Диссертация (Обоснование необходимости развития водных мелиораций в Московской области по агроклиматическим показателям), страница 3

Приоценки влагообеспеченности необходимо увязывать природныефакторы, и в первую очередь увлажнительный эффект осадков, с факторамииспарения через коэффициент влагообеспеченности. По этому показателю12потребность устанавливается путем сопоставления фактического запаса влаги спотребным количеством воды на физическоеиспарение и транспирациюрастений. В качестве критерия оценки влагообеспеченности растения можноиспользоватьпараметрыодногоизфизиологическихпроцессов,характеризующих фотосинтез или формирование урожая [59]. Однако, из- засложности определения многих показателей и различия их в растениях длясистематического учета влагообеспеченности они малопригодны.

Методикарасчета влагообеспеченности растений разработанная [4,5], основана на учетеклиматических условий и биологических свойств растений. При этом учитываюттакие факторы, как испаряемость, влагозапасы почвы, вид и сорт растений и фазыих развития.При оценке влагообеспеченности часто используются сочетания годовыхосадков с температурой воздуха, а также применяется гидротермическийкоэффициент [82], представляющий собой отношения суммы осадков к суммесуточных температур выше 10⁰С за период вегетации растений. При значенияхГТК в интервале 1-1,5 мелиоративные мероприятия не требуются.

Если ГТК > 1,5необходимо проведение осушительных мелиораций, а при значениях меньше 1 –необходимо орошение.Однако авторы таких коэффициентов признают неудовлетворительностьпринятой ими оценки, так как она, во-первых, не имеет физического смысла, вовторых, не учитывает зимних запасов влаги и стока с вышерасположенныхмассивов и за пределы рассматриваемого участка, влажности воздуха и другиефакторы.При делении Европейской части Российской Федерации на зоны по степениувлажнения А.Н.Костяков (1960) пользовался коэффициентами естественногоувлажнения как отношение полезных осадков (осадки минус сток) к суммарномуиспарению, которая определялась методом водного баланса.

Им выделены тризоны: избыточного увлажнения (К>1), неустойчивого увлажнения (К=1) инедостаточного увлажнения (К<1). Основные элементы водного баланса13учитываетагроклиматическийкоэффициент,которыйопределяетсякакотношение поступления влаги от атмосферных осадков, используемых почвенныхзапасов и от грунтовых вод к суммарному расходу воды (водопотребление) [108].При составлении общеклиматической классификации Н.Н.Иванов (1956)определял коэффициент увлажнения (К), как отношения годового количествоосадков к годовой испаряемости. При этом им были выделены климатическиезоны по влажности - от избыточно влажной (К>1,5), до ничтожного увлажнения(К<0,13).М.И.

Будыко (1948) степень влагообеспеченности оценивает соотношениемосадков с испарением. Однако, по такому показателю влагообеспеченности дляпустынных районов нельзя установить потребность в орошении. Позднее автор[9]врасчетыопределяемуюрайонированиивлагообеспеченностиметодомтепловоготерриториииеетерриториибаланса.оценкеповводитПрииспаряемость,общеклиматическомусловиюестественнойтеплообеспеченности, он использовал радиационный индекс сухости (К р), какотношение годового радиационного баланса кгодовой сумме осадковумноженную на скрытую теплоту испарения.Следует отметить, что предложенный М.И.Будыко индекс сухости восновном используется для климатических исследований.

Он не может служитьпоказателем увлажнения за внутригодовые периоды, так как не учитываетвнутригодовое перераспределении осадков [36,55].Многие исследователи [3,23,90] предлагают использовать индекс сухостиМ.И. Будыко с учетом распашки земель для определения влагообеспеченности иназывают его как гидротермический коэффициент. По данным, приведенныхавторов, были выделены следующие зоны : при Kар <0.9, зона избыточногоувлажнения, т.е лесная зона ( осадки больше 700 мм, а испарение меньше 600мм);при Kар=0.9 -1.4 зона достаточного и неустойчивого увлажнения т.е. лесостепнаяи степная зоны с количеством осадков 500-600 мм и испаряемостью 400-500 мм;если Kар= 1.4-3 –засушливая зона, куда входит засушливая сухостепная иполупустынная зоны, в которыхосадки составляют меньше 400мм, а14испаряемость достигает до 700 мм и более); если Kар > 3 , зона острозасушливая,т.е.

пустынная ( количество осадков меньше 200мм, а испаряемость больше1000мм).При агроклиматическом районировании территории по обеспеченностирастений водой Д.И. Шашко [106] использовал показатель атмосферногоувлажнения, как отношение годовых осадков к годовой сумме дефицитоввлажности воздуха. При этом зона обеспеченности растений влагой,натерритории бывшего СССР, была разделена на пять зон: избыточно влажная,влажная,умеренная, засушливая и сухая. Согласно полученным значениямпоказателя увлажнения можно судить о вероятности неодинакового увлажнения вразных зонах.С.Л. Миркин (1960), взяв в основу формулы американских ученых Блейни иКриддла, предложил использовать показатель естественной влагообеспеченностидля отдельных групп культур, учитывающих наличие весенних запасовпочвенной влаги.В зарубежной практике широкое распространение получили методыС.Торнтвейтна [111] иЛ.Эмбергер [109].

По Л.Эмбергерудля расчетапоказателя засушливости использовали коэффициент аридности, которыйопределяется по формуле:Kар=100Х/[( Tмакс+ Tмин )+(Tмакс –Tмин )], (1)где Kар - показатель аридности; Х - средняя многолетняя сумма осадков загод; Tмакс - средний многолетний максимум температур воздуха за самый теплыймесяц года; Tмин - средний многолетний минимум температур воздуха за самыйхолодный месяц года. Значения Kар <20 – соответствует пустынным областям, 2040- среднеаридным, 40-65- полуаридным, 65-160 – влажным и более 160 –избыточно увлажненным.По методу С.Торнтвейтна [111]учитывает избыток влагипоказатель увлажнения территориив другие сезоны.

Однако, широкое применение онполучил только при оценке климатических условий.15Многие исследователи при оценке коэффициента увлажнения предлагаютучитывать активные влагозапасы в метровом слое почвы на начало расчетногопериода [81,99]. Так, Ф.К. Цекоева (2012) при нормировании орошениякоэффициент увлажнения рекомендует определять за период с температуройвоздухавыше5⁰С,т.е.завегетационныйпериодбольшинствасельскохозяйственных культур по формуле:Ky=(Wa+P)/E,(2)где Wa-активные влагозапасы в метровом слое почвы на начало расчетногопериода, мм; Р – атмосферный осадки за расчетный период, мм; Е – испаряемостьза тот же период, мм.Необходимость(продуктивных)введениявлагозапасовкоэффициентапочвыувлажнениярекомендуетсяактивныхмногимидругимиисследователями [27,28,29,99].В результате обработки данных коэффициентов увлажнения за многолетнийпериодпо метеостанциям расположенным в различный регионах РФ,установлена изменчивость коэффициента увлажнения и проведено районированиеЕвропейской территории России.

По полученным данным выделены природныезоны границы, которых определяются значениями К>0.8 – лесная зона; 0.51-0.80лесостепная; 0.41-0.50 полузасушливая степная; 0.31-0.40 степная [21,22,23,99].Показатели увлажнения полученные за год или за вегетационный период неотражают влагообеспеченность растений по периодам их развития, этообусловлено неравномерностью распределения метеорологических показателей вгодовом разрезе. Поэтому показатели увлажнения в целом используют дляагроклиматической оценки влагообеспеченности сельскохозяйственных культур.Некоторые авторы [56,60] при прогнозе влагообеспеченности рекомендуютиспользовать осадки за различные периоды года или вегетации. В целом данные осредних значениях коэффициентов увлажнения свидетельствуют об ограниченнойплощадиземельсотносительноблагоприятнойестественнойвлагообеспеченностью территории Российской Федерации, на которой можетстабильноразвиватьсясельскохозяйственноепроизводство.Приэтом16определяющимусловиемпродуктивностиземельявляютсяпочвенно-оценкитепло-климатические условия.Выполненныйобзорсуществующихметодоввлагообеспеченности, свидетельствует об отсутствии универсальных методов.Поэтому при выборе расчетной зависимости необходимо учитывать цели и задачиисследований, а такжевидовые и сортовые особенности возделываемыхсельскохозяйственных культур.

В основу определения влагообеспеченностипредлагается использовать балансовые уравнения водного и теплового режимов.Для оценки количественной характеристики засух и суховеев частоиспользуется дефицит влагопотребления, который определяется по разностимежду испаряемости и испарением [11]. Для оценки влагообеспеченности посевовсельскохозяйственных культур может быть использована разность междуосадкамии испаряемостью. Отрицательное значение характеризует степеньзасушливости климата , а положительное – избыточное увлажнения [108].1.2.

Модели агроклиматических ресурсов и продуктивности агроландшафтовИспользование методов моделирования позволяет прогнозироватьпотребностьворосительныхиосушительныхмелиорацияхиоценитьотносительную урожайность сельскохозяйственных культур.В области моделированияагроэкологических процессов, при которыхучитываются агроклиматические ресурсы и продуктивность агроландшафтов,отражены в работах многих отечественных ученых [16,17, 69,91,101]. В моделиAGROTOOL тщательно исследована ее чувствительность к вариации параметров.По объему проведенных численных экспериментов она заметно отличается отмногих Российских динамическихмоделей [6,69,70,92],Динамические моделипродуктивности агроэкосистем рассматриваются во многих странах мира:AGROSIM (Германия), DSSAT (Международный проект), AGROTOOL (Россия),EPIC (США), CERES (США), WOFOST (Нидерланды).Как известно, любая модель продукционного процесса содержит то илииное количество неизвестных числовых величин, называемых параметрами17модели, от выбора которых зависит качество ее работы, т.е та точность с которойвычисленные фазовые траектории совпадают с измеренными.