Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
НОРМИРОВАНИЕ ВОДОПОТРЕБНОСТИ И ПРОДУКТИВНОСТИ АГРОЭКОСИСТЕМ НА СЕВЕРНОМ КАВКАЗЕ
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель
Автореферат диссертации по теме "НОРМИРОВАНИЕ ВОДОПОТРЕБНОСТИ И ПРОДУКТИВНОСТИ АГРОЭКОСИСТЕМ НА СЕВЕРНОМ КАВКАЗЕ"
На правах рукописи
Ильинская Изида Николаевна
НОРМИРОВАНИЕ ВОДОПОТРЕБНОСТИ И ПРОДУКТИВНОСТИ АГРОЭКОСИСТЕМ НА СЕВЕРНОМ КАВКАЗЕ
Специальность: 06.01.02 —«Мелиорация, рекультивация и охрана земель»
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук
Саратов -2005
Работа выполнена в Федеральном государственном научном учреждении Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации (ФГНУ РосНИИПМ)
Научный консультант - доктор технических наук, профессор, академик РАСХН Щедрин Вячеслав Николаевич
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
академик РАСХН, Заслуженный деятель науки РФ Кружилин Иван Пантелеевич
доктор сельскохозяйственных наук, профессор Бородычев Виктор Владимирович
доктор сельскохозяйственных наук, профессор Проездов Петр Николаевич
Ведущая организация - Волжский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации
Защита диссертации состоится « ъй^сьоЬЛ* 2005 г. в 10ю часов на заседании диссертационного совета Д 220. 1.05'в ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И.Вавилова» по адресу: 410600, г. Саратов, Театральная площадь, 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ».
Автореферат разослав ЛМ^Я.2005
г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор»
Н.А. Пронько
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы.
В засушливых условиях Северного Кавказа орошение остается одним из основных факторов повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Однако урожайность отдельных сельскохозяйственных культур ниже проектного уровня на 20-30 %, в то время как проектами предусматриваются оптимальные нормы водопотребностн. Вместе с тем, выявлено, что в зависимости от степени влагообеспеченностн года фактическое водопотребление отличается от нормативного на 15-60%. Это диктует необходимость совершенствования вопросов, связанных с нормированием водопотребностн в орошаемом земледелии.
По мнению ведущих ученых (Б.Б. Шумаков, Н.С. Петинов, И.П. Кружили н, MX. Григоров, В.Н. Щедрин, И.П, Айдаров, А.Р, Константинов и др.), в первую очередь требует решения задача количественного обоснования размеров водных мелиорации в основных районах орошаемого земледелия с учетом современных требований экологии и ресурсосбережения. Оценка потребности в водных мелиорацнях проводится на основе конкретизации природ но-мелиоративного районирования территории и суммарного испарения сельскохозяйственных культур, параметры которых достаточно локальны.
В 1970-1980 гг. все исследования по нормам водопотребностн велись по вероятным значениям исходных данных в расчете на среднее ух ой год и были направлены на получение максимальной урожайности сельскохозяйственных культур. В этой связи особую актуальность приобретают вопросы разработки норм водопотребностн для орошения и продуктивности агроэкосистем в зависимости от уровня природных и материальных ресурсов в различные по влаго-обеспечеяности года с учетом реальных значений исходных данных.
Ряд авторов (Н.С, Ерхов, ГШ. Проездов, A.M. Ларионова, Ю.А. МажаЙ-ский, Е,В. Полуэктов Н.С. Скуратов, J1.M. Докучаева) считают неотложным обоснование комплекса мероприятий на орошаемых землях по предотвращению ухудшения экологической ситуации и снижения почти втрое продуктивности орошаемых земель, связанных с последствиями антропогенной интенсификации земледелия, в том числе и на Северном Кавказе.. В связи с этим нами поставлена задача определения экологически безопасных норм водопотребностн.
Необходимость экономического обоснования водных мелиорациЙ обусловлена требованием повышения продуктивности орошаемых земель и окупаемости дополнительных мелиоративных затрат в сельскохозяйственное производство,
С.Д. Лысогоров. Т.Н. Антипова, Д.А. Куртенер. И.С. Шатилов, В.Г. Голо-ватый, Ю-П. Добрачев, H.A. Кан считают одной из причин неэффективного использования орошаемых земель недостаточный учет факторов жизни растений при формировании урожая сельскохозяйственных культур. Ими доказана необходимость детальных исследований взаимосвязей продуктивности культур с факторами их жизни и разработка на их основе статистических моделей.
УчитТ|Тллптп-пч"11"чП'",д[Г11"°. в современных эколого-экономических ус-ловиях,Ш£)(^55йЙго земледелия Северного Кавказа актуальным является реше-
нне проблемы совершенствования водопользования и повышения продуктивности агроэкоснстем в регионе.
Цель работы. Нормирование водопотребности для орошения и прогнозирование возможной продуктивности агроэкоснстем при различном сочетании уровня материальных и природных ресурсов в условиях Северного Кавказа.
Основные задачи исслелонзний.
- обосновать потенциальные возможности возделывания сельскохозяйственных культур на орошаемых землях Северного Кавказа на основе оценки б ио климата чес ко го потенциала территории и анализа водопользования;
- провести районирование территории Северного Кавказа по степени теп-ловл агообес печ е н н ости;
- определить закономерности формирования суммарного испарения кукурузы. уточнить биоклиматические коэффициенты сельскохозяйственных культур и определить кх зональную ншен*швость;
- разработать методологию расчета и рассчитать биологически оптимальные нормы водопотребности для орошения сельскохозяйственных культур в регионе с учетом их пространственно-временной изменчивости к выполненного районирования территории;
- разработать основу для проектного режима орошения ведущих сельскохозяйственных культур с учетом стохастического характера гидрометеорологической и воднобачансовой информации;
- разработать предельно допустимые экологически безопасные нормы водопотребности для орошения, 8 том числе эрозионно-безопасные нормы полива, установить зависимость их от основных гидрогеологических, технологических и почвенных параметров;
- провести экономическое обоснование норм водопотребности и уровня минерального питания сельскохозяйственных культур при орошении;
- разработать статистические модели продуктивности орошаемых агроце-нозов при разной обеспеченности природными и материальными ресурсами;
Объект исследований. Объект исследований - агроценозы сельскохозяйственных культур на орошаемых землях Северного Кавказа, Предмет исследований - регулирование продуктивности агроэкоснстем с учетом его взаимосвязей с природными и материальными факторами на основе нормирования последних. Представленная диссертационная работа является логическим завершением экспериментальных исследований и теоретических обобщений по разработке норм водопотребности агроценозов на орошаемых землях Северного Кавказа, выполненных в рамках задания ГКНТ МСХ СССР и РФ с 1980 по 2003 гг. лично автором и с участием автора в Ростовской области, Дагестанской. Чеченской я Ингушской республиках. Ставропольском Крае.
Методология исследовании. Теоретической я методологической основой выполненных исследований являются работа Б,Б. Шумакова. И.П. Кружи-лина. A.M. Алпатьева. М.С. Григорова, Д.И. Шашко, С.Д. Лысогорова, Г.А. Сенчукова. В.it. и Г.В. Ольгареккп, Ю.П, Добрачева и др. Все наблюдения и учеты проводились в соответствии с требованиями государственных и отраслевых стандартов, общепринятых методик, разработанных РАСХН, ВНИИ кор-
мои, ВНИИГиМ, ВНИИОЗ, СтавНИНГиМ и РосНИИПМ (ЮжНИИГиМ). Статистическая обработка полученных данных, установление закономерностей влияния изучаемых факторов на характер суммарного испарения и продуктивность агроценозов проводились с применением стандартных методов математического анализа.
Научная новизна исследований. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена необходимость, возможность п эффективность регулирования факторов продуктивности агроэкосистем на основе нормирования водного и пищевого режима сельскохозяйственных культур в различные по тепло влагообеспеченности годы па орошаемых землях Северного Кавказа.
Выполнено районирование территории по степени природной тепловла-гообеспеченности путем уточнения ряда параметров. Расширен пространственно-временной диапазон показателей районирования с использованием натурных данных за 1961- 1990 гг. по 61 метеостанции региона против 23 ранее учитываемых.
Рассчитаны региональные биоклиматические коэффициенты основных сельскохозяйственных культур с учетом их зональной изменчивости. Предложен метод расчета суммарного испарения кукурузы по испаряемости и региональным бнотслиматическим коэффициентам.
Обоснована методика расчета и рассчитаны биологически оптимальные нормы водопотребности для орошения по региональным бнокл им этическим коэффициентам, определена их пространственно-временная изменчивость.
Разработана методика расчета и впервые рассчитаны предельно допустимые нормы водопотребности для орошения сельскохозяйственных культур и эрозионно-безопасные поливные нормы с учетом экологических и технологических условий.
Разработаны критерии эффективности экономического обоснования норм водопотребности. Установлена связь экономически обоснованных норм водопотребности с уровнем тепловлзгообес печен ности.
Определена степень влияния основных климатических факторов на продуктивность сельскохозяйственных культур в условиях естественной влагообеспеченности и при орошении. Исследована взаимосвязь урожайности сельскохозяйственных культур при орошении с элементами эффективного плодородия, степенью засоления почвы н глубиной залегания грунтовых вод.
Впервые в регионе разработаны статистические математические модели основных сельскохозяйственных культур с целью прогнозирования прибавки урожая в зависимости от уровня материальных и природных ресурсов в различных почвенно-климатнчеснгх условиях региона.
Основные положения, выносимые па защиту:
- Районирование территории Северного Кавказа по степени тепловлаго-обеспеченности;
- Метод расчета суммарного испарения, уточненные био климатические коэффициенты сельскохозяйственных культур с учетом их зональной изменчивости;
- Биологически оптимальные нормы водопотребности для орошения
сельскохозяйственных культур в Северо-Кавказском регионе и их пространственно-временная изменчивость:
- Предельно допустимые экологически безопасные нормы водопотребно-сти и эрозионно-безопасные поливные нормы для орошения сельскохозяйственны* культур в зависимости о г основных гидрогеологических, технологических и почвенных параметров;
- Экономическое обоснование корм водопотребности для орошения сельскохозяйственных культур н норм минеральных удобрений с учетом дополнительных показателей;
- Статистические модели продуктивности орошаемых агроченозов при различной обеспеченности природным» и материальными ресурсами для прогнозирования уровня урожайности сельскохозяйственных культур;
Достоверность результатов исследовании подтверждена:
- большим объемом экспериментальных данных, полученных в полевых и лабораторных исследованиях в различных агроклиматических условиях Северного Кавказа;
- данными математического анализа, достоверности полученных результатов н высокими значениями коэффициентов корреляции и корреляционных отношений в полученных зависимостях и уравнениях;
- идентичностью расчетных данных, полученных разработанными математическими моделями, и натурных данных в экспериментальных условиях.
Практическая ценность работы. Разработанные биологически оптимальные, экономически обоснованные, экологически безопасные нормы водо-потребности сельскохозяйственных культур и предложенные математические зависимости урожайности от основных факторов в различных агроклиматических районах Северного Кавказа позволяют получать гарантированные урожаи при рациональном использовании оросительной воды, удобрений и ресурсов тепловлагообеспеченности, улучшать экологическую обстановку и сохранять плодородие почвы.
Предложенные в диссертации теоретические обоснования и практические рекомендации по нормированию водо потребности сельскохозяйственных культур при орошении использованы при составлении ] 5 нормативно-методических документов.
Разработанные нормы водо потреби ости использованы ФГУ «Южвод проект» при составлении рабочих проектов в ФГУ СП «Кадамовское» и ФГУП «ОПХ Л и майское» Ростовской облает) г на площади 1057 га. Основные результаты исследований внедрены на плошали более 90 тысяч гектар в Ростовской области. Дагестане, Ставропольском и Краснодарском краях. Обший экономический эффект от внедрения технология составил около 7 млн. рублей.
Реализации результатов исследований. Результаты исследований по нормированию во до потребности для орошения вошли составной частью в ряд нормативных документов, в том числе «Нормы водопотребности и экологически безопасные режимы орошения сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе» (2000), «Нормирование водопотребности для орошения сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе» (2001), «Нормирование орошения и
продуктивности агроэкосистем на Северном Кавказе» (2005), которые применяются при экономическом обосновании проектов строительства, реконструкции и эксплуатации гидромелиоративных систем. Кроме того, они опубликованы более чем & 80 научных статьях и журналах федерального уровня.
Личный вклад автора. Диссертация является результатом анализа и обобщения данных многолетних исследований, проводимых на опорной сети Российского научно-исследовательского института проблем мелиорации лично автором и с его участием. Определение актуальных направлений исследований, разработка схем полевых опытов и методики наблюдений, анализ водопользования, оценка биоклиматического потенциала территории, расчет суммарного испарения, разработка биологически, экономически и экологически обоснованных норм водопотребности, разработка и верификация статистических моделей продуктивности агроэкосистем, производственная проверка и внедрение, выводы и предложения производству выполнялись лично автором.
При разработке норм водопотребностн и моделей продуктивности агроэкосистем Северного Кавказа привлекались данные сотрудников РосНИИПМ, его опорной сети и СтавЩШГиМ: Г.А. Сенчукова, A.M. Олейника, Г.Т. Балакая, Г.В. Ольгаренко, Ю.С. Исаева, Г.Л. Егоровой, В.А. Кулыгина, Э.В. Гриш-кова, ЛД. Осипенко, Б.А. Винидиктова, 3.3. Гантемировой, U.M. Дзавраева, A.M. Точиева, P.A. Сулейманова, К.А. Закаева, Х.К. Назирбегова. Ю.И. Аракчеева, Общая доля автора в работе, результаты которой вынесены на защиту, составила около 80 %.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены*, на региональных научных и научно-производственных конференциях и совещаниях: НГМА и РосНИИПМ (Новочеркасск, 1981-2004), ВНИИЭиН (Ростов-на-Дону, 2001, 2002); Всесоюзных координационных совещаниях: Казгипроводхоз (Алма-Ата, 1986 г.), Днепропетровский СXII (Днепропетровск, 1989 г.), МолдНШГОЗ (Тирасполь, 1989 г.), УкрНИИОЗ (Херсон, 1990 г.), Одесский СХИ (Одесса, 1990 г.), УкрНИИГиМ (Киев, 1990 г.), Даль-НИИГиМ (Владивосток, 1991 г.), ВолжНИИГиМ (Энгельс, 1991 г.), совместном выездном заседании коллегии Минсельхоза России и Президиума Россельхоза-кадемии по проблемам мелиорации и орошаемого земледелия юга России (Новочеркасск, 2001 г.); Международных научно-практических конференциях по вопросам: «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах». «Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике», «Моделирование. Теория, методы и средства», «Организация и управление производительностью производственных систем» (Новочеркасск, 2001,2002 гг.).
За разработку и освоение технологии нормирования водопотребностн и экологически безопасных режимов орошения сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе автор награждена медалями ВВЦ РФ в 2001 и 2002 гг.
Публикации результатов исследований. По теме диссертационной работы опубликовано 48 научных работ, в том числе 10 в изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования материалов докторской диссертации и три монографии объемом 15,2 п, л.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 370 страницах компьютерного текста, включает 82 таблицы, 69 рисунков, 10 приложений; состоит из введения, 8 глав, основных выводов и предложений производству. Список литературы включает 552 наименования, в том числе 46 иностранных а втор*.) в.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1.Со временное состояние к перспективы развития орошаемого земледелия Северного Кавказа.
Современное состояние орошаемых земель Северо-Кавказского региона характеризуется сокращением их площадей в среднем до 30 %, сопровождающемся ухудшением их мелиоративного состояния на 36-40 % и снижением их продуктивности более чем втрое. Неблагоприятное мелиоративное состояние орошаемых земель обусловлено рядом причин, в том числе близким залеганием минерализованных грунтовых вод, использованием для полива воды повышенной минерализации, вызывающими засоление почв и снижение их плодородия, нарушением водного режима почп.
Анализ негативных процессов, происходящих в орошаемом земледелии свидетельствует о необходимости пересмотра норм водопотребности для орошения в их связи с эколо го-экономическим обоснованием и продуктивностью агроэкосистем. Анализ изложенного в научной литературе материала позволил определить приоритетные направления наших исследований (рисунок 1).
Л ГРО'Э КОСИ СТЕМА
Районирование территории
по степени природной тепло влагообеспече нности
Биоклиматичес кий потеяциая
Суммарное нспаретге сельскохозяйственных культур
Нормы водопотребности и их многокоитериальная оценка
------' ' ——
Ьиологически оптимальные Экологически оезопасные Экономически обоснованные
Проектный режим прошения
Факторы урожая
Модели продуктивности агроэкосистем
Рисунок 1 - Структурная схема управления продуктивностью агроэкосистем на основе нормирования водопотребности
2. Обеспеченность и уровень использования природных ресурсов Территория Северного Кавказа расположена на юге Европейской части России. В ее состав входят: Ростовская область, Краснодарский край с Адыгеей, Ставропольский край с Карачаево-Черкесией, Кабардино-Балкарская, Севе-ро-Осетинская, Чеченская и Ингушская республики л Дагестан.
Климат рассматриваемой территории разнообразен и изменяется ог сухих донских степей до влажных субтропиков, В Прикаспии он принимает черты полупустынь, к югу переходит в более влажный предгорный климат. Одним из основных климатообразующих факторов является солнечная радиация, сезонные величины которой при безоблачном небе за период с апреля по октябрь по нашим данным на севере составляют 497,8 кДж/смг, на юго-востоке и юго-западе они возрастают до 522,5 кДж/см" . Анализ теплоэнергетических условий в регионе свидетельствует, что тепло не является фактором, ограничивающим урожайность, в то время как влагообеспеченность территории находится в лимите.
В равнинной части Северного Кавказа по мере продвижения с запада на восток наблюдается закономерная смена типов почв: черноземы сменяются каштановыми почвами, которые в Прикаспийской низменности переходят в бурые пустынно-степные почвы, В этом же направлении уменьшается мощность гумусовых горизонтов, возрастает засоление и снижается плодородие.
При анализе нормативного и фактического водопользования в орошаемом земледелии за десять лет с 1990 г. на примере Ростовской области и Дагестана в целом за вегетацию выявлена следующая тенденция: почти во все годы анализируемого периода отмечен недополив орошаемых земель, занятых сельскохозяйственными культурами. Коэффициент обеспеченности оросительной водой варьирует от 0,54 в сухие годы до 0,98 во влажные годы, что отразилось на продуктивности орошаемых земель, которая снизилась с 4,18 т к.е. с гектара в 1990 году до 1,42 т к.е. с гектара в 1999 году.
За этот же период в связи с резким падением урожайности произошло снижение коэффициента полезного действия ФАР в три и более раз. Нами рассчитаны КПД ФАР для основных сельскохозяйственных культур, выращиваемых в зонах с коэффициентами природной увлажненности от 0,20 до 0,45. Отмечено, что с ростом коэффициента природной увлажненности (Ку) в интервале 0,20-0,45 наблюдается увеличение КПД ФАР в два и более раз (таблица I),
Выявлена устойчивая тенденция увеличения КПД ФАР с ростом тепло-влагообеспеченности. В то же время за период 1985-1989 он составлял вдвое большую величину, а для получения проектной урожайности должен возрасти еще почти на 50 %. Из ряда рассматриваемых культур лишь люцерна наиболее полно использует фотос и нтет ичес ки активную радиацию. Для остальных культур этот показатель существенно ниже.
Анализ уровня использования био климатического потенциала и плодородия почвы региона проведен по районам природной увлажненности в диапазоне от 0,20 до 0,45 с шагом 0,05 на примере кукурузы на зерно, что позволило рассчитать биоклиматический индекс (таблица 2).
Так, д,1я района 0,20-0,25 (м/с Ремонтное) био климатический индекс составил 108, а в районе 0,40-0,45 (Таганрог) ондостиг 156. В то же время для
Таблица I - Изменчмишль КПД ФАР для основных сельскохозяйсткнных культур в зависимости от зоны увлажненности
КПД ФАР в среднем за 1990-1999 гг. по зоне КПД ФАР
Районы по коэффициенту природной увлажненности За 1985-1989 Для проектной
Кулыу|>ы 0,20-0,25 0,25-0,30 0,30-0,35 0,35-0,40 0,40-0,45 гг.. среднее урожайности
Озимая пшеишш 11,73 0,8 0.92 0,93 1,02 1,23 1,50
Кукуруза ни iciiiiu (1,27 0,45 0,47 0,49 0,53 0,90 2,00
Яровьи jepjniw.it; 0,5] 0,65 0,76 0,79 0,84 1,06 1,20
Подсолнечник 0,17 0,21 0,28 0,29 0,35 0,48 0,52
Овошм 0.26 0,27 0,30 0,32 0,46 3.40 4,20
Многолетие rjiaei.i 0.55 0,93 1,0 1,05 1.20 2,09
Таблица 2 ~ Грани ¡падь пая оценка степени использования биокл иматического потенциала кукурузой по зонам увлажненности
Зош природ- Представн- Показатели
ной увла жнен - 1елышн ые- Б,- 1Т> Q+*. ' Уф Иб^и V J ||Ц К Г.1-
ноет в но К у тиггамцпя биоклимат !0°С за ккал/см , ц/га, уровень ц/га. ыень плодо-
ИЧССк'ий сезон. за сезон плодоро- родия
индекс град. дия
Ростовская область
0.20-0.25 Ремонтное 108 Э445 64,1 0,12 5,8 0,05-нт, 40,2 0,37-выс.
0.25-0.30 Зимовннкн 142 3267 65,1 0,42 20,9 0,15-ср. 53,6 0,38-выс.
0.25-0.30 Казанская 130 2999 64,6 0,26 12,9 0,10-ннз. 46,9 0,36-иыс,
0,25-0.30 Каменск 139 3201 64,8 0,32 15,4 0,11 -НИЗ. 46,9 036-иыс.
0.30-0.35 ОйселыП 141 3248 65,1 0,46 22,9 0,16-е р. 73,7 0,52-выс.
0.30-0.35 Ростов 153 3231 65,1 0,53 26,5 0,17-ср. 67,0 0,4 4-выс.
0.35-0.40 М. Курган 159 3381 65,1 0,45 22,1 0,14-ннз. ¿0,3 0,38-выс.
0.40-0.45 Таганрог 156 3304 64,8 0,49 24,5 0,16-е р. 67,0 0,43-выс.
Дагестан
0.2 5-0.30 Кмшар 100 3193 66,7 0,33 16,9 0,17ч-р. 36,8 0,27-выс.
0.25-0.30 Дербент 75 3288 66,7 0,35 17,9 0,24-пов, 36,8 0,35-оч.выс.
Кизляра и Дербента, находящихся в районе 0,25-0,30 б но климатический индекс составил всего 100 и 75 соответственно, что связано с различиями в почвенно-климатических условиях.
Рассчитанная цена балла для фактической н проектной зональной урожайности позволила определить соответствующие ей уровни почвенного плодородия в различных зонах увлажнения. С целью достижения проектной урожайности необходимо обеспечить почти для всех районов более высокий уровень плодородия почвы.
3. Схема и методика исследований
Главной методологической основой научного исследования является комплексный системный подход, а многофакторное регулирование и управление наиболее влияющими процессами - фундаментом высокого урожая. Многолетние опыты, проведенные по унифицированной методике на равнинной части Северного Кавказа, позволяют полнее оценить взаимосвязь единого комплекса: растение-климат-вода-почва.
В полевых исследованиях по установлению биологически и экономически обоснованных норм водопотребности, проведенных с 1980 по 1995 гг, была принята унифицированная схема полевых опытов, предусматривающая 4-6 вариантов с различными соотношениями норм водопотребности в интервале 0,551,5 от расчетной нормы. Исследования проводились на фоне рекомендованного для данной зоны пищевого режима. Опыты с озимой пшеницей, кукурузой и соей на зерно, картофелем, люцерной были заложены на черноземе обыкновенном, тем но-каштановой и луговой почвах.
Для определения экономически обоснованных норм минеральных удобрений в те же годы была принята схема полевых опытов на фоне рекомендованного для данной зоны и вида культуры водного режима, которая включала 4-7 вариантов норм минерального питания для различных культур в пределах 0,5-3,0 от расчетной нормы.
Опыты заложены методом систематических повторений. Повторность трех- и четырехкратная в пространстве и времени, делянки прямоугольной формы площадью 0,2 - 0,3 га.
В наших исследованиях на Росговской ОМС в 1981-1983 гг, для определения суммарного испарения кукурузы и элементов водного баланса зоны аэрации применялся взвешиваемый лизиметр ГР-80. Минерализация грунтовых вод в лизиметрах 3.5 г/л. почвы - тяжелосуглинистые обыкновенные черноземы. Конструкция лизиметров обеспечивает вертикальный влагообмен и позволяет определять суммарное испарение и его элементы при различном уровне грунтовых вод (УГВ).
В соответствии с поставленными задачами на Ростовской ОМС в те же годы нами были проведены исследования по тепловому балансу кукурузного поля. Опытный участок был оборудован соответствующими приборами для измерения форм солнечной радиации и градиентных наблюдений за температурой и влажностью воздуха на высоте 0,5 и 2,0 м и за температурой почвы на поверхности и на глубине 5, 10. 15. 20 см. На опытном участке применяли расчетный режим орошения.
Для установления экологически обоснованных норм водопотребности при орошении водами повышенной минерализации в 1971-1979 гг. были проведены полевые опыты в хозяйствах: №7 п/о «Ростовуголь» Октябрьского района, «Семен кинсклп» Цимлянского района. « Me четно вс кий» и «Золотареве кий» Сем икара коре кого района, им. Жданова и им. Ленина Веселовского района Ростовской области и им. Менжинского Шелковского района Чечни в кормовых севооборотах.
В 1971-1979 гг. на опорной сети наблюдательных скважин мелиоративной службы Минводхоза и внутрихозяйственной сети в Ростовской области и Чечне гг. велись гидрометеорологические наблюдения, в том числе за режимом грунтовых вод. На каждом типовом участке, однородном в почвенном отношении, имелись различные варианты по степени засоления почв, глубине залегания и минерализации грунтовых вол.
Влияние глубины залегания грунтовых вод на величину нормы водопотребности учитывалось в интервале 2-7 м, минерализации грунтовых вод в интервале ,1-7 г/л, а оросительной воды 0,5 - 2,5 г/л.
Схема опыта по изучению влияния орошения водами повышенной минерализации на величину норм водопотребности включала следующие варианты: без орошения (контроль), орошение водоотливом шахты «Южная» 6 лет, 20 лет, орошение водой р. Люта более 30 лет.
Дня определения эрозионно-безопасных достоковьк норм полива кукурузы, люцерны и озимой пшеницы в 1983-1985 гг. велись исследования в колхозе им. Ленина Веселовского района Ростовской области и Ставропольском крае на почвах различного гранулометрического состава. При проведении поливов интенсивность дождя на вариантах опыта регулировалась скоростью движения дождевальной машины и изменялась от 0,1 до 1,0 мм/мин., а для изменения диаметра капель от 0,5 до 3,0 мм применялись различные насадки.
Схема опыта включала варианты с различной интенсивностью полива вдоль оси ДМ «Фрегат»: неорошаемая почва периферийной части поля (контроль), зона иедополива, зона заданного полива, зона переполива.
Все 370 вариантов полевых опытов были заложены в соответствии с требованиями методики полевого опыта Б.А. Доспехова (1979). Необходимые учеты, наблюдения и анализы проводились по соответствующим методикам: ВНИИ кормов (1983), Б.А. Доспехова (1979), C.B. Астапова (1958), Е.В, Ари-нушкиной (1970), А,А. Резникова и E.H. Муликовской (1970), А.Н. Костякова (i960), С.И, Харченко ( 1975), Д.А. Штоколова (1985), Н.С. Ерхова (1981).
Метеорологические наблюдения велись на сети репрезентативных метеорологических станций согласно «Наставлениям гидрометеорологическим станциям и постам» (1968). Наблюдения за динамикой уровня грунтовых вод и измерение элементов водного баланса в лизиметрах ГР-80 вели в соответствии с «Методическими указаниями управлениям гидрометслужбы № 84» ( 19731. Суммарное испарение по методу теплового баланса определено в соответствии с «Руководством по теплобалансовым наблюдениям» (1977).
Анализ водопользования и расчет биологически оптимальных норм водопотребности проведен в соответствии с «Методическими указаниями по созда-
нию системы норм водопотрсбности и водоотведения в орошаемом земледелии» (1984). Ведение базы метеоданиых осуществлялось по программе COR-МЕГ, применяющейся в автоматизированных и информационно-советующих системах планирования водопользования и при программированном выращивании урожаев. Для переформирована базы метеодэнных при эксплуатации регионального банка метеорологической информации применялась программа REFBANK. В расчете обеспеченности использовалась программа FULLY, входящая в состав регионального банка метеорологической информации (1987),
Сезонный вынос солей определен методом солевой съемки согласно «Методическим указаниям по производству почвенио-солевых съемок для оценки засоления поч во грунтов, эффективности мелиорации и контролю за мелиоративным состоянием освоенных земель» (1983),
Экономическое обоснование норм водогготребкости выполнено по методике ВНИНЭСХ (1998,2000).
Для оценки влияния изучаемых факторов и определения достоверности описания процесса их взаимодействия использован метод главных компонент (МГК) и корреляционно-регрессионный анализ (Т. Андерсон,! 9 8fi). Достоверность описания закономерностей, последовательности влияния факторов на значение главной компоненты, последовательности уменьшения значений коэффициента корреляции и коэффициенты вариации метеорологических факторов определялись по методике С.А. Айвазяна {(985). Для построения многомерных зависимостей урожайности культур от различных факторов жизни использовалось программное обеспечение многомерного статистического анализа, разработанного в среде пакета математических расчетов Matbcad (2001).
4. Совершенствование районирования территории Северного Кавказа по степени природной тепловлагеобеспечекносгн
Агроклиматическое районирование основывается на учете тепла и влаги, которые являются основными составляющими климата. В основу существующей системы районирования территории нами положены показатели, разработанные ранее H.A. Гвоздепким. Коэффициент природной увлажненности Ку определяется по формуле:
Ку= (X + WH) / Ео (П где
X - среднемноголетняя сумма осадков за биологически активный период года, мм; W„ - активные влагозапасы в расчетном слое почвы на начало вегетации, мм; Ео — испаряемость за расчетный период, мм.
При этом влагозапасы на начато вегетации принимались равными наименьшей влагоемкости, а испаряемость определялась расчетным путем. Поэтому эти показатели не всегда соответствовали их реальным значениям.
На основании анализа основных природно-мелиоративных показателей по 61 метеорологической станции за 30-летний период (1961-1990 гг.) нами выполнено районирование территории Северного Кавказа для различных почвен-но-климатических условий с учетом основных параметров тепловлагообеспе-ченности, включая сук маркую радиацию, сумму среднесуточных температур, испаряемость (максимально возможное испарение), радиационный индекс сухости, запасы продуктивной влаги, дефишп увлажнения. В соответствии с вы-
полненным районированием на территории Северного Кавказа выделены следующие районы: (рисунок 2).
' //¿А Черкесск
* 1а Полусуха - очень жаркий незначительного увлажнения
-16 * очен к жаркий нейост*!точного увлажнения
-2а Очень тасушлн-вдл - очень теплый неустойчивого увлажнения
• 26 -2в * очеяь теплы Я недостаточного умажненн*
* умеренно жзрглй недостаточного у&пажнежи»
- За -36 ЗАСУШЛИВ - жэркнй недостаточного увлажнения
- жаркий 1 «значительного увлажнения
. умеренно жаркий иеустойчнйого увлажнения
- Зг - ч-меренно жаркий весьма недостаточного увлажнен и*
Од - жаркий неэкачнтельного ч'вл&жнения
- 4 Получу им »пия - умеренно жаркий целостэгодного увлажнения в сухие и с рея годы
- 5 ! ; Полуйлажиая - очень теплы Л неустойчивого увлажнения в сухие и орелнесу* не голы
Рисунок 2 - РаП^шфппанп« территории Северного Кавказа по теи.'ювлагпобеспсчеиноста
Нами выполнено агроклиматическое районирование территории Северного Кавказа по К}. для различных лет по влагообеспеченности с уточнением двух параметров: продуктивных влагозапасов в активном слое почвы на начало вегетации для каждого типа почв и реальных значений испаряемости, взятых по данным ГГИ-3000 (рисунок 3), в то время как ранее использовалось районирование, выполненное лишь по среди ем н огол етн е гну Ку. Данные взяты за тот же период по типичным пунктам наблюдений сети Госком гидромета.
/'V
& т I С --*'
п>ЩаЛНППНЯ ^
X" ----„ Щпжт»£ ,
^»Г- ' ' - в IГ."
ТТМм Ч 1
1 - -¡>- Ь,"'1'*™™"'"" ' м»™™ *
0.2-0.9 - изолинии Кг
*—.1—»1—. - границы республик н об.ч истей ? - опорная метеостэкиия
Рисунок 3 — Районирование территории Северного Кавказа по коэффициенту природной увлажненности Ку для среднееухого года
Основные природно-мелиоративггые показатели, характеризующие ресурсы тепла, влаги и почвенные условия агроклиматических районов Северного Кавказа приведены в таблице 3.
Согласно методике данные по испаряемости и коэффициентам увлажненности были ранжированы в убывающем порядке и обработаны статистически, в результате чего получены ряды с обеспеченностью 5, 25, 50, 75 и 95 %,
Таблица 3 - Основные природно-мелиоративные показатели агроклиматических районов Северного Кавказа (вегетационный период)
1 [уименование показателен Значения показателей по агромелиоративным районам Северного Кавказа
1 2 1 3 4 5
Тепл ообес п еченн ость
Приход суммарной радиации (при безоблачном кДж/см~ 502-511 486-498 498-511 511-515 511-524
Сумма среднесуточных температур," С 3100-3300 2700-3000 3000-3100 2800-3100 2700-3200
Максимально возможное исиареиие, мм 12504350 1100-1200 1050-1200 900-1000 700-900
Радиационный баланс (при безоблачном небе) кДж/см" 260-275 260-270 260-275 260-270 270-275
Затраты тепла на испарение, кДж/см" 50-55 63-83 80-118 93-125 135-186
Радиационный индекс сухости (при безоблачном небе) 4,0-5,0 3,5-4,0 2,5-3,5 2,0-2,5 1,0-2,0
Индекс ар вд поста 0,70-0,80 0,45-0,65 0,40-0,50 0-0,30 (0
Влагообеспеченность
Атмосферные осадки, мм 206-220 250-330 310-470 370-500 540-740
Суммарное испарение, мм 580-620 510-560 560-580 530-580 510-600
Отношение осадков к максимально возможному испарению ' 0,16-0,21 0,24-0,38 0,24-0,57 0,42-0,63 0,64-1,0
Запасы влаги в метровом слое почвы на начало вегетации, мм 90-100 120-160 140-180 160-200 160-200
Среднемноголетннй дефицит увлажнения, мм 750-900 550-700 400-500 300-500 100-300
Полученные ряды были обработаны методом статистического анализа, подтверждающего надежность и точность расчетов. Так. коэффициент вариации, оценивающий изменчивость рядов испаряемости, составил 0,11, а для рядов коэффициента природной увлажненности 0,33. Наименьшая существенная разность составила 7,76 и 0.2S %, а точность опыта не превысила в первом случае 1,46 %, а во втором 4,3 %. Средняя квадратическая ошибка для полученных рядов находится ь пределах 9,3 и 9,7 что подтверждает достоверность кривой распределения вероятностей.
При анализе полученных значений коэффициентов увлажненности прослеживается следующая закономерность: в направлении с запада на восток засушливость возрастает, снижается коэффициент увлажненности, возрастают значения испаряемости. Та же тенденция отмечена при снижении влагообеспе-ченности: возрастают значения испаряемости и снижается коэффициент природной увлажненности.
Анализ значений Ку по ряду метеостанций за указанный период позволил установить смещение прежних изолиний коэффициента природной увлажненности к северо-востоку региона в пределах 15-40 %. При этом с увеличением степени засушливости смещение выявлено в большей степени. В связи с этим нами предложен расчет коэффициента, уточняющего Ку по следующей формуле:
Кут = 1 — Ку | / К,п (2)
где Кут — уточняющий коэффициент ; Ку — коэффициент увлажненности расчетный; Куо - коэффициент увлажненности прежний.
Коэффициент увлажненности и испаряемость находятся в достаточно тесной взаимосвязи, о чем свидетельствуют корреляционное отношение 0.7610.786. Вместе с тем, точность расчета испаряемости обусловлена использованием локальных методов, в связи с чем необходима привязка к региональным условиям, в частности, к результатам расчета испарения с водной поверхности в испаромерах ГТИ-3000 на сети гнврометслужбы.
Корреляционно-регрессионный анализ испаряемости, рассчитанной по H.H. Иванову (Ер) и фактической испаряемости (Еф) за 1961-1990 гг. позволил установить ряд зависимостей, выраженных степенной функцией. В результате расчета получены уравнения для лет различной влагообеспеченности, которые справедливы для Ер =580-1450 мм и Е^=350-1810 мм в интервале от 5 до 95 % обеспеченности по ДВЕ (таблица 4),
Таблица 4 - Связь фактической и расчетной испаряемости для условий Северного Кавказа
Обеспечен- Коэффициент корре-
ность года, % Уравнение связи ляции
5 , = (ОЛШЧ-Ё,,)'-1 0,858
25 Е^ = (0.0070 ЕРГ4" 0,770
50 С<ь= (0,0039-EnV'">' 0,761
75 Е* = <0.00ЙЗЕг>)-м" 0.S29
85 Е* = (O.OOS4-Ep>J'wl 0.819
95 Е* = (0.00 L 1-Е, 0,752
5. Определение зя ко ном срностей формирования суммарного испарения сельскохозяйственных культур
В нашем эксперименте суммарное испарение сельскохозяйственых культур рассчитывали методом водного баланса:
Е = А\У+М+Х+К (3)
где Е - суммарное испарение, мм; - изменение влагозапасов в расчётном слое почвы, мм; М - норма водопотребности, мм; К - расход грунтов е. ех вод в зону аэрации, мм, который рассчитывается по формуле Харченко С.И.:
к = (4)
где Н - глубина залегания грунтовых вод, м; е - основание натурального логарифма; ш - параметр, зависящий от фаз развития растения и водно-физических свойств почвы (в активные фазы вегетации он принят равным 0,8; в начальный период - 0,9; в конечный - 1,0).
Результатами проведенных нами исследований установлено, что на интенсивность расхода фунтовых вод в зону аэрации в зависимости от фаз вегетации растений значительно влияла глубина залегания грунтовых вод. Средняя их интенсивность за вегетационный период кукурузы изменяется от 1 ,12 мм/сут при УГВ 1,0 м до 0,35 мм/суг нрн УГВ 2,5 м. Зависимости интенсивности расхода фунтовых вод в зону аэрации (в пределах 0,2-1,16 мм/сут) от глубины их залегання (1,0-2,5м) описываются следующими уравнениями (таблица 5).
Таблица 5 - Зависимости интенсивности расхода грунтов да вод в зону аэрации
от глубины их залегании по фазам вегетации растений кукурузы
Фазы вегетации кукурузы Уравнение регрессии Коэффициент корреляции
Всходы-8-10 лист у -О.бх1 + 2,1х-0,78 0,978
8-10 лист-выметывание метелок у = -0,4х" + 1,024х + 0,408 0,999
Выметывание метелок-молочно-восковая спелость у = 0,89х'! - 4,157х + 5,4435 0,999
Мелочно-восковая-полная спелость у = 0,32х'1«1,5бх + 2,13 0,937
За пер пол вегетации у - 0,1 IX1 - 1,069* + 2,0495 0,994
Долевое участие фунтовых вод в суммарном испарении кукурузы в значительной степенн зависит о г глубины их залегания. Так, по нашим данным, в среднем за вегетацию их расход изменялся от 0,34 при уровне фунтовых вод 1.0 м до 0, П при уровне 2,5 м от общего расхода влаги 476,7 мм. В таблице б приведены уравнения рефессин, описывающие зависимости долевого участия фунтовых вод при различной глубине их залегания по фазам вегетации. Доля грунтовых вод при этом варьирует от 0.2 до 0,73.
На основании результатов исследований представляется возможность уточнения параметра ш в формуле С.И, Харченко при вырашивании кукурузы в условиях обыкновенных черноземов, который в значительной степени зависит от уровня фунтовых вод и фазы вегетации растений. При понижении уровня грунтовых вод от КО ло 2,5 м он варьировал от 1,33 до 1,0, а в течение вегетационного периода - от 0.83 в активные фазы вегетации до 1.04-1,3 в конечный и начальный периоды.
Таблица 6 - Зависимости долевого участия грунтовых вод в зависимости от их глубины от глубины их залегания по фазам вегетации растений кукурузы__
Фазы вегетации кукурузы Уравнение регрессии Коэффициент корреляции
Всходы-8-Ш лист У = -0,12х" + 0,3 38 х - 0,009 0.668
8-10 лист-выметывание метелок у = -0,04 х- + 0,048х + 0,241 0,998
Выметываннсметело к-молочно-восковая спелость У = 0,15х- - 0,687* 4 03685 0,999
Молочно-восковая-полная спелость У = 0,34х*; - 1,554х + 1,912 0,905
За период вегетации У = О.ОВ.'С - 0,428.ч + 0,684 0,989
Наблюдения за элементами водного баланса в лизиметрах позволили скорректировать нормы водопотребности кукурузы с учетом капиллярного подпитывания грунтовыми водами посредством введения модульных коэффициентов, изменяющихся от 0,84 до 0,74 при снижении УГВ от 2,5 до 1,0 м.
В результате корреляционного анализа по ряду опытных данных суммарного испарения и его элементов, полученных методом теплового баланса (подекадно) установлено, что затраты тепла на испарение являются основной расходной статьей суммарного испарения растений то есть определяют его величину на 99,8- 100 %. Связь между ними близка к функциональной, причем с увеличением влагообеспеченности года она становится более тесной и стремится к единице. Установлено, что метод теплового баланса вполне приемлем для расчета потребности растений во влаге практически за любой, в том числе и короткий, период времени, что важно при назначении сроков полива.
Сравнение величины испарения кукурузы, определенного методами водного, теплового баланса и лизиметров показало их удовлетворительную сходимость за вегетационный период в целом. Теснота связи, определенная коэффициентом корреляции, составила 0,65-0,74. Проведенный анализ показывает, что методы как теплового баланса, так и лизиметров в целом за вегетацию дают ошибки в пределах 2-11 %, что позволяет использовать их при определении суммарного испарения наряду с методом водного баланса. Однако, каждый из них приемлем в конкретных ноч вен но-климатических условиях.
В связи с этим в практической деятельности чаще всего используют расчетные методы определения суммарного испарения. Однако отмечено, что ни один из них не обладает полной универсальностью и требует корректировки в конкретных почвеиио-климатических условиях путем введения региональных коэффициентов. В соответствии с этим нами проведен анализ взаимосвязи суммарного испарения кукурузы с различными гидрометеорологическими факторами и их комплексом с целью определения наиболее приоритетных. В среднем за вышеуказанные годы исследований отмечено, что корреляционная связь суммарного испарения и теплоэнергетического фактора достигает 0,507- 0,725, степень их влияния составляет 25.7-52,4 %, значительное влияние оказывают начальные влагозапасы в почве (4!,2). норма орошення (65,7) и особенно сумма нормы орошения и атмосферных осадков - 89,6 % (таблица 7). Влияние комплексных показателей на суммарное испарение распределилось так: 44,2 % приходится на ГТК, 21,4 % на испаряемость, на сумму дефицитов влажности воздуха 25,7 %, что характерно для среднего по влагообеспеченности года.
Таблица 7 - Осрслненные результаты корреляционного анализа взаимосвязи суммарного испарения кукурузы с гидрометеорологическими факторами
Показатели Дисперсия К а
Сумма температур, ГГ 56,8 0,505 0.711
Сумма дефицитов влажности воздуха, 10 69.6 0,257 0,507
Испаряемость, Еп 71,5 0,214 0,462
Скорость ветра, и 66,9 0,313 0,560
Радиационный баланс, В 74,7 0,М4 0,379
Фотосиитетическн активная радиация, 0,ьар 69,5 0,257 0.507
КПД ФАР 55,7 0,524 0,725
Начальные влагозапасы. 61,9 0,412 0,642
ГндротермнческиО коэффициент, ПК 60.3 0.442 0,666
Норма иодопотребностн, М 47,3 0,657 0,8 И
Сумма нормы волопотребности и атмосферных осадков, М+Х 26,1 0.896 0,946
Среди основных факторов, в значительной мере влияющих на суммарное испарение сельскохозяйственных культур, в частности кукурузы на зерно, находится солнечная радиация и коэффициент ее использования, теплообеспе-ченность и влагообеспеченность посевов. Степень аппроксимации взаимосвязи между суммарным испарением Е и Ку очень высока и может быть охарактеризована как функциональная. Нами рассчитана достоверность аппроксимации данной взаимосвязи для озимой пшеницы, кукурузы на зерно, люцерны, овощей (капусты, томатов), картофеля и сои на зерно в годы 50, 75 и 95 % обеспеченности по дефициту водного баланса. Связь между ними наилучшим образом описывается параболическим уравнением вида У= Ах 2+ Вх + С , где У- суммарное испарение культуры, а х- коэффициент увлажненности (таблица 8).
Полученные зависимости справедливы для Ку = 0.2-0.8 и Е для озимой пшеницы в пределах 231-413 мм, кукурузы 284-528, сои 254-455, картофеля 286-513, томатов 340-610, люцерны 424-760 мм.
Таблица 8 - Зависимости суммарного испарения сельскохозяйственных культур (Е) ог К, для лет различной влагообеспеченности __
Культура Обеспеченн ость года по ДВЕ, % Уравнение Коэффициент корреляции
Озимая пшенниа 50 У=83,93х"-374.79 х + 504,63 0,975
75 У=78.57Х'!- 343,43х+4'9.95 0,975
95 У=76,78хМ23,64х-<-423,72 0,989
Кукуруза 50 У "269,64х,£-643,79х+672,95 0.977
на зерно 75 У=24б,43,х":-591.57х+б11.99 0,979
У=232.]4х"о52.43х+569,24 0,9559
Соя на зерно У=100х~-421,71х+557,61 0.936
75 У=91.07x4382,21 х+506,18 0,935
°5 У=85,71 Г-358,29х+472.21 0,985
Картофель 5(1 У=Ю8,93)с"-470,93х+627,39 0.977
" Ч У = 1 ОО.ч ":-428,8 6х+570,68 0.985
■>5 у-юокМот.ых^зг.зг 0,936
Продолжение таблицы 3
1 2 3 4
Томаты 50 У-141,07x^-57 !.93х+748,92 0,966
75 У-123.21 хМ 14.36х+679,28 0,974
95 Уа1 14,29х'!-477,71Х+631,29 0,975
Люцерна 50 У=169.64х;-705,93х»-931,77 0,935
75 У™ 146,43X1- 635,0х+845,96 0,995
95 У= 13 7,5х"1-590,3бх+785.96 0.995
На основе проведенного анализа взаимосвязи суммарного испарения с гидрометеорологическими факторами мы уточнили биоклиматические коэффициенты по дефициту влажности воздуха для основных сельскохозяйственных культур, установленные на базе опытных данных, полученных в различных по чвенн о-климата чес к их условиях (таблица 9). В зависимости от фазы вегетации растений применяется множитель, снижающий расчетную норму полива. Таблица 9 • Биоклиматические коэффициенты основных сельскохозяйственных культур для
Сумма тем- Биоклиматические коэффициенты Множи-
ператур от Озимая тель
исходов, "С пшеница Кукуру- Соя Томаты Карто- Люцер- к норме
за фель на полива
1 2 3 4 5 б 7 8
0-500 0,52 0.20 0,21 0,29 0.32 0.42 0,60
500-1000 0,47 0,36 0,28 0,46 0,45 0,50 0,85
1000-1500 0,36 0,54 0,45 0.51 0,43 0,47 1,0
1500-2000 0,23 0,64 0,61 0,41 0,35 0,47 1,0
2000-2500 0,19 0,51 0,61 0,36 0,26 0,50 1,0
2500-3000 0,17 0,28 0,33 0,34 0,20 0,48 0,9
Анализ полученных бкоклиматических коэффициентов показал, что они подвержены пространственной и временной изменчивости, основной причиной которых является изменчивость метеорологических факторов. С целью повышения точности расчетов в определенную фазу развития растений в качестве корректирующего фактора был введен гидротермический коэффициент. В результате получены следующие уравнения регрессии;
К<, = 0,43 ГТК + 0,23 КЕ= 0,86 ГТК + 0,46
(5)
(6)
где К^, Ке —биоклиматическис коэффициенты, определенные по сумме дефицитов влажности воздуха и испаряемости. Коэффициенты корреляции при этом составили 0,760-0,788. Пределы применения данных формул определены для ГТК, изменяющегося от 0,2 до 1,47, К,* от 0.15 до 0.73 и Ке от 0.3 до 1,92.
Нашими исследованиями 1981-1984 гг. установлено, что в условиях орошаемой зоны Северо-Кавказского региона важными факторами, определяющими процесс испарения с водной поверхности Е^, являются сумма дефицитов влажности воздуха и средняя скорость ветра за декаду и. При обработке статистического ряда этих показателен, полученных на посевах кукурузы, нами
получено многомерное уравнение регрессии с коэффициентом корреляции 0,76.
Ец= 0,29 + 5,17 и - 2, 87 (7)
Данная зависимость, изображенная в виде номограммы, легко позволяет найти величину испаряемости и суммарного испарения кукурузы при наличии вышеуказанных данных (рисунок 4).
20,50, S0 % - обеспеченность года по ДВЕ Рисунок 4- Номограмма расчета суммарного испарения кукурузы
Пользуясь полученными региональными коэффициентами и значениями испарения с водной поверхности, можно весьма точно рассчитать суммарное испарение сельскохозяйственной культуры за любую декаду, начиная от всходов, в установленных пределах применения: для Id =21-109 мб, U = 1,3-4,8 м/с, Е„ « 5,4-51,8 мм, KF =0,46-1,65.
А. Нормирование орошении с учетом биологических потребностей сельскохозяйственных культур, илагоойеспсчонностн н экологических ограничении
Большая часть современных методов определения норм водопотребности построена на основе решения известного уравнения водного баланса. В наших исследованиях приходные элементы водного баланса определяли ретроспективно по представительной метеостанции, а основной расходный элемент -суммарное испарение - устанавливали б но климатическим методом по уравнению: E = KRSd. (8)
где Е — суммарное испарение, мм; К5 - бноклиматическин коэффициент культуры; 2(1 - сумма дефицитов влажности воздуха за период вегетации, мб,
В основу расчета норм водопотребноети положен дефицит водного баланса (ДВБ) - количество воды, недостающее для оптимальных условий развития сельскохозяйственных культур и формирования урожая. Расчет дефицита водного баланса сельскохозяйственных культур при формирования урожая проведен по уравнению:
Д = К02с1-;/Х -ЧУ,, (9)
где Д — дефицит водного баланса сельскохозяйственных культур, мм; }1 - коэффициент использования осадков;
По каждой зоне региона на основании данных опорных метеостанций и региональных биоклиматических коэффициентов рассчитаны дефициты водного баланса ведущих сельскохозяйственных культур. Расчет выполнен для реальных лет наблюдений (продолжительность наблюдений по каждой метеостанции с 1936 по 1990 гг.). Ряды дефицитов водного баланса по каждой метеостанции ранжированы я к ним определена обеспеченность Б (вероятность непревышения) для каждого ряда по формуле Крнцкого- Менкеля.
Из многолетних рядов по каждой пз ведущих культур выбраны ДВБ, соответствующие 95, 85, 75, 50, 25 и 5 % обеспеченности года по районам естественной увлажненности территории Северного Кавказа. Статистический анализ рядов полученных значений ДВБ показал, что они подчиняются нормальному закону распределения по Пирсону с коэффициентом вариации 5,44, Критерий однородности рядов по Колмогорову-Смирнову составил 0,207, достоверность рядов по Сгьюденту 15,2 против 8,95.
Расчеты согласованы с результатами полевых опытов 1980-1995 гг. по режимам орошения озимой пшеницы, сои, кукурузы на зерно и силос, сорго, овощей (томатов), многолетних трав (люцерны), картофеля, проведенных автором и соисполнителями.
Биологически оптимальные нормы водо потребности (М) основных сельскохозяйственных культур для Ростовской области. Ставропольского и Краснодарского краев, Дагестана, Чечни, Ингушетии, Кабардино-Балкарии и Северной Осетии рассчитаны с учетом уточненного районирования территории по зонам различной природной влагообеспеченности каждого административного подразделения (таблица 10). Они установлены на шесть уровней обеспеченности по ДВБ (Б = 5,25,50,75, 85 н 95%) для условий использования низко минерализованных оросительных вод.
Данные по М. Ку и Б обработаны с помощью регрессионного анализа, что позволило построить для каждой культуры математические зависимости, достоверные по критерию Фишера на 0,1 % уровне значимости (таблица 11).
Предлагаемая нами методика позволяет в зависимости от местоположения и влагообеспеченности года рассчитать биологически оптимальные нормы водопотребности для орошения, обеспечивающие при соответствующем агро-фоне высокую урожайность сельскохозяйственных культур в установленных выше пределах применения.
Сравнительный анализ позволил заключить, что разработанные нормы
воло потреб поел г ниже предложенных ранее значений на 10-46 %.
Тийпина К) - Нормы t«\aon oí peón ости лля орошения к урожайность сельскохозяйственных культур в ííiEHCTiMorrti от гидрометеоролог ических условий Северного Кавказа (мм)
Культура Kv Нормы подопотребности, MVra, для обеспеченности года по ДВЕ Урожайность, т/га
5% 50% 95% опытная проектная
0,2-0.3 47 186 326
0.3-0,4 14 132 2S0
От и мая ишешша 0,4-0,5 У 117 257 1,80-6,26 4,50
0.5-0,6 0 89 222
0.(1-0.7 0 45 174
0,7-0,8 0 18 126
0,2-0.3 33 123 258
Яровые зернивые 0.3-0.4 15 87 178 2,50-4,96 3,0
0,4-tU 9 83 J55
0,5-0,6 4 60 120
0,2-0,3 73 280 418
0,3-0.4 27 230 369
Кукуруза на зерно 0.4-0,5 4 m 350 4,75-10,42 6,0
0,5-0.6 0 147 327
0,6-0.7 0 106 268
0.7-0,8 0 61 233
0,2-0.3 78 235 395
<_оя 0,3-0,4 45 157 329 1,18-3,48 1,90
0,4-0,5 34 131 240
0,5-0,6 20 105 220
0,2-0,3 81 248 352
Картофель 0,3-0.4 46 166 303 19,5-26,6 16,0
0,4-0.5 27 ПО 262
0,5-0,6 20 93 245
0,2-0.3 102 323 452
О войт 0,3-0.4 85 263 . 398 15,0-47,5 19,0
0.4-0,5 103 250 360
0,5-0.6 68 230 320
0,2-0,3 IÍ2 314 510
0,3-0,4 Р0 260 455
Кормовые корне* 0,4-0,5 75 218 410
плоды 0,5-0,6 58 192 385 33,5-65,0 50,0
0,0-0.7 0 144 350
0.7-0.S 0 127 313
0.2-0.3 (13 447 646
0,3-0.4 1 41 362 573
Люцерна на -зеле- 0.4-0.5 16 315 528 26.3-78.0 40,0
ный корм 0.5-0. t> . 0 269 482
0,6-0,7 0 187 405
0,7-0.3 0 110 3ÍP
Таблица 11 - Зависимости норм вадопотребпоетн М от коэффициента природной
увлажненности К, и обеспеченности года по дефициту водного баланса F
Культура Уравнение регрессии Корреляция
Озимая лшенаиа М = 106,65 К; -3S1 К> --0,01 F2 + 1,5 Г + 172,2 0,974
Кукуруза на зерно М = 184,34 Л';-552 К,, + 0.00154 F* + 3,56 F t 232,8 0,978
Кукуруза на силос М =24,02 К; -343 К,, + 0.0026 F" + 2.525 F - 176,06 0,475
Соя М =1010S"i -1281К, +0,<M)25522F"+2,785F+374,5 0,969
Люцерна М= 118.55 А"; - 66S.5 К, - 0.019 F2 + 7 F + 315,9 0,974
Яровые зерновые М = П2.7ЛГ,: -267,64 К, + 0.012 F: + l,276F+!09,4 0,927
Картофель М = -204,27 К; - 145.24 Ку - 0.00256 F" f3,02F+131 0,443
Плодовые насаждения М = -750.6 А'; + 190.75 К., - 0.0013F2+4.88F+83,78 0,909
Кормовые корнеплоды М = -337,1 А"; + ]8,04 KX + 0,006F: + 3.2 F +■ 144,6 0,954
Графическая интерпретация норм водопотребности для ряда культур в годы различной влагообес печен ности по районам увлажнения Северного Кавказа приведена в виде карт изолиний. Ниже представлена карта изолиний норм водопотребности на примере люцерны в сред несухой год (рисунок 5).
rnVV~
J мГ Ч. > - )
^J ||>--..
—tiS & — O-''
— ^0<> - - UIOJIHVIKM морм tVö л cmoTpt-fiHOCt < < ы m ta^ . фАИНим pecnyfiftnK ц пАпастей g , ormpwaji метеостанция
Рисунок 5 - Территориальная ншеичивость норм водо потребности многолетних трл» (люиерны) для средиесухого гояэ
При анализе изолиний норм водопотребности установлено, что их значения имеют тенденцию к увеличению прн движении с юго-запада на северо-восток и с ростом обеспеченности по ДВЕ, Так, в среднесухой год для озимой пшеницы они возрастают с 60 до 280 мм, для кукурузы со 120 до 380 и для люцерны с 200 до 600 мм.
Аналогичная закономерность в территориальном и временном отношении характерна и для других сельскохозяйственных культур.
Установленные нормы водо потреби ости рассчитаны для условий глубокого залегания грунтовых вод (более 3 м). Они апробированы на оросительных системах Ростовской области. Краснодарского и Ставропольского краев и Дагестана с удовлетворительными результатами. При близком залегании грунтовых вод повышенной минерализации (1,0-3,0 г/л) следует учитывать поправочные коэффициенты к нормам водопотребности, установленные по данным лизиметрических исследований (таблица 12)
Таблица 12 - Коэффициенты корректировки поливных норм кукурузы на обыкновенных черноземах в зависимости от глубины залегания грунтовых вод за вегетационный период
Глубина залегания грунтовых воя, м, 1,0 1,5 2,0 2,5
Коэффициенты корректировки 0,51 0,70 0,79 0,88
На основании данных полевых исследований по установлению эрозионно безопасной достоковой поливной нормы (ш 1КТ) в зависимости от гранулометрического состава почв н технологических параметров дождевальных машин указанную норму предлагается рассчитывать по следующему, полученному нами регрессионному уравнению:
лмг = А 0,33 а 0,316 р, (10)
где й- средний диаметр капель, мм; р - средняя интенсивность дождя, мм / мин.; Диаметр капель установлен в пределах от 0,5 до 3,0 мм, интенсивность дождя 0,1-1,0 мм/мин, нормы до стока 370 - 8770 м3/га.
Для по ч вен но-климатических условий Северного Кавказа установлены следующие значения коэффициента А в зависимости от гранулометрического состава почв: 636,8 для песка, 475,4 для суглинков легких, 330,14 для суглинков средних, 223,7 для суглинков тяжелых, 173,2 для глины легкой. Коэффициент корреляции в формуле имеет очень высокое значение - 0,982.
Ниже даны установленные достоковые нормы полива для различных почв, орошаемых разными дождевальными машинами (таблица 13),
Таблица 1 j - Достоковые нормы »олива для почв различного гранулометрического состава
Гpaнvлoмeтp1!чecки^í состав Достоковые нормы полива, мм
почв ДДА-100 МА Фрегат Кубань
Песок, супесь 61,0 88,0 67.0
Суглинок легкий 45,0 62.0 50.0
С утл»нок средний 32.0 46,0 35.0
Суглинок тяжелый 22,0 31,0 24,0
Глнна легкая 17,0 24.0 19,0
На рисунке 6 приведены эрозпонно-безопасные поливные нормы (ш, мм) для тяжелых суглинков в зависимости от интенсивности дождя и диаметра капель, рассчитанные по уравнению 10 (рисунок 6),
Рисунок 6- Зависимости величины ^роиюшю-бетопасной поливной нормы (/и, мм) от интенсивности дождя (р. мм/ми я,) н от диаметра капель (Л мм)
С учетом уклона к достоковой норме полива рассчитан поправочный коэффициент Уклон 1 0,01 0,01-0,02 0,02-0,03 0,03-0,04
К1 1,0 0,8-1,0 0,7-0,8 0,6-0,7 В активные фазы вегетации растеннй вводится поправочный коэффициент Кд на состояние агрофона, составляющий для зерновых культур 1,10-1,75.
С учетом указанных поправочных коэффициентов экологически обоснованную норму полива предлагается определять по формуле:
т =тзпгг-К|-КА (11)
Экологически обоснованная норма водопотребности зависит от многих факторов: климатических условии, глубины залегания и минерализации фунтовых вод, минерализации и химического состава оросительной волы, водно-физических свойств и сезонного засоления почвы.
В основу определения экологически обоснованной нормы водопотребности положен годовой водио-солевой баланс черноземных почв, орошаемых по дефициту водного баланса. Для расчета предельно допустимой экологически обоснованной нормы водопотребности при использовании для орошения вод различной степени минерализации с целью предотвращения избыточного накопления солей в почве и создания благоприятных условий для развития растений в условиях черноземных почв Северного Кавказа нами использована логарифмическая функция вила:
У=1Д 1пх;ы+В 1пх,..|+С (12)
где У-норма водопотребности, м '/га;
А, В, С - коэффициенты регрессии; А) = -353.5; В, = -113.8; А? =-2971,0;
Вг*= 571,8; А3 =-213,5: Б, = -1492.0: А, = 33,9; В, = 4140.0; С = 4339.
.к, х,. х4 - минерализация оросительной и грунтовой воды, г/л; глубина залегания фунтовых вод, м; допустимое содержание солей в почве, %.
Данная зависимость справедлива для глубины залегания грунтовых вод в пределах 2-7 м, минерализации фунтовых вод 3-7 г/л, минерализации оросительной воды 0,5-2.0 г/л, допустимого содержания солей в расчетном слое почвы изменяется 0,1 -0,3 %.
В результате расчетов по материалам многолетних исследований для среднесухого по степени алагообеспеченности года и зон природной увлажненности с коэффициентами в интервале от 0,2 до 0,8, установлены верхние пределы норм водопспребности сельскохозяйственных культур, не допускающие угнетения растений и засоления почвы (таблица 14).
Сравнительная оценка биологически оптимальных и экологически обоснованных пол явных норм показала, что в условиях тяжелосуглинистых почв при поливе короткоструйными дождевальными машинами биологически оптимальные нормы выше эрознонно-допустимых: для люцерны и кукурузы на 2060 %, для озимой пшеницы на 67-95 %. Повышение минерализации поливных и грунтовых вод и уровня их залегания существенно сужает ареал применения рекомендованных биологически оптимальных норм водопотребности. В то же время повышение влагообеспеченности в пространственном и временном аспекте расширяет указанные пределы.
7. Экономическое обоснование нормирования водопотребности для
орошения сельскохозяйственных культур Для решения задачи выбора экономически обоснованных норм водопотребности были обобщены материалы стационарных наблюдений за 1971-1995 гг. по ряду основных сельскохозяйственных культур. На базе многолетних полевых исследований выполнен расчет и сравнительная оценка экономически обоснованных норм водопотребности для ведущих культур. В процессе анализа сравнивали основные и дополнительные экономические показатели. Наиболее выгодным сочетанием факторов производства и полученной продукции принят тот, где стоимость прибавки урожая опережает прирост дополнительных затрат.
За основные критерии оценки экономической эффективности согласно методике ВНИИЭСХ принят условный чистый доход (прибыль) и рентабельность (норма прибыли).
П-Ц-С, (13)
Нпр = П/С. 100, (14)
где ГТ - абсолютная величина прибыли, руб.; Ц - стоимость произведенной продукции в ценах реализации, руб.; С — себестоимость произведенной продукции, отражающая совокупные затраты, руб.; Нпр -норма прибыли. %. В качестве дополнительных показателей экономической оценки использованы следующие: прибавка или недобор урожая по вариантам опытов в сравнении с вариантом без орошения, расход воды на единицу прибавки урожая, стоимость дополнительно полученной продукции, чистый доход в расчете на 100 м3 воды,
Таблица 14 - Предельно допустимые экологически обоснованные нормы водопотребносш сельскохозяйственных кульгур для среднесу-хого года но зонам при родной уилажненности в условиях Северного Кавказа
Мм- пера- лича- ння иол и в ной ВОДЫ. г/'л Минерализация грунтовых вод, г/д
—---- 3 5 7
Глубина залегания грунтовых вод, м
2 3 4 5 7 2 3 4 5 7 2 3 4 5 7
Зона природной увлажненности с коэффициентами 0,2-0.3
0,5 2100 1 5810 7480 8560 - - I 3790 6571) 8390 I - - ) 1770 5660 8200
1,0 1,5 1340 5470 7330 8160 8700 - 3220 I 6320 7710 8620 | - 970 | 5300 7250 85.30
3840 660Н 7833 3390 8570 500 5090 | 7160 8090 8690 | - 3600 6490 7780 8630
2,5 28S0 4950 i 5880 6300 6430 370 3820 | 5370 6070 6520 | - 2700 1 4870 5840 6470
Зона природной увлажненности с коэффициентами 0.3-0.4
0.5 - 2700 6080 7602 8600 - - 4240 6770 8430 - - 2400 5950 8260
1,0 2000 5770 7460 8220 8720 - 3720 6540 7810 8640 - 1670 5620 7400 8550
1,5 4280 67 Я0 7930 8430 8760 1240 5430 7310 8150 870Ó - 4060 6700 7880 8650
2.5 32!0 5095 5940 6330 6570 930 4070 5480 6120 6530 - 3050 5020 5910 6490
Зона природной увлажненности с коэффициентами 0.4-0.5
0.5 - 3240 6320 7710 8620 1 - - [ 4645 6960 8460 | - - 2970 6200 8310
1,0 2410 6040 7580 8280 8730 4170 6750 7900 8650 1 - 2300 5880 7530 8580
1,5 4690 69КО 8000 8470 8770 ¡1910 5730 7450 8210 8720 ] - 4480 6880 7960 8670
2,5 3520 52.10 600U 6350 6580 | ИЗО 4300 ¡ 5580 6160 6540 1 - 3360 5160 5970 6500
Зона природной увлажненности с коэффициентами 0.54),6
0.5 - 3570 6470 7780 8630 - 40 4890 ) 7070 8490 3310 6360 8340
1,0 2970 6200 7660 8310 8740 - 4440 6870 7960 8670 - 2680 6080 7600 8600
1,5 4930 70к0 S0 50 '8490 8770 2320 5910 7530 8250 8720 - 4740 7000 soto 8680
2,5 37WJ 5310 6040 6370 6580 1740 4440 5640 | 6190 6540 - 3550 5250 6010 6510
окупаемость [00 мл волы прибавкой урожая, а также коэффициент эффективности орошения в сравнении между вариантами, что позволяет оценить прирост урожая и эффективность орошения каждой культуры при дополнительном вложении ресурса (оросительной воды и минеральных удобрений).
На основе проведенного анализа определена зависимость экономически обоснованной нормы водопотребности (Мж) с влагообеспеченностью года по ДВБ (Н, которая описывается уравнением: М1Е= АР2 + ВР +С (таблица 15).
Таблица 15 - Зависимость экономически обоснованных норм водопотребности основных сельскохозяйственных культур от влагообеспеченности года
Культура Козф< ¡ициенты регрессии Коэффициент корреляции
Л В С
Кукуруза - 0,142 39.57 739,86 0,879
Озимая пшеница -0,827 130,35 -2399,2 0,911
Картофель 0.715 -42,49 1563,6 0,990
Люцерна -0,167 70,35 -267,18 0,541
Соя 0,042 24,18 390.51 0,982
Установлено, что снижение биологически оптимальной нормы водопотребности изучаемых культур до уровня экономически обоснованной происходит в пределах 13,6-48,9 %, что снижает урожайность в пределах 0,6-29,9 %. При этом интенсивность снижения нормы водопотребности опережает интенсивность снижения урожайности, что и определяет эффективность режима орошения (таблица 16).
Таблица 16 - Экономически обоснованные нормы водопотребности н изменение урожайности основных сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе
Культура Обеспеченность года по две, % Экономически обоснованная норма водопотребности, м'/га Снижение, %, от биологически оптимального уровня
Нормы водопотребности урожайности
Озимая пшеница 44-79 1610-2860 . 13,6-26,0 1,2-8,5
Кукуруза на зерно 25-75 700-2880 16,5-20,8 1,0-7,5
Соя на зерно 10-65 1080-3090 37,5-40,0 9.4-18,0
Люцерна 25-75 1260-4900 16.0-48,9 3,6-29,9
Картофель 20-75 1000-2400 40,0-44,0 7,4-25,2
Для обоснорания парамегров экономической эффективности норм водопотребности предложены дополнительные экономические показатели: окупаемость оросмтелыго» воды прибавкой урожая (Л) и коэффициент эффективности орошения О) от количества вложенных ресурсов (М и Р).
По результатам корреляционно-регрессионного анализа наилучшую взаимосвязь значении А в уравнениях регрессии для озимой пшеницы и кукурузы дают степенная и параболическая функцин, для сои на зерно линейно мультипликативная, для люперны обратно мультипликативная {таблица 17).
Таблица 17 - Оптимизация параметров экономической эффективности норм водопотребно-сти для орошения сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе____
Культура Название функции Уравнение Корреляция
1 2 3 4
Окупаемость норм волопот] х'бности прибавкой урожая (А), руб/м*
Озимая пшеница Степенная Л = 36560 ЛГ""/^^ 0.91 В
Кукуруза на зерно Степенная 0.832
Соя на зерно Линей [(о мультипликативная ЛС3.221 -0.00Ч27М- .231 М.ООО!215МР 0.819
Люцерна Обратно мультипликативная А=1/(0.54 0'" N1-0.029Р--7,17- ] О"6 М И) 0.844
Коэффициент V )фектквнос го орошения (Э)
Озимая пшеница Парабол и ческая 0=1.8510'"М--0,00859М- 0.000334 р"--0.0074р+ 13.361 0.701
Кукуруза на зерно Парабол ическая Э=7.9710"М2-(6.07М+3,25Е>10'4--0,052Р+5.82 0,758
Соя на зерно Парабол ическпя Э=-2.1б-10','М!-0.012М+0.00001Р1-0.168Р--5.726 0.958
Люцерна Иррационально мультипликативная Э = 715М57 -0,(М7Д/ - Ш6Г + ГШ»72ШГ 0,828
Наилучшую взаимосвязь значений Э с влияющими факторами обеспечивает параболическая функция для озимой пшеницы, кукурузы на зерно и сои, иррационально мультипликативная - для люцерны. Применение данных уравнений регрессии обеспечивается значениями М для пшеницы, кукурузы и сои в пределах 920-3480, картофеля 1000-1800, люцерны 2100-4100 м /га и Р в интервале 5-90 %.
На рисунках 7 и 8 представлены номограммы расчета указанных показателей на примере люцерны на зеленую массу.
Рисунок 7 - Зависимости окупаемости ороситель»ой волы прибавкой урожая люцерны от нормы волопотребности и степени влаттччТеспеченности года
Рисунок 8 - 'Зависимости коэффициента эффективности орошения люцерны от нормы водойотребности и степени влагообеспеченности тода
Использование номограмм позволяет найти оптимальные соотношения влияюших факторов для установления экономически обоснованных норм водо-потребности. Построение математических зависимостей и выбор оптимального варианта при различной обеспеченности ресурсами должен производиться лишь в рамках одной отдельно взятой культуры и в установленных пределах применения
8. Моделирование продуктивности агроэкоснстем при различной обеспеченности природными и материальными ресурсами.
На основе многолетних данных полевых исследований нами проведен анализ влияния основных факторов урожая в отдельности и в комплексе на продуктивность агроценозов. При этом исходили из положения, что урожайность - это результат взаимодействия генетической программы растений и условий их произрастания.
За основу принят многокритериальный подход, раскрывающий связи между влиянием регулируемых и нерегулируемых человеком факторов и конечным результатом продукционного процесса - урожаем. В зоне недостаточной естественной увлажненности из материальных факторов в лимите бывают влага и питательные вещества, В связи с этим здесь рассматривались количественные связи указзнных факторов, а также гидрометеорологических показателей с урожаем ведущих сельскохозяйственных культур: кукурузы на зерно, озимой пшеницы, многолетних трав (люиерны) и других. Для каждой из данных культур исследовались факторы урожая, их взаимодействие и влияние на урожайность при сочетании различных условий вегетации.
Для оценки взаимосвязи урожайности сельскохозяйственных культур с гидрометеорологическими факторами в условиях естественной влагообеспеченности были взяты культуры, занимающие наибольшую долю в структуре орошаемых земель региона с 1990 по 1999 гг.: озимая пшеница, кукуруза на
зерно и люцерна посева прошлых лег. Данные об урожайности этих культур получены с участков, расположенных в зоне регистрации метеостанциями.
В соответствии с поставленной задачей использовали ряд показателей по 21 метеостанции. Для оценки влияния метеорологических факторов и определения достоверности описания с помощью 15 факторов, использовался метод главных компонент (МПС) и метод парной корреляции.
Установлено с достоверностью 95.2 %, что при моделировании урожайности озимой пшеницы целесообразно учитывать испаряемость и солнечную радиацию, лрк формирование урожайности кукурузы на зерно нужно учитывать коэффициент природной увлажненности и испаряемость, а при прогнозировании урожайности люцерны - влияние форм солнечной радиации, испаряемости и коэффициента природной увлажненности.
Для построения регрессионных уравнений использовались линейная, степенная и параболическая зависимости результирующего фактора от исходных. С использованием программного обеспечения многомерного статистического анализа МаШсаЙ были построены математические зависимости для каждой сельскохозяйственной культуры. Расчетные значения урожайности сравнивались с экспериментальными по значению коэффициента детерминации, имеющего высокие значения (таблица 18).
Таблица 38 - Коэффициенты детерминации взаимосвязей расчетной и фактической урожайности сельскохозяйственных культур__
Культура Уравнение регрессии
Линейное Степенное Парабол ическое
Озимая пшеница 0,853 0,754 0,384
Кукуруза на зерно 0,679 0,587 0,597
Люиерна на корм 0,734 0,74 0,817
Корреляционно-регрессионный анализ позволил установить взаимосвязь урожайности кукурузы и основных теплоэнергетических факторов в различные по влагообес печен ности годы, где коэффициент детерминации изменяется от 0,501 до 0,919, то есть степень влияния данного фактора весьма высока. Согласно полученным значениям температурного индекса установлено, что наиболее эффективно тепло используется в сухие годы с высокой теплообеспе-ченностью и наименее эффективно - во влажные и средневлажные годы.
По данным полевых исследований выявлено, что степень увлажненности почвы в течение вегетации посредством орошения оказала влияние на урожайность сельскохозяйственных культур. Установлено, что при сокращении поливных норм на 20 % от расчетной нормы урожайность культур снижается в среднем на 7 %. Сокращение расчетных поливных норм на 40 % вызывает снижение урожая до 20 %. при увеличении расчетных поливных норм на 20 % отмечается незначительное повышение урожайности в пределах 1-6 %.
Кроме этого, выявлено, что урожайность сельскохозяйственных культур в высокой степени зависит от глубины залегания грунтовых вод и степени засоления почвы, которые являются важнейшей характеристикой гидрогеолого-мелиоративного состояния орошаемых земель. По результатам математической обработки установлены эмпирические зависимости урожайности озимой пше-
нпцьт и кукурузы от рассматриваемых факторов, имеюшие форму полинома второй степени (таблица 19У
Таблица 19 - Зависимости урожайности озимой пшеницы и кукурузы (У, т/га) от глубины залегания грунтовых воя (Н г,,м) и содержания солей в почве (С,%)
Культура Влияющий фактор Уравнение регрессии Достоверность аппроксимации
Озимая пшеница Н „ У - -0,04 х-+3.774 х-3,29 0,980
С У = 0,011 X"1 -0.093 х+ 2,54 0.925
Кукуруза иг. У - -0.67 х-+5.42 х-3,22 0,977
С У = 0,02 х4-0,21 5,73 0,822
Полученные зависимости справедливы для значений Н для в пределах 0,8-3,2 м, для значений С 0.10-0,50 %. В соответствии с полученными уравнениями урожайность озимой пшеницы на слабо- средне- и сильнозасоленных черноземах снижается соответственно на 20-30,46-55 и 60-70 % по сравнению с контролем.
Перед мелиоративной наукой стоит задача глубокого изучения факторов, вызывающих значительные колебания урожайности с целью преодоления их негативных воздействий, то есть оптимизации параметров модели «почва- растение- атмосфера». В наших исследованиях изучалось влияние 15 факторов в условиях орошения на урожайность сельскохозяйственных культур, занимающих значительные площади а структуре орошаемых земель на Северном Кавказе.
Число вариантов опытов по культурам, достоверность описания опытов с помощью главной компоненты и последовательности уменьшения влияния факторов на урожайность приведены в таблице 20, Оценивалось влияние следующих факторов: нормы водопотребности (М), нормы минеральных удобрений ОТ, Р, К), обеспеченности года по ДВБ (Г), наименьшей влагоемкости и плотности сложения почвы (НВ и р), гидротермического коэффициента (ГТК). Таблица 20 - Оценка комплексного влияния гидрометеорологических факторов, водного
и пищевого режима на п родуктияность агробиоиеноза в условиях орошения
Культура Число вари а то в опытов Достоверность МГК, % Последовательность уменьшения влияния факторов
Озимая пшеница 60 99,85 М, Р, К, Р, НВ, ГТК, р
Кукуруза на зерпо 74 99,83 М, Р, Р, N. К, НВ, ГТК, р
Соя на зерно 42 99.75 М, Р. N. Р. К. НВ, ГТК, р
Сорго на зерно 13 99,90 М. N. Р. Р, НВ, ГТК, р
Картофель 9 99,90 М. Р, ГТК, Н, Р, НВ. р
Кукуруза на силос 22 99.65 М. Р, Ы, Р. НВ, ГТК, р
Люцерна на корм | 60 99,70 М. N. Р, Р. К, НВ. ГТК. р
Математическая обработка данных многолетних полевых опытов с основными сельскохозяйственными культурами (в среднем за 1971 — 1995 гг.) позволила установить, что наиболее значимыми факторами, определяющими урожайность, являются уровень водного и пищевого режимов и обеспеченность года по дефициту водного баланса.
На основе многомерного статистического анализа в программе МаЛсас!
определены регрессионные уравнения прибавок урожая рассматриваемых культур в зависимости от установленных гидромелиоративных факторов на различных типах почв при заданном режиме питания. Полученные значения коэффициента корреляции указывают на высокую взаимосвязь факторов в регрессионных уравнениях (таблица 21).
На основании проведенного анализа зависимостей прибавок урожая основных сельскохозяйственных культур, выращиваемых на обыкновенных чернозёмах, луговых и тем но-каштановых почвах Северного Кавказа, от водного режима и степени влагообеспеченностн года на фоне заданного уровня минерального питания, построены номограммы для моделирования возможной прибавки урожая и нормирования орошения в различных ггочвелно-климатических условиях при изменении количества используемых ресурсов. В качестве примера приведена соя на зерно (рисунок 9),
v v
от нормы всщолотребности и влагообеспеченностн года
Весьма значительное влияние на уровень урожайности сельскохозяйственных культур оказывает количество вносимых удобрений. С этой целью на основе многолетних полевых исследований нами были определены регресс конные уравнения прибавок урожая сельскохозяйственных культур в зависимости от уровня минерального питания в долях от расчетного (К) и степени влагообеспеченностн года при заданном водном режиме (Б).
Здесь также использовался метод главных компонент (МГК) и программа Ма^сас!, Полученные наилучшие функции н значения коэффициентов корреляции приведены в таблице 22,
Таблица 21 - Эавнепишет» п¡толики урожая сел ьс кохтояйсгвенпых культур на Северном Кавказе о г нормы водопогрсокосш и обеспеченности ¡ода но ДЦ1> нрн фиксированном питательном режиме
Культура Тин ночиы Название Функции Уравнение Корреляции
Озимая ишешша Обыкновенные черно КМ 1Д Параболическая У=-8,876М'+51,603М-0,164Р'+7ЛКЗГ-37.543 0,800
Лугой Ь1С Параболическим У =-209,076Мг +491,51 М+0,00612Р--1.IF-177.65 0,888
Кукуруза иатерпо Обыкновенные чернозем и Параболическая У = -218,12М'+448,443М+0.05Р'1-3,45р--124,052 0,697
Тсмно-каш'гановие Иррационально мультнпликатн В1 [ая Г = ,/26180 - 7401 ОМ -1400Р + 4079А/^ 0,989
Соя на зерно Обыкновенные черноземы Параболическая У = •0,464М^53,273М+0,133Р2-9,575Р-121,3 0,962
Луговые Гиперболически 1/(0,00305М"-0,01бМ+О.ООООЗОбК -0,005Р+0,225) 0,948
Каршфель Обыкновенные черноземы Функция, обратная параболе У^1/(0,004482М2-0,00914М+33'Ю'ЛР71-+3.15-10",Р + 0,015} 0,959
Люцерна Обыкновенные черноземы Параболическая V = -17,083М'+70.017М+0,041 -4,51Р+98,253 0,988
Луговые Линейно мультипликативная У --22,83 Ы2,634М-0,327Р-Н .893МР 0,982
Темно-каштановые Экспоненциальная У- ехр(2,506+0,947М+0,0261г) 0,990
Таблица 22 - Зависимости прибавки урожая сельскохозяйственных культур от уровня минерального питания и влагообес печен нос ги года при фиксированном водном резким«
Культура Тип почвы Уравнение Корреляция
Озимая пшеница Обыкновенные черноземы У = -39.0Н6К"'+121.8 2 К+0,0092 Р -'-1>, 8 3 Р-68.7 К 0.743
Кукуруза на зерно Обыкновенные черноземы У = О.1?1к"'+41.ШК-О.033р-+3.58ЧР-94.724 0.929
Соя на зерно Обыкновенные черноземы У = -10.24К-+49.855К+(Ш5р--0,814Р-29.829 0.782
Кукуруза на силос Обыкновенные черноземы У = -2.352К"+22Л22к+0.0066Р!-0.478Ро.132 0,956
Люцерна Обыкновенные черноземы У - -к357К.*+10,02К-0,009Р":+0,701Р-9,281 0.797
Многокомпонентные смеси Темно-каштановые V = -2.83^+18.454К-0.01МР'г+2.075Р-*6,75.') 0,743
Установлено, что для построения зависимости прибавки урожая сельхозкультур от указанных выше факторов рекомендуется использовать параболическую функцию, которая обеспечивает наибольшую взаимосвязь расчетных и экспериментальных данных.
На рисунке 10 в качестве примера приведены кривые зависимости прибавки урожая кукурузы на зерно, выращиваемой на обыкновенных чернозёмах, от уровня минерального питания в долях от расчетного и степени влагообеспе-ченности года.
Данные регрессионные зависимости применимы в интервалах значений, которые использовались при их построении (таблица 23).
Рисунок 10 - Зависимости прмоавкн урожая кукурузы на черно нз обыкновенным черноземах от уровня минерального литания п обеспеченности года по ДВЕ
Таблица 23 - Пределы применения уравнений регрессии по определению прибавок урожайности в зависимости от норм аол»потребности, уровня минерального питания и степени влагообеспеченностн года в различных почвенно-климатических условиях за 1971-1995 гт.
Культура Тип почвы йМор, или й№К %
В опытах с вариациями значений норм волопотребности
Озимая пшеница Обыкновенные черноземы 0,4-1,25 2.0-35 0,1-133
Луговые почвы 0,5-1,31 9,0-78,0 0,1-103
Кукуруза на зерно Обыкновенные черноземы 0,6-1.2 5,0-90,0 13,0-323
Темно-каштановые почвы 0,6-1,2 19,0-72,0 36.0-350
Соя на зерно Обыкновенные черноземы 0,4-1,2 10,0-84,0 15.0-336
Л\товые почвы 0,65-1,3 61,0-90,0 42.0-158
Картофель Обыкновенные черноземы 0.6-1.0 29.0-64.0 22,1-35,2
Люцерна Обыкновенные черноземы 0,6-1,2 25,0-70,0 12,0-68,0
Темно-каштановые почвы 0,6-1,2 8,0-62,0 26.0-212
Луговые почвы 0,6-1,5 42,0-61,0 6,0-105
В опытах с вариациями норм минеральных удобрений
Кукуруза на зерно Обыкновенные черноземы 0,5-2,7 33,0-60.0 7,6-100
Соя на зерно Обыкновенные черноземы 1,0-3,0 4,0-84,0 0,5-80,7
Люцерна Обыкновенные черноземы 1,0-3,0 7,0-70,0 3,0-27,0
Кукуруза на силос Обыкновенные черноземы 1,0-3,0 2,0-80,0 4,0-40,0
Мн огокомп он ент-ная смесь Темно-каштановые почвы 1,0-3,0 17,0-61,0 14,0-53,0
Озимая пшеница Темно-кашта новые почвы 1,0-2,0 40,0-80,0 0,1-30,0
Люцерна Темно-каштановые почвы 0,5-1,5 7,0-62,0 55,0-305
На основании полученных уравнений представляется возможность моделирования урожайности сельскохозяйственных культур в зависимости от обеспеченности природными и материальными ресурсами, а также оцени! количественных потерь урожая при нарушениях водного и питательного режимов.
Основные выводы
1. Анализ водопользования в орошаемом земледелии показал, что почти во все годы анализируемого периода фактическая водоподача на орошение была ниже нормативной, причем разница между ними с увеличением обеспеченности года ио дефициту водного баланса возрастала с 2 до 46 %, что сопровождалось снижением продуктивности орошаемых земель с 4,2 до 14,2 т/га к.е.
Установлено, что достижение проектных показателей в условиях орошения требует значительного повышения почвенного плодородия - от низкого и среднего до высокого и очень высокого уровня путем мелиорации солонцовых почв на востоке региона и внесения расчетных доз минеральных и органических удобрении на планируемый урожай на всей посевной площади.
2. На основании анализа полученных природ но-мели оративных показателей по 61 метеорологической станции за многолетний период выполнено районирование территории Северного Кавказа по основным параметрам тепловла-
гообеспеченности в различных почвенно-клнматических условиях, что позволяет более обоснованно нормировать орошение возделываемых сельскохозяйственных культур с целью повышения их продуктивности.
На основе проведенных исследований выполнено уточнение коэффициента природной увлажненности территории Северного Кавказа по районам увлажнения в зависимости от степени тепло в ла гообеспеченности, что повышает точность агроклиматического районирования. Отмечена тенденция смещения базовых значений коэффициента природной увлажненности на 15-40 % к северо-западу региона.
3. Наблюдения за элементами водного баланса в лизиметрах позволили установить влияние глубины залегания среднеминереализованных фунтовых вод на суммарное испарение и его интенсивность, определить расход грунтовых вод в зону аэрании и его долевое участие в суммарном испарении. Рассчитаны коэффициенты корректировки нормы водо потреби ости кукурузы в зависимости от глубины залегания фунтовых вод.
Изменение глубины залегания фунтовых вод в лизиметрах ГР-80 от 1,0 до 2,5 М способствовало уменьшению расхода грунтовых вод и пополнения их за счёт инфильтрации на 68-73 %, снижало величину суммарного испарения кукурузы и его интенсивность на 3,5 а также снижало удельный вес фунтовых вод в суммарном испарении с 30 до 10 %.
4. Проведенный анализ взаимосвязи суммарного испарения кукурузы с различными гидрометеорологическими, биологическими факторами и их комплексом позволил установить степень их влияния на величину суммарного испарения. Выявлено, что с уменьшением влагообеспеченности года степень взаимосвязи между указанными факторами возрастает до очень высокой, а с испаряемостью -до уровня функциональной.
5. На основании экспериментальных исследований получены уточнённые региональные биоклиматические коэффициенты с учетом биологических особенностей вегетации сельскохозяйственных культур и изменяющихся метеорологических условий, приведённые к сумме дефицитов влажности воздуха, а для кукурузы на зерно - к сумме температур и к испарению с водной поверхности. Это позволит более точно проводить оперативную корректировку водного режима ведущих культур, прогнозируя влагозапасы в активном слое почвы.
На базе экспериментальных исследований предложен метод расчета суммарного испарения кукурузы по сумме дефицитов влажности воздуха и скорости ветра с учетом влагообеспеченности года и фазы вегетации растений.
6. На основании многолетних полевых исследований и в соответствии с выполненным районированием территории Северного Кавказа разработаны нормы водо потреби ости для орошения ведущих сельскохозяйственных культур, с учетом региональных биоклнматнческих коэффициентов, обеспечивающие высокий уровень урожайности в годы определенной влагообеспеченности при соответствующем агрофоне. При этом нами расширен перечень метеостанций, диапазон лет по влагообеспеченности, набор культур. Сравнительный анализ позволил заключить, что разработанные нормы ниже рассчитанных ранее значений на 10-46 % в зависимости от ала гообеспечениостн года.
Показана их территориальная изменчивость по районам увлажнения административных областей Северного Кавказа для озимой пшеницы, кукурузы на зерно и многолетних трав (люцерны) в средний, среднесухой, и сухой гсйы. При анализе изолиний норм водопотребности установлено, что их значения имеют тенденцию к увеличению при движении с юго-запада на северо-восток и с понижением влагоо беспечен мости года.
Представленные нормы водопотребности являются расчетными и служат основой для разработки проектных режимов орошения и их корректировки в процессе эксплуатации оросительных систем,
7. На основе установленных норм водопотребности нами разработан проектный режим орошения ведущих сельскохозяйственных культур для различных почвенно-климатических районов Северного Кавказа с учетом биологических особенностей культуры и степени влагообеспеченности года, который корректируется в процессе вегетации растений с учетом складывающейся метеорологической и гидрогеологической ситуации соответственно биологическим потребностям растений.
8. С целью стабилизации продуктивности И экологической устойчивости агроэкосистем установлены предельно допустимые экологически обоснованные нормы водопотребности и эрозионио-безопасные достоковые поливные нормы, которые корректируются в зависимости от сложившихся условий: качества оросительных и грунтовых вод, глубины их залегания, засоленности почвы и степени влагообеспеченности года, а также уклона поверхности поля, фазы вегетации культуры, состояния агрофона, скорости ветра.
Сравнительная оценка биологически оптимальных и экологически обоснованных поливных норм показала, что на тяжелосуглинистых почвах при поливе короткоструйными дождевальными машинами биологически оптимальные нормы полива выше эрозионно-допустимых на 20-95,2 % в зависимости от вида культуры.
Повышение минерализации оросительных и грунтовых вод и глубины их залегания для условий среднее ухого года существенно сужает ареал применения рекомендованных биологически оптимальных норм водопотребности, В то же время повышение влагообеспеченности в' пространственном и временном аспекте расширяет указанные пределы,
9. Определены экономически обоснованные нормы водопотребности и нормы минерального питания основных сельскохозяйственных культур при орошении. Установлено, что снижение биологически оптимальной нормы водопотребности до 13,6-48,9 % в зависимости от влагообеспеченности года экономически обоснованно н происходит с большей интенсивностью, чем снижение урожайности изучаемых культур, что и определяет эффективность выбранного режима орошения. С увеличением степени засушливости года и уменьшением влагообеспеченности экономический эффект от снижения нормы водопотребности приобретает тенденцию к снижению; в сухие и среднесухие годы с обеспеченностью года по ДВБ свыше 70 % экономия воды неэффективна.
10. Выполнено обоснование по выбору экономически обоснованных норм водопотребности и норм минеральных удобрений на основе анализа до-
полнительных показателей: окупаемости вложенного ресурса прибавкой урожая и коэффициента эффективности мероприятия. Эффективность проводимого мероприятия определяется опережением прироста прибавки урожая в стоимостном выражении над приростом затрат в сравнении между вариантами.
На основании обработки опытных данных установлены математические зависимости данных показателей для ряда сельскохозяйственных культур от величины нормы водо потреби ости и влагообеспеченности, использование которых позволяет оптимизировать уровень увлажнения и минерального питания культур в соответствии со сложившейся гидрометеорологической ситуацией.
11. В результате оценки влияния множества факторов на урожайность сельскохозяйственных культур в условиях орошения высокая корреляционная зависимость установлена с наиболее влияющими факторами: уровнем водного и пищевого режимов и степенью тепловлагообеспеченностн года.
Различная степень увлажненности почвы в течении вегетации при орошении оказала влияние на урожайность сельскохозяйственных культур. Установлено, что при сокращении расчетных поливных норм на 20 % урожайность культур снижается в среднем на 7 %.
Проведена оценка взаимосвязи уровня грунтовых вол и степени засоления почв с урожайностью, установлены эмпирические зависимости урожайности озимой пшеницы и кукурузы от рассматриваемых факторов. Установлено, что урожайность озимой пшеницы и зерновой кукурузы на слабо- средне- и сильнозасоленных черноземах снижается соответственно на 20-30, 46-55 и 6070 % по сравнению с контролем, что указывает на значительное их участие в процессе формирования урожая.
По данным многолетних полевых опытов с основными сельскохозяйственными культурами получены регрессионные зависимости прибавок урожая этих культур от уровня используемых ресурсов, представленные в виде номограмм, Использование номограмм позволит моделировать и нормировать применение орошения и минеральных удобрений для получения возможной прибавки урожайности основных сельскохозяйственных культур в различных поч-венно-климатических и гидрометеорологических условиях в пределах изменения изучаемых факторов.
Установленные математические зависимости позволят более обоснованно рассматривать и оценивать почвснно-клнматические и сельскохозяйственные ресурсы региона, эффективность развития орошения, выбирать состав наиболее приоритетных культур для возделывания на орошаемых землях Северного Кавказа с оптимизацией ((»акторов продуктивности.
Рекомендации производству
1. При составлении проектов строительства и реконструкции оросительных систем в Северо-Кавказском регионе следует использовать разработанные нормы водо потреб ности для орошения сельскохозяйственных культур. Необходимо корректировать значения испаряемости в соответствии с многолетними натурными данными на базе нолученных зависимостей, что позволит более
точно определять суммарное не паренке и проектный режим орошенш! сельскохозяйственных культур под влиянием изменяющейся гидрометеорологической ситуации в регионе.
2. В процессе вегетации растений необходима корректировка проектного режима орошения с учетом биологических потребностей растений, почвенно-гидро геологических, метеорологических условий и организационно-технических возможностей хозяйств, что позволит более точно прогнозировать влагозапасы в активном слое почвы.
3. В условиях дефицита оросительной воды необходимо учитывать неадекватную реакцию растений на поливы в зависимости от фазы их вегетации. Во избежание недобора урожая от недополива должна быть обеспечена оптимальная влажность почвы в критические фазы развития сельскохозяйственных культур, В остальные периоды нужно применять дифференцированный подход к назначению поливов с учетом водно-физических свойств почвы, фенологических фаз растений и приоритетности культур.
3. Биологически оптимальные нормы полива для различных типов почв и параметров дождя должны корректироваться в зависимости от уклона поверхности поля, фазы вегетации культуры, состояния агрофона, качества поливной воды, скорости ветра и глубины залегания грунтовых вод и типа почв. В тех случаях, когда они превышают экологически обоснованные, эрозионно-безопасные достоковые поливные нормы, для формирования и реализации режимов орошения принимается достоковая поливная норма.
4. При орошении волами повышенной минерализации в условиях неглубокого залегания минерализованных фунтовых вод биологически оптимальные нормы водопотребности должны быть согласованы с предельно допустимыми экологически обоснованными нормами. При этом следует учитывать необходимые афопочвенные требования: соблюдать рекомендованный режим орошения сельскохозяйственных культур, поддерживать уровень грунтовых вод не выше их критических значений; отдавать предпочтение кормовым культурам, выносящим значительное количество солей из почвы.
5. При возделывании сельскохозяйственных культур следует учитывать, что различная степень увлажненности почвы в течение вегетации посредством орошения оказывает влияние на урожайность сельскохозяйственных культур. Установлено, что при сокращении расчетных поливных норм на 20 % урожайность культур снижается в среднем на 7 %. При этом недобор урожая кукурузы на зерно и озимой пшеницы составляет 3 %, люцерны 10 %, сои 6 %, картофеля и баклажан 4 и 8 % соответственно. Сокращение расчетных поливньех норм на 40 % вызывает снижение урожая до 20 %, при увеличении расчетных поливных норм на 20 отмечается незначительное повышение урожайности в пределах 1 -6 %.
Список основных работ, опубликованных по теме диссертации;
1. Дусев Р.И, Множить силу полипного гектара / Р.И. Дусев. И.Н.Ильинская // Сельское хозяйство России. - 1977, - № 6. - С 31.
2. Дусев Р,П. Больше зерна с орошаемых земель ' Р.И. Дусев, H.H. Ильинская // Зерновое хозяйство.-1978. -№ 5,-С. 14-15.
3. Ильинская H.H. Экономно поливать кукурузу И Сельское хозяйство России. - 1931. - № 5. - С. 49-50.
4. Ильинская H.H. Сколько влаги нужно кукурузе // Сельское хозяйство России. -1983.-№8.-С. 35.
5. Методические указания по программированию урожаев на орошаемых землях Северного Кавказа / МЕХ СССР, ЮжНИИГиМ; H.A. Кап, В.Г Бурдюгов., Г.А. Сенчуков, И.Н. Ильинская и др.-Новочеркасск, 1984,- 129 с.
6. Михайлин A.C. Оптимальный режим питания ! А.С.Михайлин. И.Н. Ильинская // Кукуруза к сорго, - 1985. - NH. - С. 35-36,
7. Программирование технологий возделывания сельскохозяйственных культур на орошаемых землях Северного Кавказа: Рекомендации I II A Кан, В.Г. Бурдюгов, Г.А. Сенчуков, И.Н, Ильинская н др. -Ростов-на-Дону, 1985, - 118с.
8. Сенчуков Г.А. Водообеспеченность и урожай кукурузы / Г.А. Сенчуков, И.Н, Ильинская // Мелиорация и урожай, 1987, - 2. - С, 23-24,
9. Зональные системы орошаемою земледелия Ростовской области / А.Н. Земляное, A.C. Ротко, В.И. Ольгареико, И.Н. Ильинская и лр- -Ростов-на-Дону, 1987. - 128 с.
■ 10. Рекомендации по корректировке эксплуатационных режимов орошения. / ЮжНИИГиМ; Сост. H.A. Кан, В.А. Коновалова, И.Н. Ильинская и лр.-Новочеркасск,1987,-40с.
П. Ильинская ИД. Режим орошения и водоиотребление кукурузы в условиях обыкновенных мицеллярно-карбонатных чернозёмов Ростовской области: Автореф. лис. ... канд. с.-х. наук. - Новочеркасск, 1988. - 24 с.
12. Сенчуков ГА, Нормированное водопользование в орошаемом земледелии / Г.А, Сенчуков, И.Н. Ильинская, А .Д. Свиридова // Тезисы докладов и сообщений на отраслевой научно-технич. конференции «Биологические, экономические и экологические основы нормирования водопользования в орошаемом земледелии» /УкрНИИГиМ. - Днепропетровск, 1989.-С. 5.
13. Олейник А,М. Экологическое обоснование норм водопотребностн для орошения сельскохозяйственных культур / А.М. Олейник, И.Н, Ильинская И Тезисы докладов н сообщений на Всесоюзном совещании «Проблемы экологии, воспроизводства плодородия почв и ресурсосбережения при интенсивном использовании орошаемых земель» /УкрНИНГиМ, -Херсон, 1990. - С, 89.
14. Ильинская И.Н, Уточнение особенностей влагообмена в зоне аэрации // Тез. докл. науч. конф. « Экологические аспекты мелиорации Северного Кавказа». — Новочеркасск: НИМИ, 1990.-С. 33.
15. Ильинская H.H. Расчёт биологических коэффициентов и их корректировка с учётом метеорологического режима территории Н Тезисы докладов науч.-практ, конф. «Проблемы мелиорации земель Сибири» / СибИИИГнМ. - Красноярск, 1991. -С. 5-7,
16. Нормы водопотребностн для орошения сельскохозяйственных культур по природ-но-экоиомическим зонам СССР: Рекомендации/ ОлоГрены HTC МСХ РСФСР 22.01.1991 г, tnpor. № 5); Сост. A.B. Штаковский, Г.Л. Сенлуков, А.М. Олейник, H.H. Ипьниская - 132с.
17. Ильинская И.Н. Техннко-зкономнческое обоснование норм водопотребностн / H.H. Ильинская, А.М, Олейник /V Мелиорация и водное хозяйство. - 1992. - № 3-4. - С. 17-19.
18. Указания по рациональному использованию орошаемых чернозёмов Северного Кавказа и Центрально-Чернозёмных областей / НПО «Югмелиорация»; Сост. Н.С. Скуратов, J1.M. Докучаева. И.Н. Ильинская и др. - Новочеркасск, 1992. - 104 с.
19. Ильинская И.Н. Метол расчета суммарного водопотребления II Каталог паспортов
к Научно-технические достижения, рекомендуемые для использования в мелиорации и водном хозяйстве- М,: ЦБНТИ. 1№. -Вып. 14,-С. 7-8.
20. Ильинская H.H. Нормативы контроля и корректировки водолотребления сельскохозяйственных культур в условиях Юга России Ü Каталог паспортов «Научно-технические достижения в мелиорации и волном хозяйстве».- М.: ЦБНТИ, 1999. - Кн. 3. - Вып, 21. - С, 17-13.
21. Ильинская H.H. Система контроля и корректировки экологической ситуации в орошаемом земледелии при программированном вырашивании урожая И Каталог паспортов «Научно-технические достижения в мелиорации и водном хозяйстве»,- М,: ЦБНТИ, 1999, — КнЛ.-Вьт. 21.-С. 31-32,
22. Нормы водопотребности и экологически безопасные режимы орошения сельскохозяйственных культур на Северном Кавказе (рекомендации) / A.B. Колганов, В.Н. Щедрин, Г.Т. Балакай, И.Н. Иль »некая п др.; ГУ ЮжНИИГиМ. - М,: ООО «Эдэль-М» 2000. - 152 с.
23. Щедрин В.Н. Тех hi iko-э кон омическое обоснование нормирования водопользования ! В.Н. Щедрин, P.A. Суленманов, H.H. Ильинская // Вопросы мелиорации: ГУ ЩГГИ «Мелиово ли нформ». - М..2000.-№ 1-2.-С. 159-170.
24. Щедрин В.Н. Ландшафтное земледелие в условиях орошения Ростовской области / В.Н.Щедрин, Санников, ГТ.Балакай, И.Н.Ильинская н др.; - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000. - 324 с.
25. Колганов A.B. Принципы и методы организации орошаемых земель на аэроландшафтной основе / A.B. Колганов, В.Н. Щедрин, И.Н. Ильинская и др- - ООО «Эдэль-М» -М„ 2001.-107 с.
26. Ильинская И.Н, Экономическое обоснование норм водопогребности // Сб. материалов выездного заседания Россельхозакадемни «Проблемы мелиорации и орошаемого земледелия Юга Россини - М: Россельхозакадемия, 2001.-С. 216-222,
27. Ильинская И.Н. Биоклиматический потенциал территории Северного Кавказа // Вопросы мелиорации, - М,: ФШУ ЦНТИ «Мелиоводи нформ», 2002, - № I. - С. 4-11,
28. Ильинская И.Н. Нормирование водопогребности для орошения сельскохозяйственных культур па Северном Кавказе: Монография - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2001. -164 с.
29. Балакай Г.Т. Руководство по технико-экономическому обоснованию нормирования водопользования / Г.Т.Балакай, Р,А, СулеЙманов, КН. Ильинская и др, И Каталог паспортов «Научно-технические достижения в мелиорации и водном хозяйстве». - Вып. 23. -4.1.-М.: ГУ ЦНТИ, 2001. - С. 35-36.
30. Балакай Г.Т. Система нормирования водогготребности сельскохозяйственных культур в условиях юга России / Г.Т. Балакай, H.H. Ильинская // Каталог паспортов «Научно-технические достижения в мелиорации н водном хозяйстве». - Вып. 23. - 4.1. - М.: ГУ ЦНТИ. 2001. - С. 37-38,
31. Балакай Г.Т. Нормы водопотребностк для орошения сельскохозяйственных культур в условиях Северного Кавказа / Г.Т, Балакай, A.M. Олейиик, И.Н. Ильинская // Каталог паспортов «Научно-технические достижения в мелиорации и водном хозяйстве». - Вып, 23. - 4.1. - М : ГУ НИТИ. 2001. - С, 39-40.
32. Балакай Г.Т. Система контроля эффективности и экологической безопасности использования мелиорированных земель / Г.Т, Балакай, В.А. Кулыгин, H.H. Ильинская и др, // Каталог паспортов: Научно-технические достижения в мелиорации и водном хозяйстве. — Вьт-24. -4. 1.-М.: ГУ НИТИ, 2002.-С И-12.
33. Ильинская H.H. Совершенствование методики экономического обоснования водного п гтшевого режима сельскохозяйственных культур ' И.Н. Ильинская, В,М. Игнатьев .7 Тезисы региональной научно-практической конференции «Экономическое развитие АПК Юте России: Концепции и механизмы»- Ростов-на-Дону: ВНИИЭнН, 2002,- Вьт,2.-118-120.
34. Ильинская И.Н, Сравнительная оценка степени использования бноклиматаческого потенциала на территории Северного Кавказа Н Вопросы мелиорации, - М.: ФГНУ ЦНТИ
«Мелиово динформ». - 2002. - ifs 3-4. - С, 95-10!.
35. Ильинская H.H. Оценка эффективности водопользования в орошаемом земледелии Ростовской области // Мат. науч. секции Россельхозакадеынн «Актуальные проблемы эколо-го-лашлиафтного подхода к мел нора шш земель» - Новочеркасск: НГМД. 2002. - С. 69-73.
36. Ильинска! H.H. Стати ст и чес к не модели прибавки урожайности сельскохозяйственных культур I H.H. Ильинская, 8,М, Игнатьев // Материалы II Междунар. науч.-практ. конф. «Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине н экономике» / ЮРГТУ - Новочеркасск: НПО «Темп», 2002.- Ч. 3. -С. 11-12.
37. Ильинская H.H. Модели урожайности сельскохозяйственных культур при определённых метеоусловиях / H.H. Ильинская, В.М. Игнатьев И Материалы II Междунар. науч,-практ. конф. «Моделирование. Теория, методы и средства» / ЮРГТУ - Новочеркасск: НПО «Темп», 2002. - Ч. 2. - С, 21-24,
38. Ильинская И,Н. Модели урожайности сельскохозяйственных культур / H.H. Ильинская, В.М. Игнатьев .'/ Материалы И Междунар. науч.-практ. конф, «Организация и управление производительностью производственных систем» / ЮРГТУ - Новочеркасск: НПО «Темп», 2002.-С. 8-16.
39. Ильинская H.H. Методика расчёта экономически обоснованных норм водопотребности для орошения // Материалы конф. молод, учёных и сотруд. «Исследования в области решения проблем мелиорации»/ ФГНУ «ГосНИНПМ» - М.: ФГНУ ЦНТП «Мелиоводин-форм», 2002,- С.10-14.
40. Щедрин В.Н. Изменчивость природного увлажнения территории Северного Кавказа / В.Н, Щедрин, H.H. Ильинская // Мелиорация и водное хозяйство. -2002, -№ 5. — С. 23-24.
41. Ильинская H.H. Расчет экологически безопасных норм водопотребности для орошения сельскохозяйственных культур / H.H. Ильинская, В.М. Игнатьев // Вестник РАСХН. -2003.-Jii 5 - С. 26-23.
42. Ильинская И.Н, Учет и контроль экологической безопасности использования мелиорированных земель И Норм ативно-метолнчес кое обеспечение системы государственного контроля и надзора в мелиорации; монография, - М.: ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2003.-С. 358-367.
43. Ильинская И.Н. Методологические подходы к моделированию продукционного процесса агроэкосистем // Современные проблемы мелиорации земель, пути и методы их решения: Сб. науч. тр, по материалам междунар. конференций и науч. семинаров 2003 г, -Новочеркасск: ООО «Геликон». 2003. -Ч. I. - С. 52-35,
44. Ильинская И.Н. Расчет суммарного испарения по агрометеорологическим показателям и ия. сравнительный анализ // Современные проблемы мелиорации земель, пути и методы их решения; Сб. науч. тр. по материалам междунар. конференций и науч. семинаров 2003 г. - Новочеркасск, ООО «Геликон», 2003. -Ч. 2. - С, 1R4-S89.
45. Ильинская И.Н, Нормирование подо потребления при орошении - основа окоси-стемного йодопользовакня / И.Н. Нльннскоя, В.М. Игнатьев U Мелиорация и водное хозяйство,- 2003. -№ 5. - С. 28-2 9.
46. Ильинская И.Н. Оптимизация параметров экономической эффективности нормирования водопотребности / И.Н, Ильинская, В.Н. Щедрин //Вопросы мелиорации: М.: ФГНУ ЦНТИ <(М&лиоводинформ». ~ 2003. -№5-6. - С. 153-161.
47. Щедрин В.Н. Энергетическая эффективность сельскохозяйственного производства в условиях различной обеспеченности ресурсами ,' В.Н. Щедрин, В.М. Игнатьев. It.ll. Ильинская //Доклады РАСХН.- N» 4 - 2004. - С. 66-67.
48. Ильинская H.H. Нормирование орошения н продуктивности агроэкосистем на Северном Кавказе: Монография. - Poctob-h;i-/Iohv: Сев.-Кав, науч. центр высшей школы, 2005,- 111 с.
Подписано в печать 031//, 0$ Тираж I <Ю экз. Заказ №
Типография НГМА, ул. Пушкинская. I)), г, Ноаочеркасск
-
Ильинская, Изида Николаевна
-
доктора сельскохозяйственных наук
-
Саратов, 2005
-
ВАК 06.01.02
- Нормирование водопотребности и продуктивности агроэкосистем на Северном Кавказе
- Орошаемые почвы юга Средней Сибири: свойства, режимы и продуктивность
- Организация периодического орошения на оросительных системах Ростовской области
- Обоснование необходимости развития орошения для обеспечения кормопроизводства в Южном федеральном округе
- Эколого-агрохимический мониторинг состояния и научные основы охраны агроэкосистем от химического загрязнения в Центральном Предкавказье
