существенных

^ \ ^—

колебаниях урожайности отдельных культур и валовых сборов продукции растениеводства по годам, которые могут быть сглажены лишь путем рационального размещения и специализации сельскохозяйственного производства. Анализ многолетних данных Госкомстата, по урожайности сельскохозяйственных культур указывает на то, что эта проблема для России пока остается открытой и она становится особенно актуальной в связи с приходом в сельское хозяйство новых людей, например, фермеров, не располагающих достаточными сведениями о природно-ресурсном потенциале территории и его рациональном использовании. С другой стороны, ориентация производителя на необходимость возделывания той или иной культуры без учета их биологических особенностей и требований к факторам внешней среды может привести к негативным последствиям. В частности, хорошо известны неудавшиеся попытки возделывания кукурузы на зерно в северных широтах Европейской территории РФ, сои в верхнем Поволжье, распространения льна южнее нечерноземной зоны Европейской территории РФ, картофеля и гречихи в южных районах России и др.

Существовавший; ранее подход к развитию производительных сил в аграрном секторе экономики бывшего Союза без должной увязки с проблемами природопользования привел почти к повсеместном}? обострению экологических проблем. В значительной мере этому способствовало внедрение интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, ставящих своей основной задачей получение максимально возможного в данных погодных условиях урожая конкретной культуры. Стремление к увеличению продукции растениеводства любой ценой, и особенно за счет интенсификации технологического процесса, уже привело во многих районах к истощению плодородия почв, их эрозии и разрушению, засолению и загрязнению окружающей среды. Между тем, по мнению

многих ученых [67,98,107], удельная капиталоемкость устранения вредных веществ из окружающей среды возрастает непропорционально повышению экологического эффекта.

В связи с этим становится очевидной необходимость эколопх экономического подхода к развитию агропромышленного комплекса РФ, способствующего переходу от технологий, эксплуатирующих природу, к технологиям, взаимодействующим с ней. Теоретической базой такого подхода может стать развиваемый А. А. Жученко [98 ] адаптивный метод, ставящий своей целью повышение окупаемости антропогенной Эйергии, вводимой в агроэкосистемы, за счет максимального вовлечения в продукционный процесс поступающей солнечной энергии и благодаря этому обеспечивающий сохранение ресурсов и сокращение затрат на охрану окружающей среды.

Эколого-экономический подход к развитию АПК предусматривает моделирование технологического процесса с целью его оппжизахрш, а также моделирование связей между новыми тегаологкамн и состоянием окружающей среды с целью определения оптимального соотношения темпов экономического развития с требованием равновесия экосистем. При этом совершенно очевиден, .агроклимаетческнй аспект проблемы. Так, например, сроки и качество проведения многих агротехнических приемов в значительной мере зависят от состояния погоды (сев, обработка почвы, борьба с сорняками и вредителями, уборка и т.д:); погода определяет сроки и эффективность подкормок минеральными удобрениями, способствует их усвоению идя выносу с поверхностным либо внугршючвенным стоком; климат определяет экономическую целесообразность специализации и размещения культур и др. Поэтому изучение и учет климатических особенностей отдельных регионов России и их ожидаемых изменений при зколого-экономическом подходе к развитию АПК, являющемся ресурсосберегающим и потому наиболее целесообразным в рыночных условиях, нам представляется чрезвычайно важным и актуальным.

Наиболее развитые в сельскохозяйственном отношении регионы России, располагающие плодородными почвами, как известно, в основном сосредоточены в зоне рискованного земледелия. Поэтому в основу

методики исследования к оценки жрокшшатичесжих ресурсов, являющихся важнейшей составляющей природно-ресурсного потенциала территории, нами положен принцип оценки соответствия элементов внеышей среды, носзпщх одучанный характер, потребностям растений в этих элементах в онтогенезе. Теоретической основой его послужило дальнейшее развитие известной в жолопш растений концепции, в соответствии с которой нормальный рост и развитие растений обеспечены лишь в тех случаях, если их жизненные циклы совпадают с благоприятными периодами в природе для прохождения соответствующих фаз развития. Такие периоды в сипу стохастического характера гидрометеорологических элементов чередуются с неблагоприятными периодами, тормозящими развитие растений, а иногда приводящими к их гибели. Задача заключается в выявлении таких периодов для каждой культуры на конкретной территории и их вероятностной штерпретащж, а также в определении количественных оценок снижения урожайности в зависимости от времени наступления неблагоприятного периода, его продолжительности и интенсивности.

Развитие данной концепции позволяет моделировать агроклиматические ресурсы возделывания конкретных культур с учетом неблагоприятных периодов (засушливых, переувлажненных, холодных и пр.) для их роста и развития. Актуальность такого моделирования вытекает из того, что постановка многих задач, где используется агроклиматическая информация, базируются на принципах выявления благоприятных периодов в природе и выработки на этой основе таких хозяйственных стратегий, которые позволили бы растениям согласовывать с ними свои жизненные циклы. Это один из путей повышения устойчивости растениеводства к неблагоприятным погодным условиям и, следовательно, выполненная нами работа направлена на решение важной народно-хозяйственной проблемы устойчивого развития аграрного сектора экономики страны. Такой подход к оценке агроклиматических ресурсов позволит планировать развитие наиболее приспособленных к конкретным условиям отраслей растениеводства, корректировать структуру посевных площадей, выбирать давильную систем}' земледелия, рекомендовать нужные зоотехнические

•, * У. ...'У*!^ дг,,^,

Изложенное выше определяет необходимость детального изучения и обобщения требований сельскохозяйственных культур к факторам климата и оценки природно-ресурсного потенциала различных регионов России с целью:

* выявления степени соответствия природно-ресурсного потенциала данных регионов потребностям возделываемых здесь культур;

* учета агрошгамашческих условий в практических задачах планирования и организации сельскохозяйственного производства, в частности в задаче

- размещения и отраслевой специализации сельского хозяйства регионов;

* развития и усовершенствования подсистемы специализированного агроклиматического обеспечения аграрного сектора экономики России.

Решению поставленной задачи способствовали внедрение современных математических методов анализа в агроклиматические исследования, наличие достаточно мощной шформационной базы - материалов наблюдений сети гидрометеорологических стажщй и материалов Госкомстата и имеющийся у соискателя опыт создания программных средств обработки, анализа и обобщения агрометеорологической информации. Полученные результаты позволяют выдвинул, на защиту:

* принципиально новую технологию диагностики агроклиматических условии территории, основанную на последовательном сопоставлении дифференцированных во времени складывающихся погодных условий с требованиями к ним со стороны сельскохозяйственных культур, на формальном уровне реализующую идеи распознавания образов;

* новый подход к моделированию агроклиматических условий, в том числе с учетом изменении климата, и определению климатически обеспеченной урожайности сельскохозяйственных культур, гштерпретируемон в качестве, количественной оценки агрошпжап-яесж-ос ресурсов их возделывания;

* модель оптимизации структуры посевных площадей под сельскохозяйственными культурами и специализации сельскохозяйственного производства с учетом климатических особенностей территории РФ;

• кшмазически целесообразные схемы размещения сельскохозяйственных культур на территория России в рамках субъектов Федерации с оценкой степени их соответствия сложившейся структуре;

• концепцию дальнейшего развития и совершенствования подсистемы специализированного агроклиматического обеспечения аграрного сектора экономики России в современных условиях;

• пртшш-ты построения и функционирования автоматизированной информационно-советующей системы "Кш-шат-Урожай".

Предложенные теоретические положения количественной оценки

агрокшшатическпх условий возделывания сельскохозяйственных культур путем учета дифференцированного влияния неблагоприятных погодных условий на их урожайность позволили развить принципиально новое направление в агрометеорологии - стохастическое моделирование агроклиматических ресурсов и их рациональное использование в условиях ме