Ймовірні зміни агрокліматичних умов і біопродуктивності озимої пшениці в Україні до 2050 року

358

Зміна термічного режиму та режиму зволоження зумовлює суттєві зміни агрокліматичних умов розвитку рослин у кожний міжфазний період вегетаційного циклу, внаслідок чого змінюється їхній внесок у врожай польових культур. Пом’якшення негативних наслідків, зумовлених зміною агрокліматичних умов, вимагає розробки заходів з адаптації сільськогосподарського виробництва до зміни клімату та детальної оцінки можливої зміни агрокліматичних умов упродовж вегетаційного циклу вирощування сільськогосподарських культур до середини ХХІ століття.

Дослідження особливостей агрокліматичних умов України в середині ХХІ століття проводили за щоденними даними про середню за добу температуру повітря та кількість опадів регіональної кліматичної моделі REMO-ЕСНАМ для сценарію SRES A1B (рис. 1). За цими даними для кожної фази вегетаційного циклу озимої пшениці (передпосівний період, сівба-сходи, кущіння, припинення вегетації, відновлення вегетації, колосіння-цвітіння, молочна стиглість – воскова стиглість) визначали коефіцієнти продуктивності метеорологічних умов, які дозволяють кількісно оцінити їхній вплив на формування урожаю.

Рис.1 Агрокліматичні чинники, що впливають на розвиток, продуктивність і врожайність озимої пшениці протягом вегетаційного циклу

Коефіцієнт продуктивності – відношення урожайності культури за усталених умов до максимальної за оптимальних значень метеорологічних величин. Він враховує вплив метеорологічних величин на формування урожаю в інтервалі від біологічного мінімуму до біологічного максимуму. За його допомогою визначають відповідність між потребою рослини в теплі та волозі у певний період розвитку та фактичними метеорологічними умовами. Відхилення кожного з чинників від його оптимумів у будь-який бік знижує урожайність культури.

Оцінку впливу агрокліматичних умов на  формування урожайності озимої пшениці проведено на основі гідрометеорологічного блоку моделі Дмитренко В. П. «Погода-урожай» [1, 2]. Для кожної фази вегетаційного циклу озимої пшениці та за весь період вегетації визначали коефіцієнти продуктивності польової культури – за температурою повітря h (Т)  та за кількістю опадів h (R), які характеризували внесок цих метеорологічних чинників у формування урожаю протягом цього періоду. Також оцінювали сумісний коефіцієнт продуктивності S (T, R), який характеризує сумарний вплив температури й опадів на врожайність озимої пшениці  в основні періоди розвитку польової культури. За цими ознаками визначили ступінь відповідності агрокліматичних умов потребам рослин: сприятливі, задовільні, незадовільні, дуже незадовільні та надзвичайні умови [1, 2].  Для кожної області  визначали середні багаторічні значення агрокліматичних показників для кожної фази вегетаційного циклу озимої пшениці  та за весь період вегетації впродовж 1981–2010 та 2021–2050 рр., зміну цих значень та її значущість. Отримані дані аналізували й узагальнили за агрокліматичними зонами.

Аналіз зміни середніх за рік і сезон багаторічних значень середньої температури повітря і кількості опадів  свідчить, що до середини ХХІ століття за збалансованого розвитку суспільства (сценарій А1В) в Україні можна очікувати подальшу суттєву зміну термічного режиму та режиму зволоження на всій території країни відносно сучасного кліматичного періоду, що може суттєво вплинути на врожайність польових культур.

Полісся

На Поліссі температура повітря може значно зрости протягом усього вегетаційного циклу вирощування озимої пшениці, порівняно зі сучасним кліматичним періодом. На різних фазах розвитку культури ці зміни можуть коливатися від 0,5°С (молочна-воскова стиглість) до 1,5°С під час сівби, сходів і в період припинення вегетації. Підвищення температури повітря дуже ймовірно та ймовірно сприятиме збільшенню урожайності озимої пшениці протягом майже усього вегетаційного циклу, а умови для її вирощування на Поліссі будуть більш сприятливими, ніж у сучасний кліматичний період. Винятком є лише період відновлення вегетації, коли продуктивність температури може зменшитися, хоча умови для вирощування пшениці залишаться сприятливими.

Кількість опадів на Поліссі до середини ХХІ ст. може збільшитися протягом усього вегетаційного циклу. Лише на Житомирському та Чернігівському Поліссі у передпосівний період можливе їхнє зменшення відносно середніх багаторічних значень упродовж 1981–2010 рр. Проте, ці зміни несуттєві, а їхня ймовірність менше 65%. Найбільше зростання кількості опадів очікуємо на Волинському Поліссі у період молочної та воскової стиглості польової культури, що може становити 20-25% і більше. Дуже ймовірне збільшення опадів на 10-13% у період припинення вегетації та ймовірнена 7-9% під час цвітіння і колосіння, а на Волині – у період сівби та сходів. Протягом інших фаз вегетації озимої пшениці зміни несуттєві та малоймовірні й можуть становити в середньому по області до 5%.

Збільшення кількості опадів на Поліссі в передпосівний період може дещо зменшити врожайність культури до середини ХХІ ст., проте умови для її вирощування у цей період залишаться сприятливими: коефіцієнт продуктивності опадів коливатиметься в межах 92-98%. Оптимальна для пшениці кількість опадів випадатиме й під час сівби, сходів, припинення і відновлення вегетації і створить сприятливі умови для її вирощування. Збільшення кількості опадів під час кущіння пшениці сприятиме зростанню її продуктивності, проте умови для її вирощування будуть задовільними, як і в сучасний кліматичний період. Водночас збільшення опадів під час цвітіння-колосіння буде ймовірно несприятливим, хоча умови для вирощування також залишаться задовільними. У липні збільшення кількості опадів зумовить зниження продуктивності культури до 55-77% і на Волинському Поліссі в середині ХХІ ст. дуже ймовірно виникнуть несприятливі умови для вирощування озимої пшениці через перезволоження.

Отже, умови вирощування озимої пшениці на Поліссі у середині ХХІ ст. за сценарію А1В залишаться задовільними, проте на Волині дуже ймовірний недобір зерна 14-15%.

Лісостеп

Практично не викликає сумнівів підвищення температури повітря в Лісостепу до середини ХХІ ст. протягом усього вегетаційного циклу, яке буде посилюватися зі заходу на схід. Найбільші зміни очікуємо в період осінньої вегетації та взимку під час її припинення, які можуть перевищити 1,5°С. Внаслідок таких змін термічні умови для вирощування пшениці стануть сприятливими протягом усього вегетаційного циклу, у той час, як у сучасний кліматичний період вони були задовільними у східному Лісостепу в період кущіння та припинення вегетації.

На відміну від температури, кількість опадів до середини ХХІ ст. у період осінньої вегетації може зменшитися у Лісостепу, особливо центральному. Проте ці зміни будуть незначними та малоймовірними. Взимку дуже ймовірно та ймовірно опадів стане більше на 10-15%. Найбільші зміни очікуємо у східному Лісостепу. У період відновлення вегетації зміна кількості опадів малоймовірна, а під час цвітіння, колосіння молочної і воскової стиглості їхня кількість може ймовірно зрости на 5-10% у західному Лісостепу. Така зміна кількості опадів суттєво не вплине на умови вирощування озимої пшениці. Вони залишаться сприятливими в передпосівний період, під час сівби, сходів, припинення і відновлення вегетації. Задовільною для вирощування озимої пшениці майже в усьому Лісостепу буде кількість опадів у період її кущіння, цвітіння, колосіння та стиглості. Винятком є західний Лісостеп, де значна кількість опадів може погіршити умови її вирощування і до середини ХХІ ст. вони ймовірно стануть незадовільними через перезволоження.

Такі зміни термічного режиму та режиму зволоження ймовірно та дуже ймовірно сприятимуть збільшенню урожайності озимої пшениці в період осінньої вегетації та під час її молочної і воскової стиглості та дещо зменшать її продуктивність взимку та в період весняної вегетації.

Загалом, умови вирощування озимої пшениці у Лісостепу до середини ХХІ ст., хоча й погіршаться на 1-3%, проте ймовірно залишаться задовільними, як і в сучасний кліматичний період.

Степ

У Степу очікуємо найбільші зміни термічного режиму за вегетаційний цикл вирощування пшениці. Практично не викликає сумнівів підвищення температури повітря протягом усього періоду від 0,8 до 1,9°С. Найбільші зміни (1,7°С) можливі в період сівба-сходи та в південному Степу – у період припинення вегетації (1,9°С). Таке інтенсивне зростання температури приведе до того, що середня температура повітря за період сівба-сходи може перевищити 15°С і перетнути межу кліматичного літа, що потребує коригування та переносу початку сівби польової культури.

До середини ХХІ ст. коефіцієнт продуктивності температури може зменшитися майже протягом усього вегетаційного циклу, особливо у південному Степу (ймовірність більше 99%). Найбільші зміни очікуємо в передпосівний період. Наслідком інтенсивного підвищення температури повітря буде зниження урожайності озимої пшениці на 10-13% у південному Степу, що приведе до значного погіршення умов її вирощування зі задовільних до незадовільних. Проте, у північному Степу інтенсивний ріст температури під час сівби, сходів та молочної і воскової стиглості сприятиме збільшенню продуктивності та врожайності озимої пшениці.

Зміна кількості опадів у Степу майже протягом усього вегетаційного циклу вирощування озимої пшениці може бути незначною до середини ХХІ ст. і переважно зменшуватися. Винятком є період припинення вегетації, коли дуже ймовірне збільшення середньої по області кількості опадів на 12-17%. Зменшення кількості опадів на 4-12% очікуємо в період сівба-сходи, відновлення вегетації на всій території Степу. Можливе також збільшення як дефіциту опадів, так і їхньої кількості в окремих районах у інші фази розвитку культури, що свідчить про зростання неоднорідності поля опадів.

Така зміна режиму зволоження зумовить зменшення коефіцієнту їхньої продуктивності на значній території у період весняної вегетації та дозрівання культури, під час сівби та сходів, у передпосівний період в південному Степу та припинення вегетації – в північному. Проте, збільшення продуктивності опадів можливе на всій території Степу в період кущіння та в південному Степу взимку, коли вегетація рослини призупиняється. Незважаючи на зміни, умови зволоження для вирощування озимої пшениці до середини ХХІ ст. в Степу залишаться сприятливими та задовільними.

Дослідження зміни сумісного коефіцієнта продуктивності температури й опадів свідчать [6], що дуже ймовірно та ймовірно вони зумовлять зниження продуктивності озимої пшениці в передпосівний період, сівба-сходи, у період припинення і відновлення вегетації та під час її цвітіння і колосіння, особливо в північному Степу. Можливе зниження урожайності польової культури в окремих регіонах і в інші фази. Лише в період кущіння, зміна температури та опадів буде сприятливою для зростання продуктивності озимої пшениці в середині ХХІ століття.

Зміни продуктивності озимої пшениці за температурою повітря і кількістю опадів упродовж вегетаційного періоду надалі посилюватимуть зменшення плодотворності клімату в Степу, особливо південному, і збільшення недобору урожаю озимої пшениці, який може сягати в середньому по області 25-30%. Незважаючи на такі зміни, умови вирощування культури в середині ХХІ ст. за сценарію А1В можуть залишитись сприятливими та задовільними.

Отже, за реалізації сценарію SRES A1В, підвищення температури повітря та зміну режиму зволоження, спостерігатимемо й до середини ХХІ ст. протягом усього вегетаційного циклу вирощування озимої пшениці. Проте, агрокліматичні умови для її вирощування залишаться сприятливими та задовільними на всій території країни. Винятком є степова зона, де очікуємо найбільші зміни, особливо південний Степ. У цьому регіоні недобір урожаю озимої пшениці може сягати в середньому по області 25-30%.

Посилання:

  1. Дмитренко В. П. Оценка влияния температуры воздуха и осадков на формирование урожая основных зерновых культур. Методическое пособие. – Л.: Гидрометеоиздат, 1976. – 48 с.
  2. Дмитренко В. П. Погода, клімат і урожай польових культур: [монографія]. – 2010. – 620 с.
  3. Балабух В. А., Малицкая Л. В., Ягодинец С. Н., Лавриненко Е. Н. Проекции изменения климатических средних и показателей экстремальности термического режима к середине ХХІ века в Украине. – Природопользование. – Минск, Республика Беларусь. – 2018. – №1. – С.97-113.

© Балабух В.О., к.геогр.н., ст.н.сп., УкрГМІ ДСНС України та НАН України

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Please enter your comment!
Please enter your name here