Морозов А.Н.

РЕЖИМЫ ОРОШЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Предварительные замечания

Здесь мы коснемся вплотную двух вопросов, которые до сих пор, практически, не учитываются при нормировании водопотребления и разработке режимов орошения сельскохозяйственных культур:

• учет процессов влаго-солепереноса в почвах;
• учет особенностей и последствий применения той или другой техники полива.

На наш взгляд, пока эти вопросы хоть как-то не будут рассмотрены при составлении проектов, схем, ТЭДов, до тех пор о путях решения проблем Аральского региона, по крайней мере, для Узбекистана, Казахстана и Туркменистана, говорить просто не корректно. Итак, рассмотрим:

1. Роль учета процессов влаго-солепереноса в почвах при проектировании режимов орошения сельскохозяйственных культур и при интерпретации результатов полевых экспериментов.

Взяв за основу рассуждений основополагающие законы, установленные еще великим М.В.Ломоносовым в начале XVIII века, попробуем рассмотреть баланс солей в почве, если нет отвода солей дренажем или в подстилающие горизонты при следующих типичных идеальных условиях, отраженных в табл. 1

Таблица 1

От веса метрового слоя почвы это составит примерно 0,3% в год, из них, собственно токсичных солей, примерно 1/3 часть, итого 0,1% в год. За несколько лет почва превратится в солончак только от прихода солей с оросительной водой. То есть, очевидно, что без отвода солей из корнеобитаемого слоя почвы вести длительное орошаемое земледелие в принципе невозможно.

Минуя «скучную» историю того, как ученые пришли к идее промывного режима орошения, попробуем проиллюстрировать на конкретном прогнозе (используя имеющиеся модели влаго-солепереноса в почвах), как будет меняться потребность в оросительной воде, если поставить следующие условия и ограничения, показанные в таблице 2, и каковы будут установившиеся режимы в многолетнем плане.

Таблица 2

Условия и ограничения при моделировании

 

На рисунке 1 показаны результаты прогноза для типичных условий сероземного пояса.

Итак, попробуем прокомментировать результаты прогноза:

а) режим орошения со временем меняется, асимптотически приближаясь к установившемуся - характерному для заданных условий;

б) изменение режима орошения происходит по мере формирования водно-солевого режима почвы (ВСРП) при заданных природных и технических условиях (в данном примере - в сторону увеличения затрат воды на поддержания стабильного ВСРП, однако, если начать эксперимент при условии, что почва сильно засолена, то процесс пойдет в обратном направлении, но всё равно придет к установившемуся режиму).

Естественно, это прогнозы на имитационных моделях и ничего более, но если кто-либо знает о проведении таких экспериментов в полевых условиях, я был бы рад, что-либо узнать о них и обсудить их результаты. Во всяком случае, их можно рассматривать как средство планирования экспериментов.

в) по видимому, из этого следует, что если опыт по установлению потребности растений в воде начинать на очень опресненных землях и вести его не более трёх лет (обычная продолжительность опытов, скорее всего, связанная со сроком аспирантуры их исполнителей), то будут получены явно заниженные значения оросительных норм, по сравнению с теми, которые потребуются в дальнейшем. А, если при этом учесть еще и то, что, как правило, аспиранты в поле выезжают только на вегетационный период и никак не могут учесть когда и сколько воды было подано в не вегетационный период, то становится очевидным, почему опытные данные по связи урожайности с затратами воды (см. рис. 2), собранные нами по почти 300 публикациям настолько неоднозначны, что точки на графике этой зависимости напоминают "облако".

Рис.2. Зависимость относительной урожайности хлопчатника от относительного водопотребления (точками выше линии У/Умах = 1 обозначено число рассмотренных опытов для соответствующего отношения М/Д).

 

И это притом, что при его построении были использованы относительные значения урожая (Уот=У/Умax) и относительные затраты воды (М/Д=Мф/Д).

Здесь: 

• Д -дефицит влаги (Д=Ео-О) за вегетационный период в год проведения опыта;
• Eo – испаряемость с водной поверхности;
• О – атмосферные осадки;
• Мф – оросительная норма в каждом опыте.
• У - урожай в опыте.

Разными индексами обозначено:

• от - относительное значение;
• ф - фактическое значение в варианте опыта;
• мах - максимальное значение в опыте.

Причём, отбирались для анализа только такие серии опытов, в которых все прочие условия оставались неизменными, то есть - на неизменном "фоне" удобрений, агротехники, сорта и т.п., при изменении только водного фактора.

Практика - критерий истины, но как без критического осмысливания можно положить в основу расчетных режимов орошения, упомянутые выше материалы? По-видимому, над этим стоит подумать. Мы на следующих страницах еще вернемся к этому вопросу.

В зависимости от минерализации оросительной воды динамика этого процесса существенно может меняться. Но если сравнивать установившиеся оросительные нормы, то есть, потребные для поддержания адекватных условий произрастания растений при разной минерализации оросительной воды при её достаточно длительном использовании (без относительно ко времени наступления установившегося режима, которое при разном исходном засолении и различной дренированности может составлять от 3 до 15 лет), то, очевидно, что с ростом минерализации оросительной воды будет, при прочих равных условиях, расти потребность в оросительной воде, что и проиллюстрировано на рисунке 3.

Рис.3 Зависимость составляющих оросительной нормы от минерализации оросительной воды

Учет этого фактора в сложившейся ситуации, когда в среднем и нижнем течении рек Амударья и Сырдарья минерализация достигает 1,5 г/л (то есть в 4-5 раз выше той, что фиксируется на выходе рек с гор) наверное, назрел, однако, в проектных проработках он настойчиво игнорируется, по-видимому, в расчете на то, что «само рассосётся» или «после нас - хоть потоп!!!» А пора бы подумать!

 

2. Природа влияния различного вида потерь на водно-солевой режим почв и на инфраструктуру гидромелиоративных систем

На эффективность использования оросительной воды в аридной зоне, где более 50% земель подвержены засолению, очень сильно влияет своевременность поливов, равномерность распределения воды по площади поля, а так же способ её подачи. Природа этого явления обсуждается в разделе Техника полива - ключ к мелиорации засоленных земель, подготовленной автором сайта.

Кроме того, этот вопрос детально обсуждается на странице, подготовленной доктором технических наук Виталием Константиновичем Севрюгиным,, в разделе Техника и технология полива. новые идеи и конструктивные решения, с точки зрения продуктивности использования оросительной воды и конкретных размеров технологических затрат воды, присущих тому или иному способу полива.

Какова роль непродуктивных затрат воды в формировании водно-солевого режима почвы и их влиянии на инфраструктуру гидромелиоративных систем - этот главный вопрос при выборе приоритетности направлений модернизации оросительных систем обсуждается в разделе Какими мы видим гидромелиоративные системы в будущем, подготовленном автором сайта. Он, во второй своей части, касается вынужденных дополнительных объёмов дренирования. Что касается влияния этих непродуктивных затрат на мелиоративное состояние орошаемых земель, то они достаточно очевидны и многократно описаны в литературе, тем не менее мы вкратце остановимся на природе этого явления.

Региональная и местная напорности обычно дополняют друг друга, и их природа на орошаемых землях обусловлена наличием притока со стороны, фильтрационными потерями из каналов, прокладываемых по командным отметкам, и сосредоточенными потерями на глубинную фильтрацию. (Костяков А.Н., Федоров Б.В., Михельсон Б.Н., Аверьянов С.Ф.и многие другие). Эта природная и возникшая из-за нерациональной конструкции системы напорность – серьёзно препятствует созданию нормального водно-солевого режима.

В разделе Влияние техники полива на мелиоративное состояние земель  рассмотрен аспект, связанный с непроизводительными затратами воды при различных способах полива на поле. После обсуждения предварительных замечаний перейдём к поиску способов нормирования водопотребления и расчетов режимов орошения сельскохозяйственных культур, используя имеющиеся в наличии "инструменты" - фактический материал, имитационные модели влаго-солепереноса, технические характеристики различных способов полива и здравый смысл.

В дальнейшем, если это кого-нибудь заинтересует, мы намечаем добавить страницы:

• История вопроса
• Существующие нормативы
• Предлагаемые методики
• Новые нормативы

18 февраля. 2004 года

Вернуться на главную страницу

Как связаться с нами