Мақалада солтүстік Қазақстандағы вегетация кезеңінің ылғалдану және құрғақшылық дәрежесін бағалау үшін климаттық жағдайлардың оның ішінде, жылу және жауын-шашын режимі өзгеруінің әсері қарастырылып, Г. Т. Селяниновтың гидротермиялық коэффициенті (ГТК), яғни жылу мен ылғалды есепке алатын және өсімдіктің ылғалмен қамтамасыз етілу көрсеткіші ретінде қолданылатын гидротермиялық режимнің интегралдық көрсеткіші есептелді.
Түйін сөздер: температура, жауын-шашын, вегетация кезеңі, ауа райы, гидротермиялық коэффициент, ГТК, өнімділік.
В статье для оценки степени увлажнения и засухи вегетационного периода в Северном Казахстане рассмотрено влияние изменения климатических условий, в том числе режима тепла и осадков, вычислен гидротермический коэффициент (ГТК) Г. Т. Селянинова, т. е. интегральный показатель гидротермического режима, учитывающий тепло и влагу и используемый в качестве показателя влагообеспеченности растений.
Ключевые слова: температура, осадки, период вегетации, погода, гидротермический коэффициент, ГТК, урожайность.
Климат және ауа райы — ұлттық және әлемдік ауылшаруашылық өндірісіне, азық-түлік қауіпсіздігіне, өнімділігіне айтарлықтай әсер ететін табиғи факторлардың құрамдас бөлігі.
Астық өнімділігінің динамикасы табиғи факторлардың үлкен әсеріне ұшырайды. Климаттық жағдайлар, өзгерістер және әсерлер жердің жалпы ауа райы жағдайларына айтарлықтай әсер етеді. Ал бұл өздігімен агроклиматологияда астық өнімділігін болжауда маңызды болады [1].
Жер шарының көптеген аймақтарында климаттың жылынуы өсімдік экожүйелерінің құрамының, құрылымының және жұмысының өзгеруіне әкеледі, әсіресе қоңыржай, субарктикалық және арктикалық аймақтарда (Climate Change, 2002) [2]. Осыған байланысты қазіргі уақытта өсімдіктер қауымдастықтарының, әсіресе астық дақылдардың шекараларын өзгертуге көп көңіл бөлінуде. Жылу мен ылғал өсімдіктердің өмір сүруін шектейтін факторлар болып табылатын жерлерде өзгерістер болуы мүмкін [3].
Бұл жұмыста жылу және ылғалмен қамтамасыз ету жағдайларының өзгеруінің 1975–2020 жылдар аралығындағы Қазақстан Республикасының негізгі егіншілік аймағы — Солтүстік Қазақстан аумағы қарастырылған.
Зерттеу нысаны
Солтүстік Қазақстандағы астық өнімділігінің динамикасына жылу және ылғалмен қамтамасыз ету жағдайларының өзгеруінің әсерін бағалау үшін 1975–2020 жылдар аралығындағы ауа температурасы мен жауын-шашын мәліметтері қолданылған.
Зерттеу Солтүстік Қазақстандағы Ақмола, Қостанай, Павлодар және Солтүстік Қазақстан облыстарындағы 16 метеостанциялардың мәліметтері бойынша жүргізілді.
Зерттеудің мақсаты мен міндеттері
Зерттеу тақырыбының өзектілігі: Солтүстік Қазақстан Республиканың негізгі егіншілік аймағы бола отырып, азық-түлік тәуелсіздігі мен қауіпсіздігін қамтамасыз етеді. Азық-түлік бағдарламасын іске асыру мәселесі аясында маңызды міндеттерінің бірі болып, осы өңірде алдағы онжылдықта климаттық өзгерістер динамикасын, әсіресе вегетация кезеңінде бұл өзгерістер ауыл шаруашылығы өндірісіне қалай әсер ететінін бағалау табылады. Себебі климат жалпы егіннің, әсіресе астық дақылдарының жылдық өзгергіштігін және соның нәтижесінде ұлттық және әлемдік ауылшаруашылық өндірісінің аумақтық құрылымын анықтайды.
Зерттеу тақырыбының мақсаты: Солтүстік Қазақстанда 1975–2020 жж. вегетация кезеңіндегі астық өнімділігінің динамикасына әсер ететін ауа температурасы мен жауын-шашынның маусымдық өзгеру ерекшеліктерін айқындау және зерттеу.
Зерттеу тақырыбының міндеттері
- Солтүстік Қазақстанда вегетация кезеңіндегі климаттық жағдайлардың заманауи өзгеру тенденциясын бағалау;
- Солтүстік Қазақстанда вегетация кезеңіндегі жылу мен ылғалды есепке ала отырып, өсімдіктің ылғалмен қамтамасыз етілу көрсеткіші ретінде қолданылатын Г. Т. Селяниновтың гидротермиялық коэффициенті (ГТК) арқылы ылғалданудың әртүрлі дәрежелерін анықтау.
Зерттеу мәліметтері мен методикасы
Жылумен қамтамасыз етудің өзгеруін бағалау үшін астық дақылдарының вегетациялық кезең ұзақтығының негізгі сипаттамаларының бірі болып саналатын белсенді температуралардың (ауа температурасы +10 °С жоғары) жиынтығы пайдаланылды. Белсенді температуралардың суммасы вегетация кезеңіндегі, яғни сәуір-қазан аралығындағы температура +10 °C-тан асқан күндердегі орташа тәуліктік температураның қосындысы ретінде есептелді. Ылғалдандыру динамикасы да сол кездегі жауын-шашынның жиынтығымен есептелді.
Мәліметтер климаттық метеорологиялық желінің деректері бойынша алынды [4]. Есептеу нәтижелері бойынша тиісті суреттер мен қорытындылар жасалды.
Г. Т. Селяниновтың гидротермиялық коэффициенті (ГТК) − жылу мен ылғалды есепке алатын және өсімдіктің ылғалмен қамтамасыз етілу көрсеткіші ретінде қолданылатын гидротермиялық режимнің интегралдық көрсеткіші. Вегетациялық кезеңнің ылғалдану және құрғақшылық дәрежесін бағалау үшін Г. Т. Селянинов индексі кеңінен қолданылды, ол келесі формула бойынша есептеледі:
мұндағы, R — жауын-шашынның суммасы (мм);
Ылғалданудың әртүрлі дәрежелері келесі ГТК градацияларына сәйкес келеді:
ГТК<0,4 — өте қатты құрғақшылық;
0,4≤ГТК <0,5 — қатты құрғақшылық;
0,5≤ГТК<0,7 — орташа құрғақшылық;
0,7≤ГТК<1,0 — жеткіліксіз құрғақшылық;
1,0 <ГТК≤2,0 — жеткілікті ылғалды;
ГТК>2,0 — аса ылғалды.
Г. Т. Селяниновтың зерттеулері бойынша ГТК мен жаздық бидай мысалындағы өнімділік арасында байланыс бойынша агроклиматтық зерттеулері, максималды өнімділік ГТК коэффициентінің 1,2-ға сәйкес келетін мәнін көрсетті. ГТК<1,2 кезінде құрғақшылық құбылыстарының дамуына байланысты өнімділік төмендейді, ал ГТК>1,2 кірістілік аса ылғалданудан азаяды [5, 6, 7].
Зерттеу нәтижелері және оны талдау
Атмосфералық жауын-шашын мен ауа температурасының таралуын зерттеу, қарастырылған территорияның ауа райының негізгі сипаттамасы ретінде аса маңызды болып саналады. Қазақстан Республикасының солтүстік аймағы географиялық орналасуы бойынша орманды дала және дала зоналарында орналасады. Бұдан басқа ол негізгі ауылшаруашылық аймағы ретінде үлкен экономикалық маңызы бар.
Астық дақылдардың тіршілігі үшін қажетті қоршаған орта факторларының қатарына атмосфералық жылу режимі жатады. Жылы күндердің жеткілікті саны болмаса, көптеген астық дақылдарды өсіру мүмкін емес. Жылдың жылы кезеңі неғұрлым ұзақ болса және осы кезеңдегі орташа температура неғұрлым жоғары болса және басқа жағдайлар қамтамасыз етілсе, дақылдардың ассортименті неғұрлым кең және осы аумақтан алынған ауылшаруашылық өнімдері соғұрлым жоғары болады.
Астық дақылдарының өнімділігіне вегетация кезеңіндегі ауа температурасы мен жауын-шашынның жылдық жүрісі тікелей әсер етеді. Олардың өнімділігіне жағымды жағдай — бұл вегетация кезінде ауа температурасы 10℃ шамасында және жауын-шашынның жеткілікті болуы [8].
Мақалада алдымен Ақмола, Қостанай, Павлодар және Солтүстік Қазақстан облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі ауа температурасының уақыттық жүрісі зерттелген (1–4 суреттер).
1 сур. Ақмола облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі ауа температурасының уақыттық жүрісі
1–суретте көрсетілгендей, Ақмола облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі орташа ауа температурасының жүрісі құбылмалы болып келеді. Вегетация кезеңіндегі орташа ауа температурсының максималды көрсеткіші 2012 жылы 14,3 °С болатын болса, минималды көрсеткіші 1993 жылы шамамен 9,6 °С -қа тең болды. Тренд сызығы әр 10 жылда 0,1 °С аздап төмендеген. Жалпы айтқанда, Ақмола облысында 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі орташа ауа температурасының жүрісі 10 °С-тан жоғары болды. Яғни, астық дақылдардың өнімділігіне жағымды жағдай байқалды.
2 сур. Қостанай облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіңдегі ауа температурасының уақыттық жүрісі
2–суретте көрсетілгендей, Қостанай облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі орташа ауа температурасының жүрісі құбылмалы. Вегетация кезеңіндегі орташа ауа температурасының максималды көрсеткіші 2013 жылы 16,6 °С болатын болса, минималды көрсеткіші 1999 жылы шамамен 9,5 °С шамасында байқалған. Тренд сызығы әр 10 жылда 0,1 °С аздап өскен. Қостанай облысында да, жоғары айтылған Ақмола облысындағы жағдай, яғни астық дақылдардың өнімділігіне жағымды жағдай байқалды. Бірақ, әрине бұл жауын-шашын режимімен сәйкес болу керек.
3 сур. Павлодар облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі ауа температурасының уақыттық жүрісі
3-ші сурет көрсеткендей, Павлодар облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі орташа ауа температурасының жүрісі құбылмалы. Вегетация кезеңіндегі орташа ауа температурасының максималды көрсеткіші 2012 жылы 15,3 °С болатын болса, минималды көрсеткіші 1999 жылы 7,0 °С байқалды. Тренд сызығы әр 10 жылда 0,1 °С аздап төмендеген.
4 сур. Солтүстік Қазақстан облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіңдегі ауа температурасының уақыттық жүрісі
4-ші сурет көрсеткендей, Солтүстік Қазақстан облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеніндегі орташа температураның жүрісі құбылмалы. Вегетация кезеңіндегі орташа ауа температурсының максималды көрсеткіші 2020 жылы 13,9 °С болатын болса, минималды көрсеткіші 1998 жылы 7,1 °С-қа тең болды. Тренд сызығы әр 10 жылда 0,1 °С аздап төмендеген.
Қорыта келе, Солтүстік Қазақстан бойынша 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіңдегі ауа температурасының өзгеру тенденциясында айтарлықтай өзгеріс болмаған, яғни әр 10 жылда 0,1 °С аздап төмендеген.
Таулы аймақтарды алмағанда, Қазақстан жауын-шашын аз түсетін аймаққа жатқызылады. Оның бірден-бір себебі, Қазақстанның Еуразия орталығында орналасуы, Атлантикалық ылғалды ауа массаларының аз келуі салдарынан болады.
Қазақстанның солүстігінде жылына орта есеппен 270–360 мм жауын-шашын түседі, оның 60–80 % (191–273 мм) жазға келеді [9].
Ауыл шаруашылығында жауын-шашынның маңызы өте зор. Жауын-шашын топырақ ылғалының қорын жинақтаудың негізгі көзі болып табылады, ал бұл ауыл шаруашылығы дақылдарын сумен қамтамасыз етудің жалғыз көзін құрайды. Жауын-шашынның болмауы немесе жетіспеуі топырақтың егістік горизонтының кебуіне әкеледі, дақылдардың ылғалмен қамтамасыз етілуіне қолайсыз жағдайлар жасайды, олардың жағдайын нашарлатады және өнімділікті төмендетеді. Жауын-шашын суармалы егіншіліктің негізгі көзі болып табылатын өзендер мен тоғандарды қоректендіру үшін үлкен маңызды рөл атқарады [10].
Сол себепті, астық дақылдардың өнімділін зерттеуде ауа темперурасы мен бірге жауын-шашынның жылдық жүрісін зерттеу маңызды болып келеді. Төменде Солтүстік Қазақстандағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезіңіндегі жауын-шашынның жылдық жүрісі көрсетілген (5–8 суреттер).
5 сур. Ақмола облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіңдегі жауын-шашынның уақыттық жүрісі
5–суретте көрсетілгендей, Ақмола облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі жауын-шашынның уақыттық жүрісінің максимумы 1992 жылы шамамен 414 мм-ге тең болды. Ол орта есептегі мәнінен әлдеқайда үлкен. Ал оның минимум көрсеткіші 1998 жылы 95 мм-ге тең болды. Тренд сызығы әр 10 жылда 3,2 мм-ге төмендеген.
6 сур. Қостанай облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі жауын-шашынның уақыттық жүрісі
6–суретте көрсетілгендей, Қостанай облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі жауын-шашынның уақыттық жүрісінің максимумы 1981 жылы рекодртық жауын-шашын мөлшері түскен болатын, яғни тек вегетация кезеңінде, яғни сәуір-қараша айлардағы жауын-шашынның суммасы 577,5 мм-ге тең болды. Ал минимум көрсеткіші 1998 жылы вегетация кезеңіндегі жауын-шашынның суммасы 62,1 мм-ге тең болып, ең кіші мәнге ие болды. Тренд сызығы әр 10 жылда 9,3 мм-ге төмендеген.
7 сур. Павлодар облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі жауын-шашынның уақыттық жүрісі
7–сурет көрсеткендей, Павлодар облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі жауын-шашынның уақыттық жүрісінің максимумы 1979 жылы ол 308,5 мм шамасында байқалатын болса, оның минимум көрсеткіші 1997 жылы 76,8 мм-ге байқалған. Тренд сызығы әр 10 жылда 1,1 мм-ге аздап төмендеген.
8 сур. Солтүстік Қазақстан облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі жауын-шашынның уақыттық жүрісі
8–суретте көрсеткендей, Солтүстік Қазақстан облысындағы 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі жауын-шашынның уақыттық жүрісінің ең үлкен көрсеткіші 2013 жылы шамамен 339,5 мм болатын болса, ең кішкентай мәні 2010 жылы 101 мм-дың шамасында байқалған болатын. Тренд сызығы әр 10 жылда 1,3 мм-ге аздап өскен.
Қорыта келе, Солтүстік Қазақстан бойынша 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіңдегі жауын-шашынның өзгеру тенденциясы әр 10 жылда 1,1–9,3 мм-ге төмендеген.
Вегетациялық кезеңнің ылғалдану және құрғақшылық дәрежесін бағалау үшін Г. Т. Селянинов критерийі кеңінен қолданылады. Ауа температурасы мен жауын-шашынның жылдық жүрістерін қарастырып, Солтүстік Қазақстандағы 1975–2020 жылдар аралығындағы Г. Т. Селяниновтың гидротермиялық (ГТК) коэффициентін анықтап, оның жылдық жүрісіне талдау жүргізілді (9-сурет).
9 сур. Солтүстік Қазақстан бойынша 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі ГТК коэффициентінің уақыттық жүрісі
9 суретте көрсеткендей, Солтүстік Қазақстан бойынша 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі Г. Т. Селянинов критерийі төрт облыс негізінде қарастырылды.
Ақмола облысындағы Ақкөл, Атбасар, Ерейментау және Есіл станциялары бойынша 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі (орташа тәуліктік ауа температурасы 10 ºС жоғары болған кездегі) Г.Т Селянинов критерийі мәндері бойынша өте қатты құрғақшылық 1975, 1977, 1978, 1982–1985, 2010 жылдары тіркелген, яғни ГТК<0,4 — өте қатты құрғақшылықты мәніне сәйкес келген. Орташа ылғалдылық 1979, 1980, 1986, 1988–1990, 1992, 1993, 2000, 2004, 2012, 2020 жылдары байқалған. Облыс бойынша артық ылғалдану жылдары байқалмаған.
Қостанай облысындағы Арқалық, Қостанай, Сарыкөл және Торғай станциялары бойынша 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі (орташа тәуліктік ауа температурасы 10 ºС жоғары болған кездегі) Г.Т Селянинов критерийі мәндері бойынша өте қатты құрғақшылық 1975–1985, 1988, 1989, 1991, 1997, 1998, 2000, 2004 және 2010 жылдары тіркелген, яғни ГТК<0,4 — өте қатты құрғақшылықты мәніне сәйкес келген. Орташа ылғалдылық 1986, 1987, 1994, 1999, 2001, 2006–2008, 2012, 2014, 2015, 2019 және де 2020 жылдары байқалған. Облыс бойынша артық ылғалдану жылдары байқалмаған.
Павлодар облысындағы Баянауыл, Иртышск, Павлодар және Екібастұз станциялары бойынша 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі (орташа тәуліктік ауа температурасы 10 ºС жоғары болған кездегі) Г.Т Селянинов критерийі мәндері бойынша өте қатты құрғақшылық 1975–1978, 1981–1985, 1998, 2010 жылдары тіркелген, яғни ГТК<0,4 — өте қатты құрғақшылықты мәніне сәйкес келген. Орташа ылғалдылық 1988, 1989, 1995, 2002–2004, 2007, 2008, 2012, 2017, 2020 жылдары байқалған. Облыс бойынша артық ылғалдану жылдары байқалмаған.
Солтүстік Қазақстан облысындағы Благовещенка, Кішкенекөл, Петропавлоск және Рузаевка станциялары бойынша 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі (орташа тәуліктік ауа температурасы 10 ºС жоғары болған кездегі) Г.Т Селянинов критерийі мәндері бойынша өте қатты құрғақшылық 1975, 1977, 1983–1985, 1991 жылдары тіркелген, яғни ГТК<0,4 — өте қатты құрғақшылықты мәніне сәйкес келген. Орташа ылғалдылық 1980–1982, 1988,1997,1998, 2000, 2004, 2010 жылдары байқалған. Облыс бойынша артық ылғалдану жылдары байқалмаған.
Қорыта келе, Солтүстік Қазақстан бойынша 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі (орташа тәуліктік ауа температурасы 10 ºС жоғары болған кездегі) Г.Т Селянинов критерийі мәндері бойынша өте қатты құрғақшылық (ГТК<0,4) 1975, 1985 және 2010 жылдары тіркелген, ал артық ылғалдану жылдары байқалмаған.
Қорытынды
Солтүстік Қазақстандағы вегетация кезеңінің ылғалдану және құрғақшылық дәрежесін бағалауда келесідей қорытындылар алынды:
– Қазақстанның солтүстік өңіріндегі қарастырылған станцияларда 1975–2020 жж. вегетация кезеніңдегі климаттық жағдайлардың, әсіресе ауа температурасы мен жауын-шашынның жылдық жүрістері қарастырылу барысында ауа температурасының өзгеру тенденциясында айтарлықтай өзгеріс болмаған, яғни әр 10 жылда 0,1 °С аздап төмендеген, ал жауын-шашынның өзгеру тенденциясы әр 10 жылда 1,1–9,3 мм-ге төмендеген.
– Солтүстік Қазақстанда вегетация кезеңіндегі жылу мен ылғалды есепке ала отырып, өсімдіктің ылғалмен қамтамасыз етілу көрсеткіші ретінде қолданылатын Г. Т. Селяниновтың гидротермиялық коэффициенті (ГТК) арқылы ылғалданудың дәрежелері анықталды. Солтүстік Қазақстан бойынша 1975–2020 жылдар аралығындағы вегетация кезеңіндегі (орташа тәуліктік ауа температурасы 10 ºС жоғары болған кездегі) Г.Т Селянинов критерийі мәндері бойынша өте қатты құрғақшылық (ГТК<0,4) 1975, 1985 және 2010 жылдары тіркелген, орташа ылғалдылық 1986, 1988, 1993, 2004 жылдары байқалған, ал артық ылғалдану жылдары байқалмаған.
Әдебиет:
- Байшоланов С. С. О проблемах агрометеорологического прогнозирования в Казахстане. // Вестник КазГУ, Серия географическая Вып. 1(11). 2001. — Алматы, КазГУ. С. 32–37.
2. State of the World 2002: Addressing Climate Change and Overpopulation
- Агрономия негіздері (авторлар: Жаңабаев Қ., Арыстанғұлов С.) Астана — 2010. 352бет.
- Климатический монитор «Погода и климат»: http://www.pogodaiklimat.ru/monitor.php
5. Гордеев А. В., Клещенко А. Д., Черняков Б. А., Сиротенко О. Д. Биоклиматический потенциал России: теория и практика. — М.: КМК, 2006. — 512 с.
6. Грингоф И. Г., Клещенко А. Д., Основы сельскохозяйственной метеорологии. Том 1. Потребность сельскохозяйственных культур в агрометеорологических условиях и опасные для сельскохозяйственного производства погодные условия. — Обнинск: ФГБУ «ВНИИГМИ–МЦД», 2011. — 808 с.
7. Лосев А. П. Практикум по агроклиматическому обеспечению растениеводства. — СПб.: Гидрометеоиздат, 1994. — 243 с.
- Иванова Г. Ф. Влияние экстремальных проявлений климатических изменений на продуктивность сельскохозяйственных культур /Г. Ф. Иванова, Н. Г. Левицкая, О. В. Шаталова //Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Науки о Земле. — 2011.- Том 11.- Выпуск 2.- С. 41–47.
- Климат Казахстана / Под ред. Утешева А. С. — Л.: Гидрометеоиздат, 1959. — 367 с.
- Мищенко З. А. Агроклиматология: учебник. — К.: КНТ, 2009. — 512 с.
