1. Введение

Картофель относится к сельскохозяйственным культурам многофункционального назначения, его используют на продовольственные, кормовые и технические нужды. В продуктовой корзине россиян эта культура занимает одно из доминирующих мест. Душевое потребление картофеля по данным Росстата в 2023 г. составило 86 кг, что практически в два раза больше общемирового показателяпри [1][2]. Обеспечение стабильного выращивания отечественного картофеля представляется ключевой составляющей продовольственной безопасности России [3].

На сегодняшний день перспективная российская территория по природным условиям для результативного товарного производства картофеля является южная часть Западносибирской равнины. Средняя урожайность картофеля здесь варьирует от 14 до 16 т/га, а доля региона в национальном валовом сборе колеблется от 12 до 15% [1].

В последние десятилетия на юге Западной Сибири многие исследователи отмечают изменение основных климатических параметров, влияющих на продуктивность многих сельхозкультур, не исключая картофель. Например, на фоне роста среднемноголетних температур воздуха отмечается увеличение продолжительности периода активной вегетации и рост суммы активных температур [4][5][6]. В этих условиях появляются новые возможности для введения в севооборот более теплолюбивых сортов картофеля, пересматриваются технологические приемы возделывания, а также сроки посадки и уборки. Но для реализации открывающегося потенциала важно знать специфику территориальных особенностей биоклиматических ресурсов, их изменчивость в период активной вегетации. Понимание происходящих процессов позволяет разрабатывать надлежащие адаптационные мероприятия для успешного функционирования отрасли картофелеводства.

Отсюда целью исследования является пространственно-временной анализ агроклиматических условий, определяющих адаптационные возможности выращивания картофеля на территории южной тайги и подтайги Западносибирской равнины.

2. Материалы и методы исследования

Информационно-аналитическую основу исследования составили массивы метеорологических данных за период с 2005 по 2024 гг. ООО «Расписание погоды» [7], National Centers for Environmental Information [8] и архивы баз данных ИМКЭС СО РАН [9][10] по 32 метеорологическим станциям. Вегетационный период рассматривался в интервале с 1 мая по 30 сентября, что соответствует срокам посадки и уборки урожая картофеля в регионе.

В ходе исследования оценивался следующий комплекс агроклиматических параметров:

– даты начала и завершения периода активной вегетации, определяемые как устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через отметку +10°C [11];

– продолжительность периода активной вегетации;

– сумма активных температур (САТ) выше +10 °C;

– среднесуточные значения температуры воздуха и почвы;

– длительность солнечного сияния и светового дня;

– суммарное количество атмосферных осадков.

Температурная динамика почвенного слоя на глубине 10–20 см изучалась по результатам наблюдений в Томском районе Томской области [9] и данных по г. Томску ВНИИГМИ-МЦД [12]. Вероятностный анализ агроклиматических параметров основывался на оценке частоты, с которой выделенное явление наблюдалось в заданный промежуток времени (год, месяц, декада).

Для визуализации и картографического представления пространственно-временных особенностей и закономерностей применялось программное обеспечение ArcGIS.

3. Основные результаты

Агроклиматические условия, воздействующие на продуктивность представителя семейства паслёновых, в южной тайге Западной Сибири имеют довольно выраженную пространственно-временную изменчивость.

Даты наступления и завершения периода активной вегетации, от которых зависят сроки начала и окончания возделывания картофеля, варьируют в пределах 7-15 дней относительно среднемноголетних норм. Пространственная неоднородность этих характеристик наиболее отчетливо проявляется в широтном направлении. На западной ст. Ишим (Омская область) средняя дата старта периода активной вегетации приходится на 12 мая, при этом вероятность его начала в первой декаде мая составляет 60%. Для ст. Кыштовка (Новосибирская область) максимальная вероятность перехода среднесуточной температуры через порог +10°С наблюдается также в первой декаде мая (45%), а усредненная дата сдвигается на 18 мая. На восточной ст. Енисейск (Красноярский край) период с вероятностью 40% начинается в третьей декаде мая (рис. 1). Соответственно на юго-западе исследуемой территории посадка картофеля начинается уже в первой, второй декадах мая; в северо-восточном направлении оптимальные сроки посадки сдвигаются на конец второй и на третью декады мая.

Завершение периода активной вегетации на большинстве метеостанций фиксируется во второй декаде сентября с вероятностью свыше 50%. Среднемноголетние даты окончания этого этапа различаются не так сильно, как в весенний период: на ст. Ишим они приходятся на 20 сентября, ст. Кыштовка — 15 сентября, а на ст. Енисейск — на 13 сентября. К этому времени по всему региону, как правило, заканчиваются картофелеуборочные работы.

Если говорить о временной динамике, то в последние десятилетия наблюдается тенденция к более раннему наступлению весеннего перехода: на восточных метеостанциях (Томск, Мариинск) сдвиг составил 6–9 дней, на западных (Кыштовка, Тобольск) — 3–8 дней. В осенний период зафиксировано смещение дат завершения вегетации на более поздние сроки: на станциях Тобольск и Кыштовка — на три дня, на станциях Ялуторовск, Пудино и Мариинск — на шесть дней.

Изменение временных границ периода активной вегетации повлекло изменение его продолжительности. Для большинства метеостанций характерно устойчивое удлинение периода активной вегетации в среднем на 8–10 дней. Вследствие этого появляется возможность выращивать даже позднеспелые сорта картофеля с условием учета межгодовой вариабельности. Прослеживается выраженная широтная пространственная дифференциация: на южных метеостанциях длительность периода варьирует от 124 дней (ст. Колывань) до 134 дней (ст. Ишим); по мере движения к северу этот показатель сокращается до 112–117 дней.

Показатели суммы активных температур (САТ), температуры воздуха и почвы используют при оценке теплообеспеченности, необходимой для полной вегетации картофеля. Для достижения зрелости ранним и среднеранним сортам требуется САТ 1000–1500°С при длительности вегетационного периода 70–90 дней, среднеспелым

——[13]—[6]

Среднемноголетняя температура воздуха тёплого периода изменяется в широтном градиенте с юго-запада на северо-восток в пределах от +16,4°С (ст. Ишим) до +15,9°С (ст. Кыштовка, ст. Пудино). В целом среднесуточная температура воздуха в тёплый сезон колеблется от +15°С на северо-востоке до +19°С на юго-западе при температурном оптимуме для роста картофеля около +17°С.

Прогрев почвы до +8°С на глубине 10–20 см служит индикатором для начала посадки картофеля. В Томском районе эти условия складываются во второй декаде мая с вероятностью 45%, в отдельные годы (2013, 2015), выпадая на первую декаду мая с вероятностью 30%. К началу июня среднесуточная температура почвы устойчиво превышает +11°С, что способствует активному приросту всходов.

Почвенная влага — один из главных компонентов получения высокого урожая. При норме осадков для полноценного развития картофеля в 300 мм [13] их фактическое среднемноголетнее количество на всех станциях близко к этому показателю — 270 мм. Межгодовая изменчивость сумм осадков колеблется от 200 до 400 мм, при этом их внутрисезонное распределение неравномерно (рис. 2). В целом в регионе минимальное количество осадков наблюдается в мае и сентябре. На западной ст. Ишим и восточной ст. Енисейск наибольшее количество осадков фиксируется в июле. На некоторых станциях, например на ст. Кыштовка, более влажным является август. Именно в этот интервал (с третьей декады июня по третью декаду августа) возрастает потребность культуры во влаге.

Урожайность картофеля имеет определенную зависимость от продолжительности светового дня и количества солнечных часов. В течение длинного дня на фазе раннего роста, которая приходится на июнь, растение активно формирует вегетативную массу и корневую систему. В этот период световой день длится около 17 часов. Максимум солнечного сияния фиксируется в июне–июле (280–309 ч/мес) [14] во время интенсивного цветения и начала клубнеобразования. Во второй половине лета, когда происходит основной прирост клубневой массы, потребность культуры в освещении снижается: световой день сокращается до 14–15 часов, а продолжительность солнечного сияния уменьшается до 200–240 ч/мес [14].

Подводя итоги, можно отметить, что основные агроклиматические характеристики на исследуемой территории в целом соответствуют биологическим требованиям для полноценного роста картофеля. Длительность фазы активной вегетации варьирует по исследуемой территории от 112 до 134 суток и полностью покрывает минимальные потребности почти всех сортов культуры (рис. 3). Сумма активных температур в пределах 1700–2100°С гарантирует достижение клубнями физиологической зрелости. Среднесуточные показатели температуры воздуха (15,9–16,4°С) укладываются в оптимальный интервал для клубнеобразования. Объём атмосферных осадков за сезон сопоставим с агротехнической нормой, однако их неравномерное внутригодовое распределение диктует необходимость контроля влагообеспеченности в наиболее чувствительные периоды развития растений.

4. Обсуждение

Изменения основных климатических характеристик в последние десятилетия ставят перед местными аграриями задачу адаптации отрасли к происходящим трансформациям. Как показывают российские и зарубежные исследования, влияние потепления на картофель неоднозначно: конечный результат зависит от того, достаточно ли растениям влаги, и насколько хорошо агротехнологии адаптированы к новым условиям. Увеличение длительности периода активного роста растений является ответом на потепление, однако его положительное влияние на сельское хозяйство реализуется преимущественно в регионах с достаточным и стабильным увлажнением, в засушливых зонах этот эффект часто нивелируется усиливающимся водным стрессом [15][16][17]. В отличие от центральной и южной частей Европейской России, где потепление часто сопровождается учащением летних засух, южнотаёжная подзона Западной Сибири по долгосрочным показателям сохраняет умеренно влажный климатический режим. Тем не менее, для картофеля в каждую фазу развития существует ряд природно-климатических опасностей (сильные и продолжительные осадки, поздние сильные заморозки, жаркая погода, низкая влажность воздуха и т.д.) и их недоучет может негативно сказываться на конечной урожайности [6]. Так, например, более тёплая погода может способствовать формированию большего количества крупных клубней, что улучшает товарный вид урожая. Однако если в июне-июле не хватает влаги, это может вызвать повторный рост клубней и сделать продукцию менее однородной. Напротив, слишком влажная погода в июле–августе ухудшает лёжкость картофеля: клубни становятся более чувствительными к механическим повреждениям и легче поражаются болезнями.

5. Заключение

Анализ многолетних данных по метеостанциям, расположенным в подзонах южной тайги и подтайги Западной Сибири, показал, что современные погодные условия и их многолетняя изменчивость в целом благоприятны для раскрытия генетического потенциала картофеля. Основные показатели, такие как продолжительность периода активной вегетации, величина САТ, температура воздуха, количество осадков, световой режим соответствуют агротехническим требованиям культуры. Вместе с тем межгодовая вариабельность некоторых показателей и сдвиг фенологических сроков обуславливают необходимость внедрения адаптивных подходов к применению следующих агротехнических приёмов.

Дифференцированный подбор сортов с учётом продолжительности вегетационного периодаустановленное удлинение периода активной вегетации (за счёт более раннего начала и более позднего завершения) создаёт возможность для выращивания даже среднепоздних и поздних сортов. Однако высокая межгодовая вариабельность продолжительности периода активной вегетации (от 112 до 134 суток) требует выбора сортов с разной степенью скороспелости, чтобы минимизировать риски недобора урожая в холодные годы.

Анализ температурного режима почвы на глубине 10-20 см показал, что устойчивый переход через +8°С в разные годы может смещаться на одну или две декады, что ведет к корректировке сроков посадки в зависимости от прогрева почвы. Ориентироваться необходимо не на фиксированную календарную дату, а на фактический прогрев почвы, что позволяет избежать повреждения клубней заморозками и обеспечить дружные всходы. Это особенно важно при сдвиге весенних сроков начала вегетации на 3–9 дней раньше среднемноголетних значений.

Пик потребности культуры во влаге приходятся на июль–август, в этот период особенно важен контроль влагообеспеченности. Однако межгодовая изменчивость суммы осадков и их неравномерное внутрисезонное распределение могут приводить к дефициту влаги в отдельные годы или периоды. Поэтому рекомендован постоянный мониторинг и проведение поливов в фазы активного роста и клубнеобразования, когда засуха представляет наибольшую опасность. В условиях засухи целесообразно использование оросительных систем или влагосберегающих технологий (мульчирование, снегозадержание) для гарантированного получения стабильных урожаев.

Перспективы дальнейших исследований связаны с оценкой влияния климатических изменений на качество клубней (крахмалистость, товарность) и разработкой региональных моделей прогнозирования урожайности с учётом всех выявленных агроклиматических факторов.

The additional file for this article can be found as follows: