Инновации при водосбережении в орошаемом земледелии

Инновации при водосбережении в орошаемом земледелии

А. А. Лисконов, д.с.-х.н., ГП «Иннаучтехцентр»; С. М. Мельников, ФГУ «Пензамелиоводхоз», Пензенская обл.

В настоящее время подавляющее большинство эксплуатирующих организаций не располагает необходимой экологической программой, обеспечивающей их комплексное развитие с учетом законов и разработок рационального природопользования. Важность таких программ разных уровней не вызывает сомнения. Требуется всестороннее знание экологического использования и степени влияния многих прямых и косвенных фактов, отражающих степень деградации и необходимость инновации сельскохозяйственных земель.

Инновации систем эксплуатации мелиоративных агроландшафтов возможны только на основе создания систем мелиоративного земледелия нового поколения. Их разработка должна базироваться на сохранении благополучных ландшафтов и существующих мелиоративных агроландшафтов за счет совершенствования проектирования, строительства и эксплуатации мелиоративных систем, накопления запасов гумуса, повышения эрозионной устойчивости почв при внедрении почвозащитных севооборотов с однолетними и многолетними травами, а также на улучшении мелиоративного состояния орошаемых земель и уменьшении их загрязненности (Лисконов А. Т., 2001).

Сохранение и повышение почвенного плодородия как фактора формирования и преобразования мелиоративного ландшафта — архи-важная задача уже сегодня, станет еще более важной в поливном земледелии будущего, так

как продуктивность орошаемых земель в рыночных условиях будет лимитироваться только качественными почвенными условиями. Поэтому основной задачей дальнейшего развития мелиорации должен быть эколого-ландшафтный подход к обоснованию и созданию нового поколения мелиоративных ландшафтов, включая весь научно-практический блок влияния мелиорации на окружающую среду.

Развитие систем мелиоративного земледелия на качественно новом уровне невозможно без повышения эффективности и надежности всех элементов оросительных систем, совершенствования конструктивных и технологических параметров дождевальных машин.

Создание систем мелиоративного земледелия нового поколения требует и включает в себя совершенствование существующей и создание новой системы сельскохозяйственных машин и орудий по обработке почвы, уходу за посевами, уборке урожая. Эта система машин должна обеспечить снижение нагрузки на почву, предупреждать загрязнение агроландшафта, обладать повышенными показателями экономичности производства и эксплуатации.

Реализация перечисленных инновационных мероприятий на орошаемых землях связана в первую очередь с обеспечением экологически безопасного ресурсосберегающего водопользования на гидромелиоративных системах, основу которого составляют научно обоснованные нормативы по режимам орошения и технологии полива.

Необходимость водосбережения при орошении обусловлена, с одной стороны, растущим дефицитом пресной воды в ряде регионов РФ,

с другой — задачей обеспечения экологической безопасности природной среды.

Существующие технологии использования оросительной воды не обеспечивают должного водосбережения из-за значительных потерь воды из водопроводной сети, открытых каналов и временной оросительной сети (до 25— 30% от водоподачи); низкого КПД техники полива, в особенности при поверхностном орошении (потери на глубинные утечки и поверхностные сбросы достигают 10—30%); недостаточной оснащенности оросительных систем водомерной арматурой и средствами автоматического вододеления; недостаточной спла-нированности поверхности орошаемых земель; поливов повышенными нормами, приводящими к большим потерям на глубинную фильтрацию.

Кроме технологических и организационнохозяйственных причин, приводящих к нарушению водного режима на орошаемых землях, огромную роль в снижении продуктивности орошаемых земель играют атмосферные засухи.

В степной зоне каждый третий год бывает засушливый (дефицит водопотребления достигает 320 мм). В сухостепной зоне дефицит во-допотребления около 470 мм наблюдается каждый второй год. Из последних 26 лет в Среднем и Нижнем Поволжье 13 были засушливыми. Засуха 1981 г. снизила валовой сбор урожая зерна в целом по РФ на 33 млн. т, а в 1998 г. из-за острейшей засухи вместо плановых 10 млн. т сбор зерна составил всего около 1,3 млн. т.

По этим причинам в РФ и зарубежных странах ведутся работы по поиску и разработке косвенных (расчетных) методов установления научно обоснованных показателей норм и режимов орошения.

В нашей стране для расчета норм водопот-ребления растениями долгое время использовалось уравнение, предложенное А. Н. Костя-ковым (1951):

где Е — суммарное водопотребление культуры за вегетационный период, м3/га;

Кв — коэффициент водопотребления, представляющий собой суммарный расход воды (на транспирацию растений и испарение с почвы) на единицу продукции, м3/га;

У — плановая (заданная) урожайность культуры, ц/га.

Однако практическое применение этого уравнения показывает, что по причине отсутствия надежной связи между Е, У, Кв оно не может быть признано универсальным и пригодным для нормирования орошения, особенно с учетом требований водосбережения, почвоза-щиты и экологической безопасности окружаю-

щей среды. На базе огромных достижений в биологии и физиологии растений, почвоведения, агрохимии, метеорологии и физике атмосферы отечественными и зарубежными исследователями предложен целый ряд научно обоснованных и широко апробированных методов расчета нормирования орошения, основанных на использовании таких климатических характеристик, как температура и влажность воздуха, их градиенты, радиационный баланс, суммарная радиация и др.

Проведенные исследования показали, что для определения суммарного водопотребления (эва-потранспирации) используется испаряемость (потенциальная эвапотранспирация), скорректированная с помощью коэффициентов, учитывающих роль растений и метеорологических (погодных) условий в Пензенской области, как исходной величины для последующих расчетов норм орошения водобалансовым методом, принят биоклиматический метод в модификации Данильченко Н. В., сущность которого состоит в использовании следующей расчетной модели:

где Е„ — суммарное водопотребление, мм;

Е — испаряемость (потенциальная эвапо-транспирация), мм;

Кб— биологический коэффициент, характеризующий роль растения в расходовании влаги сельскохозяйственным полем;

Ко — микроклиматический коэффициент, учитывающий изменение микроклимата под влиянием орошения.

В связи с тем, что биологические коэффициенты в реальные годы могут отличаться от средних многолетних, в расчетах используются откорректированные, так называемые текущие, биологические коэффициенты Кб, которые определяются по следующей зависимости:

Кб, = Кбо -(0,21 + 0,79),

Е,

где Кбо — средний многолетний биологический коэффициент для расчетного периода (декады);

Ео — средняя многолетняя испаряемость за расчетную декаду, мм;

Е — фактическая испаряемость за ту же декаду в реальном году, мм.

После статистической обработки полученных хронологических рядов по каждой метеорологической станции и построения кривых обеспеченности устанавливаются вероятностные (обеспеченные) значения суммарного во-допотребления для разных по влажности лет.

Таким образом, инновации при водосбере-жении в орошаемом земледелии позволяют отметить:

— создание и поддержание в почве оптимальной для роста и развития растений влажности, сохраняющей структуру и водопрочность почвенных агрегатов, плодородие почвы;

— ликвидацию процесса лужеобразования, поверхностного стока и водной эрозии почвы;

— исключение переувлажнения почвы и глубинных сбросов оросительной воды за пределы зоны аэрации, являющиеся причиной пополнения и подъема грунтовых вод, засоления и

заболачивания орошаемых земель, а также экологическую безопасность при получении устойчиво высоких урожаев на мелиорируемых землях.

Литература

Лисконов, А. Т. Инновационные исследования в гидротехнике и мелиорации. — СГАУ, 2000. — 164 с.

Костяков, А. Н. Основы мелиорации. — М.: Сельхозгиз, 1951. Данильченко, Н. В. Биоклиматическое обоснование суммарного водопотребления и оросительных норм // ГиМ. — 1999. - №4.