Биотопливо

Конкурентными преимуществами биотоплива по сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии являются возможность его транспортировки, готовность к использованию действующими котельными и как моторного топлива, получение, помимо производства энергии, дополнительных экономико- экологических выгод: например, утилизация отходов лесного хозяйства улучшает условия восстановления лесных массивов, уменьшает риск лесных пожаров и распространения насекомых- вредителей. В сельском хозяйстве, участвуя в севообороте, «энергетические» посевы могут улучшить качество почвы. Многолетние травы препятствуют ее эрозии, регулируют влагооборот, способствуют очищению воды от примесей. Существенную ценность представляет и возможность использования «энергетических» трав для освоения бросовых земель и пустошей, не пригодных для производства продовольственных культур. Наконец, образующийся при горении биомассы С02 количественно точно соответствует тому его объему, который источник биомассы (растение, являющееся основой топлива), адсорбировал в процессе своего роста, что позволяет не превышать уровень выбросов углекислого газа в атмосферу.96

Процесс превращения биомассы в различные виды биотоплива на биоэнергетических заводах, как и любое производство, также подвержен влиянию климатических условий.

96 Без учета затрат энергии на производство этой биомассы и связанных с этим выбросов парниковых газов.

относительная влажность влияет на процессы коксования древесного угля, так как продолжительность этих процессов пропорциональна количеству древесной влаги. На производство биогаза оказывают влияние температура воздуха (при низкой температуре производство биогаза уменьшается, для производства более благоприятна высокая температура) и влажность воздуха (высокая влажность может вызвать коррозию материала, а чрезмерная сухость — растрескивание оборудования). В связи с этим, для того чтобы в полной мере реализовать потенциал биоэнергетики в России, планирование и проектирование биоэнергетических заводов должно производиться с учетом как современного климата, так и его ожидаемых изменений.

3.2.2. Сельское хозяйство

Россия — страна с одним из самых суровых климатов на планете для сельскохозяйственного производства. Сред но российский уровень биоклиматического потенциала (БКІI) агросферы на40 % ниже западноевропейского и близок к среднему уроншо БКП Швеции, Норвегии и Финляндии. Эти обстоятельства непосредственно сказываются на продуктивности сельского хозяйства: будучи одним из крупнейших мировых производителей аерна (8 % посевов и 4—5 % сбора зерновых), по урожайности зтих культур Россия значительно уступает развитым странам.

Отмеченное отставание объясняется не столько различиями почвенно-климатических условий и низким уровнем UKII, сколько низкой эффективностью использования климатических ресурсов. Для России отношение урожайности зерновых культур к БКП в среднем составляет 15 % (от 26 % для Северного Кавказа до 12 % —для Северо-Западного региона), что втроениже западноевропейского уровня. В табл. 3.4 представлен прогноз урожайности зерновых культур, составленный на основании оценок БКІІ по регионам России (методика ВНИИСХМ Росгидромета) при условии достижения современного западноевропейского уровня использования природных ресурсов.62 Ожидаемая урожайность зерновых культур при достаточном минеральном питании и увлажнении варьирует от 92 ц/га в Краснодарском крае до 50 ц/га в Иркутской области при современном климате.

Оценки скорости изменения (тренда) сумм температуры воздуха за период с температурой выше 10 °С (основной показатель те- плообеспеченности сельскохозяйственных культур) показывает, что максимальная скорость роста обеспеченности теплом (порядка 50—100 °С за 10 лет) наблюдается в земледельческих районах Сибири, а также на территории Северо-Западного, Центрально- Черноземного и Северо-Кавказского регионов (рис. 3.7). Повсеместно возрастает продолжительность вегетационного периода (в Сибири и на Северном Кавказе со скоростью 3—4 дня за 10 лет).

50 150 200 °С/10 лет

Наряду с благоприятным для сельского хозяйства России ростом теплообеспеченности повсеместно уменьшается годовая амплитуда температуры, главным образом, в результате повышения температуры самого холодного периода года и возрастает продол- жительность так называемой климатическом весны (периода с температурой от 5 до 15 °С). Температура яніваря, наряду с высотой снежного покрова, определяет риски віьімерзания озимых зерновых культур (рис. 3.8). Рост теплообеспіеченности сельскохозяйственных культур, уменьшение степеши континентально- сти климата, повышение температуры наибол<ее холодного периода года являются благоприятными факторами , способствующими повышению продуктивности и устойчивости аіграрного производства Российской Федерации.

Наблюдаемые изменения увлажненности почв при развитии потепления не столь однозначны. Повышение 'температуры воздуха неизбежно приводит к увеличению испареіния и как следствие к увеличению дефицита почвенной влаги, который возрастает или уменьшается в зависимости от изменения количества осадков. Продуктивность агроэкосистем зависит от соотіношения изменений температуры воздуха и количества атмосфершых осадков (индексы сухости по М. И. Будыко) (рис. 3.9). Отрица тельные тренды индекса сухости свидетельствуют о том, что общіая за год увлажненность южных и юго-восточных регионов ЕЧР за последние 30 лет. 40-

-0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 ед./10лет

Рис.

по крайней мере, не уменьшилась. В Западной Сибири наблюдается уменьшение индексов сухости в западной и южной частях региона и некоторое их увеличение в Алтайском крае и Кемеровской области. Слабое увеличение наблюдается в некоторых регионах Восточной Сибири и Дальнего Востока. Отмечается заметное увеличение количества осадков осенью на всей территории черноземной зоны Российской Федерации за исключением Южного Урала. В целом изменения увлажненности за последние 30 лет благоприятны для аграрного производства на всей территории, кроме ряда районов Сибири и Центрально-Черноземного района.

Интегральным показателем оценки влияния наблюдаемых изменений климата на продуктивность сельского хозяйства могут служить климатообусловленные тренды урожайности (табл. 3.4 и 3.5), которые идентифицированы с помощью соответствующих физико-статистических моделей.

Можно заключить, что на фоне глобальной тенденции снижения урожайности зерновых культур из-за потепления климата в России наблюдается обусловленное этими изменениями клима- \налоговый прогноз урожайности .черновых культур при достижении западноевропейского уровни использования биоклиматического

потенциала64 Регион Ожидаемая урожайность (ц/гг0 при достаточном минеральном питании минеральном питании и увлажнении Северо-Западный 61,0 61,2 Центральный 63,5 65,0 Волго-Вятский 58,0 61,0 Центрально-Черноземный 62,0 74,0 Поволжье, север 54,5 67,0 Поволжье, юг 29,5 79,5 Северо-Кавказский 48,5 85,5 Уральский 50,0 63,5 Западно-Сибирский 53,5 59,0 Восточно-Сибирский 51,5 53,0 Дальневосточный 61,5 62,0 Российская Федерация 54,0 66,4 Таблица 3.5

Климатообусловленные тренды урожайности зерновых культур по федеральным округам России за период 1975—2006 гг. (I — в ц/га за 10 лет, II — в % за 10 лет) Федеральный округ Валовой сбор*, млн т Зерновые и зернобобовые в целом Озимая пшеница Яровой ячмень I IT I II I II Приволжский 21,92 0,32 2,6 0,47 2,8 0,26 2,1 Южный 26,22 0,30 2,2 0,36 2,0 0,44 3,2 Центральный 15,31 -0,02 -0,3 0,06 0,4 -0,02 -0,2 Сибирский 12,84 0,16 1,6 — — 0,19 2,0 Дальневосточный 0,41 0,23 2,0 — — 0,23 1,98 Уральский 4,75 0,23 1,7 0,10 0,6 0,15 1Д * Фактический валовой сбор всех зерновых и зернобобовых кулі,тур в среднем за 2003—2008 гг.

та повышение урожайности.

Можно предположить, что наблюдаемые тенденции изменений урожайности сельскохозяйственных культур сохранятся в течение ближайших 5—10 лет. Оценки дальнейших изменений урожайности для гумидного и аридного сценариев глобального потепления представлены в табл. 3.7 и 3.8 соответственно.

При реализации благоприятного гумидного потепления (см. табл. 3.7) следует ожидать климатообусловленнош повышения продуктивности сельского хозяйства до 2060—2070 гг. Особенно значительное повышение урожайности возможно на ЕЧР в районах, расположенных севернее 50° с. ш. При этом в Северо- Кавказском регионе и в Сибири к середине столетия возможно снижение урожайности до 5—7 и 20 % соответственно.

Таблица 3.6

Климатообусловленные тренды урожайности кормовых и технических культур за период 1090—2006 гг. (в ц/га за 10 лет)102 Сельскохозяйственная культура Район Центральный нечерноземный Центрально- Черноземный Приволжский Южный Подсол ночник 1,32 0,29 0,35 0,37 Сахарная свекла — 6,00 5,32 7,78 Кукуруза 1,06 1,25 2,24 -2,92 102 Сиротенко, О. Д., Абашина Е. В., Павлова В. Н. Проблема оценки влияния изменений климата на продуктивность агросферы: модели, сценарии и результаты для сельского хозяйства России // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции.

Изменение урожайности сельскохозяйственных культур (в % от уровня последнего десятилетия XX века) при увеличении содержания СО, в атмосфере и изменении климата101'

Экономический район Годы XXI века 30— 40 60—70 90—100 30—40 60-70 90 100 Зерновые культуры Кормовые культуры Северный 26 24 13 22 32 31 Северо-Западный 22 12 22 21 24 30 Калининградский 34 25 29 22 22 20 Центральный 27 25 13 19 24 17 Вол го-Вятский 20 26 11 21 30 19 Центрально- 15 15 -7 20 24 7 Черноземный Поволжье, север 16 19 -10 24 30 8 Поволжье, юг 7 30 20 5 14 1 Северо-Кавказский -6 -7 -13 2 3 -7 Уральский 11 16 -7 14 28 17 Западно-Сибирский -7 -1 -23 6 19 1 Восточно-Сибирский -12 -18 -24 0 0 -4 Дальневосточный 10 12 5 6 13 7 Россия в целом 11 14 -1 13 21 11

Аридное потепление (ем. табл. 3.8) неблагоприятно для сельского хозяйства России. В этом случае к 2020 г. можно ожидать падение производства зерна на ЕЧР в среднем на 9 %, а к 2050 г. — до 17 %. При таком, неблагоприятном в целом сценарии глобального потепления ожидается заметное повышение продуктивности зернового хозяйства в Северном и Северо-Западном регионах (до 10 %), а кормопроизводства — на всей территории нечерноземной зоны России. Особенно значительный рост кормовой базы, животноводства (до 25 %) следует ожидать на территории Северо- Западного региона.

Гумидный (см. табл. 3.7) и аридный (см. табл. 3.8) сценарии изменений климата ограничивают диапазон возможной реакции сельского хозяйства России на ожидаемое глобальное потепление. Изменение урожайности сельскохозяйственных культур (в % от уровня последнего десятилетия XX века) до 2050 г. нри реализации аридного сценария изменения климата Л1FI (климатическая модель HadCM3)"M Регион Зерновые культуры Кормовые культуры 2020 2030 2040 2050 2020 2030 2040 2050 Северный 7,1 6,6 6,3 9,1 6,0 14,5 18,4 17,9 Северо-Западный 7,9 8,2 10,5 9,2 13,3 17,4 21,6 22,9 Центральный -0,8 0,2 1,8 "6,7 3,4 5,0 4,6 -0,7 Волго-Вятский -6,8 -5,2 -8,2 -13,0 2,8 4,1 3,2 -0,9 Центрально- -14,1 -19,1 -26,9 -34,0 -7,5 -12,4 19,3 -24,9 Черноземный Поволжье, север -13,3 -13,9 -27,4 -40,0 -2,6 "4,1 9,6 -22,9 Поволжье, юг -1,3 2,2 1,0 зд -8,7 -9,0 -11,5 -12,5 Северо-Кавказский -23,8 -26,4 -25,9 -19,0 -14,4 -17,1 -21,3 -24,9 Уральский -15,9 -19,0 -26,4 -32,0 0,4 0,5 -1,5 -10,1 ЕЧР -8,6 -9,3 -13,2 17,0 -1,0 -0,4 -2,1 -7,4

При удвоении концентрации С02 в атмосфере (по сравнению с доиндустриальным уровнем) северная граница земледелия на ЕЧР приблизится к побережью Арктики, а площадь земледельческой зоны увеличится в полтора раза. Изолиния 2200 °С для сумм температуры воздуха выше 10 °С определяет северную территорию, где в 90 % лет могут созревать ранние сорта кукурузы, т. е. возможно высокопродуктивное земледелие. Площадь таких земель увеличится с 1,5 млн до 7,2 млн км2, т. е. в 4—5 раз. Более того, на территории России появится регион с суммой температур более 3500 °С, в котором могут развиваться субтропическое земледелие и хлопководство.

Расчетные оценки65 показывают, что изменения климата за последние 30 лет способствуют увеличению первичной продуктивности экосистем (рис. 3.10) и содержания органического углерода в почве (рис. 3.11) на большей части земледельческой зоны

І І і I I 1 I t I

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 %

її:

-40 20 -10 -5 0 5 10 20 30 %

106 Сиротенко О. Д., Абашина Е. В. Современные климатические изменения продуктивности биосферы России и сопредельных стран // Метеорология и гидрология. 2008. № 4. С. 101—108.

России, что ведет к повышепию продуктивности аграрного землепользования. Ожидается, что при дальнейшем умеренном потеплении преобладающая часть почв нечерноземной зоны России сможет накапливать углерод при сохранении достаточного уровня увлажненности. В нечерноземной зоне России ожидаемые изменения климата будут способствовать увеличению содержания органического вещества, в результате чего устойчивое развитие сельского хозяйства, которому соответствует бездефицитный баланс органического вещества, будет достигаться при более низких затратах (меньших дозах органических удобрений и меньшей доле многолетних трав в севообороте), что повысит экономическую эффективность растениеводства.

Среди безусловных отрицательных последствий потепления климата повсеместно отмечается увеличение популяций вредителей зерновых злаков, особенно тли. Прогнозируется рост массового размножения многих теплолюбивых видов вредителей, в том числе и саранчовых. Ожидается дальнейшее распространение и укоренение саранчовых не только в Ставропольском и Краснодарском краях, Ростовской области и Нижнем Поволжье, но и в Омской и Читинской областях, Республике Саха (Якутия) и Республике Тыва и других регионах. Следует ожидать дальнейшего продвижения на север и восток границ ареала колорадского жука. Перечисленные проблемы означают существенное повышение значимости фитосанитарной диагностики, мониторинга и контроля для эффективной работы аграрного комплекса России.