Научная статья

Original article

УДК 631.4

doi: 10.55186/2413046X_2022_7_1_31 

КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ МОРДОВИЯ 

MAPPING CHANGES AGRO-CLIMATIC CONDITIONS ON THE TERRITORY REPUBLIC OF MORDOVIA 

Братков Виталий Викторович, профессор, доктор географических наук, Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет геодезии и картографии» 

Клюшин Павел Владимирович, профессор, доктор сельскохозяйственных наук, Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет по землеустройству»

Хуторова Алла Олеговна, доцент, кандидат географических наук, Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет по землеустройству» 

Беспалова Наталия Владимировна, магистр, Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет геодезии и картографии»

Bratkov Vitalii Viktorovich, Kliushin Pavel Vladimirovich, Khutorova Alla Olegovna, Bespalova Nataliia Vladimirovna

Аннотация. Республика Мордовия обладает значительными почвенными богатствами. Так, на массивах высокоплодородных черноземов, размещено 35% сельскохозяйственных угодий. Средние месячные значения ГТК на территории республики равны 1,0-1,4, а за период май – август в пределах 1,1-1,2. К неблагоприятным климатическим условиям относятся суховеи, количество дней с которыми составляют от 37 до 44 в год, засухи, повторяющиеся раз в 50 лет. Для анализа была выбрана метеорологическая станция Краснослободск (под номером 27756). Для выявления агроклиматических изменений был использован огромный массив растровых данных, который сопоставлялся с данными наземных наблюдений. Созданные картографические материалы могут быть использованы в климатических исследованиях и прогнозах погоды.

Abstract. The Republic of Mordovia has significant soil resources. Thus, 35% of agricultural land is located on massifs of highly fertile chernozems. The average monthly values of the SCC on the territory of the republic are 1.0-1.4, and for the period May – August within 1.1-1.2. Unfavorable climatic conditions include dry winds, the number of days with which ranges from 37 to 44 per year, droughts that occur once every 50 years. The meteorological station Krasnoslobodsk (under the number 27756) was chosen for the analysis. To identify agro-climatic changes, a huge array of raster data was used, which was compared with the data of recent observations. The created cartographic materials can be used in climate research and weather forecasts. 

Ключевые слова: Республика Мордовия, структура посевных площадей, температура и осадки за 1960-2020 годы 

Key words: Republic of Mordovia, structure of acreage, temperature and precipitation for 1960-2020

ВВЕДЕНИЕ. Республика Мордовия расположена в центре Русской равнины между 42°11′ и 46°45′ восточной долготы и 53°38′ и 55°11′ северной широты на юго-западной периферии бассейна Волги в междуречье Мокши и Суры. Максимальная протяженность с запада на восток 298 км, с севера на юг – до 140 км, площадь составляет 26,2 тыс. км². На севере республика граничит с Нижегородской областью, на востоке – с Чувашской Республикой и Ульяновской областью, на юге – с Пензенской, а на западе – с Рязанской областью. Республика Мордовия располагается на северо-западных склонах пластово-ярусной Приволжской возвышенности, которая на западе, северо-западе переходит в пластовую Окско-Донскую низменность. В их составе выделяются 3 вида равнин: эрозионно-денудационная, вторичная моренная и водно-ледниковая (рис. 1).

Республика Мордовия обладает значительными почвенными богатствами. На ее территории распространены значительные по площади массивы высокоплодородных черноземов, на которых размещены 35% сельскохозяйственных угодий. Черноземы, а также серые лесные почвы образуют основной земледельческий массив республики. Меньшее сельскохозяйственное значение имеют дерново-подзолистые почвы. Они используются преимущественно в лесном хозяйстве [1-4].

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Физико-географическое положение республики в средней полосе, относительно разнообразный рельеф, умеренный климат и история формирования территории определяют ландшафтную структуру территории. Мордовия расположена в провинции лесостепи Приволжской возвышенности, которая на северо-западе и западе республики сменяется провинцией смешанных лесов Окско-Донской низменности. Теплообеспеченность является одним из главных факторов сельскохозяйственного производства. Сведения о термических ресурсах необходимы для решения большого количества вопросов в области сельскохозяйственного землепользования, а также оптимизации сортового и видового состава возделываемых сельскохозяйственных культур в условиях меняющегося климата. Сумма активных температур в среднем составляет 2200-2400^оС и только на северо-востоке уменьшается до 2100-2200^оС. В целом территория республики тепла здесь хватает для выращивания озимой ржи, яровой и озимой пшеницы, овса, картофеля, конопли, кормовых культур [5-7].

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Осадки — наименее устойчивый элемент климата. В среднем за год их выпадает 450-550 мм. В связи с небольшой протяженностью республики с запада на восток, различия в их количестве по территории незначительны. Большая часть осадков выпадает в летнее время. Мордовия относится к зоне неустойчивого увлажнения: годы с достаточным или даже обильным увлажнением нередко чередуются с засушливыми. Средние месячные значения ГТК на территории республики равны 1,0-1,4, значения ГТК за период май – август в пределах 1,1-1,2 (рис. 2).

Характеристикой состояния увлажнения является и влажность воздуха. В вегетационный период года относительная влажность` воздуха нередко понижается до 30% и менее, число таких дней за этот период составляет 20-31, максимум (8-12) отмечается в мае.

Заканчивается вегетационный период 11-14 октября. В конце октября – первой декаде ноября наступает вероятность появления первого снежного покрова, он неустойчив, залегает непродолжительное время. Устойчивый снежный покров на поле с озимой культурой образуется в среднем   23 ноября – 1 декабря. Самая ранняя дата образования отмечалась 5 октября, самая поздняя – 4 января. Высота снежного покрова возрастает в течение зимы, достигая в среднем за многолетний период наибольшего значения в первой – второй декаде марта, и равна преимущественно 25-30 см [5, 8].

К неблагоприятным климатическим условиям относятся суховеи, количество дней с которыми составляют от 37 до 44 в год, засухи, повторяющиеся раз в 50 лет, — сильные, охватывающие весну, лето и осень, 1 раз в 10 лет — средней интенсивности и 1 раз в 2, 3 года — слабые. Кроме того, снижают эффективность сельскохозяйственного производства повторяющиеся практически каждый год ранние осенние и поздние весенние заморозки, ливневые осадки и т.д. В целом же относительная однородность агроклиматических условий свидетельствует о большом влиянии на территориальную организацию сельского хозяйства республики других компонентов природной среды, прежде всего почв.

В условиях Мордовии совершенствование структуры посевных площадей, рациональное размещение и концентрация производства – зерновых, кормовых и технических культур, овощей и картофеля по природно-экономическим зонам республики наряду с повышением культуры земледелия служат основой планируемого роста урожайности, сельскохозяйственных культур. В таблице представлена динамика структуры посевных площадей за последние 5 лет. Первое место занимают зерновые и зернобобовые культуры, второе – яровые зерновые и зернобобовые, третье – кормовые культуры. Обоснованием структуры посевных площадей являются хозяйственно и экономически обусловленные потребности предприятия в продукции растениеводства. Производство той или иной культуры зависит от почвенно-климатических условий хозяйства, спроса на данную продукцию на рынке, материально-технического оснащения хозяйства. Около 67% сельскохозяйственных угодий Республики Мордовия занимают пашни. Кормовые угодья в республике занимают около 30% от общей площади сельскохозяйственных земель и тяготеют к пойменным ландшафтам. Значительная доля зеленых кормов и сена производится в полевых севооборотах.

Для выявления изменений агроклиматических условий необходимо использовать наиболее достоверные источники данных. Среди них самыми доступными и точными являются данные с метеорологических станций. Именно на данных пунктах нами ведется непрерывная работа по сбору метеорологической информации. В открытом доступе можно получить необходимые показатели с сайта Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации – мирового центра данных. На данный момент в этом сервисе отображены исторические сведения о погоде по 31788 метеостанциям России, стран СНГ, США и мира, начиная с января 1701 г. Но, к сожалению, на некоторых пунктах не в полном объеме представлены данные о погоде, в том числе и на исследуемой территории. Таким образом, для анализа была выбрана метеорологическая станция Краснослободск (под номером 27756) на территории Республики Мордовия, для которой представлен необходимый объем данных. Изменение годовой температуры воздуха на территории Республики Мордовия по данным м/с Краснослободск иллюстрирует рисунок 3.

Как видно из данных рисунка 3, минимальная температура воздуха за этот период составила 1,6°C в 1976 г., тогда как максимальная отмечалась в 2020 г., когда она составила 6,8°C. Линейный тренд иллюстрирует существенное повышение годовой температуры воздуха, при этом максимальный ее рост отмечается на рубеже ХХ и XXI веков. В этот период сокращается амплитуда ее колебания, а средние годовые значения никогда не опускаются ниже +4,0°C. На это указывает также тренд, осредненный за пятилетия. Повышение температуры воздуха продолжается и в настоящее время.

Сумма активных температур в среднем составляет 2200-2400^оС и только на северо-востоке уменьшается до 2100-2200^оС. В среднем по республике за последние 30 лет произошло увеличение суммы активных температур выше 10°С, в среднем на 250°С. Максимальная сумма активной температуры зафиксирована в 2010 г., когда отмечалось очень жаркое и засушливое лето, с многочисленными пожарами.

Количество годовых осадков, также, как и температуры воздуха, изменяются в довольно широких пределах. Так, минимальное количество осадков отмечалось в 1975, 1996 и 2018 гг. (<350 мм). Более 700 мм осадков выпадало в 1989 и 2013 гг. В целом линейный тренд иллюстрирует рост количества выпадающих осадков, но, в отличие от температуры воздуха, этот процесс имеет некоторую циклическую составляющую, которая прослеживается при осреднении данных за предшествующие пятилетия. В последние годы отмечается некоторое сокращение осадков на фоне роста температуры воздуха. Что касается величины осадков периода активной вегетации, то она в целом отражает изменение величины годовых осадков и практически не изменилась за рассматриваемый период времени (рис. 4).

Интегральные условия тепло- и влагообеспечения, выражаемые посредством гидротермического коэффициента, иллюстрирует рисунке 4. Минимальное его значение составляло 0,37 в 1972 г., что соответствует условиям увлажнения полупустыни. Максимальные величины, превышающие 1,8, отмечались в 1969, 1976 и 1980 гг. Тем не менее, несмотря на его довольно существенную межгодовую изменчивость, данный показатель остается практически неизменным за рассматриваемый временной отрезок, а его изменчивость в большей степени обусловлено изменчивостью выпадающих осадков, и, как и последняя имеет циклическую составляющую. В целом для территории Республики Мордовия условия соответствуют зоне обеспеченного увлажнения, которые соответствуют величине ГТК = 1.0-1.3 (рис. 5).

Чтобы проследить динамику суммы активных температур, суммы осадков за период суммы активных температур и ГТК, необходимо определить временные отрезки, для выявления изменений данного показателя. Первый период 1961-1990 гг. официально является фиксированным базисным периодом. Этот период должен использоваться для сравнения изменения и изменчивости климата во всех странах по отношению к этому стандартному базисному периоду. Он будет оставаться фиксированным на бессрочной основе или до тех пор, пока не будет представлена научно обоснованная причина для его изменения. Следующие временные ряды соответствуют последующим годам вплоть до 2018 года (из-за неполного ряда растровых данных ежемесячного мониторинга климата), сгруппированным по десятилетиям, за исключением последнего временного отрезка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Для выявления агроклиматических изменений был использован огромный массив растровых данных, который сопоставлялся с данными наземных наблюдений. Для исчерпывающей оценки агроклиматических условий республики был выбран период в 60 лет (1960-2020 гг.). Таким образом, были проанализированы принципиально разные источники данных и определена степень доверия к растровым данным о температурах и осадках. Методом математического анализа вычислена погрешность данных, которая не имеет принципиального значения. Проведенная верификация данных установила, что отклонения, суммы осадков за вегетационный период и показателя ГТК минимальны и не дают существенных различий при картографировании [1, 2, 6-8].

При анализе полученных результатов на основе растров было выявлено, что картографирование данных, осредненных по десятилетиям, не выявляет динамики изменений, так как величина ГТК ощутимо не меняется. В результате для картографирования были выбраны 1961-1965, 1991-1995 и 2011-2015 гг., отражающие переломные моменты климатических и агроклиматических изменений в регионе.

В заключении хотелось бы отметить, что метод исследования в целом показал хорошие результаты. При картографировании были выявлены незначительные изменения в показателе ГТК, но изображение носит характер растущего тренда, что обусловлено глобальным потеплением климата, которое может привести исследуемую территорию к засушливой зоне. Созданные картографические материалы могут быть использованы в климатических исследованиях и прогнозах погоды.

Список источников

1. Агроклиматические ресурсы Мордовской АССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. – 107 с.
2. Вильфанд Р. М., Страшная Ф. И., Береза О. В. О динамике агроклиматических показателей условий сева, зимовки и формирования основных зерновых культур. М.: Труды ГМЦ РФ, №360, 2016. – С. 45–78.
3. Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации. [Электронный ресурс]: – Режим доступа: http://meteo.ru
4. Геопортал Русского географического общества в Республике Мордовия. [Электронный ресурс]: – Режим доступа: http://geo13.ru
5. Порфирьев, Б. Глобальные климатические изменения: новые риски и новые возможности экономического развития // РЭЖ.3 – 2009. — № 6. – С. 66-77.
6. Сиптиц С.О., Романенко И. А, Евдокимова Н. Е., Влияние природно-климатического фактора на устойчивость аграрного производства, Международный сельскохозяйственный журнал, № 4, 2018. – С. 15–19.
7. Сиротенко О.Д. Основы сельскохозяйственной метеорологии. Том II. Методы расчетов и прогнозов в агрометеорологии. Книга 1. Математические модели в агрометеорологии. Обнинск: ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», 2012. – 136 с.
8. Варламов А.А., Гальченко С.А., Клюшин П.В., Шаповалов Д.А. Мониторинг земель. Учебное пособие / Под редакцией А.А. Варламова. Москва, 2013. Том Часть 1

References

1. Agroklimaticheskie resursy` Mordovskoj ASSR. L.: Gidrometeo-izdat, 1971. – 107 s.
2. Vil`fand R. M., Strashnaya F. I., Bereza O. V. O dinamike agro-klimaticheskix pokazatelej uslovij seva, zimovki i formirovaniya osnovny`x zernovy`x kul`tur. M.: Trudy` GMCz RF, №360, 2016. – S. 45–78.
3. Vserossijskij nauchno-issledovatel`skij institut gidrometeo-rologicheskoj informacii. [E`lektronny`j resurs]: – Rezhim dostupa: http://meteo.ru
4. Geoportal Russkogo geograficheskogo obshhestva v Respublike Mordoviya. [E`lektronny`j resurs]: – Rezhim dostupa: http://geo13.ru
5. Porfir`ev, B. Global`ny`e klimaticheskie izmeneniya: novy`e riski i novy`e vozmozhnosti e`konomicheskogo razvitiya // RE`Zh.3 – 2009. — № 6. – S. 66-77.
6. Sipticz S.O., Romanenko I. A, Evdokimova N. E., Vliyanie pri-rodno-klimaticheskogo faktora na ustojchivost` agrarnogo proizvod-stva, Mezhdunarodny`j sel`skoxozyajstvenny`j zhurnal, № 4, 2018. – S. 15–19.
7. Sirotenko O.D. Osnovy` sel`skoxozyajstvennoj meteorologii. Tom II. Metody` raschetov i prognozov v agrometeorologii. Kniga 1. Matematicheskie modeli v agrometeorologii. Obninsk: FGBU «VNII-GMI-MCzD», 2012. – 136 s.
8. Varlamov A.A., Gal`chenko S.A., Klyushin P.V., Shapovalov D.A. Monitoring zemel`. Uchebnoe posobie / Pod redakciej A.A. Varlamova. Moskva, 2013. Tom Chast` 1

Для цитирования: Братков В.В., Клюшин П.В., Хуторова А.О., Беспалова Н.В. Картографирование изменений агроклиматических условий на территории Республики Мордовия // Московский экономический журнал. 2022. № 1. URL: https://qje.su/rekreacia-i-turizm/moskovskij-ekonomicheskij-zhurnal-1-2022-31/

© Братков В.В., Клюшин П.В., Хуторова А.О., Беспалова Н.В., 2022. Московский экономический журнал, 2022, № 1.