Изменение климата и выращивание подсолнечника масличного в Новосибирской области

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА Мелиорации, геодезии и агрометеорологии

ДИПЛОМНИК Петрин Дмитрий Владимирович

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

ТЕМА: Изменения погодных условий и выращивание подсолнечника масличного в условиях Кочковского района НСО.

Научный руководитель ____________

__________________________________

КОНСУЛЬТАНТЫ:

По экономике сельского хозяйства__

__________________________________

По охране природы________________

__________________________________

Рецензент________________________

__________________________________

Заведующий кафедрой_____________

__________________________________

Новосибирск – 2005

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. 1. Гипотезы об изменении климата

1. 2. Отношение подсолнечника к климату

1. 3. Выбор зерноуборочных комбайнов специализированных для уборки подсолнечника масличного

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДСОЛНЕЧНИКА МАСЛИЧНОГО

2. 1. Народнохозяйственное значение

2. 2. Ботаническая характеристика

2. 3. Биологические особенности

2. 4. Особенности технологии возделывания

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЗЯЙСТВА

3. 1. Земельный фонд и его структура

3. 2. Природные условия

4. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

4. 1. Методы исследования влияния изменения климата на условия возделывания подсолнечника масличного

4. 2. Методы исследования зерноуборочной техники

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

5. 1. Анализ погодных условий лет исследований

5. 2. Урожайность сортов подсолнечника масличного

5. 3. Результаты испытаний зерноуборочных комбайнов

6. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

6. 1. Планирование затрат на производство

6. 2. Расчёт показателей экономической эффективности возделывания подсолнечника масличного

7. ОХРАНА ПРИРОДЫ

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

1. Результаты математической обработки

2. Технологическая карта

ВВЕДЕНИЕ

Ареал возделывания масличного подсолнечника сильно связан с климатическими условиями. Особенно с количеством атмосферных осадков и температурой.

Несмотря на то, что подсолнечник способен переносить засуху, сокращение фактической транспирации по сравнению с максимально возможной вследствие недостатка влаги или испаряемости приводит к снижению урожайности.

Влияние температуры на урожай семян подсолнечника в обычных условиях выявить труднее не только из-за больших её колебаний во времени, но и вследствие значительного её косвенного влияния на обеспеченность растений водой. Тем ни менее температура является главным фактором внешней среды, оказывающим влияние на скорость развития растений подсолнечника.

Обладая довольно продолжительным вегетационным периодом, увеличивающимся по мере продвижения на север (в северном полушарии), подсолнечник предъявляет сравнительно высокие требования к теплообеспеченности местности. По данным В.А.Смирновой (), северная граница возделывания подсолнечника на масло, южнее которой обеспечены теплом растения скороспелых сортов, проходит через Рязань, Чебоксары, Уфу, огибая с юга Урал, далее идёт через Магнитогорск, Челябинск, Курган, Шадринск, чуть севернее Омска и несколько южнее Новосибирска. Но в связи с глобальным потеплением климата прогнозируется увеличение ареала возделывания на север и восток.

Данная работа показывает, как изменился климат в Кочковском районе за последние 15 лет, и как это отразилось на условиях возделывания подсолнечника.

Так же, в работе рассмотрены способы оптимизации комплектации машинотракторного парка, конкретно зерноуборочных комбайнов специализированных для уборки подсолнечника.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. 1. ГИПОТЕЗЫ ОБ ИЗМЕНЕНИИ КЛИМАТА

В настоящее время сложилась тревожная ситуация когда учёные всего мира разбились на два лагеря. Одни утверждают, что аномальные природные явления, получившие широкое распространение, это явление периодичное. Другие бьют тревогу, призывают общественность к благоразумию и говорят о необходимости принятия срочных мер.

Исходя из ряда исследований, проведенных учеными всего мира, су­ществуют несколько гипотез по поводу того, что же стало, на данный момент причиной изменения климатических условий на планете Земля. Одной из них является представление о глобальном потеплении в результате выброса в ат­мосферу техногенных парниковых газов, в первую очередь диоксида углеро­да (СО₂). (Будыко, 1981; Израэль, 1990; Будыко, 1990; Красилов, 1992).

Парниковый эффект – это разогревание нижних слоев атмосферы, которое возникает в результате поглощения части теплового излучения земной поверхности молекулами углекислого газа, водяного пара, метана, хлорфторуглеродов и некоторых газов. Хотя, метан, например, дает гораздо больший парниковый эффект, чем углекислый газ, последний более устойчив в атмосфере и выбрасывается в огромных количествах около 25 - 10¹² кг ежегодно при сжигании угля, нефти и (в меньшей степени) природного газа. СО₂ поглощается гидросферой, расходуется на выветривание силикатных пород, однако эти регуляторы, как полагают, не смогут справиться с техногенными выбросами. Накопление СО₂ в атмосфере приведет к потеплению, которому будут сопутствовать таяние полярных льдов, подъем уровня Мирового океана, затопление густонаселенных приморских низменностей и целых островных государств, опустынивание, иссушение основных сельскохозяйственных районов Северного полушария.

Следующей причиной изменения климата является гипотеза воздействия непосредственно человека на окружающую среду. К примеру, различные виды землепользования оказывают, по мнению ученых, существенное влияние на атмосферу земли, и совместно с солнечной радиацией на большую часть климата на земле. (Хозин, 1983).

Существует также гипотеза которая подвергает сомнению значение парникового эффекта, о чем говорит не так давно обнаруженная несомненная связь между содержанием СО₂ в атмосфере и Эль-Ниньо распространением аномально теплых поверхностных вод в Тихом океане, происходящем с пе­риодичностью в четыре-пять лет и вызывающим аномальные климатические явления - теплые зимы на Аляске, засухи в Африке практически по всему земному шару. Оказывается, что при возникновении Эль-Ниньо концентрация СО₂ уменьшается, а затем увеличивается превышая техногенную добавку. Спад СО₂ можно объяснить подавлением подъема холодных глубинных вод, выделяющих СО₂ в атмосферу, а пик - уменьшением растворимости СО₂ при повышении температуры.

Дальнейшим подтверждением роли океанической циркуляции, как, основного регулятора содержания СО₂ в атмосфере, явились ряды наблюде­ний, показывающих не только хорошую корреляцию СО₂ с температурой, но и запаздывание колебаний СО₂ на четыре месяца по отношению к температуре поверхностных вод и на один месяц по отношению к температуре воздуха. Это доказывает, что в системе "СО₂-температура" ведущий фактор-температура, а не СО₂ и что происходящее увеличение концентрации СО₂ (включая техногенный источник) объясняется потеплением, а не на оборот. (Красилов,1992).

В добавление к рассматриваемой проблеме существенное влияние на изменение климата оказывают естественные факторы. В первую очередь они оказывают влияние на колебания температуры. Такие факторы можно разделить на две группы. К первой из них относиться влияние на среднюю температуру изменений прозрачности нижних слоев стратосферы, обусловленных не стабильностью концентрации аэрозольных частиц в этих слоях. Количество указанных частиц обычно возрастает при повышении вулканической активности и уменьшается в эпохи с пониженной вулканической деятельностью. Ко второй группе относятся автоколебания климатической системы (включая такие явления как Эль-Ниньо), а так же другие пока еще мало изученные факторы, приводящие к сравнительно небольшим по амплитуде изменениям средней за пяти- или десятилетние интервалы температуры. (Будыко, 1990).

В научно-исследовательской работе ученых (Ефимова, 1994; Строкина, 1994; Байкова, 1994; Малкова, 1994), об изменении погодноклимагических условий и температуры воздуха на территории Западной Сибири, рассматриваются данные двух сроков: ночного 03 ч. и дневного 15 ч. за три зимних (декабрь-февраль) и три летних (июнь-август) месяца.

Материалы наблюдений на 30 станциях, расположенных на территории Западной Сибири, собранные за 24-летний период с 1967 по 1990 гг. были подвергнуты скользящему осреднению за каждые пять лет.

Из анализа полученных результатов были сделаны следующие выводы: в зимний сезон температура воздуха изменялась однотипно в ночные и дневные часы, имея почти одинаковую тенденцию „повышения 1,8°С за 25 лет для ночного и 1,6°С за 25 лет для дневного сроков наблюдений.

В летние месяцы изменения температуры в любое время суток были не большими, причем ночью температура воздуха имела тенденцию повышения 0,3°С за 25 лет, а днем - понижение -0,2°С за 25 лет.

При сравнении полученных тенденций изменения температур на территории Западной Сибири с трендами максимальных и минимальных температур оказалось, что тенденции изменения ночных и дневных температур за 1967-1990 годы превосходят тренды изменения максимальных и минимальных температур, рассчитанных по данным за 1951-1990 гг. Это, вероятно, связано с увеличивающимся потеплением климата за последние десятилетия,

Исходя из всей проведенной работы, следует подчеркнуть, что значения повышений дневных и ночных температур воздуха за рассматриваемый период подтверждают реальность происходящего потепления, особенно четко выраженного в зимние месяцы.

В мае 1995 года на Международной конференции в Перми обсуждался вопрос взаимосвязи изменчивостей глобального и регионального климатов. Изложены результаты изменений основных климатических параметров и количественных характеристик агроресурсов за последние несколько десятилетий по Новосибирской области. Учеными был проведен анализ изменений приземной среднемесячной температуры воздуха и суммы месячных осадков по данным измерений на конкретных станциях, выбранных из соображений надежности и полноты данных, а также по возможности равномерно расположенных по изучаемой территории. Была детально исследована пространственно временная структура осадков равнинной части Новосибирской области. Изучены особенности динамики урожайности зерновых культур в области. Сделана попытка, выделить климатические составляющие в общей дисперсии. Рассчитаны статистические характеристики агроклиматических ресурсов (сумма осадков, сумма среднемесячных температур и комплексный показатель тепловлагообеспеченности) за вегетационный период.

На основе результатов расчетов можно сделать вывод о наметившемся дальнейшем изменении регионального климата и увеличении длительности теплого периода за последние 15 лет в среднем на несколько дней, (Костюков, 1995; Леженин, 1995; Черникова, 1995).

В сентябре 2003 г. в Москве прошли Всемирные конференции по изменению климата.

Были сформулированы основные выводы и выделены три периода аномальных изменений температуры :

потепление 1910-1945 гг.;

небольшое относительное похолодание 1946-1975 гг. ;

интенсивное потепление, начавшееся в 1976 г.

Самым теплым десятилетием были 1990-е годы, а самым теплым годом 1998 -й.

1. 2. ОТНОШЕНИЕ ПОДСОЛНЕЧНИКА К КЛИМАТУ

У современных сортов массовое прорастание семян происходит при их влажности 30—40 % и оптимальной температуре (Семихненко.1989). Недостаток тепла сдерживает прорастание. Так, семена сорта ВНИИМК 6540, впитавшие 51,4 % воды по отношению к своей массе, при среднесуточной температуре 6,8° в течение 6 суток (сумма среднесуточных температур 40,8°) не прорастали. При поглощении 39,6 % воды и среднесуточной температуре 8,5° в течение пяти суток (сумма положительных температур 42,5 %) проросло 95,1—96,8 % семян. Следовательно, при почти одинаковых суммах температур (40,8 и 42,5°) но прогреве почвы свыше 8° семена проросли полностью.

При положительной температуре ниже 8° семена набухают, но прорастают очень медленно.

Анализ многолетних данных полевых опытов показал, что развитие растений и их продуктивность во многом зависят от сочетания метеорологических условий в отдельные периоды вегетации.

В период после образования двух пар настоящих листьев начинается формирование зачатков корзинки, в которой позднее закладываются цветочные бугорки. У скороспелых сортов это происходит при образовании 3 – 4 пар настоящих листьев у среднёспелых — 4 – 5 , у позднеспелых — 6 – 8 (Васильев., 1983). Чем благоприятнее условия в этот период вегетации, тем больше закладывается цветочных бугор­ков, из которых при нормальном развитии могут образоваться семена.

Оказалось, что благоприятные условия увлажнения в первой половине семяобразования, во время интенсивного роста семени и невысокая относительная влажность воздуха в конце этого периода способствуют формированию более полновесных семянок. В среднем за весь период семяобразования наблюдается такая закономерность: чем ниже температура воздуха (в пределах 18,7—26°) и выше его среднесуточная относительная влажность (в пределах 44,3— 70,9%), тем больше масса 1000 семян.

Требования растений подсолнечника к условиям произрастания в значительной мере обусловлены их сортовыми особенностями. Метеорологические же условия пока не поддаются регулированию.

Масличность подсолнечника определяется его сортовыми особенностями и условиями произрастания, в частности гидротермическим режимом в период формирования семян.

Установлено, что при относительно пониженной температуре в период образования семян в масле содержится больше ненасыщенных кислот, в первую очередь линолевой (Дублянская.; Савин. и др.1990). Исследованиями, проведенными в Днепропетровской области, выявлено, что при поздних сроках сева (3 - 9 июня), когда маслообразова-ние происходит в период пониженных температур, содержание линолевой кислоты в масле повышается (Борисоник. и др., 1980). Это следует принимать во внимание при решении вопросов о расширении посевов подсолнечника в лесостепной зоне, а также о сроках поукосных посевов его главным образом на орошаемых землях. В поукосных посевах общая продуктивность растений несколько снижается, но содержание линолевой кислоты в масле заметно возрастает (Борисоник., Гречко. 1985).

Уровень среднесуточной температуры воздуха также влияет на масличность семян. Установлена обратная зависимость между масличностью семени (ядра) и температурой воздуха в период появления корзинки — цветение (коэффициент корреляции—0,765), прямая—в период цветение — созревание (коэффициент корреляции 0,724) (Фурсова., 1975). В наших опытах в Днепропетровской области при достаточном увлажнении и умеренной температуре в первой половине фазы налива, когда маслообразование происходит особенно интенсивно, масличность семян у сорта Армавирский 3497 достигала 66,70 % — на 6,64 % больше, чем при неблагоприятных погодных условиях. Чрезмерное увлажнение почвы в период созревания семян снижает общий уровень масло накопления на 2 – 3 % и увеличивает биосинтез линолевой кислоты (Кожевникова, 1980)

Однако следует отметить, что уровень водопотребления определяется не только влагообеспеченностью в каждом отдельном году, но и комплексом других климатических условий, характеризуемых так называемым коэффициентом влагообеспеченности (К), предложенным Ю. С. Мельником. Вычисляется он путем деления суммы осадков за осенне-зимний (∑х₁) и вегетационный (∑х₂) периоды на сумму средне­суточных температур за период от сева до спелости, умно­женной на 0,1 (∑t° 0,1). В связи с тем, что подсолнечник использует около 60 % влаги осенне-зимних осадков, их сум­ма принимается в расчет не полностью, а лишь 0,6 ее:

К = 0,6∑х₁ + ∑х₂ : ∑t°0,1

Установлено, что в Степи и Лесостепи существует прямая зависимость между коэффициентом влагообеспеченности и урожаем семян. Чем выше коэффициент влагообеспеченности (особенно в пределах каждой зоны), тем больше урожайность.

Характер потребления воды на различной глубине во многом зависит от ее запасов в почве, количества осадков и суммы эффективных температур в период вегетации. В опытах на Славяносербском госсортоучастке (Яковлев., 1970) в период от сева до образования двух пар настоящих листьев, когда выпало всего 5,8 мм дождей, влага использовалась только из слоя 0 – 40 см. В дальнейшем, до образования корзинки, когда осадков было 38,6 мм, влага использовалась в наибольшем количестве из всего корнеобитаемого слоя на глубине до 140 см. В засушливые годы 45,6 % общего расхода влаги обеспечивали осадки, выпавшие во время вегетации подсолнечника, остальные 54,4 составляли почвенные запасы, в том числе 26,3 % весенние в слоях 40— 100 и 100—140 см.

Во влажные годы, когда в течение вегетации обильные осадки распределялись равномерно, почвенные запасы влаги до образования корзинки совсем не расходовались. От образования корзинки до спелости при 117,4 мм осадков подсолнечник использовал 172,3 мм почвенной влаги, в том числе из слоя 40—100 см—74,9, а из слоя 100—140 см— 31,5 мм. При обильных осадках в период вегетации наибольшее количество почвенной влаги в фазы цветения и семяобразования также потреблялось из слоя 40—100 см.

На основе приведённых сведений можно сделать вывод. Что подсолнечник, как и другие сельскохозяйственные культуры тесно контактирует с климатом. И потепление его повлечёт за собой изменение условий возделывания подсолнечника масличного.