Научная статья на тему 'Нормирование водопотребления сельскохозяйственных культур с учётом изменчивости гидрометеорологических условий'

Нормирование водопотребления сельскохозяйственных культур с учётом изменчивости гидрометеорологических условий Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
96
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ / ДИНАМИКА ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ / WATER CONSUMPTION DYNAMICS / РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ / CALCULATION METHODS / ТОЧНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ / CONTROL ACCURACY / ИНТЕНСИВНОСТЬ ЭВАПОТРАНСПИРАЦИИ / EVAPOTRANSPIRATION INTENSITY / ИСПАРЯЕМОСТЬ / EVAPORATION / ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫЙ РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ / DIFFERENTIATED IRRIGATION PRACTICE / BIOCYCLE

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Ольгаренко Владимир Иванович, Ольгаренко Игорь Владимирович, Ольгаренко Владимир Игоревич, Панкарикова Анастасия Александровна, Эфендиев Максим Сабитович

Целью исследований является изучение процессов, обеспечивающих эффективность использования водных, энергетических и других ресурсов, а также повышение урожайности сельскохозяйственных культур. При этом антропогенная нагрузка рассматриваемых процессов должна сопоставляться с биологическим потенциалом природного объекта и основываться на принципах обеспечения экологической стабильности его на всех иерархических уровнях, выраженных в экологических пределах. Для решения этой проблемы требуется создание технологий орошения, максимально исключающих потери оросительной воды на фильтрацию, поддерживающих систему автоморфного режима почвообразующих факторов, предусматривающих цикличность биологических процессов. Эффективность реализации этого приема основывается на детальной отработке составляющих технологического процесса с повышением точности их расчета в соответствии с текущей почвенно-климатической и организационно-хозяйственной ситуацией, установлении оптимальной ритмичности подачи воды на поля в соответствии с биологическими условиями роста сельскохозяйственных растений, динамики водопотребления культур, создании емкого информационного обеспечения производства продукции. Анализ данных показывает, что полученные взаимосвязи биоклиматических коэффициентов характеризуются хорошим корреляционным отношением, варьирующимся от 0,87 до 0,93. Так как уравнения регрессии получены на базе эмпирических данных, области их использования ограничиваются диапазоном изменения величины М0 от 0,6 до 1,2 при интервале изменения влажности в расчетном слое от 0,6 НВ до НВ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Ольгаренко Владимир Иванович, Ольгаренко Игорь Владимирович, Ольгаренко Владимир Игоревич, Панкарикова Анастасия Александровна, Эфендиев Максим Сабитович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

AGRICULTURAL CROPS WATER CONSUMPTION RATIONING WITH ACCOUNT FOR HYDROMETEOROLOGICAL CONDITIONS VARIABILITY

The aim of the research is to study the processes ensuring the effective use of water, energy and other resources, as well as of crop productivity increase. At the same time, the anthropogenic load of the processes under consideration should be compared with the biological potential of the natural body and be based on the principles of ensuring its ecological stability at all hierarchical levels expressed in ecological limits. To solve this problem, it is required to create irrigation technologies excluding the irrigation water losses on filtration to the maximum, supporting the system of automorphic regime of soil-forming factors that provide for the biological processes cyclicity. The efficiency of this method is based on the detailed testing of the technological process components with the increase of their calculation accuracy in accordance with the current soil-climatic and organizational-economic situation, establishing the optimal rhythm of water delivery to the fields in accordance with the biological conditions of agricultural plants growth, the crops water consumption dynamics, creation of intensive information support of production. Data analysis shows that the interrelationships of bioclimatic coefficients obtained are characterized by a good correlation ratio from 0.87 to 0.93. Since the regression equations are obtained on the basis of empirical data, the areas of their use are limited by the range of variation of M0 from 0.6 to 1.2 with the humidity change interval in the calculated layer from 0.6 HB to HB.

Текст научной работы на тему «Нормирование водопотребления сельскохозяйственных культур с учётом изменчивости гидрометеорологических условий»

УДК 631.675.2

В. И. Ольгаренко, И. В. Ольгаренко

Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кортунова -филиал Донского государственного аграрного университета, Новочеркасск, Российская Федерация

В. Иг. Ольгаренко

Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация

А. А. Панкарикова, М. С. Эфендиев, Г. Г. Костюнин

Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кортунова -филиал Донского государственного аграрного университета, Новочеркасск, Российская Федерация

НОРМИРОВАНИЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР С УЧЕТОМ ИЗМЕНЧИВОСТИ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

Целью исследований является изучение процессов, обеспечивающих эффективность использования водных, энергетических и других ресурсов, а также повышение урожайности сельскохозяйственных культур. При этом антропогенная нагрузка рассматриваемых процессов должна сопоставляться с биологическим потенциалом природного объекта и основываться на принципах обеспечения экологической стабильности его на всех иерархических уровнях, выраженных в экологических пределах. Для решения этой проблемы требуется создание технологий орошения, максимально исключающих потери оросительной воды на фильтрацию, поддерживающих систему автоморфного режима почвообразующих факторов, предусматривающих цикличность биологических процессов. Эффективность реализации этого приема основывается на детальной отработке составляющих технологического процесса с повышением точности их расчета в соответствии с текущей почвенно-климатической и организационно-хозяйственной ситуацией, установлении оптимальной ритмичности подачи воды на поля в соответствии с биологическими условиями роста сельскохозяйственных растений, динамики водопотребления культур, создании емкого информационного обеспечения производства продукции. Анализ данных показывает, что полученные взаимосвязи биоклиматических коэффициентов характеризуются хорошим корреляционным отношением, варьирующимся от 0,87 до 0,93. Так как уравнения регрессии получены на базе эмпирических данных, области их использования ограничиваются диапазоном изменения величины М0 от 0,6 до 1,2 при интервале изменения влажности в расчетном слое от 0,6 НВ до НВ.

Ключевые слова: биологический круговорот, динамика водопотребления, расчетные методы, точность управления, интенсивность эвапотранспирации, испаряемость, дифференцированный режим орошения.

V. I. Olgarenko, I. V. Olgarenko

Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute - a branch of the Don State Agrarian University, Novocherkassk, Russian Federation V. Ig. Olgarenko

Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation

A. A. Pankarikova, M. S. Efendiev, G. G. Kostyunin

Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute - a branch of the Don State Agrarian University, Novocherkassk, Russian Federation

AGRICULTURAL CROPS WATER CONSUMPTION RATIONING WITH ACCOUNT FOR HYDROMETEOROLOGICAL

CONDITIONS VARIABILITY

The aim of the research is to study the processes ensuring the effective use of water, energy and other resources, as well as of crop productivity increase. At the same time, the anthropogenic load of the processes under consideration should be compared with the biological potential of the natural body and be based on the principles of ensuring its ecological stability at all hierarchical levels expressed in ecological limits. To solve this problem, it is required to create irrigation technologies excluding the irrigation water losses on filtration to the maximum, supporting the system of automorphic regime of soil-forming factors that provide for the biological processes cyclicity. The efficiency of this method is based on the detailed testing of the technological process components with the increase of their calculation accuracy in accordance with the current soil-climatic and organizational-economic situation, establishing the optimal rhythm of water delivery to the fields in accordance with the biological conditions of agricultural plants growth, the crops water consumption dynamics, creation of intensive information support of production. Data analysis shows that the interrelationships of bioclimatic coefficients obtained are characterized by a good correlation ratio from 0.87 to 0.93. Since the regression equations are obtained on the basis of empirical data, the areas of their use are limited by the range of variation of M0 from 0.6 to 1.2 with the humidity change interval in the calculated layer from 0.6 HB to HB.

Key words: biocycle, water consumption dynamics, calculation methods, control accuracy, evapotranspiration intensity, evaporation, differentiated irrigation practice.

Введение. Мелиоративная практика базируется на естественных законах природы, обеспечивая восстановление и поддержание основных при-родно-мелиоративных функций агроландшафта, увеличивая эффективность биологического круговорота воды и минеральных веществ, что обеспечит повышение урожайности сельскохозяйственных культур. При этом ритмичность процессов должна соразмеряться с фактическими возможностями природного объекта и базироваться на принципах, обеспечивающих экологическую устойчивость его на всех иерархических уровнях, выраженных в экологических пределах [1, 2]. Современная концепция экологических сельскохозяйственных мелиораций особо акцентирует внимание на том, чтобы антропогенная нагрузка не выходила за экологические лимиты допустимых отклонений от естественных циклов развития в агроландшафтах. Решение упомянутой задачи весьма актуально, особенно в области созда-

ния таких оросительных систем, которые бы дали возможность в наибольшей степени улучшить и сохранить природную структуру водного баланса.

Целью исследований является изучение процессов, обеспечивающих эффективность использования водных, энергетических и других ресурсов, а также повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Для решения этой проблемы требуется создание технологий орошения, максимально исключающих потери оросительной воды на фильтрацию, поддерживающих систему автоморфного режима почвообразующих факторов, предусматривающих цикличность биологических процессов [3-7].

Впрочем, эффективность реализации этого приема основывается на детальной отработке составляющих технологического процесса с повышением точности их расчета в соответствии с текущей почвенно-климатической и организационно-хозяйственной ситуацией, установлении оптимальной ритмичности подачи воды на поля в соответствии с биологическими условиями роста сельскохозяйственных растений, динамики водо-потребления культур, создании емкого информационного обеспечения производства, гарантирующего достоверные характеристики влагообеспечен-ности сельскохозяйственных культур и допускающего регулирование водного режима в соответствии с их биологическими потребностями [8-14].

Для эффективной эксплуатации орошаемых агроландшафтов, снижения рисков возникновения деградации окружающей природной среды требуется разработка и внедрение экономически рациональной и экологически сбалансированной технологии управления водным режимом орошаемых земель как составной части системы земледелия в адаптированных к агро-экологической обстановке мелиоративных агроландшафтах. Проблематика решения этих вопросов обусловливается значительным количеством взаимосвязанных процессов, создающих водный и пищевой режимы почвы.

Материалы и методы. Довольно полную характеристику влаго-обеспеченности можно получить при анализе водного баланса орошаемого

поля и установлении основной его составляющей - величины эвапотранс-пирации. Определение величины эвапотранспирации сельскохозяйственных культур связано с существенными трудностями, так как она зависит от большого количества стохастических факторов.

Наиболее простым, но самым трудоемким методом контроля влаго-обеспеченности поля является термостатно-весовой. Поэтому для оперативного контроля влажности почвы в практике орошаемого земледелия используют расчетные методы нормирования орошения [15, 16].

Одно из ключевых требований расчетных методов - точное отражение динамики водного режима почв, а в качестве характеристик должны выступать признаки, получаемые при широком мониторинге на водоба-лансовых и агрометеорологических пунктах. Этим условиям соответствуют биоклиматические методы, которые основываются на связи гидрометеорологических факторов с биологическими особенностями в различные этапы онтогенеза растений. Из-за трудоемкости сопровождения измерений величины эвапотранспирации в больших агроландшафтах ее получают с использованием моделей связи интенсивности потенциальной эвапо-транспирации с влияющими на ее значения метеорологическими условиями, фиксируемыми сетью метеостанций [17-19].

Динамика величин эвапотранспирации зависит от влажности почвы, физиологических свойств культур, метеорологических характеристик и уровня агротехники. При оптимальных запасах влаги в почве водопотреб-ление культур находится в зависимости от характера растительного слоя и теплоэнергетических условий окружающей среды. Теоретической основой расчетных методов установления величины эвапотранспирации служит то, что при оптимальной влагообеспеченности растений имеется тесная связь между испарением влаги сельскохозяйственным полем и энергетическими ресурсами атмосферы, которые оцениваются таким совокупным показателем, как потенциальная эвапотранспирация.

Потенциальная эвапотранспирация - предельно возможное испарение влаги с поверхности земли при текущих метеорологических факторах, влагозапасы которой неограниченны. К числу условий, определяющих величину потенциальной эвапотранспирации, можно отнести, прежде всего, физическую возможность воздуха усваивать водяной пар, которая количественно описывается как дефицит влажности воздуха. Другим условием, определяющим величину потенциальной эвапотранспирации как предельно возможное испарение с максимально увлажненной поверхности земли, является сумма тепловой энергии, которую может тратить на испарение рассматриваемая поверхность в единицу времени, параметр может устанавливаться методом теплового баланса. Третье условие, влияющее на величину потенциальной эвапотранспирации, - интенсивность турбулентного влагообмена, определяющая способность слоев воздуха, прилегающих к поверхности, перемещать водяной пар от поверхности в вышележащие слои. Все три условия напрямую влияют на величину потенциальной эва-потранспирации, и поэтому она является комплексной характеристикой внешней среды, в которой возделываются растения. Испарение с почвы вместе с транспирацией растений, а следовательно и эвапотранспирация, при оптимальных влагозапасах почвы пропорциональны величине потенциальной эвапотранспирации. Процесс тепловлагообмена в системе «атмосфера - растение - почва» характеризуется за определенный промежуток времени балансами прихода и расхода влаги и тепла, непрерывно связанными с эвапотранспирацией, обусловливающими в значительной мере биологические процессы развития сельскохозяйственных растений. По этой причине общий анализ водного и теплового балансов даст возможность получить результаты, которые в большей степени описывают происходящие процессы.

При определении величины эвапотранспирации и биоклиматических коэффициентов кормовой свеклы и моркови за совокупную гидрометеоро-

логическую характеристику воздействия внешних факторов принята величина потенциальной эвапотранспирации и суммы дефицитов влажности воздуха.

Биоклиматические коэффициенты кормовой свеклы и моркови (КЕ, Кл) определялись на основании экспериментальных данных о величине эвапотранспирации и потенциальной эвапотранспирации. Их рассчитывали за отдельные интервалы времени по уравнениям с соответствующим статистическим анализом (таблица 1):

Ке = ЕТ/ЕШ,

К, = ЕТТ ,

где КЕ, Ка - биоклиматические коэффициенты; ЕТ - эвапотранспирация, мм; EW - потенциальная эвапотранспирация, мм;

- сумма дефицитов влажности воздуха, мбар.

Таблица 1 - Статистические характеристики количественной

изменчивости биоклиматических коэффициентов К и Ке

Характеристика Период развития, характеризуемый Т0, °С Среднее за вегетационный период

0-601 602-1356 13572469 24703255

1 2 3 4 5 6

Биоклиматический коэфс шциент К

Биоклиматический коэффициент Кл 0,22 0,28 0,42 0,32 0,38

Дисперсия о 0,0009 0,0081 0,01 0,0016 0,0049

Среднеквадратическое отклонение Я 0,03 0,09 0,10 0,040 0,070

Коэффициент вариации V, % 9 18 28 19 19

Ошибка среднего 0,014 0,090 0,050 0,020 0,041

Биоклиматический коэффициент КЕ

Биоклиматический коэффициент КЕ 0,50 0,79 1,05 0,60 0,74

Дисперсия о 0,004 0,032 0,022 0,008 0,012

Среднеквадратическое отклонение Я 0,02 0,18 0,15 0,09 0,114

Продолжение таблицы 1

1 2 3 4 5 6

Коэффициент вариации V, % 4 23 14 15 15,1

Ошибка среднего 0,015 0,110 0,080 0,080 0,073

Биоклиматические коэффициенты эвапотранспирации, рассчитанные по дефициту влажности воздуха, изменялись от 0,27 до 0,43, по потенциальной эвапотранспирации - от 0,51 до 1,06. Коэффициенты получены для условий оптимальной влагообеспеченности, когда влагозапасы корне-обитаемого слоя почвы изменялись в пределах 0,8.. .1,0 НВ.

Анализ данных показывает, что биоклиматические коэффициенты, определенные по сумме дефицитов влажности воздуха, характеризуются коэффициентом вариации V, составившим в среднем за сезон 0,19, ошибкой среднего 5К 4,1 %. Изменчивость биоклиматических коэффициентов свеклы, определенных по потенциальной эвапотранспирации, средняя с коэффициентом вариации V 0,15, ошибкой среднего ^ 0,73 %. Так, изменчивость биоклиматических коэффициентов свеклы, определенных по сумме дефицитов влажности воздуха , выше, чем установленных по потенциальной эвапотранспирации КЕ, и поэтому следует рассчитывать величину эвапотранспирации по формуле, связывающей ее с потенциальной эвапотранспирацией.

Для повышения точности расчета эвапотранспирации были получены количественные показатели изменчивости биоклиматических коэффициентов и экспериментальных параметров расчетных зависимостей согласно изменениям тепловлагообеспеченности рассматриваемых периодов развития кормовой свеклы и моркови. Применение среднемноголетних величин коэффициентов без учета их изменчивости приводит к систематическим ошибкам в расчете эвапотранспирации для рассматриваемых интервалов времени.

Использование научно обоснованных режимов орошения позволяет

получать устойчивые и высокие урожаи, обеспечивает эффективное применение водных, энергетических ресурсов, а также экологическую надежность. Значительное число научных трудов посвящено исследованиям режимов орошения овощных и кормовых культур, в т. ч. моркови и свеклы. При рациональных режимах орошения, адаптированных к конкретным почвенно-климатическим условиям, и соблюдении агротехнологий можно получать высокие урожаи. Учеными РосНИИПМ, ВНИИ «Радуга», НИМИ проводились исследования и разработаны режимы орошения овощных культур для юга европейской части России. Рассматривались три режима орошения: нормативный (0,8... 1,0 НВ, контроль), с понижением поливных норм в сравнении с нормативным вариантом на 40 и 20 %.

Орошение является первоочередным приемом и представляет собой базу, на которой формируются все прочие агротехнические приемы, определяясь почвенно-климатическими условиями и биологическими особенностями возделываемых сельскохозяйственных культур. Все это обусловливает использование дифференцированных режимов орошения, которые обязаны соответствовать требованиям растений к влаге, гарантировать получение устойчивых и высоких урожаев, поддерживать плодородие, обеспечивать экологическую надежность орошаемых агроландшафтов. Режимы орошения моркови и свеклы дифференцированы в зависимости от зоны влагообеспеченности. Величина поливной нормы определятся конкретно для каждого проводимого полива по фактической предполивной влагоем-кости общепринятым методом А. Н. Костякова.

Так, для нормирования орошения требуется получать данные об эва-потранспирации в условиях конкретной почвенно-климатической зоны, культуры и вегетационного периода. Эвапотранспирация ЕТ - наиболее изменчивая и трудноопределимая характеристика водного баланса, которая значительно варьируется в зависимости от природно-климатических зон (в пространстве) и изменчивости гидрометеорологических параметров

и тепловлагообеспеченности вегетационного периода (во времени).

Изучение дифференцированных режимов орошения производилось в полевом опыте. Полевые данные получены на объектах исследований и репрезентативны для гидрометеорологических и почвенно-климатических условий полузасушливой степной зоны Ростовской области (таблицы 2 и 3).

Таблица 2 - Оросительные нормы моркови в разные

по обеспеченности дефицита водного баланса годы

В мм

Вариант опыта Обеспеченность года, %

5 25 50 75

1 330 260 200 160

2 200 150 120 100

3 260 200 160 130

Среднее, мм 263 203 160 130

Дисперсия а, мм 65,1 55,1 40,0 30,0

Коэффициент вариации V , % 24,7 27,1 25,0 23,1

Таблица 3 - Оросительные нормы кормовой свеклы в разные по обеспеченности дефицита водного баланса годы

В мм

Вариант опыта Обеспеченность года, %

5 25 50 75

1 462 370 300 210

2 259 222 168 126

3 339 296 220 168

Среднее, мм 407 335 264,5 189

Дисперсия а, мм 158 96,3 88,5 54,2

Коэффициент вариации V , % 38,8 28,7 33,5 28,1

Установлены внутрисезонные показатели водного режима и компоненты водного баланса, описывающие динамику связи процессов развития сельскохозяйственных культур с гидрометеорологическими характеристиками участка. Теплоэнергетические ресурсы района орошения, которые характеризуют величину эвапотранспирации, наряду с осадками, формируют динамику влагозапасов почвы и оказывают первостепенное влияние на продуктивность растений. Результаты экспериментальных исследований устанавливают: пределы интервала от влажности завядания до верхнего уровня оптимального увлажнения (НВ), пропорциональное влияние роста урожайности на рост водопотребления, нелинейную форму связи со-

стояния сельскохозяйственных культур, эвапотранспирации с гидрометеорологическими условиями и влажностью почвы (таблицы 4 и 5).

Таблица 4 - Составляющие водного баланса посевов моркови (средние за годы исследований)

Элемент водного баланса Уро- Коэффици- Коэффициент водного баланса К , мм/т

Вариант опыта Влагоза- пасы АЖ, мм Оросительная норма М, мм Осадки Р, мм Эвапо-транспи-рация ЕТ, мм жай-ность У, т/га ент эвапо-транспира-ции К^, , мм/т

1 214 200 26 440 38,2 11,6 5,7

2 213 120 44 377 28,5 13,3 4,7

3 213 160 36 409 33,7 12,1 5,5

Среднее 213,3 160,0 35,3 408,6 33,4 12,2 5,2

Дисперсия о, мм 30,0 10,1 31,6 4,7 0,92 0,53

Коэффициент вариации V,% 23,1 28,6 7,7 14,2 7,14 10,1

Среднеквадра-

тическое отклонение Я, 5,47 3,17 5,62 2,17 0,96 0,73

мм

НСР0,5 = 3,0 т/га

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Таблица 5 - Составляющие водного баланса посевов кормовой свеклы (средние за годы исследований)

Элемент водного баланса, мм Уро- Коэффици- Коэффициент водного баланса К , мм/т

Вариант опыта Влагоза- пасы АЖ, мм Оросительная норма М , мм Осадки Р, мм Эвапо-транспи-рация ЕТ, мм жай-ность У, т/га ент эвапо-транспира-ции Кш, мм/т

1 211,9 295 19,5 526,4 53,9 9,6 5,62

2 206,8 171 47,4 425,2 39,5 10,5 4,38

3 210,5 230 29,1 469,6 46,9 10,1 4,93

Среднее 209,7 232 32 473,3 46,7 10,1 4,97

Дисперсия о, мм 74,5 17,7 58,4 6,8 0,41 0,82

Коэффициент вариации V ,% 28,7 70,2 11,8 14,03 4,02 15,2

Среднеквадра-

тическое отклонение Я , 8,63 4,2 7,64 2,6 0,64 0,90

мм

НСР0,5 = 3,6 т/га

Результаты и обсуждение. Анализ данных показывает, что уменьшение оросительных норм на 20 % приводит к снижению урожайности

кормовой свеклы и моркови соответственно на 13 и 11 %, эвапотранспира-ции - на 10 и 7,1 %. Коэффициент вариации оросительных норм составил 28,7 и 23,1 %, урожайности - 14,03 и 14,2 %, эвапотранспирации - 11,8 и 7,7 %, что говорит о нелинейности связи между влагообеспеченностью и соответственно эвапотранспирацией и урожайностью.

Рациональное водопользование требует обоснования режимов орошения для конкретных почвенно-климатических факторов и установления закономерностей воздействия уровня увлажнения на величину эвапотранспирации и урожайность сельскохозяйственных культур. Для высокоэффективного регулирования водного режима орошаемых земель необходимо получать конкретные связи «влагообеспеченность - урожайность», «влагообеспеченность - эвапотранспирация», «урожайность - эвапотранс-пирация». Результат экспериментального исследования и анализ научно-технических материалов показывают неоднозначное уменьшение урожайности сельскохозяйственных культур, в т. ч. моркови и кормовой свеклы, при примерно равнозначном снижении влажности почвы в разные по гидрометеорологическим факторам годы. Обработка полученных результатов позволила составить представительные группы данных о воздействии вла-гообеспеченности на эвапотранспирацию и урожайность и определить закономерности протекающих процессов.

Г. В. Ольгаренко [3] предложил придать более универсальный характер связям «урожайность - влагообеспеченность»: строить их в относительных координатах, при этом за единицу принимается оптимальная урожайность Уопт и соответствующая ей оросительная норма Ыош. Применение относительных характеристик дает возможность учесть тот факт, что взаимосвязь «урожайность - влагообеспеченность» находится в зависимости от большого количества факторов (гидрометеорологических условий и т. д.) и оросительная норма, оставаясь лишь приемом, который покрывает дефицит естественного увлажнения, является «плавающей» величиной

для различных по уровню обеспеченности влагой вегетационных периодов (рисунки 1, 2).

Рисунок 1 - Зависимость урожайности моркови от эвапотранспирации

Рисунок 2 - График зависимости урожайности моркови от оросительной нормы (в долях от единицы)

В результате анализа экспериментальных данных получены уравнения регрессии, характеризующие зависимости урожайности и эвапотранспирации моркови от влагообеспеченности:

У0 = + а • М0 + а2 • М02,

Ь2'У

ЕТ = Ь • ег'у, где а, а, а, Ь, Ь, е - параметры уравнений;

У - показатель отношения фактических данных об урожайности Уф к ее оптимальным значениям Уопт, полученным при регулировании влажности от 0,8 до 1,0 НВ;

М0 - показатель отношения фактической оросительной нормы Мф,

обеспечивающей получение урожая У, к оптимальной Мопг, полученной

при регулировании влажности от 0,8 до 1,0 НВ.

Полученные взаимосвязи характеризуются хорошим корреляционным отношением, варьирующимся от 0,87 до 0,93. Так как уравнения регрессии получены на базе эмпирических данных, области их использования ограничиваются диапазоном изменения величины М0 от 0,6 до 1,2 при интервале изменения влажности в расчетном слое от 0,6 до 1,0 НВ, т. е. тем самым диапазоном, в границах которого находятся точки эмпирических измерений, ставшие базой для установления зависимостей.

Выводы. В степной полузасушливой зоне высокие и стабильные урожаи сельскохозяйственных культур, в т. ч. моркови и свеклы кормовой, возможны при использовании рационального режима орошения, который обеспечивает эффективное использование водноэнергетических, материально-технических и других видов ресурсов и экологическую надежность агроландшафтов. Режимы орошения являются базой, на которой строятся все агротехнические приемы, зависят от почвенно-климатических, гидрогеологических условий и биологических характеристик сельскохозяйственных культур и должны рассчитываться на основе эмпирических данных. Развитие процесса управления орошением достигается за счет улучшения качества планирования режимов на базе выполнения структурных теоретических и экспериментальных исследований, нацеленных на уточнение и дифференциацию параметров расчетных зависимостей для определения эвапотранспирации при обязательном учете изменчивости гидрометеорологических факторов и влажности почвы для конкретных почвен-

но-климатических зон. Создание и внедрение обоснованных норм водопо-требности, рациональных режимов орошения, улучшение технологий прогнозирования будут содействовать уменьшению непроизводительных потерь оросительной воды.

Установлено, что гидрометеорологические характеристики оказывают значительное воздействие на режимы орошения и эвапотранспирацию моркови и свеклы кормовой. Определены биологические коэффициенты эвапотранспирации в различные фазы развития моркови и свеклы кормовой для условий конкретной влагообеспеченности. Проанализирована системная зависимость между нормами орошения и урожайностью, характеризующаяся степенной регрессией при корреляционном отношении 0,86. Для зависимостей эвапотранспирации от урожайности и урожайности от оросительных норм установленные уравнения имеют степенной и параболический характер, корреляционная связь составила соответственно 0,74 и 0,88. Использование полученных эмпирических взаимосвязей позволит повысить точность расчета величин эвапотранспирации и прогнозирования динамики водного баланса на 15-20 %.

Список использованных источников

1 Ольгаренко, В. И. Экологически устойчивые мелиоративные системы / В. И. Оль-гаренко, И. В. Ольгаренко // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2009. - № 6(21). - С. 205-209.

2 Ольгаренко, Г. В. Проблемы и перспективы технического обеспечения орошения / Г. В. Ольгаренко // Мелиорация и водное хозяйство. - 2010. - № 2. - С. 8-10.

3 Ольгаренко, Г. В. Народно-хозяйственная эффективность федеральной целевой программы развития мелиорации в России / Г. В. Ольгаренко, Д. Г. Ольгаренко // Мелиорация и водное хозяйство. - 2012. - № 5. - С. 2-5.

4 Estimation of potential water requirements using water footprint for the target of food self-sufficiency in South Korea / Y. Seung-Hwan, L. Sang-Hyun, C. Jin-Yong, I. Jeong-Bin [Electronic resource]. - Mode of access: http:agris.fao.org/agris-search/search.do7re-cordID=US201600101852, 2018.

5 Relationships between climate, topography, water use and productivity in two key Mediterranean forest types with different water-use strategies / D. Helman, Y. Osem, D. Yakir, I. M. Lensky [Electronic resource]. - Mode of access: http:sciencedirect.com/scien-ce/article/pii/S0168192316303732?via%3Dihub, 2018.

6 Ольгаренко, Д. Г. Эффективность землепользования и экологическая безопасность агроландшафтов в различных регионах России / Д. Г. Ольгаренко // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. - 2008. - № 6. - С. 65-70.

7 Ольгаренко, В. И. Экосистемные подходы к функционированию оросительных систем / В. И. Ольгаренко, И. В. Ольгаренко, В. Иг. Ольгаренко // В мире научных открытий. - 2017. - Т. 9, № 1. - С. 115-130.

8 Щедрин, В. Н. Состояние и перспективы развития мелиорации земель на юге России / В. Н. Щедрин, Г. Т. Балакай // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. - 2014. - № 3(15). - С. 1-15. - Режим доступа: http:rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec274-field6.pdf.

9 Щедрин, В. Н. Влияние регулярного и циклического видов орошения на почвенное плодородие и продуктивность чернозема обыкновенного Азовской оросительной системы / В. Н. Щедрин // Почвоведение. - 2016. - № 2. - С. 249-256.

10 Щедрин, В. Н. Оптимизация состава приборного обеспечения контроля агро-метеопараметров как этап разработки технологии прецизионного орошения / В. Н. Щедрин, С. М. Васильев, А. А. Чураев // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. - 2016. - № 3(23). - С. 1-18. - Режим доступа: http:rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec425-field6.pdf.

11 Васильев, В. В. Применение метода динамического программирования для решения задачи управления процессом забора оросительной воды / В. В. Васильев, Ю. Е. Домашенко, С. М. Васильев // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. - 2013. - № 4(12). - С. 43-54. - Режим доступа: http:rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec209-field6.pdf.

12 Щедрин, В. Н. Стратегические направления развития мелиоративного сектора в АПК / В. Н. Щедрин, С. М. Васильев // Стратегические направления развития АПК стран СНГ: материалы XVI Междунар. науч.-практ. конф. - Краснообск: СФНЦА РАН, 2017. - С. 167-169.

13 Васильев, С. М. Дождевание: учеб. пособие / С. М. Васильев, В. Н. Шкура. -Новочеркасск: РосНИИПМ, 2016. - 352 с.

14 Григоров, М. С. Управление водным режимом почвы при капельном орошении лука / М. С. Григоров, С. М. Григоров, Д. С. Винников // Современное научное знание в условиях системных изменений: материалы Первой нац. науч.-практ. конф. / Омский ГАУ им. П. А. Столыпина. - Омск: Омский ГАУ, 2016. - С. 16-19.

15 Бородычёв, В. В. Алгоритм решения задач управления водным режимом почвы при орошении сельскохозяйственных культур / В. В. Бородычёв, М. Н. Лытов // Мелиорация и водное хозяйство. - 2015. - № 1. - С. 8-11.

16 Кравчук, А. В. Роль верхнего порога влажности при назначении режимов орошения сельскохозяйственных культур / А. В. Кравчук // Научное обозрение. - 2015. -№ 3. - С. 29-32.

17 Бабичев, А. Н. Урожайность, водопотребление и коэффициент водопотребле-ния овощных культур на орошаемых землях предгорной зоны Ставропольского края /

A. Н. Бабичев // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. - 2010. -Вып. 43. - С. 178-181.

18 Бабичев, А. Н. Биоклиматические коэффициенты и нормы водопотребности картофеля летней посадки для условий орошения юга России / А. Н. Бабичев,

B. А. Монастырский // Инновации в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур: материалы всерос. науч.-практ. конф., пос. Персиановский, 9 февр. 2017 г. -Персиановский: Донской ГАУ, 2017. - С. 82-86.

19 Щедрин, В. Н. Современное состояние и пути дальнейшего развития мелиорации в России / В. Н. Щедрин // Проблемы рационального использования природохо-зяйственных комплексов засушливых территорий: сб. науч. тр. / ФГБНУ «ПНИИАЗ». -Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2015. - С. 330-341.

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 2(30), 2018 г., [22-40] References

1 Ol'garenko V.I., Ol'garenko I.V., 2009. Ekologicheski ustoychivye meliorativnye sistemy [Ecologically Sustainable Reclamation Systems]. Trudy Kubanskogo gosudarstven-nogo agrarnogo universiteta [Proceedings of Kuban State Agrarian University], no. 6(21), pp. 205-209. (In Russian).

2 Ol'garenko G.V., 2010. Problemy i perspektivy tekhnicheskogo obespecheniya oro-sheniya [Problems and Prospects of Technical Support for Irrigation]. Melioratsiya i vodnoye khozyaystvo [Irrigation and Water Management], no. 2, pp. 8-10. (In Russian).

3 Ol'garenko G.V., Ol'garenko D.G., 2012. Narodno-khozyaystvennaya effektivnost' federal'noy tselevoy programmy razvitiya melioratsii v Rossii [People's Economic Efficiency of the Federal Target Program for the Development of Land Reclamation in Russia]. Melioratsiya i vodnoe khozyaystvo [Irrigation and Water Management], no. 5, pp. 2-5.

4 Seung-Hwan Y., Sang-Hyun L., Jin-Yong C., Jeong-Bin I., 2018. Estimation of potential water requirements using water footprint for the sake of food self-sufficiency in South Korea [Electronic resource]. Available: http:agris.fao.org/agris-search/search.do?recordID= US201600101852. (In English).

5 Helman D., Osem Y., Yakir D., Lensky I. M., 2018. Relationships between climate, topography, water use and productivity in two key Mediterranean forest types with different water-use strategies [Electronic resource]. Available: http:sciencedirect.com/scien-ce/article/pii/S0168192316303732?via%3Dihub. (In English).

6 Ol'garenko D.G., 2008. Effektivnost' zemlepol'zovaniya i ekologicheskaya bezopas-nost' agrolandshaftov v razlichnykh regionakh Rossii [Efficiency of land use and environmental safety of agrolandscapes in various regions of Russia]. Natsional'nye interesy: prioritety i bezopasnost' [National Interests: Priorities and Security], no. 6, pp. 65-70. (In Russian).

7 Ol'garenkoV.I., Ol'garenko I.V., Olgarenko V.Ig., 2017. Ekosistemnyye podkhody k funktsionirovaniyu orositel'nykh sistem [The ecosystem approaches to the functioning of irrigation systems]. V mire nauchnykh otkrytiy [In the World of Scientific Discoveries], vol. 9, no. 1, pp. 115-130. (In Russian).

8 Shchedrin V.N., Balakai G.T., 2014. Sostoyanie i perspektivy razvitiya melioratsii zemel' na yuge Rossii [The state and prospects for the development of land reclamation in the south of Russia]. Nauchnyy Zhurnal Rossiyskogo NIIProblem Melioratsii [Scientific Journal of Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems], no. 3(15), pp. 1-15, available: http:rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec274-field6.pdf. (In Russian).

9 Shchedrin V.N., 2016. Vliyanie regulyarnogo i tsiklicheskogo vidov orosheniya na pochvennoe plodorodie i produktivnost' chernozema obyknovennogo Azovskoy orositel'noy sistemy [Influence of regular and cyclic types of irrigation on soil fertility and productivity of chernozem of the Azov irrigation system]. Pochvovedenie [Soil Science], no. 2, pp. 249-256. (In Russian).

10 Shchedrin V.N., Vasiliev S.M., Churaev A.A., 2016. Optimizatsiya sostava pribornogo obespecheniya kontrolya agro-meteoparametrov kak etap razrabotki tekhnologii pretsizionnogo orosheniya [Optimization of the instrumental support of agro-meteorological parameters control as a stage of development of precision irrigation technology]. Nauchnyy Zhurnal Rossiyskogo NII Problem Melioratsii [Scientific Journal of Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems], no. 3(23), pp. 1-18, available: http:rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec425-field6.pdf. (In Russian).

11 Vasiliev V.V., Domashenko Yu.E., Vasiliev S.M., 2013. Primenenie metoda dinamicheskogo programmirovaniya dlya resheniya zadachi upravleniya protsessom zabora orositel'noy vody [Dynamic programming method application for solving the problem of controlling the process of irrigation water withdrawal]. Nauchnyy Zhurnal Rossiyskogo NII Problem Melioratsii [Scientific Journal of Russian Scientific Research Institute of Land Improve-

ment Problems], no. 4(12), pp. 43-54, available: http:rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/ udb13-rec209-field6.pdf. (In Russian).

12 Shchedrin V.N., Vasiliev S.M., 2017. Strategicheskie napravleniya razvitiya melio-rativnogo sektora v APK [Strategic directions for the development of the land reclamation sector in the agroindustrial complex]. Strategicheskie napravleniya razvitiya APK stran SNG: materialy XVIMezhdunar. nauch.-prakt. konf. [Strategic Directions for the Development of Agroindustrial Complex of the CIS Countries: Proceed. XVI International scientific-practical Conference]. Krasnoobsk, SFNTS RAS, pp. 167-169. (In Russian).

13 Vasiliev S.M., Shkura V.N., 2016. Dozhdevanie: ucheb. posobie [Sprinkling: Manual]. Novocherkassk, RosNIIIPM, 352 p. (In Russian).

14 Grigorov M.S., Grigorov S.M., Vinnikov D.S., 2016. Upravlenie vodnym rezhimom pochvypri kapel'nom oroshenii luka [Soil water regime during drip irrigation of onions]. Sov-remennoe nauchnoe znanie v usloviyakh sistemnykh izmeneniy: materialy Pervoy nats. nauch.-prakt. konf. [Modern scientific knowledge in conditions of systemic changes: Proceed. of the First National scientific-practical Conference.]. Omsk, Omsk GAU Publ., pp. 16-19. (In Russian).

15 Borodychev V.V., Lytov M.N., 2015. Algoritm resheniya zadach upravleniya vod-nym rezhimom pochvy pri oroshenii sel'skokhozyaystvennykh kul'tur [Algorithm for solving the problems of water management under the irrigation of agricultural crops]. Melioratsiya i vodnoe khozyaystvo [Irrigation and Water Management], no. 1, pp. 8-11. (In Russian).

16 Kravchuk A.V., 2015. Rol' verkhnego poroga vlazhnostipri naznachenii rezhimov orosheniya sel'skokhozyaystvennykh kul'tur [The role of upper moisture threshold in assigning the irrigation regimes in agricultural crops]. Nauchnoe obozrenie [Scientific Review], no. 3, pp. 29-32. (In Russian).

17 Babichev A.N., 2010. Urozhaynost', vodopotreblenie i koeffitsiyent vodopotreble-niya ovoshchnykh kul'tur na oroshayemykh zemlyakh predgornoy zony Stavropol'skogo kraya [Yields, water consumption and the coefficient of water consumption of vegetable crops on irrigated lands in the foothill zone of the Stavropol Territory]. Puti povysheniya effektivnosty oroshayemogo zemledeliya [Ways of Increasing the Efficiency of Irrigated Agriculture], vol. 43, pp. 178-181. (In Russian).

18 Babichev A.N., Monastyrsky V.A., 2017. Bioklimaticheskie koeffitsiyenty i normy vodopotrebnosti kartofelya letney posadki dlya usloviy orosheniya yuga Rossii [Bioclimatic coefficients and rate of water requirement of summer planting potatoes for irrigation conditions in the south of Russia]. Innovatsii v tekhnologiyakh vozdelyvaniya sel'skokhozyaystven-nykh kul'tur: materialy vseros. nauch.-prakt. konf., pos. Persianovskiy [lInnovations in crop cultivation technologies: materials all-russian scientific-practical conf., pos. Persianovskiy]. Persianovskiy, Donskoy State University, pp. 82-86. (In Russian).

19 Shchedrin V.N., 2015. Sovremennoe sostoyanie i puti dal'neyshego razvitiya melio-ratsii v Rossii [Current state and ways of further development of melioration in Russia]. Prob-lemy ratsional'nogo ispol'zovaniya prirodokhozyaystvennykh kompleksov zasushlivykh terri-toriy: sb. nauch. tr. [Problems of rational use of nature-ecological complexes of arid territories: coll. sci. works]. Volgograd, Volgograd GAU, pp. 330-341. (In Russian).

Ольгаренко Владимир Иванович

Ученая степень: доктор технических наук, член-корреспондент РАН, заслуженный деятель науки РФ Ученое звание: профессор Должность: профессор

Место работы: Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кор-тунова - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Донской государственный аграрный университет»

Адрес организации: ул. Пушкинская, 111, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346428 E-mail: [email protected]

Olgarenko Vladimir Ivanovich

Degree: Doctor of Technical Sciences, Corresponding Member of Russian Academy of Sciences, Honorable Scientist of the Russian Federation Title: Professor Position: Professor

Affiliation: Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute - a branch of the Don State Agrarian University

Affiliation address: str. Pushkinskaya, 111, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346428

E-mail: [email protected]

Ольгаренко Игорь Владимирович

Ученая степень: доктор технических наук Ученое звание: доцент Должность: профессор

Место работы: Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кор-тунова - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Донской государственный аграрный университет» Адрес организации: ул. Пушкинская, 111, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346428 E-mail: [email protected]

Olgarenko Igor Vladimirovich

Degree: Doctor of Technical Sciences Title: Associate Professor Position: Professor

Affiliation: Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute - a branch of the Don State Agrarian University, Novocherkassk, Russian Federation

Affiliation address: str. Pushkinskaya, 111, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346428

E-mail: [email protected]

Ольгаренко Владимир Игоревич

Ученая степень: кандидат технических наук Должность: старший научный сотрудник

Место работы: федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»

Адрес организации: Баклановский пр-т, 190, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346421 E-mail: [email protected]

Olgarenko Vladimir Igorevich

Degree: Candidate of Technical Sciences Position: Senior Researcher

Affiliation: Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems Affiliation address: Baklanovsky ave., 190, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346421

E-mail: [email protected]

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Панкарикова Анастасия Александровна

Ученая степень: кандидат сельскохозяйственных наук Должность: доцент

Место работы: Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кор-тунова - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Донской государственный аграрный университет» Адрес организации: ул. Пушкинская, 111, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346428 E-mail: [email protected]

Pankarikova Anastasia Aleksandrovna

Degree: Candidate of agricultural sciences Position: Associate Professor

Affiliation: Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute - a branch of the Don State Agrarian University

Affiliation address: str. Pushkinskaya, 111, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346428

E-mail: [email protected]

Эфендиев Максим Сабитович

Должность: аспирант

Место работы: Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кор-тунова - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Донской государственный аграрный университет» Адрес организации: ул. Пушкинская, 111, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346428 E-mail: [email protected]

Efendiev Maxim Sabitovich

Position: Postgraduate

Affiliation: Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute - a branch of the Don State Agrarian University

Affiliation address: str. Pushkinskaya, 111, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346428 E-mail: [email protected]

Костюнин Глеб Геннадиевич

Должность: аспирант

Место работы: Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кор-тунова - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Донской государственный аграрный университет» Адрес организации: ул. Пушкинская, 111, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346428 E-mail: [email protected]

Kostyunin Gleb Gennadievich

Position: Postgraduate

Affiliation: Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute - a branch of the Don State Agrarian University

Affiliation address: str. Pushkinskaya, 111, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346428 E-mail: [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.