6 лет назад
Нету коментариев

Попытаемся в общем виде рассмотреть те представле­ния, которые существуют при оценке влияния климата на основные стороны деятельности человека.

По-видимому, ни один вид хозяйственной деятельности не подвержен влиянию климата в такой степени, как сель­ское хозяйство. Имеются основания предполагать, что эта зависимость сохраняется и обострится еще больше в бу­дущем. В то же время по мере роста интенсификации сельскохозяйственного производства, что стало насущной необходимостью для человека, возрастает и обратное воз­действие сельскохозяйственного производства на климат.

В табл. 5 приведены некоторые демографические дан­ные, характеризующие географическое распределение на­селения земного шара. Очевидно, что проблема увеличения продовольственной, сырьевой, топливно-энергетической базы, водоснабжения, промышленного производства и др. в связи с ростом населения становится первоочередной. При этом следует иметь в виду, что из нескольких мил­лионов видов растений лишь около 30 (более 10 млн. т продуктов в год) могут рассматриваться как источники продовольственной базы. Что касается животного мира, то здесь только 7 видов являются поставщиками более 0,5 млн. т мяса в год.

T_005

Основной продовольственной культурой, определяющей состояние продовольственной базы в целом, считается зерно. В настоящее время (по данным на 1977 г.) миро­вое производство его составляет 1319,7 млн. т в год.

Как следует из табл. 5, прирост населения в мире по данным на 1972 г. составил около 75 млн. человек в год. По скромным оценкам в среднем 1 т зерна достаточно для поддержания жизни трех человек. При этой норме при­рост производства зерна может составить около 25 млн. т в год. Но по мере увеличения населения это число долж­но быть выше. Однако в ряде стран умеренного климата, где зерно — не только основная продовольственная куль­тура для человека, но и кормовая культура для скота, нор­ма потребления зерна в среднем на душу населения боль­ше. Так, к примеру, в СССР она составляет около 1 т на человека (во многих странах, например Бангладеш и др., не более 170—180 кг на человека).

Считается, что для развитого общества норма потреб­ления зерна должна составлять около 800 кг в год на че­ловека. В этой связи и годовой прирост производства зерна на планируемое увеличение населения должен быть больше, следовательно, 25 млн. т в год — оценка по ниж­нему пределу.

Процесс роста производства зерна может идти двумя путями: за счет освоения и распахивания новых земель, а также повышения урожайности. Потенциально возмож­ности для этого существуют. Однако обеспечение роста продовольственной базы неминуемо сталкивается, с одной стороны, с зависимостью урожайности и общего производ­ства от климата, с другой — с воздействием хозяйственной деятельности и самого процесса освоения новых земель и расширения производства на окружающую среду и климат.

В табл. 6 приведены данные Боринга, Ван Химмста и Сторинга, характеризующие производственный потенциал различных районов мира в пересчете на зерновой эквива­лент с учетом качества почв, климатических условий и условий фотосинтеза.

T_006

Если считать, что в настоящее время производится 1,3 млрд. т зерна в год, то средняя урожайность должна составить 1 т/га. При таких условиях возможный допол­нительный потенциал для увеличения сбора зерна в мире без роста урожайности составит за счет освоения новых земель около 1 млрд. т/год. Этого достаточно для того, чтобы обеспечить продовольствием дополнительно поряд­ка 1—3 млрд. человек. Предполагаемый же рост населе­ния существенно больше. По этой причине все пути увели­чения урожайности должны быть приняты во внимание, включая и оптимальное использование климатического потенциала различных стран.

Однако по данным Всемирной организации по продо­вольствию (ФАО) ситуация в мире такова, что в ряде стран, особенно в освободившихся от колониального ига, да и в развитых капиталистических странах, имеет место недоедание. По данным этой организации нехватка про­довольствия в мире составляет 230 млрд. кал. в год (37 млн. т пшеницы).

Для устранения недостатков в питании и обеспечения пищей растущего населения необходимо увеличить произ­водство зерна уже не на 25, а на 65—70 млн. т вгод или частично покрыть эту нехватку другими видами продоволь­ствия, либо подняв урожайность этих видов культур, либо расширив пахотные земли. Если производство зерна бу­дет увеличиваться не за счет повышения урожайности, а только за счет освоения новых территорий, то, во-первых, этих мер может оказаться недостаточно, а во-вторых, данный процесс может отразиться на характере подсти­лающей поверхности, газовом составе атмосферы, угле­родном цикле, влагообороте и др.

Мировое производство зерна

Мировое производство зерна

Рассмотрим теперь урожайность и ее зависимость от климата. На рис. 14, 15 приведены данные ФАО о миро­вом производстве зерна и по группам стран. На фоне ро­ста урожайности и общего производства зерна отчетливо видны некоторые «провалы» и «всплески», которые связа­ны в основном с климатическими условиями. Отмечаются и устойчивые урожаи, в меньшей мере зависящие от кли­матических условий. Таким образом, чтобы ответить на вопрос, насколько можно повысить урожайность и общее производство зерна в будущем, следует уверенно ответить на два вопроса:

достигла ли урожайность предельного уровня, и если нет, то как должна быть усовершенствована система сель­ского хозяйства в будущем для повышения урожайности;

был ли резкий рост урожайности в 50—60-х годах ре­зультатом лишь повышения культуры производства и уровня организационной работы или он был частично связан с благоприятными климатическими условиями?

Характеристика годового производства зерна в странах мира

Характеристика годового производства зерна в странах мира

Первый вопрос скорее всего касается специалистов сельскохозяйственного производства. Не вдаваясь в его обсуждение, мы, однако, отметим, что за последние 100— 200 лет урожайность в среднем возросла в 2—3 раза. Но энергозатраты за это время на производство 1 т зерна су­щественно возросли. По этой причине дальнейший рост урожайности не может не вызвать роста энергозатрат, а следовательно, и новой экологической нагрузки на окру­жающую среду.

Второй вопрос требует внимания климатологов. Так, в литературе имеется указание на то, что более прохлад­ные и более дождливые условия отмеченных двух десятилетий (50—60-е годы) способствовали повышению сред­ней урожайности зерновых, хотя и в эти годы были ко­лебания урожайности (1964—1966 гг.). В связи с этим мероприятия по повышению урожайности должны пла­нироваться с учетом возможных изменений климатиче­ских условий.

Годовые колебания производства зерновых культур, обусловленные колебаниями климата, могут составлять 1— 10% и более по отношению к линии среднего тренда. Так, в период засухи 1972 г. мировые запасы зерна сокра­тились на 33 млн. т. В целом неблагоприятные климати­ческие условия способствовали уменьшению производства продовольствия в 1964-1966 и 1972-1974 гг.

Так, колебания климата серьезно сказываются на эко­номике стран умеренной зоны, которые, располагая поло­виной всех посевных площадей, производят около 2/3 мирового количества зерновых и на 75% обеспечивают экспорт пшеницы. Представления о междугодовых коле­баниях производства зерновых дает табл. 7.

T_007

Как видим, именно на годы с неблагоприятными кли­матическими условиями падают отрицательные значения зернового баланса.

По данным таких зернопроизводящих стран, как Ка­нада, США, СССР, Китай, Франция, Австралия, Арген­тина, ФРГ, Великобритания и Испания, с 1960 по 1977 г. площадь посевов пшеницы возросла на 6,3%, а производ­ства зерна — на 48%. Однако имеются основания пред­полагать, что, помимо совершенствования технологии про­изводства, некоторую роль в повышении урожайности играли и климатические условия послевоенных лет й что наступивший период неустойчивости климата будет пре­пятствовать этому росту.

Неслучайно поэтому некоторые специалисты в США считают, что в грядущем десятилетии научно-технический «взрыв» в сельском хозяйстве произойдет не в области биологии и техники, а в области совершенствования пу­тей получения и эффективного использования информа­ции о климате, т. е. в области культуры земледелия, осно­ванной на оптимальном использовании климатической ин­формации.

Анализ колебаний урожая зерновых в 25 зернопроизводящих районах мира в 1950—1973 гг. показал, что раз в три года можно ожидать такие климатические условия, которые вызовут изменения в сборе мирового урожая бо­лее чем на 27 млн. т в год относительно линии тренда. В связи с этим определенный интерес представляет выпол­ненный в США комплекс исследований, цель которого — рассмотреть вероятные сценарии климата до 2000 г., оце­нить зависимость производства зерна в основных зернопроизводящих странах мира от климата и в конечном итоге проанализировать последствия реализации того или иного сценария.

Первая задача решалась путем опроса ведущих экс­пертов-климатологов мира о возможных изменениях климата к 2000 г. Было определено пять наиболее вероят­ных сценариев будущего климата: первый с вероятностью 0,1 предусматривает сильное похолодание климата с из­менением средних температур до —1,4° С; второй с вероят­ностью 0,25 — умеренное похолодание климата с измене­нием средней температуры до —0,3° С; третий с вероят­ностью 0,3 — неизмененный климат или очень слабое (до 0,04° С) его потепление; четвертый с вероятностью 0,25 — умеренное потепление климата до 0,6° С; пятый с вероятностью 0,1 — сильное потепление климата до 1,8° С. Аналогичные оценки изменений температуры примени­тельно к каждому сценарию эксперты дали и для различ­ных субрегионов мира.

Другая группа экспертов в области сельскохозяйствен­ного производства проанализировала, как те или иные комбинации отклонений суммы осадков и средних темпе­ратур за вегетационный период от нормальных условий повлияют на урожай зерновых. Для 15 комбинаций «стра­на — вид зерна» были рассмотрены отклонения за базовый период от средних значений температуры, осадков (в %), урожая.

За базовый период принимали несколько десятилетий (от одного до шести), за которые для данной культуры и данной страны имелась необходимая информация.Если, к примеру, для отклонений температуры дельтаТ (°С) и осад­ков дельтаR (%) эксперт определил урожайность 80% отно­сительно лет со средними условиями погоды, он простав­лял в анкете величину относительного урожая 80 и т. д. По этим данным были вычислены функции распределения, позволившие установить вероятность того или иного уро­жая р. В свою очередь, данному урожаю соответствует определенная комбинация дельтаТ и дельтаR.

Рис. 16 иллюстрирует влияние отклонений температу­ры и осадков от средних значений для базового периода на урожай. Изолинии характеризуют урожайность в про­центах от средней. Границы полигонов, имеющих непра­вильную форму, указывают на наиболее вероятные диа­пазоны изменений температуры и осадков для данных районов. Как видно из рисунков, вероятность попадания в данный интервал климатических условий составляет от 95 до 96%. Крестиками с цифрами отмечены максималь­ные урожаи в процентах от среднего. Так, например, для аргентинской кукурузы было отмечено два максималь­ных урожая (128%). Стрелками показаны величины среднеквадратических отклонений от средних значений (1о) для дельтаТ и дельтаR.

Зависимость урожайности от климатических условий

Зависимость урожайности от климатических условий

Из рисунка видно, что для большинства районов и диапазон изменений, и величина а для осадков в относи­тельных величинах больше, чем для температуры. Из это­го следует, что сборы урожая в большей степени зависят от осадков, нежели от температуры.

Влияние климатических условий таково, что при экст­ремальных климатических условиях урожайность может падать от 50—60% от средних условий, а для некоторых случаев (аргентинская кукуруза) — до 45%. Максималь­ные урожаи достигают 113—145 и даже 156% (австралий­ская пшеница) от средних. В диапазоне отклонений кли­матических условий от средних значений урожайность может колебаться в пределах 10—20%.

В настоящее время существуют более эффективные методы оценок, основанные на использовании физико-математических моделей «погода — урожай». Тем неменее приведенные оценки дают правильную качественную картину, характеризующую весьма сильную зависимость сель­скохозяйственного производства от климатических усло­вий. Так, для кукурузы в Аргентине и США переход к сце­нарию сильного похолодания вызовет увеличение урожай­ности на 7—8%, а к сценарию потепления климата — по­нижение урожая на 3—4%. Для риса в Индии и Китае любой сценарий (похолодание или потепление) дает не­значительное понижение урожаев. Примерно такая же картина и для соевых бобов в Бразилии и США. Урожай яровой пшеницы в Канаде понизится примерно на 10% в случае резкого похолодания климата и увеличится на 6—7% при сильном потеплении. Для озимой пшеницы в Аргентине, Австралии, Индии и США картина получает­ся обратная. Сценарии похолодания климата дают рост урожая до 3—5%, а потепления — такие же примерно па­дения урожаев. Соответственно эксперты оценили, что за счет повышения технологии производства урожаи куку­рузы, риса и соевых бобов увеличатся к 2000 г. на 25— 50%, а яровой и озимой пшеницы — на 11—40%.

Из приведенных данных следует, что рост производст­ва зерна благодаря повышению технологии производства существенно превзойдет возможные потери за счет самого неблагоприятного климатического сценария. Однако это­го роста урожайности явно недостаточно, так как ожида­ется, что для большинства основных зернопроизводящих стран рост производства зерна за счет совершенствования технологии составит не более 23—30%, что в пересчете на зерно даст дополнительно всего около 300—400 млн. т зерна. Этого достаточно, чтобы прокормить около 1— 1,5 млрд. человек (исходя из нормы не 800, а 300 кг на человека). Предполагаемое же увеличение населения зем­ного шара будет существенно больше, порядка 3—4 млрд. человек.

В этой связи проблема оптимального использования климатического потенциала для повышения урожаев бу­дет иметь решающее значение. К этому, однако, следует добавить, что на фоне изменения средних климатических условий, приводящих к колебаниям урожая в пределах 10—20%, влияние экстремальных климатических условий может превышать эту цифру в 2—3 раза и достигать 30-50%.

При анализе текущего климата мы обратили внима­ние на увеличение повторяемости необычных климатиче­ских экстремумов. Анализ воздействия антропогенных факторов на климат, который проведен в следующем раз­деле, показывает, что вероятность появления климатиче­ских экстремумов возрастает.

Для иллюстрации в табл. 8 приводятся ожидаемые ва­риации в урожаях, которые могут быть вызваны климати­ческой изменчивостью. Как видно, за счет климатической изменчивости колебания урожайности могут достичь не 6—9, а до 24%, т. е. быть сопоставимыми с ростом урожай­ности за счет повышения технологии производства.

T_008

В настоящее время на площади около 200 млн. га зе­мель производятся ирригационные мероприятия, при этом достигаются устойчивые высокие урожаи. Так, в ряде стран Западной Европы урожайность зерна на поливных землях в 3—4 раза выше, чем на неполивных. Особое значение эти мероприятия имеют для тропиков и субтропи­ков, где распределение осадков неравномерно и очень вы­сока интенсивность испарения, а период максимальной инсоляции часто совпадает с периодом минимальных осадков. Для иллюстрации можно сослаться на исследо­вания, проведенные в Индии. Колебания урожайности сельскохозяйственных культур здесь большей частью объ­ясняются климатом. Однако ирригация может ослабить это влияние. Так, с 1915 по 1955 г. в Индии рос урожай пшеницы с 0,6 до 1,4 т/га. До 1940 г. увеличивалось и количество осадков. Но после 1940 г. оно стало резко уменьшаться, а урожайность тем не менее продолжала расти, что объясняется мерами, принятыми в области ир­ригации.

Как известно, на урожаи влияют и вредители. Ряд го­лодных лет был связан с эпидемиями. Так, голод в Ирлан­дии в 1840 г. вызван эпидемией картофельной гнили. По­тери пшеницы в США в 1917 г. явились результатом эпи­демии стеблевой ржавчины. Голод в Бенгалии (Индия) в 1943 г. был связан с болезнью риса (коричневые пятна). В середине 40-х годов в США из-за грибка, вызывающего викторианскую болезнь растений, погиб овес. В 1970— 1971 гг. по всей территории США распространилась эпи­демия кукурузной болезни. Установлено, что большинст­во из этих эпидемий зависит от климатических условий, так как возбудители болезней могут размножаться и раз­виваться при определенных климатических условиях.

Климатические условия влияют на продуктивность животноводства, причем последствия многих климатиче­ских аномалий (например, засух) сказываются на живот­новодстве спустя несколько лет.

Все это вместе взятое еще более обостряет проблему взаимодействия климата и сельскохозяйственного произ­водства и делает ее все более актуальной, а затраты на изучение климата — рентабельными.