УДК 631.671.1:504.35:504.38

РЕГУЛИРОВАНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА ПОЧВ ПРИ СУХОВЕЙНЫХ ЯВЛЕНИЯХ

Прокопец Роман Викторович1, Семёнов Константин Владимирович2
1ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова», кандидат технических наук, доцент кафедры мелиорации, рекультивации и охраны земель
2ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова», магистрант

Аннотация
Одной из наиболее важных и актуальных проблем в мелиоративной отрасли является нормирование орошения сельскохозяйственных культур. В статье анализируются вопросы оптимизации влагообеспеченности и нормирования водопотребности посевов сельскохозяйственных культур. Показана значимость учета влияния суховейных явлений на суммарное водопотребление при моделировании режимов орошения сельскохозяйственных культур.

Ключевые слова: Водный режим, испаряемость, нормирование водопотребности, оптимальная влажность почвы, скорость ветра, способы орошения, суммарное водопотребление, суховейные явления


REGULATION OF SOIL WATER REGIME AT HOT WINDS

Prokopets Roman Viktorovich1, Semenov Konstantin Vladimirovich2
1FGBOU VPO «Saratov State Agrarian University named after NI Vavilov», Ph.D., assistant professor of reclamation, remediation and protection of land
2FGBOU VPO «Saratov State Agrarian University named after NI Vavilov», undergraduate

Abstract
One of the most important and urgent problems of reclamation industry is rationing irrigation of crops. The paper analyzes the issues of optimizing moisture and rationing water demand of crops. The importance of taking into account the effect of dry winds effects on total water consumption in the simulation modes crop irrigation.

Рубрика: Сельское хозяйство

Библиографическая ссылка на статью:
Прокопец Р.В., Семёнов К.В. Регулирование водного режима почв при суховейных явлениях // Сельское, лесное и водное хозяйство. 2014. № 8 [Электронный ресурс]. URL: http://agro.snauka.ru/2014/08/1575 (дата обращения: 20.11.2016).

Регулирование водного режима орошаемых земель сопряжено со значительными трудностями, поскольку динамика влагообеспеченности посевов зависит от большого числа метеорологических и почвенных факторов. Уровень развития информационных технологий в настоящее время позволяет преодолеть эти трудности.

В России и за рубежом существует множество разнообразных информационных систем и моделей оперативного управления орошением. Эффективность такого управления зависит как от качества компьютерной техники, так и от адекватности применяемых моделей, имитирующих процессы, происходящие на орошаемом поле в конкретных почвенно-климатических условиях.

Адекватность математических моделей зависит от точности определения суммарного водопотребления и других составляющих водного баланса, величины которых рассчитываются с использованием коррелятивных связей их с метеопараметрами и биологическими особенностями растений при помощи различных коэффициентов.

Наиболее существенно повышает точность математических зависимостей количественный учет нелинейности связи между величиной суммарного водопотребления и изменчивостью гидрометеорологических условий [1].

Анализ работ крупнейших ученых (Алпатьев А.М., Будыко М.И., Иванов Н.Н., Константинов А.Р., Кузник И.А., Льгов К.Г., Мезенцев В.С., Остапчик В.П., Пенман Х.Л., Тюрк Л., Харченко С.И., Шаров И.А., Штойко Д.А.) указывает на возможность повышения точности расчетов по моделям за счет учета корреляционных связей между метеорологическими условиями и влагообеспеченностью посевов.

Опыт многолетних исследований в различных климатических зонах нашей страны показал, что при разработке методов определения суммарного водопотребления сельскохозяйственных культур задача сводится не к поиску универсальных эмпирических зависимостей для расчета испаряемости, а к определению и обоснованию коэффициентов, учитывающих биологическую роль растений в расходовании воды сельскохозяйственным полем в конкретных гидротермических условиях [2].

Для определения эвапотранспирации растений можно использовать любое уравнение, характеризующее испаряемость, если можно установить биологические и микроклиматические коэффициенты, связывающие фактическое водопотребление орошаемой культуры и испаряемость. Первостепенным является то, чтобы это уравнение было достаточно простым, а составляющие его элементы определялись с достаточной точностью.

Для сухой степи Нижнего Поволжья орошение является необходимым условием не только в борьбе с почвенной, но и атмосферной засухой. Интенсивность и повторяемость суховейных явлений обуславливает актуальность разработки приемов регулирования водного режима орошаемых полей, с учетом характерных для этой зоны метеоусловий, связанных с суховейными явлениями [3].

Суховейные явления принято характеризовать такими метеорологическими показателями как высокая температура воздуха, низкая относительная влажность воздуха и высокая скорость ветра. В большинстве случаев для определения суммарного водопотребления предлагаются эмпирические уравнения, связывающие его с температурой, характеристиками влажности воздуха и солнечной радиацией. Роль ветра в испарении с поверхности орошаемого поля зачастую несправедливо занижается.

Исследования А. А Скворцова имели большое значение для выяснения роли ветра в суховейном комплексе. Производя исследование влияния скорости ветра на испарение с поверхности почвы, увлажненной до полной влагоемкости, А. А. Скворцов пришел к выводу [4], что роль ветра во время суховеев велика и ее никак нельзя отбрасывать как малозначащую. Она состоит, во-первых, в том, что ветер, увеличивая обмен воздуха, производит при длительном действии постепенное выравнивание дефицита влажности по всей толще приземного слоя атмосферы. Это ставит растения во время суховеев в значительно более тяжелые условия вследствие разрушения благоприятного для них специфического микроклимата травостоя, имеющего при хорошем состоянии растений более высокую влажность воздуха, чем вышерасположенные его слои. Во-вторых, «продувание» растений ветром вызывает, по-видимому, значительное уменьшение влагосодержащих тканей, что может приводить к усыханию отдельных частей растений, наиболее подверженных действию ветра. Из данных Скворцова следует, что необходимо учитывать скорость ветра при оценке влияния суховейных явлений на продуктивность сельскохозяйственных культур, а также при разработке мероприятий направленных на борьбу с такими явлениями.

С агрометеорологической точки зрения при достаточно высоких почвенных влагозапасах суховей вызывает усиленное испарение с сельскохозяйственных полей, а при незначительных – нарушение водного баланса растений вследствие разрыва между испаряемостью и водоснабжением растений. Размер повреждений растений зависит от степени этого разрыва. При ограниченных влагозапасах и наблюдающемся во время суховеев росте испаряемости возникает несоответствие, которое может перейти через некоторый, допустимый для растения, предел; после чего наблюдается «суховейный эффект» – резкие, необратимые повреждения.

Этот вредный для растений предел, возникающий при суховейных явлениях, непостоянен и меняется в зависимости от ряда факторов: скорости и продолжительности ветра, запасов влаги в почве, предшествующих погодных условий, определяющих наличие у растений большей или меньшей закалки к сухости воздуха, и т. п.

Лучший водный баланс растения обуславливает более интенсивную транспирацию и соответственно меньшее повреждение от атмосферной засухи.

В. Л. Обуховым [5] установлено, что в Заволжье для слабоувлажненных полей имеется более тесная коррелятивная связь между суховеями и урожаями, чем для орошаемых полей.

В полевых условиях в подавляющем большинстве случаев основной причиной наблюдающегося во время суховеев разрыва между испарением и испаряемостью является не неприспособленность корневой или проводящей системы растений, а недостаток легко доступной для растений влаги и почве.

Кулик М.С. [6] утверждает, что, просмотрев большое количество данных опытных учреждений, он не нашел ни одного случая сильного повреждения от суховеев, если в почве имелось значительное количество воды.

Для предотвращения повреждений от суховеев очень важно не опоздать со сроком полива. Этот срок нужно устанавливать на основании непрерывного учета хода изменения запасов влаги в почве и столь же систематического ежедневного учета наблюдавшихся и ожидаемых (по прогнозу погоды) дневных значений дефицита влажности воздуха и скорости ветра [7].

Применение различных биоклиматических коэффициентов позволяет дать количественные показатели оптимальности водного режима, а также те величины испарения и запасов влаги в почве, при которых повреждений от суховеев не наблюдается, или они бывают очень ослабленными.

Все это говорит о том, что суховеи в принципе вполне преодолимы при помощи орошения, обеспечивающего растениям возможность непрерывно увеличивать испарение в соответствии с ростом испаряемости, наблюдающейся во время суховеев. На этой основе необходимо рассчитывать соответствующие режимы орошения, устанавливать сроки и нормы полива, предупреждающие повреждения от суховеев.

Существующие в настоящее время методы нормирования влагообеспеченности сельскохозяйственных культур, учитывают в основном биологические особенности растений и климатические условия зоны орошения, лишь с целью получения высоких и относительно устойчивых урожаев. Необходимость ресурсосбережения, сохранения плодородия почвы и охраны почв от негативных процессов, обусловленных несовершенством техники и технологий орошения, свидетельствуют о наличии противоречий в направлениях регулирования водного режима почвы [8].

Широко применяемое в зоне сухих степей Нижнего Поволжья дождевание имеет ряд преимуществ в борьбе с суховеями, так как способно не только регулировать водный режим почв, но и создавать благоприятный микроклимат приземного слоя воздуха. Однако технические особенности современных дождевальных машин не позволяют оперативно реагировать на изменения метеорологических параметров и выдавать поливные нормы в соответствии с таким изменением. Экологические же аспекты применения широкомасштабных оросительных мелиораций диктуют необходимость внедрения ресурсосберегающих технологий, как в орошении, так и других сферах сельскохозяйственного производства [9, 10].

Вопросам ресурсосбережения при использовании различной техники и технологий орошения посвящены работы многих авторов. Направления ресурсосбережения различны и многообразны. В настоящее время все большую популярность приобретают технологии орошения, призванные минимизировать энергетические затраты, водные ресурсы, а также сократить негативное воздействие на почвы.

Наиболее эффективным способом орошения с этих позиций в развитых странах признается капельное орошение. Капельный полив в настоящее время является одним из интенсивно развивающихся. Площади систем капельного орошения в мире постоянно расширяются и уже составляют порядка шести миллионов гектаров. Применение капельного орошения во многих странах мира доказало его преимущества, среди которых: снижение трудовых, энергетических и ресурсных затрат, возможность автоматизации полива и более оперативного регулирования водным режимом, использования на землях, непригодных для орошения другими способами, например на землях с высоким залеганием грунтовых вод, на крутых склонах, на почвах легкого механического состава.

Все выше перечисленные обстоятельства, и в связи с тем, что капельное орошение в сухостепной зоне Нижнего Поволжья не достаточно изучено с точки зрения его эффективности в борьбе с суховейными явлениями, представляются актуальными и обуславливают необходимость дальнейших исследований.


Библиографический список
  1. Пронько Н.А., Корсак В.В. Современные информационные технологии рационального природопользования на орошаемых землях Поволжья. / Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. 2009. №3. С.27-29.
  2. Григоров С.М., Леонтьев С.А., Никишанов А.Н., Мельниченко Д.В. Водный режим – фактор, влияющий на мелиоративное состояние земель Саратовского Заволжья / Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2011. № 2. С. 3-8.
  3. Прокопец Р.В., Ваганова А.А., Семенов К.В. Повторяемость суховейных явлений на территории Нижнего Поволжья / Научное обозрение. 2014. № 5. С. 41-46.
  4. Скворцов А. А. Орошение сельскохозяйственных полей и микроклимат (методика и результаты исследований). Сб. избранных произведений. Гидрометеоиздат: Л., 1964. – 274 с.
  5. Обухов В.М. Урожайность и метеорологические факторы. Госпланиздат: М., 1949. – 316 с.
  6. Кулик М.С. Оценка засушливых явлений. В кн.: «Сборник методических указаний по анализу и оценке сложившихся и ожидаемых агрометеорологических условий». Гидрометеоиздат: JI., 1957. – С. 57-82.
  7. Кравчук А.В. Оперативное определение поливной нормы для каштановых и темно-каштановых почв Заволжья / Мелиорация и водное хозяйство. 2007. № 2. С. 42.
  8. Корсак В.В., Прокопец Р.В., Ломовцева А.Н., Смирнова Е.В., Воронина Ю.О. Климатические условия и урожайность поливных культур Саратовской области / Научная жизнь. 2013. № 3. С. 27-33.
  9. Прокопец Р.В., Овчинников А.Б. Ресурсосберегающие технологии орошения кормовых культур на темно-каштановых почвах Поволжья / Научная жизнь. 2012. № 4. С. 81-86.
  10. Прокопец Р.В., Водосберегающие режимы орошения козлятника восточного на темно-каштановых почвах Саратовского Заволжья / Дис. … канд. техн. наук: 06.01.02. – Саратов, 2003. – 185 с.


Все статьи автора «Прокопец Роман Викторович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: