28 Июл

ВЛИЯНИЕ АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЕСТЕСТВЕННЫХ ПАСТБИЩ ЕНБЕКШИЛЬДЕРСКОГО РАЙОНА АКМОЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Протяженность территории Казахстана с севера на юг составляет 1650 км, с запада на восток 3000 км, что обуславливает большое разнообразие агроклиматических условий. Потенциальные возможности культур могут полностью раскрываться лишь при оптимальной обеспеченности факторами жизнедеятельности, необходимо знать требования растений к этим факторам и учитывать возможность обеспечения потребности их в конкретных почвенно-климатических условиях [5, с.17].

Оценка агроклиматических показателей конкретных регионов и даже районов страны может способствовать организации  высокопродуктивных сельскохозяйственных зон, в том числе пастбищного кормопроизводства. Пастбищные земли составляют около 70% (186592,4 тыс. га) территории Казахстана. Территория Акмолинской области занимает лишь 5% республики (14 622 тыс.га), но относится к умеренно-сухой степной зоне, и  удельный вес естественных кормовых угодий составляет от общей площади области 46% (6730 тыс.га). В степной зоне Акмолинской области естественные кормовые угодья используются преимущественно как пастбища, поскольку фитоценозы формируются, как правило, при недостатке влаги, и значительное место занимает ксерофильная растительность. Однако перевыпас скота в сочетании с жесткими климатическими условиями приводит к масштабным процессам деградации пастбищ. Площадь сбитых (эродированных) пастбищ в области достигает 1931,0 тыс. га (29%). Средняя продуктивность пастбищ за последние  10 лет колебалась от 0,4 до 0,6 т/га [7].

Важнейшими приемами, направленными на повышение продуктивности естественных пастбищ является проведение коренного и поверхностного улучшения. При планировании проведения улучшения пастбищ необходим тщательный учет условий произрастания основных растений пастбищ на основе природных показателей, а также реакции растений на изменения этих показателей, что способствует разработке приемов улучшения пастбищ в конкретных почвенно-климатических условиях на базе максимально достоверных сведений.

В Казахстане первый научный труд по агроклиматическим ресурсам «Агроклиматическое районирование Казахстана» был опубликован П.И. Колосковым в 1947 году.  В 1955 году под редакцией Ф.Ф. Давитая была опубликована монография «Агроклиматические и водные ресурсы районов освоения целинных и залежных земель». В 50-70-х годах прошлого века были выпущены агроклиматические справочники по всем областям Казахстана (1958 год) [1, с.151]. Существует многочисленные исследования агроклиматических ресурсов крупных регионов страны [1,3,6,9,10], но агроклиматические ресурсы и биоклиматический потенциал на уровне районов в республике недостаточно изучены.

Одной из задач исследований при изучении эффективности приемов улучшения естественных деградированных пастбищ Енбекшильдерского района Акмолинской области являлось проведение агроэкологической оценки пастбищ, в том числе оценки агроклиматических ресурсов.

Решение поставленной задачи выполнялись следующим образом:

— проведение сравнительного анализа климатических условий местности в сравнении со среднемноголетними показателями, условий теплообеспеченности и влагообеспеченности местности по методике Селянинова Г.Т., условий теплообеспеченности и влагообеспеченности местности по методу Д.И. Шашко;

— определение корреляционной связи между урожайностью зеленой массы и отдельными показателями агроклиматических ресурсов;

— определения корреляционной связи между урожайностью зеленой массы и комплексными показателями агроклиматических ресурсов по методикам Г.Т. Селянинова и Д.И. Шашко.

Методика исследований. Анализ биоклиматических показателей и метеорологических условий проводился на основе полученных данных метеостанции, расположенной в поселке Степняк, которая находится в 50 км от исследуемых пастбищ Енбекшильдерского района Акмолинской области.

Сравнительный анализ агроклиматических ресурсов проводился по следующим параметрам: годовое количество осадков и их распределение по месяцам теплого периода года, сумма средних суточных температур выше 0°С, +5°С, +10°С, +15°С, продолжительность периодов и даты перехода температур через эти пороги, а также их среднемноголетние характеристики [5, с.17, 21-24].

Для объективизации оценки агроклиматических ресурсов целесообразно использовать комплекс методов. В данном исследовании применялись два метода оценки: расчет гидротермического коэффициента (ГТК) и биоклиматического потенциала (БКП).

Расчет гидротермического коэффициента проводился по методике Г.Т.Селянинова [5, с. 19]:

ГТК = r / 0,1∑t   (1)

где r — сумма осадков за период со среднесуточными температурами выше 10°С, мм; ∑t — сумма температур за этот же период, °С.

Расчет биоклиматического потенциала проводился по методике Д.И. Шашко [2, с. 53], которая учитывает влияние ресурсов тепла и соотношения тепла и влаги на биологическую продуктивность:

БКП = Кр(ку)*( ∑t>10°С/ ∑t ак(баз))  (2)

где Кр(ку) – коэффициент роста по показателю атмосферного увлажнения; ∑t>10°С – сумма температур воздуха выше 10°С; ∑t ак(баз) – базисная сумма средних суточных значений температуры воздуха за период активной вегетации, т.е. величина, относительно которой осуществляется сравнительная оценка, °С. В качестве базисных могут быть взяты разные суммы значений температуры, в нашем случае используется 1000°С – для сравнения с продуктивностью на границе возможного массового полевого земледелия.

В приведенной формуле коэффициент роста (коэффициент биологической продуктивности) Кр(ку) представляет собой отношение урожайности в данных условиях влагообеспеченности к максимальной урожайности в условиях оптимального увлажнения и рассчитывается по формуле:

Кр(ку)  = lg (20 Kувл) (3)

где Кувл = Р/∑d – коэффициент атмосферного увлажнения, равный отношению количества осадков к сумме средних суточных значений дефицита влажности воздуха. При значении Кувл = 0,5 создаются оптимальные условия для влагообеспеченности растений.

Дефицит влажности воздуха рассчитывался посредством учета относительной влажности воздуха и определения давления насыщенного пара с помощью справочного агрометеорологического материала [8, с. 65].

При оценке биоклиматического потенциала используется эталон БКП 1,9, который принимается за 100 баллов, что позволило оценить биоклиматический потенциал пастбищ Енбекшильдерского района Акмолинской области в баллах (Бк) по соответственной градации биологической продуктивности: очень низкая – <40 баллов; низкая – 40-60 баллов; пониженная – 61-85 баллов; средняя – 86-120 баллов; повышенная – 121-155 баллов; высокая – 156-190 баллов и очень высокая — >190 баллов [2, с. 53].

Для определения веса зеленой массы травостоя пастбищ вокруг поселков Баймырза и Бирсуат были выбраны 10 контуров (участков) различных по составу растительности, и типичных для данного радиуса исследований. Учет проводили укосным методом на мелких учетных площадках размером 1 м2 с последующим пересчетом на 1 га по методике учета урожайности сенокосов и пастбищ при экспедиционных работах [4, с.47].

Статистическая обработка результатов проводилась с помощью программ Excel, Statistika.

Результаты исследований. На исследуемых пастбищах в 2013 году в сравнении со среднемноголетними показателями (326 мм) выпало значительно больше осадков (476 мм), в 2014 и в 2015 годах — меньше (405 и 404 мм соответственно). Но в среднем за 2013-2015 годы атмосферных осадков выпало больше среднемноголетних показателей (429 мм), за исключением июня месяца (Рисунок 1).

Рисунок 1. Годовое количество осадков и распределение по месяцам теплого периода, мм

По условиям увлажнения все три года исследований были хорошо обеспеченными осадками с положительным распределением осадков в преимущественно летние месяцы (особенно июль).

Отсчет сумм положительных температур ведется от нескольких уровней, что связано с биологическими особенностями растений. В среднем за три года показатели теплового режима были ниже среднемноголетних данных — суммы положительных температур выше 00С, +50С, +100С, +150С были меньше (Рисунок 2), периоды с соответствующими порогами температур были короче (Таблица 1).

По среднемноголетним данным (СМД), сумма активных температур выше 00С составляет 26020С и приходится на период с 10 апреля – 24 октября, в общей сложности 196 суток, сумма активных температур выше +50С составляет 25260С и приходится на период с 22 апреля по 7 октября (167 суток), активные температуры выше +100С в сумме составляют 22950С и приходится на период с 5 мая – 20 сентября (137 суток), а сумма активных температур, превышающих +150С составляет 17560С в среднем, приходится на период с 28 мая – 1 сентября — 95 суток.

Рисунок 2. Сумма среднесуточных температур воздуха за период с температурой выше 00С, +50С, +100С, +150С

В среднем за три года, температура выше 00С наблюдалась с 2 апреля по 17 октября и составляла 199 суток, сумма активных температур выше 00С была 24490С. Период с температурой выше +50С наступил 23 апреля и закончился 6 октября, составив 163 суток. Сумма активных температур выше +50С за этот период была в среднем 22980С. Температура выше +100С приходилась на период с 11 мая до 6 сентября, 122 суток. Сумма активных температур выше +100С – 19330С. Температура выше +150С наблюдалась с 6 июня по 5 сентября, 87 суток. Сумма активных температур выше +150С в среднем за три года — 12810С.

По гидротермическому коэффициенту, 2014 (ГТК = 0,97) и 2015 (ГТК = 1,1) годы были увлажненными, а 2013 год оказался самым увлажненным (ГТК = 1,34). В среднем за три года ГТК был равен 1,1, существенно превышая средние значения ГТК: для степной зоны — 0,8-0,9, для сухостепной зоны – 0,3-0,6 [6, с.19].

Таблица 1.

Даты перехода среднесуточных температур воздуха через 00С, +50С, +100С, +150С и число дней с соответствующей температурой

Начало/конец

периода

Годы
2013 2014 2015 СМД В среднем
00 Даты 29.03/10.10 1.04/23.10 5.04/21.10 2.04/17.10 10.04/24.10
Сутки 195 203 199 199 196
50 Даты 21.04/1.10 29.04/3.10 17.04/11.10 23.04/6.10 22.04/7.10
Сутки 161 153 176 163 167
100 Даты 22.05/9.09 1.05/2.09 1.05/11.09 11.05/6.09 5.05/20.09
Сутки 109 124 134 122 137
150 Даты 12.06/8.09 11.06/31.08 1.06/1.09 6.06/5.09 28.05/1.09
Сутки 88 81 93 87 95

Физический смысл биоклиматического потенциала заключается не только во влагообеспеченности и теплообеспеченности, а в доступности для растений питательных веществ почвы, которая зависит от наличия влаги в почве, с одной стороны, а сдругой стороны от теплового режима, определяющего скорость биохимических реакций в процессе фотосинтеза и подготовку питательных веществ для растений в результате деятельности микроорганизмов [2, с. 53]. Поэтому, несмотря на хорошие условия увлажнения, согласно шкале оценки биологической продуктивности все три года исследований оцениваются как низкопродуктивные, особенно 2014 год. В 2013 БКП был 1,06 и Бк составил 55,6 баллов, в  2015 году БКП был 1,05, Бк = 55,5 баллов, а в 2014 году БКП был равен 0,8, и Бк – 40,6 баллов.

Фактическая урожайность зеленой массы на экспериментальных участках пастбищ была очень низкой. Относительно трех исследуемых лет в 2013 году вес зеленой массы был максимально высоким – 2,35 т/га, в 2015 году средним – 1,41 т/га и в 2014 году самым низким – 1,36 т/га, в среднем за три года 1,7 т/га зеленой массы (Таблица 2).

Таблица 2.

Вес зеленой массы естественных пастбищ, т/га

Годы Экспериментальные участки пастбищ Среднее по участкам
Баймырза Бирсуат
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2013 3,5 1,4 1,1 1,2 3,1 1,9 3,8 2,5 1,5 3,5 2,35
2014 0,8 1,5 1,0 0,8 0,8 1,3 2,0 2,0 0,7 2,7 1,36
2015 0,8 1,2 0,9 0,8 0,6 1,2 2,9 1,5 1,4 2,8 1,41
Среднее по годам 1,71

Основные показатели, отражающие динамику агроклиматических ресурсов в течение 2013-2015 гг. показаны в таблице 3, корреляционная связь с весом зеленой массы пастбищ отражена на рисунке 3.

Таблица 3.

Оценка агроклиматических ресурсов естественных пастбищ Енбекшильдерского района Акмолинской области, 2013-2015 гг.

Покзатели Годы
2013 2014 2015 В среднем
Осадки, мм 476 406 404 429
Сумма Т >+50С 2183 2241 2471 2298
Сумма Т>+100С 1761 1927 2110 1933
Сумма Т>+150С 1292 1185 1366 1281
ГТК 1,34 0,97 1,10 1,10
БКП 1,06 0,80 1,05 0,97
Бк 55,6 40,6 55,5 50,6
Вес зеленой массы, т/га 2,35 1,36 1,41 1,71

Корреляционный и регрессионный анализы показали (Рисунок 3), что основным, лимитирующим вес зеленой массы фактором, является влагообеспеченность (r = 0,99838).

Рисунок 3. Регрессионный анализ показателя веса зеленой массы в связи с агроклиматическими показателями

Статистический анализ показал обратную зависимость урожайности зеленой массы от сумм температур выше +5°С (r = -0,6190), +10°С (r = -0,8273), и слабую связь с суммой температур выше +15°С (r = 0,14916). Однако сильная корреляционная зависимость наблюдается между весом зеленой массы и гидротермическим коэффициентом (r = 0,95271) и средняя между весом зеленой массы и показателем биоклиматического показателя (r = 0,56775). Это доказывает тот факт, что при комплексной оценке агроклиматических ресурсов наиболее объективным способом является не оценка влагообеспеченности и теплообеспеченности по отдельности, а расчет гидротермического коэффициента и биоклиматического потенциала. Максимальная корреляция урожайности зеленой массы с гидротермическим коэффициентом объясняется влиянием оптимального сочетания тепла и влаги на набор растениями зеленой массы.

Заключение.          Исследуемые 2013-2015 годы были хорошо обеспеченными атмосферными осадками с положительным распределением осадков в летние месяцы (особенно июль). Показатели теплового режима были ниже среднемноголетних показателей. Суммы положительных температур выше 00С, +50С, +100С, +150С были меньше, периоды с соответствующими порогами температур были короче. Урожайность зеленой массы пастбищ сильно коррелировала с гидротермическим коэффииентом (r=0,95271). Самому увлажненному 2013 году (ГТК=1,34) соотвествовала максимальная за годы исследования урожайность зеленой массы (2,35 т/га). В среднем по увлажненности 2015 году (ГТК=1,1) сформировалось 1,41 т/га зеленой массы, а в менее увлажнененом 2014 году (ГТК=0,97) — 1,36 т/га зеленой массы.

Анализ биоклиматического потенциала территории естественных пастбищ Енбекшильдерского района Акмолинской области за период проведения исследования показал, что, несмотря на высокие гидротермические коэффициенты и их влияние на урожайность пастбищной массы, относительно общей биологической продуктивности во все годы исследования оценивается как низкопродуктивные (БКП=0,97, Бк=50,6 баллов).

Список литературы:

  1. Байшоланов С.С., Мусатаева Г.Б., Павлова В.Н., Муканов Е.Н., Чернов Д.А., Жакиева А.Р. Оценка агроклиматических ресурсов Северо-Казахстанской области // Вестник КазНАУ. – Серия географическая. – №2(41). – 2015. — С. 151-159.
  2. Ермакова Л.Н., Толмачева Н.И., Безматерных Е.А. Оценка агроклиматических ресурсов территории Пермского края // Географический вестник. – №2 (13). — 2010.
  3. Лебедь Л. В. Агроклиматическое районирование для целей фитомелиорации пастбищных земель в Казахстане // Украинский Гидрометеорологический журнал. — №8. – 2011. — С.116-130.
  4. Методика опытных работ на сенокосах и пастбищах: сборник статей под ред. Н.С. Конюшкова, Т.А. Работнова, И.А. Цаценкина. М.: СЕЛЬХОЗГИЗ, 1961. – 287 с.
  5. Можаев Н.И., Серекпаев Н.А. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур: учебное пособие. Астана: КАТУ имени С.Сейфуллина, 2009. – С.19-20.
  1. Мустафаев Ж.С., Калашников П.А. Агроклиматическое районирование территории юга Казахстана и режим орошения озимой пшеницы [Электрон. ресурс]. – 2010. – URL: http://www.rusnauka.com (дата обращения: 03.07.2016.).
  2. Официальный сайт Министерства Сельского Хозяйства Республики Казахстан [Электрон. ресурс]. – 2012. – URL: http://minagri.gov.kz (дата обращения: 15.10.2015).
  3. Павлова М.Д. Практикум по агрометеорологии. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1984. – 183 с.
  4. Чекалин С.Г. Агроклиматические условия и продуктивность культур в Западном Казахстане // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – Т.5 — №37(1). — 2012. — С.37-40.
  5. Шурр А.В. Природные и экономические факторы формирования аграрной специализации районов Северо-Казахстанской области Республики Казахстан // Псковский региональный журнал. — №20. – 2014. – С.46-55.
    ВЛИЯНИЕ АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЕСТЕСТВЕННЫХ ПАСТБИЩ ЕНБЕКШИЛЬДЕРСКОГО РАЙОНА АКМОЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ
    Рассмотрены результаты исследования агроклиматических ресурсов естественных пастбищ, прилегающих к поселкам Бирсуат и Баймырза Енбекшильдерского района Акмолинской области. Приведен сравнительный анализ годового количества осадков, суммы положительных температур выше 0°С, +5°С, +10°С, +15°С, продолжительности периодов температур выше этих порогов со среднемноголетними данными. Дана комплексная оценка агроклиматических ресурсов Енбекшильдерского района в виде расчета гидротермического коэффициента по методике Г.Т. Селянинова и биоклиматического потенциала по методике Д.И. Шашко. Выявлена зависимость урожайности зеленой массы пастбищ от отдельных и комплексных показателей агроклиматических ресурсов.
    Written by: Бахралинова Айжан Сагидуловна, Куришбаев Ахылбек Кажигулович,Серекпаев Нурлан Амангельдинович, Стыбаев Гани Жасымбекович, Ногаев Адильбек Айдарханович
    Published by: Басаранович Екатерина
    Date Published: 12/13/2016
    Edition: euroasia-science_28_28.07.2016
    Available in: Ebook