CC BY
68
Инновации при водосбережении в орошаемом земледелии
А А. Лисконов, ГП «Иннаучтехцентр»; С. М. Мельников, ФГУ «Пензамелиоводхоз»
В настоящее время подавляющее большинство эксплуатирующих организаций не располагает необходимой экологической программой, обеспечивающей их комплексное развитие с учетом законов и разработок рационального природопользования. Необходимость и важность таких программ разных уровней не вызывает сомнения. Необходимо 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 внедре-
нии 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 кА фактора формирования и преобразования мелиоративного ландшафта — архиважная 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, повысить показатели 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
— необходимостью 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 водопода-чи); 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 спланированности поверхности орошаемых земель; поливов повышенными нормами, приводящими к большим потерям на глубинную фильтрацию.
Кроме технологических и организационно-хозяйственных 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 засушливым (дефицит водопотребления достигает 320 мм). В сухостепной зоне дефицит водопотреб-ления 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.
В этой связи 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 водопотреб-ления растениями долгое время использовалось уравнение, предложенное А. Н. Костяковым (1951):
Е=КВ У,
где Еу — 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, почвозащиты и экологической безопасности окружающей 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 в качестве 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:
Еу = Е • К6 • К0, где Еу — суммарное водопотребление, мм;
Е — испаряемость (потенциальная эвапотранспирация), мм;
Кб — биологический коэффициент, характеризующий роль растения в расходовании влаги сельскохозяйственным полем;
К0 — 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:
Кбг= + 0,79),
Е
где Кб0 — средний многолетний биологический коэффициент для расчетного периода (декады);
— средняя многолетняя испаряемость за расчетную декаду, мм;
— 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 водопотребления для разных по влажности лет.
Таким образом, инновации при водосбереже-нии 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, являющихся причиной пополнения и подъема грунтовых вод, засоления и заболачивания орошаемых земель, а также экологическую безопасность при получении устойчиво высоких урожаев на мелиорируемых землях.
Литература
1 Лисконов, А. Т. Инновационные исследования в гидротехнике и мелиорации. — СГАУ, 2000. — 164 с.
2 Костяков, А. Н. Основы мелиорации. — М.: Сельхозгиз, 1951.
3 Данильченко, Н. В. Биоклиматическое обоснование суммарного водопотребления и оросительных норм // ГиМ. — 1999.
— № 4.
