CC BY
7По проценту оплодотворяемости маток орт первого осеменения наилучшее значение имеют Атом 17337 (76%) и Казей 75197 (76%).
Наименьшее значение имеет Рекорд 361010 (74%).
Рекомендуется вести селекцию по показателям воспроизводительной способности быков-производителей на АО «Племпредприятие «Воронежское», так как данный показатель является важным в ведении скотоводства и племенного дела.
Список литературы
1. Оценка воспроизводительных
способностей быков разных пород/ Алифанов С.В., Машкаренко С.В. В сборнике: ВЕТЕРИНАРНО-
УДК 631.6:626.80
САНИТАРНЫЕ АСПЕКТЫ КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ. материалы Ш-й международной конференции по ветеринарно-санитарной экспертизе. 2019. С. 12-13.
2. Использование индексов племенной ценности в оценке быков-производителей ЗАО АФ Благодатенская Рыльского района курской области/Алифанов С.В., Машкаренко С.В. В сборнике: Актуальные вопросы ветеринарной медицины и технологии
животноводства. Материалы научной и учебно-методической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов факультета ветеринарной медицины и технологии животноводства. 2017. С. 3-7.
ОЦЕНКА ОРОСИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ РЕКИ МАЛЫЙ УЗЕНЬ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Маркин В.Н. Чернобровкин Н.Н.
Институт мелиорации, водного хозяйства и строительства им. А.Н. Костякова, РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева
ASTIMATION OF IRRIGATION CAPACITY OF THE MALY UZEN RIVER
V.N. Markin N.N. Chernobrovkin
Institute of Amelioration, water management and construction named after A.N. Kostyakov, Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy
DOI: 10.31618/nas.2413-5291.2022.1.78.587
АННОТАЦИЯ
Природные условия Саратовской области благоприятны для развития растениеводства. Низкие почвенные влагозапасы корнеобитаемого стоя почвы лимитируют урожайности растений. В восточной части области встречаются пересыхающие реки. Орошение позволяет получать гарантированные высокие урожаи, что связано с потреблением большого количества углекислого газа, регулируя тем самым углеродный след. Но орошение требует больших объемов воды. Основным источником водоснабжения служит Волга, которая обеспечивает достаточно высокую водообеспеченность территории, но водообеспеченность территории местным стоком низкая, что затрудняет развитие растениеводства. В работе рассмотрена трансграничная река Малый Узень, которая протекает по территории России и Республики Казахстан. Определены объемы экологически допустимого стока и оросительная способность. Последняя определена с учетом полного годичного регулирования стока для целей орошения. При этом оросительная норма определена с учетом требования растений и почв, что позволяет не только получать высокие урожайности, но и сохранять почвенное плодородие. Объем экологического стока определен с учетом сохранения «Хорошего» состояние речной системы, составляет 69% естественного стока. При этом оросительная способность, при достижении высокой биопродуктивности системы «растение-почва», составляет 66га/млн.м3 нормы стока, что обеспечивает снижение углеродного следа в объеме 28,61т/га.
ABSTRACT
The natural and climatic conditions of the Saratov region are favorable for growing crop variety. Yields are limited by the water factor, so irrigation development is required. The Volga is the main source of water supply, but there are drying rivers in remote areas, where the water availability of the territory decreases. This reduces a development of crop production. In the paper the questions of using Chertanla river is considered. The volumes of ecologically flow and irrigation capacity are determined. The ecological flow is estimated on the level 69%. The irrigation capacity to achieve a high bio-productivity of the "plant-soil" system is 66ha/million m3 of the flow rate. This will reduce a carbon footprint for 28,61 t/ha.
Ключевые слова: экологический сток, допустимое изъятие воды, оросительная способность, требование растений и почв, углеродный след
Keywords: ecological flow, permissible water withdrawal, irrigation capacity, plant and soil requirements, carbon footprint
Введение. Температуры и
влагообеспеченность Самарской области соответствует «Умеренно теплой, засушливой» агроклиматической зоне (сумма активных температур ДШ0°С) =2400...3100°С, коэффициент увлажнения 0,55.0,7). Здесь возможно получение высоких урожаев, однако, частые засушливые периоды приводят к значительной вариации урожайности по годам. Лимитирующим фактором являются почвенные влагозапасы, что говорит о важности орошения. Вероятность необходимости орошения для разных культур оценивается в 35.75% [10].
Биологически оптимальные оросительные нормы для овощных культур и многолетних трав соответствуют 3400...4900м3/га.
Водообеспеченность территории местным стоком составляет 1800м3/км2 (или 18м3/га). Значит, используя собственные водные ресурсы рек, чтобы оросить 1 га требуется сток с водосборной площади в 190.270 га. Учитывая необходимость сохранения в реке объемов экологического стока, данная площадь увеличивается до 380...540га. Таким образом, потенциальная оросительная способность местного стока оценивается в 0,29.0,19% площади области, а с учетом использования объемов переброски волжской воды - 1.0,7%.
Вопросы наиболее полного использования имеющихся источников водоснабжения, в первую очередь рек, являются достаточно актуальными [9]. Река Малый Узень является трансграничной рекой, в верхнем и среднем течении формирующейся в России и уходящей в Республику Казахстан.
Формируется сток реки (территория России) на Прикаспийской низменности. Основная часть годового стока приходится на половодье. Река пересыхает и в маловодные годы сток проходит только весной (апрель). Водообеспеченность населения низкая 350.550 м3/чел. (критический уровень 1700 м3/чел.). Вода используется, главным образом, для орошения, водоснабжения населения (в пределах рассматриваемого створа для сельского населения) и рыборазведения. Для покрытия потребности в воде в верховье реки М. Узень подается волжская вода через Сулакское водохранилище по большому магистральному каналу (БМК-1) в объеме 179 млн.м3 (5,67 м3/с, что составляет ~2 естественных стока для рассматриваемого участка [6]).
Свободный ресурс воды для орошения, во многом определяется:
объемами экологического стока (его определение представляет практический интерес);
оросительной нормой, которая должна позволять получать высокие урожайности и сохранять почвенное плодородие (определение которой имеет научный интерес).
Цель исследований - определить оросительную способность естественного стока реки Малый Узень с учетом экологически допустимого изъятия воды и почвоохранной оросительной нормы.
Материал и методы исследований. Река Малый Узень протекает по территории сухой степи и имеет длину 638 км и площадь водосбора 13200 км2. В пределах рассматриваемого створа подвешенная площадь составляет 1910 км2, норма
стока 2,82м3/с (88 млн.м3). Коэффициенты вариации и асимметрии, соответственно равны Су=0,68, 08=1,5 (рис.1) [5].
Река протекает по равнинной местности. Преобладающие почвы (рассматриваемого
участка) - каштановые, формирующиеся на тяжелых суглинках (табл.1). Река используется в интересах сельского хозяйства, для чего сделано несколько запруд.
30 40 50 60
Обеспеченность* 9/о
Рисунок 1 - Кривая обеспеченности стока реки М.Узень для створа у с.Алексашкино (подвешенная площадь водосбора 1910 км2)
Оросительная способность реки определена с помощью водобалансовой модели. Уравнение водохозяйственного баланса использовано в виде (без переброски стока):
МВХБ1=Шр1 +ХШвв1-ХШ1-Шэю
где мр1- - объем речного стока в / -ый месяц; wввi - объем возвратных вод, в том числе ирригационных в / -ый месяц; - объем водопотребления для орошения и сельскохозяйственного водоснабжения в / -ый месяц; - объем экологически допустимого стока в I -ый месяц.
Объем воды доступный для орошения определяется как свободный ресурс из уравнения водохозяйственного баланса. Учитывается его аккумуляция в виде полезного объема ирригационного водохранилища (Кшв). Это позволяет определить оросительную способность водоисточника (Рор) Коэффициент полезного действия оросительной системы принят ^=0,85.
_ Упл3^1000
Гор = ш , тга
Объемы экологически допустимого стока определены с помощью «Универсального метода» [1]. Метод пригоден для любых экосистем, при любом антропогенном воздействии (поэтому назван универсальным). Основан на сопоставлении кривых распределения естественного и фактического стоков. Площадь пересечения кривых распределения представляет степень
сохранности экосистемы (АР). Задаваясь разными объемами безвозвратного водопотребления для орошения перестраиваются кривые
распределения фактического стока и пересчитываются величины степени сохранности. Полученные данные используются для построения зависимости АР по которой определяется
допустимый объем водозабора WДоП при заданном целевом уровне степени сохранности экосистемы. Расчеты проведены для двух целевых уровней, которые соответствуют экологическому состоянию реки: «хорошему» АРх>80%;
«удовлетворительному» 80%>АРу>60%. Объем экологического стока составит:
М/эк =МР - Що коэффициент экологического стока
Кэк=Щэк/Щр
В расчетах рассматривается орошение для оптимизации условий выращивания растений и формирования почв. Для этого учитываются требования и растений и почв к почвенным влагозапасам в слое 0...50см. Это позволяет получать приемлемые урожаи и сохранять почвенное плодородие [8]. Требования растений (на примере многолетнего злакового травостоя) представляют зависимость продуктивности от почвенных влагозапасов [7]. Требования почв учитываются зависимостью реакции
микроорганизмов, как индикаторов почвенного плодородия, от влагозапасов (табл.2). Функции продуктивностей описываются зависимостями [7]:
с =
Jw
W
W,
орЬ
ywopt
W
1 — W,
орЬ
r(l-wopt)
где, относительная урожайность
(продуктивность) сельскохозяйственных растений (отношение фактической урожайности к максимально возможной в конкретных условиях); w - относительное значение фактора; w0pt -оптимальное относительное значение фактора; у -коэффициент, характеризующий степень
саморегулирования растений к водному режиму почв (табл.2).
Оросительная норма (М), позволяющая получать приемлемые урожайности растений и сохранять высокую биопродуктивность почвенных микроорганизмов (как индикаторов почвенного плодородия), определяется при относительной биопродуктивности £>0,8 (рис. 2) в пределах Парето оптимальной области. Кривая зависимости продуктивности от оросительной нормы [7] имеет вид:
с
«-МЛ7
/ Л М ,
(Wopt—Wo)-M— + w
У wopt
м,
1—
орЬ
Wt
орЬ
(w0pt — ™o)
М
М,
орЬ
+ Wo
y(l-wopt)
W,
орЬ
1
X
X
1
где wo - равновесная относительная влажность почвы; Мр - биологически оптимальная оросительная норма.
Среднемноголетние продуктивные влагозапасы (т^) в слое 0...50см и их среднеквадратическое отклонение (ст). Полная влагоемкость (ПВ) и влажность завядания (ВЗ)
Таблица 1
Почва по механическому составу wcp, мм ст, мм ПВ,% ВЗ,%
Тяжелый суглинок 73 30 50 24
Таблица 2.
Параметры функции требований злаковой травосмеси
_и почвенных микроорганизмов [4]_
Параметры Мн. травы Микроорганизмы
Wopt 0,57 0,50
У 6,2 3,0
Мбопт. м3/га* 3640 1500
*Биологически оптимальная оросительная норма 1
0.8
g 0.6 &
£
Я 0.4
ч
Л)
а о.2 р
о
о
почва / , \ растение
SlL4=0 8 0.6 0.4 0.2
А
Wi—183мм
N
1 i _рч ч
N
I IaiK-r 3 N
Б оптимальн Ш N S
X* ооласть п D4 ва ч
Р
IV 900 ы3/га
120 140 160 180 200 220 240 Влагозапасы. мм
} 1000 2000 3000 4000
Оросительная норма. мЗ/га Рисунок 2 - Кривые требований многолетних трав (злаковая травосмесь) и почв (микроорганизмы) к влагозапасам в слое 0...50 см почвы (А) и зависимости относительной биопродуктивности от оросительной нормы
(Б)
Результаты исследования и их обсуждение.
Объем экологически допустимого изъятия воды, позволяющего сохранить «хорошее» состояние экосистемы, определен на уровне 31% от нормы стока. Целевому уровню «удовлетворительному»
состоянию речной экосистемы допустимое изъятие оценивается в 66% (рис. 3). При этом, объем экологического стока, соответственно, составит 69% и 34%.
120
о
I 100
н
о Я о
о о
30
60
& 40
о о
н
О
20
0
Х0Р01 НЕЕ
[ОВЛ Е ТВОРИТ ЕЛЬНОЕ
доп =31% V /Удоп=1 56%
0
20 40 60 80
Водозабор. % от нормы стока
Рисунок 3 - Изменение степени сохранности водной экосистемы рекиМ.Узень в зависимости от объемов изъятия стока
100
Свободный ресурс воды (без учета переброски стока) для года 75% обеспеченности с учетом полного годичного регулирования стока и сохранения экологического состояния реки на уровне «хорошем» составляет 13,57 млн.м3. Полезный объем водохранилища составит 13,12 млн.м3. Коэффициент зарегулированности стока равен 0,15. Оросительная способность для оросительной нормы 1900 м3/га составляет 5870 га, что соответствует: 3% от площади рассматриваемого участка бассейна реки или 66 га/млн. м3 нормы стока.
При сохранении экологического состояния реки на уровне «удовлетворительном» свободный ресурс увеличивается до 29,14 млн.м3. Полезный объем водохранилища составит 28,06 млн.м3. Коэффициент зарегулированности стока равен 0,32. Оросительная способность составляет 12553 га, что соответствует: 7% от площади бассейна реки или 141 га/млн. м3 нормы стока.
Орошение позволяет управлять системой «растение-почва», что важно для повышения суммарной продуктивности данной системы. Это позволит снизить углеродный след. На примере многолетних злаковых трав показана возможность снижения оросительной нормы и повышения биопродуктивности (рис. 2), что соответствует оросительным почвоохранным нормам, рекомендованным для степной части Саратовской области [3]. Относительная продуктивность растений и почв составит, соответственно: 8р=0,8 и 8п=0,98. Принимая максимальную урожайность мн. трав Урмах=170ц/га, соотношение надземной и подземной биомассы 1:3 и содержание углерода в растении 45%, получим что поглощение углерода (ПС) при орошении составит:
ПСор=(Бр*Ур мах*0,4 5+ Бп* Ур мах*3*0,45)/10 = 28,61 т/га
Без орошения (в богарных условиях) ПСбог=12,55т/га
В настоящее время дефицит воды покрывается за счет переброски стока в объеме 179 млн.м3. При сохранении «хорошего» экологического состояния реки, это увеличивает свободный ресурс воды до 138,87 млн.м3, и при условии полного годичного регулирования стока повышает оросительную способность до 36325 га (19% от площади бассейна реки или 408 га/млн. м3 нормы стока) при полезном объеме водохранилища 81,2 млн.м3. Сохранение «удовлетворительного» экологического состояния реки, свободный ресурс воды составляет 154,44 млн.м3, при условии полного годичного регулирования стока оросительная способность возрастает до 43010 га (33% от площади бассейна реки или 484 га/млн. м3 нормы стока) при полезном объеме водохранилища 96,14 млн.м3.
Выводы
Объем экологически допустимого стока реки Малый Узень составляет 69% естественного стока реки в год соответствующей обеспеченности (сохранение экологического состояния водного объекта на уровне «хорошем») и 34% (сохранение экологического состояния водного объекта на уровне «удовлетворительном»).
Оросительная способность реки (без дотаций волжской воды), с учетом полного годичного регулирования стока, в зависимости от применяемых оросительных норм, составляет 66.. ,141га/ млн. м3 нормы стока.
Полное годичное регулирование позволяет создать полезную емкость ирригационного водохранилища 13,12.28,06 млн.м3 при коэффициенте зарегулированности 0,15.0,32, в зависимости от принимаемого коэффициента экологического стока (0, 69.0,34).
Предложен подход к определению оросительной нормы для системы «растение-почва». На примере злакового многолетнего травостоя оросительная норма 1900м3/га позволяет
получать урожаи трав не ниже 0,8 от максимально возможной в конкретных условиях и биопродуктивность почв не менее 0,98.
Углеродный след при орошении, по сравнению с богарными условиями, снижается на 16,06 т/га.
Список литературы Маркин В.Н. Универсальный метод. Определение экологического стока путем оценки по степени сохранности экосистемы//ВОДА MAGAZINE, 2012. №1. С. 30...33Нагорный В. А. Научное обоснование оросительных норм и режимов орошения зерно-кормовых культур в Саратовской области/ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальность: 06.01.02 - сельскохозяйственная мелиорация. -Саратов: Государственное предприятие специализированного научного центра
«Госэкомелиовод», 2000. С. 26
Почвенная биота // Сельское хозяйство|UniversityAgro.ru [Электронный ресурс] URL: https://universitvagro.ru/ (дата обращения 17.04.2022)
Ресурсы поверхностных вод СССР. Том 12. Нижнее Поволжье и Западный Казахстан. Выпуск 2. Урало-Эмбинский район / Под ред. И.Б.Вольфцуна, К.И. Смирнова. - Л: Гидрометеорологическое издательство, 1970. С.512
Селезнева А.В., Рахуба А.В., Беспалова К.В., Селезнев В.А. Оценка состояния и использования водных ресурсов рек Большая Узень и Малая Узень // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т.18, 2016. №5. С. 102111
Шабанов В.В. Влагообеспеченность яровой пшеницы и ее расчет. - Л: Гидрометеоиздат, 1981. С.147
Шабанов В.В., Маркин В.Н., Солошенков А.Д. Вопросы обоснования необходимости точного мелиоративного регулирования комплекса факторов жизни растений и почвенной биоты //В сборнике: Проблемы развития
сельскохозяйственных мелиораций и
водохозяйственного комплекса на базе цифровых технологий. Материалы международной юбилейной научно-практической конференции. 2019. С. 71-76.
Markin, V.N., Glazunova, I.V., Markova, E.N. Ecological status estimation for the Kalaus river in the Stavropolskii region IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, 817(1), 01206
Markin, V.N., Glazunova, I.V., Matveeva, T.I., Sokolova, S.A. Issues on soil moisture management substantiation for the steppe conditions in the European part of Russia, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2022, 1010(1), 012024.
