Экологические карты с учетом особенностей климата, рельефа и почв

Учеными Северо-Кавказского зонального НИИ садоводства и виноградарства и Почвенного института им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии созданы базы данных геоинформационных систем, разработаны современные экологические карты с учетом особенностей климата, рельефа и почв для республик Ингушетия, Дагестан, Чечня, Кабардино-Балкария, а также для Краснодарского и Ставропольского краев.

Еще в 1935 году перед советскими плодоводами была поставлена задача по районированию культур и сортов. В полной мере она не решена до сих пор, так как в условиях сложного рельефа, разнообразия климатических особенностей и почв очень сложно данные сортоиспытания, привязанные к конкретной точке, экстраполировать на другие территории. Плодоводство нуждается в прогнозе оптимального размещения культур и сортов в каждой микрозоне с учетом природного потенциала среды по климату, почвам и рельефу.

В Северо-Кавказском зональном НИИ садоводства и виноградарства совместно с Почвенным институтом им. В.В. Докучаева на протяжении последних 47 лет проводятся работы по оценке ресурсного потенциала среды территории Северного Кавказа (климат, почва, рельеф) и изучению реакции на них садовых культур. Северный Кавказ – основная зона плодоводства в России. Это огромная территория, обладающая очень изрезанным рельефом: лощины, ущелья, горы, предгорья с различными почвами и климатом. Самая нижняя точка – минус 49 метров к уровню морю на территории Дагестана, а самая верхняя – до 5 тысяч метров в Кабардино-Балкарии. В Черноморской зоне выпадает 800 миллиметров осадков, в отдельных зонах Ставрополья – 125, то есть диапазон условий произрастания плодовых культур достаточно широк, только нужно знать и учитывать эту информацию.

Руководит этой работой доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки России и Кубани И.А. Драгавцева.

– В своей работе мы стремимся адаптировать плодоводство к местным условиям, – рассказывает Ирина Александровна. – Работа строилась на основе экологического соответствия в системе «плодовое растение – среда» по показателям климата, почв, рельефа, с анализом проявления стресс-факторов среды. Мы учитывали, что у каждой плодовой культуры свои требования к температурному режиму в разные периоды года в разные фазы развития, а также к почве. Уникальность разработки в том, что при составлении карт использовались количественные показатели морозов, заморозков, засухи и других факторов, лимитирующих урожайность в конкретную фазу развития, а не расплывчатые понятия «зимостойкость», «засухоустойчивость» и другие. Мы использовали не просто балльную систему оценки пригодности земель, ранее существовавшую и до сих пор применяемую. В основе нашей разработки – количественные показатели, их параметрическая характеристика на каждом этапе развития растений. В зимнее-весенний период используются суточные показатели метеопараметров за длительный период, в летнее-осенний – декадные.

Попробуем разъяснить, как строилась работа по составлению карт на примере культуры предгорий – абрикоса. Абрикосу, по сравнению с другими культурами, нужны более возвышенные элементы рельефа. Почему? Потому что на возвышенных элементах рельефа более устойчивы условия зимнее-весеннего периода. Генотип этого растения сложился как очень морозостойкий, но не зимостойкий. То есть абрикос переносит температуру зимой до минус 30 градусов, но требует устойчивых зим, без резких температурных колебаний. Если говорить о Кубани, то здесь перепады температуры в сутки в отдельные годы доходят до 30–40 градусов. Возвращаясь к фазам развития растения видим, что у абрикоса короткий период покоя; в период оттепели цветковые почки начинают развиваться и впоследствии, при резком понижении температуры, могут погибнуть. На возвышенных формах рельефа таких проблем не возникает, там устойчивая зима, дружная весна, и абрикос регулярно плодоносит.

Карты почвенно-экологического зонирования позволяют определить перспективные территории для этой культуры (и для других). Возвышенные элементы рельефа Северного Кавказа благоприятны для абрикоса. Это предгорная зона Дагестана, Чечни, Ингушетии, районы Ростовской области. В Краснодарском крае территории для успешного выращивания этой культуры очень ограничены: Ейский район, возвышенные положения Анапо-Таманской зоны и микрорайоны западных и восточных предгорий края. В сравнении с Прикубанской зоной нашего края, в Ростовской области абрикос плодоносит более регулярно, так как там более устойчивый температурный режим зимнее-весеннего периода.

В данную работу также вошли результаты анализа тенденций изменения климатических факторов в осенний, зимнее-весенний и летний периоды; в ней учтены отдельные лимитирующие показатели, воздействие которых изменяется в зависимости от условий среды и фаз развития растения. К примеру, лимитирующим фактором могут быть и отрицательные температуры зимнее-весеннего периода, и недостаток влаги, и условия осеннего периода, и многие другие.

Плодовые для нормального развития требуют выпадения осадков 600–700 мм в год. Поэтому на определенных территориях без орошения сады вообще не будут расти, на других это возможно только при условии выпадения необходимого количества осадков. Существуют и иные «лимиты», например, относительная влажность выше 80% в сочетании с повышенной температурой (выше плюс 18 градусов) в период цветения, которые приводят к повреждению абрикоса заболеванием «монилия». Поэтому в Черноморской зоне Краснодарского края, где практически нет морозов, при которых абрикос может погибнуть, он не дает урожая и соответственно не выращивается. Факторы, ограничивающие возможности выращивания других плодовых культур, соответственно учитываются в данной работе.

В связи с изменением климата сейчас проявляется еще один лимитирующий фактор – позднеосенние или раннезимние морозы, которые могут погубить урожай и даже растение, если оно не вошло в период покоя.

Лимитируют получение урожая и высокие температуры летом. Цветковые почки под будущий урожай закладываются в момент созревания урожая текущего года. Этот процесс требует достаточного обеспечения влагой и наличия определенных температур. Например, абрикос считается очень жаростойким растением, но в период созревания плодов и органообразования цветковых почек в июле температура выше 35 градусов в сочетании с недостатком влаги приостанавливает развитие цветковых почек в счет будущего урожая.

У каждой культуры свои требования к условиям среды. И аналогичная работа проводится для следующего ряда плодовых – яблоня, груша, айва, персик, черешня, слива, вишня. Условия среды Северного Кавказа настолько разнообразны, что здесь можно подобрать район или микрорайон для любой культуры, вплоть до хурмы и граната.

Прогноз соответствия «генотип – среда» проводится с помощью геоинформационных систем на основании богатейших баз метеорологических, биологических и почвенных данных, собранных за длительный период работы. На их основании строятся сначала послойные, а затем интегральные карты оптимального размещения культур и сортов. Такая работа проведена для всех административных районов Северного Кавказа.

Комплексную работу по созданию карт, связанную с исследованиями почв, проводил Почвенный институт им. В.В. Докучаева.

– Почвенными ресурсами обладает любая территория, – уточнил заместитель директора по науке доктор сельскохозяйственных наук института Игорь Юрьевич Савин. – Это следует иметь в виду при размещении новых сортов и при оценке эффективности уже существующих. При оценке почвенных ресурсов нужно учитывать специфику вертикальной неоднородности почвенного покрова и горизонтальную специфику, которая выражается в структуре покрова, микронеоднородности почвенного покрова в пространстве. Почвенные условия во многом предопределяют специфику роста растений и очень сильно влияют на продуктивность. Основным источником информации о свойствах почв являются почвенные карты. Поэтому состояние картографии почв во многом определяет возможности использования этой информации в виноградарстве и плодоводстве. Сегодня в наличии имеются крупномасштабные почвенные карты, которые покрывают только пахотные земли, то есть порядка 14% территории всей страны.

Для территории юга России есть карты обобщенного уровня, есть государственная почвенная карта Советского Союза, областей и отдельных хозяйств. Но все эти карты объединяет одно – они очень старые, сделаны в середине 80-х годов прошлого века. Затем работа по обновлению почвенных карт прекратилась. Конечно, они нуждались в обновлении. И сегодня существуют технологии – географические информационные системы, спутниковые данные о рельефе, детальная космическая съемка, которые позволяют это сделать. Можно получить снимки с пространственным разрешением в несколько сантиметров, метров, то есть информация становится более доступной, что позволяет обновлять карты и заниматься оптимизацией посадок плодовых культур.

Мы провели такое обновление информации по географии почв Северного Кавказа. На ее основе в этом году получена новая почвенная карта на территорию Северного Кавказа – это современные геоинформационные почвенные базы данных. Работа проведена совместно с Северо-Кавказским институтом виноградарства и садоводства.

С помощью данной базы можно выяснить, насколько удачно размещены существующие сады и где закладывать новые. Если, например, сады попадают в неблагоприятную зону, значит, растения будут нуждаться в подкормке. Значит, вы должны быть готовы к тому, что на преодоление неоптимальности почв при размещении новых насаждений будут необходимы постоянные экономические вложения. Также с помощью этих баз возможно моделирование различных сценариев в связи с изменением климата.

Источником информации явились созданные банки данных по метеорологическим и биологическим показателям. Были учтены суточные данные 70 метеостанций юга России по пяти показателям за более чем 55 лет и биологические – результаты экспериментальных работ научно-исследовательских институтов юга России и госсортоучастков за 30 лет по восьми плодовым культурам и по десяти параметрам в разрезе семи фенологических фаз развития.

Отдельное место в разработке заняли микропоправки по основным метеопараметрам с учетом высоты над уровнем моря, крутизны и экспозиции склонов.

– Сначала мы создали компьютерную программу, которая была применима только к территориям с выровненным рельефом, – рассказывает Ирина Драгавцева. – Такая программа без учета сложного ландшафта нас не устраивала, потому что ряд культур (персик, абрикос, груша и другие) растет на возвышенных элементах рельефа. Для региона с мощным изрезанным рельефом нужно было разрабатывать микропоправки. Это не так просто – на каждом склоне территории с различной экспозицией и высотой надо постоянно замерять метеопоказатели. Сейчас такой метеополигон работает в Ставрополе. На предприятии НПО «Нива Ставрополья» этими исследованиями занимается специалист по ландшафтоведению Людмила Ивановна Желнакова. Результаты этой работы позволяют делать прогноз размещения плодовых в микрозонах с изрезанным рельефом.

При построении карт использована геоинформационная программа ILWIS (Голландия), адаптированная к плодовым культурам. Карты сделаны в доступном формате и для простого садовода-любителя, и для агронома хозяйства. Информацию можно также найти в книгах и методических пособиях, изданных в Северо-Кавказском зональном НИИ садоводства и виноградарства.

Подготовила

Инна БОКАНЧА