Спецвозможности
Аналитика

Продуктивність зернових культур за зміни кліматичних умов

14.04.2022
1669
Продуктивність зернових культур за зміни кліматичних умов фото, иллюстрация

Історичні кліматичні дані вказують на підвищення температури в Україні, а кліматичні прогнози стверджують тенденцію до подальшого її наростання, особливо на півдні країни. За незначної зміни кліматичного сценарію врожайність зернових зазнає обмежених змін. Однак за умов значного підвищення температурних показників, що спостерігається останнім часом, та за використання традиційних моделей вирощування агрокультур урожайність останніх може значно знизитись. Особливо це актуально для південної зони Степу.

 

 

 

І навпаки, підвищення температури та одночасне збільшення кількості опадів можуть трохи подовжити період вегетації та призвести до незначного зростання врожайності на менш родючих ґрунтах у північній частині України. Щоб захистити сільськогосподарські рослини й зберегти майбутню врожайність культур за умов кліматичних змін, потрібно більше інвестувати в регіональні адаптаційні стратегії. Зокрема, в такі як: поліпшення сільськогосподарського управління та селекцію посухостійких сортів.

Підвищення температури повітря та зміна режиму зволоження можуть негативно вплинути на врожайність зерновихЗавдяки розвитку аграрного виробництва протягом останніх років Україна вийшла на світовий ринок зернових як один із найпотужніших експортерів. Щоб утриматися на досягнутих позиціях, необхідно підтримувати стабільне зростання виробництва зерна. Формування врожаю зернових культур пов’язане з комплексом абіотичних факторів, серед яких важливе місце займають природно-кліматичні умови. Попри значну кількість досліджень, мета яких — установити залежність між метеорологічними факторами та біологічною продуктивністю різних сільськогосподарських культур, оптимальні показники метеорологічних факторів для схожих агрокліматичних умов коливаються в широких межах. Ця проблема залишається актуальною повсякчас, оскільки потреба в періодичному уточненні оптимумів кількості вологи та тепла перебуватиме завжди в тісному зв’язку зі зміною метеорологічних умов.

Ефективний розвиток зерновиробництва потребує наукового обґрунтування раціонального розміщення посівних площ для зернових культур з урахуванням потенційної врожайності та кліматичних умов, які за останні десятиліття істотно змінилися. Це, у свою чергу, скорегувало асортимент вирощуваних зернових і географію їхнього розташування.

Згідно зі статистичними даними, останніми роками найвища врожайність зернових спостерігалася в Черкаській, Київській, Чернівецькій, Вінницькій, Закарпатській і Полтавській областях. Найбільшими темпами врожайність зростала за цей період у Сумській, Вінницькій, Житомирській, Черкаській, Хмельницькій, Тернопільській, Чернівецькій, Київській і Полтавській областях. Ці області утворюють основний регіон виробництва зерна в Україні. У степовій зоні прибавка врожайності була малопомітна. Збільшити її в цьому регіоні можна тільки шляхом застосування зрошення. Таким чином, за останнє десятиліття помітно збільшилася роль центральних областей України у формуванні валового врожаю зернових, тоді як вклад областей степової зони — зменшився.

Якщо проаналізувати динаміку врожайності зернових у розрізі регіонів, то слід зазначити, що найбільше зросла середня врожайність центрального регіону — від 40 до 60 ц/га, а середня врожайність зернових західного регіону — від 30 до 50 ц/га. У степовому регіоні зростання врожайності зернових незначне — від 26 до 29 ц/га. Отже, останніми роками спостерігається стале збільшення врожайності зернових в Україні. Це виявилося можливим завдяки застосуванню новітніх агротехнологій в господарствах найбільших зерновиробників. Разом із тим відбуваються динамічні зміни рівня врожайності, які відображають зміни клімату останніми роками.

Вегетаційний період озимих зернових розпочинається восени та закінчується влітку наступного року. Оскільки вегетація взимку припиняється, то найважливішими місяцями можна вважати вересень, жовтень, квітень, травень, червень. Для вегетації ж ярих культур важливими є лише три останні місяці з названих вище, кожен із яких відіграє певну роль у зростанні та розвитку рослин. Важливість впливу погодних умов можна виявити завдяки оцінюванню кореляції врожайності з кліматичними факторами кожного місяця. Основні фактори — середня місячна температура та місячна кількість опадів.

Аналіз кліматичних змін у різних регіонах України за останні роки дає змогу визначити характерні особливості. У деяких областях (Полтавській, Сумській) зменшення кількості опадів у квітні сягає 53%. Це супроводжується збільшенням середньомісячної температури в квітні на 0,5–1°С. Схожі кліматичні зміни стосуються й вересня. У деяких областях (Житомирській, Полтавській, Сумській, Чернігівській) спостерігається збільшення середньомісячної температури в жовтні на 1°С. Найпомітніша зміна для областей західного регіону — збільшення кількості опадів у травні в середньому на 30%. Степовий регіон характеризується зменшенням кількості опадів у квітні на 30–50%. Підвищення середньої температури в травні становить 1,5°С. Для деяких областей (Дніпропетровської, Запорізької, Одеської) це компенсується збільшенням кількості опадів у травні на 20–30%. Між змінами кількості опадів і середньої температури в степовому регіоні спостерігається негативний зв’язок. Особливо помітний він для осінніх місяців (вересня, жовтня), коли підвищення середньої температури супроводжується зменшенням кількості опадів.

Варто сказати, що вирішальними для майбутньої врожайності є погодні умови квітня, травня та червня.

Погодні умови осінніх місяців менш важливі, хоча можна відзначити зростання ролі кліматичних умов жовтня. Слід зауважити, що функціонування галузей землеробства, зокрема рослинництва, та урожайність агрокультур значною мірою залежать від агрокліматичних умов, і особливо — від тепло- та вологозабезпеченості. Для вирощування зернових культур агрокліматичні умови, в цілому, задовільні на всій Україні, проте протягом кожного періоду вегетаційного циклу вони мають різну потребу в теплі та волозі, що зумовлено особливостями їхнього росту та розвитку. Кожна фаза розвитку рослини має власний внесок у врожайність культури, а її тривалість залежить від агрокліматичних умов.

Максимальна прибавка врожайної продукції формується за оптимальних значень агрометеорологічних факторів, які забезпечують біологічний оптимум рослин у кожний період вегетаційного циклу. Агрометеорологічні екстремуми негативно впливають на продуктивність зернових, формуючи мінімальну або нульову прибавку врожаю. Відмінності поточних умов від оптимальних значень агрометеорологічних факторів характеризують ступінь задоволення потреб зернових культур, пропорційно якому в кожен міжфазний період формується відповідна частка врожаю стосовно її кінцевого рівня.

Формування найбільшої врожайності агрокультур відбувається за повного задоволення потреб рослин, а саме за оптимальних значень факторів зовнішнього середовища, значну частку яких становлять метеорологічні умови. Проте оптимальні умови створюються рідко. Зазвичай у тій чи іншій фазі розвитку рослини потерпають від надлишку або дефіциту вологи й тепла. Знак і величина відхилення значень метеорологічних елементів від біологічних оптимумів характеризує нестачу та надлишок тепла й вологи та пропорційно знижує врожай.

Протягом останніх десятиріч зміна температури та опадів зумовлює суттєві зміни агрокліматичних умов розвитку рослини у кожен міжфазний період вегетаційного циклу, внаслідок чого змінюється їхній внесок у продукування врожаю польових культур і зрештою впливає на кінцевий урожай. Для характеристики умов формування врожайності зернових культур в агрокліматичних зонах України слід враховувати як кліматичні, так і ґрунтові фактори, які зумовлюють зростання надземної маси рослини та життєдіяльність її кореневої системи. Посіви зернових у період свого росту й розвитку для нормального перебігу біологічних процесів потребують певної кількості корисної вологи, і цей показник у різні періоди вегетації залежить від маси рослин і фази розвитку та безперервно змінюється по території. Фізична стиглість ґрунту створюється за оптимального його зволоження й настає за відносної вологості ґрунту 40–70%.

Для агрокліматичних зон України встановлено середні багаторічні значення відносної вологості ґрунту для всіх періодів вегетаційного циклу в сучасних кліматичних умовах. Для кожної фази розвитку озимих і ярих зернових потрібно проводити оцінку інтенсивності, значимості та достовірності зміни середніх багаторічних значень агрокліматичних показників протягом сучасного кліматичного періоду.

Вплив передвисівного періоду зернових культур у кінцевій врожайності за рівнем вагового множника є незначним, лише 7%. Проте запас ґрунтової вологи, сформований у цей період, суттєво впливає на подальший розвиток культурних польових рослин. Наші дослідження показали, що протягом цього періоду температура повітря сприятлива для вирощування озимих культур у всіх агрокліматичних зонах України. Винятком є лише Південний Степ, де температура перевищує оптимальні значення на 3°С, що свідчить про задовільні термічні умови для вирощування культури в сучасний кліматичний період. Режим зволоження, сприятливий та задовільний на Поліссі, у Центральному і Східному Лісостепу та Північному Степу. Відхилення від оптимуму становить 11–24 мм. У Західному Лісостепу кількість опадів за період, порівняно з оптимальними, більша на 40 мм, що свідчить про перезволоження, а в Південному Степу — на 28 мм менша від оптимальної, що вказує на недостатнє зволоження. Відносна вологість ґрунту в передвисівний період змінюється від 123% на Поліссі до 52% — у Південному Степу.

Протягом періоду сівба-сходи температурний режим у сучасний кліматичний період задовільний майже в усіх агрокліматичних зонах і перевищує оптимальне значення температури на 2–2,6°С. У Південному Степу ці відхилення майже вдвічі менші — 1,2°С, що свідчить про сприятливий термічний режим для вирощування зернових культур. На початку росту та розвитку культури зі зростанням вегетативної маси та розвитком кореневої системи зростає й потреба у вологозапасах. Проте опадів, порівняно із передвисівним періодом, випадає на 68–94 мм менше в усіх агрокліматичних зонах, що призводить до нестачі вологи. Відносна вологість ґрунту, порівняно з попереднім періодом, зменшується на Поліссі, у Західному та Центральному Лісостепу до 79–90%. Лише у Східному Лісостепу й степовій частині України відносна вологість зростає на 74–85% завдяки волозі, що накопичилась у передвисівний період, і непромивному типу ґрунту.

Сумісний вплив тепла та вологи на формування врожаю сільгоспкультур сприятливий і може формувати 85–87% від господарського максимуму врожайності в усіх агрокліматичних зонах. У період кущіння температура повітря задовільна для вирощування зернових культур на всій території України. Проте кількість опадів у сучасний кліматичний період на 74–81 мм менша від оптимальної. Це свідчить про несприятливі умови зволоження. Сумісний вплив тепла й вологи на врожайність зернових у цей період різко зменшується — до 60–64%. До моменту припинення вегетації помітно збільшуються запаси вологи ґрунту. Внаслідок послаблення транспірації у цей період завдяки зниженню температури повітря, зменшуються витрати вологи з ґрунту, що сприяє її поступовому накопиченню. Найбільше зростання відносної вологості ґрунту спостерігається на Поліссі (173%) та в Лісостепу (110%).

Значення зимового періоду для озимих зернових досить вагоме у формуванні врожаю. На період припинення вегетації припадає 48% сукупного внеску в потенціал урожаю.

Як показують дослідження науковців університету, термічні умови у сучасний кліматичний період задовільні для вирощування зернових, а відхилення від оптимальної температури повітря становить 1,4–3,7°С. Проте слід зазначити, що режим атмосферного зволоження свідчить про незадовільні умови зволоження протягом останніх 30 років, оскільки середня багаторічна кількість опадів у період спокою на 41–58 мм менша від оптимальних значень.

Охолодження поверхневого шару ґрунту та припинення транспірації сприяє накопиченню відносної вологості ґрунту від 120% у Лісостепу до 190% — на Поліссі. Сумісний вплив тепла та вологи на врожайність озимих зернових культур у всіх агрокліматичних зонах задовільний і коливається від 78 до 83%.

Найбільший сукупний внесок у кінцевий урожай озимих культур, а це 84%, формується у період відновлення вегетації. У цей період спостерігається найбільша інтенсивність усіх фізіологічних процесів і максимальне наростання рослинної маси. Термічний режим сприятливий у цей період у всіх агрокліматичних зонах.

Відхилення від оптимальних температур становить лише 0,2–0,8°С. Проте слід зазначити, що кількість опадів на 33–48 мм менша від оптимальної і є несприятливою для вирощування озимих злакових майже на всій території України. Зауважу, що в Лісостепу, де опадів лише на 12 мм менше від оптимальної кількості, умови атмосферного зволоження на задовільному рівні. Разом із тим, поєднання близького до оптимального значення температури повітря у цей період із нестачею вологи створює агрометеорологічні умови, близькі до сприятливих. Сумісний вплив температури повітря та кількості опадів у цей період становить 93–95% господарського максимуму врожайності. Під час відновлення вегетації збільшується потреба у вологості ґрунту.

У сучасному кліматичному періоді сумісний вплив тепла й вологи сприятливий для формування врожаю озимини протягом осінньої вегетації, зростає і досягає максимуму в період відновлення вегетації й різко зменшується до несприятливих умов у період формування та достигання зерна. Несприятливим сумісний вплив тепла та вологи може бути і в період формування вегетативних органів культури. Такі особливості комплексного впливу агрометеорологічних умов на формування врожаю озимих культур характерні для всіх агрокліматичних зон України. Агрометеорологічні умови обумовлені особливостями сезонного розподілу температури повітря й кількості опадів. Відносна вологість ґрунту в усіх агрокліматичних зонах України достатня для оптимального розвитку озимих культур і відповідає оптимальній її вологості в межах 40–60% повної вологоємності.

Слід відмітити, що підвищення температури повітря та зміна режиму зволоження, що відмічаються протягом вегетаційного періоду вирощування озимих культур у сучасний кліматичний період, можуть негативно вплинути на їхню врожайність, особливо на Півдні України. Агрометеорологічні умови вирощування культури залишаться сприятливими та задовільними на всій території країни. Незважаючи на зменшення відносної вологості ґрунту, його фізична стиглість залишиться в межах оптимального зволоження — 40–70%. Подальші дослідження потребують оцінки зміни агрокліматичних умов в Україні для інших сценаріїв викидів парникових газів і оцінки ризиків сільськогосподарського виробництва, пов’язаних з умовами погоди та зміною клімату.

 

В. Кравченко, доцент кафедри рослинництва імені О.І. Зінченка Уманського національного університету садівництва

Журнал «Пропозиція», №6, 2020 р.

Интервью
Валентина Болоховская, лауреат Государственной премии Украины в области науки и техники, один из основателей "БТУ-Центр"
«БТУ-Центр» — один из самых известных в Украине отечественных производителей биологических продуктов для сельского хозяйства. Компания работает с 1999 года, и с тех пор на рынок выведено немало
Николай Сафонов
Потенциал роста органического сегмента велик, его доля может достигнуть 5-10%. Но пока что в Украине на него приходится это менее 0,1% от общего потребления продуктов питания. И произойти это может в ближайшие 5-10 лет. Многое зависит от... Подробнее

1
0