Агроэкологический потенциал пастбищных экосистем Северо-Западного Прикаспия в условиях меняющегося климата

Segoe Print Tur;

Segoe Print Baltic;Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Специальности: 06.03.04. - агролесомелиорация и защитное лесоразведение, озеленение населенных пунктов

03.00.16. - экология

Агроэкологический потенциал пастбищных экосистем Северо-Западного Прикаспия в условиях меняющегося климата

Воронина Валентина Павловна

Волгоград 2009



Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Россельхозакадемии

Научный консультант: академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Петров Владимир Иванович

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Зыков Иван Григорьевич;

член-корреспондент РАСХН, доктор биологических наук, профессор Шамсутдинов Зебри Шамсутдинович;

доктор географических наук Зонн Игорь Сергеевич

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»

Ученый секретарь диссертационного совета Л.А. Петрова



1. Общая характеристика работы

аридный пастбище опустынивание

Актуальность проблемы. В современной мировой практике в связи с глобальным изменением климата и интенсификацией процессов опустынивания остро стоит задача разработки и внедрения эффективного управления природно-ресурсным потенциалом, которая позволяет отказаться от ресурсозатратных технологий и гибко манипулировать уровнем антропогенной нагрузки на экосистемы, сохраняя почвенные и растительные ресурсы аридных территорий.

стратегии, обозначенные в «Устойчивом развитии общества. Повестка дня на 21 век», 1993; «Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием», 1994; «Конвенции сохранения биологического разнообразия», 1997, направлены на разработку мероприятий, уменьшающих угрозу опустынивания от климатических и антропогенных факторов, повышающих биоразнообразие и качество жизни, являются актуальными для СЗ Прикаспия, где доминируют деградированные пастбища, с которых ежегодно недобирается около 888 тыс. т. к.е. (В.И. Петров, 1999).

В результате интенсивной эксплуатации пастбищ, используемых без учета особенностей биоклиматического потенциала и неблагоприятных эдафических условий, развитие опустынивания и деградация растительного покрова зафиксированы на 60 % территории региона, где уменьшилось биоразнообразие и продуктивность, дефицит белка в корме составил 10-12 %.

Необходимость применения адаптивного ландшафтного природопользования обоснована многими учеными (Н.С. Орловский, Н.Г. Харин, 1987; В.И. Петров 1986; В.П. Зволинский, И.П. Кружилин и др., 2001; К.Н. Кулик, Е.С. Павловский, 2003; И.П. Свинцов, 2003; Д.А. Черняховский, 2002 и др.) и получила развитие в виде лесомелиоративного обустройства аридных ландшафтов в НПДБО (Национальная программа действий по борьбе с опустыниванием).

Актуальность работы определяется недостаточной изученностью вопросов изменения биоклиматических ресурсов СЗ Прикаспия и необходимостью повышения ёмкости абиотической среды, биоразнообразия и продуктивности.

НИР проводились в рамках тематического плана ВНИАЛМИ (№ Госрегистрации: 0186.0 090211; 01.9 400 06 317; 01.960. 009787; 01.2.00 109314; 01.2.006 11909^"), хоздоговорных тем, ГК № 949/13.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлась разработка научно-практических основ адаптивного использования агроэкологических ресурсов, включающая оптимизацию состава флоры и повышение продуктивного долголетия аридных пастбищ в условиях опустынивания.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- провести оценку биоклиматических ресурсов СЗ Прикаспия с учетом динамических изменений метеопоказателей: осадков, температуры воздуха и др., а также индексов увлажненности и аридности;

- разработать методику выявления и картографирования агроклиматических аномалий с использованием критериев и параметров, определяющих агроэкологическую неоднородность территории;

- изучить особенности опустынивания пастбищных экосистем и дать долгосрочный прогноз изменения биоклиматических ресурсов;

- установить продукционные возможности пастбищных и лесопастбищных экосистем, включающие оценку биоразнообразия и особенности формирования фитомассы в аэротопе доминирующих растительных ассоциаций разной степени деградации;

- провести комплексный анализ (биопродуктивность, особенности водного режима, семенной продуктивности и др.) кустарников и полукустарников семейства маревых с целью выявления адаптационных возможностей видов и их использования для стабилизации деградированных пастбищ;

- изучить фитоэкологический потенциал аборигенных и интродуцированных галофитов, включающий разработку шкалы их солеустойчивости;

- разработать способы управления кормовыми ресурсами аридных пастбищ и лесопастбищ на основе видовых и фитоценотических особенностей накопления питательных веществ (макро- и микроэлементов) и зоотехнической пригодности корма;

- разработать модель многоярусного растительного ценоза, базирующуюся на фундаментальных биологических законах и ресурсосберегающих технологиях, позволяющую увеличить урожайность в 1,5-2 раза и продуктивное долголетие до 30-40 лет через оптимизацию состава жизненных, ботанических и экологических групп растений с применением прогноза проведения фитомелиоративных работ.

Объекты исследований и фактический материал

В основу работы положены 25-летние (1983-2008 гг.) авторские исследования (или с его участием) по изучению пастбищных экосистем и разработке методов, предотвращающих их опустынивание, повышающих продуктивность и биоразнообразие, а также опубликованные данные других исследователей, обобщенные и интерпретированные соискателем.

Объектами исследований являлись виды и растительные сообщества аридных пастбищных и лесопастбищных экосистем СЗ Прикаспия, Среднеазиатских стран СНГ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- сформулирована концепция восстановления фиторесурсов аридных пастбищ в условиях опустынивания;

- впервые разработана методика и выявлены агроклиматические аномалии гумидизации и аридизации, позволяющие по-новому оценить агроклиматический потенциал региона, как объекта мелиорации;

- проведена комплексная оценка вековой динамики биоклиматических ресурсов и впервые составлен долгосрочный региональный прогноз с учетом неоднородности увлажнения и тенденцией изменения метеофакторов;

- проведен мониторинг (40 лет) состояния Черноземельских пастбищ, включающий оценку агроклиматических, фитоценотических, продукционных показателей и выявление лимитирующих фактов;

- установлены фитоценотические критерии и количественные показатели по 4 степеням деградации растительного покрова, позволяющие проводить качественную диагностику и регулировать антропогенную нагрузку;

- впервые для пастбищных экосистем выявлены типы распределения фитомассы в аэротопе: приземный, центральный, верховой, бипиковый, определяющие продуктивность и биоразнообразие сообщества, позволяющие целенаправленно уплотнять фитообъем;

- расширены биоэкологические познания о лесопастбищных экосистемах в области биоразнообразия, состава экологических групп, формирования фитоценотической продуктивности и энергообеспеченности;

- впервые установлены особенности трансформации деградированных пастбищных экосистем под влиянием галофитов аккумулирующего, пассивного, галодисперусного влияния на экотоп. Изучена толерантность 27 видов к хлоридному засолению, разработана шкала их солеустойчивости;

- впервые проведен фитоценотический анализ накопления питательных веществ и макро- и микроэлементов в системе лесопастбищ и их соответствие доминирующей мясо-шерстной породе овец;

- выявлены аут- и дэмэкологические уровни адаптации длительновегетирующих видов семейства маревых, впервые испытанных в условиях Терско-Кумского междуречья: солянок (восточной, малолистной, Палецкого), образцов различного географического происхождения: солянки Рихтера, камфоросмы Лессинга, кохии простертой и установлены потенциальные экологические ниши их применения;

- разработана Модель устойчивых растительных сообществ, позволяющая конструировать мозаичность, ярусность аэротопа, состав эколого-ботанических групп, контролировать параметры антропогенной нагрузки;

- для фитомелиорации деградированных пастбищ рекомендуется ассортимент аборигенных и интродуцированных видов с учетом лесомелиоративных категорий и индивидуальных биоэкологических характеристик.

Достоверность основных выводов и рекомендаций обоснованы и подтверждены многолетними наблюдениями, экспериментальными исследованиями, проведенными лично автором, а также обобщения данных других исследователей, с использованием современных методологических подходов и компьютерной обработки фактического материала.

Практическая значимость и реализация полученных результатов

Обоснованность научных положений и выводов диссертационной работы подтверждены при разработке и реализации проектов по улучшению экологического состояния деградированных пастбищ: рабочий проект Краснодарского филиала «Союзгипролесхоз» по улучшению деградированных сильносбитых пастбищных земель Терско-Кумской географической провинции от 4.07.1990 г.; ГНТП «Глобальное изменение природной среды и климата. Оценка влияния изменения климата на естественные сухопутные и агроэкосистемы», 1991-1995 гг.; «Научное обеспечение Генеральной схемы борьбы с опустыниванием Черных земель и Кизлярских пастбищ», 1993-1995 гг., «Разработать модели устойчивых защитных лесонасаждений на засоленных пастбищах пустынно-степной зоны Астраханской области» № 8 от 15.05.2001 г.; «Технология восстановления и адаптивного лесоаграрного освоения агроресурсного потенциала опустыненных земель аридного пояса России» - лучшая завершенная научная разработка в области АПК России 2005 г.; «Разработка новых и улучшенных технологий фитолесомелиораций и адаптивного лесоаграрного освоения агроресурсного потенциала деградированных и опустыненных земель аридной зоны России» ГК № 949/13 от 11.08.2006 г.

Результаты работы отражены в нормативных документах: Рекомендации по обогащению аридных пастбищ новыми видами кормовых древесных растений (Волгоград, 1990), Агроресурсный потенциал Черных земель и Кизлярских пастбищ. Атлас тематических карт (Волгоград, 1996), Концепция адаптивного лесоаграрного природопользования в аридной зоне (Волгоград, 1996), Атлас опустынивания сельскохозяйственных угодий Российского Прикаспия (Волгоград,1999), Рекомендации по формированию лесопастбищ в аридной зоне (Москва-Волгоград, 2000), Рекомендации по обогащению лесопастбищ растениями многоцелевого назначения (Волгоград, 2002).

Основные положения, выносимые на защиту:

- концептуальные основы восстановления фиторесурсов деградированных пастбищ;

- анализ биоклиматических ресурсов региона, влияния их пространственно-временных флуктуаций на дестабилизацию и восстановление пастбищных экосистем;

- оценка влияния экологических факторов на сукцессионные изменения и структуру аэротопа растительного покрова пастбищ;

- научные основы оптимизации фиторесурсов при лесопастбищном освоении деградированных земель;

- эколого-биологические аспекты адаптации и использования длительновегетирующих интродуцентов семейства маревых;

- особенности трансформации засоленных пастбищных угодий и биомелиоративные ресурсы галофитов;

- модель устойчивого пастбищного ценоза.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и одобрены на конференциях, совещаниях, семинарах, курсах: международных (Ашхабад, 1987; Минск, 1987; Астрахань-Волгоград, 1994; Волгоград, 1998, 2000, 2001, 2004; Москва, 1999, 2005; Соленое Займище, 2003; Саратов-Ухань-Гавлстон, 2006), международных учебных курсах ЮНЕП (Волгоград, 1995); региональных и межрегиональных (Волгоград, 1985, 1986, 1988, 1990, 1999, 2001, 2005; Пушкино, 1988; Волгоград-Нефтекумск, 1998; Соленое Займище, 1999, 2000).

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 9 глав, выводов и предложений производству, списка литературы (506 источников, из них 17 на иностранном языке). работа изложена на 498 стр., включает 94 таблицы, 86 рисунков, 34 приложения на 60 стр.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 53 работы общим объемом 25,5 усл. печ. л., в том числе 8 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикаций материалов докторских диссертаций. Доля соискателя в 29 совместных работах составляет 30-80 %.

Автор выражает глубокую признательность за оказанную помощь научному консультанту - академику РАСХН В.И. Петрову, член.-корр. РАСХН З.Ш. Шамсутдинову, докторам с.-х. наук: Е.А. Гаршиневу, А.В. Семенютиной, И.Н. Пеньковой, сотрудникам отдела лесоаграрного освоения аридных территорий, Ачикулакской и Калмыцкой НИЛОС, Богдинской НИАГЛОС.

2. Содержание работы

1. Проблема опустынивания пастбищ - естественные и антропогенные факторы

1.1 Анализ изменения климата и его прогноз. Климат жизненно важен для биосферы. Он изменяется под влиянием естественных и антропогенных факторов (А.М. Алпатьев, 1969; Б.С. Башкирцев, 2005; Л.Х. Биткаева, 2000; Б. Болин, 1989; Б.П. Борисенков, 1982; А.А. Борисов, 1975; Г.А. Жеребцов, 2003; А.Н. Золотокрылин, 1999; Ю.А. Израэль, 1984; М.И. Будыко, 1974, 1978; Е.А. Касаткина, 2006; Р.К. Клиге, 2003; А.В. Клименко, 1998; Н.Н. Марфенин, 2001; Г.А. Марчук, 2003; Ю.П. Переведенцев, 2005; В.Н. Разуваев, 2001; А.Н. Сажин, Ю.И. Васильев, 2006; П.М. Хомяков, 2002 и др.).

В ХХ столетии МГЭИК констатировала о повышении температуры Земли на 0,2-0,6 ⁰С с конца 19 века, максимальное зимой и весной над континентами северного полушария. оно пространственно и по сезонам не однородно (МНЭПУ, 2000; О потеплении…, 2001; В.В. Клименко, 2005 и др.).

Причиной современного потепления одни считают рост антропогенных дотаций углекислого газа (М.И. Будыко, 1978; Н.Н. Марфенин, 2001 и др.), другие (Р.К. Клиге, 1982; Б. Болин, 1989; А.В. Клименко, В.В. Клименко, 1998; В.С. Башкирцев, 2005; О.М. Распопов, А.Н. Диденко, 2003 и др.) проводят глубокие разносторонние исследования, свидетельствующие в пользу естественных колебаний в системах: солнце-биосфера, атмосфера-океан-континент, сезонные циклы фотосинтеза и деструкции биомассы и т.д. Имеющиеся климатические модели Селлера, Будыко, Зальцмана и др. не вполне отвечают требованиям человечества (П.М. Хомяков и др., 2002; В.И. Найденов, 2005), так как не учитывают современных тенденций в гидросфере, влияния солнечной активности, роль естественных угодий: лесов, болот, пастбищ для депонирования углерода (В.И. Морозов и др., 2003).

Поэтому вполне обоснованно возрос научный интерес к влиянию солнечной активности на биосферно-планетарные явления, так как солнце управляет жизненно важными процессами, подчиняясь внутренним циклам, обусловленных эволюцией плазмы (А.А. Исаев, 2003; А.Н. Золотокрылин, 2006; В.А. Соснин, 2003; Е.А. Касаткина, 2006; Г.И. Марчук, 2003; W. Dansgaard, 1989; G.S. Golitsyn, 1977; S.J. Johnsen, 1977, NASA, 2008 и др.).

Консолидированного мнения в отношении предстоящего изменения климата в сторону похолодания или потепления нет. Большинство исследователей сходятся во мнении, что в 30-50 летней перспективе продолжится потепление из-за антропогенных факторов на уровне 1,2 ⁰С/100 лет (В.В. Клименко, 2005), так как будет действовать «эффект разогретой сковородки» (Х. Абдусаматов, 2007), а начиная с 2012-2013 гг. прогнозируется падение солнечной активности, которая достигнет минимума к 2035-2045 гг. и будет способствовать глобальному похолоданию (Нац. океанограф. центр, 2005; В.И. Найденов, 2005; New Scientist, 2006; Hathaway NASA, 2007).

Региональных прогнозов изменения климата почти нет, в том числе и по СЗ Прикаспию, они встречаются лишь в общепланетарном контексте.

1.2. Климат и механизмы опустынивания. Для лучшего понимания процессов опустынивания ведущими учеными были предложены теории и гипотезы климатического опустынивания: альбедное опустынивание «эффект Чарни» (Charney, 1975), органических ядер конденсации растительного происхождения (R. Schnell, 1975), наличие обратных связей в системе альбедо-осадки (А.Н. Золотокрылин, 1999, 2006), мелкая почвенная пыль, способствующая возникновению температурных градиентов в системе почва-атмосфера (Е.И. Шуробор, 1999), выброс тонкодисперсного минерального аэрозоля в атмосферу при температуре почвы 50-55 ⁰С (Институт физики и атмосферы, 2002; G.S. Golitsyn, 1997), гидрологическая роль океана (В.Н. Найденов, 2005), электростатическая почвенно-территориальная неоднородность (Т.Н. Тверской, 1951).

Сегодня отсутствует единый коэффициент аридности, отражающий аридное динамическое изменение экологических параметров, хотя с успехом применяются: ГТК Г.Т. Селянинова, коэффициент увлажнения Н.Н. Иванова, индекс сухости М.И. Будыко, индекс аридности Мартона, индекс влажности и аридности Торнтвейта, нормализованный индекс аридности Б.В. Виноградова и др.

Важным направлением в изучении процессов опустынивания является дистанционный мониторинг (Э. Ришар, 1999; К.Н. Кулик, В.И. Петров, 1999 и др.), позволяющий фиксировать динамические изменения в экосистемах.

1.3 Проблема опустынивания пастбищ Северо-Западного Прикаспия. По классификации ЮНЕСКО, 1977, в СЗ Прикаспий входят сильно-, средне-, слабо-, субаридные территории, где диспропорция гидротермических ресурсов, фитоценотическая неполночленность приводят к прогрессивной потере биологической продукции. Природная специфика региона определяется отрицательными зимними температурами, непродолжительным периодом вегетации, солевым багажом древнего Хвалынского моря (Н.Т. Нечаева, 1984; В.И. Петров, 1986; Н. Глазовский, 2006). В состав аридных территорий входят: степная зона - 5,5 млн. га, сухостепная - 13,7 млн. га, полупустынная - 6,4 млн. га, пустынная - 5,7 млн. га (Концепция, 1996; Атлас опустынивания, 1999; Рекомендации…2000, 2002).

Основными формами опустынивания пастбищ (В.И. Петров, 1999) на площади 10 000 тыс. га являются: засоление - 57,1 %, дефляция - 25,6 %, эрозия - 17,3 %, т.е. 57,1 % всех сельскохозяйственных угодий опустынено. Ареалы с засоленными и дефляционными землями приурочены к сильно- и среднеаридным территориям, с эрозионными - к семиаридной биоклиматической зоне.

Интенсивное развитие эоловых процессов началось при низком стоянии (-50м) Каспия в позднехвалынское время (И.П. Герасимов, П.В. Федоров, 1963; А.Г. Гаель, 1962; А.Г. Леваднюк, 1963). Процессы опустынивания активизировались в конце 19 века на землях Астраханской губернии, когда площадь подвижных песков достигла 4,7 млн. га и под руководством лесничего Фрейсмана в 1842 г. начата борьба с опустыниванием (Э.Б. Габунщина, 2002). Повторно агроэкологическая обстановка обострилась в начале 1960-х гг., особенно остро на Черноземельских и Кизлярских пастбищах, где были нарушены принципы рационального природопользования и повсеместно отмечалась аридизация климата. Площадь развеваемых песков к 1984-1986 гг. достигла 561 тыс. га., увеличиваясь ежегодно на 40 тыс. га (НПДБО, 1999; В.И. Петров, Э.Б. Габунщина, 2002; К.Н. Кулик, 2004).

Были приняты срочные меры по предотвращению опустынивания, в 1986-1996 гг. с участием ВНИАЛМИ реализована Генеральная схема… и мелиорировано 365 тыс. га песков, действует Президентская целевая программа на 2001-2010 гг. и др. Однако проблема повторного опустынивания, в том числе лавинообразного, остается актуальной, так как пастбища СЗ Прикаспия, как и во всем мире, располагаются на землях, не пригодных для земледелия. Борьба с опустыниванием осложняется одновременным неблагоприятным воздействием климатических и антропогенных факторов (Повестка дня на 21 век, 1993; К.Н. Кулик, 1999; В.И. Петров, Э.Б. Габунщина, 2002). Поэтому требуется более тщательный анализ причин опустынивания пастбищ и изучение отклика биоценотических параметров на изменение экологической среды.

2. Концепция восстановления фиторесурсов аридных пастбищ в условиях меняющегося климата

Под влиянием климатических и антропогенных факторов фитоценотическая структура постоянно меняется, максимально адаптируясь к изменившейся экологической среде. При благоприятных климатических условиях и оптимальных режимах выпаса сукцессионные изменения происходят по прогрессивному типу. Неблагоприятные гидротермические условия, длящиеся 5-7 лет, перевыпас приводят к регрессивным сукцессиям. Опасность нарушения гомеостатического состояния на аридных территориях существует постоянно, так как при благоприятных условиях создается обманный эффект экологического благополучия и наращивается поголовье, затем в период аридизации ёмкость абиотической среды уменьшается и возрастает дисбаланс между биомассой продуцентов и консументов, что приводит к деградации экосистем.

Сейчас фитоценозы СЗ Прикаспия развиваются по полынно-эфемеровому типу. Они деградированы, фитоценотически неполночленны, экологические ниши высокопитательных растений занимают малоценные (аналоговые) виды, что свидетельствует о длительности воздействия неблагоприятных экологических факторов.

Формирование устойчивых сообществ должно базироваться на оптимизации всего агроландшафта (рис. 1), с учетом произошедших климатических изменений и анализа причин деградации экосистем, с обязательным использованием долгосрочного прогноза.

Основными направлениями восстановления продуктивности деградированных сообществ являются: а) фитомелиорация по биомному типу, б) фитомелиоративная реконструкция с трансформацией в лесопастбищные угодья, в) заповедование, при которых максимально сохраняются аборигенные ресурсы и создаются условия для естественного воспроизводства потенциальных ресурсов, ранее не задействованных из-за несоответствия в системе биотоп-биоценоз.

Рис. 1. Концептуальный подход формирования устойчивых растительных сообществ в условиях меняющегося климата

Биоценозы биомного типа. Проводится фитомелиорация ленточного и парцеллярного (консортного) типа, где корректируется состав экологических групп и осуществляется обогащение ботанического разнообразия. Сохраняется исходная структура ярусов - 2-х или 3-х ярусная.

Фитомелиоративную реконструкцию осуществляют на сильно- и среднедеградированных пастбищах, где требуется полномасштабное восстановление утраченного природно-ресурсного потенциала. Здесь конструируется мозаичность и ярусность экосистемы за счет различного сочетания состава жизненных форм, биоэкологических параметров. Создаются 2-4-х ярусные лесопастбища с учетом биоклиматических и эдафотопических условий.

Оптимизация состава флоры проводится за счет аборигенных и интродуцированных видов на основе биофитоценотических принципов, которые получили широкое признание (Т.А. Работнов, 1983; Н.Т. Нечаева, 1973, 1984; С.Я. Приходько, Г.М. Мухаммедов и др., 1981; З.Ш. Шамсутдинов, 1975, 1980, 1983). Фитомелиоранты должны обладать биоэкологической и фитоценотической устойчивостью, зоотехнической пригодностью, средостабилизирующей способностью (А.В. Семенютина, В.П. Воронина, 1999; Рекомендации…, 2002).

При создании многоярусных сообществ и подборе видового состава необходимо учитывать современные климатические тенденции, а именно: ухудшение гидротермических условий в ранневесенний период, более продолжительный (на 2-3 недели) вегетационный сезон с отсрочкой летних критических температур (24-25 ⁰С) на 10-15 дней, гумидизацию гидротермических условий внутри лесопастбища через 3-4 года после лесомелиорации и возможность использования мезофитных и длительновегетирующих видов.



Рис. 2. Объекты исследований

3. программно-методическая основа работы

Исследования влияния климатических и антропогенных факторов на пастбищные и лесопастбищные экосистемы проводились при экспедиционных, рекогносцировочных (наземные, авиа-: АН-2, МИ) обследованиях, в наиболее опустыненных районах Терско-Кумского междуречья, Р. Калмыкии, Астраханской обл., Волгоградского Заволжья. также закладывались стационарные учетные площадки, где детально изучался растительный покров 52 пастбищных ассоциаций. Лесопастбищные экосистемы изучались в возрасте 30-40 лет: Терско-кумское междуречье 4-х ярусные с регламентированным выпасом и заповедным режимом, Богдинское Заволжье Астраханской обл. 4-х ярусное с регламентированным выпасом, Р.Калмыкия 4-х, 3-х ярусные с вольным выпасом, Волгоградская обл. 4-х ярусное с вольным выпасом.

Для изучения динамики биоклиматических ресурсов собран банк текущей и многолетней метеорологической информации по СЗ Прикаспию с использованием справочной литературы, электронных ресурсов, в рамках Генеральной схемы. За базисный период (контроль) принят период с 1881-1940 гг., когда антропогенное воздействие на природу было минимальное, а количество инструментальных наблюдений достаточно полноценное - 330 точек. Добазисный - (1881-1915 гг.) характеризуется небольшим воздействием, недостатком точек наблюдений. Послебазисный - (1940-1964 гг.) максимальная трансформация всех компонентов природной среды. Послебазисный - (1961-1981 гг.) функционирование современного природно-антропогенного ландшафта.

Для анализа влияния солнечной активности на климатические параметры региона использовались первичные данные (число Вольфа) с 1745-1985 гг. из Н.Ф. Реймерс,1999, и К.С. Кальянов, 1976, с 1986-2004 гг. из Т.А. Гендлер, 2004. Они разбивались по периодам, (за отсчет брали минимальные отметки), усреднялись по трем периодам («прошлое-настоящее-будущее»), сохраняя продолжительность «настоящего» периода. климатические данные по всем показателям осреднялись в соответствие с продолжительностью одного фактического солнечного периода. Для анализа влияния климатических параметров на СЗ Прикаспий и прогноза их изменений привлекались данные по: отклонению глобальной температуры воздуха из Б. Болин, Дж. Ягер, Б.Р. Деес, 1989; динамике уровня мирового океана из Дж. де К.Робин, 1989; динамике уровня Каспия из Р.К. Клиге, 1994; динамике годовой суммы осадков (г. Волгоград, г. Воронеж, г. Калач-на-Дону Волгоградской области, Р. Калмыкия - г. Элиста, п. Артезиан, п. Комсомольский, п. Яшкуль, п. Нарын-Худук; Форт Шевченко). Показания суммы осадков приведены к показаниям осадкомера без учета поправок на смачивание.

Изучение биоразнообразия осуществлялось методами геоботанических обследований (Общесоюзная инструкция, 1984) на пастбищах разной степени деградации и лесопастбищах с различным режимом эксплуатации. Деградация растительного покрова оценивалась 4 степенями (В.И. Петров, В.П. Воронина, 2008). На ключевых участках, на метровых учетных площадках (3-4 повторности) отчуждалась биомасса и изучались особенности поведения растений. В лабораторных условиях проводился послойный (0-15, 15-30 см и т.д.) структурный анализ, включающий определение воздушно-сухой фитомассы вида и её принадлежность к поедаемости (В.И. Петров, В.П. Воронина, 2007).

Зоотехническая оценка вида осуществлялась по стандартным показателям (А.П. Калашников, 1985) в агрохимлабораториях, также привлекались опубликованные материалы (И.П. Пенькова, 1994, 1996). Кормовые ресурсы фитоценоза рассчитывались с учетом % участия (по массе) вида и содержанием в них питательных и др. элементов.

Объектами интродукции являлись 7 перспективных видов семейства Chenopodiaceae - маревых. Коллекционный участок закладывался на светло-каштановой супесчаной почве посевом семян (95 образцов), собранных в экспедициях и полученных в рамках обмена от ВНИИК, КазНИИЛХ, по методике ВНИИ кормов (1971). Степень развития растений в интродукционном процессе оценивалась по В.И. Некрасову, 1980. Эколого-физиологические показатели, толерантность растений изучали по общепринятым методикам (Л.А. Иванов, 1950, Еремеев, 1967, Б.А. Мухаев, 1980). Урожайность и облиствленность учитывали в фазу семеношения (Н.Т. Нечаева, 1970; Л.С. Гаевская, 1980).

Методика выявления и картографирования агроклиматических аномалий. Для Российского Прикаспия агроклиматические аномалии проявляются в виде ареалов с более гумидными или аридными агрометеорологическими условиями в закономерном ходе поясного (широтно-зонального) изменения климата - от аридного к сухому субгумидному в направлении с ЮВ на СВ (В.П. Воронина, 2000, 2001, 2009). Непродолжительное воздействие не приводит к структурным изменениям в экосистеме, поэтому расценивается как аномальное явление.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Принципы выделения агроклиматических аномалий

Агроклиматические аномалии аридизации характеризуются нарастанием лимитирующих показателей от окраины ареала к центру; гумидизации - уменьшением лимитирующих факторов от центра к границам ареала. Соответственно условия роста и развития растений в первом случае ухудшаются по сравнению с маргинальными областями, во втором - улучшаются.

Критериями для выделения аномалий служат лимити-рующие факторы, ограничивающие продуктивность фито- и агроценозов на 70 и более %: количество выпадающих осадков (холодный и теплый период, год), коэффициент увлажненности (Ку) Н.В. Бова, 1961, адаптированный автором для оценки больших территорий, где продуктивную влагу (W_p) в почве (1м) определяют через коэффициент аккумуляции зимних осадков; нормализованный индекс аридности Б.В. Виноградова, 1995, (NIA),



где ^.О_х - осадки холодного периода, мм; О_т ^. - осадки теплого периода, мм; У t - сумма среднесуточных температур за теплый период, ^о С; k_a - коэффициент аккумуляции (северная пустыня - 0,72; полупустыня - 0,62; сухо-степная зона - 0,59; степная зона - 0,57); - годовая сумма осадков (мм), - сумма среднемесячных температур за 4-10 месяцы (⁰С).

На топооснову региона (масштаб 1:2000000) наносятся показатели за определенный период (оптимально 30 лет) осреднения. Неполные ряды наблюдений восстанавливаются методом отношений (С.И. Костин, 1953). Картографирование осуществляется ручным или компьютерным методом (Surfer-32, метод Кригинга).

Натурные и экспериментальные показатели обрабатывались статистическими и математическими методами (Г.Н. Зайцев, 1984), расчет теоретических кривых уравнений проводился с использованием стандартных и оригинальных (Е.А. Гаршинев, 1986) компьютерных программ.

4. Биоклиматические ресурсы Северо-Западного Прикаспия

4.1 Солнечная активность и её влияние на климатические ресурсы. Выявление долгосрочных изменений климатических параметров региона, лимитирующих продуктивность экосистем, возможно при использовании солнечной активности, управляющей биосферно-планетарными явлениями.

колебания солнечной активности (с 1745- ?2050 гг.) представлены 2 малыми циклами из 7 периодов (77-78 лет) и большого цикла из 14 периодов (1902-?2050 гг. - 148±3 лет), хорошо коррелируя с дендрохронологическими показаниями, определениями изотопа кислорода, концентрацией ¹⁴С (Е.А. Ваганов, С.Г. Шиятов, 2003; Р.Е. Дикинсон, 1989 и др.). А ближайшие 24 и 25 периоды солнечной активности подтверждены независимыми исследованиями (Х. Абдусаматов, 2007; Национальн. океанографический центр, 2005; В.И. Найденов, 2005; New Scientist, 2006; Hathaway NASA, 2007).

установлена прямая зависимость влияния солнечной активности (х- число Вольфа, средняя за 1 период) на глобальную температуру (Т) воздуха Т= 0,0056х-0,4515 (R²=0,7; Kk=0,84) R² - коэффициент детерминации, Kk - коэффициент корреляции., свидетельствующая, что рост активности солнца приводит к повышению температуры воздуха.

Рис. 4. Прогноз изменения солнечной активности, осадков за год и холодный период (по г. Волгограду) со смещением на 3 солнечных периода

Адекватная реакция в гидросфере проявляется с опозданием на 18 лет: уровень океана повышается из-за термического расширения и пополнения бюджета от таяния ледников и увеличения стока рек, также происходит уменьшение депонирования СО₂ (Р.К. Клиге, 1982; В.В. Клименко, 2005 и др.). Колебания уровня (Н) Каспийского моря происходят почти синхронно с колебанием солнечной активности (в периоде) и глобальной температурой воздуха (Н= -(0,0139х+24,12); R²=0,7; Kk=0,8) и могут служить в качестве диагностического признака изменения климата на территории СЗ Прикаспия.

Анализируя количество выпадающих осадков в длинных рядах метеонаблюдений (100 лет и более) в границах СЗ Прикаспия, выявлены высокие корреляционные отношения (0,6-0,83) между показателями г. Волгограда (1890-2007 гг.) и другими пунктами, что позволяет судить об общих тенденциях и закономерностях. А именно, установлена линейная зависимость (O_c = a · Х_t-to + b), указывающая, что вслед за нарастанием солнечной активности увеличивается доля атмосферных осадков (О_с) с запозданием на 3 солнечных периода (?33 года). Параметры линейной регрессии а, b определены методом наименьших квадратов, а время запаздывания (t₀ =33 года) с учетом минимальной дисперсии между рядами осадков и солнечной активностью, рис. 4.

Для г. Волгограда определены параметры уравнения: Ос _год=1,6671·х_t-33+297,73; Ос _хол=1,0607·Х_t-33+97,69 (Kk за год = 0,83; Kk холодный период = 0,89).

В долгосрочной перспективе (33-35 лет) прогнозируются наиболее благоприятные по увлажнению годы с небольшим (?10 %) приростом по сравнению с 1997-2008 гг., затем прогнозируется уменьшение осадков, рис. 4.

4.2 Агроклиматические аномалии и флуктуации современного климата на территории Северо-Западного Прикаспия. Регион находится под влиянием воздушных масс Атлантики, Арктики, Казахстана, Средней Азии, Черного и Каспийского морей. Поэтому создается достаточно пестрая картина массопереноса, осложненная мезорельефной мозаичностью и пестротой растительного покрова, которая может служить причиной возникновения аномалий, вызывая неустойчивый гидротермический режим.

По сумме годовых осадков (рис. 5) на базисный период (1881-1940 гг.) зафиксировано 12 аномалий аридизации, составляющих 7,4 % площади (1,4-17,3 %) и 13 аномалий гумидизации на площади 5,7 % (3,4-7,4 %). Наиболее крупные очаги опустынивания приурочены к зонам аридизации, где количество осадков на 40-100 мм меньше, чем на прилегающей территории. Зоны гумидизации часто располагаются в пойменных районах и возвышенностях, покрытых лесом.

В целом увеличение аридности СЗ Прикаспия отмечается с северо-запада на юго-восток. Однако четкой зональной изменчивости аридности (NIA) не отмечается из-за влияния Каспийского моря, крупных водных артерий, мезорельфных особенностей и трансграничной циркуляции воздушных масс.

Наиболее тяжелая агроклиматическая обстановка отмечается в зонах аридизации. В южной части региона (Астраханская область, Р. Калмыкия) агроклиматическая аномалия аридизации ограничивается изолинией NIA=0,76, а внутри неё располагаются очаги с NIA=0,79-0,84. В северной и северо-восточной части региона границы аномалий проходят через 0,5-0,58, возрастая к центру очага до 0,56-0,69. Здесь, в пустынной и полупустынной зонах, аборигенные фитоценозы имеют потенциальную урожайность менее 6-8 ц/га, в степной зоне до 15 ц/га.

Агроклиматические аномалии гумидизации имеют улучшенный режим увлажнения и более высокую продуктивность травостоя - 9,1-24, 0 ц/га.

Уменьшение количества метеопостов к 1961-1981 гг. позволило достоверно судить о реальных аномалиях и потенциальных, выявленных по косвенным признакам.

За вековую историю (1881-1981 гг.) интенсивного земледелия и трансформации природных ландшафтов установлено, что 90 % территории имеет несбалансированный режим увлажнения. Из них около 30% предрасположено к аридизации, 25% - к гумидизации, 45% - характеризуются флуктуационным режимом, то есть здесь попеременно (через 10-30 лет) проявляются противоположные тенденции.

На территориях (10%), где хорошо сохранились коренные аборигенные фитоценозы и природные ландшафты (Волгоградское Заволжье, Р. Калмыкия около п. Нарын-Худук), сохраняется климатическая стабильность, где необходимо проводить мониторинг, так как они являются индикаторами естественных климатических флуктуаций.

Сложившийся режим увлажнения хорошо объясняется глобальной циркуляцией атмосферы и антропогенной деятельностью, направленной на трансформацию ландшафтов. Выявленные региональные особенности (по 3 периодам) изменения годового количества осадков свидетельствуют о тенденции нивелировки увлажнения территории за счет выравнивания подстилающей поверхности и сходности современных агроландшафтов.

Рис. 5. Агроклиматические аномалии в СЗ Прикаспии: 1- базисный период (1881-1940 гг.); 2, 3, 4 - изменение годового количества осадков к базисному периоду (2 - 1881-1915 гг., 3 - 1940-1964 гг., 4 - 1961-1981 гг.)



В добазисный период (1881-1915 гг.) отмечается дискретное уменьшение осадков в основном в широтном направлении, наиболее значительное в южной и юго-восточной части региона в зонах аридизации, способствуя зарождению «древних» очагов опустынивания.

В послебазисный период (1940-1964 гг.) фиксируется чередование территорий с повышенным и пониженным количеством осадков в меридиональном направлении, в соответствии с закономерностями переноса воздушных масс в меридиональную южную эпоху. Наибольшему иссушению подвергаются трансформированные ландшафты: зарегулированные пойменные территории, обезлесенные возвышенности. Аридные аномалии, где проведено лесомелиоративное обустройство территорий (Нижне-Днепровские пески, пригородная зона г. Волгограда) улучшают водный режим.

За период 1961-1981 гг. в целом по региону происходит увеличение выпадающих осадков, в том числе и в зонах аридизации. Гумидные аномалии сохраняют противоположную тенденцию. Выявлены большие площади (пограничные районы Ростовской и Волгоградской областей), где продолжает уменьшаться количество выпадающих осадков, и они являются потенциальными очагами экологической нестабильности.

Разработанная серия тематических карт, для периодов с различной антропогенной нагрузкой и климатическими изменениями, позволила по новому оценить природно-ресурсный потенциал на площади около 35 млн. га и выявить наиболее проблематичные территории в отношении опустынивания. Современные агроклиматические ресурсы СЗ Прикаспия оценены по 8 наиболее важным показателям, с учетом особенностей природно-климатических зон. использованы индексы NIA и Ку, через которые определена потенциальная продуктивность пастбищных угодий, что позволяет разрабатывать технологии рационального использования природных ресурсов с учетом экологических принципов и ёмкости экологической среды обитания.

4.3 Оценка биоклиматических параметров в длинных рядах метеонаблюдений. Термические ресурсы (осредненные за период солнечной активности) показывают, что повсеместное потепление отмечается в январе с 1965 г. Современные показатели декабря и февраля близки к значениям конца 19 века. Весна, начиная с 1944-1953 гг., стала запаздывать на 8-10 дней, а температура увеличилась на 1-3,5 ⁰С. В летний период (после 1933-1943 гг.) отмечается тенденция к небольшому понижению температуры. Сейчас осень (октябрь-ноябрь) почти сравнялась по температурному режиму с концом 19 века.

Температура холодного периода с конца 19 века (-2,5-3,0 ⁰С) имеет тренд к почти 2-х кратному увеличению к 1995 г. (-1,5-2,0 ⁰С), а в теплый период отмечается тенденция уменьшения температур, то есть климат стал мягче, понизилась континентальность.

Рис. 6. Динамика среднегодовых температур воздуха (осредненная по солнечным периодам)

Наиболее высокие среднегодовые температуры фиксируются в конце 19 и 20 веков (соответственно 9,6-10,1 ⁰С), более низкие с 1913-1964 гг., рис.6. Календарный анализ экстремально высоких температур 1972, 1985, 1986 гг. в различных пунктах указывает, что полюсом жары являются Черные земли и Кизлярские пастбища, а за счет крупномасштабной турбулентности и термоэмиссионного переноса прогреваются маргинальные территории.

на территории СЗ Прикаспия количество атмосферных осадков за теплый период составляет 54,1-76,9 % от годовой нормы. Между теплым периодом и годовой суммой осадков коэффициент корреляции равен 0,82-0,91. Высокая вариабельность атмосферных осадков (19,6-46,0 %) отмечена как за теплый, так и за холодный период и возрастает при повышении аридизации биоклимата. Динамика годовой суммы осадков показывает их увеличение с конца 19 века к концу 20 века на 25-30 %, в гг. Астрахани и Элисте на 60-70 мм, в гг. Волгограде и Ростове на 100-120 мм. Закономерность увеличения осадков от пустынной к степной зоне не была нарушена в ходе вековых изменений глобального и регионального климата.

Динамика осадков холодного периода достаточно хорошо описывается синусоидой. В пустынной и полупустынной зонах её периодичность 38-39 лет, в степной около 75 лет. Причем минимум 1940 г. совпадает по всем пунктам, а другие минимумы (пустынной и полупустынной зон) 1904 и 1981 годов приходятся на максимум степной зоны. Количество осадков холодного периода (У) уменьшается при росте средней температуры (х) теплого периода (осредненной за 10 лет) У=-50,059 х+981,13; R²=0,54 (Астрахаь), У=-127,21х+2301,1; R²=0,99 (Комсомольский), обостряет агроэкологическую обстановку и вероятно вызывает периодические колебания.

На фоне регионального потепления (0,2-0,4 ⁰С) и роста годовой суммы осадков (на 25-30 %) аридность биоклимата (NIA) в течение 1881-2003 гг. уменьшается, рис. 7.



NIA

Рис. 7. Динамика аридности биоклимата

Периоды 1887-1921 гг. (420 тыс. усл. гол. КРС) и 1962-1999 гг. (670 тыс.усл.гол. КРС) имеют тенденцию снижения аридности (рис. 7), то есть, несмотря на различную интенсивность антропогенного фактора, климатический фактор остается более мощным, чем деятельность человека. В среднем для Астрахани условия характеризуются как сильноаридные (0,7-0,84 NIA), для Элисты - среднеаридные (0,55-0,69), для Ростова и Волгограда - слабоаридные (0,4-0,54).

Выявление неблагоприятных периодов возможно при использовании Ку, так как для расчета используются показатели гидрологического года и особенности сезонных изменений, рис. 8. Наиболее тяжелые климатические условия были в 1967-1984 гг., они сопровождались лавинообразным опустыниванием и хорошо фиксировались дистанционно (В.И. Петров, К.Н. Кулик, 1999, 2004).

Слабая форма климатического опустынивания может развиваться при длительности засушливого периода 3-4 года подряд, средняя - при 5-6 годах, сильная - 7 (1881-1888; 1967-1984 гг.) и более лет, когда показатель Ку меньше средней величины. Экстремальные климатические условия (рис.8) зафиксированы при минимуме солнечной активности в 1887 и 1962 гг. (через ?75 лет), вероятно 2037 г. станет аналогичным.



Рис. 8. Динамика коэффициента увлажненности, г. Астрахань, г. Элиста

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 9. Изменение количества осадков на территории Р. Калмыкия (до 1970гг.-1969-1983 гг.), мм

4.4. Агроклиматичексая оценка пастбищ Северо-Западного Прикаспия (на примере Черноземельских пастбищ Р. Калмыкии). На территории Черноземельских пастбищ выявлена зона агроклиматической аномалии аридизации (1881-1940 гг.), которая сохраняется по настоящее время и лучше всего устанавливается на картосхемах осадков холодного периода, где данные показатели составляют в п. Артезиан 55-75 мм, п. Нарын-Худук 47-64 мм, п. Яшкуль 61-77 мм, п. Комсомольский 63-91 мм. Наиболее экстремальные условия увлажнения сложились в 1969-1983 гг. В пограничной зоне агроклиматической аномалии аридизации количество осадков холодного периода уменьшилось на 5-20 мм, в центре на 20-30 мм; за теплый период на 5-10 мм. В то же время, за пределами ядра опустынивания фиксируется увеличение осадков на 20-35 мм, в северных районах до 60 мм.

Агроклиматическая ситуация серьезно ухудшилась в 1969-1983 гг. в пп. Комсомольский, Нарын-Худук, Яшкуль, находящимися в зоне ядра опустынивания. Ареал со среднегодовой суммой осадков менее 200 мм существенно расширился за счет уменьшения на 10-15 % зимней составляющей (по 4-м из 6-ти пунктов), несмотря на 4-6 % прибавку летних осадков в западных районах благодаря меридиональному переносу воздушных масс, рис.9. Динамика осадков на Черных землях (по 5 пунктам) с 1947-1991 гг. выявила тенденцию некоторого увеличения годового (У= 4,6317х+228,5) и теплого периодов (У=5,4967х+149,15) из-за необычайно влажных 1977-1981 гг. Зимние осадки имеют синусоидальное колебание с периодом ?35-37 лет с общей тенденцией их уменьшения (У= -0,0183х+74,525). Рекордсменом по уменьшению осадков стал п. Нарын-Худук.

По основным метеостанциям, находящимся в районе ядра опустынивания, зафиксирован прирост среднегодовой температуры воздуха 0,6-1,0 ⁰С/23года, что значительно выше общепланетарного и регионального потепления. Он обусловлен зимним (0,5-1,7 ⁰С) и летним (0,5-1,0 ⁰С) потеплением, хотя за пределами аномалии в теплый период отмечается небольшое понижение температуры.



Рис. 10. Изменение температуры воздуха на территории Калмыкии за теплый период до 1970-х- 1984-1993 гг., ⁰С

Территориальные особенности распределения тепла на картосхемах фиксируются с 1881-1940 гг. Выделяется зона с изотермой +18,0 ⁰С, которая приурочена к Черноземельским пастбищам. Сейчас её ареал ограничивается изотермой +16,5 ⁰С (17,8 ⁰С в центре) с ориентацией с юго-востока на северо-запад и почти совпадает с зоной минимального количества осадков, где фиксируется максимальный прирост летних температур, рис. 10. Наименьший зимний прирост (1970-х-1984-1993 гг.) температур (до 0,6 ⁰С) происходит в центральной части аномалии, где почти отсутствует растительный покров и формируются климатические условия оттока тепла в северо-восточные и западные районы. В пограничные зоны поступает тепло и из Средней Азии и Средиземноморья, поэтому фиксируется рекордный прирост температур (до 1,5 ⁰С/23 года). В теплый период наиболее существенные негативные изменения происходят в ранневесенний период (III-IV), связанные с очень высоким приростом температур (0,9-1,6 ⁰С) и запаздыванием биологической весны на 8-15 дней. Осень теплее и продолжительнее (?2 недели) по сравнению с 1951-1968 гг., особенно в южной части. То есть создаются климатические условия деградации земель и сукцессионных изменений в направлении полукустарниково-эфемеровых сообществ, введения длительновегетирующих фитомелиорантов.

При анализе онтогенеза агроклиматических аномалий аридизации установлено, что большая вероятность её зарождения - 1881-1888 гг., 1899-1907 гг., о чем свидетельствуют сильно и крайнеаридные климатические условия, древние очаги дефляции векового возраста (В.И. Петров, К.Н. Кулик, 1999). Повторное (современное) опустынивание на Черных землях произошло в 1960-1970 годах.

Границы аномалии в основном определяются ветровым режимом в начале вегетации (март 3 дек.-апрель 1 дек.), большим дефицитом влажности воздуха - 6-6,3 Мб, который возрастает к концу июля втрое (18,5-19,5 Мб). Границы аномалии проходят по отметке осадков холодного периода ?70 мм и среднесуточной температуре воздуха ?16,8 ⁰С за теплый период. Наличие аномалий с экстремальными климатическими условиями вероятно обусловлено глобальным распределением атмосферного давления и ветропереносом (А.А. Борисов, 1975), формирующих изолированную зону, куда влажные западные массы почти не поступают, а также электростатической неоднородностью подстилающей поверхности (Т.Н. Тверской, 1951). Аналогичная территориальная неоднородность в Томской области (с положительными и отрицательными трендами) выявлена М.А. Волковой, И.В. Кружевской, 2004.

Расширение ареала аномалии и активизация процессов опустынивания происходят при снижении Ку в отдельные годы (1974-1976 гг.) до 0,28-0,3 и условиях сильной степени аридизации в течение более 7 лет подряд (1967-1984 гг.). Центром экологической напряженности является территория около п. Нарын-Худук, где дисбаланс гидротермических ресурсов возрастает в течение века, рис. 11.



Рис. 11. Изменение увлажненности на территории Калмыкии, (до 1970-х-1983-1993 гг.)

Наиболее весомыми метеопоказателями для выявления уровня экологической напряженности являются: сумма осадков холодного (менее 65 мм) и теплого (менее 160 мм) периодов, средняя температура воздуха теплого периода (более 16,8 ⁰С). В зоне риска (деградирует до 100 га/год) проявляется 1 из критериев, в зоне кризиса (100-500 га/год) - два из трех, в зоне бедствия (более 500 га/год) - все три.

За 40 летний период (1950-1990 гг.) урожайность пастбищ в п. Комсомольском упала с 8,5 ц/га до 1,9 ц/га, а в п. Нарын-Худук и Артезиан на 36-57 %, что связано с увеличением температуры воздуха за вегетационный период на 0,4 ⁰С и уменьшением зимних осадков почти на 50 %, рис. 12.

Рис. 12. Функциональная динамическая связь между осадками Ос за холодный период и среднесуточной температурой воздуха за вегетацию Т ⁰С, пос. Комсомольский Р. Калмыкия

Характер изменения осадков (О_с) описывается уравнением Ос=11,05Т-1,67•r; Kk=0,99. Урожай Черноземельских пастбищ снижается за счет засух 5-6 раз в 10 лет, причем в 11-27 % лет он бывает в 2 раза ниже средних. В 7-15 % лет формируются высокие урожаи, превышающие среднемноголетние показатели в 1,5-2 раза.

исторический анализ (1939-2006 гг.) свидетельствует, что оптимальный состав кормов на Черных землях зарегистрирован в 1939 г. при хорошем зимнем увлажнении и невысоких антропогенных нагрузках. Снижение температуры воздуха (1952-1961 гг.) и оптимизация летнего гидротермического режима приводят к доминированию в травостое злаков (41,5 %). Аридизация климата и перевыпас снижают долю злаков до 4 %. Современный видовой состав (2006-2008 гг.) близок к полынно-эфемеровым сообществам, где доминируют полыни (75,4 %) и злаки (костры, мятлики - 15,6 %).

В долгосрочной перспективе: с учетом ?35-37 летнего колебания осадков холодного периода, их ближайшие минимумы ожидаются в 2010-2012 гг., 2030-2032 гг., а за счет продолжающегося зимнего потепления их аккумуляция уменьшится на 10-15 %, соответственно оптимизируются условия для засухоустойчивых видов. Летом дожди будут выпадать более часто, а температурный режим балансировать на уровне 1983-1992 гг., что благоприятно отразится на самозарастании небольших очагов дефляции.

Ужесточение гидротермического режима и сроков биологической весны требует переориентации фитомелиоративных работ с приоритетом лесопосадочных работ.

4.5 Прогноз изменения биоклиматических ресурсов. Вероятнее всего, учитывая совокупное действие антропогенных и естественных факторов, в ближайшие 20-40 лет климатические условия будут близки к современным: сохранится тенденция глобального потепления (?0,5-1⁰С/100 лет, А.В. Клименко, 2005) и территориально-сезонная неоднородность термического режима СЗ Прикаспия.

...