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 purpose of the research is to study impulse irrigation of rice in different interphase periods for saving water resources. The research was carried out at different impulses of water supply to rice during the growing season. Observations, metering, field measurements were carried out according to the techniques of the Kuban State Agrarian University and the Federal Scientific Rice Center. The irrigation regime in the control variant corresponded to the technology of shortened flooding. In the experimental variants, the impulses "watering – draining" were carried out in the phases of rice vegetation "germination – tillering", "booting – flowering", "ripening". It has been found that the impulse irrigation regime in the phases "germination-tillering", "booting – flowering" and "ripening" can reduce the irrigation rate by 11.4; 5.1; 1.5%, respectively, compared to the control. The average yield in the experiment was 75.7 dt/ha, which is more than in the control by 1.2 dt/ha. The calculation of economic efficiency in the variants showed that the extra profit from the yield increase in the experimental plots was from 1440 to 2880 rub/ha, the net operating income rose from 480 to 960 rub/ha. Savings on the costs of water delivery service payment varied according to the experimental variants from 69.83 to 530.71 rub/ha. Impulse irrigation at different interphase periods of rice growing with soil moisture at the end of each pulse of at least 85% of the lowest moisture capacity does not affect grain yield adversely. In the control variant of the experiment, the rice yield was 74.5 dt/ha, for impulse irrigation in the "germination – tillering" phase – 7.61 dt/ha, "booting – flowering" – 75.6 dt/ha, "ripening" – 75.3 dt/ha. In general, the cost savings were from 549.83 to 1490.71 rub/ha when introducing an impulse rice irrigation regime in various interphase periods in the experiment. | Цель работы - исследование импульсного орошения риса в различные межфазные периоды для экономии водных ресурсов. Исследования проводились при различных импульсах подачи воды на посевы риса в течение вегетации. Наблюдения, учеты, натурные измерения проведены согласно методикам Кубанского государственного аграрного университета и Федерального научного центра риса. Режим орошения в контрольном варианте соответствовал технологии укороченного затопления. В экспериментальных вариантах импульсы "полив – осушение" проводились в фазы вегетации риса "прорастание – кущение", "трубкование – цветение", "созревание". Установлено, что импульсный режим орошения в фазы "прорастание – кущение", "трубкование – цветение" и "созревание" позволяет сократить оросительную норму на 11,4; 5,1; 1,5% соответственно по сравнению с контролем. Средняя урожайность по опыту составила 75,7 ц/га, что больше, чем на контроле, на 1,2 ц/га. Расчет экономической эффективности по вариантам показал, что дополнительная прибыль от прибавки урожая на экспериментальных участках составила от 1440 до 2880 руб./га, условно чистый доход – от 480 до 960 руб./га. Экономия затрат на оплату услуг по подаче воды варьировала по вариантам опыта от 69,83 до 530,71 руб./га. Импульсное орошение в различные межфазные периоды вегетации риса при влажности почвы в конце каждого импульса не менее 85% наименьшей влагоемкости не оказывает отрицательного влияния на урожайность зерна. В контрольном варианте опыта урожайность риса составила 74,5 ц/га, на импульсном орошении в фазе "прорастание – кущение" – 7,61 ц/га, "трубкование – цветение" – 75,6 ц/га, "созревание" – 75,3 ц/га. В целом экономия затрат при внедрении в производство импульсного режима орошения риса в различные межфазные периоды составила по вариантам опыта от 549,83 до 1490,71 руб./га.

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 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.

Проведен анализ водоемкости производства риса, обоснованы мероприятия по водосбережению, позволяющие сократить использование водных ресурсов при выращивании риса и сопутствующих культур, снизить водоемкость производства единицы продукции при сохранении высокой урожайности. Использованы методы анализа и синтеза для обоснования режима орошения риса и сопутствующих культур. Проведенный анализ результатов многолетних исследований ФГБНУ "РосНИИПМ" показал, что проектные нормы водопотребности для орошения риса превышаются в 1,5–2,0 раза. Например, в маловодном 2020 г. оросительные нормы (ОН) риса на рисовых системах Ростовской области колебались в сельхозпредприятиях от 27 до 47 тыс. куб. м/га. Предложены мероприятия по экономии водных ресурсов: содержание мелиоративной сети и гидротехнических сооружений в исправном состоянии, плановое водопользование и водораспределение, совершенствование техники и технологий орошения. Больше всего на величину ОН влияет выравненность поверхности чеков, так как при отличии высот в чеке более 0,03–0,05 м от проектной ОН может увеличиться вдвое в связи с необходимостью создания заданного слоя воды на всей площади чеков. На величину ОН также влияют природная увлажненность территории, гранулометрический состав почвы, скорость фильтрации, глубина грунтовых вод, степень засоления и осолонцевания почвы. В зависимости от этих факторов в условиях Ростовской области ОН для риса может изменяться от 27 до 36 тыс. куб. м/га и более. Для уменьшения ОН рекомендованы режимы орошения по укороченному типу затопления и получение всходов на естественных запасах влаги. Требует изучения возделывание риса и сопутствующих культур по гребневой технологии при периодическом орошении с поливом дождеванием или периодическим напуском воды в чеки. | An analysis of the rice production water intensity has been carried out and measures for water saving that allow reducing the use of water resources for growing rice and companion crops, to reduce water intensity of production unit while maintaining high yields have been substantiated. Methods of analysis and synthesis to substantiate the rice and companion crops irrigation regime were used. The analysis of the results of long-term studies of the FSBSE "RSRILIP" showed that the water demand design norms for rice irrigation are exceeded by 1.5–2 times. For example, in the low-water year 2020, the rice irrigation rates (IR) on the rice systems of the Rostov region fluctuated in agricultural enterprises from 27 to 47 thousand cub. m/ha. Measures are proposed to save water resources: maintaining the reclamation network and hydraulic structures in good condition, planned water use and water distribution, improving irrigation equipment and technologies. Most of all the IR value is influenced by the evenness of the check surface, since if the height in the check is more than 0.03–0.05 m from the design IR can double due to the need to create a given layer of water over the entire check area. It was found that the irrigation rate value is also influenced by the natural moisture content of the territory, the granulometric composition of the soil, the rate of filtration, the depth of groundwater, the degree of soil salinity and alkalinization. Depending on these factors under the conditions of the Rostov region, the IR for rice can vary from 27 to 36 thousand cub. m/ha and more. To reduce the IR, irrigation regimes of the shortened type of flooding and obtaining seedlings on natural moisture reserves are recommended. The rice and companion crops cultivation using the ridge technology with periodic sprinkler irrigation or check flooding requires study.