Введение. Результаты проводимых исследований по получению устойчивых высоких урожаев посевов орошаемых агрофитоценозов свидетельствуют о наличии значительных рисков, связанных с флуктуациями климатических характеристик [1], приводящих к дефициту водных ресурсов [2], в частности, на оросительных системах, где используются устаревшие технологии орошения [3]. Однако, отсутствие необходимых данных и/или несовершенство индикаторов, используемых для оценки эффективности орошения агрофитоценозов, зачастую не позволяет вести соответствующий контроль [4], необходимый для совершенствования современных технологий ведения орошаемого земледелия [5].В последние десятилетия в сельскохозяйственных регионах России, расположенных на густонаселенных территориях водосборов рек Волги и Дона юго-востока европейской части России, отмечаются усиливающиеся воздействия засух [6], приводящие к дефициту водных ресурсов, необходимых для устойчивого и высокоэффективного развития орошаемого земледелия [7]. Влияние отмеченного дефицита на развитие орошения может быть существенно снижено за счет минимизации потерь поливной воды по пути ее следования от водозабора до корнеобитаемого слоя почвенного покрова агрофитоценозов. Для выявления узких мест на этом пути в ряде стран развиваются системы объективного мониторинга [8], использование которых способствует снижению рисков возникновения дефицита поливной воды, повышению экологической устойчивости ведения орошения, а в итоге и к социально-экономическому развитию регионов. В настоящее время в практике анализа эффективности использования поливной воды в орошаемом земледелии используется ряд индикаторов  [9], ни один из которых не является универсальным, ввиду свойственных, входящим в них параметрам ограничений и неопределенностей [10]. В настоящей работе для количественной оценки водоэффективности орошения орошаемых посевов люцерны Саратовского Заволжья, было использовано шесть индикаторов, основанных на данных наземного и космического мониторинга. Отправным из этих индикаторов является т.н. водопродуктивность орошения ( ) агрофитоценоза [11,12], который представляет собой отношение урожайности Y к суммарному объему поливной воды   за оросительный период Для учета в оценке водопродуктивности потерь поливной воды на почвенно-грунтовый сток было предложено заменить в этом выражении объем оросительной воды на объем суммарного испарения   [3], оценку которого получают в том числе с использованием результатов космического мониторинга [13]В продолжение развития индикаторов водопродуктивности на основе данных космического мониторинга было предложено использовать в знаменателе выражения (2) вместо объема суммарного испарения   за вегетационный период суммарный объем транспирации    за аналогичный период, который значительно более тесно связан с урожайностью агрофитоценозов [14]Наряду с использованием приведенных выше трех индикаторов водопродуктивности орошения агрофитоценоза в последние годы были предложены показатели водоэффективности орошения ( ) агрофитоценозов [15,16]. В индикаторах этой группы не используются значения урожайности, которые, бывают, или недоступны для использования, или содержат неопределенности, делающих неправомочным их использование для оценки эффективности орошения. Использование такого рода индикаторов водоэффективности позволяет проводить соответствующий контроль не только отдельного посева, но и его отдельных контуров [17]. Один из таких индикаторов которых представляет собой отношение объема суммарного испарения с растительного покрова агрофитоценоза к объему оросительной воды, использованной для его орошения [18].   Для учета при оценке водоэффективности потерь поливной на почвенно-грунтовый сток в числителе другого индикатора этой же группы вместо объема суммарного испарения   используется объем суммарной транспирации    [19].В работе [20] для моделирования водного режима посевов орошаемой люцерны была найдена эмпирическая связь между накопленным за оросительный период водным стрессом и урожайностью биомассы люцерны. Это позволило предложить в настоящей работе использовать для оценки водоэффективности значения суточного дефицита потенциального испарения  .Объект исследований. Расчеты показателей эффективности орошения 19-ти посевов орошаемой люцерны 2-го года вегетации были выполнены с использованием наборов данных, полученных в 2012 г. для территории Саратовского Заволжья, включавших данные об урожайности и оросительных нормах, а также ряды суточных значений    и  , полученных с помощью агрогидрологического моделирования на основе наземного метеорологического и космического мониторинга сенсором MODIS. Места расположения посевов, приуроченные к трем производственным участкам орошения, представлены на рисунке 1.  Орошение посевов люцерны на производственных участках, представленных на рисунке 1, осуществлялось дождевальными машинами кругового действия (ДМ-КД) типа «Фрегат» и «Зимматик». Материалы и методы. Расчет объемов поливной воды, использованных для орошения посевов, включенных в исследования, проводился по данным измерительной аппаратуры, установленной на водоподающих трубопроводах. Урожайность органического углерода этих посевов орошаемой люцерны была рассчитана по данным о биомассе и влажности люцерны, предоставленным руководством хозяйств. Для расчетов объемов суммарного испарения  ), транспирации растительного покрова ( ) и испарения с поверхности почвенного покрова ( ) были использованы результаты обработки данных тепловой съемки сенсора MODIS моделью SEBAL [21] с использованием ранее разработанного компьютерного кода [22,23]. В качестве входных параметров для этого кода были использованы данные метеорологического мониторинга приземного слоя атмосферы на метеостанции г. Маркс, а также данные тепловой съемки радиометром MODIS/EOS Terra и Aqua в период с 01.03.2012 по 11.08.2012 г.Результаты и обсуждение. Расчет рядов актуального суммарного испарения, транспирации растительного покрова и испарения с поверхности почвенного покрова.В результате расчетов с использованием сочетания моделей SEBAL, для всех трех производственных участков для всех суток в период с 03.03.2012 по 11.08.2012, включительно, было получено 162 набора суточных значений  и . Эти ряды, осредненные для удобства их представления и анализа, представлены, соответственно, на рисунках 2 а и 2 б. Для сопоставления этих рядов были использованы их графические изображения, представленные на рисунке 2. Анализ рядов актуального суммарного испарения, транспирации растительного покрова и испарения с поверхности почвенного покрова. Графическое отображение рядов суточных значений  и представлено на рисунках 2 а и 2 б, их максимумы приурочены к моментам проведения поливов и выпадения осадков. Первая волна, присущая всем представленным рядам второй половины марта, соответствует периоду вегетации после схода снежного покрова. Вторая волна, соответствующая второй половине мая, приходится на период проведения первого полива, прошедшего практически синхронно на всех посевах. Следующая третья волна с несколько меньшими значениями, соответствующая началу июня, прослеживается только для посевов, расположенных на первом (№ 2, № 4, № 7 и № 8) и втором (№ 16-19) производственных участках. Это находит свое объяснение в серии небольших по величине осадков, зафиксированных на метеостанции г. Маркса, когда соответствующий дождевой фронт, по всей видимости, прошел неширокой полосой вдоль р. Волги, что является достаточно характерным для Саратовского Заволжья в этот период года. В результате прохождения этого фронта осадки выпали на отмеченных выше посевах, а те посевы, которые были расположены на большем удалении от р Волги, остались не затронутыми.Четвертая волна, приходящаяся на период конца июня и начала июля, достаточно согласована между всеми посевами. Исключение составляют посевы № 11 и № 12 первого, а также № 13 и № 14 второго производственного участков, у которых эта волна приходится на более ранние даты. Последняя пятая волна, приходящаяся на период конца июля и начала августа, имеет достаточно согласованный характер на первом и втором производственных участках, с несколько меньшими величинами максимумов на последнем. На третьем производственном участке приходится на несколько более ранние даты, что было связано с более ранним проведением поливов. Проведенный анализ графиков суточных значений и  показал сходство внутри группы 8-ми посевов (№ 1-8), принадлежавших ЗАО «Трудовой», а также внутри группы 2-х посевов (№ 9-10), принадлежавших ЗАО «Березовское». С начала июля интенсивность поливов посева № 11 была выше и это привело к нарушению указанного сходства. В случае 3-х посевов (№ 13-15), принадлежавших ЗАО «Мелиоратор», групповое сходство отмечено между первыми двумя, которые значимо отличались от последнего. Это связано с реализацией на посеве № 15 поливного режима, с помощью ДМ-КД «Зимматик», с аналогичной периодичностью, но меньшими поливными нормами. Групповое сходство прослеживается и для всех 4-х посевов (№ 16-19), принадлежавших ФГБНУ «ВолжНИИГиМ». Однако, поливной режим посева № 19 в середине июля был интенсифицирован за счет проведения дополнительного полива.Отмеченные выше профили двух посевов № 9 и № 10 (ЗАО «Березовский»), имели в течение всего периода мониторинга значимо меньшие значения в сравнении с остальными. Это было связано с проведением поливов невысокого качества, приведшим к значительным потерям поливной воды на почвенно-грунтовый сток, что было отмечено еще на стадии проведения наземных обследований и нашло свое подтверждение в приведенных рядах.Оценка эффективности орошения 19-ти посевов люцерны 2-го года вегетации была выполнена по выражениям (1-6) с использованием данных по урожайности и оросительным нормам, рядов суточных значений  и , а также относительных дефицитов потенциального испарения  за вегетационный период. В таблице представлены ряды значений показателей (1-6), а также соответствующие результаты ранжирования значений этих показателей в убывающем порядке. Таблица 1.Значения показателей эффективности орошения посевов люцерны и результаты их ранжирования Table 1.Values of indicators of irrigation efficiency of alfalfa crops and theresults of their rankingДМ-КДВодопродуктивностьВодоэффективность 11,33141,26191,36191,0650,9850,304821,37121,33171,44171,0360,9560,303931,28161,39151,52150,92120,84110,2891341,31151,49111,64110,88140,80140,2831451,40111,42131,54130,9970,9180,312761,5771,38161,47161,1441,0640,322571,35131,40141,53140,9690,8890,3011081,40101,42121,54120,9980,9170,316690,87181,50101,60100,58190,54180,21918100,80191,33181,41180,60180,57170,22517111,5581,6981,8380,92130,85100,3523121,4091,6891,8690,83160,75150,28912131,10171,7372,2470,85150,49190,19519141,7352,1622,4130,80170,72160,26816151,7061,8462,0260,92110,84120,27115161,8742,0152,2350,93100,84130,29311172,9322,1132,3441,4311,2510,3681183,0012,5012,7511,2431,0930,3374192,6932,0742,2621,3421,1920,3622В графическом виде результаты ранжирования 19-ти посевов орошаемой люцерны по показателям водопродуктивности (1-3) представлены на рисунке 3 а, а по показателям водоэффективности (4-6) представлены на рисунке 3 б. а)б) Рис.3.Результаты ранжирования 19-ти посевов орошаемой люцерны по показателям: а) водопродуктивности (1-3); б) водоэффективности (4-6)Fig. 3.Results of ranking of 19 crops of irrigated alfalfa by indicators: a) water productivity (1-3); b) water efficiency (4-6) Сопоставление 3-х серий показателей водопродуктивности, представленных на рисунке 3 а, у которых разница между парами соответствующих рангов не превышает порог в 3-и значения, показывает сопоставимость полученных с их помощью рангов. В случае же шести посевов № 1, № 2, № 4, № 6, № 9 и № 13 соответствующие разницы рангов, полученные по выражению (1) с одной стороны, а с другой - по выражениям (2) и (3), превышают указанный порог.Очевидно, что отмеченная в этих случаях значимая разница рангов является следствием несоответствия линейной корреляции между, с одной стороны данными по урожайности, а с другой стороны данными по суммарным за вегетацию объемам и  . При этом 4-ре первых из этих семи указанных посевов принадлежали одному и тому же собственнику, предоставившему данные об их урожайности, что могло повлиять на полученные результаты. В тоже самое время в выделенной группе 6-ти посевов обращает на себя внимание высокая разница рангов 2-х других посевов (№ 9 и № 13), принадлежавших разным собственникам, для которых низкие ранги по показателю (1) соседствуют с средним рангам по показателям (2) и (3) в случае посева № 9, а также высоким в случае посева № 13. Очевидными причинами в случае посева № 9 являются низкие значения суммарных объемов и   за вегетацию, которые были следствием больших потерь проливной воды на почвенно-грунтовый сток, отмеченный выше. В случае же посева № 13 сочетание низкого ранга по показателю (1) и высокие ранги по показателям (2) и (3) явились следствием отмеченного выше поливного режима с невысокими экономными нормами, что, однако, не позволило получить сопоставимую отдачу в виде урожайности.Анализ различий рангов второй группы показателей водоэффективности (4-6), представленных на рисунке 3 б, выявил два посева № 11 и № 15, разница рангов которого превышал установленный авторами порог в 3-и значения, у пар показателей (4-6) и (5-6). В целом это свидетельствует о достаточно тесном взаимном соответствии этих показателей применительно к исследованным посевам. Поливной режим отмеченного посева № 11, начавшийся после проведения 2го полива и включавший дополнительный 4-ый полив, привел, как отмечено выше, к формированию динамики потоков и  , значимо отличавшейся от других. В итоге полученные на этом посеве наибольшие значения суммарных объемов обоих этих потоков среди всех исследованных, привели к его ранжированию по показателям (1-5) на среднем уровне. Однако, сформированный после второго полива более интенсивный поливной режим привел к получению достаточно низких показателей дефицита потенциального испарения. В результате это и привело к получению этим посевом высокого ранга по показателю (6).ВыводыВ работе проведено сопоставление 6-ти индикаторов эффективности орошения на примере 19-ти посевов орошаемой люцерны, произраставших в Саратовском Заволжье в 2012 г. С этой целью было использованы данные урожайности и оросительных норм, а также данные потоков суммарного испарения и транспирации за вегетационный период, рассчитанные по сопряженным данным наземного и космического мониторинга. Сопоставление 3-х индикаторов водопродуктивности и 3-х индикаторов водоэффективности было проведено на основе ранжирования соответствующих этим индикаторам рядов, в результате которого каждый посев получил серию из 6-ти рангов. Анализ серий этих рангов продемонстрировал значимый уровень их соответствия, что позволило прийти к выводу о сопоставимости результатов оценки эффективности, получаемых при их использовании. Таким образом была продемонстрирована возможность в случае отсутствия данных по урожайности и/или их невысокого качества, использовать индикаторы, не содержащие один из них или оба вместе.Использование индикаторов водоэффективности в практике орошаемого земледелия позволит получать объективную оценку эффективности орошения, как на уровне отдельного поля и хозяйства, так и оросительной системы в целом. Внедрение инструментов оценки потоков суммарного испарения и его составляющих на основе данных наземного метеорологического и космического мониторинга позволит вести не только апостериорный контроль эффективности орошения, но и вести такой контроль в течении всего вегетационного периода. Это будет способствовать оценке, как планирования орошения, так и его реализации. В целом все это вместе взятое будет способствовать повышению эффективности орошаемого земледелия, а также эффективности управления водными ресурсами, выделяемыми для орошения. Последнее приобретает особую значимость в районах с текущим и прогнозируемым дефицитом водных ресурсов выделяемых для орошения, а также в районах испытывающих негативную нагрузку на окружающую среду в результате использования поливной воды с недостаточной эффективностью.