Изменение климата и необходимость совершенствования сортимента и агротехники выращивания садовых культур в ЦЧР


УДК 631.1:581.1:631.5 2008
Авторы: Хаустович И.П., доктор с.-х. наук, Пугачёв Г.Н., канд. с.-х. наук, Хубулов Г.Д., канд. с.-х. наук
ГНУ ВНИИ садоводства им. И.В.Мичурина,  МичГАУ,  МГПИ. 393744, г. Мичуринск
Тамбовской обл., ул. Мичурина, 30; vniis@pochta.ru
Climate changes result in more frequent increase of evaporation level in winter and spring periods. Evaporation separately and in combination with other adverse factors (freezing, open winter period, cold and humid weather in May) elevates transpiration loss and reduces yield of apple, strawberry and winter crops. Optimization of plant water relations by selecting cultivars characterized by increased water keeping ability in current twig growth, leaves and reduction of water loss contribute resolution of the above-mentioned problem.
 
В настоящее время учёными разных стран признаётся неизбежность глобального изменения современного климата, причину которого связывают в большинстве случаев с колебаниями солнечной активности или возникновением “парникового эффекта”. Однако эти и другие позиции спорны. Бесспорен сам факт изменения климата, которое сопровождается повышением средней температуры приземного слоя воздуха на 0,6ºС, и тенденция к её возрастанию продолжает сохраняться (Израиль, 1991). В нашей стране, согласно данным Ю.Моисеева, С.Носова и Н.Родина (1997), изменение климата привело к снижению урожайности всех сельскохозяйственных культур (в том числе плодовых и ягодных) в Северо-Кавказском, Центрально-Чернозёмном, Дальневосточном районах и южных областях Поволжского района. Негативный эффект такого воздействия со временем пока не ослабевает (Николаев, 1994).
Согласно литературным и нашим данным, потепление климата происходит только в зимне-весенние периоды и сопровождается в ЦЧР повышением температуры и уменьшением относительной влажности воздуха с января по апрель (Рубинштейн, 1966; Хаустович, 1999). При сочетании этих основных метеорологических показателей среды произрастания растений формируется иссушающая способность воздуха или испаряемость, величина которой существенно возросла в настоящее время, что привело к снижению урожайности садовых и полевых культур. В отдельные годы после таких зим (1961/62, 1989/90, 1990/91, 1993/94, 1996/97 и 2003/04гг.) в ЦЧР отмечались стрессовые явления у яблони, которые в большей мере снижали урожай.
В этой связи целью наших исследований было определить частоту возникновения таких неблагоприятных условий погоды в настоящее время и в последующие годы и найти пути решения возникшей проблемы.
Материалы и методы. Изучались изменения средней и максимальной температуры, относительной влажности воздуха и, соответственно, испаряемости с января по апрель по десятилетиям за период с 1940 по 2007 годы. Для этого использовались данные агрометеостанции г. Мичуринска Тамбовской области. Статистическая обработка проводилась по методике В.А.По­та­пова (1977) и Г.Ф.Лакина (1990). Изменение воздушной среды обитания растений харак­те­ри­зовалось испаряемостью и рассчитывалось по методике Н.Н.Иванова (Хаустович, 1999). Транспирационные потери растений изучались методом увядания в лабораторных условиях (Хаустович, 1999). Слагаемые признаки устойчивости сорта и рекомендуемые агроприёмы по уходу за почвой и кроной растений определялись меньшей величиной транспирационных потерь.
Результаты исследований. Анализ температуры и относительной влажности воздуха, проводимый с января по апрель по средним значениям за десятилетние периоды, показал, что статистически высокая достоверность изменения этих показателей началась в 1990-1999гг. и продолжалась в 2000-2007гг. Так, температура воздуха повысилась по отношению 1950-1959гг. с -5,2ºС до -2,2ºС, а относительная влажность понизилась с 80% до 77%. При сочетании этих факторов погоды испаряемость возросла с 16,3мм до 27,3мм, т.е. увеличилась на 67,0% (табл. 1).
Табл. 1. Изменение климата в зимне-весенние периоды в ЦЧР
Десятилетия
Температура
Относительная влажность воздуха, %
Испаряемость
ºС
%
мм
%
1950-1959
-5,2
100,0
82
16,3
100,0
1960-1969
-5,0
 
79
19,5
 
1970-1979
-4,4
 
80
18,7
 
1980-1989
-4,1
 
81
18,9
 
1990-1999
-2,3
226,1
77
27,5
168,7
2000-2007
-2,2
236,4
77
27,0
165,6
 
tф>tт
 
tф>tт
tф>tт
 
 
Изучение изменения максимальных величин температуры и испаряемости воздуха за 58-летний период показало, что в феврале, марте и в среднем за январь-апрель они возрастали с каждым десятилетием и достигли максимума в 1990 году (табл. 2).
В последующем максимальная температура не превышала значения 1990 года, а испаряемость продолжала возрастать и достигла максимума в 2000-2007 гг., где она увеличилась, соответственно, в январе, марте и в среднем за изучаемые месяцы на 146,0; 154,0 и 128,0%.
Это показывает, что характеристика климатических условий испаряемостью, в отличие от температуры воздуха, позволяет избежать ошибок при изучении влияния погоды на растения. Одновременно указывается, что решение поставленного вопроса необходимо связывать прежде всего с состоянием водного режима изучаемых объектов.
 
Табл. 2. Нарастание максимальных значений температуры и испаряемости в среднем за январь-апрель по десятилетиям
Десятилетия
Температура, ºС
Испаряемость, мм
2000-2007
 
39,7
1991-1999
 
37,4
1990
1,2
31,0
1980-1989
0,8
30,1
1970-1979
-0,8
30,2
1960-1969
-2,4
29,0
1950-1959
-2,5
25,0
 
Такой подход к связи погодных условий с водным режимом растений даёт возможность оценивать состояние насаждений, целенаправленно совершенствовать сортимент, агротехнику и прогнозировать возникновение стресса у яблони. Последнее происходит, как показали наши исследования, в результате сочетания неблагоприятных факторов: испаряемости воздуха в среднем более 25 мм за январь–апрель, подмерзания древесины на 2 и более баллов и холодной и влажной погоды в мае, препятствующей прогреванию почвы и началу активной работы корней.
Анализ их возникновения в отдельности за 58 лет показал, что высокая испаряемость наблюдалась и раньше, но не более двух раз за десятилетие и только в 1990-1999гг. она отмечалась в семи и в 2000-2007гг. – в пяти зимне-весенних периодах, то есть учащение составило 3,5 и 2,5 раза, соответственно (табл. 3). Не исключено, что в 2008 и 2009 гг. это число может возрасти до значений 90-х годов.
 
Табл. 3. Наличие неблагоприятных факторов
Десятилетия
Количество зимне-весенних периодов с:
испаряемостью выше 25 мм
подмерзанием
более 2 балла
холодной и влажной по­годой в мае
1950-1959
2
2
4
1960-1969
2
3
2
1970-1979
2
3
4
1980-1989
2
4
3
1990-1999
7
4
4
2000-2007
5
2
2
 
Другие составляющие комплекса неблагоприятных факторов, такие как подмерзание древесины и холодная влажная погода в мае в численном значении не увеличились и возникали 3-4 раза в каждом десятилетии.
Сочетание всех указанных выше факторов в 60-80е годы отмечалось только в 1962 году, в 90е годы – в 1990, 1994 и 1997 гг. и в 2000-2007 гг. – в 2004 г. Это, соответственно, приводило к возникновению стрессовых явлений, сопровождающихся массовым осыпанием листьев и чрезмерным количеством завязи плодов. Так, урожайность насаждений яблони в специализированных хозяйствах Тамбовской области в 1990 г. составила в среднем 17,8 ц плодов с 1 га, в 1994 – 3,7 ц/га и в 1997 – 18,7 ц/га (табл. 4).
 
Табл. 4. Урожайность производственных насаждений яблони, земляники и озимых культур в Тамбовской области в годы с повышенной испаряемостью воздуха в зимне-весенние периоды
Культура
1990
1991
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2003
2004
2005
В оптим.
годы
Яблоня
17,8
20,0
3,7
15,4
 
18,7
32,0
9,6
39,9
34,9
42,6
 
 
71,6
Земляника
 
 
19,0
4,6
19,2
 
 
 
16,5
12,3
13,8
18,0
20,5
40,6
Озимая рожь
 
 
 
10,2
14,3
 
 
13,3
15,1
 
17,2
17,4
16,2
29,8
Озимая пшеница
 
 
 
10,5
18,1
 
 
21,6
18,7
28,1
23,2
21,5
21,9
33,3
 
Действие вышеперечисленных неблагоприятных факторов связывается нами с транспирационными потерями, приводящими в сумме к водному стрессу у яблони. Низкая урожайность яблони отмечалась и от действия только одного фактора, а именно высокой испаряемости, особенно в 1995 г., а также в 1998, 2000-2003 гг. (r = -0,81). Аналогичный отрицательный эффект наблюдался в 1999 году в сочетании с продолжительными заморозками в период цветения.
 
Табл. 5. Суммарная продолжительность и испаряемость бесснежного периода за осень и весну при температуре почвы, соответственно, от и до +2,2°С
Десятилетия
Продолжительность бесснежного периода, дн.
Испаряемость, мм
Кол-во неблагоприят­. периодов, ед.
1970-1979
5,6
123,2
3
1980-1989
10,6
159,6
3
1990-1999
11,9
253,1
3
2000-2007
18,6
352,5
6
НСР05
4,8
81,2
 
 
Под действием высокой испаряемости в бесснежные периоды, которые с каждым десятилетием увеличивались, установлено снижение урожайности промышленных насаждений земляники (r = -0,79) и озимых культур (r = -0,72) (табл. 4, 5).
Таким образом, наблюдаемое изменение климата в ЦЧР участило возникновение высоких значений испаряемости, которая в отдельности и в сочетании с другими неблагоприятными факторами усиливает транспирационные потери, что приводит к снижению урожайности садовых и полевых культур. Так как климатологи прогнозируют потепление климата, на длительный период, то такие негативные погодные ситуации могут наблюдаться и в последующие годы. Решение возникшей проблемы, как показали наши исследования, необходимо связывать с оптимизацией водного режима растений путём подбора сортов и совершенствования агротехники их выращивания. Наши исследования показали, что под общей устойчивостью растений следует понимать способность организма продолжительное время сохранять оптимальный водный режим при воздействии биотических и абиотических факторов. Это свойство обусловливается водоудерживающей способностью тканей, которая является генетической особенностью сорта и определяет зимо- и засухоустойчивость растения, его устойчивость к стрессам, фитопатогенам и антропогенным факторам. По данному показателю нами выделены из числа районированных и перспективных сортов зимо-, засухо- и при сочетании этих признаков, соответственно, у однолетних приростов и листьев, экологически устойчивый сортимент плодовых и ягодных культур, который в современных условиях отличается большей урожайностью плодов и ягод (r = более – 0,8).
В этой связи в коллекционных садах для сравнительного изучения и селекции следует иметь сорта с высокой водоудерживающей способностью однолетних приростов и листьев и нежелательно – с низкой, даже если они обладают другими высокоценными признаками, так как они часто будут малоурожайны и являться кроме того источником распространения болезней и вредителей. Выбраковка таких сортов позволит повысить эффективность селекционного процесса и технологий производства плодов и ягод. Для решения этой задачи необходимо в коллекциях научных учреждений по садоводству иметь контрольные наиболее зимостойкие сорта тех регионов, с которыми производится обмен растениями. Водоудерживающая способность однолетних приростов в первую очередь и листьев во вторую будет являться критерием отбора устойчивых сортов. Такие растения можно использовать в селекционном процессе и в последующем для внедрения в производство.
В средней полосе России контрольными формами могут быть сорта: у яблони – Богатырь, Ренет Черненко, Витязь; у вишни – Кентская, Морозовка; у груши – Нежность и Августовская роса; у сливы – Жигули; у чёрной смородины – Белорусская сладкая и Зелёная дымка; жимолости – Синяя птица и Голубое веретено; земляники – Фестивальная и Зенга-Зенгана или другие устойчивые сорта плодовых культур с высокой водоудерживающей способностью тканей. Помимо этого признака, меньшие транспирационные потери обеспечиваются высокой морозоустойчивостью древесины, так как подмерзание снижает её водоудерживающую способность; смешанным типом плодоношения – такие сорта имеют меньшее количество кольчаток, обладающих низкой водоудерживающей способностью и большее число однолетних приростов с низкой испаряющей способностью; поздним сроком цветения и, соответственно, развитием листьев в мае, что снижает водные потери в период недостаточной активности работы корней.
Улучшение водного режима растений и поддержание водоудерживающей способности на уровне, свойственном сорту, обеспечивает следующий комплекс агроприёмов:
1. Содержание почвы в междурядиях сада под чёрным паром с проведением осенней вспашки, способствующей ускорению её прогревания в весенний период, чем достигается более ранняя работа корней и, соответственно, улучшение водного режима растений.
2. Умеренная обрезка растений. При сильной обрезке ветвей массовое образование однолетних приростов приводит в следующем зимне-весеннем периоде к большим водным потерям, чем у необрезанных растений. Так, на яблоне количество их на дереве 15-20 летнего возраста должно образоваться после обрезки не более 150 штук и в процентном отношении к кольчаткам составлять 5 : 95.
3. Применение пестицидов в весенний период в соответствии с состоянием растений. Если создаются условия для возникновения стресса, то для избегания или снижения его негативного действия необходимо исключать применение пестицидов, усиливающих транспирацию листьев, и заменять их на биологические препараты. Повышению транспирации листьев способствуют поликарбацин, метафос, карбофос, байлетон и медные препараты. И снижению – ризоплан, импакт, инсегар и вектра, применяемый совместно с каратэ. При использовании новых препаратов необходимо знать их действие на процесс транспирации листьев. Ошибка в применении может привести к потерям урожая яблок в 2 раза.
4. Повышение плодородия почвы. Внесение минеральных удобрений в оптимальной дозе и высокое содержание гумуса в почве (6,5% по отношению 3,5%) способствуют повышению водоудерживающей способности однолетних приростов на 120%, листьев – на 113,5% и урожайности деревьев яблони - на 140%, а в стрессовые годы – на 229,3%.
5. Применение эффективных регуляторов роста стимулирующего и ретардантного действия на яблоне и антитранспирантов на землянике.
 
Литература
1. Израэль Ю.А. Всемирная климатическая конференция // Метеорология и гидрология, 1991. - №4. – С. 5-35.
2. Моисеев Ю., Носов С., Родин Н. Глобальное изменение климата: производство продуктов питания // Международный с.-х. ж-л, 1997. - № 5. – С. 30-36.
3. Николаев М.В. Современный климат и изменчивость урожаев / М.В.Николаев. – Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1994. – 200 с.
4. Рубинштейн Е.С. Современное изменение климата / Е.С.Рубинштейн, Л.Г.Полозова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1966. – 350 с.
5. Потапов В.А. Применение математической статистики в агротехнических исследованиях с плодовыми растениями / В.А.Потапов. – Мичуринск, 1977. – 125 с.
6. Хаустович И.П. Изучение устойчивости сортов к транспирационным потерям в зимне-весенний период / И.П.Хаустович // Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур.-Орёл, 1999.-С. 71-73.