Введение…
Глава 1. Почвенно-климатическая характеристика умеренного пояса............5
1.1. Климат умеренного пояса
1.2. Почвы умеренного пояса
Глава 2. Зерновые культуры умеренного пояса, урожайность и факторы, влияющие на урожайность
2.1. Урожай и урожайность. Факторы, влияющие на урожайность...13
2.2. Зерновые культуры, выращиваемые в умеренном поясе……….19
Глава 3. Историческая связь изменений климата и урожайности………....23
3.1. Исторические свидетельства и исследования 19-20 веков……..23
3.2. Анализ данных FAOна примере Венгрии
Глава 4. Глобальные изменения климата и их влияние на урожайность………….…33
4.1. Глобальные изменения климата, причины и современные тенденции
4.2. Прогнозируемые изменения урожайности зерновых в умеренном поясе Европы и Северной Америки в 21 веке
4.3Прогнозируемые изменения урожайности зерновых в России в 21 веке
4.4.Содержание органического углерода в почве и потенциальное влияние на урожайность
4.5. Увеличение концентрации CO2 и потенциальное влияние на урожайность
4.6.Адаптация к изменениям климата как фактор сохранения урожайности зерновых
4.7. Продовольственная безопасность. Прикладные расчеты……..57
Заключение
Выводы
Список использованной литературы…
Приложения
Сельское хозяйство – одна из основных отраслей производства человечества. Основной задачей сельского хозяйства является производство пищи, второй по значимости задачей является создание технического сырья. Растениеводство обеспечивает население Земли растительной пищей. Одними из главных культурных растений являются зерновые. Они обеспечивают значительную часть производства продовольствия, также являются ценными кормовыми культурами. Так как сельское хозяйство, и особенно растениеводство – одна из наиболее зависящих от климата областей человеческой деятельности, то на производство зерновых всегда влияют погодно-климатические условия. Если развитие агротехники движется вперед и способствует поиску новых путей увеличения урожайности, то погодно-климатический фактор колеблет урожайность в ту или иную сторону. Климат Земли не является стабильной во времени величиной, он всегда менялся и меняется под воздействием различных причин. При этом изменения климата, происходившие на планете в 20 веке и начале 21 века, отличаются крайне высокой скоростью. В первую очередь это проявляется в увеличении средней глобальной приземной температуры воздуха. Еще более высокая скорость прогнозируется для будущих изменений климата в 21 веке. Все это уже сильно изменило динамику урожайности на планете, улучшив ситуацию в одних регионах и обострив в других. Прогнозируемые изменения климата вновь повлияют на нее, к чему должны быть готовы как человечество в целом, так и правительства стран, владельцы и управляющие хозяйств на самых разных уровнях. Мировое население продолжает расти, особенно в развивающихся странах. По некоторым оценкам, это потребует удвоения производства зерна с 2 млрд. тонн до 4 млрд. тонн в год (Tubiello et al., 2007).Все это делает исследование потенциальных изменений урожайности в условиях меняющегося климата важным вопросом продовольственной безопасности.
Целью работы является анализ факторов, влияющих на урожайность зерновых культур в умеренном поясе, исторических изменений урожайности в 20 веке, а также прогнозируемых изменений климата в 21 веке и их потенциального влияния на урожайность зерновых культур.
Для ее достижения были поставлены следующие задачи:
- Определить роль умеренного агроклиматического пояса и его различных почвенно-климатических областей в мировом производстве зерновых.
- Проанализировать исторические изменения урожайности в 20 веке и причины, на них повлиявшие. Для этого также использованы европейские данные по урожайности FAO.
- Проанализировать существующие прогнозы изменения урожайности в 21 веке, оценить возможные изменения различных факторов и их вклад в изменение урожайности.
- Оценить и рассчитать влияние прогнозируемых изменений урожайности на продовольственную ситуацию в мире.
Умеренный пояс является одним из важнейших районов производства зерновых в мире. Особенно это касается его южной части, расположенной частично в зоне лесостепей и степей, под которыми располагаются крайне плодородные почвы – черноземы и подобные им почвы (Mollisols). Урожайность зерновых в умеренном поясе заметно выросла в 19 и 20 веке, в первую очередь за счет развития агротехники, выведения новых сортов, применения удобрений, пестицидов и пр. В некоторых странах Европы сельское хозяйство крайне интенсифицировано и дает очень высокую урожайность зерновых даже в относительно прохладном климате и на изначально бедных почвах, однако это требует крайне больших затрат. Развитие агротехнологии может уменьшить относительную межгодовую изменчивость урожайности путем улучшения адаптивности культур и сортов, в то же время это позволяет более полно использовать биоклиматический потенциал территории, поэтому межгодовая изменчивость урожайности по-прежнему может оставаться высокой. За счет глобальных изменений климата, связанных с антропогенной деятельностью, климатообусловленная урожайность также изменилась, однако, предположительно, в несколько меньших масштабах, и ее изменения неоднородны по регионам.
На урожайность влияют не только общие показатели тепло- и влагообеспеченности, но и экстремальные погодные явления и экстремальные значения температур. Показано, что урожайность может оставаться высокой при неблагоприятном воздействии одного фактора в пределах возможной адаптации (например, сухое лето), однако сочетание нескольких неблагоприятных факторов (например, когда лето не только сухое, но и очень жаркое, или когда жаркая погода сменяется слишком интенсивными осадками) приводят к ее резким снижениям.
В 21 веке ожидаются значительные изменения климата, которые будут также связаны с антропогенной деятельностью и проявятся преимущественно в быстром повышении глобальной приземной температуры воздуха. Это, несомненно, окажет огромное влияние на мировое сельское хозяйство и продовольственную ситуацию.
К сожалению, для южной части умеренного пояса прогнозы урожайности в основном неблагоприятные. Ожидается аридизация климата, увеличение испаряемости, уменьшение летних осадков, учащение засух, дегумификация черноземов и т.д. Данные эффекты будут наблюдаться как в Евразии, так и в Северной Америке, и усиливаться со временем. Для северной части пояса, в основном расположенной в лесной зоне с гумидным климатом, прогнозы более благоприятные. Ожидается увеличение урожайности, связанное как с улучшением физиологических условий, так и с возможностью введения более разнообразных и поздних культур и сортов. Однако и там в конце 21 века воздействие может стать негативным. Благоприятный прогноз может не сбыться из-за учащения неблагоприятных погодных явлений, а также распространения болезней и вредителей на север. Для смягчения негативных последствий и получения максимальных преимуществ от потепления необходима комплексная адаптация к изменениям климата на всех уровнях организации. Это будет заключаться в изменении севооборотов, замене культур и сортов на более устойчивые, поздние или подходящие по климату, осушительной или оросительной (в зависимости от условий увлажнения) мелиорации, увеличении доли посевов озимых культур и т.д. Адаптация, вероятно, будет более эффективной при небольшом или умеренном повышении температуры. Для предотвращения слишком резких изменений климата необходимо снижение эмиссии CO2 и прочих парниковых газов, что также предъявляет определенные требования к землепользованию, так как сельское хозяйство является одним из основных источников эмиссии закиси азота и метана, а расчистка земель путем сведения лесов и осушения болот меняют углеродный баланс.
Важным вопросом является непосредственное влияние повышенных концентраций CO2 на урожайность зерновых. Многочисленные эксперименты доказывают увеличение урожайности при повышении концентрации CO2 относительно современных значений. Однако остается не до конца ясным, сможет ли это компенсировать предполагаемые потери урожайности от аридизации климата в достаточно значимой мере. Кроме того, современные исследования показывают, что влияние CO2 более сложное, чем считалось ранее, и имеет связи с частотой вспышек болезней и вредителей, содержанием азота в почве, воздействием УФ-B излучения на растения. К сожалению, все эти взаимодействия пока мало изучены и не учитываются в моделях.
При самом благоприятном сценарии, потепление климата при увеличении осадков и содержании CO2 могут повысить урожайность зерновых в умеренном поясе, однако не стоит рассчитывать, что это поможет в решении проблем продовольственной безопасности, так как население все еще растет достаточно быстро. Очень многое будет зависеть от развития агротехнологий и изменений в землепользовании.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
