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:
- 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.
- Ермакова Л.Н., Толмачева Н.И., Безматерных Е.А. Оценка агроклиматических ресурсов территории Пермского края // Географический вестник. – №2 (13). — 2010.
- Лебедь Л. В. Агроклиматическое районирование для целей фитомелиорации пастбищных земель в Казахстане // Украинский Гидрометеорологический журнал. — №8. – 2011. — С.116-130.
- 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.
- Можаев Н.И., Серекпаев Н.А. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур: учебное пособие. Астана: КАТУ имени С.Сейфуллина, 2009. – С.19-20.
- Мустафаев Ж.С., Калашников П.А. Агроклиматическое районирование территории юга Казахстана и режим орошения озимой пшеницы [Электрон. ресурс]. – 2010. – URL: (дата обращения: 03.07.2016.).
- Официальный сайт Министерства Сельского Хозяйства Республики Казахстан [Электрон. ресурс]. – 2012. – URL: (дата обращения: 15.10.2015).
- Павлова М.Д. Практикум по агрометеорологии. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1984. – 183 с.
- Чекалин С.Г. Агроклиматические условия и продуктивность культур в Западном Казахстане // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – Т.5 — №37(1). — 2012. — С.37-40.
- Шурр А.В. Природные и экономические факторы формирования аграрной специализации районов Северо-Казахстанской области Республики Казахстан // Псковский региональный журнал. — №20. – 2014. – С.46-55.[schema type=»book» name=»ВЛИЯНИЕ АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЕСТЕСТВЕННЫХ ПАСТБИЩ ЕНБЕКШИЛЬДЕРСКОГО РАЙОНА АКМОЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ » description=»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.» author=»Бахралинова Айжан Сагидуловна, Куришбаев Ахылбек Кажигулович,Серекпаев Нурлан Амангельдинович, Стыбаев Гани Жасымбекович, Ногаев Адильбек Айдарханович» publisher=»Басаранович Екатерина» pubdate=»2016-12-13″ edition=»euroasia-science_28_28.07.2016″ ebook=»yes» ]