The research purpose is scientific-and-technological basis of the water balance constituents of an irrigated field in a particular case of connecting an aquifer and an aeration zone through a capillary fringe. The research was carried out in one of the farms of the Rostov region, Bagayevsky District, in 2018 and 2019. When organizing the research, an integrated approach involving stationary and experimental sites were used. The climatic conditions of the research objects correspond to the semi-arid steppe zone, the soils are southern chernozems. Processing the field experiment data has found that with infiltration varying from 0.183 to 1.915 mm: the average daily water supply ranged from 0.8 to 7.33 mm/day; relative moisture reserves – from 0.61 to 1.20; average daily air temperature – from 8 to 23 deg. C; average daily air humidity deficit – from 2.1 to 12 mbar; average daily potential evaporation – from 1.3 to 7.34 mm/day. A correlation analysis has determined that, according to the correlation factor, the infiltration value has the greatest correlation – 0.86 and 0.63 with water supply and relative moisture reserves, respectively; the smallest one– 0.28; 0.38 and 0.37 with temperature, air humidity deficit and potential evaporation, respectively. In turn, a multiple correlation analysis has determined that the formation of the infiltration runoff volume in the vertical moisture exchange system of an irrigated field has the greatest connection with a paired change in the values of water supply and relative moisture reserves. The infiltration of irrigation water and atmospheric precipitation beyond the root layer of soil is determined by the obtained empirical dependence, is observed when the moisture reserves of this layer exceed the moisture reserves corresponding to the minimum moisture capacity and water supply, and has the greatest close relationship according to the multiple determination coefficient (R2) 81% (multiple correlation coefficient R = 0.899) with changes in these two factors. | Цель исследований - научно-техническое обоснование составляющих водного баланса орошаемого поля при частном случае соединения водоносного горизонта и зоны аэрации через капиллярную кайму. Исследования проводились в одном из хозяйств Багаевского района Ростовской области в 2018 и 2019 гг. При организации исследований применялся комплексный подход: использовались стационарные и опытные участки. Климатические условия объектов исследований соответствуют полузасушливой степной зоне, почвы – южные черноземы. В результате обработки данных полевого опыта установлено, что при инфильтрации, изменяющейся от 0,183 до 1,915 мм: среднесуточная водоподача составила от 0,8 до 7,33 мм/сут; относительные влагозапасы – от 0,61 до 1,20; среднесуточная температура воздуха – от 8,0 до 23,0 град. C; среднесуточный дефицит влажности воздуха – от 2,1 до 12,0 мбар; среднесуточная испаряемость – от 1,3 до 7,34 мм/сут. Проведенным корреляционным анализом установлено, что по коэффициенту корреляции величина инфильтрации имеет наибольшую связь – 0,86 и 0,63 с водоподачей и относительными влагозапасами соответственно; наименьшую – 0,28; 0,38 и 0,37 с температурой, дефицитом влажности воздуха и испаряемостью соответственно. В свою очередь многофакторный корреляционный анализ установил, что формирование объема инфильтрационного стока в системе вертикального влагообмена орошаемого поля имеет наибольшую связь с парным изменением величин водоподачи и относительных влагозапасов. Инфильтрация оросительных вод и атмосферных осадков за пределы корнеобитаемого слоя почвы определяется по полученной эмпирической зависимости, наблюдается при превышении влагозапасов этого слоя над влагозапасами, соответствующими наименьшей влагоемкости и водоподаче, и имеет наибольшую тесноту связи по коэффициенту множественной детерминации (R2) 81% (коэффициент множественной корреляции R = 0,899) с изменением этих двух факторов.

The research purpose is to determine the parameters and justification of the design of the irrigation module of the drip irrigation system for orchards. Typical crop planting patterns in an orchard, microclimatic, soil and technological conditions of drip irrigation are considered as initial factors. The results of the study were obtained in the process of generalizing the methods and recommendations for predicting the technological parameters of the drip irrigation network. A methodology was developed for justifying the irrigation module design, which provides for establishing: the crop nutrition zone area; coefficient determining the nutrition zone area to be moistened; diameter and area of the horizontal projection of the soil moisture contour; the number of moisture contours and emitters ensuring their formation; arrangement diagrams for emitters in the plant nutrition zone. As a criterion for choosing the design of an irrigation module, the ratio of the area of moistened soil space required for cultivating plants and the area of drip soil moisture zones formed by the irrigation module is taken. The methodology was tested on an irrigation module in single- and double-line versions. A single-line irrigation module meets the needs of perennial fruit crops in areas with a natural moisture coefficient of 1.0, and in rare combinations of conditions with a coefficient of 0.8. The double-line irrigation module consistently provides the required soil moisture area in areas with a natural moisture coefficient of at least 0.6 and cannot form the required moisture area for the nutrition zone of fruit crops in areas with a moisture coefficient of 0.4. For drip irrigation of perennial fruit crops in areas with a moisture coefficient of not more than 0.6, it is proposed to use an irrigation module with three drip lines. | Цель исследований - определение параметров и обоснование конструкции поливного модуля системы капельного орошения плодовых садов. В качестве исходных факторов рассмотрены характерные схемы посадки культур в плодовом саду, микроклиматические, почвенные и технологические условия капельного полива. Результаты исследования получены в процессе обобщения методик и рекомендаций по прогнозированию технологических параметров капельной поливной сети. Разработана методика обоснования конструкции поливного модуля, которая предусматривает установление: площади зоны питания культуры; коэффициента, определяющего площадь зоны питания, подлежащей увлажнению; диаметра и площади горизонтальной проекции контура увлажнения почвы; количества контуров влажности и капельниц, обеспечивающих их формирование; схемы размещения капельниц в зоне питания растений. В качестве критерия для выбора конструкции поливного модуля принято соотношение необходимых для культивирования растений площади увлажняемого почвенного пространства и площади формируемых поливным модулем зон капельного увлажнения почвы. Апробация методики проведена на поливном модуле в одно- и двухниточном исполнении. Однониточный поливной модуль соответствует потребностям многолетних плодовых культур на территориях с коэффициентом природного увлажнения, равным 1,0, и в редких сочетаниях условий при коэффициенте 0,8. Двухниточный поливной модуль стабильно обеспечивает требуемую площадь увлажнения почвы на территориях с коэффициентом природного увлажнения не менее 0,6 и не может сформировать требуемую площадь увлажнения зоны питания плодовых культур на территориях с коэффициентом увлажнения 0,4. Для капельного полива многолетних плодовых культур на территориях с коэффициентом увлажнения не более 0,6 предложено использовать поливной модуль с тремя капельными линиями.

The purpose of the work is to study the efficiency of agrotechnical methods of land use on long-term irrigated lands in a grain-forage crop rotation typical for the Volga region. Field experiments to assess the efficiency of agrotechnical measures in cultivating agricultural crops were carried out in the experimental production facilities of the Volga Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation on dark chestnut medium loamy long-term irrigated soils for a seven-field grain fodder crop rotation typical for the Volga region with a total area of 350 ha. Efficiency calculations were made using technological maps of cultivation of each crop in the crop rotation, established production rates and prices for technological operations, as well as estimating the actual costs of these works. A comprehensive assessment of the economic efficiency of agrotechnical measures per crop rotation on long-term irrigated lands showed that the agrotechnical measures had a positive impact on productivity of main agricultural crops. The most profitable in the studied crop rotation there should be considered the production of fodder crops: fodder mixture for silage (sorghum + soybean + sudanese grass + sunflower) with a net income of 76.9 thousand rub per 1 ha, alfalfa for green fodder and hay (73.9 and 73.2 thousand rub/ha, respectively). In the group of cereals and legumes, the most profitable commercial crop is soybean, the net income from the production of which amounted to 23.3 thousand rub/ha. The final comprehensive assessment of the cultivation of agricultural crops in a grain-fodder crop rotation under long irrigation confirmed the high efficiency of using the optimal combination of agrotechnical measures to maintain soil fertility and crop rotation productivity. | Цель работы - изучение эффективности применения агротехнических приемов землепользования на длительно орошаемых землях в типовом для Поволжского региона зернокормовом севообороте. Полевые опыты по оценке эффективности агротехнических мероприятий при возделывании с.-х. культур проводились в опытно-производственном хозяйстве Волжского НИИ гидротехники и мелиорации на темно-каштановых среднесуглинистых длительно орошаемых почвах за ротацию типичного для Поволжья семипольного зернокормового севооборота общей площадью 350 га. Расчеты эффективности произведены с использованием технологических карт возделывания каждой культуры севооборота, установленных норм выработки и расценок на технологические операции, а также калькуляции фактических затрат на проведение данных работ. Комплексная оценка экономической эффективности агротехнических мероприятий за ротацию севооборота на длительно орошаемых землях показала, что агротехнические мероприятия оказали положительное влияние на продуктивность основных с.-х. культур. Наиболее рентабельным в изучаемом севообороте следует считать производство кормовых культур: кормосмесь на силос (сорго + соя + суданская трава + подсолнечник) с чистым доходом с 1 га 76,9 тыс. руб., люцерна на зеленый корм и сено (73,9 и 73,2 тыс. руб./га соответственно). В группе зерновых и зернобобовых наиболее выгодной коммерческой культурой является соя, чистый доход от производства которой составил 23,3 тыс. руб./га. Итоговая комплексная оценка возделывания с.-х. культур в зернокормовом севообороте при длительном орошении подтвердила высокую эффективность применения оптимального сочетания агротехнических мероприятий для поддержания почвенного плодородия и продуктивности севооборота.