Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Пути оптимизации водного режима агроэкосистем в условиях меняющегося климата лесостепной зоны Воронежской области

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Пути оптимизации водного режима агроэкосистем в условиях меняющегося климата лесостепной зоны Воронежской области"

На правах рукописи

Радцевич Галина Аркадьевна

ПУТИ ОПТИМИЗАЦИИ ВОДНОГО РЕЖИМААГРОЭКОСИСТЕМ В УСЛОВИЯХ МЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

03.00.16-Экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Воронеж 2004

Работа выполнена на кафедре мелиорации ФГОУ ВПО «Воронежского государственного аграрного университета им. К.Д. Глинки».

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Черемисинов Александр Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Постолов Виктор Дмитриевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Жердев Владимир Николаевич

Ведущая организация: Воронежская государственная

лесотехническая академия

Защита состоится «28» декабря 2004 года в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 220.010.06 в ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки» по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина 1, ауд._.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного аграрного университета им. К.Д. Глинки.

Автореферат разослан «25» ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

О.М.

Кольцова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интенсивная сельскохозяйственная деятельность человека ведет к постоянному ухудшению экологической обстановки агро-экосистем, что отражается на дальнейшей деградации плодородного слоя почвы, урожайности и качестве сельхозпродукции. Решение этих проблем невозможно без учета всей совокупности взаимодействия элементов агроэко-системы «климат - почва - растения».

В последние годы отмечается изменение климатических условий: увеличение атмосферных осадков и скачкообразный характер температурного режима воздуха, которые оказывают влияние на водный режим почвы, являющийся важнейшим условием функционирования агроэкосистемы. Водный режим играет существенную роль в питании и физиологическом состоянии сельскохозяйственных культур, накоплении и расходовании питательных веществ в почве. Он изменчив как во времени, так и в пространстве и является связующим звеном в агроэкосистеме, гибко реагирует на изменения, происходящие в ней, и оказывает существенное влияние на ее состояние. Поэтому исследование состояния агроэкосистемы в связи с изменением водного режима в условиях меняющегося климата лесостепной зоны Воронежской области является актуальным.

Исходя из этого, были поставлены следующие цели и задачи: цель работы состоит в изучении особенностей формирования водного режима агроэкосистемы в условиях меняющегося климата лесостепной зоны Воронежской области.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать направленность и особенности изменения климата в целом и за вегетационные периоды агроэкосистемы в условиях лесостепи Воронежской области.

2. Изучить особенности формирования водных режимов почв агроэко-систем занятых зерновыми культурами.

3. Оценить влияние увеличения увлажнения на почву и урожай агро-экосистемы.

4. Установить закономерности формирования водопотребления зерновых культур с учетом изменения климатической составляющей агроэкоси-стемы и получить зональные биоклиматические коэффициенты.

5. Разработать методику определения расчета водопотребления агро-экосистем, занятых зерновыми культурами.

Научна новизна.

1. В результате исследований установлено изменение климата лесостепной зоны Воронежской области» наблюдается тенденция роста температуры воздуха и атмосферных осадков, при этом интенсивность роста осадков превышает интенсивность роста температуры воздуха.

2. В условиях современного ведения сельского хозяйства исследовано водопотребление основных зерновых культур и получены биоклиматические коэффициенты для условий лесостепи Воронежской области.

3. В результате исследований функционирования агроэкосистемы в условиях меняющегося климата лесостепной зоны Воронежской области, установлена тенденция изменения типа водного режима почвы, повышение урожайности озимой пшеницы до определенного уровня, что требует нового подхода к ведению агротехники при выращивании сельскохозяйственных культур.

Положения выносимые на защиту:

- тенденция изменения метеорологических факторов в условиях лесостепной зоны Воронежской области;

- динамика водного режима агроэкосистемы в условиях изменения метеорологических факторов;

- биоклиматические коэффициенты для озимой пшеницы и ячменя в условиях лесостепной зоны Воронежской области.

Реализация результатов Материалы и результаты исследований использованы в учебных курсах: «Мелиоративное земледелие», «Мелиорация», «Системный анализ и основы моделирования экосистем».

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ВГАУ в 2000-2004 гг., региональной конференции «Состояние и перспективы развития земледелия, агролесомелиорации и экономики землепользования в АПК ЦЧЗ» (НИИ сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы им. В.В. Докучаева) в 2004 г.

Практическая значимость

1. Полученные расчетные зависимости послойных влагозапасов могут быть использованы для прогноза динамики продуктивной влажности почвы.

2. Для определения водопотребления в условиях лесостепной зоны Воронежской области рекомендуется использовать биоклиматический метод.

3. Полученные зональные биоклиматические коэффициенты могут быть использованы для ориентировочных расчетов водопотребления озимой пшеницы и ячменя в условиях лесостепной зоны Воронежской области

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, рекомендаций производству. Она изложена на 203 страницах машинописного текста. Включает 46 таблиц, 57 рисунков, 13 приложений. Список литературы состоит из 160 наименований, в том числе 5 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, изложены цель и задачи исследования, научная новизна, апробация, реализация результатов и практическая значимость работы.

В первой главе «Динамика водных режимов агроэкосистем в условиях меняющегося климата» приведен литературный обзор по изменению клима-

та. Ученые разных стран мира наблюдают тенденцию изменения климата в сторону повышения температуры воздуха и увеличения атмосферных осадков (Будыко М.И., Израэль ЮА., Бирман Б.А., Балашов Е.В., Груза Г.В., Ранькова Э.Я., Яншин А.Л. и др.). Высказываются различные мнения о причинах данных изменений, прогнозируются последствия, которые могут быть при дальнейшем развитии этого явления, и как это отразится на агроэкоси-стемах. Приведены различные сценарии развития: изменение климата в сторону потепления приведет к снижению урожайности агроэкосистем; с увеличением увлажнения урожайность агроэкосистем будет повышаться; с увеличением увлажнения урожайность будет снижаться.

Изменение климата через водные режимы окажет существенное влияние на почвы. Изменение типа водного режима почв повлияет на пути развития черноземов и в первую очередь на плодородие, это отразится на водопо-треблении, которое играет важную роль в получении урожайности сельскохозяйственных культур.

Исследования А.А. Роде, В.В. Колпакова, И.П. Сухарева, И.И. Судни-цына, М.А. Козина, А.Н. Костякова, А.М. Алпатьева, В.П. Остапчика и других позволили получить расчетные методы определения водопотребления. Исследованием водопотребления сельскохозяйственных культур в ЦЧО занимались А.Н. Кирилина, Т.И. Мотузок, А.Ю. Черемисинов, С.П. Бурлакин, И.П. Землянухин, О.Г. Ревенков и другие.

На основании литературного обзора были сформулированы цели и задачи исследований.

Во второй главе «Природные условия Воронежской области и методика проведения исследований» представлены почвенно-климатические условия Воронежской области, метеорологические условия, сложившиеся в годы проведения исследования, схема опытов и методика проведения полевых исследований.

Исследования проводились в производственных условиях РПО «Полив» Новоусманского района Воронежской области на посевах зерновых

культур: озимой пшенице и ячменя в 1999-2001 гг. Почвенный покров опытного участка - чернозем выщелоченный среднесуглинистый.

Схема опытов предусматривает возможные сценарии развития изменений климата, учитывающие увеличение естественного увлажнения.

1. Агроэкосистема с естественным увлажнением (контроль);

2. Агроэкосистема с естественным увлажнением + КРК;

3. Агроэкосистема + №"К с увеличением водного баланса нормой 160 м3/га;

4. Агроэкосистема + №"К с увеличением водного баланса нормой 240 м3/га;

5. Агроэкосистема + №"К с увеличением водного баланса нормой 320 м3/га; 6 Агроэкосистема + №"К с увеличением водного баланса нормой 400 м3/га; 7. Агроэкосистема + ЫРК с увеличением водного баланса нормой 480 м3/га.

Опыты проводились на фоне вносимых в хозяйстве удобрений. Для исследования условий формирования водного режима в экосистемах с различной антропогенной нагрузкой была принята другая схема опытов:

1. Природная экосистема - залежь, занятая разнотравьем (отсутствие антропогенной нагрузки);

2. Агроэкосистема в условиях естественного увлажнения + КРК;

3. Агроэкосистема в условиях увеличенного увлажнения + КРК. На опытных полях проводились следующие наблюдения:

- за параметрами атмосферных явлений: температурой и влажностью воздуха, осадками, испарением, атмосферным давлением;

- за параметрами почвы: динамикой влажности почвы и температурой; поверхностным стоком.

- за параметрами растений: фазами развития растений, водопотребле-нием, динамикой нарастания урожая.

Наблюдения за метеорологическими параметрами проводились в соответствии с «Наставлениями гидрометеорологическим станциям и постам».

Влажность почвы определялась термостатно-весовым методом. Отборы почвенных образцов проводили через 10 дней с четырехкратной повтор-

ностью в течение периода вегетации культур. Пробы отбирали почвенным буром до глубины 100 см через каждые 10 см.

Водопотребление культур из расчетного слоя почвы определялось по уравнению водного баланса:

E=WH-WK+P + M+WC6 где: Е - водопотребление за декаду;

WH - влагозапасы почвы в начале периода;

WK - влагозапасы почвы в конце периода;

Р - сумма осадков за исследуемый период;

М - норма дополнительного увлажнения нетто;

"№6 - поверхностный сток.

Фенологические наблюдения и учет урожая проводились в соответствии с «Методикой полевого опыта» Б.А. Доспехова.

Дополнительное увлажнение, имитирующее увеличение естественного увлажнения, производилось дождевальной машиной «Волжанка».

Одними из основных факторов влияющих на формирование и динамику водных режимов опытных участков, а также на водопотребление сельскохозяйственных культур являются метеорологические условия в годы исследований. Анализ которых показал, что климатические условия в годы исследования имели значительные различия. Сухим оказался вегетационный период 1999 года, 2000 год был влажным. Наиболее благоприятные условия для вегетации сельскохозяйственных культур сложились в 2001 году.

Для обработки, анализа и обобщения исходного материала использовались приемы теории вероятности, математической статистики. При расчетах широко применялся персональный компьютер.

В третьей главе «Результаты исследования» рассматриваются изменения основных климатических факторов: температуры воздуха и атмосферных осадков в условиях лесостепной зоны Воронежской области.

Для анализа изменения температуры воздуха и выявления тенденций использовались следующие показатели: среднемноголетняя суточная темпе-

ратура воздуха за год; среднемноголетняя суточная температура воздуха за вегетационный период.

Исследования изменения среднемноголетней суточной температуры воздуха проводились по метеостанции Воронеж. Ряд наблюдений составил 61 год - с 1937 по 2001 гг., исключая годы с 1942 по 1945, когда наблюдения не проводились. Результаты статистической обработки значений среднемно-голетней суточной температуры воздуха с использованием стандартной программы Excel, показывают, что за 61 год по метеостанции Воронеж эти значения колеблются в пределах от 3,7 до 9,3 *С. Средняя величина составляет 6,2'С.

Распределение анализируемых данных по годам и линейный тренд представлены на рисунке 1.

1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005

Рис. I - Изменчивость среднемноголетней суточной температуры воздуха (метеостанция Воронеж)

На рисунке 1 видны колебания среднемноголетней температуры воздуха за исследуемый период по годам. Линия тренда, в целом, указывает на рост температуры воздуха с 5,7 'С до 6,8 *С

Для сельского хозяйства важное значение имеет рассмотрение изменения данных метеорологических параметров за вегетационный период.

В зависимости от сельскохозяйственных культур вегетационные периоды могут быть длинным (апрель - сентябрь) и коротким (апрель - июль).

Проведен анализ ряда данных по среднемноголетней температуре воздуха за исследуемый период (61 год), и на рисунке 2 графически представлены ее колебания по годам за длинный и короткий периоды вегетации.

Короткий ряд - ■ • Длинный |

Рис. 2 - Изменчивость среднемноголетней температуры воздуха длинного и короткого вегетационных периодов (метеостанция Воронеж)

Как видно из рисунка 2, данные за длинный вегетационный период имеют несколько больший размах колебаний, хотя очень точно повторяют динамику температур за короткий период. Линейные линии тренда свидетельствуют об увеличении среднемноголетней суточной температуры с 14,9°С до 15,7°С за короткий период и с 15,0°С, до 15,7°С за длинный период. Таким образом, вегетационные периоды сельскохозяйственных культур стали теплее на 0,8 и 0,7 °С соответственно.

Наиболее распространенным показателем, характеризующим потребности сельскохозяйственных культур в тепле, является сумма температур за вегетационный период. Анализ данных по среднемноголетней сумме температур показал, что она увеличилась за длинный вегетационный период на ~ 160 °С, за короткий на ~ 100 °С.

Увеличение температуры воздуха оказывает влияние на продолжительность вегетационного периода. Для анализа этого положения было выбрано количество декад, когда суточная температура воздуха превышала

+5°С. На рисунке 3 представлено изменение количества декад по годам за период вегетации с апреля по сентябрь.

£

с 1935 1950 1965 1980 1995

Рис. 3 - Динамика и тренд продолжительности вегетационных периодов (IV-IX) за 61 год наблюдений

Из рисунка 3 по линии тренда видно, что продолжительность вегетационного периода в среднем возрастает с 18,3 до 20 декад, что соответствует его увеличению за счет повышения температуры воздуха примерно на 17 дней.

В целом, проведенный анализ температурного режима за 61 год выявил тенденцию роста показателей теплообеспеченности в лесостепной зоне Воронежской области.

Помимо температурных характеристик важным фактором климата аг-роэкосистемы являются атмосферные осадки. Они оказывают большое влияние на рост и развитие растений и являются одним из важнейших элементов водного режима почв.

Основная характеристика количества атмосферных осадков - их годовая сумма. Анализ изменения величин годовых сумм осадков по метеостанции Воронеж был проведен за те же годы, что и по температуре воздуха. Результаты статистической обработки годовых сумм осадков показали, что они колеблются от 330 мм до 844 мм, при средней величине - 543 мм.

Для анализа изменения многолетних годовых сумм осадков построен график (рисунок 4).

Рис. 4 - Многолетняя изменчивость годовых сумм атмосферных осадков по данным Воронежской метеостанции

Из рисунка 4 видно, что годовые суммы осадков имеют колебательный характер, но общая тенденция (линейная линия тренда) свидетельствует об их увеличении за анализируемый период с 450 до 630 мм.

Был также проанализирован ряд данных по осадкам за короткий (IV-VII) и длинный (IV-IX) вегетационные периоды и построен график их динамики по годам (рисунок 5).

600

| 500 £

§ 400

300 200 100 0

л ГУ Р л ? А 7 И. 1 А .л л

\ 1/ г. ■" Р-'ьНя: ; .вл

" • ■ ¡( ■Г7 V в '.• 0 а »ч ■ •' •' «' * а ^

1935 1945 1955 --■»-- Короткий ряд

1965

1975

1985 1995 — Длинный ряд

2005

-——Линейный (Длинный ряд) ... Линейный (Короткий ряд]

Рис. 5 - Динамика осадков короткого и длинного вегетационных периодов

Из рисунка 5 видно, что при общей схожести динамики выпадения осадков вегетационных периодов, все же наблюдаются различия за счет внутреннего перераспределения в течение вегетации. Вместе с тем линейный тренд свидетельствует о тенденции увеличения осадков в исследуемом периоде: за короткий вегетационный период они увеличились примерно с 180 мм до 250 мм, за длинный - с 270 мм до 380 мм.

В целом, проведенный анализ изменения количества осадков в условиях лесостепи Воронежской области за исследуемые годы показывает, что идет тенденция их увеличения: за короткий период вегетации количество их увеличилось на 70 мм, за длинный - на 110 мм.

Проведена оценка изменения климата исследуемой территории через щдротермический коэффициент Селянинова:

где: 10 - переводной коэффициент; 1Рр%,, - суммы осадков и температур за вегетационный период.

На рисунке 6 по результатам расчетов построен график колебаний гидротермического коэффициента за короткий и длинный вегетационные периоды в течение исследуемого ряда лет. Для отслеживания тенденций изменения ГТК на графике проведены линейные тренды.

На рисунке 6 по линии тренда видно, что за анализируемый период ГТК возрос с 1,0 до 1,25 за короткий период вегетации и до 1,26 за длинный. Полученные данные по тепловлагообеспеченности хотя и находится в одном диапазоне (1,0-1,3) по шкале ГТК, но при этом происходит их перемещение от нижнего значения к верхнему.

1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005

■ ГТК к —■— ГТК д — —Линейный (ГТК д) — Линейный (ГТК к)

Рис. 6 - График колебаний ГТК за короткий и длинный вегетационные периоды по метеостанции Воронеж

В целом, проведенные исследования показывают, что в агроклимате Воронежской области наблюдаются тенденции изменения в сторону потепления и увеличения влаги. В агроэкосистемах меняется тепловлагобаланс, что повлияет на водный режим почв, продолжительность вегетационного периода, водопотребление, сорта и урожайность сельскохозяйственных культур, а также на технологию их возделывания.

В этих условиях необходимы изменения в агротехнологии, учитывающие данные изменения климата, а для стабилизации производства продукции агроэкосистемы необходимо использовать несколько сортов культуры, которые различаются между собой по засухоустойчивости и длине вегетационного периода. Возможно, что целесообразно использовать сортосмеси культур, что обеспечит эластичность агроценозов и меньшую вариабельность урожаев.

В четвертой главе «Водные режимы почв агроэкосистем» анализируется классификация типов водного режима почв по коэффициенту увлажнения (Высоцкого Г.Н.).

Характерной особенностью для черноземных почв лесостепной зоны в природных условиях является величина коэффициента увлажнения близкая к

единице, что определяет преобладание периодически промывного типа водного режима.

Большое влияние на тип водного режима агроэкосистем в условиях исследуемой территории оказывают климат, гранулометрический состав почвы, растительность, а также антропогенная нагрузка. Поэтому рассматривались особенности водного режима почв в условиях меняющегося агроклимата лесостепной зоны в различных по антропогенной нагрузке экосистемах (природной экосистеме, агроэкосистеме и агроэкосистеме в условиях увеличенного увлажнения).

Для такого исследования были использованы многолетние данные наблюдений кафедры мелиорации, проводимые на исследуемой территории. Из имеющегося ряда наблюдений были выбраны года соответствующие по годовым осадкам сухому, среднему и влажному. Из анализа данных по элементам водного режима в рассматриваемых экосистемах, следует, что самые низкие значения запасов продуктивной влаги в агроэкосистеме (АЭС). Более высокие значения соответствуют природной экосистеме (ПЭ). Значительно большие продуктивные влагозапасы в агроэкосистеме в условиях увеличенного увлажнения (АЭС+Увл.) (рисунок 7)

О -1-1-1-1-1-1-1-I-1—!-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1—|—|—

М - ГЧ " П — СЧ М М — П

— м —мм

• • * • - ПЭ —АЭС —•— АЭС+Увл

Рис. 7 - Продуктивные влагозапасы в слое 0-100 в условиях влажного года

На основе проведенного корреляционного анализа установлена послойная зависимость продуктивных влагозапасов почв в рассматриваемых экосистемах. Сильная связь наблюдалась между слоями внутри года по каждой экосистеме, сильная и средняя - между слоями внутри года и между различными экосистемами, слабая между слоями в разные по увлажнению годы, даже в пределах одной экосистемы.

В годы исследования (1999 - 2001) проводились наблюдения за динамикой продуктивной влажности почвы в агроэкосистемах озимой пшеницы и ячменя. Полученные данные были использованы в качестве исходных для математических моделей зависимости динамики влагозапасов в слоях 0-50 см и 0-100 см от слоя 0-20 см.

В качестве исходных данных взяты опытные значения продуктивной влаги в почве за 2000 и 2001 годы. Для получения математической модели ряды этих значений были ранжированы и проведен их корреляционный анализ. Полученные в результате этого коэффициенты корреляции свидетельствуют о сильной связи (0,88 - 0,97) между послойными влагозапасами почвы по каждой культуре, что дало основание построить регрессионные модели динамики влагозапасов.

Таким образом, корреляционно-регрессионный анализ позволил получить математические зависимости динамики влагозапасов в слоях 0-50 см и 0-100 см, зная влагозапасы в слое 0-20 см:

озимая пшеница ячмень

для слоя 0-50 см №0.5о=2,09-Ьо.2о+5,35 \У0.5сг2,03-11(|.20+М5 для слоя 0-100 см Wo.ioo=3,42•ho го+24,20 ^о-ихг2,75-^0+50,83

Все полученные модели проверены на сходимость по независимым данным за 1999 год Оценка на сходимость проводилась по относительной ошибке (±Д), сравнением данных полевых опытов ^Н) И рассчитанных по полученным зависимостям ^р):

В целом относительные ошибки расчетных зависимостей у озимой пшеницы и ячменя не превышали 20 %, что в пределах точности приборного определения влагозапасов в почве (± 20%).

Полученные математические модели позволят, используя данный расчетный метод отслеживать динамику влажности почвы в слоях 0-50 см и 0-100 см, не прибегая к приборному определению влагозапасов, что значительно упростит, удешевит и облегчит наблюдения за влажностью почвы.

Кроме того дана оценка водного режима почв в условиях увеличения естественной влагообеспеченности лесостепной зоны Воронежской области по коэффициенту увлажнения (Ку). Для установления его изменений проводились исследования согласно схеме опытов, которая предусматривает сценарии развития изменения климата в сторону увеличения увлажнения.

На рисунке 8 представлены соотношение между приходом и расходом воды в почве и полученные коэффициенты увлажнения за исследуемые годы (1999-2001) на примере озимой пшеницы.

450

= 0-1----------------

0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 0,7 0,8 0,8 0,9 0,9 1 1,0 1,1 1,1 1,2 1,2 1,3 5 5 5 5 5 5 5 5 Коэффициент увлажнения почвы » Приход воды, мм • Расход воды, мм — —Линейный (Расход воды, мм)-Линейный (Приход воды, мч)

Рис. 8 - Распределение прихода и расхода воды в разные по увлажнению исследуемые годы.

Из рисунка 8 по линейным линиям тренда видно, что величина расхода воды из почвы практически не изменяется, а величина поступления воды в

почву - увеличивается. В сухие годы приход воды меньше расхода, коэффициент увлажнения почвы колеблется от 0,55 до 0,7, что соответствует непромывному типу водного режима. В средние по увлажнению годы приход воды равен расходу, коэффициент увлажнения = 1, что соответствует периодически промывному типу водного режима почв. В условиях увеличения увлажнения превышение прихода воды над расходом дает коэффициент увлажнения больше 1, что свидетельствует о преобладании промывного водного режима почв. Таким образом, увеличение увлажнения может привести к замене водного режима на промывной, что вызовет кризис черноземов.

В пятой главе «Урожайность и водные режимы агроэкосистемы в условиях меняющегося климата». Изменение водного режима почвы в условиях увеличения естественного увлажнения окажет влияние и на водопотреб-ление сельскохозяйственных культур. В наших исследованиях расчет суммарного водопотребления озимой пшеницы проводился по методу водного баланса. Полученные величины водопотребления за исследуемые годы по вариантам опыта колеблются от 2249 м3/га до 3750 м3/га. Они также показали, что с увеличением увлажнения почвы водопотребление и урожайность озимой пшеницы повышаются до определенного предела. Коэффициенты водопотребления при этом - уменьшаются. Наглядно это представлено на рисунке 9.

«00

400 | | 1 1 I-г-1 I ■ 1-щ- I I

2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000

Водолотребление, м3/га

Рис. 9 - Коэффициенты водопотребления озимой пшеницы в 1999-2001 гг. Таким образом, в наших условиях для черноземных почв и рассматриваемой культуры предельное значение величины водопотребления

=3400 м3/га, которая соответствует максимальной урожайности. Дальнейшее увеличение водопотребления приведет к повышению Кв, непродуктивному использованию влаги и снижению урожайности.

На величину водопотребления большое влияние оказывают климатические условия.

Проведенные исследования влияния основных метеорологических характеристик: температуры воздуха (1), температуры почвы на глубине 5 см, 10 см, 15 см, осадков (Р), относительной влажности воздуха ф, давления (Р), дефицита влажности воздуха (ё) на величину водопотребления (Е) на примере озимой пшеницы, показали, что наиболее существенными факторами, влияющими на водопотребление, являются дефицит влажности воздуха и температура 5-10 см слоя почвы. Это свидетельствует о возможности использования для определения водопотребления сельскохозяйственных культур расчетного биоклиматического метода, который учитывает эти параметры.

Для применения этого метода необходимы зональные биоклиматические коэффициенты (К6), определяемые по формуле:

К(гЕ/1<1,

где Е - водопотребление за декаду; £с1 - сумма дефицитов влажности воздуха за этот же период.

Для получения К использована методика, разработанная институтом УкрНИИГиМ.

Вычисленные декадные значения Кб, были привязаны от всходов (ячмень) или возобновления вегетации (озимая пшеница) к декадам роста растений. В каждой декаде было получено от 19 до 21 значения биоклиматических коэффициентов для каждой культуры. Затем биоклиматические коэффициенты для каждой культуры были нанесены в виде точек на график и методом наименьших квадратов получены плавные кривые линии - осредненные биологические кривые водопотребления, по которым определялись осредненные биоклиматические коэффициенты (Кб), соответствующие наступлению ос-

новных фаз развития озимой пшеницы и ячменя. Полученные К! представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Осредненные биоклиматические коэффициенты

Декады от начала вегетации Биоклиматические коэффициенты

озимая пшеница ячмень

1 0,53 0,27

2 0,53 0,32

3 0,53 0,37

4 0,51 0,43

5 0,49 0,47

6 0,44 0,43

7 0,41 0,37

8 0,37 0,35

9 0,31 0,25

10 0,29 0,23

11 0,27

Полученные значения К, были проверены по независимым данным за 2001 г. Результаты проверки показали, что средние относительные ошибки лежат в пределах 20 %.

Таким образом, проверенный биоклиматический метод с учетом полученных биоклиматических коэффициентов, может использоваться для ориентировочных расчетов водопотребления озимой пшеницы и ячменя в условиях лесостепной зоны Воронежской области.

Кроме того, рассмотрено влияние увеличения естественного увлажнения почвы на изменение урожайности озимой пшеницы. В таблице 2 представлены изменения уровней увлажнения почвы и урожайности озимой пшеницы по вариантам опыта за исследуемые 1999-2001 годы.

Таблица 2 - Уровни увлажнения почвы и урожайность озимой пшеницы за годы исследования

Показатели Варианты опытов по принятой схеме

1 2 3 4 5 6 7

1999 год

Уровень увлажнения, % НВ 71,2 73,0 82,8 83,5 84,7 85,2 86,7

Суммарное водо-потреб., м3/га 2249 2616 2734 2889 3079 3199 3375

Урожай, т/га 3,46 4,24 5,11 5,37 5,81 6,07 5,73

2000 год

Уровень увлажнения, % НВ 81,9 81,7 87,1 87,3 88,1 89,8 91,2

Суммарное водо-потреб., м3/га 2352 2554 2691 2892 3274 3381 3295

Урожай, т/га 3,36 3,84 4,16 4,82 6,04 6,38 5,75

2001 год

Уровень увлажнения, % НВ 74,2 75,1 84,8 84,3 85,3 85,6 87,3

Суммарное водо-потреб., м3/га 2400 2380 2665 2997 3247 3577 3750

Урожай, т/га 3.53 3,76 4,76 5,90 6,43 7,00 6,23

Из таблицы 2 видно, что в целом за исследуемые годы с увеличением влаги наблюдается рост урожайности озимой пшеницы, кроме значений на последнем варианте. А также урожайность 2000 года ниже урожайности 1999 и 2001 гг., несмотря на более высокие уровни увлажнения. Это говорит о том, что с увеличением увлажнения почвы продуктивность агроэкосистемы увеличивается до определенного предела и при дальнейшем увеличении влажности начинает снижаться. Это можно объяснить нарушением оптимального водно-воздушного режима почвы. Чрезмерное увлажнение препятствует доступу кислорода к корневой системе растений, способствует вымыванию питательных веществ из почвы, а так же другие негативные процессы, происходящие в почве при переувлажнении, в конечном игоге приводят к снижению урожайности.

В целом, повышение естественного увлажнения изменит условия развития черноземных почв Воронежской области, и в свою очередь это отразится на урожайности сельскохозяйственных культур.

Для проведения такого исследования были выбраны значения из ряда данных за три года (1999-2001) по величине Ку, соответствующие различным типам водного режима (таблица 3, рисунок 10).

Таблица 3 - Изменение урожайность озимой пшеницы в зависимости от коэффициентов увлажнения почвы

Ку почвы Приход воды, мм Расход воды, мм Урожай, т/га

0,5 142 235 3,46

0,75 238 329,3 5,73

1 358 357,9 7,0

1,25 415 337,5 5,75

0,5 0,75 1 1,25

Коэффициент увлажнения ■— Приход воды, мм - ■ * - - Расход воды, мм —Урожай

Рис. 10 - Влияние прихода и расхода воды в почве на урожайность озимойпшеницы

Из рисунка 10 видно, что при принятой технологии выращивания сельскохозяйственных культур максимальная урожайность озимой пшеницы (7,0 т/га) получена при Ку = 1 (расход воды соответствует приходу). Дальнейшее увеличение прихода воды сокращает урожайность за счет ухудшения воз-

душного режима почвы. Очевидно, необходимо изменение агротехнологии и сортов культур, а также увеличение доз внесения удобрений.

Проследим изменения водного режима в зависимости от уровней увлажнения почвы (таблица 4).

Таблица 4 - Водный баланс агроэкосистемы при разных уровнях увлажнения

Статьи баланса Водные балансы вегетационных периодов по коэффициентам увлажнения почвы:

Ку=0,56 Ку=1,00 Ку=1,23

мм % мм % мм %

Осадки 142 27,8 238 50 271 50

Дополнит, увлажнен. - 120 144

Водопотребление 255 50,0 358 50 337 40,6

Влагозапасы в почве -113 22,2 0 0 78 9,4

Всего в балансе 510 100 716 100 830 100

Из таблицы видно, что при Ку=0,56 - расход превышает приход воды в почву на 22,2 %. Это говорит о складывающемся непромывном типе водного режима.

При естественном увлажнении, когда Ку=1,0 - приход и расход воды равны и составляют 358 мм, это соответствует периодически промывному типу водного режима, который и характерен для черноземной почвы лесостепной зоны.

При увеличении естественного увлажнения, когда Ку=1,23 - поступление воды в почву больше расхода на 9,4 %, что говорит о складывающемся промывном типе водного режима.

В целом, в условиях меняющегося климата тип водного режима будет изменяться от непромывного к промывному. Это способствует увеличению урожайности озимой пшеницы в лесостепи Воронежской области, но до определенного предела (Е = 3400 м3/га).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. В результате исследований в условиях лесостепной зоны Воронежской области за последний 61 год установлено увеличение роста количества атмосферных осадков на 180 мм или в 1,4 раза. Средняя суточная температура воздуха увеличилась на 1,1 °С или в 12 раза. Интенсивность роста атмосферных осадков опережает интенсивность роста температуры воздуха, что свидетельствует об увеличении влагообеспеченности территории.

2. Исследования показали, что в результате увеличения теплобеспе-ченности вегетационного периода его продолжительность возрастет на 17 дней.

3. Направление тепловлагообеспеченности лесостепной зоны в целом меняется. Гидротермический коэффициент вегетационного периода возрос от 1,0 до 1,26 - произошло перемещение от нижнего значения к верхнему в диапазоне 1,0-1,3 по шкале ГТК. Это свидетельствует об изменении водного режима почв.

4. Из анализа данных по запасам продуктивной влаги в экосистемах с различной антропогенной нагрузкой (природной экосистеме, агроэкосистеме и агроэкосистеме в условиях увеличенного увлажнения) следует, что наиболее низкие значения продуктивных влагозапасов соответствуют агроэкоси-стеме, динамика более высоких значений соответствует природной экосистеме, и значительно большие значения соответствуют агроэкосистеме в условиях увеличенного увлажнения.

5. Исследованиями установлено колебание коэффициента увлажнения почв от 0,5 до 1,25, что приводит к изменению типа водного режима агроэко-систем от непромывного к промывному. В целом, повышенное увлажнение изменит условия развития черноземных почв Воронежской области.

6. В результате исследований установлено, что водопотребление озимой пшеницы в условиях лесостепной зоны Воронежской области тесно связано с дефицитом влажности воздуха и температурой почвы. Анализ расчетных ме-

тодов определения водопотребления показал, что наиболее приемлемым для условий Воронежской области является биоклиматический метод расчета.

7. Для определения водопотребления озимой пшеницы и ячменя расчетным методом получены зональные биоклиматические коэффициенты (Кб).

8. В целом повышение естественного увлажнения и температуры воздуха в условиях лесостепи Воронежской области способствуют увеличению использования КПД ФАР в 1,7-2 раза, что соответствует повышению урожайности озимой пшеницы, но, как показали исследования, до определенного предела (Е=3400 м3/га) на фоне внесенных удобрений. Дальнейшее увеличение увлажнения будет приводить к ухудшению условий для почвы (промывной режим) и для растений (снижение урожайности).

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В условиях меняющегося климата лесостепной зоны Воронежской области необходимы изменения в агротехнике выращивания сельскохозяйственных культур, учитывающие изменение климата в направлении увеличения увлажнения, и сортах. Целесообразно использовать несколько сортов культуры, которые различаются между собой по засухоустойчивости и длине вегетационного периода.

2. Для ориентировочного определения влажности почвы в слоях 0-50 и 0-100 см на основе слоя 0-20 см можно использовать получены математические модели, которые получены на основании послойной зависимости почвенных влагозапасов.

3. Рекомендован для определения водопотребления основных зерновых культур в условиях лесостепной зоны Воронежской области расчетный биоклиматический метод с использованием полученных зональных биоклиматических коэффициентов.

Список опубликованных работ по теме:

1. Черемисинов А.Ю. Исследовательские функции водных балансов в мониторинге земель / А.Ю. Черемисинов, И.П. Землянухин, СП. Бурлакин, ГА. Радцевич // Научные основы повышения устойчивости современного земледелия. - Воронеж, 2002. - С. 204-210.

2. Черемисинова НА. Антропогенные нагрузки на агроландшафты и их мониторинг / НА Черемисинова, ГА Радцевич, ГГ. Тарабрина // Итоги научно-исследовательских работ агрономического факультета. - Воронеж, 2004. - С. 161-166.

3. Радцевич ГА Модель послойной динамики продуктивных влагоза-пасов под зерновыми культурами / БА Радцевич, А.Ю. Черемисинов // Повышение урожайности полевых культур в ЦЧР. - Воронеж, 2004. - С. 22-25.

4. Радцевич ГА. Изменение агроклимата лесостепной зоны Воронежской области за последнее время / ГА. Радцевич, А.Ю. Черемисинов // Состояние и перспективы развития земледелия, агролесомелиорации и экономики землепользования в АПК ЦЧЗ. - Каменная Степь, 2004. - С. 71-75.

Подписано в печать 22.11.2004 г. Формат 60x80 1/16 Бумага кн.-журн. П.л. 1,0. Гарнитура Таймс. Тираж 100 экз. Заказ № 2541

Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки Типография ВГАУ 394087, Воронеж, ул. Мичурина, 1

»2 60 8 8

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Радцевич, Галина Аркадьевна

ВВЕДЕНИЕ.

1 ДИНАМИКА ВОДНЫХ РЕЖИМОВ АГРОЭКОСИСТЕМ В УСЛОВИЯХ МЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА (Обзор литературы).

1.1 Изменение климата.

1.2 Водный режим в агроэкосистемах.

1.3 Моделирование элементов агроэкосистем.32"

2 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Природные условия Воронежской области.

2.2 Экологическая характеристика агроэкосистем.

2.3 Опытные участки.

2.4 Методика проведения полевых исследований.

2.5 Метеорологические условия в годы проведения полевых исследований.

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ДИНАМИКА КЛИМАТА АГРОЭКОСИСТЕМ.

3.1 Продолжительность дня и ФАР.

3.2 Температурный режим агроэкосистемы

3.2.1 Среднемноголетняя температура воздуха за год.

3.2.2 Среднемноголетняя температура воздуха за вегетацию.

3.2.3 Температура почвы за вегетационный период.

3.3 Атмосферные осадки в агроэкосистеме.

3.3.1 Годовые осадки.

3.3.2 Осадки вегетационного периода.

3.3.3 Внутривегетационное распределение осадков.

3.3.4 Величина суточных осадков.

3.4 Оценка изменений агроклимата.

4»ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВ АГРОЭКОСИСТЕМ.

4. Г Общие сведения о водных режимах почв агроэкосистем.

4.2 Формирование водных режимов в экосистемах.

4.3 Водный режим почв агроэкосистемы в годы исследований.

4.4 Моделирование послойной динамики продуктивных влагозапасов.

4.5 Оценка водного режима агроэкосистем.

5 УРОЖАЙНОСТЬ И ВОДНЫЕ РЕЖИМЫ АГРОЭКОСИСТЕМ В УСЛОВИЯХ МЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА.

5.1 Использование ФАР в условиях меняющегося климата.

5.2 Водопотребление сельскохозяйственных культур.

5.2.1 Водопотребление при различных уровнях увлажнения почвы.

5.2.2 Влияние метеорологических факторов на формирование водопотребления.

5.2.3 Биологические кривые водопотребления зерновых культур.

5.3 Урожайность озимой пшеницы в условиях увеличения увлажнения.

5.4 Оценка влияния повышения увлажнения и урожайность агроэкосистемы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Пути оптимизации водного режима агроэкосистем в условиях меняющегося климата лесостепной зоны Воронежской области"

Одной из характерных черт интенсификации производства является значительное расширение масштабов перестройки человеком существующих на Земле природных комплексов. Разрушение складывавшихся веками естественных связей и создание населением нашей планеты новых, чтобы обеспечивать себя необходимым для гармоничного развития количеством ресурсов. Но этот сложный процесс взаимодействия человека и природы имеет обратную сторону. Не зная детальной картины взаимодействия многочисленных живых и неживых компонентов природного комплекса, и не умея точно оценить ту новую ситуацию, которая может сложиться после вмешательства человека, может, получается эффект, существенно отличающийся от ожидаемого. Эта реальная опасность выдвинула на первый план задачи постижения законов развития и функционирования биосферы как целостной системы; разработки теории динамического поведения биосферы и биогеоценозов, то есть тех элементарных природных комплексов, из которых состоит биосфера Земли; возможных реакций биосферы на возмущения природного и особенно антропогенного характера, определение обусловленных этими законами пределов допустимых воздействий человека на окружающую среду и выработка рекомендаций относительно путей общественного развития, при которых гарантируется соблюдение таких пределов.

Повышение урожайности - конечная цель группы научных дисциплин, связанных с сельским хозяйством. Среди факторов, определяющих урожайность, важнейшее место принадлежит водному режиму растений, который складывается в процессе их взаимодействия с почвой и атмосферой, и зависит от свойств атмосферы, почв, растений и от характера процессов, протекающих в этих частях единой системы, называемой по В Н. Сукачеву биогеоценозом или экосистемой.

Актуальность темы. Интенсивная сельскохозяйственная деятельность человека ведет к постоянному ухудшению экологической обстановки агроэкосистем, что отражается на дальнейшей деградации плодородного слоя почвы, урожайности и качестве сельхозпродукции. Решение этих проблем невозможно без учета всей совокупности взаимодействия элементов агроэко-системы «климат - почва - растения».

В последние годы отмечается изменение климатических условий: увеличение атмосферных осадков и скачкообразный характер температурного режима воздуха, которые оказывают влияние на водный режим почвы, являющийся важнейшим условием функционирования агроэкосистемы. Водный режим играет существенную роль в питании и физиологическом состоянии сельскохозяйственных культур, накоплении и расходовании питательных веществ в почве. Он изменчив как во времени, так и в пространстве и является связующим звеном в агроэкосистеме, гибко реагирует на изменения, происходящие в ней, и оказывает существенное влияние на ее состояние. Поэтому исследование состояния агроэкосистемы в связи с изменением водного режима в условиях меняющегося климата лесостепной зоны Воронежской области является актуальным.

Цель и задачи исследований. Цель работы состоит в изучении особенностей формирования водного режима агроэкосистемы в условиях меняющегося климата лесостепной зоны Воронежской области.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать направленность и особенности изменения климата в целом и за вегетационные периоды агроэкосистемы в условиях лесостепи Воронежской области.

2. Изучить особенности формирования водных режимов почв агроэко-систем занятых зерновыми культурами.

3. Оценить влияние увеличения увлажнения на почву и урожай агроэкосистемы.

4. Установить закономерности формирования водопотребления зерновых культур с учетом изменения климатической составляющей: агроэкоси-стемы и получить зональные биоклиматические коэффициенты.

5. Разработать расчетный метод определения водопотребления агро-экосистем, занятых зерновыми культурами.

Научна новизна

1. В результате исследований установлено изменение климата лесостепной зоны Воронежской области: наблюдается тенденция роста температуры воздуха и атмосферных осадков, при этом интенсивность роста осадков превышает интенсивность роста температуры воздуха.

2. В условиях современного ведения сельского хозяйства исследовано водопотребление основных зерновых культур и получены биоклиматические коэффициенты для условий лесостепи Воронежской области:

3. В результате исследований функционирования агроэкосистемы в условиях меняющегося климата лесостепной зоны Воронежской области, установлена тенденция изменения типа водного режима почвы, повышение урожайности озимои пшеницы до определенного уровня, что требует нового подхода к ведению агротехники при выращивании сельскохозяйственных культур.

Реализация результатов. Материалы и результаты исследований использованы в учебных курсах: «Мелиоративное земледелие», «Мелиорация», «Системный анализ и основы моделирования экосистем».

Апробация работы: Материалы диссертации докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ВГАУ в 2000-2004 гг., региональной конференции «Состояние и перспективы развития земледелия, агролесомелиорации и экономики землепользования в АПК ЦЧЗ» (НИИ сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы им. В:В. Докучаева) в 2004 г.

Практическая значимость

1. Полученные расчетные зависимости послойных влагозапасов могут быть использованы для прогноза динамики продуктивной влажности почвы.

2. Для определения водопотребления в условиях лесостепной зоны Воронежской области рекомендуется использовать биоклиматический метод.

3. Полученные зональные биоклиматические коэффициенты могут быть использованы для ориентировочных расчетов водопотребления озимой пшеницы и ячменя в условиях лесостепной зоны Воронежской области.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Автор выражает искреннюю признательность кафедре мелиорации и особенно научному руководителю профессору А.Ю. Черемисинову, доценту И.П. Землянухину, доценту С.П. Бурлакину, а также профессору Ю.И. Житину и сотрудникам агрометеостанции «Воронеж» за советы и оказанную помощь при написании работы.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Радцевич, Галина Аркадьевна

1. в результате исследований в условиях лесостепной зоны Воронеж ской области за последний 61 год установлено увеличение роста количества атмосферных осадков на 180 мм или в 1,4 раза. Средняя суточная температу ра воздуха увеличилась на 1,1 "С или в 1,2 раза. Интенсргеность роста атмо сферных осадков опережает интенсьшность роста температуры воздуха, что свидетельствует об увеличении влагообеспеченности территории.2. Исследования показали, что в результате увеличения теплообеспе ченности вегетационного периода его продол>к1ггельность возрастет на 17

3. Направление тепловлагообеспеченности лесостепной зоны в целом меняется. Гидротермический коэффициент вегетационного периода возрос от

1,0 до 1,26 - произошло перемещение от нижнего значения к верхнему в диапазоне 1,0-1,3 по шкале ГТК. Это свидетельствует об изменении водного режима почв.4. Из анализа данных по запасам продуктивной влаги в экосистемах с различной антропогенной нагрузкой (природной экосистеме, агроэкосистеме и агроэкосистеме в условиях увеличенного увлажнения) следует, что наибо лее низкие значения продуктивных влагозапасов соответствуют агроэкоси стеме, динамика более высоких значений соответствует пррфодной экоси стеме, и значительно большие значения соответствуют агроэкосистеме в ус ловиях увеличенного з'влажнения.5: Исследованиями установлено колебание коэффициента увлажнения почв от 0,5 до 1,25, что приводит к изменению типа водного режима агроэко систем от непромнвного к промывному. В целом, повышенное з^лажнение изменит условия развития черноземных почв Воронежской области.6, В результате исследований установлено, что водопотребление ози мой пшеницы в условиях лесостепной зоны Воронежской области тесно свя зано с дефицитом влажности воздз^а и температурой почвы. Анализ расчетных методов определения водопотребления показал, что наиболее приемле мым для условий Воронежской области является биоклиматический метод расчета.7. Для определения водопотребления озимой пшеницы и ячменя рас четным методом получены зональные биоклиматические коэффициенты (Кб).8. В целом повышение естественного увлажя&шш и температуры воз духа в условиях лесостепи Воронежской области способствуют увеличению использования КПД ФАР в 1,7-2 раза, что соответствует повышению зфо жайности озимой пшеницы, но, как показали исследования, до определенно ГО предела (Е=3400 м /га) на фоне внесенных удобрений. Дальнейшее увели чение з^лажнения будет приводить к ухудшению условий для почвы (про мывной режим) и для растений (снижение урожайности).РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В условиях меняющегося климата лесостепной зоны Воронежской области необходимы изменения в агротехнике выращивания сельскохозяйст венных культур, зачитывающие изменение климата в направлении зпвеличе ния увлажнения, и сортах. Целесообразно использовать несколько сортов культуры, которые различаются между собой по засухоустойчивости и длине вегетащюнного периода.2. Для ориентировочного определения влажности почвы в слоях 0-50 и

0-100 см на основе слоя 0-20 см можно использовать получены математиче ские модели, которые получены на основании послойной зависимости поч венных влагозапасов.3. Рекомендован для определения водопотребления основных зерновых культур в условиях лесостепной зоны Воронежской области расчетный био климатический метод с использованием полученных зональных биоклимати ческих коэффшщентов.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Радцевич, Галина Аркадьевна, Воронеж

1. Авраменко П.М. Влияние погодных условий и удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур в Белгородской области / П.М; Авраменко, СВ. Лукин, В.П. Сушков // Достижения наз^ ки и техники АПК. -2003 . -№3. -С . 16-lg.

2. Агроклиматические ресурсы Воронежской области. Л.: Гидроме- теоиздат, 1972. - 103 с.

3. Агроэкология / Под ред. В.А. Черникова, А.В. Голубева. - М.: Колос, 2000. - 563 с.

4. Агроэкологическое состояние черноземов ЦЧО / Под ред. А.П. Щербакова, И.И. Васенева. - Курск, 1996. - 329 с,

5. Алпатьев А.М. Влагообороты в природе и их преобразования / А.М. Алпатьев. -Л.: Гидрометеоиздат, 1969. -323 с.

6. Астапенко П.Д. Вопросы о погоде / П.Д. Астапенко. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987, - 392 с.

7. Багров Б.М. Современное состояние проблемы моделирования афосистем / Б.М. Багров, Н.И. Александрова // Научное обеспечение аграрного производства Верхневолжья: Тез. конференции. - Тверь. - 1999. - 71-72.

8. Биологический энциклопедический словарь. - М.: Большая российская энциклопедия. - 1995. - 864 с.

9. Бирман Б.А.. Анализ климата Северного полушария в 2002 году / Б.А. Бирман, Е.В. Балашов // Информационный бюллетень. Лаборатория статистического анализа гидрометеорологических полей. -Гидрометцентр России, 2003.

10. Бирман Б.А. Аккумуляция тепла в северной части Атлантического океана и ее изменчивость / Б.А. Бирман, Е.В. Балашов // Метеорология и гидрология. - 1991. - № 12. - 77-84.

11. Бейер Я. Формирование урожая основных сельскохозяйственных культур /Я. Бейер, В, Черных, М. Ферикс и др. - М.: Колос, 1984. - 367 с.

12. Бондаренко Н.Ф. Моделирование продуктивности агроэкосистем / Н.Ф. Бондаренко, Е.Е. Жуковский, СВ. Нерпин, Р.А. Полуэктов, И.Б. Ус-ков, И.Г. Мзш1кин. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 136 с.

13. Борзенкова И.И. Антропогенные изменения климата / И.И. Борзенкова, М.И. Будыко, Э.К. Бютнер и др. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. -400 с.

14. Борзенкова И.И. Реконструкции глобального климата теплых эпох прошлого / И.И. Борзенкова, В.А. Зубаков, А.Г. Лапенис // Метеорология и гидрология. - 1992. - № 8. - С 25-37.

15. Будаговский А.И. Впитывание воды в почву / Будаговский А.И.. - М.: Изд-во АН СССР, 1955. - 140 с.

16. Будаговский А.И. Испарение почвенной влаги / А. И. Будаговский. - М.: Наука, 1964. - 200 с.

17. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем / М.И. Будыко. — Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 130 с.

18. Будыко М.И. Предстоящие изменения климата / М.И. Будыко. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 180 с.

19. Бялый А.М. Водный режим в севообороте на черноземных почвах Юго-Востока / A.M. Бялый. - Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1971.-232 с.

20. Варламов А.А. Экология, землепользования и охрана природных ресурсов / АА. Варламов, А.В. Хабаров. - М.: Колос, 1999. - 159с.

21. Васюк Ю.В. Проблемы изменения глобального климата / Ю.В. Васюк, И.М. Назаров // Метеорология и гидрология. - 1991. - № 4. - 74-83.

22. Вериго А. Почвенная влага. / А. Вериго., Л.А. Разумова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 328 с.

23. Взнуздаев Н.А. Определение потенциала влаги в системе почва - растение / Н.А, Взнуздаев 7/ Проблемы лесного почвоведения. - М.: Наука, 1973.-С. 83-92.

24. Войтович Н.В. Анализ изменения основных показателей погодных условий по данным Немчиновской метеостанции / Н.В. Войтович, Н.А. Полев, Л.В. Покидова // Вестник Российской акдемии сельскохозяйственных назпс. - 2000. - № 6. - 15-17.

25. Волков G.r. Оценка плодородия дерново-подзолистых почв в условиях их интенсивного использования в сельском хозяйстве / C.F. Волков //Принципы оценки плодородия почв: Сб. на}^. тр. - Новосибирск: «Наука», 1990.-С. 41-47.

26. Высоцкий Г.Н. Режим почвенной влажности, грунтовых вод и солей в степных и лесостепных почвогрунтах / Г.Н. Высоцкий. - М,: Изд-во АН СССР, 1962. - Т. 11. - 499 с.

27. Гарднер В.Р. Соотношения почвенной влаги в сухих и засушливых условиях / Пер. И.И. Судницьша // Растение и вода. - Л.: Гидрометеоиз-дат, 1967.-С. 64-115.

28. Генкель ПА. Устойчивость растений к засз'хе и пути ее повышения / П.А. Генкель // Труды ин-та физиологии растений. - М., Л.: изд-во АН СССР, 1946. - т. 5. - вып. 1. - 238 с.

29. Гинзбург М.Е. Влияние испаряемости на достзшность почвенной влаги для растений / М.Е. Гинзбург // Вестник Московского з^-та. - 1975. -Сер. Биология, почвоведение. - № 1. - 81-87.

30. Грин AM: Природно-антропогенные геосистемы центральной лесостепи Русской равнины / А.М, Грин, М.И, Муха, - М,: Hajoca, 1989. - 236 с.

31. Груза ГВ. Мониторинг и вероятностный прогноз короткопери- одных колебаний климата / Г.В, Груза, Э.Я: Ранькова // Шестьдесят лет центру гидрометеорологических прогнозов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989.

32. Груза Г.В, Структура и изменчивость современного климата / Г,В. Груза, Э.Я. Ранькова // Метеорология и гидрология, 1990, - № 7, - С,14-17,

33. Груза Г.В, Оценка климатического отклика на изменение концентрации тепличных газов по данным наблюдений за приземной температурой воздуха на территории России 7 Г,В, Грз^а, Э,Я. Ранькова 7/ Известия РАН, 1999, - № 6. - т, 35. -G, 91-98,

34. Груза Г.В. Колебания и изменения климата на территории России / Г.В. Груза, Э:Я Ранькова // Известия РАН, 2003. - № 2. - т . 39. - 166-185.

35. Груза Г.В. Климат России: потепление продолжается / Г.В, Груза, Э.Я Ранькова // Наука и лшзнь, 2003. - № 11. - 56-61.

36. Державин Л,М. О мониторинге плодородия земель сельскохозяйственного назначения / Л.М. Державин, А.С. Фрид, Ф.В. Янышевский // Агрохимия: - 1999. - № 12, - С, 19-30,

37. Дмитриев Е,А. Математическая статистика в почвоведении / Е,А. Дмитриев. - М.: Московский ун-т, 1972. - 292 с.

38. Доспехов Б,А. Методика полевого опыта/ Б,А„ Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985, -351 с,

39. Дроздов 0,В. Многолетние циклические колебаня атмосферных осадков на терртори СССР / 0,В. Дроздов, АС, Григорьева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - 316 с.

40. Заславский Б.Г. Управление экологическими системами / Б.Г. Заславский, Р.А. Полуэ1сгов. - М.: Наука, 1988. - 296 с.

41. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды / Ю.А. Израэль. - М.: Гидрометеоиздат, 1984. - 560 с,

42. Израэль Ю.А. Исследование влияний изменения климата / Ю.А. Израэль // Метеорология и гидрология. - 1991. - № 4. - 29-35 .

43. Израэль Ю.А. П Всемирная климатическая конференция / Ю.А. Израэль // Метеорология и гидрология. - 1991. - № 4. - G. 5-7.

44. Израэль Ю.А. Изменение; глобального климата: Роль антропогенных воздействий / Ю.А. Израэль // Метеорология и гидрология. - 2001. -№ 5 . - С . 5-21.

45. Каленикин Что с климатом нашим стало.../ Каленикин // Наука и религия. - 2003. - № 11. - 2-6.

46. Каменской А.С. Методология системных исследований в сельском хозяйстве / А.С. Каменской. - М., 1984. - 72 с.

47. Качинский Н.А. О влажности почвы и методах ее изучения / Н.А. Качинский. - М., Д.: Сельхозгиз, 1930. - 77 с.

48. Качинский Н.А. Физика почвы / Н.А. Качинский. - М.; Высшая школа, 1970:-4.2.-358 с.

49. Каюмов М.К. Использование солнечной энергии полевыми культурами / М.К. Каюмов. - М., 1981. - 52 с.

50. Кельчевская Л.С. Влажность почв Европейской части СССР / Л.С. Кельчевская. -Л.: Гидрометеоиздат, 1983.

51. Колпаков В.В. Сельскохозяйственные мелиоращ^и / В.В. Колпаков, И.П. Сухарев. -М.: Агропромиздат, 1988. - 319 с.

52. Кондратьев К.Я. Глобальный климат / КЛ. Кондратьев. - СПб: Наука, 1992. - 359 с.

53. Кондратьев К.Я. Глобальный климат и Протокол Киото / К.Я. Кондратьев, К.С. Демирчан // Вестник РАН. - 2001. - № 11. - т. 71.

54. Константинов АР. Почвенно-климатические ресурсы и размещение зерновых культур / А.Р. Константинов Е.К. Зоидзе, СИ. Смирнова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981. -278 с.

55. Константинов А.Р. Испарение в природе / А.Р. Константинов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1968. - 530 с.

56. Козин М.А. Водный режим почвы и зфожай / М.А. Козин. - М.: колос, 1977. - 290 с.

57. Костяков А. Н. Основы мелиорации / А. Н. Костяков. - М.: Сельхозгиз, 1960. - 622 с.

58. Крафтс А. Вода и ее значение в жизни растений / А. Крафтс, Г. Карриер, К. Стокинг. - М. - 1951. - 201 с.

59. Кривенко В.Г. Многолетние колебания численности животных, их причины и прогноз / B.F. Кривенко, А.А. Максимов. - Новосибирск: Наука, 1984. - 249 с.

60. Кривенко В.Г. Прогноз изменений климата Евразии с позиций концепции его циклической динамики / В.Г. Кривенко // Всемирная конференция по изменению климата: Тез. докл. - М., 2003. - 514-515.

61. Кулик В.Я. Инфильтрация воды в почву / В.Я. Кулик. - М.: Колос, 1978. - 93 с.

62. Лосев А.П. Агрометеорология / А.П. Лосев, Л.Л. Журина. - М.: Колос, 2003. - 301 с.

63. Лунева Р.И. Вещественный состав почв как фактор их плодородия / Р.И. Лунева, СИ: Маркина // Принципы оценки плодородия почв: G6. науч. тр. - Новосибирск: «Наука», 1990. - 27-31.

64. Лыков A.M. Земледелие с почвоведением / А.М. Лыков, А.А. Короткое, Г.И. Баздырев, А.Ф. Сафонов. - М.: Колос, 1999. - 448 с.

65. Мажейка Ю.Ф. Мониторинг состояния лесов в системе отношений человека с природой: методический аспект / Ю.Ф Мажейка // Биомониторинг лесных экосистем: Материалы международной школы-семинара. -Каунас: Академия. - 1987. - 70-76.

66. Матвеенко Е.А. Агроэкология. Основы системного анализа и моделирование экосистем / Е.А. .Матвеенко. - Пущино: ОНТМ ПНЦ РАН, 2001:-60 с.

67. МелешкоВ.П. Антропогенные изменения климата в XXI веке в Северной Евразии / В.П. Мелешко, В.М. Катцов, В.А. Говоркова, СП. Ма-левский-Малевич, Е.Д. Надежина, П.В. Спорышев // Метеорология и гидрология: -2004. 'Ко?.-С. 5-26.

68. Милторп Ф.Л. Поступление и расход воды в сухих и засушливых зонах / Ф.Л. Милторп / Пер. И.И. Судницына // Растение и вода. - Л.: Гидро-метеоиздат, 1967. - С . 5-63.

69. Мичурин Б.Н. Энергетика почвенной влаги / Б.Н. Мичурин. - Л.: Гидромстеоиздат, 1975. - 140 с.

70. Модели управления продуктивностью агроландшафта / Под ред. В.И. Володина, Г.А. Черкасова. - Курск, 2000. - 215 с.

71. Моделирование роста продуктивности сельскохозяйственных культур / Под ред. Ф.В.Т. Пеннинга де Фриза, Х.Х. ван Лаара. - Л.: Гидроме-теоиздат, 1986. - 320 с.

72. Моисеев Ю. Глобальное изменение климата: производство продуктов питания / Ю. Моисеев, Носов, И. Родина // Меясдународный сельскохозяйственный журнал. - 1997. - № 5. - 30-34.

73. Мз^ са В.Д. Агропочвоведение / В.Д. Муха, Н.И. Картамышев, Д.В. Муха, - М.: Колос, 2003. - 528с.

74. Муха В.Д. Экология Центрального Черноземья / В.Д. Муха, А.И. Стифеев, В.П. Герасименко, А.А. Стифеев, Е.В. Герасименко, Е,А, Бессонова. - Курск: КГСХА, 2002. - 191 с.

75. Наставления гидрометеорологическим станциям и постам. - Л.: Гидромстеоиздат, 1969. - Вып. 3. - Ч. 1 - 308 с.

76. Наставления гидрометеорологическим станциям и постам. - Л.: Гидромстеоиздат, 1973. - Вып. 11. - 288 с.

77. Нерпин СВ. Энерго- и массообмен в системе растение - почва - воздух / СВ. Нерпин, А.Ф. Чудновский. - Л.: Гидромстеоиздат, 1975. - 358 с.

78. Нерпин С В . Програмирование зфожаев как основа подхода к управлению продуктивностью агроэкосистем / СВ. Нерпин,.Р.А.-Полуэктов, И.Б. Усков // Моделирование и управление процессами в агроэкосистемах. -Л:: Гидромстеоиздат, 1984; - 3-17.

79. Ничипорович А,А. Фотосинтез и урожай/ А.А. Ничипорович. - М.: Знание, 1966.-47 с.

80. Образцов А.С Системный метод: применение в земледелии / А.С Образцов. - М.: Агропромиздат, 1990. - 303 с. 17»

81. Овсищер А.Я. Земельный кадастр стран Западной Европы, США и Канады. Обзорная информация / АЛ. Овсищер, Т.А. Кулакова; Л.П. Мала-хина. - М.: ВНИИТЭИ-агропром, 1992. - 56 с.

82. Окулик Н.В. Водный режим и продуктивность почв / Н.В. Окулик. - Минск: Ураджай, 1989. - 191 с.

83. Организация Объединенных Наций: основные факты. - М.: Весь мир, 2000.

84. Основные особенности погоды в северном полушарии Земли в марте 2003 года. - Гидрометцентр России, 2003.

85. Переведенцев Ю.П. Потепление климата Земле в ХГХ-ХХ столетиях и его проявление на территории Европы / Ю.П. Переведенцев, М.А. Верещагин // Проблемы и перспективы географических исследований. - Пермь: Изд-во ПГУ, 2001. - G. 89-96.

86. Погода и зфожай / Пер. З.К. Благовещенской. - М.: Агропромиз- дат, 1990:-332 с.

87. Полуэктов Е.В. Водный режим аграрных ландшафтов юга России /Е.В. Полуэктов. - Новочеркасск, 1998. - 175 с.

88. Полуэктов Р:А. Динамические модели агроэкосистемы / Р А Полуэктов. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1991. - 311с.

89. Почвоведение / Под ред. В.А. Ковды, Б.Г. Розанова. - Ч. 1. Почва и почвообразование / Г.Д. Белицина, В.Д. Василевская, JI.A. Гришина и др. -М.: Высшая школа. 1988. - 400 с.

90. Почвоведение / Под ред. И.С Кауричева. - 4-е изд., перераб, и доп. - М: Агропромиздат, 1989. - 719 с.

91. Протасов В.Ф. Словарь экологических терминов и понятий / В.Ф. Протасов, А.В. Молчанов. - М.: Финансы и статисппса, 1997. - 160 с.

92. Ранькова ЭЛ. Индикаторы изменений климата России / Э.Я. Ранькова, Г.В. Груза // Метеорология и гидрология. - 1998. - № 1. - .

93. Реймерс Н.Ф. Природопользование: словарь-справочник / Н.Ф. Реймерс. -М:: Мысль, 1990. - 637 с.

94. Ричарде Л.А. Почвенная влага и развитие растений / Л.А. Ричарде, Ч. Вадлей // Физические условия почвы и растений. - М., 1955. - 91-286.

95. Ричарде Дж. Температура почвы и развитие растений / Дж. Ричарде, P.M. Хаган, Т.М. Мак-Калла // Физические условия почвы и растений. - М., 1955. - 343-538.

96. Роде А.А. Водный режим почв и его регулирование / А.А. Роде - М.: АН СССР, 1963. - 120 с.

97. Роде А.А. Почвенная влага / А.А. Роде. - М.: АН СССР, 1952. - 456 с.

98. Роде А.А. Методы изучения водного режима почв / А.А. Роде. - М.: АН СССР, I960. - 244 с.

99. Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге / А.А. Роде. - Л.: Гидрометеоиздат, 1965. -т. 1. - 664 с.

100. Роде А. А. Основы учения о почвенной влаге / А.А. Роде. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - т. 2. - 287 с.

101. Роде А. А. Вопросы водного режима почв / А.А. Роде. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978.-213 с.

102. Роде A.A. Почвобразовательный процесс и эволюция почв / А.А. Роде. - М.: Изд-во АН СССР, 194S. - с.

103. Роде А.А. Генезис почв и современные процессы почвообразования / А.А. Роде. - М.: Наука, 1984. - 256 с. П7. Сельскохозяйственная мелиорация / Под ред. Б.С. Маслова. - М.: Колос, 1984.-511 с.

104. Сельскохозяйственная экология / Под ред. Н.А, Уразаева. - М.: Колос, 2000. - 304 с.

105. Серов Г.П. Экологический аудит / Г.П. Серов. - М.: Экзамен, 1999.-448 с.

106. Сиптиц СО. Моделирование агроэкологических процессов / СО. Сиптиц, Н.Н. Милкугин. -М. , 1986.-217 с.

107. Сиротенко О.Д. Математическое моделирование водно- теплового режима и продзпсгивности агроэкосистем / О.Д. Сиротенко. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 168 с.

108. Сленчер Р. Водный режим растений / Р. Сленчер. - М.: Мир, 197а.-365 с.

109. Снитковский А.И. О прогнозе погоды в США / А.И, Снитковский // Метеорология и гидрология. - 1992. - № 11. - 113-117.

110. Советский энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедя, 1989. - 1632 с.

111. Спахова А.С. О роли лесомелиорации в агроландшафтах ЦЧО / А.С. Спахова, А,Ю. Черемисинов // Агроэкологический вестник. - Воронеж, 2000. - Вып. 3. - 13а-143. t8t

112. Спахова A.C. Агролесомелиорация - фактор оптимизации вгроландшафтов / А. Спахова, А.Ю. Черемисинов // Экологический вестник Черноземья: градостроительство, природопользование, транспорт, экономика. - Воронеж, 2001. - Вып. 12. - 41-45.

113. Стернзат М.С. Метеорологические приборы и измерения / М.С. Стернзат. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978.-392 с.

114. Степановских А,С. Экология / A.G. Степановских. - Курган: ГИПП «Заурапье», 1997. - 616 с.

115. Судницын И.И. Закономерности передвижения почвенной влаги / И.И. Судницьш. - М., Наука, 1964. - 135 с.

116. Судницын И.И. Количественная модель передвижения влаги в системе почва - растения - атмосфера / И.И, Судницын // Почвоведение. -1970.-№11.-С. 24-29.

117. Судницын И.И. Движение почвенной влаги и водопотребление растений / И.И. Судницын. - М.: Изд-во АН СССР, 1979. - 255 с.

118. Тейлор А. Основы богарного земледелия в засушливых зонах / А. Тейлор / Пер. А.Д. Воронина // Растение и вода. - Л,: Гидрометеоиздат, 1967. - 203-227.

119. Троян П. Экологическая биоклиматология / П. Троян. - М,: Высшая школа, 1988.-207 с.

120. Тюрк Л. Баланс почвенной влаги / Л. Тюрк. - Л.: Гидрометеоиздат, 1958.-205 с.

121. Уланова Е.С. Методы статистического анализа в агрометеорологии / Е.С. Уланова, О.Д. Сиротенко. - Л.: Гидрометеоиздат, 1968, - 198 с.

122. Харченко СМ: Основы методов определения режима орошения / СИ. Харченко, А.С. Волков. - Обнинск: ВНИИГМИ МВД, 1979. - 44 с.

123. Хомяков В,Н. Объективная оценка состояния агроценоза: Агрометеорологический аспект / В.Н. Хомяков. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. -171 с.

124. Хромов G.n. Метеорологический словарь / СП. Хромов, Л.И. Мамонтова. -Л. : Гидрометеоиздат, 1974. - 568 с.

125. Черемисинов А.Ю. Изменчивость биоклиматических коэффициентов в условиях Центральной Черноземной зоны / А.Ю. Черемисинов, О.П. Семенов. - Воронеж: СХИ, 1984. - 8 с.

126. Черемисинов А.Ю. Исследования элементов водного баланса орошаемых кормовых угодий в РПО «Полив» Воронежской области / А.Ю. Черемисинов, В.Н. Жердев, М.А. Шевченко // Тр. ин-та. - Воронеж. СХИ, 1988.-С. 160-165:

127. Чирков Ю.И. Агрометеорология / Ю.И. Чирков. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 296 с.

128. Шатилов И.С. Научные основы программирования урожаев сельскохозейственных культур / И.С. Шатилов. - М., 1978. - 335 с.

129. Шмидхейни Смена кзфса. Перспективы развития и проблемы окружающей среды / Шмидхейни. - М,: Международный ун-т, 1994. - 384 с.

130. Экологический словарь / Делятицкий, И. Зайониц, Л, Чертков, В. Экзарьян. - М.: Кокорд Лтд-Экопром, 1993. - 202 с.

131. Экология / Под ред. Ю.И. Житина. - Воронеж: ВГАУ, 2002. - 270 с.

132. Экология Центрального Черноземья. - Курск: Изд-во КГСХА, 2002. -191 с.

133. Экология и экономика природопользования / Под ред. Э.В. Гиру- сова, В.Н. Лопатина. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, Единство, 2003. - 519 с.

134. Яншин А.Л. Глобальные последствия антропогенного воздействия на окружающую среду / А.Л. Яншин // Вестник АН СССР. - 1989. - № 6. - С . 71-83.

135. Яншин А.Л. Глобальное потепление и его последствия / А.Л. Яншин, М.И. Будыко, Ю.А. Израэль // Метеорология и гидрология. - 1991. -№ 1 2 . - С . 5-10.

136. Яншин А.Л. Научные проблемы охраны природы и экологии / А.Л. Яншин // Экология и лшзнь. - 1999. - № 3. - 3-8.

137. Penning de Vries Modelling growth and production. Springer Verlag, 1982.

138. Parlange Jean-Ives. Water movement in soils.-«Geophys. Smv.», 1974, vol. 1,N3.

139. Parlange Jean-Ives. Theory of water movement in soils. П. Conclusion and discussion of some recent deveIopments.-«Soil Sci.», 1975, vol. 119, N 2.

140. Richards L.A. Advances in soil physics. «Tr. 7 Int. Congr. Soil Sci.»,1961, vol. 1.

141. Richards L.A. Water content changes following the wetting of bare soil in the field. - «Proc Soil. Sci. Soc. Fla.», 1955, vol. 15.