Russian Federation
631.459.2
Based on a set of geospatial data (the sum of active air temperatures above 10°C, coefficients of humidification and continentality of climate), a digital mapping of the agroecological potential (AP) of the Krasnoyarsk region was carried out. Geospatial analysis has shown that AP values range from 0 to 6 and increase from north to south of the studied area. The change in AP by 0,5 units served as the basis for the allocation of 10 agroclimatic assessment subzones.
the sum of active air temperatures above 10 °C, annual precipitation, coefficients of humidification and continentality of climate, WorldClim 2.1, SAGA GIS
Введение. Одной из основных задач системы управления сельскохозяйственным производством является оценка природно-климатических ресурсов, которые необходимо учитывать при разработке стратегий снабжения продовольствием населения и эффективных технологий использования земельных и растительных ресурсов. Оценка агроэкологического потенциала в этой связи имеет много преимуществ, так как этот интегральный показатель объединяет в себя климатические переменные, характеризующие обеспеченность территории ресурсами тепла и влаги с учетом континентальности климата [1, 2, 3].
В связи с возрастающим количеством геопространственных данных и совершенствованием программного обеспечения имеются все необходимые исходные данные для составления цифровых карт климатических характеристик и агроэкологического потенциала.
Цель исследования – составить цифровую карту агроэкологического потенциала и провести геопространственный анализ данного показателя для территории Красноярского края.
Объекты и методы исследования. В целом для территории Красноярского края характерен равнинно-плоскогорный, глубоко расчленённый рельеф с высотами от 400 до 600 м, наибольшие вершины гор достигают 970 м, а горы Путорана – до 1665 м [4].
Климат территории резко континентальный, возрастающий с севера на юг и с запада на восток [4]. В связи с большой протяженностью края климат характеризуется существенной неоднородностью. На территории края выделяют арктический, субарктический и умеренный климатические пояса. Средняя температура января составляет от -36°С на севере до -18°С на юге, средняя температура июля составляет от +13°С на севере до +20…+25°С на юге [5]. Количество осадков варьирует от 315 до 750 мм/год [4]. Сумма активных температур воздуха выше 10°С (САТ10) находится в диапазоне от 0 до 2000°С.
Агроэкологический потенциал рассчитывался по следующей формуле [6]:
где ∑t>10° – сумма активных температур воздуха выше 10°С; КУ – коэффициент увлажнения (отношение количества осадков в год к испаряемости), величины КУ более 1,1 принимаются равными 1,1; Р – поправка к КУ, при КУ > 0,76: Р=0,20–0,6 (1,1–КУ); при КУ 0,76–0,36 Р=0; при КУ 0,35–0,30 Р=0,35–КУ; при КУ < 0,30 Р=0,05; КК – коэффициент континентальности климата.
Коэффициент континентальности климата (КК) рассчитывался по формуле [1, 6, 2]:
где t°max – средняя температура самого теплого месяца; t°min – средняя температура самого холодного месяца; λ – широта местности с точностью до десятых долей градуса.
Величины КК более 200 принимались равными 200 [1, 6].
В качестве исходных данных для расчета карты АП были использованы геопривязанные растровые карты:
1) суммы активных температур воздуха выше 10°С (составлена на основе среднемесячных (май-сентябрь) данных WorldClim 2.1 за период с 1970 по 2000 годы [7]);
2) коэффициента увлажнения (построена на основе растровых карт суммы осадков в год WorldClim 2.1 [7] и испаряемости);
3) коэффициента континентальности климата (карта построена на основе растровых карт средней температуры самого теплого и холодного месяцев WorldClim 2.1 [7] по формуле 2).
Все математические операции с геопривязанными растровыми картами проведены в программном обеспечении SAGA GIS [8]. Все растровые карты приведены к разрешению 1×1 км.
Результаты и обсуждение. На территорию Красноярского края были составлены геопривязанные растровые карты климатических параметров, необходимые для расчета карты АП (рис. 1, 2). По карте САТ10 выявлено, что значения варьируют от 0 до 2000°С с отчётливо заметным трендом увеличения с севера на юг (рис. 1, А). Территория с САТ10 менее 1400°С не подходит для выращивания большинства сельскохозяйственных культур, так как не удовлетворяет их потребности в ресурсах тепла. Согласно изданию [4], по значению САТ10 выделено 10 агроклиматических районов (°С): очень суровый (0); суровый (<600 (0–600)); очень холодный (600–800); холодный (800–1000); умеренно-холодный (1000–1200); очень прохладный (1200–1400); прохладный (1400–1600); умеренно прохладный (1600–1800); недостаточно теплый (1800–2000); горный (<1400). Согласно составленной карте (рис. 1, А), можно сделать вывод о том, что выращивание сельскохозяйственных культур будет эффективным на территории, расположенной ниже 60-той параллели северной широты.
Рис. 1. Карты климатических показателей Красноярского края: А – сумма активных температур воздуха выше 10°C (карта составлена на основе среднемесячных данных WorldClim 2.1 за период с мая по сентябрь (1970–2000 гг.); Б – коэффициент увлажнения (КУ) без поправки. Примечание: черным контуром выделены районы края, красной точкой – г. Красноярск.
На карте коэффициента увлажнения показано, что значения КУ без учета поправки варьируют в диапазоне от 0,8 до 6 (рис. 1, Б). С учетом поправки (см. формулу 1) значения КУ варьируют в диапазоне от 0,6 до 0,9.
На карте коэффициента континентальности климата (с корректировкой) заметен тренд увеличения значений с севера на юг (рис. 2, А). Без корректировки КК варьировал в диапазоне от 110 до 255 с максимальными значениями между 65-й и 70-й параллелями северной широты.
Интегральная карта АП, составленная с использованием растровых карт климатических показателей, характеризуется выраженной пространственной дифференциацией (рис. 2, Б).
Рис. 2. Карты климатических показателей Красноярского края: А – коэффициент континентальности климата (КК), скорректированный до значения 200; Б – агроэкологический потенциал.
Установлено, что АП увеличивается с севера на юг изучаемой территории от 0 до 6, т.е. южная часть территории в отношении имеющихся ресурсов тепла и влаги является более ценной, чем северная. Согласно изданию [2], на территории исследования выделены 8 агроклиматических оценочных подзон, для которых характерны значения АП от 3,3 до 4,8. В 2007 году к Красноярскому краю присоединили Эвенкийский и Таймырский (Долгано-Ненецкий) автономные округа, для которых данные по АП в вышеприведенной ссылке на справочник не содержатся. Изменение показателя АП на 0,5 единиц служит основанием для выделения новых агроклиматических оценочных подзон [6]. Таким образом, на основе составленной карты можно выделить не 8, а 10 агроклиматических оценочных подзон, не считая зону с АП равным нулю (рис. 2, Б). Таким образом, использование геопривязанных тематических карт позволило получить более точные сведения об агроэкологическом потенциале Красноярского края с учётом территории присоединенных автономных округов, а также отобразить его пространственное изменение на цифровой карте (рис. 2, Б).
Заключение. В результате проведенных исследований составлены карты климатических параметров, необходимые для составления карты агроэкологического потенциала Красноярского края. На исследуемой территории выделены 10 агроклиматических оценочных подзон и получены более точные сведения об изменении климатических характеристик (суммы активных температур воздуха выше 10°C, суммы осадков и испаряемости в год, коэффициентов увлажнения и континентальности климата) в пространстве.
Финансирование. Работа выполнена по государственному заданию ИПА СО РАН при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № 121031700316-9).
1. Shishov L.L., Durmanov D.N., Karmanov I.I., Efremov V.V. Pochvenno-ekologicheskaya ocenka i bonitirovka pochv // Teoreticheskie osnovy i puti regulirovaniya plodorodiya pochv. Moskva: Nauka, 1991. S. 161–223.
2. Spravochnik agroklimaticheskogo ocenochnogo zonirovaniya sub'ektov Rossiyskoy Federacii. Ucheb. prakticheskoe posobie / Pod red. S.I. Nosova. Otvetstvennyy ispolnitel' Ogleznev A.K. Moskva: Maroseyka, 2010. 208 s.
3. Gopp N.V. Agroekologicheskiy potencial zapadnoy chasti Kuznecko-Salairskoy geomorfologicheskoy provincii: metodika cifrovogo kartografirovaniya, geoprostranstvennyy analiz, korrelyaciya s soderzhaniem organicheskogo ugleroda v pochvah // Pochvy i okruzhayuschaya sreda. 2023. Tom 6. № 3. e224. DOI:https://doi.org/10.31251/pos.v6i3.224. EDN: https://elibrary.ru/LTEJOM
4. Agroklimaticheskie resursy Krasnoyarskogo kraya i Tuvinskoy ASSR. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1974. 211 s.
5. Krasnoyarskiy kray. Oficial'nyy portal [Elektronnyy resurs]. 2024. URL: https://sc.link/sRHEf (data obrascheniya 16.01.2024).
6. Ocenka kachestva i klassifikacii zemel' po ih prigodnosti dlya ispol'zovaniya v sel'skom hozyaystve. Moskva: Rosnedvizhimost' – FGUP «Goszemkadastrs'emka» – VISHAGI, 2007. 131 s.
7. Fick S.E., Hijmans R.J. WorldClim 2: new 1km spatial resolution climate surfaces for global land areas // International Journal of Climatology. 2017. Vol. 37. No. 12. R. 4302–4315. https://doi.org/10.1002/joc.5086.
8. Conrad O., Bechtel B., Bock M., Dietrich H., Fischer E., Gerlitz L., Wehberg J., Wichmann V., Böhner J. System for automated geoscientific analyses (SAGA) v. 2.1.4 // Geoscientific Model Development. 2015. Vol. 8. No. 7. R. 1991–2007. https://doi.org/10.5194/gmd-8-1991-2015.
