КАЛАШНИКОВ А.А., КВАН Р.А., ПАРАМОНОВ А.И.

Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства,

г. Тараз, Республика Казахстан.

НОРМИРОВАНИЕ ОРОШЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ПО ЗОНАМ УВЛАЖНЕННОСТИ КАЗАХСТАНА

Неравномерность выпадения и недостаточность атмосферных осадков, а также значительный приток тепловых ресурсов обусловливают высокую испаряющую способность атмосферы на территории Казахстана. Величина испаряемости, или потенциально возможного испарения, изменяется за теплый период года (апрель - сентябрь) в среднем от 5000-6000 м³/га на севере, до 15000-16000 - в зоне южных пустынь.

В основных земледельческих зонах испаряемость в 2-4, а в отдельных случаях и в 5-6 раз превышает естественную влагообеспеченность, в результате чего на сельскохозяйственных полях формируется неблагополучный водный режим, следствием которого является низкие и неустойчивые урожаи культур.

При районировании территории республики по степени естественной увлажненности за основу принят коэффициент увлажненности (К_у), определяемый отношением естественной влагообеспеченности за биологически активный период (сумма атмосферных осадков и доступных для растений почвенных запасов влаги) к испаряемости за тот же период:

, (1)

где К_у – коэффициент увлажненности;

SР_ef – сумма атмосферных осадков за период апрель-сентябрь, м³/га;

W_a – продуктивные запасы влаги в почве на начало апреля, м³/га;

SЕ – суммарная испаряемость за апрель- сентябрь, м³/га.

По вычисленным значениям коэффициента увлажненности (К_у), на основании данных АО «Казгидромет» по метеостанциям на территории Казахстана выделены агроклиматические зоны увлажненности и соответствующие природные зоны. Зона пустынь разделяется на две широтные подзоны: северную (Пс) – до 46⁰00^/ с.ш. и южную (Пю) – до 39⁰49^/ с.ш. (таблица 1)

Таблица 1 – Агроклиматические зоны увлажненности территории Казахстана

Коэффициент увлажненности, Ку		Зоны увлажненности	Соответствующие природные зоны		Шифр	Основные типы почв
> 0,50		умеренно-засушливая	лесостепь		ЛС	выщелоченные черноземы, обыкновенные черноземы
0,50-0,40		засушливая	засушливая степь		ЗС	южные черноземы
	0,40-0,30	умеренно-сухая	сухостепная		СС	темно каштановые, типично-каштановые
	0,30-0,20	сухая	полупустыня		ПП	светлокаштановые
	0,20-0,10	очень сухая	пустыня северная,		Пс	бурые, серо-бурые
	≤0,10-0,20	очень сухая	пустыня южная		Пю	светлые сероземы
	0,20-0,30	сухая предгорная	предгорные полупустыни		ПГП	серозем, темные сероземы
	0,30-0,50	засушливая горная	предгорные степи		ПГС	темнокаштановые
	> 0,50	умеренно-засушливая и влажная горная		горные степи и леса	ГС	горные типы почв

Основой для определения оросительных норм сельскохозяйственных культур послужили многолетние (1958-2011 гг.) экспериментальные материалы Казахского НИИ водного хозяйства, полученные методом полевого опыта в различных природных зонах республики на опытно-производственных участках. Для перенесения установленных опытным путем данных в районы, неизученные или не имеющие достаточного количества опытных данных, был использован биоклиматический метод. Исходными материалами к расчетам приняты: биологические коэффициенты культур, установленные экспериментальным путем для основных природных зон республики; метеорологические подекадные показатели 180 метеостанций, расположенных в различных природных зонах (за последние 40 лет наблюдений), а также данные по фенологии, агротехнике возделывания сельскохозяйственных культур и почвенно-мелиоративным характеристикам зон Казахстана.

Эвапотранспирация (суммарное водопотребление) – объем воды в м³/га, расходуемый с гектара сельскохозяйственным полем на транспирацию растениями и испарение с почвы - установлен биоклиматическим методом модификации Н.В. Данильченко по зависимости:

ЕТ_crop=К_оК_вЕ (2)

где ЕТ_crop - эвапотранспирация, в м³/га; К_о - микроклиматический коэффициент; К_в - биологический коэффициент, характеризующий роль растений; Е - испаряемость за месячные интервалы времени определена по Н.Н. Иванову [1]:

Е=0,018(25+t)²(100-а), м³/га, (3)

где t - температура воздуха, ^оС; а - относительная влажность воздуха, %.

Численные значения эвапотранспирации сельскохозяйственных культур для различных лет по уровню влажности - среднего (50% обеспеченности), среднесухого (75%) и сухого (95%) года приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Эвапотранспирация сельскохозяйственных культур по природным зонам и уровням влажности года, м³/га

Природная зона	Ку	Обеспеченность, %
		50	75	95
1	2	3	4	5
Яровые зерновые
Лесостепь	0,60-0,55 0,55-0,50	2150 2150	2450 2500	2850 2900
Степь	0,50-0,45 0,45-0,40 0,40-0,35 0,35-0,30	2200 2200 2300 2400	2550 2600 2650 2750	2950 3000 3100 3250
Полупустыня	0,30-0,25 0,25-0,20	2500 2650	2900 3050	3500 3750
Пустыня северная	0,20-0,15 0,15-0,10	2950 3350	3450 3600	3950 4250
Пустыня южная	0,05-0,10 0,10-0,15 0,15-0,20	4100 4050 3950	4350 4150 4000	5100 4500 4450
Предгорная полупустыня	0,20-0,25 0,25-0,30 0,30-0,35 0,35-0,40	3850 3750 3650 3550	3900 3800 3700 3600	4300 4250 4100 3950
Кукуруза на зерно
Степь	0,45-0,40 0,40-0,35 0,35-0,30	3850 3900 4050	4100 4200 4050	4350 4550 4800
Полупустыня	0,30-0,25 0,25-0,20	4300 4650	4700 5000	5300 5550
Пустыня северная	0,20-0,15 0,15-0,10	5000 5550	5550 6150	5950 6600

Продолжение таблицы 2

1	2	3	4	5
Пустыня южная	0,05-0,10 0,10-0,15 0,15-0,20	6150 5950 5900	6850 6200 6000	7650 6750 6350
Предгорная полупустыня	0,20-0,25 0,25-0,30	5850 5650	5900 5700	6050 5800
Предгорная степь	0,30-0,35 0,35-0,40	5550 5450	5600 5500	5700 5600
Сахарная свекла
Пустыня южная	0,05-0,10 0,10-0,15 0,15-0,20	8700 8150 7400	9300 8450 7750	10150 9150 8200
Предгорная полупустыня	0,20-0,25 0,25-0,30	6800 6550	7000 6650	7450 6850
Предгорная степь	0,30-0,35 0,35-0,40	6350 6150	6500 6250	6550 6300
Соя
Степь	0,45-0,40 0,40-0,35 0,35-0,30	3000 3100 3200	3350 3450 3650	3650 3800 4000
Полупустыня	0,30-0,25 0,25-0,20	3450 3800	3800 4150	4400 4650
Пустыня северная	0,20-0,15 0,15-0,10	4150 4600	4600 5100	5000 5500
Пустыня южная	0,05-0,10 0,10-0,15 0,15-0,20	5650 5150 4900	6250 5600 5300	6700 5950 5600
Предгорная полупустыня	0,20-0,25 0,25-0,30	4700 4500	5000 4850	5250 5150
Предгорная степь	0,30-0,35 0,35-0,40	4250 4100	4600 4400	4850 4600
Сады
Пустыня южная	0,05-0,10 0,10-0,15 0,15-0,20	9400 8800 8450	10200 9500 9050	10700 10100 9600
Предгорная полупустыня	0,20-0,25 0,25-0,30	7900 7500	8500 8000	9000 8450
Предгорная степь	0,30-0,35 0,35-0,40	7000 6700	7400 7000	7850 7250
Виноградники
Пустыня южная	0,05-0,10 0,10-0,15 0,15-0,20	5450 5250 5050	6050 5850 5600	6900 6600 6350
Предгорная полупустыня	0,20-0,25 0,25-0,30 0,30-0,35	4800 4650 4400	5400 5200 4950	6000 5750 5450
Предгорная степь	0,30-0,35 0,35-0,40	4200 4000	4750 4500	5200 4950

Оросительная норма – объем воды в м³/га, подаваемый на гектар орошаемой площади за вегетационный период. Определяют ее как разницу между эвапотранспирацией (суммарным водопотреблением) сельскохозяйственной культуры и ее природной влагобеспеченностью.

Оросительные нормы сельскохозяйственных культур на орошаемых землях с глубоким залеганием грунтовых вод (более 3 м), на незасоленных почвах установлены по зависимости:

М = ЕТ_crop - W_a - P_{ef ,} (4)

где М - оросительная норма на незасоленных почвах при глубоком (>3 м) залегании грунтовых вод, м³/га; ET_crop - эвапотранспирация сельскохозяйственных культур, м³/га; W_a - продуктивные запасы почвенной влаги, которые используются растениями, м³/га; P_ef - атмосферные осадки, выпавшие за вегетационный период, м³/га [2].

Величины оросительных норм сельскохозяйственных культур по природным зонам, с учетом естественной их увлажненности и по годам обеспеченности для среднего (50% обеспеченности), среднесухого (75%) и сухого (95%) года - приведены в таблице 3. Приведенные оросительные нормы обеспечивают поддержание в корнеобитаемом слое почвы оптимальный водный режим для продуктивного роста и развития растений и формирования высоких (близких к максимальным) урожаев орошаемых культур.

Таблица 3 – Оросительные нормы сельскохозяйственных культур по природным зонам и годам влагообеспеченности, м³/га

Природная зона	Ку			Обеспеченность, %
				50			75		95
1	2			3			4		5
Яровые зерновые
Лесостепь	0,60-0,55 0,55-0,50			800 1000			1350 1550		2000 2150
Засушливая степь	0,50-0,45 0,45-0,40			1150 1300			1700 1800		2350 2500
Сухая степь	0,40-0,35 0,35-0,30			1500 1700			1950 2150		2750 2900
Полупустыня	0,30-0,25 0,25-0,20			1850 2150			2400 2650		3150 3400
Пустыня северная	0,20-0,15 0,15-0,10			2500 2900			2950 3300		3700 4000
Пустыня южная	0,05-0,10 0,10-0,15 0,15-0,20			3400 3050 2750			3900 3450 3200		4700 4200 3900
Предгорная полупустыня	0,20-0,25 0,25-0,30 0,30-0,35 0,35-0,40			2450 1900 1700 1550			2900 2400 2250 2000		3650 3150 2950 2750
Кукуруза на зерно
Засушливая степь		0,45-0,40 0,40-0,35	2450 2100		2950 3250			3800 4000
Сухая степь		0,35-0,30	3000		3600			4250
Полупустыня		0,30-0,25 0,25-0,20	3350 3600		3800 4200			4600 4850
Пустыня северная		0,20-0,15 0,15-0,10	4000 4450		4650 5300			5300 5900
Пустыня южная		0,05-0,10 0,10-0,15 0,15-0,20	5500 4900 4300		6300 5500 4850			7200 6300 5800
Предгорная полупустыня		0,20-0,25 0,25-0,30	3950 3550		4450 4100			5350 4950
Предгорная степь		0,30-0,35 0,35-0,40	3100 2700		3600 3250			4500 4050
Сахарная свекла
Пустыня южная		0,05-0,10 0,10-0,15 0,15-0,20	7950 7050 5900		8700 7600 6650			9650 8550 7450
Предгорная полупустыня		0,20-0,25 0,25-0,30	4950 4350		5650 4850			6550 5850
Предгорная степь		0,30-0,35 0,35-0,40	3900 3300		4450 3950			5300 4700
Соя
Засушливая степь		0,45-0,40 0,40-0,35	- -			- -		- -
Сухая степь		0,35-0,30	2250			2850		3450
Полупустыня		0,30-0,25 0,25-0,20	2600 3050			3100 3600		3800 4250
Пустыня северная		0,20-0,15 0,15-0,10	3450 4000			4100 4650		4650 5200
Пустыня южная		0,05-0,10 0,10-0,15 0,15-0,20	4850 4200 3600			5650 4800 4350		6550 5600 5100
Предгорная полупустыня		0,20-0,25 0,25-0,30	3250 3000			3750 3550		4650 4400
Предгорная степь		0,30-0,35 0,35-0,40	2750 2400			3200 2950		4100 3750

Продолжение таблицы 3

1	2	3	4		5
Сады
Пустыня южная	0,05-0,10 0,10-0,15 0,15-0,20	7150 6850 6000		8250 7550 6850	9400 8600 7800
Предгорная полупустыня	0,20-0,25 0,25-0,30	5250 4500		6250 5450	7000 6400
Предгорная степь	0,30-0,35 0,35-0,40	4000 3550		4850 4150	5850 4850
Виноградники
Пустыня южная	0,05-0,10 0,10-0,15 0,15-0,20	4800 4200 3550		5600 4800 4300	6500 5600 5050
Предгорная полупустыня	0,20-0,25 0,25-0,30 0,30-0,35	3200 2950 2650		3700 3500 3150	4600 4350 4050
Предгорная степь	0,30-0,35 0,35-0,40	2400 2050		2650 2400	3500 3150

Внутрисезонное (внутривегетационное) распределение оросительных норм установлено по природным зонам и по годам влажности - для среднего (50% обеспеченности), среднесухого (75%) и сухого (95%) года (таблица 4).

Таблица 4 - Внутрисезонное распределение оросительных норм сельскохозяйственных культур по природным зонам и по годам влагообеспеченности

Ку, шифр природных зон	Орошаемые культуры	% обеспеченности	Распределение норм по месяцам, в %
			IV	V	VI	VII	VIII	IX	Х
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
>0,5, ЛС	Яровые зерновые	50			13	66	21
		75			21	64	15
		95		10	31	41	18
0,3-0,5, ЗС, СС	Яровые зерновые	50			20	63	17
		75			31	58	11
		95		8	37	44	11
0,3-0,1, ПП, Пс	Яровые зерновые	50			31	54	15
		75			36	51	13
		95		9	37	44	10
	Кукуруза на зерно	50		6	30	45	19
		75		7	31	44	18
		95		12	32	41	15
£0,10-0,20, Пю	Яровые зерновые	50	5	34	50	11
		75	7	35	46	12
		95	8	36	38	18

Продолжение таблицы 4

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	Кукуруза на зерно	50		8	31	37	20	4
		75		9	33	35	19	4
		95		14	34	32	17	3
	Сады	50		7	24	37	27	5
		75		11	23	31	24	11
		95		9	25	34	23	9
	Виноградники	50		15	28	31	26
		75		16	25	29	27
		95		17	26	30	27
0,20-0,30, ПГП	Яровые зерновые	50		6	67	27
		75		8	63	29
		95		12	58	30
	Кукуруза на зерно	50		5	23	42	28	2
		75		6	24	40	27	3
		95		9	26	36	25	4
	Сахарная свекла	50		4	24	31	23	14	4
		75		8	23	30	22	14	3
		95		9	21	31	24	15
	Соя	50		5	27	34	30	4
		75		8	26	33	29	4
		95		10	25	31	27	7
	Сады	50		15	27	26	21	11
		75		15	25	32	19	9
		95		17	27	30	19	7
	Виноградники	50		13	28	33	26
		75		16	27	31	26
		95		17	26	30	27
0,30-0,40, ПГС, ГС	Яровые зерновые	50			70	30
		75			73	27
		95			75	25
	Кукуруза на зерно	50			15	38	41	6
		75			20	37	38	5
		95			23	34	35	5
	Сахарная свекла	50			15	38	28	16	3
		75			18	35	27	17	3
		95		3	20	32	25	18	2
	Соя	50		3	46	45	6
		75		11	43	39	7
		95		23	39	34	4
	Сады	50		6	41	33	20
		75		22	34	29	15
		95	3	25	33	24	15
	Виноградники	50		13	28	33	26
		75		16	27	31	26
		95		17	26	30	27

Биологически оптимальная оросительная норма сельскохозяйственных культур является основной нормативной базой для совершенствования эффективности водопользования на орошаемых землях при проектировании, реконструкции и эксплуатации водохозяйственных объектов и ирригационных систем применительно к современным условиям сельскохозяйственного производства.

Литература

1. Мелиорация и водное хозяйство: справочник. Орошение / под ред. акад. ВАСХНИЛ Б.Б. Шумакова. - М.: Агропромиздат, 1990. – Т. 6. - 416 с.

2. С.Р. Ибатуллин, Р.А. Кван, А.И. Парамонов, Н.Н. Балгабаев. Нормирование орошения в водохозяйственных бассейнах Казахстана. – Тараз, 2008.-122 с.