УДК 33 Экономика. Экономические науки
ГРНТИ 06.01 Общие вопросы экономических наук
Результаты многих научных исследований доказывают наличие влияния климатических изменений на сельское хозяйство. Однако нет окончательного вывода относительно того, что ожидает сельское хозяйство в будущем. Последствия таких изменений, скорее всего, будут проявляться на региональном уровне, что требует адаптации сельского хозяйства на соответствующей территории. Цель исследования – оценить изменения агроклиматических показателей в Республике Коми и проанализировать их влияние на урожайность сельскохозяйственных культур региона. Работу проводили путем статистической обработки агроклиматических данных десяти метеорологических станций региона за 1960–2018 гг. и показателей урожайности и валовых сборов сельскохозяйственных культур за 1913–2018 гг. Для более точной интерпретации результатов использовали парный регрессионный анализ. Полученные математические модели оценивали по коэффициенту Пирсона, t-критерию Стьюдента, коэффициенту детерминации и F-критерию Фишера. Наибольших положительных последствий изменения климата в виде увеличения продолжительности вегетационного периода и, соответственно, повышения потенциальной продуктивности сельскохозяйственных культур можно ожидать для северных территорий. В условиях четырёх агроклиматических районов Республики Коми за шестидесятилетний период отмечены тенденции к увеличению климатических параметров, связанных с ведением сельского хозяйства. Наиболее значительные изменения отмечены в I агроклиматическом районе, территория которого в основном расположена в арктической и субарктической зоне. При этом урожайность овощей открытого грунта увеличилась с 3,6 до 31,4 т/га, есть положительные тенденции и по сбору клубней картофеля с единицы площади. По результатам анализа корреляций между агроклиматическими показателями и урожайностью зерновых, картофеля и овощей в целом по Республике Коми за 1960–2018 гг. выявлены только средние прямые связи между урожайностью овощей и продолжительностью вегетационного периода, а также суммой среднесуточных температур
изменение климата, агроклиматические районы, сельское хозяйство, урожайность, вегетационный период, риски и возможности
Сегодня проблему глобального изменения климата изучают на мировом уровне, специалисты и ученые пытаются вести мониторинг, давать прогнозы и разрабатывать стратегии адаптации экономики и жизнедеятельности людей к меняющейся ситуации. Наиболее зависимая от климата отрасль экономики – сельское хозяйство. Его развитие в условиях северных территорий требует детального анализа и оценки имеющихся агроклиматических ресурсов, что позволяет выявлять наиболее подходящие для выращивания виды сельскохозяйственных культур. От состояния растениеводства, определяющегося климатическими условиями, зависит животноводство [1].
Росгидромет на регулярной основе готовит официальные доклады об особенностях климата на территории Российской Федерации. В последнем таком документе сообщается, что на территории России в целом за год и во все сезоны продолжается потепление, темпы которого за 1976–2018 гг. составили 0,47 °C /10 лет, что в 2,5 раза больше скорости роста глобальной температуры [2]. Отечественные ученые приходят к выводу, что наибольшего потепления следует ожидать на Севере России [3]. Это указывает на актуальность изучения влияния изменения климата на сельское хозяйство Севера.
Изменения климата необходимо рассматривать как серьезный риск в обеспечении глобальной продовольственной безопасности населения [4, 5, 6]. При этом большинство работ российских ученых посвящены изучению влияния происходящих изменений только на урожайность зерновых культур [7, 8], а аналогичные исследования в региональном аспекте пока единичны [9, 10].
При этом в странах Европейского Союза (ЕС) уже не просто изучают влияние климата на те или иные отрасли экономики, но и прогнозируют и исследуют их возможные экономические последствия [11, 12, 13]. Межправительственная группа экспертов, созданная при Организации Объединенных Наций, предоставляет регулярные отчеты об изменении климата, его последствиях и потенциальных рисках, а также предлагает варианты адаптации по смягчению последствий для 195 стран-членов [14]. Например, рассчитано, что при повышении среднегодовой температуры воздуха на 1 °C прибыль фермеров снизится на 8…13 % [15].
При этом в зависимости от местоположения региона эффективность ведения сельского хозяйства определяют разные климатические факторы. Для северных и влажных регионов к
основным из них можно отнести вторжение холодных воздушных масс с севера, избыточное увлажнение и заморозки [16]. Поэтому необходимо исследовать микроклиматический потенциал каждой территории или региона.
Цель исследований – оценить изменения агроклиматических показателей в условиях Республике Коми и проанализировать их влияние на урожайность сельскохозяйственных культур региона.
Условия, материалы и методы. Республика Коми расположена на северо-востоке Европейской части России. Ее протяженность с юго-запада на северо-восток составляет 1275 км, с юга на север – 785 км и с запада на восток – 695 км. По всей территории региона происходит закономерная смена почвенно-климатических условий. Выделяют четыре условных агроклиматических района республики [17, 18]. Каждый из них имеет свои особенности ведения и специализации сельского хозяйства.
I агроклиматический район (города Воркута, Инта, Усинск, Усть-Цилемский и Ижемский районы) расположен в северной части региона и характеризуется как холодный. Лето короткое, прохладное, зима продолжительная, суровая; повторяемость заморозков в летний период 7…8 лет из 10-и. Главная отрасль сельского хозяйства – молочно-мясное животноводство, оленеводство. Земледелие практически отсутствует.
II агроклиматический район (Печора, Вуктыл, Сосногорск, Ухта, Удорский район) умеренный и холодный, характеризуется прохладным летом, суровой и продолжительной зимой. Снежный покров сходит в начале мая, полевые работы начинаются в 3-й декаде этого месяца. Развивается молочно-мясная отрасль. Условия более благоприятны для земледелия (кормовые культуры, картофель, овощи), чем в I агроклиматическом районе.
В III агроклиматическом районе (Троицко-Печорский, Княжпогостский, Усть-Вымский, Корткеросский, Усть-Куломский районы) за период вегетации сумма активных температур составляет 1200…1400 °С и выпадает 200…230 мм осадков. Заморозки весной прекращаются в начале июня с вероятностью 45…55 %. Зимний период – 175…185 дней. Влагообеспеченность района хорошая, но иногда бывает переувлажнение почвы, хотя в 1…3 года из 10 лет ощущается недостаток влаги. В приоритете молочно-мясное животноводство, выращивание кормовых культур, картофеля, овощей.
IV агроклиматический район (г. Сыктывкар, Сыктывдинский, Сысольский, Койгородский, Прилузский районы) умеренно прохладный. К нему относится южная территория региона. Заморозки в летнее время возможны в 3…4-х из 10 лет. Продолжительность залегания снежного покрова 160…170 дней. Почва практически готова к обработке во 2 декаде мая. За вегетационный период выпадает в среднем 230…240 мм осадков, однако в 30 % случаев отмечается дефицит влаги. В этих условиях развиваются молочное скотоводство и земледелие.
Данные по урожайности, валовым сборам сельскохозяйственных культур и их посевным площадям за 1913–2018 гг. брали из статистических сборников советского периода и последних лет [19, 20, 21] с последующим приведением к одинаковым единицам измерения. Метеорологические показатели, собранные на 10 метеорологических станциях (Усть-Уса, Усть-Цильма, Ижма, Троицко-Печорск, Вендинга, Усть-Вымь, Лунь, Помоздино, Усть-Кулом, Сыктывкар, Пустошь, Койгородок и Объячево) Республики Коми, брали из базы данных Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Web Аисори [22] за период 1960–2018 гг. По каждой станции региона изучали следующие параметры: сумма осадков, сумма среднесуточных температур ниже 0 оС, выше 0 оС, 5 оС и 10 оС. На их основе рассчитывали продолжительность вегетационного периода с устойчивой температурой выше 5 оС, сумму осадков, среднюю температуру и сумму среднесуточных температур. Для сравнения были сопоставлены средние значения за периоды 1960–1979 гг. и 1999–2018 гг.
Среднюю температуру за вегетационный период, отклонение средней температуры от нормы, сумму осадков за вегетационный период и сумму осадков в процентах от нормы за 1989 по 2018 гг., для определения их влияния на урожайность картофеля в г. Сыктывкар рассчитывали сотрудники ФГБУ Северное УГМС «Коми ЦГМС». Для анализа изменения урожайности зерновых, овощных культур и картофеля в целом по республике все показатели рассчитывали на основе имеющейся базы данных по 10 метеостанциям Республики Коми как средние значения.
В ходе исследования использовали парный регрессионный анализ. При интерпретации его результатов учитывали обоснованность, свидетельствующую о влиянии агроклиматических показателей на урожайность сельскохозяйственных культур, значимость уравнения и оценку меры связи. Адекватность рассчитанных и построенных математических моделей оценивали по соответствующим критериям: коэффициент Пирсона (R ≥0,7), t-критерий Стьюдента, вероятность ошибки, коэффициент детерминации (R2 ≥ 0,5). Значимость полученного уравнения проверяли посредством F-критерия Фишера, при p < 0,05.
Анализ и обсуждение результатов. За период исследований в I агроклиматическом районе, большая часть которого находится в арктической зоне, произошло увеличение продолжительности вегетационного периода на 14,5 дня, в результате чего в 1999–2018 гг. она составила 124,3 дня. При этом средняя температура воздуха практически не изменилась, сумма среднесуточных температур выросла с 1249,3 градусо-дней до 1458,3 градусо-дней, сумма осадков – с 204,3 до 236,0 мм.
Во II агроклиматическом районе средняя сумма активных температур за последние 60 лет составила 1456 °С. Средняя температура воздуха за вегетационный период осталась на уровне 12,1 °С, а его продолжительность увеличилась на 13 %. Сумма среднесуточных температур варьирует от 1445,2 градусо-дней до 1632,9 градусо-дней. Сумма осадков за последние 20 лет выросла, по сравнению с 1960–1979 гг., на 56,1 мм.
В III агроклиматическом районе теплообеспеченность выше, чем в I и II районах, при этом сумма осадков выросла с 271,3 мм в 1960–1979 гг. до 329,5 мм в 1999–2018 гг. Вегетационный период увеличился на 12,56 дня. Сумма среднесуточных температур составила 1817,1 грудусо-дней.
В IV агроклиматическом районе за исследуемый период продолжительность вегетационного периода увеличилась меньше, чем на остальной территории республики, на 9,2 дня до 155,2 дней. Однако в его условиях отмечена тенденция роста среднесуточной температуры воздуха вегетационного периода, которая достигла 13,2 °С. Аналогичная ситуация и по сумме осадков, которая в IV агроклиматическом районе возросла на 80,8 мм. Сумма среднесуточных температур увеличилась на 10,2 %.
Отмеченное увеличение продолжительности вегетационного периода указывает на возможность расширения ассортимент выращиваемых сельскохозяйственных культур.
Норма сумм активных температур на основе сумм среднесуточных температур воздуха выше 10 °С нарастающим итогом на последний день декады в течение одного вегетационного периода для I агроклиматического района может достигать 1053 °С, для II – 1228 °С,
для III – 1381°С, для IV – 1533 °С.
Основные сельскохозяйственные культуры в Республике Коми – зерновые, картофель и овощи открытого грунта. Уравнения для графиков линий тренда урожайности этих культур имеют следующий вид:
для зерновых – y=0,0001x+0,9435;
для овощей – y=1,5054x-0,3054;
для картофеля – y=0,2364x+9,7524.
Результаты их анализа с использованием данных за 1913–2018 гг. свидетельствуют о тенденции к росту урожайности картофеля, а сбор овощей открытого грунта с единицы площади увеличился с 3,6 до 31,4 т/га. Прежде всего это связано с выращиванием более адаптированных к агроклиматическим условиям региона сортов (рис. 1). Можно предположить, что при размещении районированных сортов картофеля в соответствии с особенностями агроклиматических районов урожайность культуры, а, следовательно, и прибыль сельскохозяйственных организаций, повысится еще больше.
Наибольший валовой сбор зерновых культур в Республике Коми за 1913–2018 гг. отмечен в 1936 г., когда он составил 80,1 т, в 1981–1990 гг. величина этого показателя не превышала 0,5 т (рис. 2). Максимальный валовой сбор картофеля за тот же период зафиксирован в 1973 г. (299,1 т), минимальный – в 1922 г. (10,1 т). За 1998–2018 гг. он уменьшился с 284,7 т до 54,4 т, а посевная площадь культуры сократилась с 15,3 до 3,8 тыс. га. Это дает возможность утверждать, что основная причина сокращения валового сбора картофеля это уменьшение посевных площадей, а не климатические изменения в регионе. Площадь, занимаемая овощными культурами, в среднем за 1913–2018 гг. составляла 1,3 тыс. га, а их валовой сбор – 21,8 т в год, при этом с 2004 г. он относительно устойчив и не опускается ниже 16 т. Посевы кормовыми культур в 1913–1989 гг. устойчиво расширялись с 0,3 до 88 тыс. га, после 1989 г. их площадь начала снижаться и в 2018 г. составила 32,8 тыс. га.
Влияние климатических изменений на урожайность изучали на примере основной сельскохозяйственной культуры региона – картофеля. Для расчетов использовали данные по его урожайности (X), которая варьировала от 6,9 до 18,2 т/га, в г. Сыктывкар, а также по влияющим на ее величину показателям средней температуры за вегетационный период (y1); отклонения средней температуры от нормы (y2); суммы осадков за вегетационный период (y3); суммы осадков в процентах от нормы (y4). В результате определения силы связи между показателями за 1989–2016 гг. (Rxy) с использованием регрессионного анализа установлена прямая средняя зависимость по шкале Чеддока только между xy1 и xy2, которая в обоих случаях была равна 0,40. Уравнение имеет вид y=11,68+0,1x. Указанные зависимости с вероятностью ошибки <0,04 % при значениях критерия Стьюдента 2,05 и коэффициента Пирсона 0,37 статистически значимы.
По результатам анализа корреляций между агроклиматическими показателями и урожайностью зерновых, картофеля и овощей в целом по Республике Коми за 1960–2018 гг. выявлена средняя прямая связь урожайности овощей с продолжительностью вегетационного периода и суммой среднесуточных температур с вероятностью ошибки 0…0,1 % при коэффициенте Пирсона – 0,42 и 0,56, критерии Стьюдента – 3,5 и 5,1 соответственно; уравнения имеют вид y=116,82+0,09·x и y=1275,71+1,88·x, зависимости статистически значимы. Между остальными показателями взаимосвязи не установлены.
Происходящие климатические изменения создают потенциально более благоприятные условия как для выращивания имеющихся сельскохозяйственных культур, так и для интродукции новых, что будет способствовать повышению уровня обеспеченности жителей северного региона разнообразными свежими продуктами питания. Так, сумма активных температур в I и II агроклиматических районах на сегодняшний день соответствует биологическим требованиям гороха, моркови, капусты, фасоли, томата, огурца, бахчевых культур, кабачка, репы, редиса, укропа, петрушки, лука репчатого и свеклы. В последние годы в Республики Коми проводятся эксперименты по выращиванию новых для региона культур. Получены обнадеживающие результаты при возделывании кукурузы на силос в IV агроклиматическом районе, а попытка выращивания льна-долгунца в Усть-Цилемском районе (I агроклиматический район) окончилась неудачей.
Одновременно в Республике Коми отмечены и отрицательные последствия изменения климата, например, в IV агроклиматическом районе в последние годы начал появляться колорадский жук, которого раньше не наблюдали.
Выводы. Продолжительность вегетационного периода, средняя температура, сумма среднесуточных температур и осадков в четырех агроклиматических районах Республики Коми за 1960–2018 гг. изменились и имеют тенденцию к увеличению. Наиболее значительные изменения отмечены в I агроклиматическом районе, территория которого в основном расположена в арктической и субарктической зоне. В сельском хозяйстве региона создаются более благоприятные условия для развития растениеводства, позволяющие расширять ассортимент сельскохозяйственных культур. При этом по результатам анализа корреляций между агроклиматическими показателями и урожайностью зерновых, картофеля и овощей в целом по Республике Коми за 1960–2018 гг. выявлены только средние прямые связи между урожайностью овощей и продолжительностью вегетационного периода, а также суммой среднесуточных температур.
Cведения об источнике финансирования. Работа выполнена по теме НИР «Устойчивое ресурсопользование северного региона: факторы и модели» (Номер Государственного учета № 121021800128-8)
Автор выражает искреннюю благодарность научному сотруднику ГГИ Е. Л. Жильцовой и сотрудникам ФГБУ Северное УГМС «Коми ЦГМС» за помощь в сборе первичных данных.
1. Доклад о климатических рисках на территории Российской Федерации / Е. М. Акентьева, Е. И. Александров, Г. В. Алексеев и др. СПб: Климатический центр Росгидромета, 2017. 106 с.
2. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2018 год / М. Ю. Бардин, Э. Я. Ранькова, Т. В. Платова и др. М.: Росгидромет, 2019. 79 c.
3. Катцов В. М., Порфирьев Б. Н. Оценка макроэкономических последствий изменения климата на территории Российской Федерации на период до 2030 года и дальнейшую перспективу. Резюме доклада // Труды главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова. СПб.: Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова, 2011. № 563. С.7-59.
4. Папцов А. Г., Шеломова Н. А. Глобальная продовольственная безопасность в условиях климатических изменений. М.: РАН, 2018. 132 с.
5. Шиловская С. А. Влияние изменения климата на сельское хозяйство и обеспечение продовольственной безопасности // АПК: экономика, управление. 2014. № 10. С.67–73.
6. Научно-исследовательские отчеты OXFAM. Экономический анализ. Влияния изменения климата на сельское хозяйство России: национальные и региональные аспекты (на примере производства зерна). апрель 2013 г. 50 с. URL: http://grow.oxfam.ru/attach_files/file_public_1028.pdf (дата обращения: 20.04.2020 г).
7. Туктарова Н. Г. Влияние современных тенденций изменения климата на урожайность озимых зерновых культур // Пермский аграрный вестник. 2019. № 1 (25). С. 80–86.
8. Немцев С. Н., Шарипова Р. Б. Оценка агрометеорологических показателей атмосферных засух и урожайности зерновых культур в изменяющихся условиях регионального климата // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. № 1. С. 10–17.
9. Дружинин П. В., Шкиперова Г. Т., Прокофьев В. А. Влияние изменения климата на сельское хозяйство российских регионов // Регионология. 2015. № 2 (91). С. 56–63.
10. Щербакова А. С. Ведение сельского хозяйства в условиях изменения климата на северных территориях России // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 2020. № 9. С. 41–46.
11. Impacts of climate change in agriculture in Europe / A. Iglesias, L. Garrote, S. Quiroga, et al. PESETA-Agriculture study. 2009. 59 p. URL: https://ec.europa.eu/jrc/en/publication/eur-scientific-and-technical-research-reports/impacts-climate-change-agriculture-europe-peseta-agriculture-study (дата обращения: 01.04.2020 г.).
12. Adaptation to extreme weather: identifying different societal perspectives in the Netherlands / E. Vasileiadou, M. Hisschemöller, A. C. Petersen, et al. 2014. Vol. 14. P. 91–101. URL: http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10113-013-0460-4 (дата обращения: 20.04.2020 г).
13. Casey K. S., Cornillon P. J. Global and regional sea surface temperature trends // Climate. 2011. Vol. 14. Р. 3801–3818.
14. Special Report on Global Warming of 1.5 °C (SR15). URL: http://www.ipcc.ch/index.htm (дата обращения: 20.04.2020 г).
15. Passel S., Massetti E., Mendelsohn R. A. Ricardian analysis of the impact of climate change on European agriculture. 2012. 27 p. URL: http://www.hpccc.gov.in/PDF/Agriculture/A%20Ricardian%20Analysis%20of%20the%20Impact%20of%20Climate%20Change%20on%20European%20Agriculture.pdf (дата обращения: 20.04.2020 г.).
16. Официальный сайт Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Семнадцатая сессия Комиссия по сельскохозяйственной метеорологии. URL: http://www.meteorf.ru/press/news/16258/?sphrase_id=418400 (дата обращения: 09.03.2021 г.).
17. Система ведения сельского хозяйства АПК Коми СССР на 1991–1995 гг. / И. В. Забоева, Г. В. Kaнeв, В. В. Терентьев и др. Сыктывкар: Коми кн. изд-во, 1991. 208 с.………
18. Шморгунов Г. Г., Беляева Р. А., Коковкина С. В. Изменение климатических условий в Республике Коми и его влияние на урожайность сельскохозяйственных культур // Проблемы и пути развития сельскохозяйственной науки Севера XXI века. К 100-летию сельскохозяйственной науки в Республике Коми: Сб. науч. тр. Сыктывкар: Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Коми, 2011. 359 с.
19. Коми АССР в одиннадцатой пятилетке: статистический сборник. Сыктывкар: Коми книжное издательство, 1986. 144 с.
20. Агропромышленный комплекс Республики Коми: история и современность. Сыктывкар: Комистат, 2011. 133 с.
21. Сельское хозяйство в Республике Коми: статистический сборник. Комистат: Сыктывкар, 2019. 98 с.
22. Специализированные массивы для климатических исследований Web Аисори. URL: http://aisori-m.meteo.ru/waisori/ (дата обращения: 23.01.2020 г.).
