Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

УДК 633.111.«321»:631.527:631.524.85

DOI: 10.31857/S2500262722010057

АНАЛИЗ И КРАТКОСРОЧНЫЙ ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

В АДАПТИВНОЙ СЕЛЕКЦИИ ЯРОВЫХ ЗЕРНОВЫХ

А.И. Кинчаров, кандидат сельскохозяйственных наук,

Е.А. Дёмина, кандидат сельскохозяйственных наук

Самарский федеральный исследовательский центр РАН, Поволжский научно-исследовательский институт

селекции и семеноводства им. П.Н. Константинова,

446442,Самарская обл., п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Шоссейная, 76

E-mail: kincharov_ai@mail.ru

Глобальное потепление климата привело к увеличению частоты проявлений экстремальных погодных аномалий - высоких

температур, засух и ливней. Прогнозируемое повышение температуры на 1,5^оС к 2050 г. свидетельствует о возможности

дальнейших негативных изменений, которые затронут агропромышленный сектор. В ответ на климатические вызовы

необходимо снижение зависимости растениеводства от меняющихся погодных условий и стабильное увеличение урожай-

ности в будущем. Цель исследований - анализ текущего состояния и прогноз климатических изменений в регионе для

коррекции подходов к адаптивной селекции и обеспечения устойчивости яровых зерновых к изменениям климата. Объект

исследований - метеоусловия за 1990-2020 гг., фенологические наблюдения и урожайные данные конкурсного испытания

пшеницы яровой и сорта «долгожителя» Кинельская 59. Метеоусловия за вегетацию культуры в регионе претерпели су-

щественные изменения: среднесуточная температура воздуха в среднем за 2010-2020 гг.возросла на 2,11^оС с прогнозом на

2021-2030 гг. до 3,00^оС, сумма осадков снизилась соответственно на 23,94 мм и 49,80 мм к среднемноголетней норме. Это

повлияло на продолжительность вегетации культуры: средние сроки сева по десятилетиям практически не изменились,

но при этом сроки уборки урожая сократились на 8 суток. Увеличение вариабельности урожайности свидетельствует о

том, что нынешние программы и методы селекции недостаточно подготавливают пшеницу к климатической неопреде-

ленности и изменчивости. С учетом анализа предстоящих климатических изменений считаем, что необходимо особое

внимание уделить в первую очередь анализу разнообразия откликов сортов коллекционного материала на меняющиеся

условия и выделять для скрещиваний формы с минимальной реакцией на неблагоприятные факторы среды в условиях

более жарких и засушливых лет.

ANALYSIS AND SHORT-TERM FORECAST OF CHANGES IN CLIMATIC CONDITIONS

IN THE ADAPTIVE BREEDING OF SPRING CEREALS

Kincharov A.I., Demina E.A.

Samara Federal Research Scientific Center of RAS, Volga Scientific Research Institute of Selection

and Seed-Growing named after P.N. Konstantinov,

446442, Samarskaya obl., p.g.t. Ust-Kinelskiy, ul. Shosseinaya, 76

E-mail: kincharov_ai@mail.ru

Global climate warming has led to an increase in the frequency of extreme weather anomalies - heat waves, droughts and downpours.

The projected temperature increase of 1.5°C by 2050 indicates further negative changes that will affect the agro-industrial sector.

In response to climate challenges, it is necessary to solve the problems of reducing the dependence of crop production on changing

weather conditions and a stable increase in yields in the future. The purpose of the research is to analyze the current state and

forecast of climate change in the region to correct the strategy of adaptive breeding and ensure the stability of spring cereals to

climate change. The objects of research are weather conditions for 1990-2020, phenological observations and yield data of competitive

testing of spring wheat and «long-lived» Kinelskaya 59 varieties. Weather data is analyzed using the capabilities of Microsoft Excel

2007. The analysis of weather conditions during the growing season of the crop in the region indicates significant changes: the

average daily air temperature is plus 2.11°C on average for 2010-2020 and the forecast is plus 3.00°C for 2021-2030, according to

the amount of precipitation, respectively, minus 23.94 mm and the forecast is minus 49.80 mm to the average annual norm. Weather

conditions affected the duration of the growing season of the crop: the average sowing time for decades has practically not changed,

but at the same time the maturation and harvesting periods have been reduced by eight days. The increase in yield variability in the

world indicates that current breeding programs and breeding methods do not sufficiently prepare wheat for climatic uncertainty and

variability. Taking into account the analysis of upcoming climate changes, we believe that special attention should be paid primarily

to the analysis of the diversity of responses of varieties of collection material to changing conditions and to allocate forms for crosses

with minimal reaction to adverse environmental factors in hotter and drier years.

Ключевые слова: глобальное потепление, температура воз-

Key words: global warming, air temperature, precipitation, spring

духа, осадки, пшеница яровая (Triticum aestivum L.), устойчи-

wheat (Triticum aestivum L.), stability, adaptability, productivity.

вость, адаптивность, продуктивность.

Селекционная работа, в историческом плане, началась

ного времени, происходило конкурентное выживание и

с того, что из года в год, отбирая более продуктивные

преимущественное размножение определенных особей

соцветия с целью получения семян для посева, люди

[1], форм и популяций. Со временем у них вырабатывалась

улучшали различные популяции культурных растений для

приспособленность [2], адаптация к определенным усло-

возделывания в местных климатических условиях, ускоряя

виям, складывающимся в конкретной местности. Образо-

тем самым длительный естественный отбор, описываемый

вавшиеся таким образом формы, в основном - популяции,

Чарльзом Дарвином. Таким образом, благодаря человеку и

имели хорошую и стабильную продуктивность по годам.

различным погодным условиям в течение продолжитель-

С развитием научной селекции и современных познаний в

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

генетике, физиологии, биохимии, иммунологии, экологии

длительный повышенный температурный фон, превос-

и других смежных науках, создание сортов обрело более

ходящий среднемноголетнюю норму за продолжительный

сложные очертания и ускоренные темпы улучшения

период;

культур в требуемом для человечества направлении. Од-

различные виды засух и суховеев, проявляющиеся с

нако, несмотря на то, что современный инструментарий

момента появления всходов и до уборки культур.

геномной селекции позволяет сократить продолжитель-

Дальнейшее потепление климата на земле, по данным

ность селекционного процесса, в засушливых условиях

различных исследователей, продлится, как минимум, до

при невысоком коэффициенте размножения семян, сроки

конца текущего столетия. При этом в Парижском со-

создания и коммерциализации сортов превышают 10…15

глашении по климату ставилась задача снижения темпов

лет. Таким образом, сегодня подбор исходного материала

потепления климата не выше 1,5^оС к 2050 г. и не более

и скрещивания проводятся для получения сортов, которые

2,0^оС - к 2100 г. Однако в Шестом докладе Межправи-

будут возделывать в производстве в 2030-х гг. Поэтому

тельственной группы экспертов по изменению климата

в условиях глобального потепления климата, в первую

от 07 августа 2021 г. отмечается, что порог превышения

очередь надо обратить внимание на характер и скорость из-

в 1,5^оС будет достигнут уже к 2040 г. [5]. С учетом того,

менения погодно-климатических факторов. Как отмечают

что среднегодовая температура в России растет быстрее

J. Hansen et al. [3] частота проявлений чрезвычайно жаркой

общемировой более чем в 2,5 раза [17], необходим анализ

погоды, по сравнению с десятилетиями до 1980 г., увели-

изменения погодно-климатических условий в разрезе ре-

чилась приблизительно в 50 раз. Если тогда, чрезвычайная

гионов страны. Прогнозирование климата в краткосрочной

летняя жара, как правило, затрагивала 0,1…0,2% поверх-

перспективе (от года до десятилетия), дает возможность

ности планеты, сегодня около 10%. Глобальное потепление

адаптироваться и обеспечить устойчивость к изменениям

приводит к увеличению частоты экстремальных погодных

климата [18].

явлений, включая волны жары, засух и ливней [4], а также

В связи с этим, в работе поставлена цель - провести

пожаров и наводнений [5]. Многие исследователи на фоне

анализ изменения погодно-климатических условий ве-

этих изменений отмечают увеличение вариабельности

гетационного периода места проведения исследований

урожайности сельскохозяйственных культур. D.K. Ray et

в разрезе десятилетий за 31-летний период, выявить их

al. [6] приводят данные, что за последние 20 лет в Западной

влияние на рост и развитие яровой мягкой пшеницы, опре-

Европе, в Соединенном Королевстве, Франции, Германии,

делить тренд и скорость агроклиматических изменений в

Испании и Италии, изменчивость климата объясняет ~31…

регионе на короткую перспективу. Актуальность таких

51% вариабельности урожайности пшеницы, в Восточной

исследований обусловлена тем, что, несмотря на высокий

Европе, Украине, Российской Федерации и Казахстане -

адаптационный потенциал многих культурных растений,

23…66% вариабельности. Усредненная по всему миру

в условиях резкого изменения погодно-климатических

изменчивость климата объясняла ~35% вариабельности

условий он может оказаться недостаточным, и, скорее

урожайности пшеницы [6]. За 1990-2007 гг. валовое произ-

всего, потребуется корректировка некоторых аспектов

водство зерна пшеницы в России составило в среднем 38,8

стратегии адаптивной селекции в регионе.

млн.т (по годам ±30,4%), при средней урожайности 1,54 т/

Методика. В работе использовали массив данных

га (±33,1%). Еще более высокая зависимость от погодных

с 1990 по 2020 гг. Характеристика метеоусловий места

условий отмечается в Самарской области, где за анализи-

проведения исследований представлена по данным ме-

руемый период валовое производство зерна варьировало

теопоста Усть-Кинельский Самарского ГАУ, использо-

от 647,5 тыс. до 2 748,4 тыс.т (±61,9%), в том числе яровой

вали такие показатели, как среднесуточная температура

пшеницы - от 162,0 тыс. до 690,9 тыс.т (±62,0%), при сред-

воздуха (^оС), сумма осадков (мм) за сутки с 01 мая по

ней урожайности по годам от 0,59 до 1,82 т/га.

31 августа, по которым рассчитывали среднюю температу-

Учитывая все негативные аспекты и то, что большая

ру воздуха и сумму осадков за месяц. Гидротермический

часть посевных площадей сельскохозяйственных культур

коэффициент увлажнения Селянинова (ГТК) рассчитан по

в Российской Федерации находится в континентальной

формуле: ГТК = R·10/Σt; где R - сумма осадков за период

зоне рискованного земледелия, в частности засушливого

с температурами выше +10°C (мм), Σt - сумма температур

климата, зависимость растениеводства от агрометеоро-

за то же время (°C). Для большей информативности и

логических условий остается очень высокой. Поэтому

наглядности анализируемый срок исследований разбит

многие исследователи уделяют особое внимание вопро-

на три периода: 1990-1999 гг.; 2000-2009 гг. - по 10 лет

сам стабильности урожаев [7, 8], адаптивности [9, 10] и

и 2010-2020 гг. - 11 лет. С учетом работы с большими

устойчивости сортов к абиотическим стрессам [11, 12,

объемами данных полученные результаты представлены в

13]. Однако современные вызовы глобального потепле-

виде аналитических таблиц, где за каждый период приве-

ния климата, особенно сильно проявившиеся в последнее

дены минимальные и максимальные отклонения величин

десятилетие [14], требуют от мировой аграрной науки

показателей от среднемноголетнего значения, среднее

больших усилий по снижению зависимости отрасли от

отклонение в год (отношение суммарного отклонения

экстремальных погодных явлений [15], существенно вы-

за период на количество лет) и соотношение количества

ходящих за пределы среднемноголетних наблюдений,

лет с отрицательными и положительными отклонениями.

для обеспечения продовольственной безопасности [16].

Конкурсное сортоиспытание яровой мягкой пшеницы в

Следует отметить, что агроклиматические зоны Россий-

объеме 36…60 образцов ежегодно закладывали в селек-

ской Федерации, с учетом больших территориальных

ционном севообороте на делянках с учетной площадью

масштабов, имеют свои характерные неблагоприятные

25 м²по методике Государственного сортоиспытания

абиотические факторы среды, проявляющиеся в течение

сельскохозяйственных культур [19] в четырехкратной по-

вегетации сельскохозяйственных культур. В условиях

вторности, с выполнением наблюдений за прохождением

Поволжья, Оренбуржья, ряда регионов Сибири, а также

фенологических фаз развития растений, развитием болез-

Казахстана, негативное влияние на рост и развитие рас-

ней и вредителей. Почва опытного участка - чернозем

тений оказывают в основном следующие факторы:

типичный среднемощный легкоглинистый, содержание

низкая влагообеспеченность почвы, связанная с её

гумуса в слое 0…15 см (по И.В. Тюрину, ГОСТ 2613-

малыми запасами весной и дефицитом осадков в период

91) в пределах 5…6 %, легкогидролизуемого азота -

вегетации;

28…49 мг/кг почвы, подвижного фосфора - 61…77 мг/кг

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

Табл. 1. Анализ среднесуточной температуры воздуха за 31-летнийпериод (по данным метеопоста Усть-Кинельский,

1990-2020 гг.)

Отклонение среднесуточной температуры воздуха от среднемноголетней нормы (^оС)

Показатель

май (14,1*)

июнь (18,7)

июль (20,7)

август (18,9)

май-август (18,1)

1990-1999 гг.

Интервал отклонений, ^оС

-3,0…+4,0

-1,7…+4,8

-3,0…+2,9

-1,9…+0,3

-1,5…+2,4

Среднее отклонение в год, ^оС

+0,55

+1,44

+0,17

-0,85

+0,33

Количество лет с отрица-

5/5

4/6

5/5

8/2

5/5

тельными / положительными

отклонениями**

2000-2009 гг.

Интервал отклонений, ^оС

-3,9…+4,1

-4,1…+3,7

-2,0…+2,6

-2,0…+4,1

-0,9…+1,4

Среднее отклонение в год, ^оС

+0,58

+0,15

+0,77

+0,79

+0,57

Количество лет с отрица-

2/8

5/5

2/8

3/7

2/8

тельными / положительными

отклонениями**

Период 2010-2020 гг.

Интервал отклонений, ^оС

-0,3…+4,4

-2,2…+4,6

-0,6…+6,2

-0,9…+5,9

+0,1…+5,1

Среднее отклонение в год, ^оС

+2,61

+1,36

+2,21

+2,15

+2,11

Количество лет с отрица-

1/10

4/7

3/8

2/9

0/11

тельными / положительными

отклонениями**

*среднемноголетняя норма за соответствующий период;

**в числителе количество лет за десятилетие с отрицательными отклонениями средней температуры от среднемноголетней нормы, в зна-

менателе - с положительными

(ГОСТ 26204-91), обменного калия - 374…423 мг/кг

несуточной температуре относительно среднемноголетних

(ГОСТ 26210-91), pH солевой вытяжки - 5,4 ед. (ГОСТ

значений - восемь прохладных лет из десяти (8/2).

26483-85).

В последующие 10 лет (2000-2009 гг.) наблюдается

Уборку осуществляли селекционными комбайнами

незначительное увеличение температурного фона за

Sampo 130, массу зерна с делянки приводили к стандартной

условную вегетацию в целом (в среднем на +0,57 ^оС в год)

влажности 14% с пересчетом на урожайность в ц/га.

и некоторое снижение амплитуды отклонений от средне-

Математическую обработку урожайных данных кон-

многолетних значений по годам от -0,9 до +1,4 ^оС.

курсного сортоиспытания выполняли с использованием

При этом отмечается значительное снижение коли-

пакета селекционно-ориентированных программ Agros

чества лет с отрицательными отклонениями - с пяти лет

2.11 [20], STATISTICA, с расчетом наименьшей суще-

в предыдущем десятилетии, до двух - в анализируемом

ственной разницы на 95% уровне значимости. Графики,

периоде: 20% прохладных лет и 80% более теплых и

расчеты и уравнения линейного, полиномиального трен-

жарких. Следует особо отметить резкое, по сравнению

дов подготовлены при помощи пакета Анализ данных

с предыдущим десятилетием, изменение температурных

Microsoft Excel 2007, с расчетом коэффициента аппрок-

условий августа месяца - три года с отрицательными от-

симации (R²), который показывает уровень соответствия

клонениями, против восьми в предыдущем десятилетии.

линии тренда фактическим данным.

В последний раз значительное отклонение температуры

Результаты и обсуждение. Анализ погодных условий

воздуха в отрицательную сторону отмечено в августе

по десятилетиям, в сравнении со среднемноголетними

2002 г. - минус 2,0 ^оС к норме, до 16,9 ^оС.

значениями, сложившимися к 1990 г., свидетельствует

Третий анализируемый период (2010-2020 гг.) стал на-

о наличии значительных изменений условий вегета-

много теплее и жарче предшествующих двух десятилетий.

ции яровой мягкой пшеницы за эти годы относительно

Отрицательные отклонения среднесуточной температуры

среднемноголетней нормы (табл. 1). Результаты ретро-

мая, июля и августа в эти годы не превышали 1°С, ис-

спективного анализа свидетельствуют о том, что первый

ключение - июнь 2017 г. (16,5^оС) - минус 2,2° к норме.

месяц вегетации культуры (май) в 90-х гг. ХХ-го столетия

При этом положительные отклонения по всем месяцам

характеризуется практически равными значениями отри-

достигали 4,4…6,2^оС и в целом за вегетацию - плюс 5,1^оС.

цательных и положительных отклонений среднесуточной

Отклонение среднесуточной температуры воздуха от

температуры воздуха от среднемноголетнего значения

среднемноголетних значений по всем месяцам 11-летнего

(14,1^оС), которые по годам составляли от -3,0 до +4,0 ^оС.

периода, в годовом выражении, достигло рекордных

Среднее отклонение в год за период составило +0,55 ^оС

положительных значений в пределах 1,36…2,61^оС, а за

(суммарное за 10 лет +5,5 ^оС). При этом количество лет

условную вегетацию яровых зерновых - 2,11^оС, тогда как

с отрицательными и положительными отклонениями за

в предыдущем десятилетии эти величины были почти в

десятилетие были равны - пять на пять (5/5).

4 раза ниже. Анализируя в целом вегетационный период

Аналогичную картину наблюдали в июле и в среднем

(май-август), необходимо отметить, что за последние 11

за вегетационный период (май-август). В качестве исклю-

лет во все годы отмечали только положительные откло-

чения можно выделить август, в котором большинство лет

нения среднесуточной температуры воздуха относительно

за десятилетие было несколько более прохладным по сред-

среднемноголетней нормы.

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

Табл. 2. Анализ количества осадков в месяц за 31-летний период (по данным метеопоста Усть-Кинельский), мм

Отклонение суммы осадков от среднемноголетней нормы за период

Показатель

май (33*)

июнь (39)

июль (47)

август (44)

май-август (163)

1990-1999 гг.

Интервал отклонений, мм

-23,5…+100,5

-36,9…+68,0

-39,8…+50,7

-43,5…+51,4

-74,3…+162,0

Сумма отклонений за пери-

+14,30

+7,55

+5,71

+0,49

+16,63

од, мм/год

Количество лет с отрица-

3/7

5/5

7/3

6/4

тельными / положительны-

ми отклонениями**

2000-2009 гг.

Интервал отклонений, мм

-17,8…+18,0

-21,4…+43,1

-34,1…+108,9

-37,7…+62,3

-72,3…+106,0

Сумма отклонений за пери-

-2,15

+14,60

+11,63

-10,13

+13,95

од, мм/год

Количество лет с отрица-

7/3

3/7

5/5

7/3

3/7

тельными / положительны-

ми отклонениями **

2010-2020 гг.

Интервал отклонений, мм

-26,9…+37,4

-38,5…+90,8

-45,3…+34,4

-42,7…+63,5

-105,3…+60,9

Сумма отклонений за пери-

-2,59

+2,12

-14,15

-9,31

-23,94

од, мм/год

Количество лет с отрица-

7/4

6/5

8/3

тельными / положительны-

ми отклонениями **

*среднемноголетняя норма за соответствующий период;

**в числителе количество лет за десятилетие с отрицательными отклонениями суммы осадков от среднемноголетней нормы, в знамена-

теле - с положительными отклонениями

За годы исследований вегетационный период с отри-

павших осадков по месяцам и в целом за вегетационный

цательным отклонением от среднемноголетних значений

период (май-август) трех десятилетий свидетельствует о

(то есть ниже 18,1^оС) среднесуточной температуры воздуха

том, что в первый период (1990-1999 гг.) за все месяцы в

в последний раз в регионе наблюдали в 2003 г. (-0,3^оС к

среднем происходило увеличение количества выпавших

норме) и в 2002 г. (-0,9^оС), то есть более 17 лет назад. В

осадков по месяцам от +0,49 мм до +14,30 мм (табл. 2). В

2021 г. среднесуточная температура воздуха за май соста-

целом за вегетацию - +16,63 мм, при разбросе по годам:

вила 20,8^оС (+6,7 к среднемноголетней норме), за июнь -

от недобора осадков -74,3 мм (1998 г.) до значительного

22,9^оС (+4,2), за июль - 23,5^оС (+2,8), за август - 24,7^оС

их увеличения +162,0 мм (1990 г.), которое практически

(+5,8), что вызывает определенную обеспокоенность

равнялось среднемноголетним значениям (163 мм), то

складывающейся ситуацией.

есть в 1990 г. за май-август выпала почти двойная норма

Анализ вегетационных периодов (май-август) трех

осадков равная 325 мм.

десятилетий свидетельствует о значительных изменениях

Во втором десятилетие (2000-2009 гг.) на фоне даль-

температурного фона за столь короткий срок: в первый

нейшего повышения среднесуточной температуры воздуха

анализируемый период (1990-1999 гг.) условия вегетации

за май-август, по сравнению с предыдущим периодом,

растений оказались теплее в среднем на +0,33 ^оС. При

отмечали небольшой недобор осадков в течение двух ме-

этом в половине лет (1990, 1992, 1993, 1994, 1999 гг.)

сяцев - май (-2,15 мм/год) и август (-10,13 мм/год). Но при

температурный режим был относительно более прохлад-

этом условно каждая вегетация растений яровой пшеницы

ным (менее 18,1 ^оС), что вполне приемлемо для условий

в этот период проходила при незначительном превышении

континентального климата Самарской области и Средне-

осадков, а в среднем за вегетацию выпадало на 13,95 мм

волжского региона; во втором периоде (2000-2009 гг.)

осадков больше нормы.

условия вегетации в среднем теплее уже на +0,57^оС, но при

Третий изучаемый период (2010-2020 гг.) особо

этом количество прохладных лет существенно меньше -

выделился недобором осадков практически по всем ис-

два года (2002 и 2003 гг.); третий период (2010-2020 гг.)

следуемым месяцам. При этом отмечен значительный

существенно отличается от предыдущих десятилетий тем,

дефицит осадков в июле -14,15 мм (суммарно за 11 лет

что по условиям вегетации яровых зерновых он оказался

155,7) и августе -9,31 мм (суммарно - 102,4 мм). Сред-

намного теплее предыдущих - в среднем на +2,11^оС. Дан-

ние отклонения за год в мае (-2,59 мм) и июне (-2,21 мм)

ное отклонение в 6,4 раза выше, чем в первом периоде, и

были значительно меньше. И это в условиях сильного

при этом не отмечено ни одного года с температурным

повышения температурного фона. Необходимо отметить,

фоном ниже климатической нормы (среднемноголетних

что среднее увеличение за последний период среднесу-

значений).

точной температуры воздуха за май-август на +2,11^оС

Повышение температуры воздуха, теоретически

(к среднемноголетней норме), скорее всего, привело и к

увеличивает испарение влаги с водной поверхности, по-

определенному дефициту осадков за условную вегетацию

чвы и других объектов, и соответственно стоит ожидать

-23,94 мм (суммарный недобр осадков за 11 лет составил

увеличения количества осадков. Анализ количества вы-

263,3 мм).

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

Температура воздуха, май (14,1^оС)

Осадки, май (33 мм)

24,0

160,0

y = -7E-08x6 + 3E-05x5 - 0,0019x4 + 0,0535x3 - 0,6596x2

y = 1E-05x⁶ - 0,0014x⁵ + 0,0575x⁴ - 1,1089x³ + 9,9126x²

22,0

140,0

+ 3,2103x + 10,31

- 35,682x + 79,159

0,0

20,0

R² = 0,3527

R² = 0,2181

0,0

18,0

y = -0,7053x + 47,28

0,0

16,0

R² = 0,0754

0,0

14,0

0,0

y = 0,0956x + 13,861

12,0

0,0

R² = 0,1653

10,0

0,0

а)

б)

Рис. 1. График изменения среднесуточной температуры воздуха и суммы осадков за май с 1990 по 2020 г.:

а)

- температура;

- линейная (температура);

- полиномиальная (температура);

б)

- осадки;

- линейная (осадки);

- полиномиальная (осадки).

Таким образом, необходимо отметить снижение

средней (R²=0,218).

суммарного количества осадков за вегетацию яровых

Согласно полиномиальному графику формируется

зерновых культур (май-август) в течение исследуемого

волнообразный восходящий тренд на увеличение средне-

тридцатиоднолетнего периода. Если в первом десятиле-

суточной температуры воздуха в мае. Для определения

тии на фоне незначительного повышения температуры

прогноза изменения суточной температуры воздуха в

воздуха, максимальное превышение количества осадков

среднем к маю 2030 г. можно использовать уравнение

за вегетацию над среднемноголетней нормой в благопри-

линейной регрессии:

ятном 1990 г. составило 162 мм (99,4%), во втором (2006

Уt^{= 0,095x + 13,86 = 0,095·(31+10) + 13,86 = 17,16}

г.) - 106,0 мм (65,0%), а в третьем (2017 г.) - всего 60,9 мм

(оС),

(37,4%). Следовательно, благоприятные по осадкам мая и

где х - количество лет анализируемого периода (31 год

летних месяцев годы суммарно потеряли за 31 год более

с 1990 по 2020 гг., 10 - прогноз до 2030 г.).

100 мм осадков за условную вегетацию ранних зерновых

Необходимо отметить, что в начале исследуемого

культур.

периода (1990 г.), по расчетным данным, среднесуточная

В контексте исследований важно выявить интенсив-

температура воздуха составляла У = 0,095·1 + 13,86 =

ность изменения погодных условий за анализируемый

14,0 (^оС), фактическое значение - 12,9 ^оС, а в среднем за

период и рассчитать возможные последствия глобального

5 лет (1990-1994 гг.) по расчетным данным - 14,15 ^оС, по

потепления для региона на ближайшее десятилетие. На

фактическим - 14,20, что свидетельствует о высокой точ-

графиках изменения среднесуточной температуры воздуха

ности расчетных данных в среднем за 5 лет.

отчетливо виден восходящий линейный тренд изменения

Количество осадков в мае к 2030 г. в среднем по про-

средней температуры воздуха за период исследований и

гнозу составит:

нисходящий - по сумме осадков за май месяц (рис. 1).

Уpr^{= -0,705x + 47,28 = -0,705·(31+10) + 47,28 = 18,4}

Уровень достоверности - аппроксимация(R²) по ли-

(мм), что на 14,6 мм ниже многолетних значений (то есть

нейному тренду -довольно низкий для обоих показателей,

55,8% от нормы).

поэтому фактические данные дополнительно описаны

За годы исследований оптимальные сроки сева яровой

полиномом в шестой степени, где величина достоверно-

пшеницы на опытном поле практически не изменились - в

сти по температуре воздуха находится на уровне средних

среднем по десятилетиям 7-8 мая, а максимально поздние

значений (R²=0,352), а по сумме садков за май чуть ниже

по годам из-за осадков отмечали 21 мая в 1990-1999 гг. и

Температура воздуха, июнь (18,7^оС)

Осадки, июнь (39 мм)

28,0

160,0

y = 3E-06x6 - 0,0003x5 + 0,009x4 - 0,1402x3 + 0,9463x2 -

140,0y = -2E-06x6 + 0,0002x5 - 0,0041x4 - 0,0294x3 + 1,9533x2

26,0

2,0605x + 19,567

- 19,406x + 95,391

0,0

24,0

R² = 0,243

R² = 0,06

0,0

22,0

y = -0,4621x + 54

,29

0,0

R² = 0,0

143

20,0

0,0

18,0

0,0

y = 0,0116x + 19,511

16,0

0,0

R² = 0,0021

14,0

0,0

а)

б)

Рис. 2. График изменения среднесуточной температуры воздуха и суммы осадков за июнь с 1990 по 2020 гг.:

а)

- температура;

- линейная (температура);

- полиномиальная (температура);

б)

- осадки;

- линейная (осадки);

- полиномиальная (осадки).

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

Температура воздуха, июль (20,7^оС)

Осадки, июль (47 мм)

28,0

160,0

y = 3E-06x6 - 0,0003x5 + 0,0116x4 - 0,1984x3 + 1,6129x2

y = -5E-05x⁶ + 0,005x⁵

- 0,1816x⁴ + 3,0544x³ -

140,0

26,0

- 5,3341x + 25,189

23,702x² + 71,444x - 7,135

20,0

24,0

R² = 0,3215

R² = 0,2266

00,0

22,0

y = -0,1362x + 46,066

80,0

R² = 0,0013

20,0

60,0

y = 0,0785x + 20,557

18,0

40,0

R² = 0,112

16,0

20,0

14,0

0,0

а)

б)

Рис. 3. График изменения среднесуточной температуры воздуха и суммы осадков за июль с 1990 по 2020 гг.:

а)

- температура;

- линейная (температура);

- полиномиальная (температура);

б)

- осадки;

- линейная (осадки);

- полиномиальная (осадки).

17 мая в 2010-2020 гг. В условиях интенсивного нарас-

ставит в среднем 20,0^оС (+1,3° к норме), а сумма осадков

тания среднесуточной температуры воздуха и отсутствия

снизится в среднем до 35,4 мм (-3,6 мм). Условия июня

осадков в 2021 г., оптимальные сроки сева яровой пшени-

в среднем прогнозируются благоприятными для роста и

цы приходились на 2-7 мая, при его проведении в более

развития яровой пшеницы. На этот месяц приходятся фазы

поздние сроки (с 9 по 12 мая) урожайность снижалась

развития, связанные с формированием продуктивного

более чем на 30%.

стеблестоя, числа колосков в колосе и числа цветков в

С учетом прогноза сокращения количества осадков

колосках, кроме того, от погодных условий будет зависеть

и повышения температурного режима в мае, весенне-

фертильность пыльцы и яйцеклеток. В последние годы в

полевые работы, необходимо проводить в более сжатые

особо жарких и засушливых условиях на некоторых сортах

и максимально ранние сроки, для обеспечения условий

уже наблюдается так называемая «череззерница», которая

получения дружных всходов. При этом эффективное

играет существенную роль в снижении продуктивности

использование зимне-весенней влаги будет зависеть от

сортов, неадаптированных к жарким условиям и теплово-

сортов раннего срока сева с интенсивным начальным ро-

му шоку, связанному, в том числе, с высокими ночными

стом и кущением. При этом к наступлению жары растения

температурами воздуха.

должны практически «сомкнуться в рядках», максимально

В июле отмечается более высокий темп прироста

закрыв междурядья. Высокая дневная температура возду-

среднесуточной температуры воздуха (+0,078^оС в год;

ха, установившаяся в мае 2021 г., привела к увеличению

R²=0,112), которая к 2030 г. может составить в среднем

температуры поверхности почвы до 58…60^оС, что вызвало

23,8^оС (+3,1° к среднемноголетним значениям). По осад-

гибель части растений в фазе начала всходов.

кам, как и в предыдущем месяце, прогнозируется сниже-

Во второй месяц вегетации растений - июнь, на-

ние суммы за месяц - до 40,5 мм, что на 6,5 мм меньше

блюдаются высокие колебания температуры воздуха и

климатической нормы июля (рис. 3).

суммы осадков по годам, но в целом тренд изменений за

В июле яровая пшеница проходит такие фазы развития,

исследуемый период плавный (рис. 2). Это видно на обоих

как полное колошение, цветение, налив зерна и молочная

графиках по снижению значения коэффициента линей-

спелость. От условий их прохождения зависят озернен-

ной регрессии относительно мая. По расчетным данным

ность колоса и величина зерновки (крупность, плотность).

среднесуточная температура воздуха в июне к 2030 г. со-

Поэтому для сохранения и повышения уровня потенци-

Температура воздуха, август (18,9^оС)

Осадки, август (44 мм)

28,0

160,0

y = 3E-05x⁶ - 0,0024x⁵ + 0,0794x⁴ - 1,2344x³ +

y = -7E-08x6 + 1E-05x5 - 0,0005x4 + 0,0135x3 - 0,1561x2

26,0

140,0

9,4361x² - 36,014x + 101,3

+ 0,8794x + 16,223

120,0

R²

= 0,2292

R² = 0,4565

24,0

100,0

22,0

y = -0,7397x + 49,42

80,0

R² = 0,0489

20,0

60,0

18,0

40,0

y = 0,1267x + 17,614

16,0

20,0

R² = 0,2791

14,0

0,0

а)

б)

Рис. 4. График изменения среднесуточной температуры воздуха и суммы осадков за август с 1990 по 2020 гг.:

а)

- температура;

- линейная (температура);

- полиномиальная (температура);

б)

- осадки;

- линейная (осадки);

- полиномиальная (осадки).

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

Средняя температура воздуха, май-август

Осадки май-август

28,0

350,0

y = -2E-05x⁶ + 0,0014x⁵ - 0,0488x⁴ + 0,6816x³ -

y = 2E-06x⁶ - 0,0001x⁵ + 0,0046x⁴ - 0,0679x³ +

26,0

2,3995x² - 19,657x + 268,72

0,4359x² - 0,8262x + 17,822

300,0

² = 0,1487

24,0

R² = 0,4605

250,0

22,0

y = -2,0433x + 197,06

200,0

R² = 0,0751

20,0

150,0

18,0

y = 0,0781x + 17,886

16,0

R² = 0,2166

100,0

14,0

50,0

а)

Рис. 5. График изменения среднесуточной температуры воздуха и суммы осадков за период май-август с 1990 по 2020 гг.:

а)

- температура;

- линейная (температура);

- полиномиальная (температура);

б)

- осадки;

- линейная (осадки);

- полиномиальная (осадки).

альной продуктивности будущих сортов, необходимо об-

тие, повлияли на продолжительность вегетации яровой

ратить внимание на озерненность колоса сортов исходного

мягкой пшеницы. Оптимальные сроки сева культуры,

и селекционного материала в аномально жаркие годы.

с учетом физиологической спелости почвы и погодных

Наиболее сильные изменения в последнее десятилетие

условий в 1990-1999 гг., согласно фенологическим

происходят со среднесуточной температурой воздуха в

наблюдениям, приходились на 26.04-21.05 (в среднем

августе месяце (рис. 4). Согласно уравнению линейной ре-

по годам на 8-9 мая), уборочная спелость культуры на-

грессии ее повышение составляет 0,126^оС в год (R²=0,279).

ступала 05.08-07.09 (в среднем за десятилетие 22 авгу-

Согласно графикам и уравнениям регрессии можно про-

ста). Во втором периоде (2000-2009 гг.) средние сроки

гнозировать, что к августу 2030 г. средняя температура

сева яровой пшеницы условно приходились на 07 мая,

воздуха вырастет до 22,8^оС (на 3,9^оС выше климатической

что на 1,5 суток раньше предыдущего десятилетия, но

нормы), а сумма осадков снизится на 24,8 мм и составит в

при этом интервал сроков сева по годам сократился до

среднем 19,2 мм (43,6% от нормы).

14 суток (30.04-13.05). Несколько более высокий темпе-

Эти условия будут накладываться на фазы восковой и

ратурный фон летних месяцев, особенно августа, ускорил

полной спелости зерна, когда происходит формирование

созревание культуры примерно на 3 суток, по сравнению

таких важных элементов продуктивности, как выполнен-

с первым десятилетием(по годам - с 12.08 по 31.08, в

ность и масса зерновки, влияющие на продуктивность рас-

среднем - 19 августа). В третий период (2010-2020 гг.)

тения. Величины этих показателей определяют не только

сроки сева в среднем приходились на 8-9 мая (по годам с

формирование уровня урожайности культуры, но и его

27.04 по 19.05), что практически соответствует первому

качественные характеристики, влияющие на выход муки. В

десятилетию, но сроки уборочной спелости в среднем уже

стратегическом плане, уже сейчас, необходимо подбирать

приходились на 14 августа (по годам 04.08-02.09), что на

исходный материал для скрещиваний, устойчивый по этим

8 суток раньше первого десятилетия.

признакам к предстоящим изменениям погодных условий,

Негативное влияние изменения погодных условий на

возможно и в ущерб высокой потенциальной продуктив-

рост и развитие яровой мягкой пшеницы за исследуемый

ности новых сортов. Необходимо также отметить, что все

период можно проследить по урожайности сорта Кинель-

более часто наблюдаемые жаркие и засушливые условия в

ская 59 в питомниках размножения первого и/или второго

течение вегетации яровых зерновых, могут привести к тому,

года. Анализ этих данных и расчеты по уравнению линей-

что уборка, преимущественно, сдвинется на конец июля.

ного тренда: Y_К59 = -0,124x + 17,91 (R² = 0,027), свидетель-

В целом погода в период условной вегетации ранних

ствуют о том, что в условиях повышения среднесуточной

зерновых культур (май-август), согласно расчетам по

температуры воздуха и снижения количества осадков за

уравнениям линейной регрессии, в среднем к 2030 г. из-

вегетацию она ежегодно снижается условно на 12,4 кг/га.

менится следующим образом (рис. 5):

Одновременно урожайность новых сортов и линий кон-

средняя температура воздуха за период май-август

курсного испытания увеличилась на 14,8 кг/га в год (y =

составит 21,1^оС (+3,0^оС к среднемноголетней норме). При

0,148x + 17,90; при R² = 0,034).

этом по аналогии с 2010-2020 гг. будут наблюдаться более

Несмотря на высокий положительный эффект се-

высокие колебания значений по годам в сторону повыше-

лекционной работы, который выражается в ежегодной

ния среднесуточной температуры воздуха, а более низкие

прибавке урожайности новых сортов и линий 27,2 кг/га

величины будут близки к среднемноголетним (18,1^оС). Та-

(12,4+14,8 кг), в ближайшие годы потребуется создание

ким образом, в предстоящее десятилетие можно ожидать в

для региона еще более засухо- и жаростойких сортов

некоторые годы, повышения среднесуточной температуры

пшеницы и других сельскохозяйственных культур. Для

воздуха за «условную вегетацию» до 24,1^оС, что на 0,9^оС

их выведения необходимо в первую очередь изменить

выше аномально жаркого 2010 г.;

подход к подбору родительских форм для гибридизации

количество выпавших осадков за период май-август

с учетом предстоящих климатических изменений даже

к 2030 г. сократится в среднем до 113,2 мм (-49,8 мм к

на короткую перспективу. Несмотря на то, что изучение

среднемноголетним значениям).

коллекционного материала проводится в институте давно,

Существенные изменения погодных условий за трид-

а с 1990 г. объемы исследований были существенно уве-

цатилетний период и, особенно за последнее десятиле-

личены - до 450 образцов в год, основная задача при их

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 1

изучении заключалась в выделении из разнообразия сортов

зяйственная наука. 2020. № 5. С. 3-7. doi:10.31857/

источников и доноров хозяйственно-ценных признаков и

S2500262720050014.

свойств с высокими значениями средних показателей за

8. Сапега В.А., Турсумбекова Г.Ш. Урожайность,

годы исследований, необходимых для создания сортов ин-

экологическая пластичность и стабильность со-

тенсивного и полуинтенсивного типа с высоким потенциа-

ртов яровой мягкой и твердой пшеницы в южной

лом продуктивности. Такая стратегия повсеместно была

лесостепи Тюменской области // Аграрная наука

связана с так называемой «зеленой революцией» 1960-х гг.

Евро-Северо-Востока. 2020. Т. 21. № 2. С. 114-123.

и имела огромный успех во всем мире. Однако погодные

doi:10.30766/2072-9081.2020.21.2.114-123.

аномалии начала XXI в. и более частые их проявления в

9. Современные сорта яровой мягкой пшеницы для

последнее десятилетие даже в условиях Европы, могут сви-

лесостепной зоны Средневолжского региона /

детельствовать о том, что существующие программы и ме-

Е.А. Дёмина, А.И. Кинчаров, Т.Ю. Таранова и др. // До-

тоды селекции недостаточно подготавливают европейские

стижения науки и техники АПК. 2020. № 10. С. 16-21.

сорта пшеницы и других основных продовольственных

doi:10.24411/0235-2451-2020-11002.

культур к климатической неопределенности и изменчиво-

10. Адаптивный потенциал сортов пшеницы (озимой,

сти [21]. Гонка за высоким потенциалом продуктивности

яровой мягкой и яровой твердой) селекции Омского

новых сортов в условиях глобального потепления даже на

аграрного научного центра / М.Г. Евдокимов, И.А.

1,0 ^оС привела в последние годы к существенным недо-

Белан, В.С. Юсов и др. // Достижения науки и техники

борам валовой продукции зерна по всему миру.

АПК. 2020. Т. 34. № 10. С. 9-15. doi:10.24411/0235-2451-

Таким образом, в Самарской области повышение средне-

2020-11001.

суточной температуры воздуха вегетационного периода с

11. Кинчаров А.И., Таранова Т.Ю., Дёмина Е.А. Специфи-

1990 по 2030 гг. (прогноз) в среднем на 3,0^оС (фактическое

ческая реакция сортов яровой мягкой пшеницы на по-

повышение в 2021 г. составило 4,9^оС). При этом сумма

годные условия // Вестник КрасГАУ.2020. № 9. С.61-69.

осадков снизится в среднем на 49,8 мм (в 2021 г. - снижение

doi:10.36718/1819-4036-2020-9-61-68.

51,6 мм), ГТК к концу прогнозного периода может умень-

12. Оценка адаптивности сортов яровой мягкой пше-

шиться в среднем до 0,44 (климатическая норма на начало

ницы в лесостепных условиях Среднего Поволжья /

периода составляла 0,73). С учетом предстоящих изменений

Е.А. Дёмина, А.И. Кинчаров, Т.Ю. Таранова и др. //

погодных условий в регионе необходимо также выявление

Аграрный вестник Урала. 2021. № 11 (214). С. 8-19.

разнообразия откликов сортов коллекционного материала на

doi:10.32417/1997-4868-2021-214-11-8-19.

меняющиеся условия и выделение для программ адаптивной

13. Yield components, reproductive allometry and the

селекции форм с минимальной реакцией на абиотические

tradeoff between grain yield and yield stability in

факторы среды, которые уже складывались в такие аномально

dryland spring wheat / Du Y.-L., Xi Y., Cui T. et al. //

жаркие и засушливые годы, как 2010 г. (ГТК вегетационного

Field Crops Research. 2020. 257. 107930. doi:10.1016/j.

периода 0,20, осадков минус 105,3 мм от нормы, среднесуточ-

fcr.2020.107930

ная температура воздуха выше на 5,1^оС), 2016 г. (ГТК 0,38,

14 Немцев С.Н., Шарипова Р.Б. Агроклиматические

осадки минус 64,0 мм, температура +2,8^оС) и 2021 г. (ГТК 0,39,

ресурсы, их изменение и экологические ограничения

осадки минус 51,6 мм, температура воздуха +4,9^оС).

вегетационного периода Ульяновской области // До-

стижения науки и техники АПК. 2021. № 3. С.10-14.

Литература.

doi:10.24411/0235-2451-2021-1030

1. Futuyma D.J. Evolution. Sunderland: Sinauer Associates.

15. Жученко А. А. Адаптивное растениеводство. Кишинев:

2005. 543p.

Штиинца. 1990. 432 с.

2. Barker J.S.F. Defining fitness in natural and domesticated

16. Гончаров Н.П., Косолапов В.М. Селекция растений -

populations // Adaptation and Fitness in Animal Populations

основа продовольственной безопасности России //

/ ed. Van der Werf J., et al. Heidelberg: Springer-Verlag,

Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021. Т. 25.

2009. P. 3-14.

№ 4. С. 361-366. doi:10.18699/VJ21.039

3. Hansen J., Sato M. and Ruedy R. Perception of climate

17. Путин В.В. Особенно нас беспокоит таяние вечной

change // PNAS.2012.109(37). P. 2415-2423. doi:10.1073/

мерзлоты // Газета.Ru. URL: https://www.gazeta.ru/

pnas.1205276109.

social/2021/10/31/14154643.shtml?updated (дата об-

4. Battisti D.S., Naylor R.L. Historical warnings of future

ращения 15.11.2021).

food insecurity with unprecedented seasonal heat //

18. Kushnir, Y., Scaife, A.A., Arritt, R.et al.Towards operational

Science. 2009.323(5911). P. 240-244. doi:10.1126/

predictions of the near-term climate // Nature Climate

science.1164363.

Change.2019.9.P. 94-101. doi:10.1038/s41558-018-

5. Working Group I contribution to the Sixth Assessment

0359-7.

Report of the Intergovernmental Panel on Climate

19. Методика Государственного сортоиспытания

Change. 2021. URL: https://www.ipcc.ch/report/ar6/

сельскохозяйственных культур. М. 2019. Выпуск

wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_Full_Report.pdf

первый Общая часть. 329 с. URL: https://gossortrf.ru/

(дата обращения 14.11.2021).

wp-content/uploads/2019/08/metodica_1.pdf (дата об-

6. Climate variation explains a third of global crop yield

ращения 14.11.2021).

variability / D.K. Ray, J.S. Gerber, G.K. MacDonald, et

20. Мартынов С.П., Мусин Н.Н., Кулагина Т.В. Пакет про-

al. // Nature Communications.2015.6(5989). P. 1-9. URL:

грамм, селекционно-ориентированных и биометрико-

https://www.nature.com/articles/ncomms6989 (дата об-

генетических методов «Agros». Тверь, 1993.

ращения 14.11.2021). doi:10.1038/ncomms6989.

21. Decline in climate resilience of European wheat/

7. Грабовец А.И., Фоменко М.А. Стабильность урожаев

H. Kahiluoto, J. Kaseva, J. Balek, et al. // Proceedings of the

в широком диапазоне сред - основной параметр при

National Academy of Sciences.2019.116(1). P. 123-128.

селекции озимой пшеницы. - Российская сельскохо-

doi:10.1073/pnas.1804387115.

Поступила в редакцию 14.10.2021

После доработки 18.11.2021

Принята к публикации 25.01.2022