Оценка агроклиматических условий с точки зрения перспективности интродукционной работы в области декоративного растениеводства в городе Новый Уренгой

 

Климатические условия г. Новый Уренгой за период 2015-2016 гг. претерпели изменения в сторону более комфортных условий для роста и развития растений. С точки зрения агрометеорологических условий летний период стал более теплым; улучшен термический режим, стал более продолжительным вегетационный период, в следствии чего увеличился период с активными температурами ≥10⁰С и соответственно сумма активных температур ≥10⁰С по сравнению с многолетними данными. Однако, положительная тенденция к росту весенне-летних осадков к сожалению, не сохраняется и даже возможны периоды кратковременной засухи, но необходимо отметить что увеличение высоты снежного покрова способствует началу вегетационного периода с оптимальным запасом почвенной влаги. Таким образом, совокупность термического и водного режимов атмосферы воздействовали на глубину оттаивания почв до 90 см, а содержание суглинков в нижних почвенных горизонтах способствует улучшению водно-солевого режима почвы. Поэтому изменившиеся за последнее время климатические условия, создаются предпосылки для ведения интродукционных работ и к возможной адаптации растений-интродуцентов.

Ключевые слова: интродукция, агроклиматические условия, тундровые почвы.

 

Введение: Зеленое строительство в экстремальных условиях Крайнего Севера требует особого подхода, поскольку природно-климатические условия влияют на жизненную среду растений, определяя условия их существования и формы приспособления. С другой стороны, при соответствующей организации озеленяемых территорий растения способны благотворно влиять на микроклимат в городах и поселках [7].

К сожалению ассортимент используемых в зеленом строительстве деревьев, кустарников, многолетних трав и цветочных растений очень беден и преимущественно преобладают представители местной флоры: разновидности ивы, лиственница сибирская, сосна сибирская и кое-где рябина; из многолетних – смеси газонных трав рекультивационного назначения и преобладающими в озеленении являются однолетние культуры – бархатцы, петунии, агератумы и т.д. Цветущие кустарники и деревья в озеленении города Новый Уренгой не высаживаются.

Решение данной проблемы мы видим в организации и проведении интродукционной работы на территории нашего города. Для того, чтобы эффективнее использовать природные условия и оценить перспективу интродукции растений мы решили изучить и проанализировать основные экологические факторы, влияющие на интродукцию растений – почвенно-климатические. Цель работы: оценить агрометеорологические условия района исследования с точки зрения перспективности проведения интродукционных работ в области декоративного растениеводства в городе Новый Уренгой. Задачи исследования:

1. Изучить и проанализировать почвенно-климатические условия г. Новый Уренгой период многолетних наблюдений.

2. Проанализировать результаты метеонаблюдений по данным сводки метеопоста г. Новый Уренгой (аэропорт) за последние два года и сравнить с многолетними данными, сделать выводы о перспективности интродукции растений с точки зрения агроклиматических условий района исследования.

3. Изучить морфологические свойства почвы (по почвенному профилю) района исследования, проанализировать результаты, сделать выводы о продуктивности почв в интродукционной работе.

4. Разработать примерный перечень цветущих декоративно-лиственных растений перспективных в интродукционной работе на территории города Новый Уренгой.

Материалы и методы

Исследование проводилось на учебно-опытном участке МБУДО «Детская Экологическая станция», где в настоящее время проводится работа по интродукции растений, нехарактерных для климатической зоны № 2 (по классификации USDA Plant Hardines Zone Map). Район исследования располагается в южной части города. Площадь опытного участка 180 м². С северной, западной и восточной стороны участок защищен естественными посадками ивы белой, с южной стороны – зданием детского сада «Лада». В 250 метрах к востоку и 500 метрах к югу протекает река Варенга-Яха, оказывающая свое влияние на гидрологические характеристики данного района (рис. 1).

Объект исследования – агрометеорологические условия города Новый Уренгой и морфологические особенности почв района исследования. Предмет исследования – влияние агрометеорологических условий на морфологические особенности почв района исследования.

В исследовании проведен анализ метеорологических наблюдений на территории г. Новый Уренгой за период 2015-2016 гг. с точки зрения агроклиматических характеристик. Для анализа использовались данные сводок за 2016 год с официального сайта http://rp5.ru (Архив погоды в Новом Уренгое (аэропорт), за 2015 год данные были предоставлены сотрудниками авиаметеостанции города Нового Уренгоя (метеостанция (WMO ID) 23358), расположенной на стационарной площадке аэропорта г. Новый Уренгой [9]. Проведена выборка данных, характеризующих агрометеорологические условия района и их сравнение с многолетними наблюдениями за последние 25 лет с 1981 по 2006 гг. (основной период) [9], наблюдения 1962 года по данным Орловой В. В. [6] и аналитические данные климата Ямала по состоянию на 2000 год (сопутствующий период) [1].

 

Рис. 1. Фрагмент космического снимка района проведения исследования (указано кругом) по данным https://yandex.ru/

Особое внимание было уделено двум периодам: вегетационному и зимнему периоду покоя растений.

Оценку агрометеорологических условий вегетационного периода проводили по следующим характеристикам: термические и частично световые ресурсы вегетационного периода и его отдельных частей: сумма активных температур ≥ 10⁰, средняя температура самого теплого месяца, продолжительность вегетационного периода; ресурс увлажнения вегетационного периода и его отдельных периодов (сумма осадков, коэффициенты увлажнения, запасы влаги на начало вегетационного периода). Оценка агроклиматических условий зимнего периода покоя растений проводили по следующим характеристикам: продолжительность зимнего периода, средняя температура самого холодного месяца, высота снежного покрова и влагозапас после схода снега. Недостающие данные для агрометеорологической оценки были получены самостоятельно, проведены расчеты по: определению влагообеспеченности (ГТК Селянинова) по формуле (1) и запасов влаги в почве после схода снега по формуле (2) [2].

, (1)

Где ГТК – гидротермический коэффициент;

– сумма выпавших осадков за период активных температур;

− коэффициент перевода;

- сумма температур >10ᵒC,

, (2)

Где

.

Оценка почвенного профиля по основным горизонтальным поверхностям: подстилающая поверхность, глубина горизонта, окрас горизонта, глубина проникновения корней, глубина оттаивания профиля [5], определение типа почвы [8]. Глубину оттаивания почвы измеряли мерзлотомером, который установлен на территории МБУДО «Детская Экологическая станция» в 2012 году и представляет собой силиконовую трубку длиной 250 см, заполненную подкрашенной водой. Мерзлотомер в пластиковом каркасе находится в скважине глубиной 2,5 м. На конец каждой декады месяца, начиная с перехода температурного режима через 0⁰С отмечается степень оттаивания почвы [2]. Отбор образцов почвы проводили на начало и конец вегетационного периода – методом конверта с помощью пробоотборника бура [4].

Результаты и обсуждения

1. РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Близость холодного Карского моря и открытость территории с Севера и с Юга объясняют суровость термического режима (среднегодовой ход температуры -7⁰С) и резкий переход от холода к теплу и наоборот (рис. 2).

За период 2015-2016 гг. климатические условия на территории города Новый Уренгой несколько изменились по сравнению с данными многолетних наблюдений. Мы отмечаем, что в зимний период средние температуры по месяцам выше средних многолетних данных на +3-6⁰С и только в первой половине зимы 2016 года средние аномалии ноябрь-декабрь составили -5-6⁰С (рис. 3). Абсолютный минимум зафиксирован в январе 2015 года (-43⁰С), в декабре 2016 года (-44⁰С), что на 15⁰С и 14⁰С соответственно выше многолетнего абсолютного минимума (-58⁰С) [6].

Глубина снежного покрова при этом отмечена на низком уровне в первую половину зимних температурных аномалий (-26…-34⁰С-2015 г; -33…-44⁰С-2016 г.) по сравнению с многолетними данными 1981-2006 гг. (рис. 4). Однако максимальные значения глубины снежного покрова достигнуты на 3 декаду марта в 2015 году (132 см), а в 2016 году к 3 декаде апреля (123 см), что на 44% и 31% соответственно больше по сравнению с аналогичными периодами многолетних наблюдений (на 3 декаду марта 90 см). Таким образом не достаточный снежный покров в начале периода низких аномальных температур может способствовать вымерзанию растений.

Теплый период за последние два года так же претерпел изменения. Средние аномалии самого теплого месяца (июль) составили +5⁰С (19,7⁰С) по сравнению с периодом 1981-2006 гг. наблюдения (15,1⁰С), а абсолютный максимум установлен в июле 2016 года (31,2⁰С) (Рис. 5).

Вследствие положительных отклонений температуры в 2015-2016 гг. возобновление вегетации наблюдалось на 14 дней раньше в 2015 году (25.V) и на 19 дней в 2016 году (20.V) по сравнению с многолетними наблюдениями 1962 года (8.VI) (табл. 1). Таким образом продолжительность вегетационного периода за последние два года наблюдений увеличилась до 108 дней в 2015 году и до 125 дней в 2016 году в сравнении с основным периодом наблюдений (94 дня) [6].

Таблица 1

Периоды изменения термического режима воздуха за 2015-2016 гг.

Дата и время	Период со среднемесячной температурой, ⁰С
	0 ⁰С			5 ⁰С			10 ⁰С			∑ṯ≥0⁰С
	начало	конец	кол-во дней	начало	конец	кол-во дней	начало	конец	кол-во дней
2015 год	4.V	25.IX	142	25.V	11.IX	108	31.V	20.VIII	72	1467
2016 год	18.V	2.X	152	20.V	27.IX	125	5.VI	19.IX	94	1898
Многолетние данные по Орловой В.В. (1962 г.)	23.V	3.X	132	8.VI	16.IX	94	25.VI	22.VIII	57	1300

Отклонения средней температуры теплового периода между датами устойчивого перехода через +5⁰С весной и осенью изменялись по-разному по сравнению с периодом 1981 – 2006 гг. Средние отклонения составили от -6,2⁰С до -1,5⁰С (в 2015 году) и от -6,8⁰С до +1,3⁰С (2016 году) (рис. 5). Это говорит о том, что вегетация наступает при более низких положительных температурах 6,2⁰С в 2015 году и при 5,6⁰С в 2016 году, по многолетним наблюдениям вегетация наступала при средних значениях 12,4⁰С (рис. 5).

Суммарное количество атмосферных осадков за период вегетации в 2015 году уменьшилось на 13% и на 22% – в 2016 году по сравнению с основным периодом наблюдений (1981-2006 гг. – 267,40 мм) (рис. 6).

Максимальные отклонения, рассчитанные относительно периода 1981-2006 гг. отмечены в 2016 году в июле в период действия активных температур (∑ṯ◦≥10⁰С) на уровне 0,8-0,9 мм (- 99%). ГТК Селянинова показал уровень сильной засухи (ГТК=0,75-0,03) в июле 2016 года, что говорит о возможном дефиците влаги для растений. За период многолетних наблюдений фактов засухи не установлено [1, 6]. При этом сумма активных температур в 2015 году составила 1045⁰С, что на 16% больше чем в среднем за многолетний период наблюдений (900⁰С); в 2016 году сумма активных температур увеличилась на 84% (1654⁰С) (Рис. 7).

II. РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЧВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Изменения климатических условий в 2015-2016 гг. оказали влияние на почвенные характеристики в районе исследования.

Проведя срез почв по профилю, мы установили, что даже на сравнительно малой мощности разреза (1,5м /2м /0.6 м) строение профиля различно (табл. 2). Отметим, что подстилающая поверхность представлена полуразложившимися останками листового опада, что можно предположить о слабой деятельности почвенной микрофлоры [3]. На глубине уже в 40 см встречаются, так называемые мерзлотные линзы по всему профилю почвы, в гумусовом горизонте А₁ установлено наличие суглинков.

Таблица 2

Описание почвенного разреза

Схема чертежа почвенного разреза	Горизонт и мощность в см.	Описание разреза: механический состав, влажность, горизонт и мощность окраска, структура, плотность, сложение, новообразование, включение, характер вскипания, характер солонцеватости, глубина взятых образцов в см перехода горизонтов, признаки, заболоченности, засоленности, и прочие особенности.	Глубина взятых образцов в см.
	А0 — подстилка       A1(A2) — гумусовый горизонт,               А2 — оподзоленный горизонт,   Bg — глеевый минеральный горизонт         GM — оглеенная почвообразующая порода,	мощностью 3-5 см, состоящая из полуразложившихся остатков растений, несколько оторфована;     иногда торфянистый, мощностью до 40 см, коричнево-бурый, суглинистый, густо пронизанный корнями; переход ясный.             выражен в виде прерывистых пятен, мощностью 1-2 см, белесоватого цвета, суглинистый, граница неровная;   различной мощности (на глубину протаивания), неравномерно окрашенный в буро-ржаво-сизые тона, суглинистый, в нижней части мерзлый. Смогли сделать срез до данного горизонта только в конце августа после продолжительного периода аномальных положительных температур (рис. 5)   сизая, суглинистая, мерзлая, содержит много льдистых прожилок и линз. Необходимо отметить что мерзлотные линзы начали встречаться на глубине в 40 см.	90-110 см

По определителю Остриковой К. Т. по принципу теза-антитеза установили тип и подтип почв – тундрово-глеевые оподзоленные природные почвы. Для более точного определения необходимо продолжить изучение профильных горизонтов более углубленно с применением анализа физико-химических свойств.

Глубина оттаивания почвы в районе исследования на 3 декаду июля составила 65 см в 2015 году и 85 см в 2016 году (по данным мерзлотомера) (рис. 8-9). Это способствовало увеличению глубины корнеобитаемого слоя до 50 см и тем самым площади питания растений.

Предварительные аналитические результаты почвенно-климатических условий района исследования позволили сделать некоторые выводы о перспективности интродукционной работы на территории города Новый Уренгой.

		Рис. 8. Глубина оттаивания почвенного профиля в 2015 году (по данным мерзлотомера)
Рис. 9. Глубина оттаивания почвенного профиля в 2016 году (по данным мерзлотомера)

Выводы

1.Климатические условия г. Новый Уренгой претерпели изменения в сторону более комфортных условий для роста и развития растений. С точки зрения агрометеорологических условий летний период за последние два года наблюдений стал более теплым и продолжительным; улучшен термический режим в среднем на 2,5С (ср. многол. – 7,8˚С), увеличился вегетационный период на 22 дня (ср. многол.– 94 дня); увеличился период с активными температурами ≥10⁰С до 83 дней (ср. многол. – 57 дней) и соответственно сумма активных температур ≥10⁰С увеличилась до 1349,5⁰С (ср. многол. – 900⁰С).

2.Положительная тенденция к росту весенне-летних осадков не сохраняется, в среднем за период 2015-2016 гг. выпало 255 мм, что на 11,9 мм меньше по сравнению с многолетними наблюдениями (267,4 мм), за отдельные летние периоды в 2015 году – в августе выпало в среднем 25,3 мм, в 2016 году – в июне 35,6 мм, в июле 1,7 мм, показатели средних многолетних наблюдений за этот же период 53,5 мм.

3.Увеличение высоты снежного покрова способствовало началу вегетационного периода с оптимальным запасом почвенной влаги до 318 мм/м³ (ср. многол. на начало вегетации 256,1 мм/м³). Однако необходимо отметить, что в период вегетации могут наблюдаться не благоприятные для роста и развития растений метеорологические явления такие как засухи. В июнь-июль 2016 года ГТК составил 0,03 мм/м³.

4.Взаимное влияние термического и водного режимов атмосферы воздействовали на глубину оттаивания почв до 90 см (ср. многол. – 50 см), что позволило увеличить площадь питания растений. Содержание суглинков в нижних почвенных горизонтах способствует улучшению водно-солевого режима почвы.

5.Изменившиеся за последнее время климатические условия, создают предпосылки для ведения интродукционных работ и возможной адаптации растений-интродуцентов.

На данном этапе окончательные выводы о перспективности интродукционной работы делать преждевременно, необходимо продолжить исследование и провести оценку акклиматизации растений-интродуцентов первого года интродукции. Опыт по интродукции растений не типичных для климатической зоны 2 заложен 8 июня 2016 года. Учитывая агроклиматические условия района исследования, подобраны цветущие многолетние декоративные кустарники преимущественно с низкой кроной и устойчивые к кратковременным морозным аномалиям: рябинник рябинолистный «Сем», Пузыреплодник калинолистный «Диаболо», лапчатка кустарниковая «Катерина Дикс», спирея ниппонская «Джун Брайд», барбарис Тунберга «РоузГлоу».

 

Литература:

1. Атлас Ямало-Ненецкого автономного округа. Под ред. к. геогроф. н., доцента С. И. Ларина Тюменского государственного университета, эколого-географического факультета. ФГУП «Омская картографическая фабрика», 2004 г. – 303 с.
2. Глухих М. А. Агрометеорология: Учебное пособие. – СПб.: Издательство «Лань», 2015. – 208 с.
3. Наумов В. Д. География. Почвы России: учебник. – М.: Проспект, 2016. – 344 с.
4. Пискунов А. С. Методы агрохимических исследований. – М.: КолосС, 2004. – 312 с.
5. Практикум по почвоведению/ под ред. И. С. Кауричева. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 1980. – 272 с.
6. Природа Ямала /Колл. Авторов. Екатеринбург: УИФ «Наука», 1995. – 407 с.
7. Озеленение городов и поселков крайнего севера А. Н. Тихановский. ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт ветеринарной энтомологии и арахналогии. Ямальский отдел, г. Салехард, Россия.
8. Острикова К. Т. Полевой определитель почв. – М.: Почвенный ин-т им. В. В. Докучаева, 2008. – 182 с.
9. Справка № 194, предоставленная Ямало-Ненецким ЦГМС филиал ФГБУ «Обь-Иртышское УГМС» авиаметеорологическая станция 1 разряда Новый Уренгой.
10. Архив погоды в Новом Уренгое (аэропорт)http://rp5.ru