employee
UDC 631.675
CSCSTI 68.31
Russian Classification of Professions by Education 35.06.01
Russian Library and Bibliographic Classification 41
Russian Trade and Bibliographic Classification 5640
BISAC TEC003050 Agriculture / Irrigation
The article presents the results of scientific research aimed at improving the quality of irrigation regulation based on the analysis and evaluation of the patterns of the influence of the level of water supply on the productivity of irrigated agrobiocenoses in the steppe zone of the southern regions of Russia, which ensures the rational use of water and land resources, differentiated depending on the natural and climatic conditions and technological requirements
crop productivity, moisture supply, water supply of irrigated agricultural landscapes, and irrigation rates
Актуальность исследований определяется нарастающим дефицитом водных ресурсов и необходимостью рационального использования ресурсного потенциала региона, так как основные площади сельскохозяйственных угодий располагаются в засушливых природно-климатических зонах, в которых только оптимальное нормирование орошения обеспечит получение устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур за счет дифференцированного подхода в процессах нормирования орошения и водопользования. В связи с природно-климатическими рисками, высокий уровень продуктивности агробиоценозов может быть обеспечен на основе развития адаптивных систем орошаемого земледелия, что требует высокой степени качественного водно-ресурсного и инженерно-технического обеспечения [1]. Цель исследований. Повышение качества нормирования орошения на основе анализа и оценки закономерностей влияния уровня водообеспечения на продуктивность орошаемых агробиоценозов в степной зоне южных регионов России, обеспечивающее рациональное использование водно-земельных ресурсов, дифференцированного в зависимости от природно-климатических и технологических условий. Материалы и методика исследований. ФГБНУ ВНИИ «Радуга», на основе научно-производственного опыта разработки и внедрения моделей планирования орошения и прогнозирования урожайности агробиоценозов, учитывая значительную пространственно-временную изменчивость, циклический и неустойчивый характер внешних факторов, рассматривает методологию многофакторного анализа, которая позволяет учесть динамическую дифференциацию агроклиматических зон по тепло-влагообеспеченности вегетационных периодов, на основе коэффициента тепло-влагообеспеченности или дефицита водного баланса, как засушливые, средне-засушливые, средние, средне-влажные и влажные периоды для типичных природно-климатических зон Российской Федерации. В работе использовались унифицированные методы статистической обработки многолетних данных и методики интегральной оценки экологического состояния орошаемых земель, размещенных в базах данных на информационном портале ФГБНУ ВНИИ «Радуга» [2].
Результаты и их обсуждение. Проведенные авторами многолетние экспериментально-аналитические исследования применяемых моделей описания связей «оросительная норма – продуктивность» для различных природных зон и лет различной обеспеченности дефицита водного баланса позволил выявить 4 основных подхода к решению задачи построения эмпирических зависимостей продуктивности агробиоценозов от оросительной нормы, которые выражаются в виде: прямолинейных или нелинейных уравнений (парабола, семейство парабол, полином); аппроксимации экспериментальных данных.
Установлено, что наиболее точно соответствуют по количественным и качественным характеристикам, результатам экспериментальных и статистических исследований динамики урожайности и суммарного водопотребления сельскохозяйственных культур в зависимости от дефицита водообеспеченности вегетационного периода, параболические уравнения [3, 4]. При построении уравнений связи «оросительная норма – продуктивность» учитываются тепло-влагобеспеченность вегетационного периода (25…95% обеспеченности дефицита водного баланса), агроклиматические особенности конкретного года, которые являются важными факторами влияния на орошаемый агробиоценоз. Аппроксимация экспериментальных данных разными кривыми, проверенная методом наименьших квадратов, позволила отдать предпочтение описанию связей «оросительная норма – продуктивность» семейством парабол.
В условиях дефицита водных ресурсов появляется необходимость снижения норм водопотребности в отдельные периоды вегетации. Известно, что недоувлажнение в разные периоды сказывается на конечной продуктивности по-разному, то есть продуктивность зависит не только от суммарного дефицита водопотребления, но и от распределения его по периоду вегетации. В условиях орошения при полном восполнении дефицита создается оптимальное увлажнение, позволяющее гарантировать максимально возможную продуктивность в условиях конкретного года, то есть оптимальное увлажнение обеспечивает оптимальную продуктивность. Основная аппроксимирующая функция: ΔУРi =a+bΔМОi +cΔМОi 2 , где ΔУРi – отклонение урожайности агробиоценоза от проектной (в долях), с учетом тепло-влагообеспечености конкретного вегетационного периода; ΔМОi – отклонение оросительной нормы от проектной с учетом тепло-влагообеспечености конкретного вегетационного периода (в долях от проектной); a, b, c – параметры уравнения. В результате моделирования многофакторных исследований закономерностей влияния уровня снижения оросительных норм на продуктивность сельскохозяйственных культур установлены эмпирические зависимости для условий степных районов Кубани (табл. 1). Уравнения характеризуют закономерности взаимодействия в системе «урожайность–влагообеспеченность» в различные по тепло-влагообеспеченности вегетационные периоды развития агробиоценозов Алгоритм моделирования закономерностей влияния изменение дефицитов водного баланса на продуктивность сельскохозяйственных культур представлена на рис. 1.
|
Сельскохозяйственная культура |
Обеспеченность Р, % |
Уравнение связи |
|
Зона умеренных степей |
||
|
Многолетние травы (люцерна на сено) |
25 |
DУРi = -0,007 + 0,274DМОi - 0,022DМОi i2 |
|
50 |
DУРi = -0,006 + 0,159DМОi + 0,330DМОi 2 |
|
|
75 |
DУРi = -0,005 + 0,274DМОi + 0,352DМОi 2 |
|
|
95 |
DУРi = 0,014 + 0,267DМОi + 0,595DМОi 2 |
|
|
Зерновые колосовые |
25 |
DУРi = 0,015 + 0,220DМОi + 0,210DМОi 2 |
|
50 |
DУРi = 0,013 + 0,274DМОi i + 0,277DМОi 2 |
|
|
75 |
DУРi = 0,011 + 0,365DМОi i + 0,420DМОi i2 |
|
|
95 |
DУРi = 0,002 + 0,510DМОi +0,477DМОi 2 |
|
|
Овощи (капуста поздняя) |
25 |
DУРi = -0,011 + 0,470DМОi + 0,135DМОi 2 |
|
50 |
DУРi = -0,021 + 0,630DМОi + 0,193DМОi i2 |
|
|
75 |
DУРi i = -0,016 + 0,779DМОi + 0,293DМОi 2 |
|
|
95 |
DУРi = -0,031 + 0,914DМОi + 0,277DМОi 2 |
|
Исходные данные для расчета потерь производственной продукции в зависимости от режимов орошения представлены в табл. 2.
|
Годы иссле-дования |
Увлажнен- ность обеспеченность |
Коэффициент увлажнения Ку |
НВ |
Суммарное водопотре-бление |
Оптимальная оросительная норма |
|
Яровая пшеница (урож. 60 ц/га) |
|||||
|
2015 |
5% |
0,41-0,5 |
329 |
245 |
40 |
|
2016 |
25% |
275 |
75 |
||
|
2017 |
50% |
353 |
100 |
||
|
2028 |
75% |
371 |
130 |
||
|
2020 |
95% |
420 |
220 |
||
|
Люцерна на сено (120 ц/га) |
|||||
|
2015 |
5% |
0,41-0,5 |
329 |
759 |
250 |
|
2016 |
25% |
859 |
300 |
||
|
2017 |
50% |
931 |
360 |
||
|
2028 |
75% |
995 |
450 |
||
|
2020 |
95% |
1107 |
570 |
||
|
Капуста поздняя (600 ц/га) |
|||||
|
2015 |
5% |
0,41-0,5 |
329 |
284 |
50 |
|
2016 |
25% |
317 |
80 |
||
|
2017 |
50% |
377 |
120 |
||
|
2028 |
75% |
406 |
150 |
||
|
2020 |
95% |
480 |
230 |
||
В исследовании зависимости снижения продуктивности культур от уменьшения оросительной нормы рассчитаны возможные варианты эмпирических зависимостей для конкретных условий Краснодарского края с учетом года природной обеспеченности (25…95%), особенностей культуры (яровая пшеница, люцерна на сено, капуста поздняя) на фоне нормальных агротехнологий, с изменением оросительных норм с учетом конкретного года тепло-влагообеспеченностью (25…95%).
Полученные данные показывают, что для вариантов орошения с недостаточным количеством воды для различных культур снижение продуктивности неоднозначно [3, 6]. В средне-влажный год (25% обеспеченности) дефицит природного увлажнения приводит к относительному снижению продуктивности в связи с уменьшением оросительных норм на 10%, для зерновых (пшеницы) до 14,89%, для многолетних трав относительное снижение составило до 17,68%, для овощей (капусты поздней) снижение продуктивности 29,02%.
Для среднего по характеру увлажненности года (50% обеспеченности ДВБ) определяющим является закономерность возрастания потерь урожайности при росте дефицита водообеспечения. Так, для зерновых относительное снижение урожайности до 24,0%, для многолетних трав (люцерны на сено) снижение продуктивности увеличивается до 28,89%, для капусты поздней относительное снижение урожайности составило 43,06%.
Для средне-сухого года (75% обеспеченности) тенденция увеличения относительного снижения продуктивности продолжается и максимальное значение получено для капусты 67,5%, а потери составили 405,13 ц/га. Наибольшие потери отмечаются в сухой год (95% обеспеченности) и составили относительное снижение продуктивности до 98,2% для зерновых культур, для капусты 103,07%, для люцерны на сено 84,47%. Максимальные потери продуктивности отмечены для таких культур как капуста поздняя – 600 ц/га, и зерновые культуры – 58 ц/га.
Максимальные потери продуктивности зерновых культур наблюдается в сухой год (95% обеспеченности) составляет 58 ц/га при расчетной урожайности 60 ц/га (рис. 2а). Тренд снижения продуктивности отмечается увеличением потерь капусты поздней при экстремальных условиях (95% обеспеченности) и составляет 600 ц/га, т. е. весь урожай потерян (рис. 2б).
Заключение. Результаты исследований, позволяют утверждать, что для различных типов агробиоценозов снижение продуктивности неоднозначно и зависит от биологических особенностей сельскохозяйственных культур и уровня дефицита водообеспечения, при прочих равных воздействиях внешних факторов. Установлены закономерности влияния уровня водообеспечения на урожайность сельскохозяйственных культур, описываемые параболическими функциям, позволяющие получить количественные характеристики связей «водообеспеченность – урожайность», показывающие, что в сухой год (95% обеспеченности ДВБ) дефицит водообеспечения в диапазоне от 10 до 50%, приводит к снижению урожайности соответственно на 15…75%, а во влажные годы (25% обеспеченности ДВБ при аналогичном дефиците водообеспечения уменьшение урожайности происходит на 10…25%, в зависимости от вида сельскохозяйственной культуры.
1. Yakushev V.V., Bure V.M., Yakushev V.P. Stohasticheskoe modelirovanie i ocenka veroyatnosti poter' produktivnosti // Rossiyskaya sel'skohozyaystvennaya nauka. 2018. № 5. S. 77–80.
2. Informacionnyy portal FGBNU VNII «Raduga» https://inform-raduga.ru/about. Data obrascheniya 25.10.2025 g.
3. Planirovanie vodopol'zovaniya pri oroshenii sel'skohozyaystvennyh kul'tur. Metodicheskie ukazaniya. – M.: FGNU «Rosinformagroteh», 2014. - 172 s.
4. Gorbacheva R.I. Sposoby postroeniya krivyh svyazi urozhaya s vlagoobespechennost'yu // Voprosy vodnogo hozyaystva (oroshenie). Frunze, 1976. Vyp. 36. s. 21-27
5. Ol'garenko G.V., Cekoeva F. K. Normirovanie orosheniya s ispol'zovaniem kompleksnoy agrometeorologicheskoy informacii Nauchnyy zhurnal Rossiyskogo NII problem melioracii, № 4(08), 2012.
