АГРОМЕТЕОРОЛОГІЧНІ УМОВИ І ПРОДУКТИВНІСТЬ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ ПРИ ЗМІНІ КЛІМАТУ В УКРАЇНІ

summary

У вступі обгрунтовується актуальність  теми дисертації, подається зв’язок роботи з науковими напрямами діяльності ОДЕКУ та Українського гідрометцентру, формулюються мета і задачі дослідження, наукова новизна одержаних результатів, їх практичне значення, наводиться характеристика використаних матеріалів.

         У першому розділі викладені біологічні особливості озимої пшениці, аналізуються методи моделювання та прогнозування впливу агрометеорологічних умов на ріст, розвиток та формування її врожаю. Особлива увага приділена довгоперіодичним динамічним моделям формування продуктивності сільськогосподарських культур, оцінці агрокліматичних ресурсів за допомогою фізико-статистичних моделей та моделей продуктивності.

         У другому розділі представлені тенденції та можливі сценарії зміни глобального клімату та клімату в Україні на основі публікацій Міжурядової групи експертів по змінах клімату та досліджень українських вчених.

         Наводяться головні риси глобального потепління:

-зростання температури від досить низьких значень в кінці ХІХ століття до нинішнього часу;

-швидке зростання температури з середини 1970-х років;

-значні коливання температури від десятиліття до десятиліття;

-регіональна неоднорідність глобального потепління, особливо в холодний період;

-подібні тенденції зростання температури над сушею та океаном;

-зменшення площ льодовиків та снігового покриву;

-тенденція до збільшення кількості атмосферних опадів, зростання інтенсивності небезпечних явищ погоди.

         Подаються висновки щодо очікуваних глобальних змін температури, опадів та явищ до 2100 року.

         В результаті порівняння кліматологічної норми за весь період спостережень та за  період 1961-1990 рр. наводяться висновки щодо зростання середньої річної температури по різних агрокліматичних зонах України, зміни тривалості теплого та холодного періодів, зміни температури по місяцях. Відмічається зменшення річної кількості опадів у Поліссі та у Криму до 20 мм та її зростання у Степу та Лісостепу на таку ж величину. Зміни в кількості опадів мають складний і неоднорідний характер розподілу по окремих регіонах України, існує ряд суттєвих відмінностей для окремих місяців.

         З метою розробки сценарієв зміни клімату для території України в дисертації були використані дані розрахунків за такими чисельними моделями загальної циркуляції атмосфери та океану:

-GISS – модель Інституту Годдарда з космічних досліджень, чутливість до подвоєння СО₂ – 4.2°С;

-GFDL –модель Лабораторії геофізичної гідродинаміки США, чутливість до подвоєння СО₂ -4°С;

-СССМ – модель Канадського кліматичного центру, чутливість до подвоєння СО₂ – 3,5°С;

-UKMO – модель Метеорологічного бюро Сполученого Королівства, чутливість до подвоєння СО₂ – 3,5°С.

         Враховуючи, що моделювання реакції кліматичної системи на поступове зростання вмісту парникових газів має більш реалістичний характер сценарії зміни температури та опадів в Україні будувались також на основі результатів розрахунків по нестаціонарній моделі GFDL з 30% збільшенням концентрації СО₂. У табличному вигляді представлені розрахунки очікуваних параметрів температури повітря і сум опадів в Україні.

         Третій розділ присвячений  опису динамічної моделі продукційного процеса озимої пшениці, представлена модель формування урожаю озимої пшениці в період весняно-літньої вегетації. В основу розробки покладена базова динамічна модель формування урожаю сільськогосподарських культур А.М.Польового, в яку був внесений цілий ряд істотних модифікацій для більш детального обліку впливу на ріст і формування репродуктивних органів таких екстремальних явищ, як посуха та суховії, полягання посівів, „стікання” зерна.

         У основі моделі лежить система рівнянь радіаційного, теплового, водного балансів та балансу біомаси у рослинному покриві. Розглядається, що рослина складається з чотирьох функціонально пов’язаних узагальнених органів: листя - l, стебла - s, коріння - r, репродуктивні органи (колосся) - p. В колосі розглядається формування зерна - g. Загальна суха біомаса рослин `М складається з підсумку біомаси окремих органів: m_l, m_s, m_r, m_p.

Динамічна модель формування урожаю озимої пшениці в період весняно-літньої вегетації складається з п'яти блоків:

1. блок вхідної агрометеорологічної інформації;

2. блок початкових даних та шкали часу;

3. блок чинників навколишнього середовища;

4. біологічний блок;

5. блок врожайності.

У свою чергу блок чинників навколишнього середовища містить три підблоки: перший – радіаційного та водно-теплового режимів посівів; другий  – функцій впливу температури повітря та вологозабезпеченості посівів на фотосинтез; третій  – комплекс оцінок умов формування врожайності в окремі міжфазні періоди, посушливих явищ, полягання посівів, «стікання» зерна.

Біологічний блок включає в себе чотири підблоки: перший – онтогенетичних кривих фотосинтезу та дихання; другий – фотосинтезу, дихання та приросту рослинної маси; третій – динаміки біомаси органів рослини; четвертий – площі листкової поверхні.

         У блоці 1 передбачається використання стандартної декадної агрометеорологічної інформації.

         У блоці 2 виконуються розрахунки початкових характеристик рослинного покриву, задаються початкові значення оцінок екстремальних умов, проводиться розрахунок часової шкали та суми ефективних температур.

         У блоці 3 виконується розрахунок сумарної сонячної радіації за формулою С.І.Сівкова, інтенсивності ФАР, кількості опадів, що досягли поверхні грунту, випаровуваності з посівів озимої пшениці, рівня грунтових вод, запасів продуктивної вологи, величини ГТК Селянинова. Визначається функція впливу температури на інтенсивність фотосинтезу, а також враховується вплив вологозабезпеченості на процес фотосинтезу: через функцію впливу вологості ґрунту та через відношення сумарного випаровування до випаровуваності.

         Кількісна оцінка агрометеорологічних умов формування врожаю озимої пшениці розглядається в три періоди:

-декада до виходу в трубку, декада виходу в трубку, наступна декада після виходу в трубку;

-період вихід в трубку – колосіння;

-період колосіння – воскова стиглість.