Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Агроэкология. Учебное пособие
.pdf
В настоящее время количество осадков растет только на севере и уменьшается на юге Беларуси. Не исключено, что такие
пространственные особенности изменения осадков сохранятся и в будущем, хотя в целом по республике годовое количество осадков может повыситься на 1–2 мм/мес. Продолжительность вегетационного периода в 2010–2039 гг. увеличится дополнительно
на 2 недели.
Влияние климата на урожайность сельскохозяйственных культур. Наибольшие потери от неблагоприятных погод-
ных и климатических условий несет сельское хозяйство – около 70 % от общих потерь.
Рассчитанные статистические характеристики общей климатической и технологической изменчивости урожайности зерновых культур показывают, что в целом для территории Беларуси
вклад климата в общую
дисперсию урожайности составляет для
озимых 22–38 %, для яровых – 35–81 %. За последние два десятилетия отмечается увеличение климатической изменчивости
урожайности озимой ржи по всем областям.
У ярового ячменя подобной тенденции не отмечено. Учитывая, что развитие ярового ячменя и озимой ржи в вегетационный период происходит при одинаковых погодных условиях, можно сделать вывод
, что увеличение климатической
изменчивости урожайности озимой ржи за последние два десятилетия, по всей вероятности, вызвано изменением климатических условий зимнего периода (теплые зимы, ранние
весны и др.).
Потери урожайности от погодных условий в отдельные
годы в различных областях Беларуси по отношению к средней
урожайности могут достигать 45–50 % для ярового ячменя
и
35–40 % для озимой ржи. Анализ динамики урожайности зерновых культур за последние 30 лет показывает, что произошедшее в конце 1970-х гг. ухудшение климатических условий
привело к снижению урожайности, несмотря на улучшение
в тот период агротехники. Климатические условия с 1984 до
1990 г. на фоне высокой агротехники способствовали росту
урожайности, и, наконец, с
начала 1990-х гг. отмечается вторичное падение урожайности, вызванное как ухудшением климатических условий, так и снижением уровня агротехники.
В последние десятилетия установлено увеличение числа
экстремальных климатических явлений (засух, заморозков, наводнений, теплых зим). Зависимость сельского хозяйства от
климата, если судить по абсолютным потерям, за это время
возросла.
301
Повторяемость засух увеличивается с севера на юг. В Го мельской области повторяемость засух с площадью охвата
территории не менее 30 % составляет 44 %, т.е. 1 раз в 2 года,
в Брестской – 1 раз в 2–3 года. С повышением культуры земледелия, внедрением сортов интенсивного типа, урожайность
сельскохозяйственных культур в целом повышается, но и колебания ее по
годам увеличиваются.
Анализ изменения урожайности основных зерновых культур (озимой ржи и ярового ячменя) для территории Беларуси в
зависимости от неблагоприятных погодных условий приведен
в табл. 18.2.
Таблица 18.2. Частота проявления неблагоприятных погодных условий
для основных зерновых культур и потери урожайности от них на
территории Беларуси в 1972–1995 гг. (В.Ф. Логинов, 2004)
Количество лет
Тип неблагоприятных погодных условий
Озимая рожь
Недостаток ресурсов влаги на фоне повышенной температуры (выход в трубку – колошение)
Переувлажнение, холодная погода,
плохие условия уборки (колошение –
восковая спелость)
Сильные заморозки 1 0,05 10,6
Яровой ячмень
Засушливые условия (выход в трубку –
колошение)
Переувлажнение, затяжная весна, плохие условия уборки
Сильные заморозки 2 0,09 17,7
с неблагопри-
ятными
условиями
8 0,35 9,1
5 0,22 8,7
13 0,57 11,5
3 0,13 9,8
Частота
Потери
урожай-
ности,
ц/га
Снижение урожайности этих культур – явление довольно
частое и происходит в основном из-за засушливых условий,
переувлажнения или сильных заморозков. Причем вероятность повреждения яровых культур от засухи существенно
выше по сравнению с озимыми.
Наибольшие потери урожайности от засушливых условий
наблюдаются на песчаных и супесчаных почвах в Гомельской
302
и на юге Могилевской областей. От переувлажнения в весеннелетний период больше страдают районы с тяжелыми суглинистыми и глинистыми почвами, особенно в Витебской и Могилевской областях. Потери урожая из-за неблагоприятных погодных условий в отдельные годы могут достигать 50–65 % по
отношению к максимально возможным. На фоне изменения
средних климатических
условий, приведших к колебаниям
урожая в пределах 10–20 %, влияние экстремальных климатических условий может превышать эту цифру в 2–3 раза и достигать 30–60 %. В будущем основное влияние климата на
сельское хозяйство будет определяться экстремальными климатическими явлениями.
Предварительный анализ изменения количества дней с мак-
симальной температурой воздуха ≥ 25 °С за период май –
август в последние годы выявил тенденцию к их росту (особенно в южной части Беларуси). Аналогичная тенденция отмечается и для числа сухих (с относительной влажностью 30 %
и менее) дней.
Примерно с 1987 г. наблюдается более ранний переход тем-
пературы воздуха через 0
о
С весной. В то же самое время предварительные исследования динамики сроков начала вегетации
(переход температуры воздуха через 5 °С) не показывают явной тенденции к изменению, т.е. речь идет о тенденции к
удлинению периода перехода температуры воздуха через 0 °С
до 5 °С. Поэтому в ряде южных районов страны посев яровых
зерновых в очень ранние сроки (после перехода через 0 °С)
часто приводит к затягиванию периода всходов, а в некоторых
случаях всходы при таких ранних сроках посевов сильно повреждаются заморозками.
Прогноз агроклиматических показателей. Прогнозные
оценки агроклиматических показателей получены с использованием имитационной системы климат – почва – урожай,
разработанной во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной
метеорологии.
В табл. 18.3 представлены численные значения важнейших
агроклиматических показателей по областям. Они характеризуют продолжительность вегетационного периода N, теплообеспеченность (температура января – T
и июля – Т7), суммы
1
температур за период с температурой выше 5 °С и 10 °С –
ΣТ>5 °С и ΣТ>10 °С, среднюю температуру за указанный
период – TS, влагообеспеченность (сумма осадков – R), ГТК
303
7
Т
1
T
ПЕВТ, мм ЕВТ, мм ГТК
Таблица 18.3. Современное состояние и прогноз изменения агроклиматических показателей
304
по областям Беларуси (В.Ф. Логинов, 2004)
TS ΣТ>5 °СΣТ>10 °С NR, мм
Область
Абсолютные отклонения показателей, 2020–2029 гг.
Абсолютные значения показателей современного климата
Брестская 13,7 2755 2394 202 434 659 612 1,55 18,3 –5,4
Витебская 13,1 2432 2081 187 417 569 521 1,73 17,6 –7,4
Гомельская 13,9 2738 2371 198 420 718 610 1,54 18,5 –6,6
Гродненская 13,2 2610 2217 198 430 677 595 1,64 17,7 –5,5
Минская 13,2 2528 2175 192 418 627 555 1,66 17,9 –6,7
Могилевская 13,6 2545 2214 188 405 608 511 1,62 18,2 –7,5
Брестская 1,1 364 456 11 36 101 98 –0,24 1,3 2,5
Витебская 1,1 398 462 14 14 62 34 –0,31 1,0 2,9
Гомельская 1,0 421 522 16 6 7 –3 –0,39 1,2 2,9
Гродненская 1,3 371 492 10 27 53 35 –0,28 1,3 2,5
Минская 1,2 387 451 12 23 62 40 –0,26 1,2 3,0
Могилевская 1,1 447 484 17 3 46 27 –0,39 1,2 2,9
Селянинова, испарение (эвапотранспирация) – ЕВТ и испаряемость (потенциальную эвапотранспирацию за теплый период
года) – ПЕВТ.
Повсеместно ожидается значительный рост величин потенциального и в меньшей степени фактического испарения.
Увеличение разрыва между данными показателями свидетельствует о некотором повышении засушливости территории. О том же прямо свидетельствует ожидаемое повсеместное уменьшение коэффициента Селянинова
(ГТК).
Увеличение продолжительности вегетационного периода
улучшит условия проведения полевых работ и даст возможность более широкого внедрения пожнивных (повторных) посевов сельскохозяйственных культур. Рост теплообеспеченности при достаточно хорошем в целом увлажнении территории
может быть использован для внедрения более теплолюбивых
сортов (гибридов) и видов сельскохозяйственных культур
(подсолнечника, сахарной свеклы, сои
), которые, как правило,
отличаются и более высокой продуктивностью.
Климатические изменения приведут к изменениям кормовой базы животноводства, условий выпаса и содержания скота. Доля погодной и климатической составляющих в суммарной урожайности кормовых культур составляет 10–15 %. Прогнозируемое увеличение длительности вегетационного периода увеличит длительность пастбищного сезона и уменьшит
продолжительность стойлового
периода.
При прогнозируемом повышении температуры воздуха на
1 °С улучшатся термические условия возделывания озимых
зерновых культур в ландшафтах Поозерья и Белорусской возвышенной провинции. В Предполесской и Восточно-Белорусской провинциях они останутся близкими к средним многолетним условиям, а в Полесской – ухудшатся и приведут к
снижению продуктивности данных культур.
Опираясь
на анализ имеющихся оценок зависимости урожайности от климата, выполнены расчеты ожидаемых ее изменений для варианта, сочетающего рост температуры на 1 °С
и уменьшение количества осадков. Данный вариант типичен,
прежде всего, для центральной и южной частей страны. Проведенный численный эксперимент показал, что при его реализации уменьшение урожайности может
достигнуть для зерновых культур 4–16 %, картофеля – 8–20 % и льна-долгунца –
16–26 %. Исключением являются северные районы (ландшафты Поозерской провинции), где при возделывании озимых
305
зерновых культур возможно небольшое увеличение урожайности на 1–2 %, определяемое в основном улучшением теплового режима вегетационного периода.
Полученные результаты являются важными для оценки
возможных воздействий изменения климата на сельскохозяйственное производство и разработок соответствующих стратегий по его развитию. Они подтверждают необходимость учета
изменения основных агроклиматических показателей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
За время сельскохозяйственной деятельности в результате
деградации почв человек вывел из оборота, опустынил и забросил 2 млрд га земель, а на существующих сельскохозяйственных площадях он вынужден затрачивать все больше
энергии для поддержания достигнутой урожайности.
Деградация почв в мире охватывает многомиллионные территории, превышая весь потенциальный массив пахотопригодных почв на
Практически все нынешние пахотные земли планеты, составляющие 1,5 млрд га, деградируют. Кроме того, этому процессу подвержено более 2,8 млрд га пастбищ. Если к данной
площади добавить уже утерянные в результате деградации в
прошлом 2 млрд га земель, то окажется, что почвы деградировали или деградируют на
та территорий, покрытых ледниками и обнаженными скалами). Процесс нарастает за счет интенсивной вырубки тропических лесов, а также увеличения в атмосфере концентраций
различных газов, что не может не сказаться на биогеохимии
почв в любой точке суши.
Присутствие в почве, воде или воздухе даже незначитель-
количества токсичных соединений способствует накопле-
ного
нию их в продуктах питания и негативному воздействию на
организм человека. Существующие в экосистемах «пищевые
цепи» обеспечивают аккумуляцию токсичных соединений
в человеческом организме с коэффициентом концентрирования, равным 10–15.
Как компонент биосферы почва выполняет ряд специфических биогеохимических функций. Результирующая взаимодействия данных функций обеспечивает химическое,
и биологическое плодородие почвы, которое реализуется в
способности почвы формировать урожай сельскохозяйственных культур, осуществлять дезактивацию вредных для биосферы ингредиентов, аккумулировать солнечную энергию в
виде почвенного гумуса, обеспечивать сопряженность биохимических и геохимических циклов минеральных элементов.
В том случае, если антропогенное вмешательство сопровождается нарушением этих функций, почва подвергается
ции. Разумное же управление свойствами почвы с помощью
планете, который составляет 3,2 млрд га.
половине территории суши (без уче-
физическое
деграда-
307
агротехнических, агрохимических и мелиоративных приемов
способно замедлить или предотвратить процессы деградации,
обеспечить рост эффективного и потенциального плодородия,
повысить устойчивость почв к антропогенному воздействию.
Особого внимания и строгих научных подходов требует система использования пестицидов. При нарушении технологии
их применения возможно накопление остаточных количеств препаратов в почве, растениях и воде. Ксенобиотики
влияют на биологическое равновесие в почве, что проявляется в изменении
структуры почвенных биоценозов и нарушении взаимоотношений между отдельными видами и целыми группами микроорганизмов. Негативные реакции микробных популяций могут быть
обратимыми и необратимыми. Реакция считается обратимой,
если микробиологическая деятельность восстанавливается в течение 60 дней, и необратимой, если ингибирование
более чем на
50 % сохраняется до конца вегетационного периода.
Естественные экосистемы обладают сложным механизмом
саморегуляции. Разрушая этот механизм, человек создает условия, при которых технический прогресс в сущности становится
бесперспективным, особенно с долговременных позиций.
Важная особенность функционирования естественных
экосистем – эволюционно сложившаяся сбалансированность
происходящих в них процессов вещественно-энергетического
обмена. В результате
воздействия антропогенных «возмущающих» источников экосистемы приобретают ряд специфических свойств, характерных для конкретных типов хозяйственной деятельности. Так, при аграрном типе антропогенного фактора воздействия экосистема трансформируется
в агроэкосистему, функционирование которой регулируется
посредством «импорта в систему» вещества и энергии с
целью достижения высокой продуктивности.
При формировании агроэкосистем основополагающее зна-
имеет их устойчивость – способность сохранять и под-
чение
держивать значения своих параметров и структуры в пространстве и во времени без изменения характера функционирования.
Параметрами устойчивости агроэкосистемы являются
функции, режимы и свойства почвы; структура, организация и
продуктивность агрофитоценоза; структура и организация микробного сообщества; интенсивность и сбалансированность
биогеохимического круговорота; потоки информации.
Сохранение и повышение плодородия почв – центральное звено
в обеспечении устойчивости агроэкосистем и АПК в целом.
308
Основу создания экологически безопасных и устойчивых
агроландшафтов должна составлять научно обоснованная
строго дифференцированная система ведения сельскохозяйственного производства, ориентированная на получение продукции высокого качества и максимально возможного по природным условиям количества при условии сохранения и обогащения среды обитания.
На начальных этапах формирования и выработки оценочных критериев экологической
заданности мотивировка решений природоохранной направленности основывалась на тезисе: разрешено – значит, абсолютно безопасно. Теперь такой
подход претерпевает качественные изменения. Сложившаяся
концепция экологической безопасности, основанная на показателях предельно допустимых концентраций (ПДК), в том
числе предельно допустимых выбросов (ПДВ) и сбросов
(ПДС) и др., должна уступить место концепции экологического
риска
, согласно которой негативные антропогенные воздействия на агроландшафт необходимо минимизировать, учитывая при этом, что полностью устранить внешнее влияние
практически невозможно.
Однако в тех случаях, когда риск из-за экзогенных воздействий слишком велик и вероятные негативные последствия
могут оказаться выше возможных экономических и социальных выгод, использование агроландшафтов становится
неце-
лесообразным (даже невозможным).
Пока что нет не только официальных нормативных и методических документов по определению предельно допустимых
(критических) нагрузок на агроландшафты, но и обоснованной методологии экологического нормирования. Большинство
научных разработок в данной области посвящено конкретным
узкоспециализированным задачам и имеет ограниченное практическое применение.
Целями экологического нормирования должны
обеспечение устойчивого паритетного развития общества
стать:
и природы;
рациональное использование природных ресурсов и по-
лучение экологически безопасной продукции;
управление потоком веществ, энергии и информации для
обеспечения устойчивого развития агроландшафтов;
прогноз и управление качеством среды и предотвращение
необратимых негативных последствий.
309
Концепция экологического нормирования обеспечивает
формирование теоретической основы рационального природопользования. Оптимизация устойчивого развития агроэкосистем должна строиться на экологической дифференциации агротехнологий с целью достижения высокой тождественности
аграрных форм деятельности человека с природными механизмами саморегуляции экосистем.
Экологическое нормирование тесным образом связано с
понятием устойчивости агроэкосистем и опирается на поло-
экологического императива. Экологический аспект
жения
оптимизации современных агроэкосистем основывается при
этом на представлениях об их потенциальной емкости по отношению к антропогенному воздействию, сверх которой они
теряют способность к саморегуляции. Необходимое регулирование достигается введением нормативов и сертификатов природопользования, критериев качества окружающей среды, экономических и правовых норм и т.
д. Вместе с тем объективно
требуется интегральная оценка состояния и функционирования агроэкосистем, позволяющая нормировать нагрузки и прогнозировать возможности безопасного ведения земледелия.
В XX в. научные принципы землепользования нередко подменялись сугубо прагматичным отношением, при этом социальные, энергетические и особенно экологические аспекты
развития сельского хозяйства неизменно отодвигались на второй
план. Неуправляемое использование природных ресурсов,
обеспечившее экономическое благополучие небольшому числу стран, создало реальную угрозу экологической и экономической безопасности населения планеты. Сельскохозяйственное производство становится все более зависимым от экологических факторов, изменяющихся под его влиянием.
Устойчивое развитие сельскохозяйственного производства
должно определяться не только экономическими и организационными мерами,
но и уровнем научной обоснованности региональных систем земледелия. В настоящее время во многих
случаях рекомендованные системы не обеспечивают рационального использования почвенно-климатических ресурсов,
эффективного использования средств интенсификации земледелия, воспроизводства плодородия почв, экологической сбалансированности. Стратегия развития современного земледелия предполагает экологический подход к сельскохозяйственному производству.
310
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]