УДК 631.671.1

Использование биоклиматических и биофизических коэффициентов для расчета суммарного водопотребления

Ишбулатов М.Г., доцент

Башкирский государственный аграрный университет, Россия

Рассмотрены вопросы использования биоклиматических и биофизических коэффициентов для расчета суммарного водопотребления. Полученные результаты позволяют разработать экологически экономически обоснованные режимы орошения сельхозкультур.

Отечественными и зарубежными исследователями предложены многочисленные методы и формулы для расчета суммарного водопотребления, которые успешно применяются при определении режима орошения. Большинство из них имеют региональную ограниченность и в других условиях могут давать завышенные или заниженные значения, в связи с чем весьма важно правильно выбрать метод расчета суммарного водопотребления сельскохозяйственных культур. С целью проверки возможности применения в условиях Зауралья были сопоставлены величины, рассчитанные по методам Н.И. Иванова и И.А. Шарова с фактическим водопотреблением люцерны, полученным экспериментальным путем, т.е. методом водного баланса. Эти данные приведены в таблице 1.

Таблица 1  - Суммарное водопотребление люцерны, определенное различными методами, мм

Анализ таблицы показывает, что результаты определения суммарного водопотребления по названным расчетным методам дали завышенные значения (на 26-61 %) по сравнению с фактическим водопотреблением.

Поэтому применение расчетных методов для определения суммарного водопотребления приводит к экономически и экологически неоправданному завышению оросительных норм. Для расчета суммарного водопотребления в этих условиях можно рекомендовать метод А.М. и С.М. Алпатьевых, который широко распространен в нашей стране из-за своей простоты. В основу этого метода положено предположение, что суммарное водопотребление является функцией от величины дефицита влажности воздуха.

Для расчета величины суммарного водопотребления за относительно короткие промежутки времени (декады, межполивный период) С.М. Алпатьев предложил дифференцировать значения биоклиматического коэффициента для отдельных фаз развития растений. Если предполагать, что для прохождения той или иной фазы каждая культура в условиях хорошей влагообеспеченности нуждается в определенном количестве тепла, можно ожидать, что биоклиматические коэффициенты зависят от суммы температур, начиная с начала периода вегетации культуры. На основании продолжительных наблюдений на Украине С.М. Алпатьев предложил биологические кривые для основных сельскохозяйственных культур, которые были рекомендованы для всей степной зоны Европейской части страны.

Однако биоклиматический метод, как и многие другие методы определения суммарного водопотребления, представляет упрощенную модель очень сложного процесса. При возделывании различных культур в разных почвенных и метеорологических условиях усиливается влияние факторов, признаваемых второстепенными и не учитываемых моделью. Это отмечается в работах многих исследователей, которые подтверждают изменчивость биоклиматических коэффициентов в пространстве и времени. Наши исследования, проведенные в степной зоне Башкирского Зауралья, подтверждают этот вывод.

Биоклиматические коэффициенты определены по формуле

к= ΣЕ_фак /Σd_фак ,                                                                           

где ΣЕ_фак - суммарное водопотребление по декадам, определяемое методом водного баланса, мм

       Σd_фак  - сумма дефицитов влажности воздуха за этот период, мм.

Анализ полученных коэффициентов показывает, что в условиях Башкирского Зауралья полученные Ишбулатовым М.Г. средние биоклиматические коэффициенты меньше, чем полученные в условиях Украины, что еще раз подтверждает зональность (пространственную изменчивость) названных коэффициентов.

Ниже для сравнения приведены коэффициенты биологической кривой люцерны, полученные С.М. Алпатьевым на Украине и данные Л.М. Чумаковой, полученные для условий Заволжья (рисунок 1).

На различия биологических кривых люцерны по годам оказывают влияние метеорологические условия года, число укосов, урожай.

Рис. 1 -  Региональные биоклиматические коэффициенты люцерны

Таким образом, биоклиматические коэффициенты носят региональный характер и весьма неустойчивы по годам. Разница значений биоклиматических коэффициентов в засушливые и влажные годы вытекает из структуры самой формулы Алпатьева. В засушливые годы сумма дефицита влажности воздуха возрастает намного быстрее, чем растет суммарное водопотребление. Такую закономерность отмечают многие ученые: И.А. Кузник, А.Н. Шувалов, Л.Н. Чумакова и другие.

Результаты наших исследований подтверждаются работами Япарова Г.Х. и Сафина Х.М. Ниже в таблице 3.6 приводятся значения биоклиматических и биофизических  коэффициентов разнопоспевающих травостоев для условий степного Зауралья Республики Башкортостан

Таблица 2  - Биоклиматические и биофизические коэффициенты разнопоспевающих травостоев для условий степного Зауралья РБ

Результаты этих исследований были использованы нами для разработки режима орошения многолетних трав при реконструкции оросительных систем в Баймакском и Учалинском районах. Ниже приведены интегральные кривые дефицита водопотребления люцерны, построенные для года 75% обеспеченности по метеостанции Учалы.

Рис. 2  - Интегральные кривые водопотребления

Как видно из рисунка, при использовании метода Алпатьева оросительные нормы будут повышенными, что может привести к негативным последствиям.

В целях проверки применимости значений биологических коэффициентов, рекомендуемых справочной литературой, в условиях Западного Башкортостана Хафизовым А.Р. выполнено сравнение этих коэффициентов у многолетних трав.

Биологический коэффициент у многолетних трав для условий лесостепной зоны Западного Башкортостана получен путем сопоставления результатов расчетов по формуле Н.И. Иванова с экспериментальными данными испаряемости. В качестве экспериментальных данных использовались значения испаряемости (данные Башгидромет), полученные с поверхности стандартных испарителей на метеостанции Чишмы в летние месяцы в период с 1978 по 1994 годы. Метеостанция Чишмы относится к Чишминскому физико-географическому району Чермасанского округа Прибельской провинции лесостепной зоны Западного Башкортостана. Испарители заполнены почвенным монолитом из типичных черноземов. В качестве сельскохозяйственной культуры в испарителях использованы многолетние травы.

Расчетная испаряемость определялась по метеорологическим данным (температура и относительная влажность воздуха) соответствующих декад в период с 1978 по 1994 годы по той же метеостанции Чишмы (рисунок 3).

Сопоставление расчетных и экспериментальных значений испаряемости (рисунок 3) показало, что динамика испаряемости по формуле Н.И. Иванова совпадает с динамикой фактической испаряемости. Наибольшее совпадение расчетных значений с экспериментальными данными наблюдается при полиномиальном тренде четвертой степени с биологическим коэффициентом равным 0,81. Полученный биологический коэффициент отличается от аналогичного значения биологического коэффициента, рекомендуемого справочной литературой (напр. по Н.В. Данильченко ). Для многолетних трав лесостепной зоны Н.В. Данильченко рекомендует К_б= 0,94…0,96, который отличается от полученного коэффициента на 0,85. Результаты проведенного анализа совпадают с мнением Ишбулатова М.Г. и Сафина Х.М., которые для диагностики полива по метеорологическим показателям в степной зоне Башкортостана результаты, полученные с использованием формул Н. Н. Иванова и И. А. Шарова, рекомендуются снижать на 20-25%.

Рис. 3 -  Сопоставление расчетных и экспериментальных значений

испаряемости по метеорологической станции Чишмы в период с 1978 по 1994 годы

Тогда в условиях Западного Башкортостана, биологические коэффициенты сельскохозяйственных культур можно принимать с поправочным коэффициентом 0,85 (для многолетних трав и картофеля по таблице 3.6).

Таблица 3 - Биологические коэффициенты многолетних трав и

картофеля в различных ландшафтных зонах Западного Башкортостана

Библиографический список:

1. Комиссаров, А.В. Способы орошения и урожайность картофеля в лесостепной зоне Республики Башкортостан / А.В. Комиссаров, М.Г. Ишбулатов, И.Р.Салихов //Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. - Т. 4. № 36-1. - С. 53-55.
2. Ишбулатов, М.Г. Орошаемые земли Башкортостана и их эффективное использование / М.Г. Ишбулатов, Г.Р. Хасанова // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2012. - № 1. - С. 56-58.
3. Комиссаров А.В., Ковшов Ю.А., Ишбулатов М.Г Мониторинг мелиорируемых земель в Республике Башкортостан.//Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. 2011. - № 10 (82). - С. 056-061.
4. Сафин Х.М., Ишбулатов М.Г., Япаров Г.Х  Состояние и использование сельхозугодий в Башкортостане. //Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. 2009. - № 2 (50). - С. 23-26.

1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
   
2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
   
3. Комплексное использование природных ресурсов
   
4. Современные вопросы геологии
   
5. Физика горных пород
   
6. Новые технологии в природопользовании
   
7. Применение современных информационных технологий
   
8. Экономические аспекты недвижимости
   
9. Мониторинг использования объектов недвижимости
   
10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ