A methodology for determining the irrigation rate value, which ensures the formation of a primary local contour of moistened soil in the soil space under drip irrigation with one drip emitter has been developed. The methodological and factual basis of the development were materials and empirical dependencies obtained from the data of author's field studies of local moisture contours formed under various soil conditions with top and ground drip irrigation. The known approaches to the calculation of drip irrigation rates of plants were analyzed and evaluated, a direction of the development of the methodology was determined. Based on the materials of field and their laboratory investigation, 11 contour profiles of drip-moistened soil formed under various soil and technological conditions of drip irrigation were obtained. Soil conditions are characterized by a wide range of changes in the following parameters: the content of physical clay is from 20.8 to 74.6% of the dry soil weight (DSW), the lowest moisture capacity is from 16.9 to 32.2% of DSW, the level of pre-irrigation moisture is from 60 to 70% of the lowest moisture capacity. Moisture contours were formed with an average soil moisture content of 90% of the lowest moisture capacity. Empirical dependencies were obtained for determining the maximum and average radius (diameter) of moisture contours at given depths of the moistened soil layer, which make it possible to predict the volumes of moisture contours. The dependence and a procedure for calculating the irrigation rate value, which ensures the formation of a moisture contour of a given depth and a given soil hydration level are obtained for a wide range of granulometric and water-physical characteristics of soils. A procedure for calculating the irrigation rate required for the formation of a local moisture contour in soil space with specified dimensional and moisture parameters during irrigation water delivery by one drip micro emitter is proposed. | Разрабатывали методику определения величины поливной нормы, обеспечивающей формирование в почвенном пространстве первичного локального контура увлажненной почвы при капельном поливе одной капельницей. Методологическую и фактологическую основу разработки составили материалы и эмпирические зависимости, полученные по данным полевых авторских исследований локальных контуров влажности, формирующихся в различных почвенных условиях при надземном и наземном капельном орошении. Результаты и обсуждение. Проведен анализ и дана оценка известных подходов к расчету поливных норм для капельного орошения растений, определено направление разработки методики. По материалам полевых исследований и их камеральной обработки получено 11 профилей контуров капельно-увлажненной почвы, сформировавшихся в различных почвенных и технологических условиях капельного полива. Почвенные условия характеризуются широким спектром изменения их параметров: содержание физической глины от 20,8 до 74,6% массы сухой почвы (МСП), наименьшая влагоемкость от 16,9 до 32,2% МСП, уровень дополивной влажности от 60 до 70% наименьшей влагоемкости. Формировались контуры увлажнения со средней влажностью почвы, составляющей 90% от наименьшей влагоемкости. Получены эмпирические зависимости для определения максимального и среднего радиуса (диаметра) контуров влажности при заданных глубинах увлажняемого слоя почвенной толщи, позволяющие прогнозировать объемы контуров влажности. Получены зависимость и методика расчета величины поливной нормы, обеспечивающей формирование контура влажности заданной глубины и заданного уровня увлажнения почвы, для широкого спектра гранулометрических и водно-физических характеристик почв. Предложена методика расчета поливной нормы, необходимой для формирования в почвенном пространстве локального контура влажности с заданными размерно-влажностными параметрами при подаче поливной воды одним капельным микроводовыпуском.

The research purpose is to determine the suitability of domestic wastewater from the town of Novocherkassk for crop irrigation. The materials for the study were samples of wastewater from the Kadamovsky Waste Treatment Plant (KWTP) of various purification rates. The assessment of suitability of wastewater of various purification rates for irrigation was carried out according to their environmental, sanitary-and-hygienic and agrochemical indicators, including the identification of possible degradation potential of wastewater when exposed to soils and fertilizer indicators, based on the crop needs for nutrients. Wastewater from the KWTP was treated separately at mechanical treatment facilities, full-scale biologically co-treated in aeration tank mixers, while the treated wastewater was disinfected with gaseous chlorine and additionally treated in biological ponds. To conduct a laboratory experiment, portions of the studied wastewater were selected from the purification system in fourfold replication at representative technological stages. The samples were examined by chemical and microbiological parameters in accordance with the current regulations and methodological recommendations. A conclusion on ecological, sanitary-hygienic, irrigation and fertilizing characteristics of them is made. Wastewater after mechanical treatment cannot be used as irrigation water, because it has negative sanitary and hygienic indicators. Wastewater after disinfection becomes suitable in use for irrigation purpose, however, in this case, it is recommended to alternate irrigation with wastewater and natural water or to dilute the wastewater in a ratio of 2:1 with water having a composition favorable for irrigation. | Цель исследования - определение пригодности хозяйственно-бытовых сточных вод г. Новочеркасска для орошения с.-х. культур. Материалами для исследования являлись пробы сточных вод с ООО "Кадамовские очистные сооружения" (КОС) разной степени очистки. Оценка пригодности сточных вод разной степени очистки для орошения проводилась по их экологическим, санитарно-гигиеническим и агрохимическим показателям, включая выявление возможного деградационного потенциала сточных вод при воздействии их на почвы и удобрительных показателей, исходя из потребностей в питательных веществах с.-х. культур. Сточные воды КОС проходили раздельную очистку на сооружениях механической очистки, совместную полную биологическую очистку в аэротенках-смесителях, при этом обеззараживание очищенных сточных вод производилось газообразным хлором и доочистка в биологических прудах. Для проведения лабораторного эксперимента из системы очистки были отобраны порции исследуемой сточной воды в четырехкратной повторности на репрезентативных технологических стадиях. Пробы были исследованы по химическим и микробиологическим показателям в соответствии с действующими нормативами и методическими рекомендациями. Сделано заключение об их экологических, санитарно-гигиенических, ирригационных и удобрительных характеристиках. Сточные воды после механической очистки не могут использоваться в качестве оросительных, поскольку имеют негативные санитарно-гигиенические показатели. Сточные воды после дезинфекции становятся пригодными для использования в целях орошения, однако в данном случае рекомендуется чередовать поливы сточной и природной водой либо разбавлять сточную воду в соотношении 2:1 водой благоприятного для орошения состава.

The research purpose is to develop the concept of irrigation management systems using integrated artificial intelligence technologies (IAIT). The working hypothesis is the assumption of the priority of the cluster application of IAIT in solving urgent problems of irrigation management. The basis of the information-computing unit of the irrigation control system should be deterministic algorithms using practically proven solutions. Within the framework of the proposed concept, a neural network can be used as the basis for solving a problem, or it can only be used to adapt the parameters of the models used. The meeting points of traditional, analytical irrigation management systems and IAIT are determined by the need to adapt parameters, fine-tune the coefficients of the methodological tools used. The scope of IAIT application in irrigation management improving is quite wide. IAIT can be used to solve the issues of irrigation planning and operational management, image recognition in satellite monitoring of soil moisture, interpolation these data by area, forecasting the soil moisture profile. An algorithm has been developed, that use IAIT to improve the reliability of forecasting the total water consumption of irrigated crops in the regional and landscape aspects. The proposed algorithm allows the system to self-learn and refine the regional values of bioclimatic coefficients, with respect to cumulative influence of local factors. Conclusions are the following: the developed concept and proposed scientific approaches allow effectively solving the problem of adapting the parameters of methodological irrigation management tools at the level of an irrigated field, and even considering intra-field variability. | Цель исследования - разработка концепта систем управления орошением с интегрированными технологиями искусственного интеллекта (ТИИ). Рабочая гипотеза - предположение о приоритете кластерного применения ТИИ в решении актуальных задач управления орошением. Основу информационно-вычислительного блока системы управления орошением должны составлять детерминированные алгоритмы с использованием проверенных практикой решений. В рамках предлагаемого концепта нейронная сеть может быть положена в основу решения задачи, а может использоваться лишь для адаптации параметров используемых моделей. Точки соприкосновения традиционных, аналитических систем управления орошением и ТИИ определяются необходимостью адаптации параметров, точной настройки коэффициентов используемого методологического инструментария. Сфера применения ТИИ в решении задач управления орошением довольно широка: это решение задач планирования и оперативного управления орошением, распознавания образов при спутниковом контроле влажности почвы, интерполяции данных о влажности почвы по площади, прогнозирования профиля увлажнения почвы. Разработан алгоритм, использующий ТИИ для повышения надежности прогноза суммарного водопотребления орошаемых культур в региональном и ландшафтном аспекте. Предложенный алгоритм позволяет системе самообучаться и уточнять региональные значения биоклиматических коэффициентов с учетом совокупного влияния местных факторов. Выводы: разработанный концепт и предложенные научные подходы, позволяют эффективно решать задачу адаптации параметров методологического инструментария управления орошением на уровне орошаемого поля, и даже с учетом внутриполевой вариабельности.

The purpose of the research is to determine patterns of formation of hydrographic network elements depending on the melt-and rainwater runoff and soil losses. The studies were carried out in the upper reaches of the Bolshoy Log gully system, which is a part of the land use of the experimental farm "Polevoy" of the Federal Rostov Agrarian Research Center, with an area of 2070 ha, of which more than 70% is arable land. Soils are ordinary chernozems of varying erosion degrees. The standard research methods on runoff sites and the method of pins were used. Within the catchment area, the amount of runoff and hydraulic indicators of water courses are greatly influenced by the agricultural background and the soil surface condition from which melt water flows, and the intensity of erosion processes is influenced by the depth of soil freezing, the moisture content of topsoil, water storage in snow, snowmelt intensity. The water sprays are concentrated along the gullies, where the soil is washed out over time, and they pass into the category of hollows, then into ravines and gullies, forming a hydrographic network in the gully-ravine catchment area. The most intensive runoff of meltwater in different years reached the following values: in 1988 – 33.8 mm, 2003 – 63.9 mm, 2006 – 24.6 mm, 2014 – 14.3 mm, 2017 –19.3 mm, 2023 – 10–14 mm. In the sites with reclamation protective forest plantations and hydraulic structures, the runoff was by 5–12 mm less than in the control and it retained in the forest belt. The mathematical data analysis made it possible to determine the relationship between the runoff rate and soil loss in the gully-ravine catchment, depending on the distance from the watershed. On the gully-ravine catchment, a rainsheet smoothly turns into a linear one and forms hollows and ravines. The final link of the catchment area is ravines and gullies. During the peak meltwater periods the water flow velocity on flat sections of the slope is 0.33–0.46 m/s, and along the hollows – 0.57–0.83 m/s. | Цель исследований - установить закономерности образования элементов гидрографической сети в зависимости от стока талых и дождевых вод и смыва почвы. Исследования проводились в верховье балочной системы Большой лог, входящей в состав землепользования опытного хозяйства "Полевой" Федерального Ростовского аграрного научного центра. Площадь участка составляет 2070 га, из них более 70% приходится на пашню. Почвы представлены черноземом обыкновенным различной степени эродированности. Использовались общепринятые методы исследований на стоковых площадках и метод шпилек. В пределах водосбора на величину стока и гидравлические показатели водных потоков оказывают большое влияние агрофон и состояние поверхности почвы, с которой стекает талая вода, а на интенсивность эрозионных процессов оказывают влияние глубина промерзания почвы, влажность верхнего слоя, запасы воды в снеге, интенсивность снеготаяния. Струи воды концентрируются по потяжинам, на которых со временем смывается почва, и они переходят в категорию ложбины, далее в овраги и балки, формируя гидрографическую сеть на овражно-балочном водосборе. Наиболее интенсивный сток талых вод в разные годы достигал следующих величин: в 1988 г. – 33,8 мм, в 2003 г. – 63,9 мм, в 2006 г. – 24,6 мм, в 2014 г. – 14,3 мм, в 2017 г. – 19,3 мм, в 2023 г. – 10–14 мм. На участках с мелиоративными защитными лесными насаждениями и гидросооружениями сток был на 5–12 мм меньше, чем на контроле, и задерживался в лесной полосе. Математический анализ данных позволил установить взаимосвязь величины стока и смыва почвы на овражно-балочном водосборе в зависимости от удаленности от водораздела. На овражно-балочном водосборе плоскостной смыв плавно переходит в линейный и образует ложбины, лощины. Конечным звеном водосбора являются овраги и балки. В пиковые периоды стока талых вод скорость водных потоков на ровных участках склона составляет 0,33–0,46 м/с, а по ложбинам – 0,57–0,83 м/с.

The research purpose is to assess the use of photosynthetically active radiation (PAR) by soybeans while using the improved cultivation technology on irrigated lands in the Rostov region. The studies were carried out on irrigated lands at the Bessergenevskoe Agricultural Enterprise LLC in 2019–2021. The establishment of field experiments on soybean crops, records and observations were carried out according to the methods of the All-Russia Scientific Research Institutes of Oil Crops and Soybeans. In the experiments, the following soybean varieties were sown: 'SK Optima', 'SK Riana', 'Selecta 201', 'Selecta 302', 'SK Veda'. The A. A. Nichiporovich's method was used to calculate the use of PAR. The indicators of solar radiation were determined according to the data of the local meteorological station. As a result of the research, the indicators necessary for calculating the capacity utilization (CU, an analogue of the efficiency factor) of the PAR under the Rostov region conditions were specified: the duration of the soybean vegetation and total solar radiation for this period, the core product yield and the by-products biomass, the ratio of soybean seed yield to by-products, energy value of the core product and by-products. It has been found that the seed yield level of soybean varieties on average for three research years varies within the range of 3.96–4.66 t/ha, the maximum indicator was obtained for 'SK Riana'. The studies allowed determining the total mass of soybean plants, including the core products: the seed yield of the studied soybean varieties is from 3.96 to 4.66 t/ha, and of by-products is from 4.79 to 5.64 t/ha absolutely dry mass with a ratio of 1:1.21, the energy content of the core products and by-products and calculating the capacity utilization of the total radiation Kpar. Calculations showed that the soybean Kpar depend on the total solar radiation received and the mass of the substance synthesized by soybean plants and reach 1.43 and 1.48% for 'SK Optima' and 'SK Veda', respectively (this characterizes the crops of these varieties as ordinary) and 1.61; 1.62 and 1.67% in 'Selecta 201', 'Selecta 302' and 'SK Riana', respectively (this characterizes the crops of these varieties as good). | Цель исследований - оценка использования фотосинтетически активной радиации (ФАР) соей при применении усовершенствованной технологии возделывания на орошаемых землях Ростовской области. Исследования проведены на орошаемых землях в ООО "Агропредприятие "Бессергеневское" в 2019–2021 гг. Закладка полевых опытов на посевах сои, учеты и наблюдения проводились по методикам ВНИИ масличных культур и ВНИИ сои. В опытах высевались сорта сои СК Оптима, СК Риана, Селекта 201, Селекта 302, СК Веда. Для расчета использования ФАР применялась методика А. А. Ничипоровича. Показатели солнечной радиации определялись по данным метеостанции в Гиганте. В результате исследований установлены показатели, необходимые для расчета коэффициента полезного использования (КПИ, аналог КПД) ФАР в условиях Ростовской области: продолжительность вегетации сои и суммарная солнечная радиация за этот период, урожайность основной продукции и биомасса побочной продукции, отношение урожая семян сои к побочной продукции, калорийность основной и побочной продукции. Установлено, что уровень урожайности семян сортов сои в среднем за три года исследований варьирует в пределах 3,96–4,66 т/га, максимальный показатель получен у сорта СК Риана. Исследования позволили определить общую массу растений сои, в т. ч. основной продукции: урожайность семян у изучаемых сортов сои от 3,96 до 4,66 т/га, и побочной – от 4,79 до 5,64 т/га абсолютно сухой массы с соотношением 1:1,21, калорийность основной и побочной продукции и рассчитать коэффициент использования суммарной радиации Кфар. Расчеты показали, что коэффициенты использования Кфар сои зависят от поступившей суммарной солнечной радиации и массы синтезированного растениями сои вещества. Они достигают 1,43 и 1,48% у сортов СК Оптима и СК Веда соответственно (это характеризует посевы данных сортов как обычные) и 1,61; 1,62 и 1,67% у сортов Селекта 201, Селекта 302 и СК Риана соответственно (это характеризует посевы данных сортов как хорошие).

The research purpose is an analysis of the rice industry state in Russia to determine the points of further growth. The materials of state and federal programs, technical reports of the Department "Kubanmeliovodkhoz", Rosstat, Krasnodarstat were used and analyzed. The research methodology is based on historical and system analysis. A data analysis was carried out using statistical software packages. Rice cultivation in Russia has been developing for about 100 years, since the beginning of the barren land development in the regions of southern Russia, the Far East, Transcaucasia, Central Asia, and the Lower Volga. At present, the land reclamation system area for rice production is 407.8 thousand ha, of which about 190 thousand ha are used for rice crops, in view of the crop rotation. The rice grain production output is 1.2 million t annually, of it about 450 thousand t of cereals are produced. It is shown that due to the increase of the rice consumption norm from 4 to 7 kg per a person for an year, it is required to increase the production output of cereals in the country consumer's market up to 1.1 million t in the future. The dynamics of rice yield growth due to the introduction of new varieties and technologies under climate change is substantiated. It has been found that for the rice cultivation industry in the Krasnodar Territory, the water intake is 3 million m3, or 97% of the total volume of water for irrigation, water supply is 2.5 million m3, of which about 500 thousand m3 is recycling drainage water. It is shown that 40.4 thousand ha of irrigated land of the rice irrigation stock are in an unsatisfactory reclamation condition, including in terms of indicators of soil salinity, groundwater mineralization and depth of occurrence. The further development of the industry should be based on the introduction of new rice varieties and technologies for their cultivation, rational water use, efficient use of land resources, maintaining the balance of the ecological system of the territories involved in rice growing. | Цель работы - анализ состояния отрасли рисоводства для определения точек дальнейшего роста. Использованы и проанализированы материалы государственных и федеральных программ, техническая отчетность "Управления "Кубаньмелиоводхоз", Росстата, Краснодарстата. Методика исследований базируется на историко-системном анализе. Анализ данных проводился с использованием статистических программных пакетов. В России рисоводство развивается около 100 лет, с начала освоения непригодных земель в регионах юга России, Дальнего Востока, Закавказья, Средней Азии, Нижнего Поволжья. В настоящее время площадь мелиоративных систем для производства риса составляет 407,8 тыс. га, из них используется под посевы риса с учетом севооборота порядка 190 тыс. га. Объем производства зерна риса составляет 1,2 млн т ежегодно, из него вырабатывается около 450 тыс. т крупы. Показано, что в связи с ростом нормы потребления риса с 4 до 7 кг/(год*чел.) в дальнейшем требуется увеличение объемов производства крупы на потребительском рынке страны до 1,1 млн т. Обоснована динамика роста урожайности риса за счет внедрения новых сортов и технологий в условиях изменения климата. Установлено, что для отрасли рисоводства в Краснодарском крае забор водных ресурсов составляет 3,0 млн м3, или 97% от всего объема воды для орошения сельхозкультур, водоподача – 2,5 млн м3, из которых порядка 500 тыс. м3 – повторно используемые дренажные воды. Показано, что в неудовлетворительном мелиоративном состоянии находятся 40,4 тыс. га орошаемых земель рисового ирригационного фонда, в т. ч. по показателям засоления почв, минерализации грунтовых вод и глубине их залегания. Дальнейшее развитие отрасли должно базироваться на внедрении новых сортов риса и технологий их выращивания, рациональном водопользовании, эффективном использовании земельных ресурсов, поддержании баланса экологической системы территорий, вовлеченных в рисоводство.

The purpose of the research is to determine the influence of tillage methods on the value of soil water storage, water balance and water consumption deficit of spring barley on an erosion-hazardous slope on ordinary chernozems. During the research, the methodological approaches by S. A. Vorobyev, A. N. Kostyakov, S. I. Kharchenko, A. N. Postnikov were used. The experiment was carried out in 2020-2022. The experimental design provides for three tillage variants: moldboard plowing, non-moldboard (chiseling) and combined (para-ploughing) plowing. As a result the research has revealed the advantage of chisel primary tillage in terms of moisture reserves accumulation in snow: in autumn plowing it allowed accumulating on average by 16.6% more water than with moldboard tillage. The main flow component of water balance is the total water consumption of spring barley, which varied during the growing season depending on the phase of crop growth and development and on the method of tillage; differences in the productive moisture reserves with the advantage of non-moldboard tillage methods were noted. The greatest differences were observed as on the date of barley sowing; at this time, the excess in water storage in a meter layer was 9.9% for combined tillage and it was 10.6% for chiseling, relative to the same indicator for moldboard tillage. It was found that the intensity of the decrease in water storage rose, starting from the earing phase, especially during moldboard tillage. In the longest period from sowing to booting (97–110 days), an average of approximately 50% of the total moisture is consumed, from the booting phase to the earing one and from the earing phase to milky-wax ripeness by 20%, and in the last period from milky-wax ripeness to the complete ripeness of corn is only 10% moisture. In general, during the growing season, non-moldboard tillage allowed reducing the water consumption deficit of spring barley to 4.7–5.4% compared to the control, which is very significant under the conditions of a moisture deficit amounting to 276 mm during this period. | Цель работы - установить влияния способов обработки почвы на величину почвенных влагозапасов, водный баланс и дефицит водопотребления ячменя ярового на эрозионно опасном склоне на черноземах обыкновенных. В процессе исследований использованы методические подходы С. А. Воробьева, А. Н. Костякова, С. И. Харченко, А. Н. Постникова. Опыт проводили в 2020-2022 г. в Ростовской области. Схемой опыта предусмотрено три варианта обработки почвы: отвальная вспашка, безотвальная (чизельная) и комбинированная (щелевание). В результате исследований выявлено преимущество чизельной основной обработки почвы в части накопления влагозапасов в снеге: на зяби она позволила в среднем аккумулировать на 16,6% больше воды, чем при отвальной обработке. Главный расходный компонент водного баланса – суммарное водопотребление ячменя ярового, которое варьировало в процессе вегетации в зависимости от фазы роста и развития культуры и от способа обработки почвы, отмечены различия в запасах продуктивной влаги с преимуществом безотвальных способов обработки почвы. Наибольшие различия наблюдались на дату посева ячменя, в это время превышение по влагозапасам в метровом слое при комбинированной обработке составило 9,9%, а при чизельной 10,6% относительно того же показателя при отвальной обработке. Выявлено, что интенсивность снижения влагозапасов возросла, начиная с фазы колошения, особенно при отвальной обработке. В наиболее продолжительный период от посева до выхода в трубку (97–110 дней) расходуется в среднем примерно 50% суммарной влаги, от фазы выхода в трубку до колошения и от фазы колошения до молочно-восковой спелости по 20%, а в последний период от молочно-восковой до наступления полной спелости зерна всего 10% влаги. В целом за вегетационный период безотвальные обработки позволили снизить дефицит водопотребления ячменя ярового до 4,7–5,4% по сравнению с контролем, что весьма существенно в условиях дефицита влагообеспеченности, составившего 276 мм за этот период.

The research purpose is a scientific and technical basis of hydrologic balance constituents of an irrigated field in the particular case of the connection of an aquifer and aeration zone through a capillary fringe. The studies were carried out in one of the farms of the Bagaevsky district in the Rostov region in 2018 and 2019 at stationary and experimental plots. The climatic conditions of the research objects correspond to the semi-arid steppe zone, the soils are southern chernozems. As a result of processing the field test data calculated according to the radiation balance it has been found that for the conditions of the average dry year on the 20th of May if groundwater are at a depth of 1.0 m, the average daily water consumption is 6.5 mm, groundwater recharge is 2.9 mm; if groundwater are at a depth of 1.5 and 2 m these indices are 2 and 1.25 mm, respectively. For conditions of the year which is a moderate in terms of natural moisture deficit in the phase of the beginning of alfalfa flowering (in early June), the average daily water consumption is 5 mm, and groundwater recharge is 2.2; 1.38 and 0.81 mm at a depth of groundwater level of 1.0; 1.5 and 2 m, respectively. The values of water consumption are obtained from the heat balance equation of the active surface, the dynamics of moisture exchange elements in the aeration zone of an irrigated alfalfa field, there is given a comparative assessment of potential evaporation obtained by the methods of radiation balance (accuracy 0.89), N. N. Ivanov (accuracy 0.68) and the modified S. I. Kharchenko model (accuracy 0.88), with the corresponding mathematical treatment (coefficient of variation, dispersion, deviation) by the sum of accumulated effective temperatures compared with the actual data. As a reference method, the determining the potential evaporation values of agricultural crops by the radiation balance should be used; the implementation of the required modified S. I. Kharchenko model makes it possible to increase the accuracy of determining the desired value by 30% compared to the N. N. Ivanov determination model. | Цель работы - научно-техническое обоснование составляющих водного баланса орошаемого поля при частном случае соединения водоносного горизонта и зоны аэрации через капиллярную кайму. Исследования проводили в одном из хозяйств Багаевского района Ростовской области в 2018 и 2019 гг. на стационарных и опытных участках. Климатические условия объектов исследований соответствуют полузасушливой степной зоне, почвы – южные черноземы. В результате обработки данных полевого опыта, рассчитанных по радиационному балансу, установлено, что для условий среднесухого года в 20-х числах мая при залегании грунтовых вод– на глубине 1,0 м среднесуточное водопотребление составляет 6,5 мм, подпитка грунтовыми водами – 2,9 мм, а при глубине 1,5 и 2,0 м – соответственно 2,0 и 1,25 мм. Для условий года, среднего по дефициту естественного увлажнения, в фазе начала цветения люцерны (в первых числах июня) среднесуточное водопотребление составляет 5 мм, а подпитка грунтовыми водами 2,2; 1,38 и 0,81 мм при глубине залегания уровня грунтовых вод 1,0; 1,5 и 2,0 м соответственно. Получены значения водопотребления из уравнения теплового баланса деятельной поверхности, динамика элементов влагообмена в зоне аэрации орошаемого поля люцерны, дана сравнительная оценка испаряемости, полученной методами радиационного баланса (точность 0,89), Н. Н. Иванова (точность 0,68) и модифицированной модели С. И. Харченко (точность 0,88), с соответствующей математической обработкой (коэффициент вариации, дисперсия, отклонение) по сумме накопленных активных температур по сравнению с фактическими данными. В качестве эталонного метода следует использовать метод определения величин испаряемости с.-х. культур по радиационному балансу; реализация модифицированной модели по С. И. Харченко позволяет повысить точность определения искомой величины на 30% по сравнению с моделью определения по Н. Н. Иванову.

The research purpose is to conduct field research and to develop a water-saving regime for irrigating corn cultivated for grain, which guarantees sustainable yielding capacity with a shortage of water resources. The studies were carried out in Rostov region according to the conventional methods. The soil of the plot is ordinary chernozem. According to water-physical and agrochemical indicators, it is suitable for crop cultivation. The experiment scheme included three variants: in variant 1 (control), a previously developed irrigation regime was used; in variants 2 and 3, from the beginning of the growing season to the tasselling phase, irrigation rates were given out completely (as in variant 1), and then decreased by 15 and 30%, respectively. The preirrigation soil moisture threshold in the 0–60 cm layer was maintained at the level of 70–75% of the minimum water capacity. The soil water regime influenced the plant growth and development. The differences in the onset of plant vegetation phases were observed from the tasselling phase. The firm ripe stage earlier occurred in variant 3, then in variant 2. The greatest linear growth in the flowering phase (269 cm) was recorded in variant 1, which was by 3.7 and 5.2% higher than the indicators of variants 1 and 2, respectively. The biological yield of corn in variant 1 was 12.9 t/ha, which is by 10.1 and 16.3% higher than the indicators of the water-saving variants. According to the calculations of economic efficiency, with a decrease in irrigation rates by 15%, the cultivation of corn for grain is profitable. As a result of the research, a water-saving irrigation regime of grain corn has been developed and recommended for agricultural production, which comprises 9 vegetation irrigations: the first and second ones – 300 m3/ha each, the third one – 400 m3/ha, from the fourth to the ninth ones, irrigation is carried out at a rate reduced by 15% – 425 m3/ha. The irrigation rate is 3550 m3/ha. | Цель работы - провести полевые исследования и разработать водосберегающий режим орошения кукурузы, возделываемой на зерно, чтобы гарантировать получение стабильной продуктивности при дефиците водных ресурсов. Исследования проводились в Ростовской области по общепринятым методикам. Почва участка – чернозем обыкновенный. По водно-физическим и агрохимическим показателям она пригодна для возделывания культур. Схема опыта включала три варианта: на варианте 1 (контроль) применялся ранее разработанный режим орошения; на вариантах 2 и 3 от начала вегетации до фазы выбрасывания метелки поливные нормы выдавались полностью (как на варианте 1), а затем снижались на 15 и 30% соответственно. Предполивной порог влажности почвы в слое 0–60 см поддерживался на уровне 70–75% наименьшей влагоемкости. Водный режим почвы оказывал влияние на рост и развитие растений. С фазы выбрасывания метелки наблюдались отличия в наступлении фаз вегетации растений. Фаза полной спелости раньше наступала на варианте 3, затем на варианте 2. Наибольший линейный рост в фазе цветения (269 см) был зафиксирован на варианте 1, что на 3,7 и 5,2% соответственно превышало показатели вариантов 1 и 2. Биологическая урожайность кукурузы на варианте 1 составила 12,9 т/га, что на 10,1 и 16,3% превышало показатели водосберегающих вариантов. Согласно расчетам экономической эффективности, при снижении норм полива на 15% возделывание кукурузы на зерно выгодно. В результате исследований разработан и рекомендован с.-х. производству водосберегающий режим орошения кукурузы на зерно, предусматривающий девять вегетационных поливов: первый и второй – по 300 м3/га каждый, третий – 400 м3/га, с четвертого по девятый полив орошение проводится сниженными на 15% нормами – 425 м3/га. Оросительная норма – 3550 м3/га.

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.