Вид культуры: многолетнее луговое разнотравье. Начало вегетации растений 11.04, продолжительность вегетации 170 суток, характерные влажности: предполивная 0,7 ППВ, оптимальная 0,85 ППВ, максимальная 0,92 ППВ, биологический коэффициент 0,9, коэффициент чувствительности растений к неоптимальности влагозапасов 3,5. Дождевание, поливная норма 50 мм, учет прогнозов осадков (да/нет)
Результаты (среднемноголетние значения)
| Осадки теплого периода с учетом весеннего увлажнения, мм | Суммарное испарение теплого периода, мм | Среднемноголетняя оросительная норма, мм | Водообмен между почвенными грунтовыми водами, мм | Глубина грунтовых вод средняя за вегетацию | Относительная продуктивность |
| -94, поток направлен вниз | 6,51 | 0,99 |
Анализ результатов
Результаты моделирования подтверждают возможность организации высокопродуктивных угодий на рассматриваемых землях для обеспечения животноводческих комплексов зелеными кормами. За счет орошения среднемноголетней нормой 311 мм можно обеспечить практически предельную, близкую к биологически возможной продуктивность многолетних трав. Настораживает подъем грунтовых вод, вызванный дополнительным потоком влаги, стекающей вниз по почвенному профилю (водоообмен). В условиях Саратовской области при засоленных грунтовых водах возможно вторичное засоление почвенных горизонтов.
Значительный направленный вниз поток влаги из почвенного слоя будет ускорять вынос гумуса и питательных веществ из почвенного слоя и, возможно, приводить к загрязнению грунтовых вод и близлежащих водных объектов. Эта ситуация усугубится при внесении удобрений на этих сельскохозяйственных угодьях.
Согласно рекомендациям «Опитимизация…» (1990), допустимый водообмен должен составлять порядка 10% суммарного увлажнения теплого периода, т.е. в наших условиях 36 мм потока, направленного вниз.
Еще одной проблемой реализации смоделированного режима является значительное расходование воды на полив. В условиях дефицита водных ресурсов вероятно вода «дороже» высоких урожаев не самой ценной сельскохозяйственной культуры. Опыт стран, орошающих сельскохозяйственные земли в зонах недостаточного увлажнения, показывает, что целесообразно обеспечивать высокие урожаи культур за счет поливов, не стремясь, тем не менее, к потенциальной продуктивности, поскольку это оборачивается негативными экологическими последствиями.
Расчет 3. Оценка функционирования геосистемы в условиях орошаемого возделывания пшеницы
Вид культуры: пшеница районированного сорта. Начало вегетации растений 21.05, продолжительность вегетации 100, характерные влажности: предполивная 0,7 ППВ, оптимальная 0,8 ППВ, максимальная 0,88 ППВ, биологический коэффициент 0,85, коэффициент чувствительности растений к неоптимальности влагозапасов 5,5. Дождевание, поливная норма 60 мм, учет прогнозов осадков (да/нет)
Результаты (среднемноголетние значения)
| Осадки теплого периода с учетом весеннего увлажнения, мм | Суммарное испарение теплого периода, мм | Среднемноголетняя оросительная норма, мм | Водообмен между почвенными грунтовыми водами, мм | Глубина грунтовых вод средняя за вегетацию | Относительная продуктивность |
| -149, поток направлен вниз | 6,20 | 0,98 |
Анализ результатов
Результаты моделирования показывают, что в условиях рассматриваемого участка в Саратовской области можно обеспечить предельно высокую (биологически возможную) продуктивность пшеницы при орошении, для чего в среднем за многолетье нужно обеспечить оросительную норму 378 мм. Значительная часть этой воды расходуется на транспирацию, 149 мм в среднем за вегетацию просачивается в грунтовые воды, вызывая подъем УГВ.
Таким образом, более высокие требования пшеницы к влагообеспеченности вынуждают проектировать более интенсивные режимы орошения, которые способны приводить к негативным экологическим последствиям, обсужденным выше. Понятно, что более высокие значения водообмена еще более усугубляют деградацию почвенного слоя и загрязнение природных вод.
Выводы
Выполненные прогнозные расчеты на основе реальных многолетних климатических данных позволили охарактеризовать функционирование рассматриваемой геосистемы в естественных условиях. Этот процесс характеризуется невысокой продуктивность естественного фитоценоза, сбалансированным среднемноголетним водообменом, глубокими грунтовыми водами. Можно сказать, что смоделированная ситуация в целом соответствует экологически устойчивой геосистеме, способной длительное время без участия человека функционировать и развиваться.
Расчеты водного режима при орошении показывают, что существующая теплообеспеченность в сочетании с оптимизированной влагообеспеченностью создает условия для формирования высоких и стабильных урожаев как многолетних трав, так и пшеницы. Интенсивное орошение потенциально способно приводить к экологическим проблемам, выражающимся в деградации почв и загрязнении природных вод.
Для экологически безопасного использования данных земель необходимо реализовывать такие режимы орошения, которые обеспечивают невысокие водообмены в пределах 0…37 мм (потока, направленного вниз), глубокие грунтовые воды без тенденции повышения УГВ, водосбережение за счет небольших оросительных вод и высокие продуктивности растений без стремления достичь биологически возможных урожаев.
Литература
1. Айдаров И.П., Голованов А.И., Никольский Ю.Н. Оптимизация мелиоративных режимов орошаемых и осушаемых сельскохозяйственных земель. (Рекомендации). - М.: Агропромиздат, 1990. 58 с.
2. Голованов А.И., Зимин Ф.М., Козлов Д.В. и др. Природообустройство. Учебник для вузов. /Под ред. А.И. Голованова. М.: КолосС, 2008.
3. Голованов А.И., Кожанов Е.С., Сухарев Ю.И. Ландшафтоведение. Учебник для вузов. /Под ред. А.И. Голованова. М.: КолосС, 2007.
4. Мелиорация и водное хозяйство: Справочник. «Орошение» / Под ред. Шумакова Б.Б. М. Колос, 1999.
Приложение