Регулирование водного режима орошаемых обыкновенных черноземов при близком залегании уровня грунтовых вод
На правах рукописи
ТУРУЛЕВ ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА
ОРОШАЕМЫХ ОБЫКНОВЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ
ПРИ БЛИЗКОМ ЗАЛЕГАНИИ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД
Специальность: 06.01.02 – "Мелиорация, рекультивация и охрана земель"
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
Новочеркасск – 2008
Диссертационная работа выполнена на кафедре мелиорации земель в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Новочеркасская государственная мелиоративная академия" в период с 1976 по 2008 гг.
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН
Кружилин Иван Пантелеевич;
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор, Заслуженный мелиоратор РФ
Иванова Нина Анисимовна;
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Сухарев Виталий Иванович
Ведущее предприятие – ФГОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет (ФГОУ ВПО ДонГАУ)
Защита состоится 19 декабря 2008 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.049.01 в ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» по адресу: 346 428, г. Новочеркасск Ростовской области, ул. Пушкинская 111, ауд. 339, факс (86352) 45-164.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО НГМА, с авторефератом – на сайте Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки Минобразования и науки РФ [email protected]. Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью предприятия, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.
Автореферат разослан 2008 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
кандидат сельскохозяйственных наук,
профессор, Заслуженный мелиоратор РФ, Сенчуков Г.А.
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. В степной зоне Российской Федерации, при наличии плодородных черноземных почв и высокой теплообеспеченности, лимитирующим фактором для роста и развития сельскохозяйственных культур является недостаточное увлажнение среды их произрастания (почв и приземного слоя воздуха). В этих почвенно-климатических условиях региона научно обоснованное использование оросительных мелиораций позволяет в два-три и более раза увеличить продуктивность сельскохозяйственных угодий.
Вместе с тем, более чем 3050-летний опыт применения крупномасштабного регулярного орошения в Северо-Кавказском регионе показывает, что наряду с безусловным положительным продуктивным эффектом от оросительных мелиораций отмечается ухудшение мелиоративного состояния регулярно орошаемых почв. В частности, на продолжительно орошаемых землях наблюдается развитие таких негативных явлений, как подъем уровня грунтовых вод и связанное с ним вторичное засоление и осолонцевание обыкновенных черноземов, ухудшение их водно-физических показателей. Это обусловлено не только невысоким техническим уровнем ряда действующих оросительных систем региона, но и неэффективным регулированием водного режима орошаемых земель, особенно в условиях неглубокого залегания грунтовых вод.
К примеру, только в Ростовской области (из 215 400 га по состоянию на 01.01.2006 г.) используются орошаемые земли с глубиной залегания грунтовых вод до 3,0 м на площади в 103 068 га, а с глубиной менее 1,0 м – 6166 га.
На необходимость применения водосберегающих и "водощадящих" технологий орошения земель (черноземов в особенности) неоднократно указывали ведущие отечественные ученые Айдаров П.П., Галямина Е.П., Голованов А.И., Данильченко Н.В., Иванова Н.В., Коваленко П.И., Кружилин И.П., Козин М.А., Ольгаренко В.И., Ольгаренко Г.В., Остапчик В.П., Скуратов Н.С., Харченко С.И., Шевченко П.Д., Щедрин В.Н. и другие. Вместе с тем и к настоящему времени не все аспекты ведения орошаемого земледелия в целом и регулирования водного режима почв, в частности, в степной зоне страны для условий высокого уровня грунтовых вод должным образом научно обоснованы, а имеющиеся рекомендации крайне слабо используются на практике.
Проблему разработки "водощадящих" и водосберегающих технологий оросительных мелиораций обыкновенных "староорошаемых" черноземов в условиях неглубокого уровня грунтовых вод актуализируют масштабы земель в Северо-Кавказском регионе и преимущественно в Ростовской области, оросительные системы которых выбраны в качестве объекта исследований.
Разработке научного обоснования технологий регулирования водного режима обыкновенных черноземов и режимов орошения сельскохозяйственных растений культивируемых на староорошаемых землях степной зоны Российской Федерации посвящено настоящее научное исследование. Исследования проводились в Новочеркасской государственной мелиоративной академии (НГМА), Персиановской опытно-мелиоративной станции НГМА (ПОМС), Ростовской ОМС ЮжНИИГиМ (х. Елкин Багаевского района), на Семикаракорской полевой экспериментальной базе (СПЭБ) Государственного гидрологического института (ГГИ), оросительных системах Ростовской области, Краснодарского и Ставропольского краев в рамках госбюджетной НИР "Разработать технологии полива сельскохозяйственных культур для условий степной зоны, обеспечивающие экологическую устойчивость мелиоративных систем", ГНТП "Плодородие" (1994-2006 гг.), НИР НГМА на 2006-2010 гг. 03.04.02.01 "Усовершенствовать технологии орошения сельскохозяйственных культур, обеспечивающие повышение продуктивности мелиорируемого гектара на 20-30 % и экономию водных ресурсов на 15-20 %".
Цель работы заключается в разработке научного обоснования регулирования водного режима староорошаемых обыкновенных черноземов степной зоны Российской Федерации и режимов орошения сельскохозяйственных растений в условиях близкого к поверхности залегания уровня грунтовых вод (1,5-2,5 м) для повышения продуктивности угодий, сохранения плодородия почв и улучшения мелиоративного состояния земель.
Основными задачами исследований являются:
- обоснование возможности регулирования водного режима обыкновенных черноземов степной зоны и режима орошения сельскохозяйственных растений в условиях близкого к поверхности залегания уровня грунтовых вод;
- получение экспериментальных данных по динамике изменения водных констант староорошаемых черноземов Северо-Кавказского региона (запасов влаги и поливных норм для различной глубины и порогов увлажнения почв);
- установление закономерностей распределения почвенной влаги в зоне аэрации и развития корневой системы сельскохозяйственных культур при различных поливных режимах и разноуровенном залегании грунтовых вод;
- получение зависимостей по определению объемов использования грунтовых вод во взаимосвязи с биологическими особенностями сельскохозяйственных культур и глубиной проникновения корневой системы, позволяющих уточнить их оросительные нормы при близком уровне грунтовых вод;
- разработка научно-методического подхода к дифференцированной и интегрированной качественной и количественной оценке мелиоративного состояния староорошаемых черноземов для условий высокого стояния уровня грунтовых вод характеризуемых различной минерализацией;
- разработка рациональных и эффективных режимов орошения сельскохозяйственных культур (сорго-суданкового гибрида, озимой пшеницы, кукурузы) возделываемых на обыкновенных староорошаемых черноземах при близком к поверхности уровне разноминерализованных грунтовых вод;
- проведение биоэнергетического и экономического обоснования технологии регулирования водного режима и ведения растениеводства на обыкновенных подтапливаемых грунтовыми водами черноземах в условиях орошения.
Объектом исследований является водный режим орошаемых обыкновенных черноземов продолжительно эксплуатируемых оросительных систем Северо-Кавказского региона и режимы орошения сельскохозяйственных растений, культивируемых в условиях высокого уровня стояния грунтовых вод.
Методология исследований. Методологическую основу работы составляет системный подход, позволяющий выявить причинно-следственные связи между водно-физическими свойствами почвогрунтов на староорошаемых земельных массивах, природно-мелиоративными факторами, биологическими особенностями сельскохозяйственных культур и водным режимом почв при близком залегании уровня разноминерализованных грунтовых вод. Опытно-производственные и региональные исследования водных режимов орошаемых земель и режимов орошения сельскохозяйственных культур включали многолетние натурные эксперименты и измерения изучаемых параметров на действующих оросительных системах региона.
Научную новизну работы составляют:
- обоснованная и экспериментально подтвержденная научная концепция (гипотеза) технологии регулирования водного режима староорошаемых обыкновенных черноземов на продолжительно эксплуатируемых оросительных системах юга степной зоны Российской Федерации и режимов орошения сельскохозяйственных культур, выращиваемых в условиях близкого к поверхности залегания уровня разноминерализованных грунтовых вод;
- экспериментально установленные и уточненные параметры водных констант староорошаемых обыкновенных черноземов (для современного их состояния), включая данные по запасам влаги, поливным и оросительным нормам для различных глубин и порогов их увлажнения;
- экспериментально установленные (подтверждающие концепцию) закономерности развития корневой системы широко культивируемых в регионе сельскохозяйственных растений (кукурузы, озимой пшеницы, сорго-суданкового гибрида) в условиях разработанной технологии регулирования водного режима обыкновенных староорошаемых черноземов с близким к поверхности почв уровнем стояния грунтовых вод;
- полученные и практически подтвержденные эмпирические зависимости использования растениями грунтовых и оросительных вод с учетом биологических особенностей и глубины проникновения корней сельскохозяйственных культур при близком залегании уровня грунтовых вод;
- разработанный научно-методический подход количественной оценки мелиоративного состояния орошаемых земель с высоким стоянием уровня грунтовых вод, новые и уточненные составляющие параметры оценки мелиоративного состояния орошаемых черноземов при высоком стоянии уровня грунтовых вод на основе разработанного количественного показателя.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Научная гипотеза и основанные на ней технологии регулирования водного режима староорошаемых обыкновенных черноземов на действующих оросительных системах Северо-Кавказского региона и режимов орошения сельскохозяйственных культур, выращиваемых в условиях близкого (от 1,0 до 3,0 м) к поверхности уровня грунтовых вод;
2. Закономерности распределения влаги в почвенно-грунтовом слое в пределах зоны аэрации от атмосферных осадков и орошения в зависимости от различных систем вегетационных поливов и влияния капиллярного поднятия грунтовых вод при различной глубине их стояния;
3. Зависимости по определению объемов использования грунтовых и оросительных вод сельскохозяйственными культурами с учетом их биологических особенностей и глубины проникновения корневой системы при близком к поверхности (от 1,0 до 3,0 м) залегании уровня грунтовых вод;
4. Водосберегающие и водощадящие поливные режимы, основанные на установленных закономерностях развития корневой системы сельскохозяственных растений, произростающих на обыкновенных староорошаемых черноземах с разными показателями увлажнения почвогрунтовой толщи по глубине формируемыми инфильтрацией атмосферных и поливных вод и капиллярным поднятием грунтовых вод;
5. Экспериментальные данные по биоэнергетическому и экономическому обоснованию выращивания сельскохозяйственных культур на основе предложенной технологии режимов их орошения и регулирования водного режима орошаемых обыкновенных черноземов в условиях высокого стояния уровня грунтовых вод.
Достоверность результатов исследования
- Научная гипотеза и технологии регулирования водного режима орошаемых обыкновенных черноземов основаны на многочисленных экспериментальных натурных и лизиметрических данных и комплексном анализе почвенно-климатических и водно-физических свойств исследованных почв.
- Положенные в основу технологии регулирования водного режима орошаемых обыкновенных черноземов качественные и количественные закономерности формирования и динамики изменения влажности почвенного слоя; зависимости изменения водного режима обыкновенных черноземов от почвенно-климатических условий, водоподачи, состояния орошаемых почв и агрокультур установлены, проверены и уточнены натурными исследованиями на опытных участках и крупных орошаемых массивах.
- Надежность выводов определяют: - экспериментальные данные более чем двадцатипятилетних исследований, выполненных на мелиоративных стационарах, опытных участках и в пределах крупных оросительных систем региона для широкого спектра природно-климатических условий; - результаты математической обработки полученных результатов замеров и анализов с высокими значениями коэффициентов регрессионных корреляционных отношений в полученных расчетных зависимостях.
- Отдельные из полученных данных и зависимостей гармонично согласуются с известными данными и закономерностями других авторов.
Практическая ценность работы заключается в:
- Практических рекомендациях по регулированию водного режима староорошаемых обыкновенных черноземов и выращиванию сельскохозяйственных культур в условиях высокого стояния уровня грунтовых вод;
- Предложенном рациональном (водосберегающем и водощадящем ) режиме орошения сорго-суданкового гибрида, озимой пшеницы и кукурузы, культивируемых на староорошаемых обыкновенных черноземах в условиях высокого уровня стояния разноминерализованных грунтовых вод;
- Разработанной для условий Северо-Кавказского региона и исследованных почвенно-климатических условий информационно-советующей системы (ИСС) "Водный режим".
Практические рекомендации по регулированию водного режима орошаемых обыкновенных черноземов имеют надежное биоэнергетическое обоснование и характеризуются высокими экономическими показателями.
Широкая апробация и производственная проверка рекомендаций, методик и информационно-советующей системы, дифференцированные режимы орошения сельскохозяйственных культур в зависимости от мелиоративного состояния орошаемых земель проведена на Донской, Нижне-Донской, Мартыновской, Багаевско-Садковской, Нижне-Манычской, Манычской, Азовской, Пролетарской, Приморской оросительных системах. Внедрение научных рекомендаций осуществлено на площади более 10000 га, используемой для выращивания озимой пшеницы, кукурузы и сорго-суданкового гибрида. Информационно-советующая система "Водный режим" прошла апробацию в трех типичных почвенно-климатических зонах Ростовской области, Ставропольском и Краснодарском краях.
Личный вклад автора. Определение направлений исследований, разработка схем полевых опытов и элементов методики наблюдений, критерии оценки влияния почвенно-климатических факторов на изменение составляющих водного режима, биологические особенности роста и развития культур и их корневой системы, формирование урожая и его качество, математические зависимости и их анализ, а также разработка регулирования водного режима почв, его производственная проверка и внедрение, выводы и предложения производству в диссертационной работе выполнялись лично автором. В проведении ряда полевых исследований участвовали сотрудники НГМА и Персиановской ОМС, а также СПЭБ ГГИ и РООМС ЮжНИИГиМ: Егорова Г.А., Донцов Е.С., Левченко Г.П., Волков А.С., Тульверт В.Ф., Маркин В.В., Мартыненко Г.Н., Лачина Н.И., Алипатова Н.И., Семенова Л.Л. Доля автора в научно-исследовательских работах, результаты которых вынесены на защиту, составила более 60 %, их производственной проверке и освоении – 100 %.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на семинарах по вопросам биологических, экономических и экологических основ нормирования водопользования орошаемого земледелия в г. Днепропетровске (1989 г.), ГГИ (г. Ленинград, 1991 г.), ежегодно (в период с 1990 по 2007 гг.) – на научно-технических конференциях в НГМА, на производственных совещаниях в хозяйствах орошаемой зоны Ростовской области, на совещаниях специалистов-эксплуатационников Департамента по мелиорации земель и сельскохозяйственному водоснабжению Ростовской области "Ростовмелиоводхоз", на совещаниях специалистов-проектировщиков Государственного учреждения проектный институт "Южводпроект", на совместном заседании секции "Мелиорации и орошаемого земледелия в степной зоне" и "Эксплуатации гидромелиоративных систем" отделения Земледелия, мелиорации и лесного хозяйства Россельхозакадемии (г. Новочеркасск, 1999 г.) и других.
Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 52 научные работы объемом более 120 печатных листов, из них лично автором 60 п.л., в том числе четыре монографии объемом 34 п. л.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 382 страницах машинописного текста и содержит: введение, 6 глав, выводы, 47 рисунков, 78 таблиц в тексте, 16 приложение. Список использованной литературы включает 383 наименования, в том числе 22 иностранных авторов.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В первой главе приводится анализ современного состояния изученности проблемы регулирования водного режима продолжительно орошаемых черноземов в условиях высокого стояния уровня грунтовых вод.
Опыт орошения земель на оросительных системах степной зоны показывает примеры как позитивного, так и негативного его воздействия на плодородие почв и особенно чернозёмов. Одним из наиболее значимых средств воздействия на орошаемые почвы являются поливные и почвенно-грунтовые воды. Ведущие ученые – мелиораторы (Аверьянов С.Ф., Голованов А.И., Галямина Е.П., Данильченко Н.В., Коваленко П.И, Остапчик В.П., Ольгаренко В.И., Ольгаренко Г.В., Харченко С.И., Кружилин И.П., Айдаров И.П., Черемисинов А.Ю., Безднина С.Я., Щедрин В.Н., Решеткина Н.М., Сенчуков Г.А., Шумаков Б.Б.) неоднократно отмечали, что неэффективное использование оросительной воды, даже при относительно высоком уровне оросительных систем, приводит к фильтрационным потерям, что сопровождается подъёмом уровня грунтовых вод и ухудшением мелиоративного состояния земель. Наблюдаемое ухудшение мелиоративного состояния земель на продолжительно эксплуатируемых оросительных системах не исключает их продолжающееся использование для ведения растениеводства до проведения реконструкции и системного мелиорирования почвогрунтов. Указанное обстоятельство и предопределило формирование научной проблемы, связанной с природопользованием на землях продолжительно (от 30 до 50 лет) действующих оросительных систем Северо-Кавказского региона, почвы которых представлены обыкновенными подтапливаемыми грунтовыми водами чернозёмами.
Оценка известных научных разработок по данной проблеме проведена по трем взаимоувязанным и взаимообусловленным направлениям.
1. Исследованиями почв на продолжительно и интенсивно эксплуатируемых мелиоративных (оросительных) системах установлены факты труднообратимых процессов изменения их водно-физических свойств и характеристики. Так, исследованиями (Скуратова Н.С., Калиниченко В.П., Ковды В.А., Полуэктова Е.В., Турулева В.А., Андреев Г.И., Козлечков Г.А.) установлены факты уплотнения (слитизации), осолонцевания (ощелачивания), засоления, изменения водно-физических характеристик почв, вызванных интенсивными поливами (переполивами) водами с повышенной минерализацией, подъёмами уровня грунтовых вод и другими причинами. Интенсивное и не всегда научно-обоснованное использование обыкновенных черноземов на староорошаемых (более 3050 лет) землях Северо-Кавказского региона также привело к ухудшению их мелиоративного состояния. Несмотря на наличие ряда работ по изучению их свойств, данные процессы изменения водно-физических показателей обыкновенных черноземов, особенно за продолжительный период (то есть в динамике), не получили должного обобщения и нуждались в уточнении, что и было определено одной из задач настоящих исследований.
2. Особое значение для ведения орошаемого земледелия и растениеводства в рассматриваемых условиях имеет подбор сельскохозяйственных культур, адаптированных к произрастанию в условиях высокого стояния грунтовых вод повышенной минерализации, имеющих глубинную корневую систему, позволяющую использовать грунтовые воды капиллярной каймы с глубиной проникновения корней в почвогрунтовую толщу до 1,5 2,5 м.
Орошаемые земли региона интенсивно используются для выращивания сельскохозяйственных культур, адаптированных к условиям их произрастания и, в частности, на орошаемых обыкновенных черноземах (с системно ухудшающими водно-физическими свойствами) при высоком и постоянно повышающемся уровне грунтовых вод. Вопросы высокопродуктивного растениеводства на землях продолжительно эксплуатируемых оросительных систем рассмотрены в трудах Ивановой Н.А., Красовской И.В., Петинова Н.С., Носатовского А.И., Слёзкина П.Р., Соколова А.В., Грамматикати О.Г., Турулёвой В.А. и других. И, в частности, изучены вопросы биологии и культивирования таких широко распространенных в регионе и выбранных к исследованиям культур, как сорго-суданкового гибрида, кукурузы, озимой пшеницы. Отметим научно установленные данные по солеустойчивости указанных культур (пшеница относится к очень сильно солеустойчивым культурам с С100 3,5 г/л, сорго-суданковый гибрид – сильно солеустойчивым с С100 <2,5 г/л и кукуруза относится к среднесолеустойчивым культурам с С100 1,3 г/л). Установлено, что глубина проникновения корневой системы культур зависит от: нижнего предполивного порога; плотности сложения, аэрации и мощности почвенно-грунтовых слоев; минерализации грунтовых вод; количества и качества питательных веществ. Вместе с тем, имеется дефицит ряда научных данных, необходимых для оптимизации режимов их орошения в условиях высокого стояния грунтовых вод, среди которых: данные по динамике развития корневой системы при различных условиях увлажнения почвенно-грунтовой толщи; водопотребления этими растениями почвенной влаги и грунтовых вод различной степени минерализации. На восполнение дефицита экспериментальных данных и обобщение информации по указанным вопросам направлены настоящие исследования.
3. Для высокопродуктивного орошаемого земледелия на продолжительно эксплуатируемых оросительных системах с почвенным покровом, представленным обыкновенными черноземами, при высоком уровне стояния грунтовых вод, особое значение имеют гидрогеологические условия почвенно-грунтовой толщи. Установлено, что при наличии относительного водоупора и определенном сочетании элементов водного баланса в почвогрунтовой толще формируется водонасыщенный слой почвогрунтов, появление которого вызывает образование капиллярной каймы (Роде А.А., Решеткина Н.М., Ковда В.А., Турулева В.А., Харченко С.И., Кац Д.М. и др.). Капиллярная кайма начинается от уровня грунтовых вод. В пределах капиллярной каймы влажность слоев грунта изменяется от уровня соответствующего полной влагоемкости (в нижней части) до наименьшей и менее влагоемкости (в верхней ее части). В пределах слоя почвогрунтов от их поверхности до горизонта стояния грунтовых вод возможны различные сочетания слоев с разным уровнем их влажности, формируемой за счет инфильтрации атмосферных или поливных вод (с поверхности в глубину) и капиллярного поднятия грунтовых вод (снизу вверх). Данные обстоятельства влияют на характер распространения корневой системы растений и их водопотребление.
Указанные выше объекты и предметы исследования находятся во взаимосвязи и взаимовлиянии. Так, объемы водопотребления растениями из капиллярной каймы формируемой в почвенно-грунтовой толще за счет капиллярного поднятия вод, зависят от: глубины залегания грунтовых; водно-физических свойств почв и подстилающих их грунтов; качественных и количественных показателей минерализации грунтовых вод; биологических свойств растений (характер развития корневой системы в глубину почвогрунтов, водопотребность, отношение к характеру солености вод); увлажнённости слоёв в зоне расположения корневой системы инфильтрующими и капиллярно поднимаемыми водами; обеспеченности увлажнения почв естественными осадками и поливными водами. В свою очередь, закономерности связи проникновения корней растений в почвенно-грунтовую толщу зависят не только от биологии растений, но и от характера и режима увлажнения зоны их проникновения, качества (химического состава) почвенно-грунтовых вод. Искусственное управление влажностью слоёв почвогрунтов позволяет стимулировать развитие корневой системы в направлении капиллярной каймы и использование растениями грунтовых вод.
Таким образом, три указанных направления исследований: 1) изучение водно-физических свойств староорошаемых обыкновенных чернозёмов и подстилающих их грунтов в конкретных условиях региона; 2) исследование закономерностей роста и развития сельскохозяйственных растений, культивируемых на староорошаемых чернозёмах в условиях близкого стояния грунтовых вод; 3) изучение закономерностей распределения слоёв с разными показателями влажности, формируемой за счет инфильтрации и капиллярного поднятия грунтовых вод, были положены в основу научной гипотезы настоящего научного исследования. А неисследованные аспекты крупной научной проблемы – культивирования сельскохозяйственных растений на староорошаемых чернозёмах действующих оросительных систем Северо-Кавказского региона в условиях высокого к поверхности стояния уровня грунтовых вод были определены основными задачами настоящего научного исследования.
Во второй главе "Оценка природно-хозяйственных условий региона исследований" описаны и анализируются условия региона исследований.
Регион определен зоной оросительных систем регулярного орошения с 30-50-летним периодом их эксплуатации с почвами, представленными обыкновенными чернозёмами и расположенными в Ростовской области, Краснодарском и Ставропольском краях на землях с высоким уровнем стояния разноминерализованных грунтовых вод от 1-го до 3-х метров. Основные объекты исследований выбраны в Ростовской области, а поверочные в соседних с ней субъектах (на системах Краснодарского и Ставропольского краев).
При выборе объектов исследований (участков и крупных массивов орошаемых земель), расположенных преимущественно на оросительных системах Ростовской области учитывалось: наличие широкого спектра разноклиматических зон, характерных для всего региона распространения обыкновенных чернозёмов в южностепной зоне РФ; многолетний период (3050 лет) интенсивного сельскохозяйственного использования земель при их регулярном орошении; высокая степень водно-мелиоративного освоения агроландшафтов (с долей орошаемых земель составляющих 12 % от площади используемых сельскохозяйственных угодий); типичность используемых компоновочно-конструктивных решений оросительных систем; многолетний период формирования гидрогеологических условий на орошаемых землях и в том числе территорий с высоким стоянием уровня грунтовых вод; разноплановое, разноинтенсивное и разноэффективное использование орошаемых земель; широкий спектр качества используемых оросительных и грунтовых вод.
Третья глава "Место проведения, программа и методика исследований" посвящена экспериментальной части работы, которая выполнялась в 1976-2007 гг. на землях Ростовской областной – опытно-мелиоративной станции (РООМС), совхоза "Красновский" Багаевского района, на полигоне Семикаракорской экспериментальной базы Государственного гидрологического института (СПЭБ ГГИ), а также в хозяйствах региона на территории 9-ти оросительных систем департамента "Ростовмелиоводхоз" с общей площадью орошаемых земель около 200 тыс. га. Эксперименты по исследованию регулирования водного режима почв и режимов орошения сельскохозяйственных культур выполнялись в полевых условиях на разных по биологии культурах:
1). Сорго-суданковом гибриде (с линейной корневой системой и глубоким (до 2,02,5 м) проникновением корней в почвенно-грунтовую толщу; устойчивостью к повышенной минерализации грунтовых вод (до 57 г/л); продолжительным вегетационным периодом, захватывающим весь засушливый период с ранней весны до поздней осени);
2). Кукурузе (с углубленной до 2,53,0 м корневой системой), отличающейся слабой солеустойчивостью (с содержанием солей в почве 0,20,4 %);
3). Озимой пшенице (непродолжительный в пределах засушливого периода года вегетационный период; относительно слаборазвитая в глубину корневая система и относительно малое суммарное водопотребление; относится к солеустойчивым культурам).
Таким образом, подбор культур к исследованиям позволяет рассматривать широкий спектр условий для подбора оптимальных режимов орошения и водных режимов орошаемых обыкновенных чернозёмов с близким залеганием грунтовых вод различной минерализации, обеспечивающих высокую продуктивность и улучшение вводно-физических характеристик почв.
Опыты 1 и 2 с посевами сорго-суданкового гибрида проводились на полях РООМС и землях хозяйства "Красновский" Багаевского района РО и включали четыре их варианта при слоях увлажнения дождеванием 0-60 и 0-80 см: 1 – без орошения; 2 – поливы при 70-75 % НВ (контроль); 3 – поливы при 80 % НВ; 4 – поливы при 70-75 % НВ "биологический контроль".
На варианте 4 поливы дождеванием производились при достижении в расчетном слое нижнего порога влажности 70-75 % НВ с одновременным наблюдением за глубиной залегания грунтовых вод, их капиллярной зоной, максимальной глубиной проникновения корневой системы растений. При проникновении корней в капиллярную зону грунтовых вод поливы отменялись. Этот вариант опытов назван "биологический контроль" ("б.к.").
Исследования по определению и уточнению количества грунтовых вод, использованных в процессе вегетации сорго-суданковым гибридом, выполнялись в лизиметрах (опыт 3) на полигоне Семикаракорской полевой экспериментальной базы Государственного гидрологического института (СПЭБ ГГИ) со следующей схемой опыта: 1. При глубине грунтовых вод Нгр=1,0 ± 0,1 м; 2. Нгр=1,5 ± 0,1 м; 3. Нгр=2,0 ± 0,1 м; 4. Нгр=2,5 ± 0,2 м.
Разработка и внедрение дифференцированного режима орошения озимой пшеницы и кукурузы (опыты 4 и 5), выращиваемых на землях с близким к поверхности залеганием грунтовых вод выполнялись на полях СПЭБ ГГИ и в хозяйствах Багаевского и Семикаракорского районов. Схемы опытов 4 и 5 включали следующие варианты: 1. При глубине грунтовых вод Нгр=1,5 ±
0,1 м; 2. Нгр=2,0 ± 0,15 м; 3. Нгр=2,5 ± 0,2 м; 4. Нгр>3,5 м.
При проведении полевых опытов с сорго-суданковым гибридом, кукурузой, озимой пшеницей использовались рекомендованные технологии возделывания этих культур ("Система ведения сельского хозяйства Ростовской области". 1980 и 1985 гг.), сортами и гибридами, районированными для данного региона. Опыты проводились в кормовых и зерновых севооборотах. В полевых исследованиях использовались методики Доспехова Б.А. (1968, 1973, 1985), ВНИИ кормов им. Вильямса Б.Р. (1971, 1983), ВНИИ орошаемого земледелия (1983) по постановке и проведению полевых опытов. Площадь опытных делянок составляла 100 м2, повторность опытов 3-х и 4-х кратная. Опытные данные обработаны дисперсионным и регрессионным методами.
Программой опытов предусматривалось проведение систематических наблюдений за влажностью почвы в начале и в конце вегетационного периода, подекадно в расчетном слое и до грунтовых вод, а также одновременно за максимальной глубиной развития корневой системы растений. Аналогичные наблюдения выполнялись в лизиметрах. Полученные результаты позволили установить закономерность развития корневой системы культуры в глубину в зависимости от поливного режима, нижнего порога увлажнения, биологических особенностей культуры, глубины залегания капиллярной зоны грунтовых вод, а также климатических условий вегетационного периода и года.
Даты наступления основных фаз роста и продолжительность межфазных периодов определялись по методике Госсортсети, масса растений – по методике ВНИИ кормов, глубина развития корневой системы – по Доспехову Б.А. и Станкову Н.З., влажность почвы – термостатно-весовым методом (ГОСТ 5179-64). Поливные нормы вычислялись расчетным методом и учитывались с помощью расходомеров и осадкомеров. Испаряемость и использование грунтовых вод растениями рассчитывались по методике ГГИ. Глубина грунтовых вод определялась путем замера на стационарных гидрогеологических скважинах, при отборе почвы до УГВ, а также на временных скважинах, минерализация грунтовых вод и содержание водно-растворимых солей в почве – по Аринушкиной Е.В.. Поливы по вариантам опытов осуществлялись дождевальной машиной ДДА-100МА соответствующими расчетными нормами.
Годы исследований по обеспеченности осадками имели следующую характеристику: 5 % – очень влажный год – 4 года; 5-25 % – очень влажный – средневлажный год – 9 лет; 25-50 % – средневлажный – средний год – 7 лет; 50-75 % – средний – среднесухой год – 6 лет;
75-95 % – среднесухой – очень сухой год – 8 лет; >95 % – очень сухой год – 1 год.
Для достижения поставленной цели исследования выполнялись при обязательном соблюдении следующих основных условий: почвы опытных участков и региона внедрения – черноземы обыкновенные орошаемые; почвы не засолены или слабозасолены – сумма токсичных солей в метровом слое находится в интервале 0,02 % <ТС < 0,35 %; глубина грунтовых вод находилась в среднем в интервале 1,5 м Нгр 3,0 м; расчетная глубина увлажнения при поливах должна быть 0,3 hр 0,8 м; минерализация оросительных вод должна быть Сор < 3 г/л; минерализация грунтовых вод Сгр < 5 г/л; обеспеченность осадками вегетационного периода должна составлять Р% > 50 %.
В четвертой главе анализируется "Динамика изменений свойств почвы и элементов водного режима при орошении".
Исследования по изучению физических и водно-физических свойств почвы, а также элементов водного баланса проводились на полях Ростовской областной опытно-мелиоративной станции (РООМС). Почвенный покров участка представлен черноземами обыкновенными среднемощными слабовыщелоченными тяжелосуглинистыми на лессовидных породах, то есть наиболее характерными для центральной орошаемой зоны Ростовской области. Вскипание от 10 % HCl отмечается с глубин 35-40 см, мощность гумусового горизонта достигает 60-80 см, глинистых частиц больше 60 %. Почвы сформированы на лессовидных суглинках, мощность которых достигает 9-12 м. Они макропористы, карбонатные, прорезаны до глубины 4-5 м тонкими трещинами, коэффициент фильтрации 0,6-0,8 м/сут, до глубины 2,0-2,5 м и были не засолены. До орошения глубина залегания уровня грунтовых вод колебалась в пределах 4,0-6,0 и более метров. До начала орошения (1955 г.) в метровом слое почвы было 0,06-0,1 % воднорастворимых солей преимущественно гидрокарбонатного или сульфатного класса кальциевой группы. В пахотном слое содержалось 4-5 % гумуса; 0,22-0,30 % общего азота; 0,11-0,14 % общего фосфора; 21,5-33,8 мг/кг подвижного фосфора; 320-530 мг/кг обменного калия, емкость поглощения колебалась от 32 до 48 мг-экв. на 100 г почвы, поглощенного натрия в ППК не отмечалось. Основные водно-физические свойства черноземов обыкновенных до орошения (Южгипроводхоз, 1956 г) характеризовались следующими показателями: плотность сложения почвы с глубиной равномерно возрастает от 1,08 т/м3 в слое 0-20 см до 1,47 т/м3 в слое 80-100 см. Средняя ее величина в слое 0-100 см составляла 1,26 т/м3. Общая скважность с глубиной уменьшалась от 59,87 % в слое 0-20 см до 45,60 % в слое 80-100 см, в подпахотном горизонте она имела среднее значение – 52,57 %, в слое 0-100 см – 52,58 %. Наименьшая влагоемкость черноземов до орошения также уменьшается с глубиной, в пахотном слое – 31,5 %, в подпахотном – 27,3 %, а в слое 0-100 см наименьшая влагоемкость составляла 27,8 %.
За период орошения с 1956 по 1990 гг. произошли существенные изменения физических и водно-физических свойств черноземов. В метровом почвенном слое их можно описать математическими зависимостями:
Относительная общая скважность Ci / C100=74,82(hi / h100)0,11;
относительная полная влагоемкость ПВi /ПВ100=87,1(hi / h100)0,22;
относительная плотность сложения Ji /J100=0,0038(hi / h100)+1,14;
относительная наименьшая влагоемкость i /100=49,8(hi / h100) 0,14;
относительная капиллярная влагоемкость КВi /KB100=40-0,14(hi / h100),
где hi и h100 расчетный и метровый слой почвы соответственно.
Абсолютные значения параметров приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Основные водно-физические свойства обыкновенных
черноземов после постоянного регулярного их орошения в течение 35 лет
| Слой почвы, см | Плотность сложения, т/м3 | Полная влагоемкость, % от массы почвы, ПВ | Капиллярная влагоемкость, % от массы почвы, КВ | Наименьшая влагоемкость (НВ), % от | Запас продуктивной влаги, м3/га | Запас легкодоступной продуктивной влаги, м3/га | |
| массы почвы | объема почвы | ||||||
| 0-20 20-40 40-60 0-60 0-100 0-200 | 1,21 1,31 1,37 1,30 1,36 1,41 | 44,30 38,50 35,30 39,37 36,36 33,90 | 37,40 34,50 31,80 34,56 31,92 29,40 | 31,40 29,40 27,60 29,47 27,90 26,00 | 38,00 38,50 37,80 38,10 37,94 36,66 | 433 406 362 1201 1892 3604 | 228 231 227 686 1131 2191 |
Анализ изменения водно-физических свойств орошаемых черноземов за 35 лет орошения (1956-1990 гг.) позволил установить следующие закономерности. Общая скважность почвы в % от объема почвы за это время значительно уменьшилась по всем горизонтам метрового слоя. Полная влагоемкость в % от массы почвы также уменьшилась. Плотность сложения возросла в слое 0-100 см – на 7,9 %. Наименьшая влагоемкость изменилась незначительно. Капиллярная влагоемкость практически не изменилась и в слое 0-100 см составляет 32,0 % от массы почвы. За рассматриваемый период запасы влаги в метровом слое и по горизонтам незначительно возросли. Запас доступной влаги в пахотном горизонте увеличился на 7,4 % или на 58 м3/га, а в подпахотном – на 6,4 %, в метровом – на 111 м3/га. Запас легкодоступной влаги в метровом слое возрос на 77 м3/га или на 6,6 %. За последние 1015 лет в связи с периодичностью использования орошаемых земель (по данным РГПМ, г. Батайск) не произошло существенных изменений вводно-физических свойств орошаемых черноземов, точно так же как и их улучшения.
В тесной зависимости от сроков орошения прослеживаются определенные изменения водного режима орошаемых черноземов. По нашим наблюдениям, после проведения полива отмечается выраженный резкий перепад влажности в пахотном горизонте и нижележащем под плужной подошвой слое. Это явление наблюдается после подачи воды на поверхность почвы, что создает кратковременное избыточное увлажнение в пахотном горизонте. Оно обусловлено различной степенью уплотнения в пахотном и подпахотном горизонтах и различной интенсивностью их водопроницаемости. По мере увеличения продолжительности периода орошения снижается эффективность использования поступающей в почву воды в результате снижения скорости фильтрации (см. таблицу 1) и увеличения потерь на физическое испарение с поверхности почвы. В связи с этим, без дополнительных агротехнических мероприятий, при равных количествах поступающей влаги на поверхность суммарное накопление доступной влаги в почве в условиях орошения уменьшается по сравнению с неорошаемыми землями. Это явление подтверждается уменьшением общей скважности пахотного и подпахотного горизонтов и увеличением плотности сложения при 35-ти летнем орошении. Таким образом, особенностью водного режима орошаемых черноземов является промачивание почвенной толщи до глубины 1,0 м несколько раз за гидрологический год. В то время как на богаре это наблюдается только один раз в конце холодного периода. При орошении не отмечается заметного снижения влаги в слоях глубже 1,0 м, даже к концу вегетации. Влажность почвы метровой толщи, при глубоком залегании уровня грунтовых вод (глубже 3,0 м), останется практически постоянной, но по абсолютным значениям выше, чем на богаре. Влажность почвы в расчетном слое при орошении поддерживается на уровне, необходимом для нормального роста и развития сельскохозяйственных культур.
Пятая глава "Регулирование водного режима орошаемых черноземов при близком залегании уровня грунтовых вод".
Для анализа сложившегося неблагоприятного состояния орошаемых земель в настоящее время разработан метод оценки мелиоративного состояния орошаемых земель с качественными и количественными показателями. Суть его заключается в том, что по ряду характерных показателей: сумме токсичных солей (Тс, %), расчетному слою (hр, м), глубине залегания УГВ (Нгр, м), минерализации грунтовых (Сгр, г/л), а также оросительных вод (Сор, г/л) можно дать оценку мелиоративного состояния орошаемых земель по количественному показателю 
.
С использованием размерностно-регрессионного метода выполнена обработка опытных данных и получена функциональная зависимость изменения коэффициента (индекса) мелиоративного состояния орошаемых земель (Jм.c) от пяти определяющим его параметрам в виде:
В зависимости от конкретных количественных значений коэффициента (индекса) мелиоративного состояния Jм.с его предлагается оценивать в баллах по соответствующей критериальной шкале, приведенной в таблице 2.
Таблица 2 – Качественная и количественная оценка мелиоративного
состояния орошаемых черноземов по укрупненным показателям
| Оценка мелиоративного состояния | Сумма токсичных солей ТС, % | Расчетный слой hр, м | Глубина залегания уровня грунтовых вод Нгр, м | Минерализация грунтовых вод Сгр, г/л | Минерализация оросительных вод Сор, г/л | Мелиоративный индекс (коэффициент) Jм.с. |
| Плохое | 0,35-0,20 | 0,2-0,3 | 0,5-1,0 | 10,0-5,0 | 3,0-2,0 | 13,50-6,90 |
| Неудовлетворительное | 0,20-0,15 | 0,3-0,4 | 1,0-1,5 | 5,0-3,0 | 2,0-1,0 | 6,90-5,20 |
| Удовлетворительное | 0,15-0,10 | 0,5-0,6 | 1,5-2,5 | 3,0-2,0 | 1,0-0,6 | 5,20-3,40 |
| Хорошее | 0,10-0,02 | 0,6-0,8 | 2,5-3,0 | 2,0-1,0 | 0,6-0,3 | 3,40-0,70 |
При значениях Jм.с близких к границам оценки, например, около 5,20, следует выполнить анализ по каким причинам и под воздействием каких факторов мелиоративное состояние переходит от уровня – "удовлетворительного" к уровню – "неудовлетворительного" или наоборот.
Таким образом, используя предлагаемый метод, можно оценивать мелиоративное состояние орошаемых земель по качественным и количественным показателям, а также применять его при составлении мелиоративных прогнозов. Предложенный метод оценки мелиоративного состояния староорошаемых обыкновенных черноземов прошел проверку на независимом материале собранном на Багаевско-Садковской оросительной системе.
Обработка опытных данных по основным водно-физическим свойствам орошаемых черноземов обыкновенных с помощью методов регрессионного анализа позволила получить следующие зависимости для определения:
– запасов легкодоступной влаги W1= 2Н2+14,03Z+1117,5Н2Z-1,33 м3/га;
– общего запаса влаги в почве W2= 0,3-4,6Н2+146,3Z+1748,3Н2Z, м3/га;
– величины поливной нормы W3= 38,01Н1+20Z-38,1Н1Z-10,8 м3/га.
Полученные эмпирические зависимости приемлемы для определения W1, W2, и W3 для обыкновенных орошаемых чернозёмов при порогах 0,6 <Z<1,0 в долях от единицы и расчетном слое почвы Н от 30 до 120 см.
Для достижения поставленной в исследованиях цели изучалось влияние порогов влажности и глубины увлажнения, а также закономерностей развития корневой системы сельскохозяйственных культур, были заложены полевые опыты (1 и 2) с сорго-суданковым гибридом при залегании уровня грунтовых вод на глубине 1,6-2,4 м, с минерализацией – 1,5-2,5 г/л. Расчетный слой почвы в опыте 1 – 0-60 см, в опыте 2 – 0-80 см. Поливы назначались по фактической влажности почвы в расчетном слое. В среднем за годы исследований оптимальным в опытах 1 и 2 был вариант 4 ("биологический контроль") по урожайности, оросительной норме и использованию грунтовых вод (таблица 3).
Таблица 3 – Урожайность зеленой массы сорго-суданкового гибрида при различной глубине увлажнения (опыт 1 и 2), Нгр=1,9-2,4 м
| Варианты опытов | 1976 | 1978 | 1980 | Средняя урожайность за 3 года, т/га | Средняя оросительная норма, м3/га | Среднее количество использованных грунтовых вод, м3/га | |||||||
| т/га | % к контролю | т/га | % к контролю | т/га | % к контролю | ||||||||
| Опыт 1 | |||||||||||||
| 1 | 67,2 | - | 52,2 | - | 50,4 | - | 56,6 | - | - | ||||
| 2 | 83,8 | 24,7 | 63,4 | 21,4 | 63,0 | 25,0 | 70,0 | 1650 | 650 | ||||
| 3 | 86,8 | 29,2 | 67,0 | 28,4 | 67,5 | 34,0 | 73,8 | 1800 | 500 | ||||
| 4 | 83,2 | 23,8 | 62,4 | 19,5 | 62,1 | 23,2 | 69,2 | 940 | 1200 | ||||
 =1,22 % НСР05=3,69 т/га | |||||||||||||
| Опыт 2 | |||||||||||||
| 1 | 67,2 | - | 52,2 | - | 50,4 | 56,6 | - | - | |||||
| 2 | 83,1 | 23,7 | 65,6 | 25,7 | 65,0 | 29,0 | 71,2 | 1900 | 690 | ||||
| 3 | 87,4 | 30,0 | 69,1 | 32,4 | 70,9 | 40,7 | 75,8 | 2200 | 430 | ||||
| 4 | 82,6 | 22,9 | 64,2 | 23,0 | 64,4 | 27,8 | 70,4 | 1250 | 1320 | ||||
 =4,37 % | НСР05=13,35 т/га | ||||||||||||
При применении на практике и уточнении в лизиметрах (опыт 3) варианта "б.к." на черноземах с близким залеганием уровня грунтовых вод 1,4; 1,7; 2,7 м с сорго-суданковым гибридом были получены проиллюстрированные на рисунке 1 результаты опытов по развитию его корневой системы.
Влажность почвы на участках с глубиной грунтовых вод 1,4 и 1,7 м поддерживалась в пределах 70-75 % от НВ в слое 0-60 см и "б.к.", а при глубине 2,7 м – в слое 0-80 см. В результате на варианте 1 (Нгр
1,4 м) потребовался только один полив поливной нормой 560 м3/га, на варианте 2 (Нгр
1,7 м) – два полива поливной нормой 560 м3/га, а на варианте 3 (Нгр
2,7 м) – три полива поливной нормой 750 м3/га.
При таких поливных режимах корневая система культуры достигла ка-
Рисунок 1 – Глубина развития корневой системы сорго-суданкового гибрида при Нгр=1,4; 1,7; 2,7 м и влажности почвы 70-75 % НВ, "бк"
пиллярной зоны на варианте 1 – в 1-2 декады июля, на варианте 2 – во 2-3 декадах июля, на варианте 3 – в 1 декаде августа. Максимальная глубина проникновения корней составила: на варианте 1 – 105-110 см, на 2-м варианте – 140-145 см, в 3-м варианте – 190-195 см.
Результатом исследований в лизиметрах (опыт 3) стало уточнение параметра "m" в эмпирической формуле С.И. Харченко для определения расхода грунтовых вод (
), потребляемых сельскохозяйственными культурами имеющей вид: 
мм, где 
- испаряемость, мм; m - параметр, зависящий от характера почвогрунтов и фаз развития растений; Н3 - глубина грунтовых вод, м (таблицы 4 и 5).
Экспериментальным путем получены зависимости использования грунтовых и оросительных вод за вегетацию для сельскохозяйственных культур с различными биологическими особенностями и глубиной проникновения кор-
Таблица 4 – Значение параметра "m", определенные по данным ГГИ
| Гранулометрический состав почво-грунтов | Периоды развития культуры | ||||
| до посева и первая декада после посева | вторая декада после посева | декады в период активной вегетации | предпоследняя декада перед полной спелостью | в уборку и после нее | |
| Глинистые Суглинистые | 1,2 1,4 | 0,9 1,0 | 0,7 0,8 | 0,9 1,0 | 1,2 1,4 |
Таблица 5 – Значение параметра "m" для сорго-суданкового гибрида при Нгр=1,02,5 м и почвах представленных обыкновенными чернозёмами
| Гранулометрический состав почво-грунтов | Периоды развития культуры | |||||
| сев, первая декада после сева | вторая декада после сева | период активной вегетации | после первого укоса | отрастание после первого укоса | после уборки | |
| Суглинистые | 1,4 | 1,30-1,35 | 0,70-0,75 | 1,30 | 0,8 | 1,4 |
невой системы при близком залегании уровня грунтовых вод, в виде:
1). 
; где 
– фактическое использование грунтовых вод за вегетацию, м3/га; 
– оросительная норма культуры (стандартная) для года фактической обеспеченности осадками при глубине грунтовых вод >3,0 м, м3/га; k1=0,9-1,1 – коэффициент, принимаемый с учетом различных по биологии культур; k2=0,2-0,3 – коэффициент, зависящий от глубины проникновения корневой системы растений;
2). 
; где 
– фактическая оросительная норма культуры, м3/га; k3=0,08-0,12 – коэффициент, соответствующий различным по биологии культурам; k4=0,2-0,3 коэффициент, зависящий от глубины проникновения корневой системы растений; H3 – средняя глубина нахождения грунтовых вод за вегетацию, м. Данные зависимостей справедливы для 1,0 м <Hгр<2,5 м.
Максимально возможное использование грунтовых вод за определенную декаду вегетации с.-х. культуры можно получить из уравнения:
,
где t – номер расчетной декады (всего декад 18, с 1 апреля по 30 сентября).
Оросительную норму сельскохозяйственной культуры в этом случае можно рассчитать по зависимости:
.
На рисунке 2 показана зависимость изменения влажности почвогрунтов от глубины залегания грунтовых вод. Полученные математические зависимости позволяют при различной глубине грунтовых вод определить положение капиллярной каймы над их уровнем и увлажненность почвогрунтов.
Рисунок 2 – Зависимость влажности почвогрунтов (%) от глубины
грунтовых вод (1,5 м <Нгр <3,0 м)
Полученные результаты и данные таблицы 5 применялись при определении использования растениями грунтовых вод и корректировке оросительных норм, а также для разработки поливных режимов сельскохозяйственных культур при близком уровне залегания грунтовых вод. Анализ режима влажности почвы и связанные с ним закономерности развития корневой системы растений можно представить в общем виде (рисунок 3).
Рисунок 3 – Схема развития корневой системы сельскохозяйственных
культур (а), эпюра (б) и зоны влажности почвы (в) при глубине грунтовых вод Нгр=3,0 м
При Нгр=3,0 м высота капиллярной зоны (hк.к.) над уровнем грунтовых вод достигает половины глубины их залегания (т.е. hк.к=(0,5±0,050,10)Нгр). При этом весь почвенный слой до уровня грунтовых вод делится на четыре характерных зоны: зона естественного увлажнения, 
м; зона пониженной влажности и среднего увлажнения (на практике они обычно трудноразличимы) – hп.в.=0,5 Нгр- hвл 0,75 м и зона капиллярного подпитывания – hк.к.0,5 Нгр = 1,5±0,2 м. Зона капиллярного подпитывания в свою очередь делится на микрокапиллярную подзону, где влажность достигает НВ и макрокапиллярную, где она с глубиной постепенно повышается от НВ до ПВ.
Несколько иная картина наблюдается при глубине залегания уровня грунтовых вод Нгр=1,5 м (рисунок 4). Весной почва увлажняется в среднем на глубину 
м. В этом случае влага верхнего горизонта смыкается с капиллярной зоной (а). Запасы легкодоступной влаги в зоне естественного увлажнения составляют 800 ±50 м3/га.
Перед поливом (б) запасы влаги в ней приближаются почти к ВЗ (влажности завядания) особенно в пахотном и подпахотном горизонтах. Если провести вегетационный полив для увлажнения расчетного слоя Нр=0,6 м нормой 565 м3/га, то влага верхнего горизонта, распределяясь по профилю, не сомкнется с капиллярной зоной (в). Если принять за расчетный слой Нр=0,8 м и произвести полив нормой 760 м3/га, то влага верхнего и нижнего горизонтов сомкнется, и опасность вторичного засоления многократно увеличится (г).
Эпюры влажности почвы при глубине грунтовых вод Нгр=2,0 м показаны на рисунке 5. Запасы легкодоступной влаги в этом горизонте весной также составляют 800±50 м3/га (а). Капиллярная зона поднимается от уровня грунтовых вод на высоту 
.
Между этими зонами расположена зона пониженной влажности hп.в., которая равна 
Влажность
почвы в этой зоне составляет от 70-80 до 85 % от НВ. Перед поливом в верхнем слое почвы влажность достигает уровня ВЗ, а в зоне пониженной влажности она не изменяется. Если в это время (б) произвести полив, то корни растений не станут развиваться вглубь (Гарюгин Г.А., 1968, Турулева В.А., 1973) и корневая система растений не достигнет капиллярной зоны, что исключит использование грунтовых вод. Если принять глубину увлажнения Нр=0,6 м с поливной нормой 575 м3/га, то поливная вода, распределяясь вглубь, не достигнет зоны пониженной влажности (в). При Нр=0,8 м поливная норма будет равна 760 м3/га и оросительная норма, проникнув до 0,8 м, частично сомкнется с влагой зоны пониженной влажности (г). При отмене последующих поливов корни растений, "пройдя" зону пониженной влажности, достигнут капиллярной зоны и будут использовать влагу из нее. Как в случае (в), так и в случае (г) зона пониженной влажности будет препятствовать смыканию оросительной и грунтовой воды и возможности вторичного засоления.
При глубине залегания грунтовых вод Нгр 
2,5 м и более опасность вторичного засоления при поливных нормах менее 800 м3/га отсутствует.
Для эффективного регулирования водного режима орошаемых черноземов необходимо использовать дифференцированный режим орошения сельскохозяйственных культур. Его параметры зависят от климатических условий года, уровня грунтовых вод, нижнего порога предполивной влажности почвы и биологических особенностей сельскохозяйственных культур. Блок-схема регулирования водного режима имеет вид (рисунок 6).
Рисунок 6 – Регулирование водного режима обыкновенных чернозёмов в условиях высокого уровня стояния грунтовых вод при дифференциро ванном режиме орошения сельскохозяйственных культур
Для регулирования водного режима в поливном слое с помощью дифференцированного режима орошения предлагается технология его реализации, элементы которой представлены в таблице 6.
Таблица 6 – Технологические элементы процесса регулирования
водного режима орошаемых обыкновенных чернозёмов
с высоким уровнем грунтовых вод
| Элементы процесса | Единицы измерения | Сроки наблюдений (декады и месяцы) | Оценка факторов, решение | |
| Н до УГВ | м | IX-X, 1-2 IV | Решение: регулирование или нет | 1-я группа |
| Ро.з. | м3/га | подекадно IX-IV | ||
| hпром W1 | м м3/га | 1-2 IV | ||
| Cгр | г/л | IX-X, 1-2 IV | ||
| Cор | г/л | 1-2 IV | ||
| Тс | % | IX-X, 1-2 IV | ||
| hк.з. | м | 1-2 IV, подекадно | глубина | 2-я группа |
| hпв | м | IV-V подекадно | величина | |
| Ре | м3/га | значение | ||
| hкс | м | подекадно | глубина | |
| hрасч | м | При 70-75 % от НВ | глубина до 0,6 или 0,8 | |
| Dir | м3/га | величина | ||
| Решение | Назначение-отмена поливов, сроки | |||
Она предусматривает учет таких технологических факторов как: глубина грунтовых вод (Нгр), м; суммарное количество осадков осенне-зимнего периода (Ро.з.), м3/га; глубина промачивания почвы за осенне-зимний период (hпром.), м; почвенные влагозапасы за осенне-зимний период (W1), м3/га; глубина промачивания за осенне-зимний период, (Н2 = hпром.) м; минерализация грунтовых вод (Сгр), г/л; минерализация оросительных вод (Сор), г/л; сумма токсичных солей (Тс), %; глубина капиллярной зоны (hк.з.), м; величина зоны пониженной влажности (hп.в.), м; эффективные осадки за рассматриваемый период (Ре), м3/га; глубина проникновения корневой системы (hк.с.), м; расчетная глубина увлажнения поливами (hрасч.), м; 0,6 или 0,8 м; расчетная поливная норма (Dir), м3/га; глубина грунтовых вод (Н3 = Нгр), м.
На первом этапе реализации предложенной технологии регулирования водного режима производится оценка технологических элементов 1-й наиболее стабильной группы. Если их величины входят в допустимый для регулирования интервал значений, то принимается решение о регулировании водного режима почвы на данном орошаемом участке. В вегетационный период производится дифференцированный режим орошения культуры. При этом ведется подекадное наблюдение за факторами 2-й, более изменчивой группы – величиной капиллярной зоны (hк.з.), пониженной влажности (hпв) и максимальной глубиной проникновения корневой системы растений (hкс). После прохождения корнями растений hпв и достижения hк.з. принимается решение об отмене поливов. В дальнейшем обеспечение сельскохозяйственных растений влагой происходит полностью за счет грунтовых вод и осадков, а поливы до конца вегетационного периода не осуществляются и не назначаются.
Данные наблюдений за факторами 1-й и 2-й групп подекадно учитываются в информационно-советующей системе (ИСС) ПЭВМ "Водный режим", которая позволяет учитывать данные по изменяющимся факторам на каждом орошаемом участке и оперативно принимать решения (рисунок 7).
В проведенных исследованиях производственного характера в различные по обеспеченности осадками годы экономия оросительной воды составила – 700-1500 м3/га. Это позволило одновременно не вносить с поливами значительное количество растворенных в воде солей (в зависимости от источника орошения) что способствовало улучшению не только мелиоративного, но и экологического состояния орошаемых участков (таблица 7).
Таблица 7 – Минерализация оросительных вод и количество солей
не внесенных с поливами при соблюдении предложенной технологии
регулирования водных режимов чернозёмов обыкновенных при близком уровне стояния грунтовых вод
| Источник орошения | Средняя минерализация воды за вегетационный период, г/л | Максимальная экономия оросительной воды, м3/га | Количество солей в оросительной воде, кг/га | Фактическая экономия оросительной воды, м3/га | Фактическое не внесение солей с оросительной водой, кг/га |
| ДМК | 0,48 | 1500-700 | 720-336 | 360-640 | 173-307 |
| АзМК | 2,29 | 1500-700 | 3435-1603 | 360-640 | 824-1466 |
| р. Дон | 1,14 | 1500-700 | 1710-798 | 360-640 | 410-730 |
Таким образом, при выполнении предлагаемого способа регулирования водного режима орошаемых обыкновенных чернозёмов, достигаются нижеследующие позитивные эффекты: более эффективно используются почвенные влагозапасы – до 800-1200 м3/га; растениями используются грунтовые воды (1000-1800 м3/га) и снижается их уровень; экономится оросительная вода до 700-1500 м3/га; сохраняется и улучшается мелиоративное состояние орошаемых земель и экологическая обстановка на орошаемом массиве.
В шестой главе "Внедрение и экономическая эффективность регулирования водного режима орошаемых черноземов" представлены результаты апробации и внедрения научных разработок в производственных условиях в рамках областной программы: "Дифференцированный режим орошения сельскохозяйственных культур в зависимости от мелиоративного состояния орошаемых земель" с использованием ИСС "Водный режим". Работа выполнялась в содружестве со специалистами хозяйств и управлений на землях Нижне-Донской, Донской, Багаевско-Садковской, Мартыновской, Азовской, Пролетарской, Приморской, Нижне-Манычской и Манычской оросительных систем в 9 районах Ростовской области течение 1991-2006 гг.
Апробация и внедрение разработок выполнялось на черноземах с глубиной залегания уровня грунтовых вод от 1,0-1,5 до 3,0 м и минерализацией до 3-5 г/л при возделывании основных зерновых и кормовых культур: озимой пшеницы, кукурузы на силос, сорго-суданковых гибридов. При выполнении работ достигалась экономия оросительной воды за счет снижения вегетационных поливов в зависимости от конкретных условий на каждом поле.
Экономический эффект научных разработок определялся по разности стоимости произведенной продукции и прямых затрат при сравнении базового варианта с экономией оросительной воды при активном использовании грунтовых вод. Выполнены расчеты экономической эффективности орошения и порогов увлажнения сорго-суданкового гибрида (опыты 1, 2, 3), кукурузы на силос (опыт 5) и озимой пшеницы (опыт 4) при различной глубине уровня грунтовых вод на оптимальном варианте и "биологическом контроле". Результаты расчетов приведены в таблице 8.
Таблица 8 – Экономическая эффективность орошения озимой
пшеницы, кукурузы и сорго-суданкового гибрида при Нгр=1,5-2,4 м и "б.к."
| Средняя глубина грунтовых вод, м | Уро-жайность, т/га | Оросительная норма, м3/га | Исполь-зование грунтовых вод, м3/га | Выручка от реализации, руб/га | Прямые затраты, руб/га | Прибыль, руб/га | Рентабельность, % | ||
| всего | в т.ч. на орошение | всего | в т.ч. на орошение | ||||||
| Озимая пшеница | |||||||||
| 1,5 2,0 | 3,2 3,4 | 1140 1400 | 1000 700 | 10560 11220 | 4684 4954 | 810 1080 | 5876 6266 | 1170 1250 | 125,4 126,5 |
| Кукуруза на силос (для года 50 % обеспеченности осадками) | |||||||||
| 1,5 | 60,5 | 1300 | 850 | 14520 | 6430 | 810 | 8090 | 1600 | 125,8 |
| Сорго-суданковый гибрид на зеленую массу (среднее за 4 года) | |||||||||
| 1,6-2,4 | 69,2 | 940 | 1200 | 15224 | 7264 | 540 | 7960 | 2278 | 103,6 |
Рациональными при возделывании озимой пшеницы были варианты со средней глубиной грунтовых вод 1,5 и 2,0 м, урожайностью 3,2 и 3,4 т/га, использованием грунтовых вод 1000 и 700 м3/га, минимальными оросительными нормами – 1140 и 1400 м3/га и высоким уровнем рентабельности – 125,4 и 126,5 %. При возделывании кукурузы на силос оптимальным был вариант со средней глубиной грунтовых вод 1,5 м, при урожайности 60,5 т/га, использовании грунтовых вод 850 м3/га, оросительной норме – 1300 м3/га и рентабельности 125,8 %. Сорго-суданковый гибрид возделывался при средней глубине залегания грунтовых вод 1,6-2,4 м. На варианте "биологический контроль" была получена урожайность зеленой массы 69,2 т/га, при использовании растениями грунтовых вод – 1200 м3/га и минимальной оросительной норме 940 м3/га и уровнем рентабельности – 103,6 %. При этом экономическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур в этих условиях возрастает: прибыль составляет 5876-8090 руб./га, в т.ч. от орошения 1170-2278 руб./га, а рентабельность равна 103,6-126,5 %. А биоэнергетическая оценка результатов исследований подтверждает экономическую эффективность предлагаемого способа регулирования водного режима.
Общие выводы
1. В течение продолжительного периода (30-50 лет) эксплуатации оросительных систем регулярного орошения на юге РФ и ведения сельскохозяйственного производства на интенсивно орошаемых обыкновенных чернозёмах на сельскохозяйственных угодьях площадью более 200 тысяч га произошли значительные изменения их почвенно-мелиоративного состояния. Несовершенство действующих оросительных систем, системный полив угодий завышенными поливными и оросительными нормами ("переполив") привели на значительных по площади территориях к подъему уровня грунтовых вод и изменению водно-физических свойств чернозёмов обыкновенных. Так, только на территории 18 оросительных систем в Ростовской области площадь орошаемых земель с глубиной залегания уровня грунтовых вод до 3,0 м составила 103068 га, а с глубиной их стояния менее 1,0 м на площади 6166 га. Ухудшение водно-физических свойств орошаемых обыкновенных чернозёмов заключается в: увеличении плотности сложения твердой фазы почв в метровом слое в среднем на 7,0 %, уменьшении общей скважности на 4,3 %, сокращении полной влагоёмкости на 2,2 %, а капиллярной на 1,5 %, увеличении влажности разрыва капилляров на 1,7 %, увеличении общих запасов влаги в метровом слое на 111 м3/га, а легкодоступной на 70 м3/га. Продолжающиеся и прогнозируемые на ближайшую перспективу процессы подъема уровня грунтовых вод и изменения водно-физических свойств обыкновенных чернозёмов актуализируют поиск научных гипотез и разработку научно обоснованных технологий регулирования водных режимов, обеспечивающих ведение эффективного растениеводства и улучшение почвенно-мелиоративного состояния земель на действующих оросительных системах.
2. В сформировавшихся условиях высокого стояния уровня грунтовых вод (без проведения реконструкции оросительных систем и устройства дренажа) улучшить гидрологические условия используемых земель и почвенно-физические характеристики орошаемых чернозёмов возможно путём снижения поливных и оросительных норм, применением оптимизированных технологий (водосберегающих и водощадящих), регулирования водного режима почв, предусматривающих максимальное использование корневой системой растений почвенной влаги, формируемой в зоне аэрации за счет капиллярного поднятия грунтовых вод, и стимулированием проникновения корней растений в эту зону. Данный подход был принят за основную научную гипотезу при разработке водосберегающей и водощадящей технологии орошения сельскохозяйственных культур, выращиваемых на обыкновенных черноземах староорошаемых оросительных систем с высоким уровнем стояния грунтовых вод. Для разработки соответствующей научно-обоснованной технологии орошения необходимо установить закономерности распределения влажности почвенного слоя в зоне аэрации формируемой инфильтрацией поливными водами и за счет капиллярного поднятия грунтовых вод.
3. Распределение значений влажности почв и грунтов по глубине почвенно-грунтового слоя при поливах и высоком стоянии грунтовых вод характеризуется определёнными, установленными в процессе исследований, закономерностями. Так, на орошаемых землях с глубиной залегания грунтовых вод 3±0,2 м складывается (формируется) профиль влажности, состоящий из трех характерных зон. 1. Зона переменного (сверху вниз) увлажнения почвенного слоя мощностью 100-120 см, формируемая за счет инфильтрующих атмосферных осадков или поливных вод на уровне 0,90-0,95 НВ. 2. Зона пониженной влажности, охватывающая слой от 120 до 150 см, формируемая за счет остаточной инфильтрации с поверхностных слоев и частично за счет высококапиллярного подъема грунтовых вод с уровня увлажнения (0,70-0,85) НВ. 3. Зона капиллярного увлажнения подстилающего почвы грунтового слоя грунтовыми водами при уровне влажности от НВ до ПВ. В процессе вегетации растений (междождевой или межполивной периоды) количество влаги: в верхней (первой) зоне изменяется от НВ до (0,70-0,75) НВ; в промежуточной (второй) зоне уровень влажности практически не изменяется, в третьей могут наблюдаться незначительные изменения, связанные преимущественно с колебанием уровня грунтовых вод. К концу вегетационного периода (к периоду уборки урожая), в связи с большим расходом влаги растениями и ее испарением влажность в пределах первой (верхней) зоны уменьшается с глубиной и особенно в слое 0-80 см. Область второй (средней или промежуточной) зоны расширяется от 80 до 150-160 см. И третья (нижняя) зона формируется на глубине 160-300 см. В течение всего вегетационного периода наблюдается непромывной водный режим.
На полях с залеганием грунтовых вод на глубине 2,0-2,5 метров от поверхности почв первая (верхняя) занимает зону аэрации с мощностью слоя 0-80-100 см, третья (нижняя) зона охватывает почвенно- грунтовую толщу с глубины 120-130 см до уровня грунтовых вод и вторая (промежуточная или средняя) зона прослеживается в слое 100-120-130 см. Зимой и весной, при слиянии капиллярной зоны с нисходящим (инфильтрующим) потоком влаги, средняя (промежуточная) зона может не наблюдаться и проявиться только к началу лета (мае-июне). В этом случае тип водного режима становится периодически промывным.
Для исследованных гидрогеологических условий установлено, что на обыкновенных регулярно орошаемых чернозёмах подпираемых тяжелосуглинистыми грунтами при залегании грунтовых вод на глубине 3-х и 2-х метров от дневной поверхности капиллярная кайма поднимается на уровень, соответствующий половине почвенно-грунтового слоя свободного от грунтовой воды и сохраняется на этом уровне в течение всего вегетационного периода. Слой капиллярного увлажнения при определенных условиях может использоваться корневой системой сельскохозяйственных культур. Многолетними исследованиями установлено, что максимальный объем водопотребления растениями грунтовых вод при глубине их залегания 1,0-1,5 м составляет 1800 м3/га, а при Нгр= 3,0 м до 770 м3/га и зависит от климатических условий года, минерализации грунтовых вод, биологических особенностей растений и дифференцированного поливного режима.
Установление закономерности распределения влажности почвенно-грунтового слоя при 3-х, 2-х и 1-но метровом уровне стояния грунтовых вод и данные по режимам их использования растениями являются гидрогеологической основой для разработки технологии регулирования водного режима подтапливаемых обыкновенных чернозёмов, на староиспользуемых оросительных системах степной зоны РФ.
4. На основе водно-балансовых расчетов для условий региона и при глубине залегания грунтовых вод более 3,0 м разработан дифференцированный (по культурам, природно-климатическим зонам (очень засушливой, засушливой и полузасушливой) и годам различной обеспеченности осадками) поливной режим и определены оросительные нормы, которые: для сорго-суданкового гибрида в средний по влагообеспеченности год составляют 1900-2300 м3/га, а в сухой – 3000-3600 м3/га; для кукурузы в средний год 2000-2400 м3/га, а в сухой – 3350 – 4000 м3/га; для озимой пшеницы в средний год – 1400-1800 м3/га, в сухой 2700-3200 м3/га.
5. Биологическую основу предложенной технологии регулирования водного режима орошаемых обыкновенных чернозёмов составили данные экспериментальных исследований и наблюдений за характером развития корневой системы культивируемых сельскохозяйственных растений в зависимости от формируемых характеристик влажности почвенно-грунтовой толщи в зоне расположения и роста корней. Установлено, что интенсивное развитие корневой системы в глубину происходит при поддержании нижнего порога влажности в расчетном корнеобитаемом слое почвы для исследованных культур на уровне 70-75 % от НВ. В этих условиях в процессе роста корней и достижения ими второй (промежуточной) зоны влажности поливы отменялись и корни, продвигаясь вниз за влагой, достигали капиллярной каймы (то есть третьей или нижней зоны увлажнения). В зоне капиллярного поднятия грунтовых вод при влажности от НВ до ПВ корневая система культуры обеспечивалась влагой до конца вегетации. Регулирование направленности роста корней растений вглубь к зоне капиллярного увлажнения изменением увлажнённости почвенно-грунтового слоя является биологическим обоснованием регулирования водного режима почв и культивирования сельскохозяйственных культур на обыкновенных чернозёмах в условиях высокого стояния уровня грунтовых вод (от 3 до 1 м от дневной поверхности). При этом оросительная норма снижается на 500800 м3/га, т. е. на 2030 %.
6. Экспериментальные данные и установленные закономерности по гидрогеологии почвенно-грунтового слоя и биологии развития корневой системы растений в условиях поверхностного (фильтрационного) и подземного (капиллярного) увлажнения зоны распространения корней позволили разработать технологию регулирования режима орошения сельскохозяйственных культур, (водного режима почв) выращиваемых на обыкновенных чернозёмах при высоком стоянии уровня грунтовых вод. Для реализации предложенной технологии регулирования водного режима орошаемых обыкновенных чернозёмов с уровнем залегания грунтовых вод до 3 м разработана информационно-советующая система (ИСС) "Водный режим", включающая 12 факторов первой и второй групп технологических элементов процесса, которая позволяет накапливать необходимый материал подекадно и помесячно по каждому хозяйству, полю севооборота и культуре, анализировать факторы и принимать оперативные решения. Такое регулирование водного режима с применением ИСС "Водный режим" позволило, используя дифференцированный поливной режим, значительно уменьшить расход оросительных вод: для сорго-суданкового гибрида – на 460-110 м3/га и более; для кукурузы – на 500-850 м3/га и для озимой пшеницы на 700-1000 м3/га. При применении ИСС "Водный режим" можно максимально использовать до 850 м3/га почвенных влагозапасов, до 1800 м3/га грунтовых вод при оптимальной урожайности сельскохозяйственных культур. Кроме того, при этом уменьшается вероятность вторичного засоления и ухудшения мелиоративного состояния орошаемых земель в связи с наличием второй зоны влажности.
7. Экономический анализ внедрения регулирования водного режима орошаемых черноземов показал, что при возделывании озимой пшеницы на полях с глубиной грунтовых вод 1,5 и 2,0 м оросительная норма составила 1140 и 1400 м3/га, а из грунтовых вод на этих вариантах использовано 1000 и 700 м3/га при урожайности озимой пшеницы соответственно 3,2 и 3,4 т/га и рентабельности 125,4 и 126,5 %.
При возделывании сорго-суданкового гибрида на зеленую массу на участках с УГВ 1,5-2,5 м наиболее приемлемым является вариант "биологический контроль", средняя оросительная норма составляет 1000 м3/га, прибыль – 7960 руб./га, а рентабельность – 103,6 %. Экономическая эффективность орошения кукурузы на силос для года 50 % обеспеченности осадками с рентабельностью 125,8 % была максимальной при глубине грунтовых вод 1,5 м с минимальной оросительной нормой 1300 м3/га, максимальным использованием грунтовых вод – 850 м3/га при оптимальной урожайности – 60,0 т/га.
Данные положения подтверждаются апробацией и внедрением в производство научных разработок за период 1990-2006 гг. на 9 оросительных системах Ростовской области на общей площади свыше 10000 га.
8. Биоэнергетический анализ результатов исследований с сорго-суданковым гибридом показывает, что наивысшую отдачу, с учетом экологических требований, имеет вариант "БК" с коэффициентом энергетической эффективности (КЭЭ) 19,69 и 19,49 соответственно, у кукурузы на силос – вариант 2, КЭЭ – 5,17 и уровень интенсификации – 5,03 %, у озимой пшеницы – вариант 2 КЭЭ – 15,02.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ
1. В производственных условиях на орошаемых землях при глубине грунтовых вод до 3,0 м необходим системный мониторинг – наблюдение, анализ и принятие решений за 12-ю факторами первой и второй групп технологических элементов процесса регулирования водного режима.
2. Для регулирования водного режима предложено использовать информационно-советующую систему "Водный режим", которая позволяет накапливать необходимую информацию по каждому хозяйству и полю севооборота, анализировать ее и принимать оперативные решения.
3. При выполнении рекомендаций ИСС "Водный режим" оросительная норма сельскохозяйственных культур снижается на величину до 800-1000 м3/га и уменьшается количество вегетационных поливов.
4. Выполнение предлагаемых мероприятий позволит получить до 5 т/га к.е. зерновых и до 15,0 т/га к.е. кормовых культур при уменьшении оросительной нормы на 20 %, максимальном использовании почвенной влаги, эффективных осадков и грунтовых вод при сохранении и улучшении мелиоративного состояния и экологической обстановки орошаемых земель.
СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Монографии
1. Полуэктов, Е.В. Водопроницаемость и эрозия почв [Монография] /Е.В. Полуэктов, В.В. Турулев; НГМА – Новочеркасск, 1994. – 129 с. (Соискатель – 70 %).
2. Турулев, В.В. Водный режим орошаемых черноземов Нижнего Дона. [Монография] /В.В. Турулёв; НГМА. – Новочеркасск, 2000. – 153 с.
3. Турулев, В.В. Регулирование водного режима орошаемых черноземов юга степной зоны России. [Монография] /В.В. Турулёв; Изд-во СКНЦ ВШ. – Ростов-на-Дону, 2001.- 164 с.
4. Турулев, В.В. Севообороты орошаемых земель. [Монография] /В.В. Турулев, М.С. Овчаренко; Изд-во СКНЦ ВШ. – Ростов-на-Дону, 2006. – 272 с. (Соискатель – 70 %).
Список работ, опубликованных в рекомендуемых ВАК РФ журналах
5. Сенчуков, Г.А. Экологически приемлемые нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий для Северного Кавказа [Текст] /Г.А. Сенчуков, В.В. Турулев, В.И. Гниненко //Мелиорация и водное хозяйство. – 1995. – № 6 – с. 17-19. (Соискатель – 50 %).
6. Турулев, В.В. Использование грунтовых вод сельскохозяйственными культурами. [Текст] //Мелиорация и водное хозяйство. – 2001. - № 5. С. 22-23.
7. Турулев, В.В. Изменение водно-физических свойств обыкновенных черноземов при длительном орошении. [Текст] /В.В. Турулев; Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Приложение 1. 03 Ростов-на-Дону, 2003. – С. 56-60.
8. Турулев, В.В. Почвенные влагозапасы обыкновенных черноземов при постоянном орошении. [Текст] В.В. Турулев; Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Приложение 2. 03. Ростов-на-Дону, 2003. – С. 37-42.
9. Турулев, В.В. Оценка мелиоративного состояния орошаемых земель Ростовской области в начале XXI века. [Текст] /В.В. Турулев, Е.В. Полуэктов; Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Приложение 4.03. Ростов-на-Дону, 2003. – С. 68-72. (Соискатель – 50 %).
10. Колганов, А.В. Регулирование водного режима орошаемых черноземов при близком залегании УГВ. [Текст] /А.В. Колганов, В.М. Волошков, В.В. Турулев //Мелиорация и водное хозяйство. – 2003. № 6. – С. 10-12. (Соискатель – 50 %).
11. Гулюк, Г.Г. Водный режим черноземов на богаре и при орошении [Текст] /Г.Г. Гулюк, В.В. Турулев //Земледелие. – 2004. – № 5. С. 14-15. (Соискатель – 50 %).
Статьи, опубликованные в сборниках научных конференций
и симпозиумов
12. Сенчуков, Г.А. К вопросу обоснования поливных режимов сорго-суданкового гибрида в условиях орошаемой зоны Ростовской области. [Текст] /Г.А. Сенчуков, В.В. Турулев //Повышение эффективности использования орошаемых земель и прогрессивная техника полива. Сб. научн.ст. НИМИ. – Новочеркасск 1979. – С. 68-72 (Соискатель – 70 %).
13. Турулев, В.В. Зависимость урожая сорго-суданкового гибрида от способов полива при близком залегании грунтовых вод. [Текст] /В.В. Турулев //Повышение эффективности использования орошаемых земель и прогрессивная техника полива. Сб. научн. ст. НИМИ. – Новочеркасск, 1980. – С. 60-64.
14. Сенчуков, Г.А. Рекомендации по возделыванию сорго-суданкового гибрида на предкавказских черноземах Ростовской области при орошении. [Рекомендации] /Г.А. Сенчуков, В.В. Турулев; ЮжНИИГиМ, НИМИ. – Новочеркасск, 1982. – 25 с. (Соискатель – 70 %).
15. Турулев, В.В. О водно-физических свойствах предкавказских черноземов орошаемой зоны Ростовской области [Текст] /В.В. Турулев //Прогрессивные приемы возделывания сельскохозяйственных культур при орошении. Сб. научн. ст. НИМИ. – Новочеркасск, 1982. – С. 50-56.
16. Мартыненко, Г.Н. О нормах и сроках поливов сельскохозяйственных культур на предкавказских черноземах в зависимости от глубины грунтовых вод. [Текст] /Г.Н. Мартыненко, В.В Турулев //Прогрессивные приемы возделывания сельскохозяйственных культур. Сб. научн. ст. НИМИ. – Новочеркасск, 1989. – С. 87-92. (Соискатель 50 %).
17. Турулев, В.В. Особенности орошения сорго-суданкового гибрида в условиях дефицита воды. [Текст] /В.В. Турулев // Биологические, экономические и экологические основы нормирования водопользования орошаемого земледелия. (Мат. конф.) – Днепропетровск, 1989. – С. 100-101.
18. Мартыненко, Г.Н. Водосберегающий режим орошения сорго-суданкового гибрида. [Текст] /Г.Н. Мартыненко, В.В. Турулев // Современные проблемы планирования и управления водохозяйственными системами (Мат. конф.) НИМИ. – Новочеркасск, 1990. – С. 23-25. (Соискатель – 50 %).
19. Волков, А.С. Расчет количества грунтовых вод, используемых сорго-суданковым гибридом в процессе вегетации. [Текст] /А.С. Волков, В.Ф. Тульверт, В.В. Турулев //Рациональное использование орошаемых земель в условиях дефицита водных ресурсов. Сб. научн. ст. НИМИ. – Новочеркасск, 1990. – С. 75-81 (Соискатель – 30 %).
20. Левченко, Г.П. Рекомендации по учету гидрометеорологической информации при назначении режимов орошения для районов Северного Кавказа. [Рекомендации] /Г.П. Левченко, А.С. Волков, В.В. Турулев; ГГИ. – Ленинград, 1991. – 79 с. (Соискатель – 30 %).
21. Мартыненко, Г.Н. О влиянии орошения на мелиоративное состояние предкавказских черноземов. [Текст] /Г.Н. Мартыненко, В.В. Турулев //Улучшение и использование малопродуктивных почв. Сб. научн. ст. НИМИ. – Новочеркасск, 1991. – С. 90-96. (Соискатель – 50 %).
22. Турулев, В.В. Водопотребление сорго-суданкового гибрида при близком залегании грунтовых вод. [Текст] /В.В. Турулев //Улучшение и использование малопродуктивных почв. Сб. научн. ст. НИМИ – Новочеркасск, 1991. – С. 60-67.
23. Турулев, В.В. Орошение сорго-суданкового гибрида и экологическая обстановка. [Текст] /В.В. Турулев //Повышение эффективности использования и экологической защищенности мелиоративных систем (Мат. конф.) НИМИ. – Новочеркасск, 1991. – С. 70-71.
24. Каплин, В.Т. Методические рекомендации по оценке мелиоративного состояния орошаемых земель юга степной зоны России. [Рекомендации] /В.Т. Каплин, Н.И. Лачина, В.В. Турулев, В.М. Щербаков; НИМИ. – Новочеркасск, 1993. – 17 с. (Соискатель – 15 %).
25. Турулев, В.В. Эколого-мелиоративное состояние полей при орошении. [Текст] /В.В. Турулев, Л.Н. Ляпота; (Мат. конф.) НИМИ. – Новочеркасск, 1994. – С. 10-11 (Соискатель – 50 %).
26. Турулев, В.В. Засоление земель Багаевско-Садковской оросительной системы под влиянием орошения. [Текст] /В.В. Турулев //Экологические проблемы орошаемого земледелия Нижнего Дона. Сб. научн. тр. НИМИ. – Новочеркасск, 1995. – С. 19-21.
27. Полуэктов, Е.В. Влияние антропогенной деятельности на свойства почв. [Текст] /Е.В. Полуэктов, В.В. Турулев; НИМИ. – Новочеркасск, 1995. – 118 с. (Соискатель – 50 %).
28. Волошков, В.М. Мелиорации земель России. [Текст] /В.М. Волошков, Г.А. Сенчуков, В.В. Турулев; НИМИ. – Новочеркасск, 1997. – 115 с. (Соискатель – 10 %).
29. Сенчуков, Г.А. Мелиорации земель. [Текст] /Г.А. Сенчуков, Л.Г. Дудникова, Г.Н. Мартыненко, В.В. Турулев; Новочеркасск, 1998. – 173 с. (Соискатель – 15%).
30. Ермоленко, В.П. Ландшафтное земледелие в условиях орошения Ростовской области. [Текст] /В.П. Ермоленко, Е.В. Полуэктов, В.В. Турулев; – Новочеркасск, 2000. – 300 с. (Соискатель – 3 %)
31. Турулев, В.В. К оценке мелиоративного состояния орошаемых земель. [Текст] /В.В. Турулев //Мелиорации антропогенных ландшафтов. Сб. научн. тр. НГМА. – Новочеркасск, 2000. – С. 15-17.
32. Турулев, В.В. Влияние солевого, пищевого и водного режимов на урожай озимой пшеницы. [Текст] /В.В. Турулев //Мелиорация антропогенных ландшафтов. Сб. научн. тр. НГМА. – Новочеркасск, 2000. – С. 19-22.
33. Турулев, В.В. Мелиоративное состояние орошаемых земель Ростовской области. [Текст] /В.В. Турулев //Мелиорация антропогенных ландшафтов. Сб. научн. тр. НГМА. – Новочеркасск, 2000. – С. 3-7.
34. Турулев, В.В. Источники орошения и качество оросительных вод Ростовской области. [Текст] /В.В. Турулев //Мелиорация антропогенных ландшафтов. Сб. научн. тр. НГМА. – Новочеркасск, 2000. – С. 7-13.
35. Турулев, В.В. Глубина развития корневой системы сельскохозяйственных культур при орошении. [Текст] /В.В. Турулев; Сб. научн. тр. НГМА. – Новочеркасск, 2000. – С. 20-23.
36. Турулев, В.В. Оценка мелиоративного состояния орошаемых земель по укрупненным показателям. [Текст] /В.В. Турулев, Е.В. Полуэктов //Материалы секции ЭМС РАСХН, - Новочеркасск, 2002. – С. 60-62 (Соискатель – 50 %).
37. Турулев, В.В. Водопотребление озимой пшеницы при близких грунтовых водах. [Текст] /В.В. Турулев, М.С. Овчаренко; Сб. научн. ст. НГМА. – Новочеркасск, 2003. С. 100-106 (Соискатель – 50 %).
38. Турулев, В.В. Элементы водного режима черноземов обыкновенных на богаре и орошении.
[Текст] /В.В. Турулев, Е.В. Полуэктов; Известия высших учебных заведений. Северо-
Кавзский регион. Естественные науки. Приложение 2. 03. Ростов-на-Дону, 2003. – С. 32-37.
(Соискатель – 50 %).
39. Турулев, В.В. Влияние грунтовых вод на урожай и качество зерна озимой пшеницы. [Текст] /В.В. Турулев, М.С. Овчаренко; Сб. научн. ст. НГМА. – Новочеркасск, 2003. С. 106-111 (Соискатель – 50 %).
40. Турулев, В.В. Качественная и количественная оценка мелиоративного состояния орошаемых земель. [Текст] /В.В. Турулёв; Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Приложение № 3. Ростов-на-Дону, 2003. – С. 208-213.
41. Турулев, В.В. Эффективность регулирования водного режима орошаемых обыкновенных черноземов с близким УГВ при оценке по энергетическим критериям. [Текст] /В.В. Турулев, Е.В. Полуэктов; Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Приложение № 5. Ростов-на-Дону, 2003. – С. 180-181 (Соискатель – 50 %).
42. Турулев, В.В. Экономическая эффективность регулирования водного режима орошаемых
обыкновенных черноземов на посевах сорго-суданкового гибрида, озимой пшеницы и ку-
курузы при близком уровне грунтовых вод. [Текст] /В.В. Турулев, М.С. Овчаренко; Известия
высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Приложение
№ 2. Рос тов-на-Дону, 2004. – С. 174-175. (Соискатель – 50 %).
43. Турулев, В.В. Основные положения методики прогнозирования оросительной нормы при близком залегании грунтовых вод [Текст] /В.В. Турулев, Н.В. Михеев, И.В. Гурина; Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Приложение № 4. Ростов-на-Дону, 2005. – С. 105-107. (Соискатель – 33 %).
44. Турулев, В.В. Регулирование водного режима орошаемых обыкновенных черноземов при
близком залегании УГВ. [Текст] /В.В. Трулев // Экологические проблемы природопользова-
ния в мелиоративном земледелии. НГМА. – Новочеркасск, 2006, т.2. – С. 64-69.
45. Турулев В.В. Качество воды р. Дон и Веселовского водохранилища. [Текст] /Турулев В.В.,
Срыбник А.В.; Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Техниче-
ские науки, №5. Ростов-на-Дону, 2007. – с. 79-80.
