УДК 551.5:636.38(58)

DOI: 10.24412/cl-37200-2024-125-132

АГРОКЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПУСТЫННОЙ ЗОНЫ УЗБЕКИСТАНА

AGROCLIMATIC CHARACTERISTICS OF THE DESERT ZONE OF UZBEKISTAN

Бабушкин О.Л.¹, Сулаймонова Н.Н.²

Babushkin O.L.², Suleimonova N.N.²

^1,2Научно-исследовательский гидрометеорологический институт, Ташкент, Узбекистан

^1,2Hydrometeorological Research Institute, Tashkent, Uzbekistan

E-mail: ¹boleg1944@mail.ru, ²ufo789@mail.ru

Аннотация. В работе представлена агроклиматическая характеристика пустынной зоны Узбекистана, являющейся основной кормовой базой каракулеводства республики. Дается краткая климатическая характеристика рассматриваемой территории. Показано разнообразие почвенно- растительного покрова рассматриваемой территории. Представлена схема агроклиматического районирования каракулеводческих пастбищ по условиям выпаса каракульских овец, включающая 10 агроклиматических районов, с представлением средней урожайности трех основных типов пастбищ. Основное внимание уделяется распределению запасов почвенной влаги, необходимой для роста, развития пастбищной растительности в весенний период. Показана динамика распределения во времени средних многолетних декадных запасов продуктивной влаги в почве в слоях 0-20 и 0-50 см в весенний период и распределение их по территории пастбищ. Установлена тесная корреляционная связь между запасами продуктивной влаги на различных почвенных уровнях. Рассматриваются метеорологические факторы ранневесеннего периода, влияющие на высоту побегов осоки и полыни, формирующих урожайность каракулеводческих пастбищ, а также такие метеорологические условия, приводящие к весеннему выгоранию эфемеров и эфемероидов в начале мая, и условия для определения даты начала летнего покоя полыни в начале июня.

Ключевые слова: Каракулеводческие пастбища, пустыня Кызылкум, типы пастбищ, урожайность, запасы продуктивной влаги.

Abstract. The work presents the agroclimatic characteristics of the desert zone of Uzbekistan, which is the main fodder base for Karakul farming in the republic. A brief climatic description of the territory under consideration is given. The diversity of soil and vegetation cover of the territory under consideration is shown. A scheme of agroclimatic zoning of Karakul pastures according to the grazing conditions of Karakul sheep is presented, including 10 agroclimatic regions, presenting the average yield of the three main types of pastures. The main attention is paid to the distribution of soil moisture reserves necessary for the growth and development of pasture vegetation in the spring. The dynamics of the time distribution of average long-term ten-day reserves of productive moisture in the soil in layers of 0-20 and 0-50 cm in the spring and their distribution over the pasture territory are shown. A close correlation has been established between reserves of productive moisture at different soil levels. We consider meteorological factors of the early spring period, influencing the height of sedge and wormwood shoots, which form the productivity of karakul pastures, as well as such meteorological conditions leading to the spring burning of ephemerals and ephemeroids in early May, and the conditions for determining the date of the beginning of summer dormancy of wormwood in early June.

Key words: Karakul pastures, Kyzylkum desert, types of pastures, productivity, reserves of productive moisture.

Введение. Республика Узбекистан находится в центре материка Евразия. Она располагается почти в 4000 км от Атлантического океана, в 5500 км от Тихого, в 2500 км от Северного Ледовитого океана и порядка 2000 км от Индийского. Такое положение Узбекистана определяет его резкую континентальность и засушливость климата [1]. По классификации Б.П. Алисова, территория Средней Азии относится к континентальному типу субтропического типа [1].

Более 70% площади Узбекистана или свыше 300 тыс. км² занимают равнины, на большей части которых располагаются пустынные и полупустынные пастбища, составляющие главную кормовую базу каракулеводства республики. Каракулеводство является одной из основных отраслей сельского хозяйства Узбекистана, главной продукцией которой является смушек – каракуль, и каракульча – шкурки не родившихся ягнят, которые высоко ценятся на мировом рынке. Кроме того, каракульская овца дает шерсть, мясо, а также сычуг – часть желудка убитых на каракуль ягнят, сычужный фермент которого используется для свертывания молока в сыроварении.

В настоящее время на   пастбищах   Узбекистана   выпасается   по   состоянию   на 01 января 2023 г. около 6,0 млн голов каракульских овец.

Каракулеводческие пастбища, являющиеся основным источником питания каракульских овец, занимают площадь 17,5 млн га. Они располагаются от плато Устюрт, расположенного западнее обсохшего Аральского моря, захватывают пустыню Кызылкум и прилегающие к ней полупустынные территории на востоке и юго-востоке.

Равнинная территория Узбекистана, согласно агроклиматическому районированию [2], охватывает две климатические провинции: Туранскую и Центрально-Казахстанскую. К последней относится только Устюрт и часть Кызылкума, лежащая севернее 43,5-44,0° с.ш. [3]. Различия между ними в зимний период характеризуются разными воздушными массами: на севере, в Центрально-Казахстанской провинции, преобладает арктическая воздушная масса с устойчивыми морозами, в Туранской – воздушная масса умеренных широт, отмечается активное развитие циклонической деятельности с неустойчивой погодой богатой осадками. Отличаются эти провинции сезонным выпадением осадков. В Туранской провинции основные осадки выпадают в осенне-зимне-весенний период, на летний сезон приходится только 2-5% годового их количества. В Центрально-Казахстанской провинции они распределяются более равномерно по сезонам.

Отличительной особенностью Туранской провинции являются «вегетационные» зимы, то есть  зимы, при которых пастбищная растительность не  переходит в состояние полного

«зимнего покоя». В такие зимы не отмечается устойчивого перехода температуры воздуха через 0°С в сторону понижения. На юге провинции таких зим 80-90%, по мере продвижения к северу, к границе с Центрально-Казахстанской провинцией, их количество сокращается до 0-5%.

В среднем многолетнем количество осадков в пустынной зоне составляет от 80 до 200 мм в год.

Температурный режим на пустынной территории разнообразен. На Устюрте в отдельные годы температура воздуха зимой опускается до -38°С, летом она поднимается до 46°С. В центральных районах пустыни Кызылкум температура достигала почти 50°С (Бузаубай, Машикудук).

Запасы почвенной влаги, необходимые для вегетации пастбищной растительности, формируются в основном за счет осадков осенне-зимне-весеннего периода. Однолетние и многолетние травы (эфемеры и эфемероиды) осенне-весеннего цикла развития, то есть растения с неглубокой корневой системой, питаются влагой верхних горизонтов почвы, полукустарники с более развитой корневой системой используют влагу верхних и средних слоев почвы до 70-75 см; кустарники, обладающие глубокой и разветвленной корневой системой вплоть до 150 см, могут вегетировать в течение всего теплого периода года.

Почвенно-растительный покров пастбищ разнообразен. Основными типами пастбищ являются белосаксауловые и кустарниковые на песчаных почвах; полукутарниковые, джусановые, боялышевые, кейреуковые и биюргуновые – на серо-бурых почвах [4].

Песчаные почвы и пески характерны для северных, центральных, западных районов Кызылкума. Здесь располагаются белосаксауловые пастбища. Урожайность этих пастбищ достигает 3-5 ц/га. Для них характерны: Haloxylon persicum Bunge ex Boiss. & Buhse, Calligonum leucocladum (Schrenk) Bunge, Astragalus villosissimus Bunge, Salsola arbuscula Pall., Ephedra strobilacea Bunge; из трав распространены: Carex physodes M. Bieb., Aristida karelinii (Trin. & Rupr.) Roshevitz, разнообразны эфемеры [5]. Для песчаных пустынь характерно, что при одном и том же количестве осадков урожайность их выше, чем у глинистых пустынь.

На серо-бурых гипсоносных почвах, на каменистых склонах возвышенностей (Тамдытау, Кульджуктау и др.) ведущее место занимают полынники с Artemisia diffusa Krasch. ex Poljakov,

A. turanica Krasch., сообщества эфемеров Poa bulbosa L., Carex pachystylis J. Gay, Bromus tectorum L., кейреуково-боялышевые сообщества с Salsola rigida Pall., Salsola arbuscula Pall.

На засоленных почвах в растительном покрове многочисленны виды родов Astragalus, часто встречаются Salsola arbuscula Pall., Salsola rigida Pall., Nanophyton erinaceum (Pall.) Bunge, Convolvulus divaricatus Regel & Schmalh., однолетние солянки, эфемеры единичны. На солонцеватых серо-бурых почвах развиты виды рода Artemisia, а также Salsola rigida, Salsola gemmascens Pall., Halocharis hispida (Schrenk ex C.A. Mey.) Bunge, Bromus tectorum L., Convolvulus divaricatus [6].

Урожайность этих пастбищ напрямую зависит от погоды. В годы с теплой и влажной весной урожайность достигает до 5 ц/га воздушно-сухой массы. Отсутствие дождей приводит к резкому снижению урожайности таких пастбищ [7].

Цель данной работы – представить урожайность различных типов каракулеводческих пастбищ Узбекистана, выявить запасы продуктивной влаги в почве, их распределение в корнеобитаемом слое почвы в весенний период.

Объектом исследования являются каракулеводческие пастбища пустыни Кызылкум, а предметом исследования – урожайность пастбищ и продуктивная влага в почве.

Исходные данные. Для работы использованы данные по урожайности пастбищной растительности в период наибольшего отрастания травостоя, полученные по результатам обработки спутниковой информации с 1994 по 2017 гг., а также материалы сети пустынных метеорологических станций по запасам влаги в почве за весенний период с 1990 по 2020 гг.

В работе использованы статистические методы исследования.

Основные результаты и их обсуждение. С середины 60-х годов прошлого столетия в Узбекистане проводились разработки по применению авиации для определения состояния растительного покрова [8, 9]. Был разработан аэрофотометрический метод, основанный на использовании спектральных коэффициентов яркости системы «почва – растительный покров», зависящих от количества растительной массы, коэффициентов яркости различных типов почвы и растительности. Это позволило оперативно оценивать продуктивность пастбищ на больших площадях в отличие от укосного метода, дающего только точечные данные.

Начиная с 1994 года, урожайность пастбищ рассчитывалась по данным спутниковой информации спутника NOAA с аппаратурой AVHRR разрешением 1 км, усредненные по квадратам 25×25 км в момент наибольшего отрастания пастбищной растительности в весенний период [10].

Ежегодные данные урожайности пастбищ по квадратам 25×25 км осреднены за период от начала использования для расчетов урожайности пастбищ спутниковой информации с 1994 по 2017 год по основным типам пастбищ, представленным выше. Для работы выбраны типы пастбищ, занимающие наибольшие площади: белосаксауловые пастбища – около 10 млн га, полынные – около 5 млн га, кустарниковые – менее 1 млн га. Эти типы пастбищ распределены по следующим агроклиматическим районам [11]: в Навоийской области: 1. Северо- Кызылкумский,    2.    Западно-Кызылкумский,    3.    Центрально-Кызылкумский равнинный, 4. Центрально-Кызылкумский горный, 5. Восточно-Кызылкумский; в Бухарской области: Бухарский Юго-западный, 7. Бухарский Восточный; в Каракалпакстане: 8. Каракалпакский Северо-Кызылкумский, 9. Каракалпакский Западно-Кызылкумский; в Джизакской области (степь): 10. Северо-Нуратинский полупустынный (рисунок 1).

Из таблицы 1 видно, что низкой урожайностью характеризуются западные районы: Западно-Кызылкумский, Бухарский Юго-западный и Каракалпакский Западно-Кызылкумский. Эти районы характеризуются малым количеством осадков – около 100 мм и менее в год. Наиболее низкая урожайность в Каракалпакском Северо-Кызылкумском районе, где, по всей вероятности, наряду с малым количеством осадков, велико влияние процесса усыхания Аральского моря, в результате чего образовалась новая пустыня Аралкум, которая является источником солепылепереноса на сопредельные территории.

Наиболее высокая средняя многолетняя по району урожайность по рассматриваемым типам пастбищ, составляющая 2,4-2,7 ц/га, отмечается в Восточно-Кызылкумском районе, где среднее количество осадков превышает 150 мм в год, являясь наибольшим по рассматриваемой территории. В 2009 г. урожайность на этих пастбищах достигала 3,6-3,8 ц/га. В остальных районах максимальная урожайность не превышала 3,0 ц/га.

В таблице 1 представлены значения урожайности белосаксауловых, полынных и кустарниковых пастбищ.

Таблица 1 Урожайность (ц/га) различных типов каракулеводческих пастбищ Узбекистана за 1994-2017 гг.

Основным источником влагообеспечения пастбищной растительности является почвенная влага, измеряемая в мм слоя воды. Почвенная влага, поступая в ткани растения через корневую систему вместе с растворенными в ней питательными веществами, участвует в процессах фотосинтеза, образовании органического вещества, транспирации, терморегуляции. От нее зависит рост, развитие, формирование урожая пастбищной растительности. Нижним пределом продуктивной влаги является влажность устойчивого завядания.

Рисунок 2. Средние многолетние декадные запасы продуктивной влаги в почве в слоях 0-20 и 0-50 см в весенний период по данным пустынных станций Узбекистана.

Наименьшее количество продуктивной влаги отмечается в районе Бузаубая в западной части Кызылкума на песчаных пустынных почвах, где годовая норма осадков составляет всего 88 мм. В слое 0-20 см количество продуктивной влаги снижается от 9 мм в начале марта до 3 мм в конце мая, в слое 0-50 см от 24 мм до 12 мм, соответственно в эти же сроки. Несколько западнее вблизи гор Тамдытау на серо-бурых почвах располагается пустынная метеостанция Тамды с годовой суммой осадков 124 мм. Запасы влаги составляют в 20-см слое от 13 мм до 5 мм, в 50- см – от 26 мм до 11 мм. В Машикудуке, также на серо-бурых почвах, при годовой норме осадков 153 мм запасы влаги составляют в те же сроки от 13 мм до 1 мм в 20-см слое и от 31 мм до 4 мм в 50-см слое. По данным станции Сентоб Нурата, расположенной в полупустынной зоне (Джизакская степь) в предгорьях Нуратау на серо-бурых почвах, где сумма осадков составляет 245 мм, количества продуктивной влаги в 1,5-2 раза больше, чем в пустынных районах. В 20-см слое она составляет от 20 мм в начале марта до 4 мм в конце мая, в 50-см – от 53 мм до 15 мм, соответственно в те же сроки. Урожайность каракулеводческих пастбищ составляет 4,7 ц/га.

Временной ход средних многолетних запасов продуктивной влаги в рассматриваемых слоях почвы в весенний период представлен на рисунке 3.

Между запасами продуктивной влаги в верхних и нижних слоях почвы установлена корреляционная связь. По данным рассматриваемых метеостанций за каждую декаду весеннего сезона получены уравнения регрессии, рассчитаны коэффициенты корреляции и сопровождающие их параметры. Коэффициенты корреляции колеблются от 0,83 до 0,98.

Рисунок 3. Временной ход средних многолетних запасов продуктивной влаги в слоях почвы 0-20 см и 0-50 см каракулеводческой зоны Узбекистана.

Таблица 2 Связь запасов продуктивной влаги в слое 0-50 см (W50) с запасами влаги в слое 0-20 см (W20)

Примечание: r – коэффициент корреляции, n – число случаев, σr – средняя ошибка коэффициента корреляции, yср мм – средняя влажность почвы, мм, σу, мм – стандартное отклонение запасов влаги, Sy, мм – средняя ошибка уравнения регрессии, % – оправдываемость уравнения регрессии.

Рисунок 4. Связь запасов продуктивной влаги в слоях почвы 0-20 см и 0-50 см каракулеводческой зоны Узбекистана.

Для развития и формирования урожая пастбищной растительности одних только данных о запасах почвенной влаги не достаточно. В [12] отмечается, что одинаковые запасы продуктивной влаги в полуметровом слое почвы в первую весеннюю декаду с температурой воздуха 10°С, равные 30 мм, могут обеспечить среднюю многолетнюю высоту песчаной осоки на песчаных почвах, то есть 20-21 см, и только 13-14 см – на серо-бурых гипсированных почвах.

При среднем увлажнении почвы в первые теплые декады максимальная высота побегов осоки и полыни оказывается близкой к средней многолетней величине. При обильных осадках в первые две декады в сочетании с теплой погодой максимальная высота побегов на 10-15% превышает средние многолетние значения. Близкие к норме осадки обеспечивают среднюю многолетнюю высоту побегов. Засушливый период в течение двух декад вызывает снижение максимальной высоты побегов на 10-20%.

При плохом первоначальном увлажнении почвы максимальная высота осоки и полыни будет зависеть от температурного режима и увлажнения осадками двух последующих декад после первой теплой декады с температурой воздуха 10°С. При обильных осадках и благоприятных температурных условиях максимальная высота побегов оказывается близкой к средним значениям. При осадках за две декады, соответствующих средним многолетним, максимальная высота этих побегов будет на 20-30% ниже средних многолетних значений. При осадках значительно ниже средних многолетних высота этих растений снижается на 40-50% [12]. Важное место в развитии пастбищной растительности занимает выгорание или засыхание травянистой растительности и прекращение роста весенних побегов полыни и ее перехода в состояние летнего покоя. При массовом засыхании растения теряют свои кормовые свойства для выпасаемого поголовья, присущие зеленым растениям. Поголовье переходит на сухой подножный корм.

Окончание весеннего периода определяется засыханием эфемеров и прекращением роста полыни [6, 11, 12]. Для эфемеров и эфемероидов оно приходится на декады, когда запасы продуктивной влаги в слое 0-20 см не превышают 4-5 мм на песчаных почвах и 10 мм – на супесчаных. Для полыни начало прекращения роста связывается с декадой, когда продуктивная влага снижается в слое 0-50 см до 6 мм на песчаных почвах и 15 мм на супесчаных. Однако выгорание травянистой растительности определяется, кроме влажности почвы, среднедекадной температурой воздуха не ниже 20-22°С и среднедекадным дефицитом влажности воздуха в 13 часов менее 19 гПа. При оценке считается, что выгорание травянистой растительности начинается в декаду, когда два из трех указанных условия соответствуют представленным критериям. По календарным срокам засыхание эфемеров приходится на первую-вторую декаду мая.

Аналогично, для определения даты начала летнего покоя полыни должны выполняться два из трех необходимых условий: среднедекадная температура воздуха не ниже 26°С, средний дефицит влажности воздуха в 13 часов не ниже 35 гПа. Прекращение роста полыни приурочено к третьей декаде мая – первой декаде июня.

В заключение следует отметить, что глобальное изменение климата оказывает существенное влияние и на рассматриваемую территорию с засушливым климатом. Анализ климатических данных по району исследований показал, что при сравнении периодов 1971-2000 гг. и 1991-2020 гг. отмечено повышение средней годовой температуры воздуха на 0,7°С.

Сложнее обстоит дело с изменением количества осадков за эти периоды. В частности, на материалах станций Акбайтал и Бузаубай количество осадков за год увеличилось на 5,9 и 2,5 мм, соответственно, при среднем многолетнем количестве 117 и 88 мм. В это же время по данным метеорологических станций Тамды, Машикудук и Сентоб Нурата их количество уменьшилось на на 16,1, 18,5 и 12,7 мм, соответственно, при средних многолетних значениях 124, 154 и 245 мм.

Результат исследования показывает, что, в Центральном, Южном и Юго-Восточном Кызылкумском районах в целом за год стало выпадать меньше осадков относительно базового климатического периода (1961-2016 гг.). Уменьшение осадков в них составило 3,8%, 11,7% и 4,8% соответственно. В то же время в пределах пустыни Кызылкум прослеживается выраженный отрицательный градиент количества осадков с севера на юг [13]. Также по результатам наших исследований количество осадков в Узбекистане практически увеличилось на большинстве станций, особенно высоки эти значения на горных и предгорных станциях. В метеостанциях, расположенных в равнинной зоне республики, выходящих в пустынную зону, это значение ниже базовой нормы. В частности, при сравнении суммы годовых осадков в двух климатических периодах (1961-1990 гг. и 1991-2020 гг.) было отмечено, что на станции Машикудук это количество уменьшилось до 25 мм [14].