Учёные НовГУ предложили метод выявления самых тёплых участков в Нечерноземье
02 сентября 2025, 10:30 1013
Учёные Новгородского государственного университета и Санкт-Петербургского федерального исследовательского центра РАН предложили алгоритм построения цифровых карт потенциальной урожайности теплолюбивых сорговых культур и прогноза этой урожайности на 2030 год.
Результаты первого применения были продемонстрированы на Новгородской области: были обнаружены зоны повышенной теплообеспеченности, расположенные в прибрежной области Приильменской низменности. Теплолюбивым сорговым культурам там будет комфортно, и они дадут большой урожай. Учёные отмечают, что при замене в этой зоне традиционных викоовсяных и вико-гороховых смесей на сорговые культуры прибавка урожая зелёной массы может составить от 30 до 45 тонн на гектар. Автором НовГУ выступил доцент кафедры геоэкологии и лесоустройства Игорь Смирнов.
Как отмечают исследователи, в Нечернозёмной зоне России глобальное потепление приводит к повышению теплообеспеченности сельскохозяйственных земель. За последние десятилетия в Новгородской области возросли суммы активной среднесуточной температуры воздуха. Это количество тепла, необходимое для роста и развития растений. Оно рассчитывается как сумма средних суточных температур воздуха за вегетационный период, превышающих 10 °C. Сейчас этот показатель находится в диапазоне 1940–2660 °C, что проявляется в увеличении продолжительности периода вегетации и возможности внедрения на территории региона теплолюбивых сельскохозяйственных культур, характеризующихся большей урожайностью и устойчивостью к засухам.
— Перспективными для интродукции кормовыми культурами в Западной Европе являются сорговые культуры, — отметили авторы исследования. — Для их выращивания необходима сумма активной температуры воздуха в интервале от 2500 до 3000 градусов цельсия за вегетационный период. Нижняя граница САТ воздуха уже достигнута верхним пределом в Новгородской области — 2660 °C. Поэтому в 2016 году на территории региона впервые были посеяны семена сорговых культур: суданской травы линии «Землячка», сорго-суданкового гибрида «Навигатор», многолетнего сорго «Караван». В условиях Новгородской области урожайность зелёной массы суданской травы «Землячка» и сорго-суданкового гибрида «Навигатор» в фазу вымётывания составила 58 и 68 тонн на гектар соответственно. Для сравнения, урожайность традиционных для Новгородской области однолетних кормовых культур — вико-овсяных и горохо-овсяных смесей — составляет 15–25 т/га.
Учёный поясняет, что была выявлена сильная зависимость урожайности от теплообеспеченности в первую половину вегетации растений — с мая по июнь, которая показала, что повышение суммы активной температуры на 100 °C приводит к увеличению урожайности на 12 тонн на гектар. Цель дальнейшего исследования состояла в разработке алгоритма выбора наиболее теплообеспеченных участков для засеивания сорговых культур и достижения наибольшей урожайности. В ходе разработки применялись результаты многолетних тепловых космических съёмок и опытных данных полей Новгородского национального исследовательского института сельского хозяйства.
Обычно урожайность культур прогнозируют на основе статистических данных о температуре воздуха, измеренной на высоте двух метров над поверхностью почвы. Принципиальным моментом использования материалов тепловой космической съёмки является обоснование применимости температуры подстилающей поверхности вместо температуры воздуха. Температура подстилающей поверхности – это температура поверхности суши (почвы) или поверхности водоёмов (океанов, морей, озёр). Нагреваясь солнечными лучами, эта поверхность передаёт тепло нижележащим слоям и воздуху. Для этого проводился анализ соотношений температуры воздуха на новгородской метеостанции с температурой подстилающей поверхности на опытных полях. Он показал высокую статистически значимую сходность результатов космической съёмки с реальными метеоусловиями.
Следующим этапом работы стал расчёт коэффициентов взаимосвязи между урожайностью опытных полей, засеянных сорговыми культурами, и суммой активных температур подстилающей поверхности на основе тепловых космических съёмок. Все данные брались за период с 2016 по 2024 год. Далее все опытные данные и рассчитанные коэффициенты переносились для каждой из элементарных площадок сельскохозяйственных земель Новгородской области с координатами цифровой карты. Как отмечают авторы, такое принятое допущение об однородности плодородия почв на всей территории области позволяет получить данные об урожайности только в самом первом приближении, но это даёт возможность сделать выбор перспективных участков, в пределах которых в дальнейшем целесообразно провести более глубокие агроэкологические исследования.
В дальнейшем строились и анализировались ежегодные цифровые карты САТ подстилающей поверхности и их многолетние изменения, полученные за период с мая по июнь, когда сорговые культуры наиболее чувствительны к повышению температуры. Анализ построенных цифровых карт показал как пространственную изменчивость, так и закономерное многолетнее повышение САТ ПП за последние 20 лет. Для каждого пикселя цифровой карты находилась линейная зависимость значения температуры от времени, отражающая реакцию агроэкосистемы на потепление климата, и для каждой элементарной площадки определялись значения скорости повышения САТ ПП, необходимых для многолетнего прогноза теплообеспеченности и урожайности.
Результатом реализации алгоритма явились цифровые карты потенциальной урожайности сорговых культур и прогноза потенциальной урожайности сорговых культур в 2030 году. Анализ теплообеспеченности земель сельскохозяйственного назначения Новгородской области показал, что земли с повышенными значениями САТ ПП расположены в прибрежной области Приильменской низменности. В зависимости от погодных условий уровень теплообеспеченности менялся от года к году, но в приозёрных районах во все годы отмечена более высокая, по сравнению с остальной территорией, теплообеспеченность.
— Также анализ результатов показывает, что минимум потенциальной урожайности сорговых в условиях Новгородской области составляет 30 тонн на гектар, что соответствует максимальной урожайности традиционных кормовых культур, — пояснили учёные. — На землях же с повышенной теплообеспеченностью при замене традиционных викоовсяных и вико-гороховых смесей на сорговые культуры можно получить прибавку урожая зелёной массы от 30 до 45 тонн на гектар.
Как отмечают авторы, ещё один положительный момент интродукции сорговых культур — в связи с большей урожайностью сорговые имеют более высокий потенциал поглощения углерода из атмосферы, что может внести вклад в снижение угрозы экологических последствий глобального потепления климата.
Одним из направлений развития проекта является анализ возможности применения материалов тепловых космических съёмок системами более высокого пространственного разрешения либо материалов детальной тепловой аэросъёмки, полученных с беспилотных летательных аппаратов. Высокая детальность тепловых карт позволит перейти на локальный уровень рекомендаций по засеиванию теплолюбивых культур.
Материал подготовлен при грантовой поддержке Минобрнауки России, в рамках Десятилетия науки и технологий.
Эту и другие новости читайте в официальном телеграм-канале Новгородского университета.
