Пространственно-временная динамика теплового и холодового стресса для посевов рапса в Великобритании за 1961–2020 годы

Почему потепление важно для привычной жёлтой культуры

Каждую весну поля ярко‑жёлтого рапса (часто называемого масличным рапсом) покрывают большие участки британской сельской местности. Эта культура обеспечивает растительное масло, корм для животных и биотопливо, поэтому её надёжность влияет на продовольственные цены и энергетическую безопасность. В этом исследовании поставлен простой, но ключевой вопрос: как по мере потепления климата Великобритании за последние 60 лет сместились эпизоды вредного жара и холода для рапса и что это значит для будущих урожаев?

Отслеживание стрессовой погоды на протяжении шести десятилетий

Исследователи проанализировали суточные температурные записи по всей Великобритании с пространственным разрешением один километр за период 1961–2020 годов, сосредоточив внимание на землях, пригодных под возделывание и для рапса. Они выделили наиболее чувствительные фазы развития культуры: вегетативный период осенью и в раннюю зиму, цветение в апреле и мае и налив семян в июне и июле. Используя пороговые значения, полученные из экспериментальных данных, учёные посчитали, как часто и насколько сильно температуры выходили в вредную зону — слишком высокие днём или слишком низкие ночью. Это дало два индекса: один для теплового стресса и другой для холодового, что позволило напрямую сравнивать эволюцию обоих типов экстремума по регионам и десятилетиям.

Холодные экстремумы ослабевают, но не исчезают

По подходящим для рапса почвам Великобритании холодовый стресс в целом снижался в период с 1961 по 2020 год. Ночи, опускавшиеся ниже вредоносных порогов, стали встречаться реже в вегетативный, цветочный и репродуктивный периоды, особенно в Англии. Северные районы, такие как Шотландия, по‑прежнему испытывали больше холодового стресса, чем юг, но даже там общая тенденция была нисходящей. Декабрь показал едва заметное смещение в сторону более тёплых минимальных температур, сокращая продолжительность холодных эпизодов, которые могут приносить пользу озимому рапсу, способствуя его закалке и подготовке к надёжному цветению. Несмотря на ослабление холода, годовая изменчивость оставалась высокой — значит, отдельные холодные годы по‑прежнему прерывают долгосрочное потепление.

Нарастание жары в критические стадии роста

Напротив, жаркие периоды становились более частыми и более интенсивными, особенно во время цветения в апреле и мае и при развитии стручков и наполнении семян в июне и июле. Южная и восточная Англия выделялись как очаги, где число дней с температурой выше критического порога возросло за десятилетия. Классификация уровней стресса показала, что площади, испытывающие по крайней мере низкий‑средний тепловой стресс, расширились, тогда как зоны практически без теплового стресса сократились. Тепловой стресс в июне и июле был обычно сильнее, чем в апреле и мае, но темп роста был самым быстрым в период цветения — фазе, когда даже кратковременные всплески жары могут уменьшать число цветков, образование стручков и массу семян.

Оценка скрытых потерь производства

Чтобы перевести эти изменения стрессов в потенциальное влияние на урожай, авторы объединили свой индекс тепла с независимыми оценками потенциальной урожайности рапса при хорошем ведении хозяйства для каждой точки. Это дало нормализованный «индекс потерь производства», который показывает, где и когда жара во время цветения наиболее вероятно сокращает урожай. С 1961 по 2020 год этот индекс потерь рос, с статистически значимыми различиями между десятилетиями и регионами. Наибольшие увеличения сконцентрировались в основных зонах выращивания рапса на востоке и юго‑востоке Англии и в Мидлендсе, что указывает на то, что главные производственные районы страны также являются очагами нарастания рисков, связанных с жарой.

Текущая устойчивость и будущие риски

Интересно, что при сравнении недавних оценок теплового стресса с официальной статистикой по урожайности за 2016–2024 годы прямые статистические связи оказались слабыми и часто незначимыми. Это говорит о том, что пока урожайность рапса в Великобритании была буферизирована такими факторами, как распределение осадков, запас почвенной влаги, улучшенные сорта и приёмы управления хозяйством. В некоторых более прохладных регионах слегка потеплевшие весны даже могли приносить небольшой положительный эффект. Тем не менее долгосрочная картина ясна: тепловой стресс во время цветения растёт быстрее, чем падает холодовый стресс, и потенциал потерь урожая из‑за жары постепенно увеличивается в ключевых производственных регионах. Для культуры, важной для производства масел и биотоплива в Великобритании, авторы делают вывод, что планирование более тёплого будущего — через селекцию более термостойких сортов, смещение сроков посева и управление водными ресурсами — будет необходимым, чтобы сохранить продуктивность этих жёлтых полей.

Цитирование: Hu, B., Cutler, M.E.J. & Morel, A.C. Spatiotemporal dynamics of heat stress and cold stress on UK rapeseed cropping over 1961–2020. Sci Rep 16, 12263 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41957-7

Ключевые слова: рапс, тепловой стресс, холодовый стресс, сельское хозяйство Великобритании, влияние изменения климата