Новости
01.01.2022
Поздравляем Вас с Новым годом и Рождеством!
06.03.2021
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2021
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРИРОДООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА МЕЛИОРИРУЕМЫХ ЛАНДШАФТАХ

Авторы:
Город:
Новочеркасск
ВУЗ:
Дата:
14 января 2015г.

Мелиорированные ландшафты степной и сухостепной климатических зон страны занимают значительные территории, поэтому оказывают сильное влияние на окружающую природную среду. При этом отмечается не только положительный, но и отрицательный характер влияния, характеризующийся развитием процессов засоления, осолонцевания, водной эрозии и т.д. [2, 8, 9]. Поэтому весьма актуальными являются вопросы природоохранной деятельности в зоне влияния мелиоративных систем [6], объединяющей комплекс мероприятий, направленных на улучшение состояния окружающей природной среды и уменьшения негативного антропогенного воздействия.

Пути для стабилизации и улучшения экологического состояния мелиорированных земель и прилегающих территорий необходимо рассматривать по нескольким направлениям [3]: повышение эффективности использования водных ресурсов за счет совершенствования процессов управления орошением и водопользованием, достоверности и точности их информационного обеспечения; повышения технического уровня гидромелиоративных систем; разработка и реализация водосберегающих технологий и техники орошения. Таким образом, для регулирования экологических проблем мелиорируемых территорий  необходимо решать комплекс задач по созданию методов и технологий планирования водопользования.

Задачи экологического характера всегда сопряжены с необходимостью учѐта большого числа факторов, что обуславливает применения современных компьютерных средств, технологий и программных продуктов. При этом особое внимание уделяется информационному обеспечению, его точности и достоверности, которые можно обеспечить только при проведении полевых экспериментов. Разработкой водосберегающих технологий орошения сельскохозяйственных культур, а также совершенствованием процессов управления орошением и водопользованием, занимаются в Новочеркасском инженерно-мелиоративном институте имени А.К. Кортунова под руководством доктора технических наук Ольгаренко В.И. [4, 5, 7].

Анализ научных трудов показывает, что общепринятого метода расчета суммарного водопотребления, одинакового пригодного для различных почвенно-климатических условий, не существует; для конкретных почвенно-климатических условий необходима корректировка коэффициентов расчетных методов с учетом агрометеорологической обстановки, влагообеспеченности, уровня минерального питания и биологических особенностей сельскохозяйственных культур. Корректировка методов расчета суммарного испарения позволит повысить точность его определения, следовательно, и точность нормирования орошения, что повысит эффективность использования оросительной воды.

Регулирование водного режима сводится к определению и поддержанию оптимального диапазона влагосодержания корнеобитаемого (расчетного) слоя почвы в соответствии с динамикой физиологических потребностей растений. Особенно этим вопросы необходимо решать в  условиях орошения на черноземных почвах. Многие исследователи отмечают негативное воздействие нерационального орошения на экологическое состояние почв. Поэтому, общей тенденцией экологически обоснованного регулирования водного режима, в том числе и черноземных почв является поддержание диапазона увлажнения в пределах (0,6-0,8) FC т.е. требуется регулирование водного режима агроландшафтов в таком диапазоне, который обеспечиваем получение экономически оправданного уровня урожайности при минимизации потерь на инфильтрацию и сброс, максимальную замкнутость водного баланса и сохранение автоморфного режима почвообразования.

Технология регулирования водного режима включает в себя две составляющие: производственную технологию (техника и технология полива) и технологию информационного обеспечения производственного процесса, позволяющую контролировать, планировать, управлять и оптимизировать производственную технология. Поэтому, эффективность использования водных, энергетических, материально-технических ресурсов определяется соответствием режима влажности почвы требованием растений (точность управления) и качеством водораспределения, зависящим от качества технологии и техники орошения.

Процесс управления орошением представляет собой процесс обеспечения связи между управляющей и управляемой подсистемой на основе обмена информацией, в результате которого определяется величина управляющих воздействий, при регулировании водного режима – это нормы и сроки поливов.

Применение компьютерных технологий управления орошением дает возможность более точно контролировать этапы технологического процесса, организовать их информационное обеспечение и реализацию в производственных условиях. Определение режимов орошения производится на основе учета информации об агроклиматических характеристиках, влагозапасах в почве, влагообмене в зоне аэрации, величине водоподачи, агрогидрогеологических константах почвогрунтов, а также фаз развития растений.

Основной информацией для выбора решений о нормах и сроках поливов служит текущая информация о влажности почвы, которую получают на основе решения уравнения водного баланса:

WK = WH + P + M + Vgr - ET - Vf,                                       (1)

где Р– атмосферные осадки, мм; М - поливная норма, мм; WH - влагозапасы почвы на начало расчетного периода, мм; WK - влагозапасы почвы на конец расчетного периода, мм.

Причем такие составляющие как суммарное испарение (ЕТ), величины подпитки грунтовыми водами (Vgr) инфильтрация (Vf ) определяется на основе данных агроклиматических наблюдений, расчетными методами,

Поливная норма рассчитывается по следующей формуле:

m = WFC - WKP,                                                                      (2)

где WFC - влагозапасы почвы, при влажности соответствующей наименьшей влагоемкости, мм; WKP - влагозапасы почвы, соответствующие нижнему диапазону регулирования, мм.

Величина поливной нормы зависит от мощности корнеобитаемого (расчетного) слоя почвы, фазы развития растений, климатических факторов, принятого диапазона допустимого колебания влагозапасов.

В случае принятия диапазона колебания от 0,7 WFC до 0,9 WFC:

mH = 0,9 WFC - 0,7 WFC,                                                      (3)

В случае принятия диапазона колебания влагозапасов почвы от 0,6 WFC  ДО 0,8 WFC:

m = 0,8 WFC - 0,6 WFС ,                                                       (4)

В случае принятия диапазона колебаний влагозапасов почвы от 0,8 WFC  ДО WFC:

m = W FC  - 0,8 WFC ,                                                             (5)

В общем случае величина поливной нормы определяется по уравнению А.Н. Костякова:

m = 10g×h×(ωFC - ωKP ) ,                                                        (6)

где g- объемная масса расчетного слоя почвы, т/м3; h - глубина расчетного слоя, м; ωFC , ωKP - влажность почвы в %, соответствующая наименьшей влагоемкости и нижнему диапазону регулирования.

При расчете поливной нормы необходимо знать мощность расчетного (деятельного) слоя почвы. Глубина расчетного слоя под  различными сельскохозяйственными культурами, для которых определяется влажность почвы, и вычисляются нормы полива, в зависимости от фазы развития растений и характера почвогрунтов может быть определена по Табл.1.

 Изменение активного слоя почвы в течении вегетации

Таблица 1

 

Культуры

Номер декады отначала вегетации

0 - 2

3 - 4

5 - 8

9 - 10

11 - 14

Капуста

0,30

0,40

0,55

0,60

0,60

 

Сроки полива определяют исходя из следующих соображений: в процессе взаимодействия составляющих факторов уравнения водного баланса, происходит изменение влагозапасов в корнеобитаемом слое почвы, которое на любой момент времени равно интегральной сумме этих составляющих.


Определение сроков полива сводится к вычислению результирующей водного баланса за заданный интервал времени (пятидневка, декада), суммированием этих значений нарастающим итогом, пока не будет достигнуто условие: WK =WKP.

Атмосферные осадки (Р) измеряются с помощью осадкомеров Третьякова и почвенных  дождемеров, располагаемых на каждом поле.

Величина поливной нормы (m) измеряется по водомерным устройствам поливной техники, либо при помощи дождемерных стаканов.

Суммарное испарение определяется по уравнению:


где А1, А2, А3 - комплексные переменные, отражающие влияние климатических условий, влажности почвы и биологических особенностей растений; a0, a1, a2 - параметры, отражающие влияние биологических особенностей растений.

Величина испаряемости (Еw) определяется по данным испарометра ГГИ-3000, устанавливаемого на каждом севооборотном участке. При отсутствии испарометров, Еw может быть определена по региональным зависимостям, полученным автором в результате расчетов по данным метеостанций Ростовской области.

Еw = А (dj)вт                                                                                                           (11)

где dj - дефицит влажности воздуха, мб; Т - температура воздуха, °С; А, В - эмпирические параметры.

Для расчета величин расхода грунтовых вод в зону аэрации используется уточненная автором формула Харченко С.И. [10]:

Vgr= Ew / eрH


  где Еw - испаряемость, мм; р - параметр, для данного типа почв, зависящий от фазы развития растений; Н- глубина залегания грунтовых вод, м.

 

Значения параметров А, В

Таблица 2 

Метеостанции

показатели

А

В

Семикаракорск

1,675

0,026

Ростов

1,593

0,017

Веселый

1,912

0,013

Цимлянск

2,170

0,0172




Глубина залегания грунтовых вод устанавливается по смотровым гидрогеологическим скважинам, оборудованным на каждом сельскохозяйственном поле, для которого рассчитывается поливной режим [1].

  

Изменение параметра «р» в течение вегетации (по данным автора)

Таблица 3

 

 

Культура

Сумма активных температур (°С)

 

0-400

 

400-800

 

800-1200

1200-

1600

1600-

2000

2000-

2400

2400-

2800

2800-

3000

Капуста

1,2

1,0

0,9

0,8

0,7

0,9

1,0

1,2

 

Величина пополнения грунтовых вод за счет инфильтрации атмосферных осадков и оросительных вод определяется по региональному уравнению (Ольгаренко Г.В.) [3]:


где m+Р – водоподача, складывающая из поливной нормы и осадков за расчетный период, мм/сут; ω, ωFC – фактическая влажность почвы и влажность почвы, соответствующая наименьшей влагоемкости, мм; Н – глубина залегания уровня грунтовых вод, м; Еω – испаряемость, мм.

Чтобы избежать чрезмерного накопления ошибки, рекомендуется периодически корректировать величину ET, W  путем ее сравнения с фактическими данными измерения на обслуживаемом  поле.  Такие измерения целесообразно проводить 1-2 раза за вегетацию.

Необходимые для расчета испаряемости данные по температуре и влажности воздуха считаются репрезентативными для полей, удаленных от метеостанции, если разница в значениях для поля и метеостанции, не превышают соответственно ± 1,5 C и ± 3,0 мб. За начало вегетационного периода принимается дата перехода среднесуточных температур воздуха через 50С.

При достаточных ресурсах информационно-советующая система ориентирует производственный процесс на регулирование запаса влаги в почве в пределах оптимального диапазона, обеспечивающего максимальную в конкретных природных и агротехнических условиях отдачу от  орошения, минимизацию потерь воды. Использование предложенного подхода в процессе управления орошением и водопользованием позволит снизить негативное воздействие оросительной воды на экологическое состояние почв мелиоративных ландшафтов.

 

Список литературы

1.      Временные методические указания воднобалансовым станциям на мелиорируемых землях по производству наблюдений и обработке материалов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981 - 296 с.

2.      Ольгаренко В.И., Ольгаренко И.В. Экологически устойчивые мелиоративные системы // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2009. № 21. С. 204-207.

3.      Ольгаренко В.И., Ольгаренко И.В., Ткачева О.А., Ольгаренко Г.В., Капустина Т.А., Тарасенко Е.И., Волошков В.М., Назаренко В.А., Докучаев В.А. Временные рекомендации по составлению и реализации планов водопользования на оросительных системах Ростовской области. - Коломна, 2009. – 104 с.

4.      Ольгаренко И.В. Прогноз и оперативное планирование дифференцированных режимов орошения кормовой свеклы на обыкновенных черноземах Ростовской области:  диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Волгоград, 2003. – 180 с.

5.      Ткачева О.А. Дифференцированные режимы орошения и нормы удобрений капусты на обыкновенных черноземах Ростовской области: диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. Новочеркасск, 2001. – 150 с.

6.      Ткачева О.А. Охрана земель в зоне влияния мелиоративных систем // Вестник Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского Политехнического Института). Серия: Социально-экономические науки. 2014. № 1. С. 138-142.

7.      Ткачева О.А., Большакова Е.А. Водопотребление перца сладкого на орошаемых чернозѐмах // Мелиорация и водное хозяйство. 2007. № 4. С. 34-35.

8.      Ткачева О.А., Мещанинова Е.Г. Эколого-экономические аспекты устойчивости сельскохозяйственного землепользования // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2013. № 1 (09). С. 169-181.

9.      Ткачева О.А., Мещанинова Е.Г., Кулиш Л.П. Экологические аспекты развития мелиорируемых земель // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2009. № 21. С. 156-158.

10.   Харченко С.И. Гидрология орошаемых земель. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 372 с.