Нормы водопотребности для орошения кормовых культур на Юге России

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(01), 2011 г.

УДК 633.2:631.675

Г. А. Сенчуков

А. И. Пономарева, Т. С. Пономаренко

НОРМЫ ВОДОПОТРЕБНОСТИ ДЛЯ ОРОШЕНИЯ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР НА ЮГЕ РОССИИ

В данной статье анализируются результаты исследований по установлению норм водопотребности для орошения (оросительных норм) основных кормовых культур (многолетних трав, кукурузы на силос, кормовых корнеплодов) в различных природноклиматических условиях Юга России и в различные по тепловлагообеспеченности годы.

Ключевые слова: норма водопотребности для орошения, оросительная норма, кормовые культуры, люцерна, кукуруза на силос, кормовые корнеплоды, карты изолиний.

G. A. Senchukov, A. I. Ponomareva, T. S. Ponomarenko WATER DEMAND STANDARDS FOR IRRIGATION FORAGE CROPS IN THE SOUTH OF RUSSIA

This article analyzes the results of research on the establishment of standards for irrigation water demand (irrigation rates) of the main forage crops (perennial grasses, corn silage and forage root crops) in different climatic conditions in the South of Russia and in various degrees of on warmly moisture years.

Key words: water demand rate for irrigation, irrigation rate, forage crops, alfalfa, silage corn, forage root crops, contour maps.

В последние годы на Юге России достаточно интенсивно развивается животноводческая отрасль, что диктует необходимость столь же интенсивного развития кормопроизводства.

Территория Юга России характеризуется существенным разнообразием почвенных и климатических условий. Значительная ее часть лежит в степной, полупустынной и пустынной зонах, где одним из основных факторов стабилизации и повышения эффективности кормопроизводства является применение орошения. При этом важная роль принадлежит установлению научно обоснованных, дифференцированных с учетом различных условий, оросительных норм (норм водопотребности для орошения) кормовых культур.

Исследования по прогнозированию норм водопотребности для орошения сельскохозяйственных культур проводились ранее учеными

И. П. Айдаровым, А. И. Головановым, Б. С. Масловым, И. В. Минаевым, С. И. Харченко, И. Н. Ильинской и др. [1, 2, 3, 4, 5]. Тем не менее, до настоящего времени остаются недоработанными некоторые вопросы методологии прогнозирования норм водопотребности для орошения с использованием длинных динамических рядов лет и большого количества точек. В частности, наименее изученными являются методы определения активных почвенных влагозапасов под кормовыми культурами.

В данной статье рассматриваются результаты исследований, проведенных совместно группой ученых ФГНУ «РосНИИПМ» и ФГОУ ВПО «НГМА» в 2010 году. Новизна полученных результатов состоит, во-первых, в уточнении норм водопотребности за счет использования большого количества точек; во-вторых, в усовершенствовании методики расчета, позволяющей устанавливать достоверные значения почвенных влагоза-пасов.

Норма водопотребности для орошения каждой культуры устанавливалась как суммарное значение дефицита водопотребления за вегетационный период культуры с использованием уравнения водного баланса (в условиях глубокого залегания грунтовых вод):

где ЕТ0 - потенциальная эвапотранспирация сельскохозяйственной культуры за вегетационный период, рассчитывалась в связи с биоклиматиче-скими коэффициентами водопотребления, мм;

Ре - атмосферные осадки за вегетационный период, мм;

Жа - активные почвенные влагозапасы в расчетном слое на начало вегетационного периода, мм.

Достаточно достоверно активные почвенные влагозапасы могут быть определены по фактическим данным опытных и агрометеорологических станций. Однако такие исследования проводились лишь с ограниченным

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(01), 2011 г. набором сельскохозяйственных культур, что диктует необходимость применения косвенных методов, в частности, метода В. С. Мезенцева [6].

Согласно этому методу, задавшись произвольным значением Ух, определяли средние влагозапасы за расчетный период Уср (в долях от наименьшей влагоемкости Жнв) по формуле:

где Ет - максимально возможное испарение за расчетный период, мм; г - параметр, зависящий от водно-физических свойств почвы.

Далее, вычислялись величины влагозапасов на конец расчетного периода:

Применявшаяся методика позволяла учитывать все факторы, оказывающие влияние на величины оросительных норм: биологическую потребность культуры в воде, климатические факторы и почвенногидрологические константы. Расчет производился по 222 точкам, равномерно распределенным по территории Юга России.

При ранжировании (в убывающем порядке) ежегодных значений дефицитов водопотребления за длительный период (29 лет) задавались следующими характерными точками эмпирической кривой обеспеченности:

5 % - сухой год (вероятность превышения 1 раз в 20 лет); 25 % - среднесухой год (вероятность превышения 1 раз в 4 года); 50 % - средний год (вероятность превышения 1 раз в 2 года); 75 % - средневлажный год (вероятность превышения 3 раза из 4 лет); 95 % - влажный год (вероятность превышения 19 раз из 20 лет).

Полученные значения норм водопотребности для орошения кормо-

Е

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(01), 2011 г. вых культур были сгруппированы с учетом административного деления, районирования территории по коэффициенту природной увлажненности [4] и характеристики лет по тепловлагообеспеченности (таблица 1). Для наглядности и удобства использования построены также карты изолиний с интервалом 100 мм. На рисунках 1 и 2 приведены в качестве примера карты изолиний норм водопотребности для орошения люцерны 2-го и 3-го года жизни для условий среднесухого и сухого года.

Как видно на картах изолиний, в южной части рассматриваемого региона (предгорные и горные районы Северного Кавказа, южная часть побережья Черного моря) расчетные значения норм водопотребности для орошения люцерны меньше нуля. Это означает, что естественные условия увлажнения превышают потребности культуры, даже в среднесухой год орошение здесь не требуется, а высокая урожайность обеспечивается за счет использования почвенных влагозапасов и атмосферных осадков. Вышесказанное справедливо и для остальных изучаемых кормовых культур.

Представленные в статье нормы водопотребности для орошения кормовых культур являются нормами нетто, рассчитанными на максимальную урожайность. Для использования в практике орошаемого земледелия в конкретных условиях хозяйствования необходима их корректировка с учетом глубины залегания и минерализации грунтовых вод, необходимости создания промывного режима, проведения влагозарядковых и предпосевных поливов, а также коэффициента полезного действия оросительных систем. Для корректировки норм водопотребности можно воспользоваться коэффициентами, приведенными в работах ряда авторов [1,

2, 4].

Сравнительный анализ показал, что отклонение полученных авторами результатов от результатов, полученных с использованием стандартных методик, не превышает 10 %.

5

Таблица 1 - Нормы водопотребности для орошения кормовых культур (мм) на Юге России с учетом тепловлагообеспеченности лет и зональности территории по коэффициенту природной увлажненности ^

Субъект РФ ку Многолетние травы прошлых лет

5 % 25 % 50 % 75 % 95 % 5 % 25 % 50 % 75 % 95 % 5 % 25 % 50 % 75 % 95 %

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Волгоградская область < 0,30 778 661 511 383 281 567 466 377 271 187 599 430 367 275 202

0,31-0,40 741 594 430 237 82 557 437 307 160 42 560 395 305 168 58

0,41-0,50 715 448 326 114 0 521 413 223 42 0 527 314 251 68 0

Ростовская область 0,31-0,40 749 533 414 228 79 459 366 246 128 33 510 377 282 155 54

0,41-0,50 536 452 325 114 0 386 334 176 33 0 370 320 191 52 0

Астраханская область < 0,30 691 586 532 399 293 465 396 351 253 174 606 499 430 323 237

Республика Калмыкия < 0,30 765 630 564 423 310 509 434 382 275 189 662 538 462 347 254

Краснодарский край 0,41-0,50 609 360 235 82 0 376 213 101 19 0 363 220 118 32 0

0,51-0,60 587 309 173 0 0 355 172 62 0 0 359 174 70 0 0

0,61-0,70 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0,71-0,80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Республика Адыгея 0,61-0,70 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ставропольский край < 0,30 644 571 444 333 244 452 281 234 168 116 423 393 297 223 163

0,31-0,40 594 543 422 232 80 403 253 203 126 33 418 369 280 154 53

0,41-0,50 543 508 341 119 0 396 234 161 31 0 412 351 192 52 0

0,51-0,60 455 384 222 0 0 310 206 80 0 0 346 229 101 0 0

0,61-0,70 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0,71-0,80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Карачаево- Черкесская Республика 0,61-0,70 291 190 65 0 0 0 0 0 0 0 76 27 0 0 0

0,71-0,80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(01), 2011 г.

6

Продолжение таблицы 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Чеченская Республика 0,31-0,40 499 315 242 133 46 265 183 142 74 19 232 157 131 72 25

0,41-0,50 456 303 210 74 0 211 124 111 21 0 195 126 106 29 0

0,51-0,60 260 116 104 0 0 103 78 34 0 0 79 15 0 0 0

0,61-0,70 152 100 34 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Республика Ингушетия 0,41-0,50 256 195 118 41 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0,51-0,60 112 75 13 0 0 120 63 25 0 0 111 89 53 0 0

0,61-0,70 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Кабардино- Балкарская Республика 0,41-0,50 375 274 173 61 0 224 165 91 17 0 250 146 75 20 0

0,51-0,60 312 240 92 0 0 225 114 38 0 0 187 38 13 0 0

0,61-0,70 204 98 63 0 0 187 72 0 0 0 98 12 0 0 0

0,71-0,80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Республика Северная Осетия-Алания 0,41-0,50 482 322 222 78 0 403 297 164 31 0 368 275 159 43 0

0,51-0,60 371 254 0 0 0 390 151 0 0 0 211 75 0 0 0

0,61-0,70 42 16 0 0 0 33 0 0 0 0 175 21 0 0 0

0,71-0,80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Республика Дагестан < 0,30 554 374 273 205 150 244 204 162 117 80 259 204 146 110 80

0,31-0,40 536 371 269 113 15 239 199 151 96 0 223 187 137 78 0

0,41-0,50 521 360 265 93 0 231 168 147 28 0 196 173 128 35 0

0,51-0,60 402 295 0 0 0 190 151 35 0 0 175 114 53 0 0

0,61-0,70 64 15 0 0 0 142 63 0 0 0 70 0 0 0 0

0,71-0,80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(01), 2011 г.

Рисунок 1 - Карта изолиний норм водопотребности для орошения многолетних трав (люцерны) 2-го и 3-го года жизни на Юге России

в среднесухой год

Статистическая оценка выявила, что коэффициенты вариации норм водопотребности повышаются с увеличением увлажненности местности (для люцерны - от 25 % до 75 %, для кукурузы на силос - от 28 % до 71 %, для кормовой свеклы - от 25 % до 73 %), а на территориях с коэффициентом увлажнения более 0,65 они принимают экстремальные значения.

В этих условиях представляется затруднительным провести оценку вариабельности с использованием стандартных формул математической статистики. Очевидно, данное обстоятельство предполагает необходимость дальнейшего продолжения исследований с целью уточнения вариабельности норм водопотребности.

Рисунок 2 - Карта изолиний норм водопотребности для орошения многолетних трав (люцерны) 2-го и 3-го года жизни на Юге России в средний год

Вывод. С использованием усовершенствованной методики расчета установлены уточненные нормы водопотребности для орошения (оросительные нормы) основных кормовых культур с учетом природной зональности территории Юга России и характеристики лет по тепловлагообеспе-ченности.

Список использованных источников

1 Мелиорация и водное хозяйство. Орошение: справочник /

И. П. Айдаров [и др.]; под ред. Б. Б. Шумакова. - М.: Колос, 1999. - 432 с.

2 Маслов, Б. С. Справочник по мелиорации / Б. С. Маслов, И. В. Минаев, К. В. Губер. - М.: Росагропромиздат, 1989. - 384 с.

3 Ильинская, И. Н. Нормирование орошения и продуктивности агроэкосистем на Северном Кавказе / И. Н. Ильинская. - Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2005. - 112 с.

4 Нормы водопотребности и экологически безопасные режимы орошения сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе: рекомендации / А. В. Колганов [и др.]; под ред. А. В. Колганова, В. Н. Щедрина. -М.: «Эдэль-М», 2000. - 153 с.

5 Сенчуков, Г. А. Ландшафтно-экологические и организационнохозяйственные аспекты обоснования водных мелиораций земель / Г. А. Сенчуков. - Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2001. - 275 с.

6 Мезенцев, В. С. Расчеты водного баланса: учеб. пособие /

В. С. Мезенцев. - Омск: Учебная картолитография ОмСХИ им. С. М. Кирова, 1973. - 79 с.