Естественная тепловлагообеспеченность - основа рационализации водопользования на агроландшафтах Омского Прииртышья

При решении проблемы рационального водопользования для лесостепной зоны Омского Прииртышья, наряду с повышением продуктивности агроландшафтов, поставлена задача создания и использования современных информационных технологий управления производственными циклами земледелия с применением оросительных мелиораций. Для оценки природной теп-ловлагообеспеченности, освоенной для сельскохозяйственного производства территории лесостепной зоны Омского Прииртышья, была сформирована база исходных данных [1, 2]:

– физико-географические характеристики территории, гидрологические, гидрогеологические и другие природные условия;

– научный и практический опыт в области рационализации водопользования на агроландшафтах лесостепной зоны Омского Прииртышья;

– метеорологические характеристики (по репрезентативным метеостанциям Колосов-ка, Черлак, Исилькуль, Тюкалинск, Омск за 38-летний (1971–2007) ретроспективный период), включающие средние декадные и среднемесячную температуру воздуха, скорость ветра, сумму декадных и месячных атмосферных осадков;

– сведения об агрогидрологических свойствах почвы для зоны аэрации и ее фактической влажности.

Результаты и их обсуждение

По сформированной базе данных расчетами установлены параметры природной тепло-влагообеспеченности территории для месячных и декадных интервалов времени. Определяли тепловлагообеспеченность по коэффициенту природного увлажнения K у согласно методике [3] по зависимости

Ку = (W, + Kx)/E0,                                (1)

где Κ – коэффициент увлажнения за период t a > 5ºС;

W – активные влагозапасы в метровом слое почвы на начало расчетного периода (дата перехода температуры воздуха через +5ºС);

_Κ – атмосферные осадки за расчетный интервал времени, мм; x

E ₀ – испаряемость (максимально возможное испарение) за тот же расчетный период, мм.

Испаряемость определена по районированному гидролого-климатическому методу профессора В.С. Мезенцева по зависимостям [4]:

E = A - " t '0 + 1,5 • d , 0           _{1000         d} 0,75

г

где E ₀ – испаряемость (максимально возможное испарение) за расчетный период, мм;

А – коэффициент, равный 23,3 для месяца, 7,8 – для декады;

∑t > 10ºC – сумма среднесуточных температур воздуха выше 10ºC;

d_i – средние месячные (декадные) дефициты влажности воздуха, мб;

d_г – среднегодовой дефицит влажности воздуха, мб.

Графоаналитические выражения связи коэффициента увлажнения территории лесостепной зоны Омского Прииртышья представлен на рис. 1.

Коэффициенты увлажнения

Кy = 1E-06x6 - 7E-05x5 + 0,0014x4 - 0,0111x3 + 0,0257x2 + 0,1091x - 0,0164

R2 = 0,5309

Кy = -7E-07x⁶ + 5E-05x⁵ - 0,0013x⁴ + 0,0158x³ - 0,0906x² + 0,1912x + 0,2509                                 _{Кy = 6E-07x} ⁶ _{- 4E-05x} ⁵ _{+ 0,0007x} ⁴ _{- 0,0057x} ³ _{+ 0,0093x} ² _{+ 0,0719x + 0,1511}

R2 = 0,378                                                                                  R2 = 0,6782

Рис. 1. Декадные значения коэффициента увлажнения

Анализ декадных значений коэффициента К у за многолетний период по метеостанциям лесостепной зоны Омского Прииртышья свидетельствует о его значительной изменчивости: с циклами увеличения в апреле – мае и сентябре – октябре и спада в июне – июле.

Динамике К у соответствует изменение уровня обеспеченности растений теплом и влагой, что требует корректировки (рационализации водопользования) наряду с агротехническими и другими мелиоративными мероприятиями.

Дефицит увлажнения D определяют по разности между испаряемостью (максимально возможным испарением) и суммой начальных влагозапасов W а в активном (метровом) слое почвы и атмосферных осадков, т. е.

D = E 0 - (К , + W a ) .                                  (3)

При отношении данного выражения к максимально возможному испарению оно преобразуется

D = ( 1 - Ку) . E 0 ,                                    (4)

где К у коэффициент природной увлажненности.

Графоаналитическое выражения связи дефицита увлажнения во времени представлены на рис. 2.

Дефицит природного увлажнения

D = 6E-06x6 - 0,0009x5 + 0,0351x4 - 0,5612x3 + 3,2094x2 - 0,6856x - 0,0529

R2 = 0,5489

D = 4E-05x6 - 0,0033x5 + 0,1084x4 - 1,7311x3 + 13,231x2 - 42,572x + 66,084

R2 = 0,8039

D = 6E-05x6 - 0,0041x5 + 0,1182x4 - 1,6385x3 + 10,44x2 - 22,309x + 28,51

R2 = 0,8948

D = 8E-05x6 - 0,0053x5 + 0,1446x4 - 1,8447x3 + 10,526x2 - 18,299x + 16,126

R2 = 0,8998

D = 8E-05x6 - 0,0057x5 + 0,1481x4 - 1,8027x3 + 9,6477x2 - 14,066x + 14,069

R2 = 0,9194

Рис. 2. Декадные значения дефицита природного увлажнения

Зависимость изменения дефицита увлажнения находится в зеркальном отражении относительно циклов изменчивости К у .

По установленным уравнениям связи дефицитов увлажнения с коэффициентами природной увлажненности К у можно рассчитать рациональную оросительную норму для любого выбранного в регионе объекта и любого по влажности года. Важно использование компьютерной технологии, обеспечивающей автоматизацию расчетов и их реализацию.