Нормирование орошения с использованием комплексной агрометеорологической информации

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Опыт эксплуатации гидромелиоративных систем в степной зоне России свидетельствует как о позитивном, так и о негативном воздействии орошения на агроландшафт. С одной стороны, повышается продуктивность сельскохозяйственных угодий в 2…3 раза, решается продовольственная проблема. С другой стороны, не реализуется потенциальный уровень продуктивности сельскохозяйственных культур, при этом отмечается ухудшение экологической обстановки, которая характеризуется подъемом уровня грунтовых вод, развитием процессов вторичного засоления и осолонцевания почв, водной эрозии, загрязнением природных вод.

Анализ работ российских и зарубежных ученых, а также данных ФАО показывает, что за счет повышения технического уровня гидромелиоративных систем могут быть решены 30…40 % существующих экологических проблем, а остальные - за счет повышения эффективности управления водопользованием.

Нерациональное управление даже при самом высоком техническом уровне оросительных систем приводит к непродуктивным потерям воды на сток и инфильтрацию, снижению плодородия орошаемых почв. При этом бесполезно теряются израсходованные на водораспределение ресурсы и энергия, что особенно недопустимо в современных условиях при значительном росте цен на энергоносители и тенденции снижения энергоотдачи от ресурсов, вкладываемых в орошение.

Управление водным режимом орошаемых земель сопряжено со значительными трудностями, так как динамика влагообеспеченности посевов зависит от большого числа стохастических гидрометеорологических и технологических факторов. Современный уровень развития компьютерных технологий позволяет преодолеть эти трудности.

В России и за рубежом существует множество разнообразных информационных систем и моделей оперативного планирования орошения, точность управления которых зависит как от качества компьютерной техники, так и от того, насколько комплекс применяемых моделей адекватен процессам, происходящим на полях в конкретных почвенно-климатических условиях. орошение влагообеспеченность метеорологический агроландшафт

Для вышеперечисленных моделей базовая информация включает название хозяйств, код возделываемой культуры и участка, даты посева, максимальные запасы доступной влаги в корнеобитаемом слое почвы. Метеорологическая информация включает данные о солнечной радиации, температуре воздуха и точки росы, скорости ветра, дефиците влажности воздуха. Текущая информация состоит из даты предыдущего полива, допустимого снижения запасов влаги в данную фазу вегетации культуры, даты выпадения последнего дождя в течении расчетного периода, количества влаги, поступившей с осадками и поливом за рассматриваемый период.

Качество математических моделей зависит от точности определения суммарного испарения и других составляющих водного баланса, величины которых рассчитываются с использованием коррелятивных связей их с метеофакторами и биологическими особенностями растений при помощи биоклиматических коэффициентов.

Одним из главных недостатков расчетных методов является отсутствие точной информации о влиянии влагообеспеченности посевов и изменчивости гидрометеоусловий на суммарное испарение. Наиболее существенно повышает точность математических зависимостей количественный учет нелинейности связи между величиной депрессии испарения и недостатком почвенной влаги в конкретные фазы развития растений, учет изменчивости гидрометеорологических условий и применение в расчетах относительных, а не абсолютных величин параметров и коэффициентов.

В основном совершенствование эмпирических моделей сходится к повышению достоверности исходной информации, получению региональных коэффициентов, оценке их изменчивости от тепловлагообеспеченности расчетного периода. Для определения коэффициентов по стандартным методикам используют экспериментальные данные, полученные в разные годы, объединяя их для отдельных расчетных периодов (например, для одной фазы развития культуры, но в разные годы исследований).

Установлено, что даже при сходных средних агрометеорологических показателях в разные годы их режим распределения и изменчивость могут отличаться, что сказывается на росте и развитии растений, а, следовательно, и на суммарном испарении. При экспериментальном определении параметров моделей этот фактор необходимо учитывать.

Анализ научно-технических материалов указывает на реальную возможность повышения точности расчетов по моделям за счет учета количественной изменчивости биоклиматических коэффициентов в зависимости от метеорологических условий и влагообеспеченности посевов в конкретные фазы развития растений. Действительно, в существующих моделях вводятся редукционные коэффициенты, которые учитывают депрессию испарения при снижении влагообеспеченности посевов, но без учета нелинейности связей и конкретных фаз развития растений, что неверно с точки зрения физиологии растений, так как на разных этапах онтогенеза недостаток влаги в почве будет по-разному влиять как на темпы прироста биомассы, так и на интенсивность суммарного водопотребления сельскохозяйственных культур.

Авторами предложена методика расчета суммарного испарения, базирующаяся на совместном решении уравнения водного баланса и параболических зависимостей, описывающих с высокой степенью достоверности (r=0,8…0,9) связь между суммарным испарением, тепловлагообеспеченностью вегетационного периода и влажностью почвы в различные фазы развития растений. Решение системы уравнений позволило получить расчетные зависимости для ячменя, люцерны, капусты, лука, томатов, моркови, свеклы.

Для проверки точности разработанной методики была произведена сравнительная оценка ее с общепринятыми методами расчета суммарного испарения. В качестве основных расчетных зависимостей применялись аналитические выражения, предложенные Алпатьевым А.М. и Харченко С.И. на основе прямолинейной зависимости, и параболическое уравнение, предложенное авторами.

Рассчитанные по уравнениям величины суммарного испарения (ЕТ) сравнивались с фактическими независимыми данными, полученными в 1970 и 1971 гг. при исследовании режимов орошения и водопотребления люцерны в сходных гидрометеорологических условиях.

Коэффициент (з), являющийся критерием качества расчетных методов, составил 0,94 при расчетах по формуле Алпатьева А.М. и превысил 0,8; это говорит о том, что методика может давать существенные ошибки. При расчетах по формуле Харченко С.И. коэффициент з = 0,76 и попадает в диапазон значений 0,5…0,8, следовательно, эту методику можно признать удовлетворительной. При расчетах по формуле авторов з = 0,35, его величина меньше 0,5. Следовательно, методику расчета можно признать хорошей в соответствии с методикой оценки качества прогнозов, изложенной в нормативном документе «Наставление службе прогнозов».

Аналитическая зависимость, разработанная авторами на основе теоретически обоснованных уравнений с использованием эмпирических параметров, позволяет учесть влияние изменчивости метеорологических условий, влагообеспеченности посевов на суммарное испарение в конкретные фазы развития сельскохозяйственных культур.

Применение новой методики для нормирования орошения повысит точность расчетов суммарного испарения, динамики влагозапасов и поливных норм, оперативного планирования поливов, а, следовательно, и эффективность орошения.

Размещено на Allbest.ru