1. Введение
Среди многих проблем XXI века все ощутимее проявляется проблема глобального изменения климата и его влияние на окружающую среду и агросферу [1], [2], [3], [4] Сельское хозяйство является одной из наиболее чувствительных отраслей народного хозяйства к изменениям климата [5], [6].
В конце ХХ века все нагляднее стало ощущаться потепление климата, которое проявляется в более теплых зимах и повышении среднегодовой температуры. Как отмечается в научных работах по климатологии, за последние четверть века среднегодовая температура на Европейской части Российской Федерации возросла на 0,7 0С, прослеживается также и увеличение годового количества осадков на 5-15%, особенно в летний период [7]. Но ситуация, складывающаяся на территории Российской Федерации, достаточно различная [8]. Наряду с ростом влагообеспеченности в большинстве регионов России наблюдается усиление засушливости климата. Среди неблагоприятных явлений глобального изменения климата также является расширение ареалов и возрастание агрессивности вредных видов флоры и фауны [9]. Теоретические расчеты свидетельствуют, что потепление на 1 0С приведет к увеличению среднегодового количества осадков на 20-30 мм [10]. В связи с этим чрезвычайно важно отслеживать реальную тенденции изменения климата, что обеспечит эффективное реагирование по разработке приемов адаптации сельскохозяйственных отраслей к новым климатическим условиям.
Центрально-Черноземный регион с его черноземными почвы является одним из уникальных производственных объектов, основой обеспечения продовольственной безопасности государства и здоровья нации. Из 49 миллионов гектаров черноземов России 11 миллионов находится в Центральном Черноземье. На черноземах Центрального Черноземья производится 17% отечественного зерна, 52% сахарной свеклы и 18% подсолнечника. В последние годы чувствительному воздействию изменяющегося климата подвергается и этот экономически важный сельскохозяйственный регион с его плодородными черноземами.
При этом следует отметить, что количественные показатели изменения климата, а также их сезонное перераспределение до сих пор мало изучено, поэтому установление конкретных значений этих показателей в разных регионах России является актуальной задачей.
Целью наших исследований было сделать сравнительный анализ изменения климатических условий в юго-восточной части Центрального Черноземья.
Изучение, анализ и сравнение многолетних данных метеорологических показателей температуры воздуха, количества осадков проводилось по данным наблюдений гидрометеорологической обсерватории «Каменная Степь», литературным данным и нашим наблюдениям. Местоположение метеостанции: широта – 51.05, долгота – 40.70, высота над уровнем моря 194 м.
Корреляционно-регрессионный анализ данных метеорологических показателей и графические построения выполнялись с использованием компьютерных программ.
2. Основные результаты и обсуждение
Анализ метеорологических данных и материалов научных источников показал, что в последней четверти ХХ века среднегодовая температура воздуха в средних широтах поднимается на 0,33 0С за десятилетие. Причем в большей мере это происходит за счет повышения зимних и весенних температур, соответственно, на 0,46 и 0,43 0С [7]. В летний и осенний периоды указанное повышение составляет, соответственно, 0,26 и 0,16 0С. Как правило, потепление сопровождается повышением интенсивности испарения с водных поверхностей и увлажнением климата в целом, но, по данным научных источников, ситуация складывающаяся на территории России, оказывается более сложной [11].
По нашим наблюдениям и в ряде научных работ, в последние годы все чаще отмечается, что в Центрально-Черноземном регионе усиливается континентальность климата, идет снижение уровня грунтовых вод (с 2 до 4-8 метров), происходит нарастание числа опасных природных явлений, учащаются годы с возрастанием засушливости в определенные периоды. Если скорость потепления за период 1950-2005 гг. в ЦЧР составляла 0,11 0С/за десять лет, то за 1975-2005 гг. она стала вдвое выше – 0,24 0С/за десять лет, что отразилось на росте среднегодовой температуры. По данным Гидрометеообсерватории «Каменная Степь», расположенной на территории ФГБНУ «Воронежский ФАНЦ им. В.В. Докучаева», за последние шестьдесят лет она составляла 6,3 0С, а за период 2000-2022 годы среднегодовая температура поднялась до 7,5 0С или возросла на 1,2 0С, что в свою очередь сказалось на теплообеспеченности в регионе.
Динамика суммы активных температур за вегетационный период (2000-2022 гг.)
Важным показателем для оценки благоприятности температурного режима для сельскохозяйственного производства и растениеводства в частности является классический агрометеорологический показатель – сумма активных температур, сумма температур воздуха за период с температурой выше 10 0С. Безусловно, отмеченное потепление сказалось и на сумме активных температур за вегетационный период (май-август). По данным метеонаблюдений и согласно корреляционно-регрессионного анализа в последние два десятилетия с 2000 по 2022 годы идет нарастание суммы активных температур с интенсивностью 9,3 0С в год (у= 9,271 х – 16251) (рис 1).Последние десятилетия стали самыми теплыми за всю историю метеонаблюдений.
Также в связи с общей закономерностью – потепление должно сопровождаться увеличением испарения с морей и океанов и повышением влажности климата, что должно сказаться на количестве выпадаемых осадков. Анализ данных метеонаблюдений, за более чем семидесятилетний период, свидетельствует об изменении количества выпадающих осадков. Если за период с 1950 года по 2000 год среднегодовое количество осадков на территории региона составляло 488,5 мм, то за период с 2000 по 2022 годы среднегодовая сумма осадков составляет 530 мм, с динамикой незначительного нарастания по десятилетиям: в период с 2000 по 2010 годы от среднегодового количества осадков за десятилетие 526 мм до 535,3 мм в период с 2011 по 2022 годы (рис. 2).
Динамика выпадения осадков в течение года и вегетационного периода (май-август), (2000-2023 гг.)
Динамика изменения гидротермического коэффициента за период 2000-2022 гг.
Здесь необходимо отметить, что при этом менее значимо изменяется количество осадков в наиболее ответственный для сельскохозяйственного производства сезон период вегетации сельскохозяйственных культур (период с активными температурами выше + 10 0С).Это прослеживается по анализу метеоданных и гидротермическому коэффициенту (ГТК), важному показателю агрономической оценки условий увлажнения территории и складывающихся погодных условий периода вегетации сельскохозяйственных растений (рис. 3).Гидротермический коэффициент увлажнения Селянинова (ГТК) – характеризует уровень влагообеспеченности территории и широко используется в земледелии для общей оценки влагообеспеченности условий произрастания сельскохозяйственных культур.
Несмотря на увеличение количества выпадающих осадков, повышение температуры и, соответственно, испарения не приводит к улучшению влагообеспеченности территории, и в последние двадцать лет согласно корреляционно-регрессионого анализа отмечается снижение гидротермического коэффициента на 0,003 ед ежегодно, что свидетельствует об отсутствии значимого улучшения влагообеспеченности юго-восточной части территории Центрально Черноземного региона в вегетационный период.
3. Заключение
В современных условиях меняющегося климата, нарастания частоты и интенсивности стрессовых климатических ситуаций стратегия современного земледелия должна учитывать изменения климатических условий и появление дополнительных стрессовых факторов среды. Рассматривать вопросы диверсификации культур, расширение и адаптацию сортового разнообразия, совершенствования агротехнологий с более избранным применением средств интенсификации и разрабатывать агротехнические приемы, направленные на рациональное использование почвенно-климатического потенциала и повышение устойчивости производительной способности пахотных земель и агроценозов.