Прогнозування адаптивності теплолюбних культур до змін клімату в умовах України
Анотація
Україна має розвинутий аграрний сектор економіки, де 10,4 % валового внутрішнього продукту припадає на сільське господарство. Актуальність теми обумовлена тим, що сільськогосподарське виробництво, яке має стратегічне значення для країни, дуже чутливе до кліматичних змін, що відбуваються. При цьому вже проходить процес адаптації рослинницької галузі до наслідків зміни клімату та агрометеорологічних факторів, що проявляється у розширенні спектру вирощуваних сільськогосподарських культур. Метою даного дослідження було прогнозування адаптивності теплолюбних сільськогосподарських культур за їх врожайністю в різних природно-кліматичних зонах України. У процесі досліджень було використано такі методи, як: аналіз, синтез, факторний аналіз, кореляційно-регресійний, математико-статистичний. За результатами проведених досліджень доведено доцільність врахування кліматичних змін для отримання високих врожаїв як традиційних сільськогосподарських культур, так і теплолюбних, які не були типовими для Полісся та Лісостепу. На підставі аналізу динаміки врожайності сільськогосподарських культур було встановлено, що на території Лісостепу доцільно здійснювати переорієнтацію сільськогосподарського виробництва на вирощування теплолюбних культур – кукурудзи, соняшника, сої, ріпаку, які в останні роки дають такі ж або й дещо вищі врожаї ніж на півдні України. Вирощування ж цих культур у Поліській зоні є збитковим – врожайність досить низька, тому в цих регіонах варто продовжувати вирощувати традиційні культури (зернові, зернобобові, овочеві культури, картоплю). Встановлені залежності врожайності сільськогосподарських культур від кліматичних і агрометеорологічних чинників дозволили виявити комплекс факторів, що відіграють головну роль у формуванні врожаю конкретних культур. Розроблені моделі врожайності сільськогосподарських культур на основі множинної кореляції дозволяють здійснювати її прогнозування. Результати дослідження можуть бути корисними при плануванні та оптимізації діяльності сільськогосподарських підприємств, і в цілому сільського господарства, в різних природно-кліматичних зонах України, як стратегічної галузі економіки
Ключові слова
зміна клімату; адаптивність сільського господарства; теплолюбні культури; абіотичні фактори; агроекосистеми
[1] Adamenko, T. (2019). Climate change and agriculture in Ukraine: What should farmers know? Kyiv: GermanUkrainian agropolitical dialogue.
[2] Bakumenko, O., Vlasenko, V., Osmachno, O., Fanhua, M., & Zhou, C. (2019). Selection evaluation of the modern Chinese assortment of soft winter wheat in the conditions of the northeastern Lsosteppe of Ukraine. Bulletin of the Sumy National Agrarian University, Series “Agronomy and Biology”, 3(37), 3-11. doi: 10.32845/agrobio.2019.3.1.
[3] Budziak, O., Budziak, V., & Drebot, O. (2022). Climate-oriented land use management. Agricultural and Resource Economics: International Scientific E-Journal, 8(3), 98-122. doi: 10.51599/are.2022.08.03.06.
[4] Christidis, N., & Stott, P.A. (2021). The influence of anthropogenic climate change on wet and dry summers in Europe. Science Bulletin, 66(8), 813-823. doi: 10.1016/j.scib.2021.01.020.
[5] Chumak, V., Desyatnik, L., & Kokhan, A. (2012). Nutrient regime of grain and oilseed crops on chernozems of Ukraine. Bulletin of the Institute of Agriculture of the Steppe Zone of the National Academy of Sciences of Ukraine, (3), 131-134.
[6] Food and Agriculture Organization of the United Nations. (2023). STAT. Retrieved from https://www.fao.org/ faostat/en/#country/230.
[7] Hanson, J.D., Liebig, M.A., Merrill, S.D., Tanaka, D.L., Krupinsky, J.M., & Stott, D.E. (2007). Dynamic cropping systems: Increasing adaptability amid an uncertain future. Agronomy Journal, 99(4), 939-943. doi: 10.2134/ agronj2006.0133s.
[8] Howden, S.M., Soussana, J.F., Tubiello, F.N., Chhetri, N., Dunlop, M., & Meinke, H. (2007). Adapting agriculture to climate change. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(50), 19691-19696. doi: 10.1073/ pnas.0701890104.
[9] Johnston, T., & Chiotti, Q. (2000). Climate change and the adaptability of agriculture: A review. Journal of the Air & Waste Management Association, 50(4), 563-569. doi: 10.1080/10473289.2000.10464028.
[10] Khudaverdiyeva, V. (2022). Priorities of innovative development of the agricultural industry. International Science Journal of Engineering & Agriculture, 1(3), 62-86.
[11] Klymenko, M., Vozniuk, N., Sobko, Z., & Masovets, B. (2021). Strategy of sustainable development of agricultural production under conditions of climate change (on the example of Rivne region). Rivne: NUVHP.
[12] Kussul, N., Shelestov, A., Yailymov, B., Yailymova, H., Lavreniuk, M., Shumilo, L., & Bilokonska, Y. (2020). Crop monitoring technology based on time series of satellite imagery. In 2020 IEEE 11th International Conference on Dependable Systems, Services and Technologies (pp. 346-350). Kyiv: IEEE. doi: 10.1109/dessert50317.2020.9125031.
[13] Liu, Y., Zhang, J., Pan, T., & Ge, Q. (2021). Assessing the adaptability of maize phenology to climate change: The role of anthropogenic-management practices. Journal of Environmental Management, 293, article number 112874. doi: 10.1016/j.jenvman.2021.112874.
[14] Lupenko, Y.O., & Mesel-Veseliak, V.Y. (2012). Strategic directions of development of agriculture of Ukraine for the period till 2020. Kyiv: NNTs “IAE”.
[15] Lyalko, V., Sakhatskyi, O., Zholobak, G., Apostolov, O., & Yelistratova, L. (2020). Study of the dynamics of average annual indicators of the gross primary productivity of the territory of Ukraine during 2000-2010. Kyiv: Akademperiodyka.
[16] Ministry of Energy and Environmental Protection of Ukraine. (2020). Ukraine’s greenhouse gas inventory 19902018 (draft). Retrieved from https://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:ZUf2vSwoVd8J:https:// mepr.gov.ua/news/32422.html&cd=1&hl=ru&ct=clnk&gl=ua.
[17] Mirzoeva, T. (2022). Regarding the need to optimize the structure of crop rotation in the conditions of modern threats and challenges. In Environmental safety and balanced nature management in agro-industrial production (pp. 96-100). Kyiv: DIA.
[18] Muller, A. (2009). Benefits of organic agriculture as a climate change adaptation and mitigation strategy for developing countries. Retrieved from https://orgprints.org/id/eprint/16506/1/mueller-2009-Benefits_of_ Organic_Agriculture-EfD09.pdf.
[19] Nelson, G.C., Valin, H., Sands, R.D., Havlík, P., Ahammad, H., Deryng, D., Elliott, J., Fujimori, Sh., Hasegawa, T., Heyhoe, E., Kyle, P., von Lampe, M., Lotze-Campen, H., d’Croz, D.M., van Meijl, H., van der Mensbrugghe, D., Müller, Ch., Popp, A., Robertson, R., Robinson, Sh., Schmid, E., Schmitz, Ch., Tabeau, A., & Willenbockel, D. (2014). Climate change effects on agriculture: Economic responses to biophysical shocks. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(9), 3274-3279. doi: 10.1073/pnas.1222465110.
[20] Paraschiv, S., & Paraschiv, L.S. (2020b). Trends of carbon dioxide (CO2) emissions from fossil fuels combustion (coal, gas and oil) in the EU member states from 1960 to 2018. Energy Reports, 6, 237-242. doi: 10.1016/j.egyr.2020.11.116.
[21] Petersen, J.E. (2008). Energy production with agricultural biomass: Environmental implications and analytical challenges. European Review of Agricultural Economics, 35(3), 385-408. doi: 10.1093/erae/jbn016.
[22] Pichura, V.I., Potravka, L.O., Vdovenko, N., Biloshkurenko, O.S., Stratichuk, N., & Baysha, K. (2022). Changes in climate and bioclimatic potential in the steppe zone of Ukraine. Journal of Ecological Engineering, 23(12), 189202. doi: 10.12911/22998993/154844.
[23] Pisarenko, P., & Khlebnikova, Ya. (2015). About the possibility of influence of solar activity on the yield of agricultural crops in the Poltava region. Bulletin of the Poltava State Agrarian Academy, (1-2), 11-21.
[24] Polevyi, V., Lukashchuk, L., & Lukyanik, M. (2019). The impact of climate change on the development of crop production in the conditions of the Western region. Bulletin of Agrarian Science, 9(798), 29-34. doi: 10.31073/ agrovisnyk201909-04.
[25] Romaschenko, M., Sobko, O., Savchuk, D., & Kulbida, M. (2003). About some tasks of agricultural science in connection with climate changes: Scientific report-information. Kyiv: Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation of the Ukrainian Academy of Sciences.
[26] Sobko, Z.Z., Vozniuk, N.M., Likho, O.A., Pryshchepa, A.M., Budnik, Z.M., Hakalo, O.I., & Skyba, V.P. (2021). Development of agroecosystems under climate change in Western Polissya, Ukraine. Ukrainian Journal of Ecology, 11(3), 256-261. doi: 10.15421/2021_169.
[27] Sorokhtin, O.G., Chilingar, G.V., & Sorokhtin, N.O. (2011). Adiabatic theory of the greenhouse effect. Developments in Earth and Environmental Sciences, 10, 469-498. doi: 10.1016/b978-0-444-53757-7.00013-1.
[28] State Statistics Service of Ukraine. (2023). Retrieved from https://ukrstat.gov.ua/.
[29] Stefanovska, T., & Pidlisniuk, V. (2010). Assessment of vulnerability to changes in the climate of agriculture in Ukraine. Environmental Security, 1(62-66).
[30] Stepanenko, S.M., Pol'ovyy, A.M., & Shkol'nyy, Ye.P. (2011). Assessment of the impact of climate change on the economy of Ukraine. Odesa: Ekolohiya.
[31] Sustainable intensification of crop production. FAO. (2023). Retrieved from https://www.fao.org/policysupport/policy-themes/sustainable-intensificationagriculture/.
[32] Tao, F., Yokozawa, M., Xu, Y., Hayashi, Y., & Zhang, Z. (2006). Climate changes and trends in phenology and yields of field crops in China, 1981-2000. Agricultural and Forest Meteorology, 138(1-4), 82-92. doi: 10.1016/j. agrformet.2006.03.014.
[33] Tarariko, O., Ilyenko, T., & Kuchma, T. (2016). Impact of climate change on productivity and gross yield of cereal crops: Analysis and forecast. Ukrainian Geographical Journal, 1, 14-22. doi: 10.15407/agrisp4.02.003.
[34] Tkachuk, O., & Bondarenko, M. (2022). Ecological assessment of repeated sowing of corn in Ukraine. Agriculture and Forestry, 1(24), 182-191.
[35] Yatsyuk, M., Adamenko, T., Romaschenko, M., Tsvetkova, G., Kolmaz, Yu., Kulbida, M., Prokopenko, A., Saidak, R., & Sydorenko, O. (2021). Conceptual foundations of the drought management plan in Ukraine. Kyiv. Retrieved from https://dspace.organic-platform.org/xmlui/handle/data/424?locale-attribute=uk.
[36] Zhang, H., Huo, S., Yeager, K.M., Li, C., Xi, B., Zhang, J., He, Zh., & Ma, C. (2019). Apparent relationships between anthropogenic factors and climate change indicators and POPs deposition in a lacustrine system. Journal of Environmental Sciences, 83, 174-182. doi: 10.1016/j.jes.2019.03.024.