Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Влияние изменений климата на условия развития озимой пшеницы на Украине

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Влияние изменений климата на условия развития озимой пшеницы на Украине"

?'5-л 9 :Г

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ

На правах рукописи

ЕМЕЛЬШОВА йаннета Леонтьевна

УДК 630:551.5:551.58:633.11

ВЛИШИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА НА УСЛОВИЯ РАЗВИТИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ НА УКРАШЕ

II.00.09 - метеорология, климатология, агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва 1992

Работа выполнена в лаборатории динамической и исторической климатологии Института географии Российской Академии Наук

Научный руководитель доктор географических наук,

прбфессор А.Н.Кренке

Официальные оппоненты :

Доктор географических наук В.А.Моисейчик Кандидат географических наук А.Н.Золотокрылин

Ведущее научное учреждение: Украинский научно-исследовательский гидрометеорологический институт

Защита состоится " ^ 1993г. в " " -часов

на заседании специализированного совета Д.003.19.03 по защите диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук при Институте географии РАН.

I090I7, Москва, Старомонетный пер.,29

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института . географии РАН

Ö // Автореферат разослан " " J9&S г.

Ученый секретарь специализированного совета канд.географ.наук

Г.М.Николаева

В11Ы1/1'ЛТЕКА ОБЩАЯ

Г

»АКГЕРИСТЙКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современное глобальное изменение климата окажет существенное влияние на производство продуктов питания, уровень которого определяется продуктивностью растениеводства. В связи с этим с точки зрения развития науки одним из актуальнейших направлений климатологии является оценка воздействия изменений климата на человеческое общество. Особенно актуальна эта проблема для Украины - одного из основных производителей продуктов растениеводства, расположенной в зоне неустойчивого климата.

Исследованию современных агроклиматических условий Украины посвящено большое количество работ /С.А.Сапожникова, 1964; П.Ф.Прихотько, 1967; Бучинский И.Е., 1963; Логвинов К.Т., 1976 и др./. Они содержат, главным образом, описание и районирование для средних многолетних климатических условий применительно к вегетационному сезону в целом или отдельным месяцам без привязки к отдельным периодам развития растений.- Мевду тем от фазы к фазе меняются оптимальные условия развития растений и последствия изменений климата. Систематической проработки условий для меняющегося климата вообще не делалось, если не считать экстремальных засух, которые останутся таковыми и пря изменении климата.

Ваяшейшими и лучие предсказуемыми характеристиками изменений климата являются температура воздуха и основные черты циркуляции, от которой зависят осадки. Аномалии этих характеристик, в отличие от осадков, охватывают площади соизмеримые с площадью всей Украины, что позволяет выполнить сравнительный анализ отдельных ее районов.

В настоящей работе ш на основе анализа климатических условий для каждой из биологических фаз развития выбранной культуры, стремились получить представления об изменениях условий ее выращивания при изменении климата, а такке об изменении ареалов оптимального

выращивания. Определение ареалов является важнейшей прикладной задачей, позволяя давать рекомендации для конкретных территорий и хозяйств.

На необходимость проведения прикладных климатологических исследований указывается в работах ряда ученых /Герасимов И.П., Будыко М.И., Изразль О.А., Федоров Е.К. и др./, а также в решениях Международных конференций /Стокгольм, 1971; Женева, 1990; Филлах, '1985/, заявлений ряда научных совещаний и организаций. /Всемирная метеорологическая организация, Международный совет научных союзов/.

Изложенные вопросы важны практически для всех сельскохозяйственных культур. В качества объекта исследования выбрана озимая пшеница так-как Украина является.одним из осноеных производителей .зерна в странах содружества и основной зерновой культурой, районированной по всей территории страны.

Актуальность постановки задачи на уровне конкретных территорий с учетом всех периодов развития озимой пшеницы определяется , также накоплением данных агрометеорологических станций и внедрением в практику исследований новой вычислительной техники, позволявшей учесть эти данные в достаточно полном обьеме.

Цель работы. На основе детального учета биологических особенностей озимой пшеницы изучить основные параметры, агроклиматических условий ее развития, а также определить тенденции их возможных изменений для различных климатических-сценариев в отдельных природных регионах и в целом по территории Украины. В процессе исследования подлежали решению, следующие 'задачи :

- изучение состояния современного климатического и агрокли- . матического районирования Украины;

- оценка тенденций фактически V наблюдаемых изменений основных климатических показателей по природным зонам Украины; .

- уточнение пределов толерантности растений озимой пшеницы ■по отношению к факторам тепло- и влагообеспеченности основных периодов их вегетации;

- характеристика особенностей агроклиматических условий обеспеченности территории Украины теплом и влагой в процессе прохождения растениями озимой пшеницы основных периодов развития;

- изучение изменений агроклиматических условий в годы с аномальной интенсивностью зональной и меридиональной циркуляции атмосферы, а такие в теплые и холодные годы, рассматриваемых в качестве сценариев возможных изменений климата в будущем.

Методика исследований. Исследования выполнены по результатам наблюдений на 60 агрометеорологических станциях Украины за период с 1966 по 1987гг. При обработке первичных материалов использованы общепринятые статистические и картографические методы анализа результатов климатических и агроклиматических наблюдений.

Согласно, схемы исследований первоначально дана характеристика распределения и. тенденций изменения основных климатических и агроклиматических показателей,по природным зонам Украины. Затем проведен анализ принятого в настоящее время ' агроклиматического 'районирования изучаемой территории. -' Далее исследованы основные характеристики средних'многолетних агроклиматических условий основных периодов развйтия озимой пшеницы: "посев-всходы", "всходы -3-й.лист", 3-й Лист'.- кущение", "кущение - прекращение осенней вегетации", "возобновление весенней вегетации - выход в трубку", , "выход в трубку' - ко'лош&ние", "колошение - цветение", "цветение •молочная спелость", "молочная - восковая-спелость", "восковая -полная спелость". Период перезимовки,/от прекращения осенней вегетации .до'ее весеннего возобновления/ в работе не рассматривался. Его характеристики /например,' высота снежного покрова/ отличны от

характеристик вегетационного периода и не могут быть с ними интегрированы. Климатические условия этого периода составляют отдельную проблему.

На следующем этапе уточнены пределы толерантности растений озимой пшеницы по отношению к факторам тепло- и влагообеспеченнос-ти. Получены оценки агроклиматических условий при различных уровнях урожайности культуры. ' Проведена оценка степени благоприятности агроклиматических условий для основных периодов развития культуры и ее вегетационного периода в целом, которая основывается на системе балльных оценок. Изучены основные их особенности в теплые и холодные годы, а также в годы с различной интенсивностью зональной и меридиональной циркуляции атмосферы. Выполнено районирование территории Украины по степени благоприятности для возделывания озимой пшеницы для средних современных агроклиматических условий и для возмоюшх сценариев их изменений в будущем.

Научная новизна. Впервые получены следующие результаты :

1. Дана количественная характеристика агроклиматических ресурсов территории Украины по факторам тепло- и влагообеспеченнос-ти при возделывании озимой пшеницы для каждого из'межфазных периодов развития растений.

2. Получены детализированные оценки толерантности озимой пшеницы по отношению к фактора/л тепло- и влагообеслеченности.

3. На основе анализа радов урожайности и климатических элементов определены годы повышенной и пониженной климатически обусловленной урожайности. Выделены годы температурных и циркуляционных аномалий, использованные в дальнейшем в качестве сценариев, возможных изменений климата.

4. На основе анализа эмпирических данных устаноачены различия мевду оценками тепло- и влагообеспечанности мег.фазных периодов развития озимой пшеницы по природно-климатическим зонам и в целом по Украине при различном уровне урожайности.

5. Уточнены границы территорий на которых наблюдателя благоприятные и неблагоприятные агроклиматические условия для возделывания озимой пшеницы, определены регионы гарантированного производства зерна данной культуры.

6. Получены опенки изменения агроклиматических условий по периодам развития и Ьегетации растений озимой пшеница в годы с различной интенсивностью циркуляционной деятельности, а танке в теплые и холодные годы.

Практическая ценность. Полученные в работе оценки агроклиматических условий развития озимой пшеница з различных клпмато-географических регионах республики, а такае тгвдснций их возможных изменений в ряде климатических ситуаций, ногух быть использованы при обосновании изменений региональных планов раэмеаения посевов озимой пшешгщ на'Украине.

Материалы диссертации вклячены в научные отчета за 1968-91гг. по теме: "Разработать и внедрить метода и приеш прогнозирования и управления технологическими процессами возделывания сельскохозяйственных культур, разработать АСУ "Агропрогкоз" на уровне область-республика" /№ гос.регистрацип 01.3,СО О02.СО1/, которая выполняется а рамках республиканской гоеудпрсггзвяой меапздонст-вешоЯ программы "Агропрогноз" и исполь'зуэтся при оперативном об-

елукивании областей Украины агрометеорологической информацией и

. (

прогнозам!!. .',;

Основные положения, виноеимые на защиту :

1. Эмпирические данные об агроклиматических ресурсах Украины по факторам тепло- и влагообеспеченности для основных межфазных периодов развития озимой пшеницы.

2. Характеристика агроклиматических условий развития озимой

• пшеницы при различном уровне урожайности по природно-климатическим зонам' и в целом по Украине.

3. Агроклиматическое обоснование, и характеристика пределов толерантности растений озимой пшеницы по отношению к факторам тепла и влаги в процессе их вегетации. '

4. Районирование территории по степени благоприятности выращивания озимой пшеницы с учетом всех: периодов ее развития.

^ 5. Выводы о влиянии тональной интенсивности циркуляционной деятельности, а также различных .климатических ситуаций /теплые и ' холодные года/ на изменение агроклиматических условий в различных регионах республику при возделывании озимой пшеницы. Использование этих еыеодов для оценки условий выращивания пшеницы для сценариев возможных климатических изменений и ожидаемых при них смещений в агроклиматических районах.

Аппробаиия работы и публикации. Результаты работы были долонены на III Всесоюзном симпозиуме "Физические аспекты теории климата" /Обнинск, 1987г,/, научно-производственном совещании "Агрометеорологическое обеспечение агропромышленного комплекса Украинской ССР" /Львов, IS87r./, на У1 Всесоюзном совещании по проблемам изменения климата и- мониторингу климата и атмосферы /Ленинград, 1990/, на конференции "Прогностические аспекты погодных и климатических изменений и учет их последствий на экономику, природную среду и здоровье населения" /Киев, 1991г./,

на конференции "Агрометеорологические ресурсы и продукционные процессы в растениеводстве" /Киев, 1991г./. Такие на семинаре Отдела мониторинга природной среды и климата УкрНИГМИ /1987,1988гг./, Отдела агрометеорологии УкрНИГМИ /1989г./, семинаре- Отдела климатологии и гидрологии института.географии Российской АН /1990г./, методическом совете УкрНИПТИ "Агроресурсы" /1990г./.

Основные материалы диссертации опубликованы в 4 статьях и тезисах докладов научно-практической конференции.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Обьем работы 102 страницы машинописного текста, в том числе 25 рисунков и 21 таблица. Список литературы содержит 133 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ .

Во введение изложено обоснование актуальности темы диссертации, цели, задачи, схема и общие 1. зтодические аспекты исследований, научная новизна, практическая ценность и результаты аппробации работы, основные положения выносимые на защиту, а также краткий анализ современного состояния проблемы.

Своеобразие климатических: условий Украины применительно к сельскохозяйственным культурам отражено в ряде разработок по агроклиматическому районированию СССР, среди которых наиболее известны схемы Г.Т.Селянинова, С.А.Сапожншовой, Д.И.Шашко, Н.И.Колоскова. Начало таким работам было положено Н.И.ВавилоЕЫм, Ф.Ф.Дявитая.

Условиям выращивания озимой пшеницы в основном /по укрупненным периодам ее развития/ посвящены работы А.И.Носатовского,

Е.С.Улановой, В.П.Дмитренко, В.Н.Хомякова, В.А.Мойсейчик, С.М.Буг ■

гая и многих др.

В первой главе дается характеристика распределения основных показателей климата по территории Украины, включая запасы продуктивной влаги в почве под озимой пшеницей. Данные о почвенной влаге взяты из работ УкрНИПТИ "Агроресурсы", а оценки многолетней изменчивости продолжительности солнечного сияния, годовой температуры воздуха, тренды смещения дат устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха через определенные пределы, а такие'Продолжительности, теплого и вегетационного периодов, изменения суш температур выше 5°С и районирование территории по гидротермическому коэффициенту выполнено специально для. данной работы. Характеристика дается по природно-климатическим зона!.!.

■ Для выбора сценариев возможных изменений климата использована его межгодовая изменчивость. •

: В целом, климат Украины благоприятен для. выращивания большинства сельскохозяйственных- культур. Полесье характеризуется умеренно теплым,и влажным.климатом..Однако, выращиванию культур, и сортов, требовательных к теплу, в определенной мере тормозит тепловой фактор. Определенные, трудности, также связаны с низким плодородием почвы. Лесостепная зона по суммам .телла-и влаги . ■ благоприятна для выращивания основных сельскохозяйственных куль- • тур умеренного'пояса как зерновых, так и технических.-Неблаго-,приятной чертой климата для земледелия является неустойчивость ,. увлажнения в результате чередования влажных и сухих лет, причем. степень засушливости и ее вероятность увеличиваются, с запада на-восток. Степь характеризуется континентальностью и засушливостью, которая обуславливается не только малым количеством осадков,. но и неравномерностью их-распределения по месяца!.!, повышенным температурный режимом. Длительный вегетационный период способствует полу-г чению высоких урожаев многих сельскохозяйственных культур, но

часто повторяющиеся засухи, суховеи снижают урожайность и делают ее неустойчивой. ...

По условиям увлажнения весенне-летнего периода, комплексной характеристикой которых являются значения гидротермического коэффициента /ГТК/ Украина разделена на 4 района:

Район I включает в основном территорию южной Степи, примыкающую к Черному и Азовскому морям /южная половина Днепропетровской,. Донецкой, Одесской, Запорожской, Николаевской, Херсонской/. В этом районе вероятность возникновения очень засушливых условий ДТК < 0,5/ наблюдается I раз в 10 лет. Условия, соответствующие засушливым /ГТК = 0,6 - 0,8/ - I раз в 3 года, слабо засушливые /ГТК = 0,9-1,0/ - I раз в 4 года. Условия избыточного 'увлажнения /ГТК 1,6/ бывают I раз в 20 лет.

Район 2 включает в основном восточную и центральную часть Лесостепи, а также северную Степь /Полтавская, Харьковская, Луганская, Кировоградская области, а также северные районы Днепропетровской, Николаевской и Херсонской областей/. Здесь вероятность засушливых условий /ГТК = 0,6-0,8/ составляет 45 - 60%,- очень засушливых /ГТК < 0,5/ - 5-7/5 и слабо засушливых /ПК = 0,9-1,0/ - 25%. Условия избыточного увлажнения /ГТК >1,6/ возможны I раз в 5-10 лет.

Район 3 включает территорию Лесостепи, примыкающую к Полесью /Сумская, Киевская, Черкасская, Винницкая области/. Засушливые условия /ГТК = 0,6 - 0,8/ здесь бывают реке, чем в двух других районах, примерно 30$ лет. Очень засушливые /ГТКг;0,5/ - в 1,2% лет /I раз в 50-100 лет/. Слабо засушливые /ГТК = 0,9-10/ - в 10-15% лет. Повторяемость лет с аномальным увлажнением /ГТК >1,6/ значительно выше, чем в двух предыдущих районах - I раз в 4-5 лет.

Район 4 включает территорию Полесья, на которой значения ГТК в основном превышают 1,0. Слабозасушливые условия бывают редко 1-11%, в основном - умеренные /ГТК = 1,0-1,5/ и с избыточным увлатшением /ГТК 1,6/ в среднем по 44-50%.

По методике/В.Н.Бабиченко./для территории Украины выделены теплые и холодные годы. Несмотря на то,, что среднегодовая температура воздуха /по тренду/ практически не изменилась, последние два десятилетия были более теплыми по сравнению с периодом 19461965гг. Такка наблюдается увеличение ее.изменчивости: 1945-65гг.-0,6-0,9°С, 1966-87гг. - 0,7-1,1°С. •

Важной характеристикой теплового, режима применительно к Еыра-щиванию с.-х. культур является продолжительность теплового периода года и периода вегетации в целом. По сравнению с серединой 40-х годов в современный период произошло смешение дат наступления и окончания теплого и холодного периодов, а такие изменение их про-доДеятельности. • На значительной территории Украины продолжительность холодного периода сократилась : в восточных районах на 20-29 дней, юго-востоке - на 17-18 дней, Киевской и Черкасской областях - еа 18-20 дней, на остальной территории - на 3-10 дней. Продолжительность теплого периода увеличилась в Полесье и Лесостепи в среднем до 5 дней, в остальных районах - более чем на 8 дней. В последнее десятилетие наблюдается уменьшение сумм температур выше 5°С в среднем на 130°С /4$ нормы/. .

Во второй главе оценивается накопленный опыт агроклиматического районирования Украины. . . 1

Современное отраслевое районирование Украины базируется на разработке И.П.Броунова, K.M.Жука, Б.И.Срезневского, В.П.Попова.

В 1976г. в УкрНИГМИ разработано уточненное агроклиматическое районирование, в основу которого положена характеристика сумм тем-

ператур за период активной вегетации растений и гидротермического коэффициента. В УкрНИИземпроект в 1985г. предложено природно-сель-скохозяйственное районирование, разработанное по географическому принципу-с учетом природно-климатических зон и преимущественных типов почв на Украине. Данная схема ориентирована на землеустройство, и, в силу этого, в ней учтены наиболее общие агроклиматические оценки территории. Поэтому в дальнейших своих исследованиях описание агроклиматических условий будет приведено к этой схеме.

Оценка агроклиматических условий вегетации озимой пшеницы выполнена в работах В.П.Дмитренко с соавторами. В основу оценки положены коэффициенты продуктивности, характеризующие сочетание средней месячной температуры воздуха и суммы осадков. , Из данных работ следует, что наиболее благоприятные условия для возделывания озимой, пшеницы, складываются в западных и юго-западных областях республики.

Описанные методические подходы к разработке схем агроклиматического районирования широко:внедрены в научных исследованиях и имеют большое практическое приложение. В основу описанных методических подходов в основном положен. климатический принцип. При районировании не учтены по отдельности особенности биологической смены периодов развития.пшеницы, условия накопления и расхода почвенной влаги. Для оценки воздействия на возделывание сельскохозяйственных культур меняющегося климата данные подходы нуждаются в развитии в направлении детализации оценки агроклиматических условий территории с учетом биологии развития этих культур.

• В третьей главе ■ изложены результаты изучения средних много,-летних агроклиматических условий возделывания озимой пшеницы на Украине для основных мекфазных периодов ее развития. Исследованы показатели тепло- и влагообеспеченности, а также продолжительности мекфазных периодов. 1 В качестве примера приведена характеристика .агроклиматических условий одного из' межфазных периодов. В данном раз-

деле, как и в последующих, использованы результаты собственных исследований.

1 Озимую пшеницу на Украине сеют в основном, в течение первых двух декад сентября /левобережное Полесье и правобережная Лесостепь - 2-10.09; северная Степь - 11-14.09; западная и южная Степь - 16-20.09/. Всходы обычно появляются на 10-15 день после посева.. Поскольку процесс прорастания семян может происходить при низких температурах /1-2°С/, основным лимитирующим фактором при посеве является влагообеспеченность. Средняя температура воздуха за период "посев-всходы" колеблется от 12,4°С на западе территории, до 15,5°С на востоке и юге. Сумма осадков на большей территории составляет 14-23мм, а в Степи - Ю-16мм. Запасы продуктивной влаги в слое, цоч-вы 0-10см в западной части находятся в пределах 15-19мм, в центральной и левобережье - 10-13мм и в Степи - 6-12мм. Аналогичные характеристики получены для всех остальных девяти периодов вегетации озимой пшеницы.

Характеристики агроклиматических условий, детализированные с учетом основных фаз развития озимой пшениир на протяжении ее веге- -тации, имеют самостоятельное значение ,в качестве новых знаний, а • также использованы для оценки степени благоприятности условий в отдельных климато-географических регионах Украины.

В четвертой главе изложены.результаты изучения обеспеченности территории Украины оптимальными для возделывания озимой пшеницы • агроклиматическими условиями и оценки степени их благоприятности . для каждого межфазного периода развития и вегетации в целом. Перво-' начально, проведено агроклиматическое .обоснование и уточнены пределы толерантности растений озимой пшеницы по отношению к средней температуре воздуха и запасам продуктивной влаги в почве для всех меж-' фазннх периодов их развития. Необходимость проведения этих исследований обусдоалена тем, что, несмотря на многочисленное количество

работ по данному вопросу, искомые характеристики установлены не для всех периодов развития, а также на основании различного объема исходных данных. Основным критерием уточнения пределов толерантности был уровень 'урожайности культуры. Исследования основывались на законах минимума и толерантности, следствием которых является вы- . вод о том, что максимальная продуктивность растений формируется при оптимальном сочетании основных факторов среды. В связи с этим, количественные характеристики климатических и агроклиматических показателей Для различных'периодов развития, наблюдаемые при высоком уровне урожайности, рассматривались, как обеспечивающие нормальное /оптимальное/ развитие растений. На основе анализа урожайности, озимой пшеницы за период 1945-1990гг., проведено выделение урожайных и неурожайных лет. При этом' использована;общепринятая методика оценки отклонений фактической урожайности от линии тренда. Вклад тренда в изменчивость урожайности за 1945-1990гг. составил 85%,. за период 1966-9бгг., - ,46%. Установленные отклонения от.Аренда обусловлены, главным образом, краткосрочными климатическими аномалиями. Урожайные годы определены на основании величин динамической средней урожайности /у / и среднего квадратического отклонения данного признака/^/. При. этом высокой считалась урожайность /у,, /, если она соответствовала условию: уЛ>у , низкой /уг /, если уг<у - . Установлено, что в целом для Украины урожаййыми годами для озимой, пшеницы были 1961, 1966, 1971, 1973,.1974, 1976, 1977, 1978, 1987; годы с низкой урожайностью - 1946, 1954, 1963, 1975, 1979, 1980, 1981, 1983, 1984,- 1985. При анализе агроклиматических условий в, урожайные и неурожайные годы изучены показатели средней температуры воздуха, сумм эффективных температур выше 5°С, количества осадков, запасов продуктивной влаги в почве по основным периодам развития растений'.

В целом по территории Украины установлены достоверные различия между годами с низкой и высокой урожайностью для характеристик температурного режима в осенний период развития растений, а также для . показателей тепло- и влагообеспеченности - в весенне-летний. При изучении данных различий по природно-климатическим зонам установлено, что в Степи в урожайные годы наблюдается более высокая влаго-обеспеченносгь почв /при умеренном термическом режиме/. По среднесуточной температуре воздуха достоверные различия установлены в весенне-летний период вегетации, а также по сушам эффективных температур выше 5°С в осенний период, по количеству осадков.- в весенне-летний период /за исключением межфазных периодов: "возобновление весенней вегетации - выход в трубку" и "колошение - цветение"/, по запасам продуктивной Елаги в почве - за.период от посева до цветения. По Лесостепи достоверные различия получена по температуре воздуха /от всходов до полной спелости/, суше эффективных температур выше 5°С /от всходов до выхода в трубку/, количеству осадков /от возобновления весенней вегетации до колошения/, запасал! продуктивной влаги /от посева до кущения и в период "выход в трубку-колошение"/. По Полесью достоверные различия были ,по температуре воздуха /период "выход в трубку - колошение/, сумме эффективных температур/периоды "выход в трубку - колошение", "восковая - .полная спелость"/. По запасши продуктивной влаги в почве достоверные различия сохранялись на продолжении всей вегетации,'за исключением периодов "посев - всходы" и "кущение - прекращение осенней вегетации". Приведенные данные показывают, что существенные различия получены по тем факторам; которые являются лимитирующими для развития растений в конкретные периоды и в определенных климато-географичес-ких зонах, а также подтверждают целесообразность принятого, методического подхода при уточнении пределов толерантности растений по отношению к изучаемым факторам. .

В результате анализа средних значений температуры воздуха и запасов продуктивной влаги в почве с учетом их доверительных интервалов и повторяемости.получены количественные характеристики пределов толерантности растений озимой пшеницы по отношению к этим факторам, характеризующие агроклиматические условия нормального /оптимального/ прохождения ими основных межфазных периодов своего развития: "посев - всходы" - 13-19°С, 10-20мм; "всходы - третий лист" -7-13°С, 20-40мм; "третий лист - кущение" - 6-И°С, 50-Ю0мм; "кущение - прекращение осенней вегетации" - 5-9°С, 100-180 мм; "возобновление весенней вегетации - выход в трубку" - 5-Ю°С, 150200мм; "еыход в трубку - колошение" - 12-15°С, П0-180мм; "колошение - цветение" - 15-20°С, 60-150мм; "цветение - молочная спелость" -16-20°С, 60-130мм; "молочная - восковая спелость" - 16-20°С, 50-120мм; "восковая - полная спелость" - 17-22°С, 40-120мм, соответственно.

Для оценки обеспеченности.территории природных зон Украины оптимальными агроклиматическими показателями /по кавдому в отдельности и их сочетанием/ определены значения их повторяемости. На основании анализа повторяемости значений указанных показателей, установленных для природно-климатических зон Украины, дана общая характеристика благоприятности территории отдельных климато-геогра-¡рических регионов. Поскольку зональные оценки не учитывают особен-юстей подзон и микрозон, также определена повторяемость оптимальных условий развития озимой пшеницы в разрезе 60 агрометеорологических ;танций, равномерно расположенных по территории Украины.

Для более четкой формализации результатов исследований разра->отана балльная шкала оценки благоприятности агроклиматических усло-зий» По степени благоприятности условия каждого межфазного периода шделены на три группы: I - благоприятные /повторяемость оптималь-их сочетаний агроклиматических показателей более. 405?/ - 3 балла;

2 - средние /повторяемость - 30-40%/ - 2 балла; 3 - неблагоприятные /повторяемость менее 30^/ - I балл. Общие оценки агроклиматических условий'формируются на основе суммы оценок всех межфазных периодов и подразделяются на,четыре типа: благоприятные /25 баллов и более/; средние /20-24 балла/; удовлетворительные /15-19 баллов/; неудовлетворительные /менее 15 баллов/. Составлены карты-схемы, на которых дана характеристика агроклиматических условий для возделы-1 вания озимой пшеницы на каждом периоде ее развития и вегетационного периода в целом.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что наиболее благоприятны условия для возделывания озимой пшеницы на большей части территории право- и левобережной Лесостепи. Вместе с тем, условия правобережья и левобережной возвышенности более благоприятны, чем районы левобережной низменности, где в начале вегетационного периода увеличивается вероятность повышенных температур. Как средние можно,"охарактеризовать условия западного и левобережного Полесья, южной части западной и левобережной*низ-"менности, крайнего запада левобережной высокой части Лесостепи, северных районах правобережной Степи и крайнего юго-востока. Удовлетворительные условия характерны для большей части западной Лесостепи, право- и левобережного Полесья, южной части правобережной и левобережной Степи. Прикарпатье и южная Степь - территории с . неблагоприятными для возделывания озимой пшеницы агроклиматическими условиями. - <

В пятой главе изложены результаты исследований основных тенденций изменения агроклиматических условий климато-географичес-ких регионов Украины при Бозделывании озимой пшеницы в теплые и холодные годы, а также в годы с аномальной-интенсивностью зональной и меридиональной циркуляции атмосфера. По результатам исследований определены возможные изменения агроклиматических условий

климата для указанных сценариев изменений климата.

Первоначально проведено изучение общих климатических и агроклиматических показателей для теплых, холодных, а также лет с различными типами цуркуляции атмосферы. Второй этап исследований заключался в оценке особенностей агроклиматических условий вегетации растений озимой пшеницы для соответствующих сценариев.

Теплыми годами на всей территории Украины были 1966 и 1975, а также 1967 - для западных районов Полесья и Лесостепи, 1981 - для левобережной Лесостепи и Степи / кроме Одесской и Николаевской областей/ и 1983 - для Лесостепи и Одесской области. Холодными - 1969, 1976, 1985, 1987 для всей территории и 1980г. - для Полесья и Лесостепи.

Установлены существенные различия между климатическими и агроклиматическими показателями теплых и холодных лет в сравнении сосред-немноголетними. . По результатам исследований, составлены карты-схемы распределения балльных оценок степеп благоприятности в основные периоды развития и для Еегетации озимой пшеницы в целом для теплых и холодных лет. Установлены географические характеристики смещения оптимальных условий возделывания этой культуры в изучаемых ситуациях/рис./. В теплые годы площадь территории с благоприятными для озимой пшеницы агроклиматическими условиями меньше, чем в холодные за счет смешения ее южного предела на север до границы между Лесостепью и Степью. . В холодные годы на большей части Степи складываются благоприятные условия /кроме юга/. На севере' Украины в теплые годы площадь с благоприятными условиями больше, чем в холодные зд счет еосточной части западной Лесостепи, где в холодные годы количество влаги превышает оптимальные значения. В Прикарпатье и западных районах в аномальные годы условия увлажнения выше оптимального, температурный режим благоприятен в теплые годы, в холодные -

Смешение ^района благоприятных условий" для развития озимой пшеницы на территории Украины. Период "посев - всходы".

.а/ среднемноголетние условия, б/ теплые годы, в/ холодные 'годы. 1 - благоприятные условия, 2 - средние, 3- небла- • гопрлятные, 4 - территория не рассматривалась.

приход тепла недостаточен. В западной части Полесья и Лесостепи вегетация озимой пшеницы'в теплые годы проходит при оптимальном сочетании тепла и влаги /кроме западной провинции Полесья в период посев - третий лист/. В холодные годы наблюдается неблагоприятный термический режим в периоды "посев-всходы", "третий лист -кущение", "молочная - полная спелость", на крайнем западе Лесостепи в весенне-летний период запас влаги в почве превышают оптимум, в остачькой ее части - в период полного созревания зерна. В левобережном Полесье в теплые годы температура воздуха в течение вегетации озимой пшеницы находится в пределах оптимума при недостатке влаги в осенний период, в холодные - при оптимальных влагозапасах недостаток тепла в период от молочной до полной спелости. В холодные годы в левобережье Лесостепи и Полесья наблюдаются оптимальные " влагозаласы, в теплые - их дефицит в период развития культуры от всходов до кущения. В теплые годы в этих районах отмечается повышенная температура воздуха в периоды "третий лист - кущение", "выход в трубку - колошение", а также'при созревании зерна. В Степи агроклиматические условия теплых лет для озимой пшеницы более экстремальна, чем холодных. В теплые годы развитие растений проходит в условиях повышенных температур при_ низких запасах продуктивной влаги в почЕе. В холодные годы на большей части территории температура воздуха в пределах оптимальной, за исключением периода соз-рзвание зерна. Несмотря на более высокую, по сравнению с холодПыми годами, влагообеспеченность северной Степи в осенний и летний периоды, весной Есе же наблюдается ее недостаток.

Таким образом, в теплые годы благоприятное сочетание факторов тепла и.Елаги на протяжении вегетации озимой пшеницы наблюдается на территории, занимающей площадь западного Полесья и большей части правобережья Лесостепной зоны. В холодные годы более благоприятные,

чем в теплые агроклиматические условия складываются на территории левобережной возвышенности и степной зоны.

Изучение климатических условий возделывания озимой пшеницы в годы с повышенной /выше средних многолетних/ продолжительностью развития зональных и меридиональных процессов проведено по аналогичной схеме. Продолжительность развития зональных процессов /ЗП/ выше средних многолетних наблюдалась в 1966, 1968, 1977, 1973, 1980, ,1981гг., меридиональных процессов /МП/ - в 1967, 1971, 1975, 1976, 1982, 1984гг. Установлено, что в годы с преобладанием МП наступление осенних фаз развития растений происходит в сроки, близкие к сред ' немноголетним или несколько позднее /кроме юга и юго-востока территории/. При этом прекращение осенней вегетации, в большинстве случаев приходится на более ранние сроки. В годы с ЗП сев озимой пшениц в западном Полесье, Лесостепи, северной левобережной и южной Степи проходит раньше средних многолетних сроков, а в право- и левобережном Полесье на 4-6 дней позже последних. Смещение сроков пре-крашения осенней вегетации по сравнению с нормой по знаку противоположно годам с МП и составляет по зонам от 3 до 10 дней. В Лесостепи и Полесье возобновление весенней вегетации з изучаемых ситуациях наблюдается в более ранние чем норма сроки. В Степи в годы с повышенной повторяемостью МП в северной части территории данная фаза наступает позднее'среднемноголетних сроков, в южной - раньше; при ЗП - наоборот. На'территории Полесья в годы с преобладанием Ш ез-сенне-летний период характеризуется ранними сроками наступления фаз. В Лесостепи в более ранние сроки наступают фазы выхода в трубку- и колошения, в болео поздние - цветения /кроме лесоборокного/, восковой и полной спелости /в западной провинции/. На большей части Степи в данной климатической ситуации характерны более поздние сроки наступления фаз. В годы с повышенной повторяемость» НП в течение

периода от колошения до полной спелости наблюдается тенденция смещения наступления фаз развития на более поздние /до 5 дней/ сроки /за исключением южной части и западного Полесья/.

На основании проведенных исследований можно сдблать вывод о том, что в годы с любым типом циркуляции наиболее благоприятные условия для возделывания озимой пшеницы складываются на территории право- и левобережной Лесостепи. В годы с преобладанием МП эта территория расширяется за счет левобережного Полесья. В Прикарпатье и запад,ной части Лесостепи период развития культуры характеризуется бысоким увлажнением почвы. В годы с повышенной повторяемостью отмечается недостаток тепла в течение периодов "посев - всходы", а в годы с повышенной повторяемостью МП - перио, ;а "цветение - молочная спелость". Оптимальные значения продуктивной влаги в почве наблюдаются на территории западного и правобережного Полесья, восточной части западной Лесостепи в течение всего периода вегетации. Недостаточная теплообеспеченность в годы с преобладанием ЗП отмечается в осенний период развития, в годы с преобладанием МП - в периоды от цветения до молочной спелости. В Степи недостаток влаги в почве в годы с повышенной повторяемостью МП наблюдается ча-;э, чем в годы с преобладанием ЗП. В северной правобережной Степи запасы продуктивной влаги в почве в течение большей части вегетации растений ниже оптимальных. Левобережная Степь лучше, чем остальные степные районы обеспечена влагой: в годы с повышенной повторяемостью ЗП. ее недостаток наблюдается в периоды "всходы - третий лист" и "возобновление весенней вегетации - колошение". В южной Степи при преобладании ЗП увлажненность почвы в весенне-летний период развития озимой пшеницы более высокая. Следует отметить, что для обоих Еыборок лет температурный режим не оказывает негативное влияние на развитие растений озимой пшеницы. Только в течение периода "молочная - еосковэя

спелость" температура превышает оптимальные значения , в годы с преобладанием ЗП на левобережье и юге Степи,

В результате исследований разработаны детализированные по каждому межфазному периоду развития озимой пшеницы карты распределения основных агроклиматических показателей, .а также определены регионы с оптимальным для изучаемой культуры сочетанием тепла и влаги в анализируемых климатических ситуациях. Данные разработки представляют собой сценарии возможных климатических изменений при различном уровне интенсивности циклонической деятельности.

В заключении приведен общий анализ результатов работы и выводы.

1. Дана характеристика распределения основных климатических и агроклиматических показателей по природным зонам Украины, а также установлено, что в течение последних десятилетий произошли некото- , рые изменения в их режиме.

2. Получены данные и проведен анализ современного состояния. агроклиматических ресурсов территории Украины по факторам тепло-и влагообеспеченности при возделывании .озимой пшеницы по основным периодам ее развития. • , 1 '.■''"■'

3. Изучены особенности агроклиматических условий развития озимой пшеницы при высоком и низком урознях урожайности; Установлено, что в целом по Украине достоверные различия между ними наблюдаются,, по термическому режиму в. осенний, период и по показателям тепло-'и. влагообеспеченности - в весенне-летний. По'зоне Степи достоверные-, различия установлены по термическому режиму- за- период вегетации,. сумме осадков - в весенне-летний период и запасам продуктивной влаги в почве за период от посева до цветения; в •Лесостепи - по термическому режиму - в течение вегетации,, сумме осадков' - в ве-' сенний и чзсть летнего периода, запасам продуктивной влаги в осен-

ний период; в Полесье - по среднесуточной температуре воздуха в весенне-летний период и запасам продуктивной влаги в почве на протяжении большей части- вегетации.

4. Уточнены количественные оценки пределов толерантности растений озимой пшеницы по отношению к факторам тепло- и влагообеспе-ченности, характеризующие агроклиматические условия нормального' прохождения ими основных межфазных периодов развития.

5. Разработаны методические подходы и проведена оценка благоприятности агроклиматических условий для возделывания озимой пшеницы, уточнены гранищл территорий, на которых наблюдаются благоприятные и неблагоприятные агроклиматические условия, определены регионы гарантированного производства зерна данной культуры.

6. Проведена оценка изменений агроклиматических условий для возделывания озимой пшеницы для различных сценариев возможных изменений климата: в годы 'с аномальной интенсивностью циркуляции атмосферы, а также в теплые и холодные годы. Установлены основные тенденции и границы.смещения районов оптимальных агроклиматических условий в условиях меняющегося климата.

Автор выражает глубокую признательность доктору географических наук, профессору Александру Николаевичу Кренке за постановку исследования, постоянное внимание и руководство при выполнении работы.

За консультации и полезные советы в процессе исследования автор выражает благодарность научному сотруднику Хмелевской Л.В., кандидатам" сельскохозяйственных наук Гладыш О.Т. и Перегуде Л.В.,

V

кандидату биологических наук Гордиенко Т.К.

Автор глубоко признателен кандидату сельскохозяйственных наук Демьянчуку В.В. за разработку программного обеспечения для проводимых расчетов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах :

1. Об изменении продолжительности зимнего сезона на Украине // Труды УкрНИГМИ. - 1906. -Вып.227. -С.00-88. /В соавторстве/.

2. Об изменении сроков устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха через 5°С Еесной и осенью -на Украине // Труды УкрНИГШ. - 1990. -Вып.236. -С.121-126.

3. Закономерности пространственно-временного распределения засушливых условий на Украине // Труды УкрШП.Ш. - 1950. Вып. 238. -С.94-101. /В соавторстве/.

4. Обеспеченность территории Украины агроклимати»ескими условиями для возделывания озимой пшеницы // ВI сник аграрно1 науки. - 1992. - 8. - С.27-31.

/В соавтврстЕе/.

5. Обеспеченность осноеных фаз развития озимой пшеницы теплом и влагой в экстремальные годы на Украине // Тез.докл. научн.-практич.конф. "Агрометеорологические ресурсы и продукционные процессы в растениеводстве", 18-21 марта 1991г. -К., 1991. -С.14-16.

/В соавторстве/.

ООП Укриаформагропром Захлэ М //¿9. Тегаж /00. Ш2т.