The research purpose is to reveal the patterns of spatial differentiation of irrigation land use with the help of an integral assessment of geo-irrigation situation and the level of use of the Altai irrigated lands. The study was conducted by aggregation of the rating of key indicators of agricultural land use to define the Irrigation Land Use Index (ILUI) based on a system approach. The database for calculations was formed based on the information received from federal and regional institutions of the Russian Federation, the portal of the All-Russian Scientific Research Institute for Irrigation and Farming Water Supply Systems "Raduga", as well as administrations and enterprises of the Altai municipal districts. Four types of irrigation land use have been identified with an ILUI index of 0.64 to 17.373 varying in the level of irrigated land use and the degree of favorable combination of geo-irrigation parameters. A comparative analysis of the identified types structure with the specifics of the functioning of the regional system of agricultural land use for 31 districts of the Altai Territory and the Republic of Altai has shown that the most favorable geo-irrigation situation and the highest level of irrigated land use (ILUI over 5.600) are typical for suburban areas with potato and vegetable specialization of land use and areas in which there is great livestock in combination, a high moisture deficit during the growing season is observed, and the agricultural land use is characterized by a lack of natural fodder land and a high share of fodder crops in the crop acres. The conclusion is that the aggregation of the ILUI with a rating index evaluation of agricultural land use indicators is an effective tool of strategic decision making support for implementation of the regional policy of sustainable intensification of irrigated lands. | Цель работы: выявить закономерности пространственной дифференциации ирригационного землепользования с помощью интегральной оценки геоирригационной обстановки и уровня использования алтайских орошаемых земель. Исследование проводилось методом агрегирования рейтинговой оценки ключевых показателей с.-х. землепользования с определением индекса ирригационного землепользования (ILUI) на основе системного подхода. База данных для расчетов сформирована на основе сведений федеральных и региональных учреждений РФ, портала Всероссийского НИИ систем орошения и сельхозводоснабжения "Радуга", а также администраций и предприятий алтайских муниципальных районов. Выявлены четыре типа ирригационного землепользования с индексом ILUI от 0,640 до 17,373, различающиеся по уровню использования орошаемых земель и степени благоприятности сочетания параметров геоирригационной обстановки. Сравнительный анализ структуры выявленных типов со спецификой функционирования региональной системы с.-х. землепользования для 31 района Алтайского края и Республики Алтай показал, что наиболее благоприятная геоирригационная обстановка и наиболее высокий уровень использования орошаемых земель (ILUI более 5,600) характерны для пригородных районов с картофеле-овощеводческой специализацией землепользования и районов, в которых имеется большое поголовье скота, наблюдается высокий дефицит увлажнения в вегетационный период, а с.-х. землепользование отличается недостатком естественных кормовых угодий и высокой долей кормовых культур в площади посевов. Вывод: агрегирование оценки индекса ILUI с рейтинговой оценкой показателей с.-х. землепользования является эффективным инструментом поддержки принятия стратегических решений для реализации региональной политики устойчивой интенсификации орошаемых земель.

The research purpose is to develop a method for estimating and ranking agricultural land plots, most promising for the development of irrigation. The plot ranking is based on the methods of use of multi-factor analysis and expert assessment. Estimation criteria are proposed, the weight values of each of them are determined according to the degree of influence on the final land valuation: irrigation water quality – 20%, degree of soil alkalinity – 19%, degree of soil salinity – 16%, water table – 14%, technical condition of the carrier network – 12%, the groundwater mineralization – 11%, the distance from the water source – 8%. A structure of the decision making process in the field of irrigation development has been worked out. Land plot evaluation and ranking are carried out in the following sequence: determination of the actual values of estimation criteria, evaluation of plots separately for each criterion, plot integral estimation and ranking. Approbation of the proposed method for estimating and ranking land plots was carried out on the example of a farm located in the Aksai district of the Rostov region. Seven fields, which were formerly irrigated but now they are dry land cultivated, were estimated. It has been concluded that fields 2, 4 and 6 have the same rank and are most promising for the development of irrigation. Field 1 is next in order of priority. Fields 5, 7, and 3 complete the priority list. The proposed method of assessing and ranking land plots can be widely used by farms involving investments in irrigated agriculture, as well as taken into account when planning public investments in the maintenance and development of state land reclamation systems. | Цель исследований - разработать способ оценки и ранжирования земельных участков с.-х. назначения, наиболее перспективных для развития орошения. Материалы и методы: ранжирование участков выполняется на основе применения методов многофакторного анализа и экспертной оценки. Предложены оценочные критерии, определены весовые значения каждого из них по степени влияния на итоговую оценку участков: качество оросительной воды – 20%, степень солонцеватости почв – 19%, степень засоления почв – 16%, уровень грунтовых вод – 14%, техническое состояние водопроводящей сети – 12%, минерализация грунтовых вод – 11%, расстояние от водоисточника – 8%. Разработана структура процесса принятия решения о развитии орошения. Оценка и ранжирование земельных участков выполняются в следующей последовательности: определение фактических значений оценочных критериев, оценка участков отдельно по каждому критерию, интегральная оценка и ранжирование участков. Апробация предложенного способа оценки и ранжирования земельных участков выполнена на примере хозяйства, расположенного в Аксайском районе Ростовской области. Оценивались семь полей, на которых ранее применялось орошение, но в настоящее время осуществляется богарное земледелие. Сделан вывод, что поля 2, 4 и 6 имеют одинаковый ранг и являются наиболее перспективными для развития орошения. Следующим в порядке приоритетности идет поле 1. Поля 5, 7 и 3 замыкают список приоритетности. Предложенный способ оценки и ранжирования земельных участков может массово применяться хозяйствами, предполагающими инвестирование в орошаемое земледелие, а также учитываться при планировании государственных инвестиций в поддержание и развитие государственных мелиоративных систем.

The research purpose is to develop agricultural technologies that ensure soil fertility conservation by selecting (adaptation) special soil protection methods in relation to the actual energy indicators of solid runoff, a certain combination of which will allow maintaining soil fertility or keeping it at a scientifically based level under critical erosion conditions, with the creation of an innovative tool. The value of solid soil phase washout during the studies conducted on corn crops under conditions of critical erosional slopes was determined on runoff sites, which are the field sections equipped with measuring devices (tanks) isolated from the surrounding area (with the help of metal frames). An adaptive technology that combines the application of 60 t/ha of semi-decomposed manure, the implementation of operational planning and moling, the use of differentiated moistening of a soil layer of 0.4–0.7 m, depending on the development of the corn root system with irrigation rates respectively of 360–500 m3 has been selected. The technology provides an acceptable limit of soil solid washout, less than the set scientifically based value. To intercept surface (liquid and solid) runoff, both distributed and rill, an innovative drawn tool has been developed that forms the artificial "water-bearing" subsurface reservoirs and surface "mini-reservoirs" based on an intermittent furrow and intermittent slotting, created in the time of their joint trenching and providing the accumulation of the irrigation rate. The developed technology and tool design make it possible to implement erosion-preventive methods with a differentiated irrigation regime, which ensures the environmental safety and soil fertility conservation of irrigated lands. | Цель исследования - разработка агротехнологий, обеспечивающих сохранение почвенного плодородия, путем подбора (адаптации) специальных почвозащитных приемов применительно к фактическим энергетическим показателям твердого стока, определенное сочетание которых позволит сохранять почвенное плодородие или удерживать его на научно обоснованном уровне в критических эрозионных условиях, с созданием инновационного орудия. Величина смыва твердой фазы почвы в проведенных исследованиях на посевах кукурузы в условиях критических эрозионных уклонов определялась на стоковых площадках, представляющих собой изолированные (с помощью металлических рамок) от окружающей местности участки поля, оборудованные измерительными устройствами (емкостями). Подобрана адаптивная технология, сочетающая в себе внесение 60 т/га полуперепревшего навоза, проведение эксплуатационной планировки и кротования, применение дифференцированного увлажнения слоя почвы 0,4–0,7 м в зависимости от развития корневой системы кукурузы с поливными нормами соответственно 360–500 м3. Технология обеспечивает допустимый предел твердого смыва почвы, менее установленной научно обоснованной величины. Для перехвата поверхностного (жидкого и твердого) стока, как распределенного, так и струйчатого, разработано инновационное прицепное орудие, формирующее искусственные "водовмещающие" внутрипочвенные емкости и поверхностные "мини-водохранилища" на основе прерывистой борозды и прерывистого щелевания, создающиеся во время их совместной нарезки и обеспечивающие аккумуляцию поливной нормы. Разработанные технология и конструкция орудия позволяют реализовать противоэрозионные приемы при дифференцированном режиме орошения, что обеспечивает экологическую безопасность и сохранение почвенного плодородия орошаемых земель.

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 create a functional scheme for the use of geospatial analysis of factors for the involvement in irrigation of agricultural lands located in the zone of influence of reclamation systems (on the basis of the Rostov region). The development of the database was carried out on the basis of the functional prototype of the database "Certification of reclamation systems and hydraulic structures". Information for filling the database was obtained from regional subordinate institutions of the Ministry of Agriculture and the Department of Land Reclamation, Russian Registration Authority and other sources. The primary method of analysis is the use of location sampling, which selects spatial objects based on their position relative to objects in another layer. A scheme for using geospatial analysis of factors for involvement into land irrigation has been developed. The main layers in the database structure are polygonal objects of 2 types: initial data (allotted area to waterworks, reclamation state, potentially and actually irrigated lands, etc.) and limiting sampling areas. A structure of attribute data for these layers has been developed. The developed scheme for using geospatial analysis of factors can increase efficiency in solving problems of involving lands located in the zone of influence of reclamation systems in irrigation. The considered example indicates that the database formed at this stage of research with the existing set of thematic layers, although it needs to be improved in terms of filling with additional layers for the completeness of the analysis, is already able to solve the tasks set to determine the most suitable areas for the implementation of irrigation, based on the set parameters. Based on the results of the work carried out, it was found that the main problem for obtaining adequate results when conducting the spatial analysis is the collection and receipt of relevant and accurate data. | Цель исследования - создание функциональной схемы использования геопространственного анализа факторов для вовлечения в орошение сельхозугодий, находящихся в зоне влияния мелиоративных систем (на базе Ростовской области). Разработка базы данных (БД) производилась на основе функционального прототипа БД "Паспортизация мелиоративных систем и гидротехнических сооружений". Информация для наполнения БД была получена от региональных подведомственных учреждений Минсельхоза и Департамента мелиорации, Росреестра и других источников. Основной метод анализа – применение выборки по расположению, позволяющей выбрать пространственные объекты, основываясь на их положении относительно объектов в другом слое. Разработана схема использования геопространственного анализа факторов для вовлечения в орошение земель. Основными слоями в структуре БД являются полигональные объекты 2 видов: исходные данные (подвешенные площади к гидротехническим сооружениям, мелиоративное состояние, потенциально и фактически орошаемые земли и др.) и лимитирующие области выборки. Разработана структура атрибутивных данных для этих слоев. Разработанная схема использования геопространственного анализа факторов может повысить эффективность при решении задач по вовлечению в орошение земель, находящихся в зоне влияния мелиоративных систем. Рассмотренный пример указывает на то, что сформированная на данном этапе исследований БД с имеющимся набором тематических слоев, хоть и требует доработки в плане наполнения дополнительными слоями для полноты проводимого анализа, способна уже сейчас решать поставленные задачи по определению наиболее подходящих для внедрения полива площадей, исходя из заданных параметров. По итогам проведенной работы было выявлено, что основной проблемой для получения адекватных результатов при проведении пространственного анализа является сбор и получение актуальных и точных данных.