Оперативное планирование режимов орошения сельскохозяйственных культур с учетом метеоусловий

(N 00 О г-Н

О сд (N S (N СО

Колосовые озимые 0,5 0,55 0,65 0,75 0,8 _ -

Колосовые яровые 0,35 0,4 0,55 0,7 0,75 0,8 _ - -

Зернобобовые 0,35 0,45 0,6 0,7 _ -

Картофель поздний 0,3 0,35 0,45 0,55 0,6 0,65 _ - -

Картофель ранний 0,3 0,4 0,5 0,6 0,65 _ -

_ - - - 0,9

Кукуруза (зерно) 0,4 0,5 0,65 0,85 0,9

- - - 0,8

Кукуруза (силос) 0,35 0,4 0,55 0,7 0,75 0,8 _

Сахарная свекла 0,4 0,45 0,6 0,7 0,8 _ -

Кормовая свекла 0,3 0,35 0,45 0,55 0,65 0,7 _ -

Столовая свекла 0,3 0,35 0,4 0,5 0,6 0,65 _ -

Люцерна подпок _ - 0,8 ровная 0,5 0,55 0,65 0,75 0,8

Люцерна прошлых _ - 0,9 лет 0,5 0,55 0,6 0,65 0,75 0,8 0,85 0,9

Пастбище орошае 0,6 мое 0,4 0,45 0,55 0,6

Продолж ение табл. 20

Сумма среднесуточных температур воздуха нарастающим итогом от начала вегетации, ° С

Культура 8 о о

Однолетние травы 0,3 0,35 0,5 0,65 0,75 0,75

Многолетние траво смеси 0,45 0,5 0,6 0,7 0,75 0,75

Капуста поздняя 0,3 0,35 0,4 0,5 0,55 0,6 0,6

Капуста ранняя 0,3 0,35 0,45 0,55 0,6 0,6

Овощи (томаты, огурцы) 0,3 0,35 0,45 0,55 0,6 0,6

Овощи (лук) 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,5

ОПЕРАТИВНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ПОЛИВОВ

Для получения высоких и устойчивых урожаев на поливных землях режимы орошения должны учитывать биологические осо бенности возделываемых культур, местные климатические, поч венно-мелиоративные, погодные и другие условия, а также спосо бы, технические средства и технологию полива. При этом должны учитываться все изменения, которые неизбежно возникают на оро сительных системах в процессе эксплуатации. В условиях недос татка оросительной воды эксплуатационные режимы орошения должны предусматривать подачу экономически целесообразных оросительных норм с учетом наличных водных ресурсов и приори тетности орошаемых культур.

Соотношение между водозабором и водопотреблением меняется по годам с различным знаком. При этом следует отметить относи тельную стабильность фактического водозабора на орошение и площадей фактически политых земель по сравнению с изменчиво стью по годам нормативного водопотребления на орошение.

С одной стороны, система учета использования вод в орошае мом земледелии базируется на недостоверных первичных данных о водопотреблении. Нередко принимаются аналогичные предыду щему году значения объемов водозабора. С другой, нормы водопотребности (групповые, средневзвешенные по культурам и по пло щади) представлены недостаточно, так как определяются по однойдвум опорным метеостанциям на весьма значительную и разнород ную территорию административной области.

Кроме того, требуют уточнения площади фактически политых земель и структура орошаемых посевов на каждый расчетный год, что в настоящее время представляет сложность.

В сложившейся ситуации основным резервом повышения эф фективности орошения должно стать рациональное и экономное использование имеющихся водных ресурсов благодаря совершен ствованию технологий планирования орошения.

В достижении этой цели главная роль должна быть отведена нормированию водопользования.

Таким образом, кроме разработки научно обоснованных, дифференцированных территориально и по годам режимов орошения, необходимо создание специализированной службы по реализации этих режимов. Без решения этих вопросов и внедрения их в производство дальнейшее повышение продуктивности орошаемого земледелия представляется проблематичным.

Для орошаемых земель одним из приоритетов является оперативное планирование и управление поливами с оптимизацией сроков и норм их проведения.

Оперативное планирование эксплуатационных режимов орошения с использованием математических моделей и компьютерной технологии повышает точность нормирования объемов подачи воды на полив, обеспечивая эффективность гидромелиорации на различных природно-ландшафтных территориях, адекватный выбор антропогенных воздействий, экологическое равновесие природной среды и ресурсосбережение.

Для достижения наибольшего эффекта от орошения, особенно в условиях непрерывного нарастания дефицита водных ресурсов, контроль влажности почвы сельскохозяйственного поля и управление поливами должны проводиться систематически со следующей периодичностью:

• в обычные периоды: не реже одного раза в пять дней;
• в периоды критических фаз развития растений: ежедневно.

Такая периодичность оценки ситуаций и выработки управляющих решений на предстоящий (прогнозный) период позволяет с высокой надежностью оптимизировать сроки и нормы полива на каждом поливном участке.

Для оперативной корректировки эксплуатационных режимов орошения и расчета доз внесения минеральных удобрений с поливной водой в ФГБНУ ВНИИ «Радуга» разработаны и продолжают совершенствоваться компьютерные программы. В 2008 г. создана и апробирована компьютерная программа «Расчет динамики агроклиматических ресурсов и их регулирование». Расчетный метод основан на оценке уравнения водного баланса применительно к почвенному слою активного влагообмена.

Приходные и расходные статьи баланса определяются следующим образом:

Основа оперативного управления орошением — ежедневный учет запасов влаги в слое активного влагообмена. Эти показатели постоянно меняются в зависимости от вида культуры и фазы ее развития. Если на участке близко залегают грунтовые воды, дефицит водопотребления дополнительно корректируют с учетом капиллярного притока по расчетным и опытным данным.

Принципы и данные для оперативного планирования поливов

Для точного регулирования режимов орошения применяются информационно-советующие системы (ИСС). Они объединяют современные технические средства, данные спутникового мониторинга и наземных приборов, чтобы учесть изменчивость гидрометеорологических условий в пространстве и во времени. Система оценивает потенциал ресурсов тепла и влаги, рассчитывает объем восполнения дефицита природных ресурсов и помогает оперативно вносить изменения в эксплуатационный режим орошения.

Вся поступающая в систему информация систематизируется по ключевым показателям поля, почвы и растений. Это позволяет создавать компьютерные программы для расчета обоснованных, экологически сбалансированных норм полива, гарантирующих устойчивость агроландшафтов.

Структура и алгоритм работы информационно-советующей системы

Оперативное управление поливами строится на автоматизированном сборе данных и постоянном перерасчете водного баланса. Для этого ИСС разделена на четыре функциональных блока, каждый из которых отвечает за свой этап обработки информации.

• Период контроля влажности почвы — за неделю (мм)
• Метеопараметры — температура (°С), влажность воздуха (%), скорость ветра (м/с), осадки (мм)
• Период выдачи графика — на 3–5 суток

1. Анализ текущего состояния агроценозов: блок контролирует влажность почвы в активном слое за неделю в миллиметрах.
2. Сбор и обработка метеоинформации: измеряются фактическая и прогнозная температура (°С), влажность воздуха (%), скорость ветра (м/с) и количество осадков (мм).
3. Расчет оперативного планирования: на основе биоклиматической модели с использованием биологических, микроклиматических коэффициентов и почвенно-мелиоративных констант рассчитываются испаряемость, почвенные влагозапасы, капиллярный приток из грунтовых вод, коэффициенты природного увлажнения и дефицит водопотребления.
4. Выдача рекомендаций: система формирует и выдает на бумажном носителе уточненные графики полива на ближайшие 3–5 суток.

Компьютерные модели рассчитывают рациональные нормы водопотребления при дифференциации коэффициентов и констант. Это позволяет точно отразить динамику внутригодового распределения гидрометеорологических факторов и вероятностный характер процессов в агробиоценозах.

Порядок оперативного контроля и корректировки режимов орошения

Оптимизация эксплуатационных режимов орошения строится на оперативном управлении: графики и объемы подаваемой воды корректируют по «требованию» конкретных поливных участков, обслуживаемых дождевальными машинами. Такой подход позволяет точно выдерживать водный режим почвы, опираясь на регулярные полевые измерения и расчеты водного баланса.

1. Фиксация стартовых влагозапасов. В начале вегетационного периода на поливных участках выполняют измерение влажности почвы, определяя исходные запасы влаги для дальнейших расчетов.
2. Расчетный мониторинг и сбор данных. Динамику почвенных влагозапасов в течение вегетации контролируют расчетным методом с интервалом в пять дней, декаду или месяц. Для этого систематически собирают текущую и прогнозную метеоинформацию, данные о состоянии посевов, ходе агротехнических работ, а также о степени готовности дождевальной техники, оросительной сети и насосных станций. На основе всех полученных сведений выполняют водобалансовые расчеты на текущий период, а также на пятидневный и декадный прогнозы.
3. Полевой контроль вылива. На каждом севооборотном участке регулярно проводят контрольные замеры фактически реализованных поливных норм, проверяя равномерность распределения влаги по площади поля и глубине почвенного слоя.
4. Принятие решения о поливе. По сопоставлению расчетного водного баланса и фактических за замеров агроном оценивает сложившуюся ситуацию и принимает решение о целесообразности, сроках и объемах корректировки режима орошения культур.