CC BY
0УДК 631.674
DOI: 10.24412/cl-37200-2024-348-351
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ КАЛМЫЦКОЙ СТЕПИ
RATIONAL USE OF WATER RESOURCES IN THE CULTIVATION OF AGRICULTURAL CROPS IN THE CONDITIONS OF THE KALMYK STEPPE
Дедов А.А.
Dedov A.A.
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова» (ФГБНУ «ФНЦ ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова»), Москва, Россия
All-Russian Research Center for Hydraulic Engineering and Land Reclamation named after A.N. Kostyakov (VNIIGiM), Moscow, Russia
Е-mail: dedov69.69@mail.ru
Аннотация. В работе представлен комплекс многолетних исследований по теоретическому обоснованию и разработке технологий по оптимизации водопользования и регулирования процессов рационального водопользования в агропромышленном комплексе аридных территорий России. Методологическая основа исследований базировалась на фундаментальных трудах отечественных и зарубежных ученых в области экосистемного водопользования, агроэкологических принципах их организации, а также прикладных исследований по проблемам рационального использования водных ресурсов. Цель исследований - разработка водосберегающих технологии полива сельскохозяйственных культур для природно-климатических условий Калмыкии. Экспериментальные исследования проводились на орошаемых землях Черноземельской и Сарпинской обводнительно-оросительных системах Республики Калмыкия. Представлены параметры дифференцированных режимов орошения и минерального питания овощных, бахчевых и кормовых культур при различных способах орошения. Установлено, что оптимизация параметров фитоклимата схем агроценозов овощебахчевых культур при орошении позволяет в широком спектре хозяйственно-экономических ситуаций формировать экологически безопасное экономически эффективное производство. Определены типы оросительных систем, способы и режимы орошения сельскохозяйственных культур, обеспечивающие рациональное использование водных ресурсов. Дано районирование территории калмыцкой степи по способам и технике полива. Представлены экологические требования, предъявляемые к водному режиму орошаемых почв Калмыкии.
Ключевые слова: водные ресурсы, аридная зона, орошение, способ полива, сельскохозяйственные культуры, урожайность.
Abstract. The paper presents a set of long-term studies on the theoretical justification and development of technologies for optimizing water use and regulating the processes of rational water use in the agro-industrial complex of arid territories of Russia. The methodological basis of the research was based on the fundamental works of domestic and foreign scientists in the field of ecosystem water use, agroecological principles of their organization, as well as applied research on the problems of rational use of water resources. The purpose of the research is to develop water-saving technologies for irrigation of agricultural crops for the natural and climatic conditions of the Republic of Kalmykia. Experimental studies were conducted on the irrigated lands of Chernozemelsky and Sarpinskaya irrigation systems of the Republic of Kalmykia. The parameters of differentiated irrigation regimes and mineral nutrition of vegetable, melon and forage crops with different irrigation methods are presented. It is established that the optimization of the parameters of the phytoclimate of the schemes of agrocenoses of vegetable melons during irrigation makes it possible to form environmentally safe and economically efficient production in a wide range of economic situations. The types of irrigation systems, methods and modes of irrigation of agricultural crops that ensure the rational use of water resources are determined. The zoning of the territory of the Kalmyk steppe according to irrigation methods and techniques is given. The ecological requirements for the water regime of irrigated soils of the Republic of Kalmykia are presented.
Key words: water resources, arid zone, irrigation, irrigation method, agricultural crops, yield.
Введение. Калмыцкая степь в силу своего географического положения относится к самым засушливым регионам России и охватывает полупустынную и пустынную природно-климатические зоны [1-3]. Гидрографическая сеть развита очень слабо. Имеющаяся система малых рек, берущих начало на склонах Ергенинской и Ставропольской возвышенностей, не обладает постоянным стоком и либо подпитывает замкнутые понижения (лиманы) в полосе у
подножия данных возвышенностей, либо слепо заканчивается в замкнутых сухих депрессиях Прикаспийской полупустыни и пустыни. Летом бессточные реки почти или полностью пересыхают, а основной объем стока проходит во время весеннего короткого паводка [4-7]. Поверхностных вод в регионе мало, а подземные - обладают повышенной минерализацией и жесткостью. Минерализация колеблется в широких пределах - от 0,4 до 465,0 г/л [8]. Нужды сельского хозяйства в основном обеспечиваются водой из бассейнов рек Волги, Кубани, Кумы и Терека, поступающих по магистральным каналам обводнительно-оросительных систем Сарпинской, Черноземельской, Право-Егорлыкской, Каспийской.
Высокая продуктивность сельскохозяйственных культур здесь может быть достигнута только в условиях орошаемого земледелия. Опыт развития мелиорации и орошаемого земледелия в аридном регионе России (полупустынная и пустынная зоны) показал, что чрезмерная крупномасштабность мелиоративных объектов при недостаточном учёте ландшафтных и природно-климатических особенностей и при низком техническом и организационно-эксплуатационном уровне приводит к развитию процессов ирригационного опустынивания.
Результаты исследований и их обсуждение. Многолетняя практика показала высокую эффективность малообъемных способов полива на оросительных системах очагового (оазисного) типа [5]. Республика Калмыкия относится к крайне аридным и сильно аридным территориям с коэффициентом аридности 0,11-0,30 [9]. Для таких территорий характерны неблагоприятные природно-климатические условия, которые обуславливаются не только засушливостью климата, но и низким плодородием почв. Почвенный покров характеризуется комплексностью с высокой долей засоленных и солонцеватых почв, высоким запасом солей в почвенном профиле и зоне аэрации, высокой степенью дефляционной опасности и др. Поэтому, чтобы противостоять снижению экологической устойчивости агроландшафтов, необходимо использовать гидромелиоративные системы нового поколения. Это системы оазисного типа многоцелевого назначения, обеспечивающие функционирование различных блоков - лиманного и регулярного орошения; фитомелиорации; сельскохозяйственного водоснабжения и обводнения пастбищ; рыбного и охотничьего хозяйств; рекреационного использования; водосберегающих и водооборотных схем водопользования; эффективного использования водных ресурсов -поверхностного (местный сток, поступающие из соседних регионов), подземные (безнапорные и напорные) и морские. При этом такие системы в условиях дефицита водных ресурсов позволяют рационально использовать все имеющиеся их виды для орошения [10, 11].
Гидромелиоративные системы оазисного типа по своему функциональному назначению должны, прежде всего, быть универсальными, обеспечивать применение различных конструкций и способов полива. При этом обеспечивать своевременное и качественное выполнение агротехнологических операций, а также комплексное регулирование водного, солевого, воздушного, теплового, питательного режимов почв и растений с учетом принципов экосистемного водопользования. Оазисные типы орошения должны способствовать формированию устойчивых высокопродуктивных агроэкосистем на базе хрупких природно-территориальных комплексов с сохранением естественных циклов и круговоротов веществ и энергии.
Лиманное орошение должно применяться при возделывании естественных и сеяных трав и служить основной базой кормопроизводства в республике, т.к. общая площадь лиманных понижений превышает 150 тыс. га, и они обеспечивают самые дешёвые корма. Основные требования к системам: площадь не более 500 га; конструкция - одно- и многоярусная; площадь яруса (чека) не должна превышать 100 га; продолжительность затопления 30-60 дней - в зависимости от преобладающего злака; пропускная способность гидротехнических сооружений не менее 20 л/с; норма затопления - 250-400 мм. Водоисточником служит местный поверхностный сток и каналы ООС. При этом лиманное орошение обладает рядом преимуществ перед другими способами полива [12-15]:
- на лиманных экосистемах поддерживается режим, наиболее приближенный к естественным циклам круговорота веществ и энергии;
- при поверхностном затоплении формируются большие запасы влаги в почве, что обеспечивает гарантированное получение стабильных урожаев сельскохозяйственных культур с хорошими качественными показателями даже в засушливые годы;
- обеспечивается устойчивое повышение плодородия почвы за счет поступления содержащихся в паводковых водах органических и минеральных веществ;
- рациональное и экономное использование различных видов водных ресурсов (местного поверхностного стока, оросительных и дренажно-сбросных обводнительно-оросительных систем и др.);
- осуществляется эффективная мелиорация засоленных и осолонцованных почв за счет создания в них в период затопления лиманов промывного водного режима;
- возможность возделывания сельскохозяйственных культур (зерновых, технических, кормовых и др.), а также фруктовых деревьев с применением различных технологий орошения (затопления, дождевания, микроорошения и т.д.);
- улучшение фитоклимата за счет повышения относительной влажности воздуха в результате интенсивного прохождения процессов транспирации и испарения с поверхности почвы, что благоприятно воздействует на формирование надземной массы растений;
- экономия затрат материально-финансовых средств. Стоимость строительства 1 га системы лиманного орошения составляет в среднем 50 тыс. га, в то же время на строительство систем для полива дождеванием доходит до 500 тыс. га. За счет самотечной подачи воды для затопления лиманов снижается себестоимость кормов и другой сельскохозяйственной продукции.
Одним из наиболее перспективных способов орошения в аридных условиях Калмыкии является капельное орошение, обеспечивающее урожай овощных культур на уровне не ниже 40 т/га при экономии оросительной воды по сравнению с поверхностными способами орошения и дождеванием на 30-60% [8, 16].
В опытах на бурых полупустынных суглинистых почвах при применении капельного орошения получены урожаи плодов томатов более 50 т/га. Почвы участка содержали очень низкий и низкий уровень обеспеченности подвижными формами азота и фосфора и высокое содержание обменного калия. Для получения заданной урожайности вносились минеральных удобрений в дозе N140P80. Во время проведения эксперимента поддерживался дифференцированный поливной режим: 70% НВ в период от посадки до начала цветения, 80% НВ в период «цветение - начало плодообразования» и далее - до полной спелости плодов -70% НВ. Для этого потребовалось проведение 24-35 поливов нормами 90-200 м3/га. Оросительная норма составила в среднем 4100 м3/га, а коэффициент водопотребления - 84,0 м3/т.
Экспериментами установлено, что еще более высокая урожайность томатов достигается путем применения дополнительно к капельному орошению технологии мелкодисперсого дождевания, которое осуществляется в жаркие дни при температуре воздуха выше 30°С в период с 10 ч утра до 18 ч вечера с цикличностью через каждые полтора часа и распылением поливной нормы 1,2 м3/га (суточная норма - 7,2 м3/га). Общая оросительная норма достигает 700 м3/га. Комбинирование капельного и аэрозольного орошения способствует созданию оптимальных режимов увлажнения корнеобитаемого слоя почвы и фитоклимата в надземной части растений. За счет этого урожай плодов томатов возрастает до 70 т/га и выше, а коэффициент водопотребления снижается до 66,6 м3/т [17].
Для получения гарантированных урожаев плодов арбуза на уровне 50-60 т/га при капельном орошении поливной режим должен быть дифференцирован по основным межфазным периодам развития растений. Так, от момента посадки до образования 5-6 листьев - влажность в расчетном слое почвы 0,2 м на уровне 70-75% НВ, далее до фазы плетеобразование (но уже в слое 0,4 м); в период от цветения до плодообразования (в слое 0,5 м) - 80-85% НВ; в период созревания плодов - 75-80% НВ. Общее количество поливов - 21-35, поливные нормы -21-168 м3/га, оросительные - 2142-3423 м3/га. Коэффициента водопотребления посевами арбуза достигал 79,3 м3/т.
Урожайность арбуза более 60 т/га формировалась в вариантах с предполивной влажностью почвы 75-85-75% НВ при внесении минеральных удобрений в дозе N150P80 кг/га д.в. Установлено, что снижение предполивной влажности почвы до уровня 70-80-70% НВ уменьшает продуктивность на 19,5-29,1% [18].
Заключение. Существующий и возрастающий дефицит пресных водных ресурсов выдвигает на первое место необходимость использования водо- и энергосберегающих технологий орошения сельскохозяйственных культур. Одним из наиболее эффективных способов орошения, в аридных условиях Калмыкии, является орошение оазисного типа, обеспечивающее строгое нормирование и регулирование подачи воды. Результаты экспериментальных исследований позволили разработать дифференцированные режимы водного и минерального питания сельскохозяйственных культур, увязанные с
физиологическими потребностями растений, позволяющие получать планируемую урожайность.
Список литературы
1. Бакинова Т.И. Эколого-экономические проблемы аграрного землепользования в аридной зоне. Ростов н/Д, 2000. 286 с.
2. Дедова Э.Б., Бородычев В.В., Шуравилин А.В. Хозяйственно-мелиоративная оценка оросительных систем Республики Калмыкия // Мелиорация и водное хозяйство. 2011. № 4. С. 11-13.
3. Зволинский В.П., Зонн И.С., Трофимов И.А., Шамсутдинов З.Ш. Земельные и агроклиматические ресурсы аридных территорий России. М.: Изд-во ПАИМС, 1998. 56 с.
4. Бородычев В.В., Дедова Э.Б., Сазанов М.А. Водные ресурсы Республики Калмыкия и мероприятия по совершенствованию водохозяйственного комплекса // Доклады РАСХН. 2015. № 4. С. 41-45.
5. Бородычев В.В., Дедова Э.Б., Дедов А.А. Параметры водного режима капельного орошения при возделывании арбуза в аридных условиях // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2017. № 1 (45). С. 218-225.
6. Доскач А.Г. Природное районирование Прикаспийской полупустыни. Москва: Наука, 1979. 142 с.
7. Демкин О.В., Адьяев С.Б., Дедова Э.Б., Сазанов М.А. Комплексное использование водных ресурсов Республики Калмыкия. Элиста: ЗАОр «НПП «Джангар», 2006. 200 с.
8. Дедова Э.Б., Сазанов М.А., Плешакова И.Г., Дедов А.А. Региональная система нормирования качества воды для нужд агропромышленного комплекса Калмыкии // Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования: материалы I Междунар науч.-практ. интернет-конф., посвящ. 25-летию ФГБНУ «ПНИИАЗ», ПНИИАЗ, 29.02.2016 года. Солёное Займище: Изд.-во ПНИИАЗ, 2016. С. 843-848.
9. Дедова Э.Б., Дедов А.А., Сазанов М.А. Влияние минеральных удобрений на урожайность плодов арбуза при капельном орошении // Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования: материалы II Междунар. науч.-практ. интернет-конф. / ФГБНУ «Прикаспийский НИИ аридного земледелия». Солёное Займище: Изд.-во ПНИИАЗ, 2017. С. 636-639.
10. Borodychev V.V., Dedova E.B., Sazanov M.A. Water resources of the Republic of Kalmykia and measures to improve its water complex // Russian Agricultural Sciences. 2015. № 5. Р. 369-373.
11. Okonov M.M., Dedova E.B. Assessment of the current state of meliorative regime of natural and anthropogenic complexes in Kalmykua // BBRA-OSPS - Biosciences, Biotechnology Research Asia. 2015. Vol. 12 (3). Р. 2441-2449. DOI: http://dx.doi.org/10.13005/bbra/1922.
12. Грициенко В.Г. Оценка агроэкологической устойчивости мелиорированных агроландшафтов // Кормопроизводство в Нижнем Поволжье: Сб. науч. тр. Волгоград: ВНИИОЗ, КНИИСХ, 1999. С. 126-132.
13. Дедова Э.Б., Сазанов М.А. Лиманное орошение Калмыкии: состояние и пути эффективного использования. Научное издание. Волгоград, 2015. 265 с.
14. Мамин В.Ф. Основные предпосылки программированного управления процессом формирования урожаев трав на лиманах // Оптимизация условий формирования урожайности на орошаемых землях: Сб. науч. тр. Волгоград: ВНИИОЗ, 1988. С. 46-51.
15. Туктаров Б.И. Лиманное орошение в Заволжье. Саратов: Изд. Сарат. ГАУ им. Н.И. Вавилова, 1998. 316 с.
16. Бородычев В.В., Дедова Э.Б., Сазанов М.А., Дедов А.А. Экосистемный мониторинг водных ресурсов и мелиоративных объектов // Российская сельскохозяйственная наука. 2017. № 3. С. 56-61.
17. Сазанов М.А. Возделывание овощных культур с использованием малообъемных способов орошения в аридных условиях Калмыкии // Овощеводство и тепличное хозяйство. 2017. № 7. URL: https://panor.ru/articles/vozdelyvanie-ovoshchnykh-kultur-s-ispolzovaniem-maloobemnykh-sposobov-orosheniy a-v-aridnykh-usloviyakh-kalmykii/37508.html# (дата обращения: 30.01.2024).
18. Дедов А.А. Режим орошения и водопотребление столового арбуза на бурых полупустынных почвах Северо-Западного Прикаспия: Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.02 / Дедов Андрей Анатольевич; [Место защиты: Всерос. науч.-исслед. ин-т гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова]. М., 2018. 25 с.
