Описание модели дано по учебнику «Природообустройство» под ред. А.И. Голованова (М.: КолосС, 2008).
При поиске оптимальных режимов поливов необходимо знать реакцию растений на изменение влажности почвы в корнеобитаемом слое. Известно, что требования растений к влажности почвы изменяются в течение вегетации. Довольно обоснованной и простой является модель накопления продуктивности, предложенная В.В. Шабановым:
где U0 – потенциальная урожайность данной культуры при всех оптимальных условиях и агротехнике; Uф – фактическая урожайность при неблагоприятных условиях; Kw, Kq, Kп, Ks, Kz – коэффициенты, учитывающие неоптимальное увлажнение почвы, обеспеченность теплом, питательными веществами, снижение урожайности из-за засоления и загрязнения почвы. Набор этих коэффициентов может быть увеличен. В программе «Полив» учитывается только влияние влажности на урожайность, которую можно определить по формуле В.В. Шабанова:
;
где 
; 
; 
;
i – номер декады вегетационного период; n – число декад; ai – вклад каждой декады в урожайность, 
; w - относительные доступные влагозапасы в каждую декаду; w - влажность почвы; m – пористость; ВЗ – влажность завядания; wopt – оптимальные влагозапасы для каждой декады; g - коэффициент чувствительности растения на неоптимальность влагозапасов. Зависимость коэффициента b от влагозапасов имеет несимметричную куполообразную форму.
Коэффициент, учитывающий неоптимальность температуры почвы Kq, определяется по аналогичной зависимости, в которой вместо влагозапасов подставляются реальная и оптимальная температура.
Необходимые для модели продуктивности параметры можно оценить с помощью, например, справочника «Мелиорация и водное хозяйство», «Орошение» (под ред. Б.Б. Шумакова, М.:Колос, 1999).
Численные эксперименты
В работе в соответствии с заданием проведены прогнозные многолетние расчеты водного режима и продуктивности растений для участка в Саратовской области для вариантов анализа естественного фитоценоза и мелиорированных земель сельскохозяйственного назначения, занятых пшеницей.
Расчет 1. Оценка естественного функционирования геосистемы
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. Естественные условия, без орошения.
Результаты (среднемноголетние значения)
| Осадки теплого периода с учетом весеннего увлажнения, мм | Суммарное испарение теплого периода, мм | Водообмен между почвенными и грунтовыми водами, мм | Глубина грунтовых вод средняя за вегетацию, м | Относительная продуктивность |
| -3, поток направлен вниз | 7,15 | 0,52 |
Анализ результатов
Результаты моделирования верно воспроизвели существующий естественный водный режим каштановых почв, для которого характерен практически нулевой водообмен между почвенным (корнеобитаемым) слоем и грунтовыми водами (автоморфный, «выпотной» водный режим почв на фоне глубоких грунтовых вод в период вегетации. В этих условиях каштановые почвы стабильно могут существовать длительное время, геосистема в целом характеризуется устойчивостью, динамика гумуса и плодородия таких почв малоподвижная.
Обращает на себя внимание довольно низкая относительная продуктивность многолетнего злакового разнотравья, что довольно характерно для Саратовской области как региона с недостаточным и нестабильным увлажнением. Анализ файла с расчетами показывает, что в отдельные годы продуктивность может составлять как 0,09, так и 0,94, что объясняется вариацией естественного увлажнения.
Как сельскохозяйственные угодья данные земли являются малоценными, но при этом экологически стабильными и не требующими практически никаких затрат по эксплуатации. Они вполне пригодны для экстенсивного традиционного хозяйствования.