МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

 

 
«РОЛЬ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА СЕЛЬСКИХ ТЕРРИТОРИЙ В ОБЕСПЕЧЕНИИ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ АПК»
 
(МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ)
 
Москва 2007


УДК 631.6:626.8(471.2)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ НОРМ ПО СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЕ ОМСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ

Е.Я. Семерханова., В.И. Шмаков
ФГОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет»
г. Омск, Россия

   Northern forest-steppe Omsk Priirtyshye  is in a zone of unstable natural humidifying. Therefore the estimation of possible decrease in crop productivity, in connection with insufficient natural water-supply in different years. It is also necessary expediency of development of irrigation (or increases of its efficiency) in the given soil-climatic zone on the basis of improvement of definition of values of expedient irrigating rates for different years on natural humidifying.

   Объектом исследования является территория Омского Прииртышья, расположенная в южной части Западно-Сибирской низменности, по среднему течению р. Иртыш. Протяженность территории в административных границах Омской области с севера на юг около 1000 км, с запада па восток – более 300 км, общая площадь 141,2 тыс. км2. На юге она граничит с Казахстаном, на востоке – с Новосибирской, северо-востоке – с Томской, северо-западе – с Тюменской областями. По природным условиям вся площадь делится на три зоны: северную (южная тайга) площадью 51,7 тыс. км2 (36,6 % территории), лесостепную – 62,8 тыс. км2 (44,4 %) и степную – 26,6 тыс. км2 (19 %). В структурном отношении земли сельскохозяйственного назначения занимают площадь 8989,0 тыс. га, что составляет 64 % от площади общего земельного фонда.
   Размеры и географическое положение исследуемой территории определяют разнообразие ее природно-хозяйственных условий, видов и типов комплексных мелиораций, уровня и степени деградационных процессов и явлений.
Омское Прииртышье  по происхождению рельефа является озерно-аллювиальной равниной, за исключением современных речных долин, имеющих аллювиальный характер.
Поверхность территории представляет собой пологоволнистую равнину с незначительным уклоном с юга на север. Плоскоравнинный характер поверхности обусловливает зональное распределение ландшафтов в виде широтных географических зон: лесной; лесостепной и степной.
   Северная часть области входит в лесную зону. Лесостепная зона располагается между лесной на севере и степной на юге, занимая преимущественную площадь. Поверхность лесостепи плоская, ровная, слегка волнистая. Характерная черта ландшафтов – грядообразные возвышенности «гривы», чередующиеся с ложбинами /Герасимов И.П. 1940 и др./. Широкие междуречные пространства –  «лощины», остатки русел древних потоков, нередко заняты болотами, озерами и малыми водотоками. Абсолютные высоты междуречных пространств достигают 100-140 м.
Геоморфологическая изученность территории Омского Прииртышья в границах Омской области охарактеризуется по данным геолого-съемочных работ «Иртышской нефтегазоразведочной экспедиции», а также на основе научных обобщений, выполненных Герасимовым И. П. /1940/, Федоровичем Б.А. /1957/, Воскресенским С.С. /1962/, др. и представляет – среднюю верхнечетвертичную современную аллювиальную равнину с комплексом  эрозионно-аккумулятивных пойменных и надпойменных террас, образовавшихся в результате деятельности реки Иртыш и его притоков - третья надпойменная терраса реки Иртыш.
Почвы и почвенные условия Омского Прииртышья изучены достаточно хорошо /Градобоев Н.Д., 1960;  Берников В.В., 1961,1968; Богданов Н.И., 1977 и др. Западно-Сибирская северная лесостепная провинция - зона  серых лесных автоморфных и полугидроморфных почв, выщелоченных и обыкновенных черноземов, лугово-черноземных и луговых почв, комплексов солончаков, солонцов, солодей и болотных почв [1].         
   В целом климат территории типично континентальный, формирующийся под влиянием свойств Азиатского материка, что обусловливает неустойчивость погоды, а также резкую смену температур. Открытость территории со всех сторон обусловливает беспрепятственное проникновении холодных масс воздуха с севера и наоборот – сухих из Казахстана и Средней Азии  /Иванов В.К. 1970 и др./.
Максимальная температура воздуха здесь летом достигает 38-41°С, а зимой опускается до 45-50°С. Самый холодный месяц - январь. Среднемесячная температура воздуха в северной части -20,1°С, в южной -18,6°С. Самым теплым месяцем является июль.
Зима устанавливается обычно во второй декаде ноября, когда формируется устойчивый снежный покров. Максимальную мощность он достигает только в феврале. Мощность снежного покрова меняется по зонам и годам, увеличиваясь в направлении к северной части территории. Глубина промерзания почвенного профиля в этом же направлении уменьшается с 2,6 до 1,6 м., а средние сроки оттаивания почвы приходятся на период от середины мая до конца июня.
Сумма среднесуточных температур за период с температурой более 10°С изменяется в пределах зоны распространения оросительных мелиорации в среднем от 1900 до 2100оС, с увеличением в южном направлении при значительном варьировании по годам.
Среднее количество годовых осадков на этой территории увеличивается от степи к северной лесостепи, составляя 240-400 мм. Основная доля их приходится на период май-август – 130-240 мм, при преимущественном выпадении их в июле и августе.
Для всей территории в зимнее время преобладающими являются ветры юго-западного и западного направлений, летом западного и северо-западного направления.
   Неустойчивость погоды в зоне развития орошаемого земледелия весьма характерна для Омского Прииртышья, что подтверждается по данным метеостанций Большеуки, Тюкалинск, Тара, Большеречье.
Значительная разница в зависимости от года наблюдается по длине безморозного периода – 87-145 дней (при средней 114) и дате перехода среднесуточных температур воздуха через 5 и 10°С – весной, соответственно, в среднем 23.04 и 12.05 и осенью – 6.10 и 16.09, при разнице в сроках наступления их весной – 37 и 20 дней, а осенью – 33 и 12 дней.

Таблица 1
Основные среднемноголетние климатические характеристики северной лесостепи
Омского Прииртышья (по данным метеостанций Большеуки, Тюкалинск, Тара,
Большеречье /1962-2005гг./)

Показатель

Среднее

Предел варьирования

от

до

1

2

3

4

Дата перехода среднесуточной температуры воздуха через 0°С, весной/осенью

 

09.04/25 10

 

25.03/10.10

 

22.04/16.11

Дней со среднесуточной температурой воздуха >0°С

 

200

 

174

 

213

Продолжение табл. 1

1

2

3

4

Дата перехода среднесуточных температур воздуха
через 5°С весной/осенью

 

23.04/06.10

 

07.04/23.09

 

13.05/25.10

Дней со среднесуточной температурой > 5°С

166

156

183

Дата перехода среднесуточной температурой через
10"С, весной/осенью

 

12.05/19.09

 

16.04/02.09

 

5.06/02.10

Дней со среднесуточной температурой > 10°С

130

112

148

Сумма активных температур. > 5°С /> 10°С

2392/2117

-/15050

-/2550

Дата последнего весеннего заморозка

22.05

07.05

12.06

Дата первого осеннего заморозка

14.09

22.08

06 10

Продолжительность безморозного периода, дней

114

145

87

Дата появления снежного покрова

8.11

21.09

20.11

Дата схода снежного покрова

8.04

23.03

29.05

Высота снежного покрова, см

24

 

 

Глубина примерзания почвы, см

142

78

260

Суровость зимы (температура наиболее холодного
месяца) °С

 

-18,2

 

-30,8

 

-8,7

Тепловое состояние лета (температура наиболее
теплого месяца) °С

 

19,4

 

23,1

 

14,7

Количество осадков – май-сентябрь/зa год, мм

245/363

 

 

Приход ФАР, млрд ккал/га

3,0

 

 

Количество часов солнечной активности

2200

 

 

Bегетационный период, сут.

166

 

 

   Оценка тепло-влагообеспеченности выполнена с помощью метода гидролого-климатического районирования проф. В.С. Мезенцева, согласно которому территория относится к  зоне оптимального сочетания тепла и влаги в средние и среднесухие годы. Анализ климатических факторов территории Омского Прииртышья в границах Омской области свидетельствует об изменении влагообеспеченности сельскохозяйственных культур с севера на юг от избыточной до недостаточной /Мезенцев В.С., 1987; Карнацевич И.В. 1991 и др.).
   Совершенствование структуры посевов и технологии выращивания сельскохозяйственных культур позволили повысит продуктивность орошаемого гектара с 2,18 т/га в 1976-1980 гг. до 2,76 и 3,06 т/га кормовых единиц (по данным ежегодных отчетов ФГУ «ОМСКМЕЛИОВОДХОЗ» ).
   Как показали двадцатилетние результаты стационарных исследо­ваний лаборатории орошаемого земледелия СибНИИСХ, образованной в 1978 г., потенциал орошаемого гектара Омского Прииртышья даже в умеренно обеспеченные теплом годы составляет не менее 10 т/га сухой массы однолетних и многолетних трав при двух урожаях (укосах),            5 т/га зерна яровых и 7 т/га озимых зерно­вых культур.
Установление научно обоснованных, экономически целесообразных оросительных норм применительно к конкретным природно-хозяйственным условиям представляет собой весьма сложную проблему. Для северной лесостепи Омского Прииртышья эта задача усложняется в связи географическим положением региона, чрезмерным разнообразием рельефа, территориальной неравномерностью распределения тепла и влаги, а также недостаточностью имеющегося научного и практического опыта для решения данной проблемы.
   Для оценки природной тепло - вла­гообеспеченности,  освоенной   для сельскохозяйственного производства территории, была сформирована база исходных данных:
метеорологические характеристики  (по репрезентативным данным метеостанций Большеуки, Тюкалинск, Тара, Большеречье за 43-летний (1962-2005 гг.)  ретроспективный период с апреля по октябрь), включающие среднедекадную температуру воздуха, относительную влажность воздуха, среднедекадную скорость ветра, сумму декадных атмосферных осадков;
сведения о механическом составе, водно-физических и химических свойствах почвы для зоны аэрации;
физико-географические характеристики территории;
научного и практического опыта для решения данной проблемы;
гидрогеологических и других природных условий.

Обеспеченные оросительные нормы

   По сформированной базе данных расчетами установлены размеры оптимальных оросительных норм для четырех основных культур, возделываемых на орошаемых землях северной лесостепи Омского Прииртышья – подсолнечника, овса, викоовсяной травосмеси и многолетних трав. Численные значения их и диапазон изменения  приведены на рисунке и в таблицах. Ранжирование оросительных норм представлено для сухого (5 %),  среднесухого (15 %) и среднего (50 %) обеспеченности годов по дефициту водопотребления (Е-Ос).
   Расчеты по определению  целесообразных оросительных норм для данного региона, оросительной системы и каждой из куль­тур севооборота выполнены по методике расчета водного режима и режима орошения, основой, для которой  послужили водно-балансовые уравнения, предложенные И.П. Айдаровым, А.И. Головановым,  Ю.Н. Никольским и М.А. Смирновым [1, 4]. В ходе расчетов  рациональных оросительных норм по методике
Ю.Н. Никольского и В.В Шабанова [2] определяли величину действительно возможной урожайности рассматриваемых культур при реализации предлагаемых режимов орошения.

Таблица 2
Оптимальные оросительные нормы сельскохозяйственных культур в
северной лесостепи Омского Прииртышья

Номер дека-ды от начала
вегетации

Годы по увлажненности

сухой год 5 %-й
обеспеченности

средний сухой год 15 %-й обеспеченности

средний год 50 %-й обеспеченности

Е-ОС, мм

ОР, мм

Wk

Е-ОС, мм

ОР, мм

Wk

Е-ОС, мм

ОР, мм

Wk

Овес + многолетние травы

1

3.9

0

0.65

7.1

5

0.65

-14.8

20

0.65

2

-8.8

0

0.71

18.3

0

0.65

-12.1

0

0.67

3

39.1

25

0.65

39.6

35

0.66

11.7

40

0.65

4

41.3

35

0.66

41.6

35

0.65

49.8

0

0.69

5

19.7

15

0.65

54.2

55

0.66

-23.6

20

0.65

6

24.7

25

0.66

33.1

30

0.65

25.6

0

0.65

7

32.7

30

0.65

-31

0

0.70

-17.2

25

0.65

8

22.5

20

0.65

1.2

0

0.66

-19.7

10

0.65

9

28.6

30

0.66

14.3

10

0.66

-34.4

10

0.65

10

24.3

25

0.66

0

0

0

4

0

0.67

урожайность, т/га

11,62

13,71

10,54

Многолетние травы

1

25.2

20

0.65

25.8

25

0.65

15.3

15

0.65

2

35.7

20

0.66

25.1

10

0.66

8.9

0

0.68

3

33.1

25

0.65

24.2

15

0.65

23.8

15

0.66

4

14.7

15

0.66

34.1

30

0.65

7.6

5

0.66

5

27.9

25

0.65

59.5

60

0.66

19.2

15

0.65

6

41.8

40

0.65

29.1

30

0.67

42.5

40

0.65

7

41.3

40

0.65

31.9

30

0.65

23.9

25

0.66

8

29.9

30

0.65

24.1

25

0.66

2.5

0

0.65

9

20.1

20

0.65

7.5

5

0.65

21.7

20

0.65

10

8.5

10

0.66

10

10

0.65

41.5

40

0.65

11

6.2

5

0.65

-23.3

0

0.69

17.1

15

0.65

12

-11

0

0.67

-38.8

0

0.70

36.6

35

0.65

13

3.3

0

0.66

20.9

0

0.65

16.6

15

0.65

14

15.7

10

0.65

2

0

0.66

9.9

10

0.68

15

6.6

5

0.66

10

0

0.65

-9.2

0

0.67

Продолжение табл. 2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

16

3.2

0

0.65

17.8

10

0.65

8.4

0

0.65

урожайность, т/га

 

10,19

 

10,89

 

9,51

Подсолнечник

1

21.9

20

0.65

10.7

10

0.65

2.3

0

0.65

2

6.8

0

0.68

7.3

0

0.68

-11.2

0

0.71

3

41.6

30

0.66

22.1

10

0.66

32.7

10

0.65

4

-27

0

0.71

18.7

15

0.66

32.4

25

0.66

5

21.9

15

0.66

53.8

50

0.65

12.7

10

0.66

6

2.6

0

0.66

51.1

50

0.66

20.6

20

0.66

7

25.2

20

0.66

35.6

35

0.65

29.9

30

0.66

8

14.7

10

0.65

0.5

0

0.65

26.9

25

0.65

9

22.7

20

0.65

12.2

10

0.65

41.7

40

0.65

10

-0.9

0

0.66

-22.7

0

0.69

34.3

35

0.66

урожайность, т/га

 

76,50

 

40,76

 

62,97

Овес, вико-овсяная травосмесь

1

11

0

0.66

4.4

0

0.66

13.5

5

0.65

2

8.3

0

0.68

13.1

0

0.67

40.6

0

0.67

3

26.3

10

0.65

36.3

20

0.65

-1.6

35

0.66

4

25.2

20

0.65

22

15

0.65

11.3

0

0.69

5

61.5

60

0.66

13.1

10

0.65

85.4

10

0.65

6

53.5

50

0.65

29.5

30

0.66

15.9

0

0.65

7

36.3

35

0.65

44

45

0.66

16.2

25

0.66

8

-5.5

0

0.66

14.9

15

0.66

17.1

5

0.65

9

2.1

0

0.65

22.2

20

0.65

4.1

10

0.66

10

-29.5

0

0.69

13.5

15

0.66

-12.2

0

0.67

урожайность, т/га

 

16,59

 

14,36

 

13,48

 

ОР – декадная оросительная  норма,  мм; Wk – влагозапасы на начало и конец  расчётной  декады, см3/см3; ОС  –  сумма  осадков  за  декаду,  мм; Е —  суммарное  испарение  за  декаду, мм;   Е -Ос — декадный дефицит водопотребления, мм

Значения рациональных оросительных норм имеют тесную связь с изменением природной тепло-влагообеспеченности (коэффициентом увлажнения Ку). Они возрастают в направлении с северо-востока на юго-запад. Наименьшая территориальная изменчивость оросительных норм отмечается во влажные годы (от 0 до 20-40 мм), наибольшая - в сухие годы (от 0 до 40-60 мм).
Что касается их изменчивости во времени (в разные по влажности годы), то в условиях северной лесостепи оросительная норма в сухие годы увеличивается в 5-6 раз. То есть в условиях северной лесостепи Омского Прииртышья имеются различия в режимах орошения как по территории, так и в зависимости от влажности года. Отсюда следует, что пространственно-временная  изменчивость оросительных норм сельскохозяйственных культур должна учитываться не только при проектировании и эксплуатации оросительных систем, но и при определении технологий орошения. 

Выводы

1. Северная лесостепь Омского Прииртышья нахо­дится в зоне неустойчивого естественного увлажнения. Поэтому необходима оценка возможного снижения урожайности сельскохозяйственных культур, в связи с их недостаточной естественной водообеспеченностью в разные по увлажнению годы, а также целесообразности развития орошения (или повышения его эффективности) в данной почвенно-климатической зоне на основе  определения значений целесообразных оросительных норм для разных по естественному увлажнению лет и с учетом состояния службы эксплуатации гидромелиоративных систем.
2. При проектировании орошения следует отдавать предпочтение таким системам, которые обеспечат не только высокие урожаи, но и окупятся.
3. Для этого необходимо усовершенствовать водохозяйственные и технико-эконо-мические расчеты определения значений целесообразных оросительных норм для разных по естественному увлажнению лет (среднего, среднесухого и сухого) и их территориальной изменчивости;
4. Применение всех видов мелиорации  на исследуемой территории должно основываться на современных принципах комплексности адаптивно-ландшафтного земледелия с обязательным учетом естественных природных и хозяйственных факторов.

Библиографический список 

  1. Айдаров И.П., Голованов А.И., Никольский Ю.Н. Оптимизация мелиоративных режимов орошаемых и осушаемых сельскохозяйственных земель (рекомендации).           –М.: ВО «Агропромиздат». 1990. 57 с.
  2. Мищенко Л. Н. Почвы Омской области и их сельскохозяйственное использование: учебное пособие. /Л. Н. Мищенко. – Омск:  ОмСХИ, 1991. 163 с.
  3. Никольский Ю.Н., Шабанов В.В. Расчет проектной урожайности в зависимости от водного режима  мелиорируемых земель. //Гидротехника и мелиорация. 1986. № 9.              С. 52-58.
  4. Оптимизация водно-воздушного режима осушаемых пойменных земель (Марков Е.С., Никольский Ю.Н., Кожанов Е.С., Шмаков В.И. и др.)  Отчет НИС МГМИ. Гос. регистрационный номер 0186.0117140. – М., 1987. – 100 с.