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 research purpose is to study the influence of sowing methods and seeding rates on soybean development and performance under irrigation conditions the on Rostov region soils. Field studies were carried out on irrigated meadow-chernozem soils in 2020–2022. Experiment scheme was as follows: factor A – soybean varieties: early ripening variety 'Selekta 201' and medium early variety 'Selekta 302'; factor B – soybean sowing methods with a row spacing of 0.70; 0.45 and 0.15 m; factor C – seeding rate: 800, 600 and 400 thousand viable seeds per 1 ha. The studies were carried out in accordance with conventional methods, in view of zonal features. It has been determined that the highest yield in the early variety 'Selekta 201' was obtained in the variant with a row spacing of 0.45 m and a seeding rate of 600 thousand units/ha – 4.69 t/ha, that exceeds the data of the control variant by 0.3 t/ha. Such yield was formed due to the high field germination of seeds of 95%, linear growth indicators of 123 cm, leaf area duration of 74.8 thousand m2/ha and a relatively high plant green matter of 7.06 t/ha. It is also possible to single out a variant with a row spacing of 0.15 m and a seeding rate of 800 thousand units/ha providing the yield of 4.67 t/ha. The medium early variety 'Selekta 302' also showed high indicators: a field germination of seeds of 94%, linear growth of 127 cm, and leaf area duration of 74.2 thousand m2/ha and plant green matter of 6.99 t/ha. They allowed forming a high yield of soybean seeds of 4.87 t/ha at a seeding rate of 600 thousand units/ha and a row spacing of 0.45 m. The comparative assessment showed that the best methods of 'Selekta 201' and 'Selekta 302' cultivation are row spacing of 0.45 m and seeding rate of 600 thousand seeds/ha providing yield of 4.69 and 4.87 t/ha, respectively. | Цель исследования - изучение влияния способов посева и норм высева на развитие и урожайность сои в условиях орошения на почвах Ростовской области. Полевые исследования проведены на орошаемых лугово-черноземных почвах в 2020–2022 гг. Схема опыта: фактор А – сорта сои: ранний сорт Селекта 201 и среднеранний сорт Селекта 302; фактор В – способы посева сои с шириной междурядий 0,70; 0,45 и 0,15 м; фактор С – норма высева: 800, 600 и 400 тыс. всхожих семян на 1 га. Исследования проведены в соответствии с общепринятыми методиками с учетом зональных особенностей. Установлено, что у раннего сорта Селекта 201 наибольшая урожайность получена в варианте с шириной междурядий 0,45 м и нормой высева 600 тыс. шт./га – 4,69 т/га, это на 0,30 т/га превышает данные контрольного варианта. Такая урожайность сформирована благодаря высокой полевой всхожести семян (95%), показателям линейного роста (123 см), площади листовой поверхности (74,8 тыс. м2/га) и относительно высокой вегетативной массе растений (7,06 т/га). Также можно выделить вариант с шириной междурядья 0,15 м и нормой высева 800 тыс. шт./га, обеспечивший урожайность 4,67 т/га. У среднераннего сорта Селекта 302 также наблюдали высокие показатели: полевая всхожесть семян 94%, линейный рост 127 см, площадь листовой поверхности 74,2 тыс. м2/га, вегетативная масса растений 6,99 т/га. Они позволили сформировать высокую урожайность семян сои 4,87 т/га при норме высева 600 тыс. шт./га и ширине междурядий 0,45 м. Сравнительная оценка показала, что лучшим при возделывании сортов Селекта 201 и Селекта 302 является способ посева с шириной междурядий 0,45 м и нормой высева 600 тыс. шт./га; он обеспечивает урожайность 4,69 и 4,87 т/га соответственно.

The research purpose is to study the influence of sowing methods and seeding rates on soybean development and performance under irrigation conditions the on Rostov region soils. Field studies were carried out on irrigated meadow-chernozem soils in 2020–2022. Experiment scheme was as follows: factor A – soybean varieties: early ripening variety 'Selekta 201' and medium early variety 'Selekta 302'; factor B – soybean sowing methods with a row spacing of 0.70; 0.45 and 0.15 m; factor C – seeding rate: 800, 600 and 400 thousand viable seeds per 1 ha. The studies were carried out in accordance with conventional methods, in view of zonal features. It has been determined that the highest yield in the early variety 'Selekta 201' was obtained in the variant with a row spacing of 0.45 m and a seeding rate of 600 thousand units/ha – 4.69 t/ha, that exceeds the data of the control variant by 0.3 t/ha. Such yield was formed due to the high field germination of seeds of 95%, linear growth indicators of 123 cm, leaf area duration of 74.8 thousand m2/ha and a relatively high plant green matter of 7.06 t/ha. It is also possible to single out a variant with a row spacing of 0.15 m and a seeding rate of 800 thousand units/ha providing the yield of 4.67 t/ha. The medium early variety 'Selekta 302' also showed high indicators: a field germination of seeds of 94%, linear growth of 127 cm, and leaf area duration of 74.2 thousand m2/ha and plant green matter of 6.99 t/ha. They allowed forming a high yield of soybean seeds of 4.87 t/ha at a seeding rate of 600 thousand units/ha and a row spacing of 0.45 m. The comparative assessment showed that the best methods of 'Selekta 201' and 'Selekta 302' cultivation are row spacing of 0.45 m and seeding rate of 600 thousand seeds/ha providing yield of 4.69 and 4.87 t/ha, respectively. | Цель работы - изучить эффективность возделывания гороха сорта Премьер на черноземе обыкновенном в зависимости от минеральных удобрений и норм посева семян. Опыт был заложен на экспериментальных полях Федерального Ростовского аграрного научного центра и проводился в 2019-2022 гг.. Объекты исследований – элементы продуктивности гороха, урожайность и содержание белка в зерне в зависимости от вносимых туков (NPK в разных сочетаниях и дозировках каждого от 20 до 60 кг д.в./га) и нормы высева (0,8; 1,0 или 1,2 млн. чистых всхожих семян/га). Статистический анализ данных, учеты и наблюдения проводились по методике Б. А. Доспехова. На элементы продуктивности гороха оказывает влияние норма посева. Увеличение нормы до 1,2 млн шт./га приводит к достоверному сокращению числа формируемых бобов, количества семян в бобе и снижению массы зерна. Удобрения не оказывали значимого влияния на элементы продуктивности. Внесение фосфорных и калийных удобрений приводит к существенному повышению урожайности гороха. Совместное внесение азота, фосфора и калия приводит к значимому повышению урожайности при высеве 1,0 и 1,2 млн семян на 1 га. Азотные удобрения не оказывают существенного влияния на урожай гороха. Внесение туков способствует повышению содержания белка в зерне. Максимум, составивший 24,8%, был получен в варианте N60. Отзывчивость гороха на вносимые туки зависит от нормы высева. При оптимальной норме 1,2 млн шт./га наивысшая окупаемость получена в варианте с внесением 20 кг д. в. фосфора и калия, составив 7,7 кг/кг д. в. Наилучшие результаты получены при высеве 1,2 млн семян на 1 га, что предоставляет возможность получить наибольший условный чистый доход при высокой рентабельности производства. Максимальный условный чистый доход 41,7 тыс. руб./га наблюдали в варианте P40K40, при этом рентабельность производства составила 139,39%, себестоимость произведенной продукции 12,5 тыс. руб./т.

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 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 to determine the influence of a cultivar, seeding rate and application of mineral fertilizers when cultivating spring barley on the assimilation surface area of one plant and the leaf surface index of crops according to the crop growth phases in the soil and climatic conditions of the Kursk region. The studies were conducted in 2022 and 2023 in the field experiment at the Federal Agricultural Kursk Research Center in a grain-fallow crop rotation. The experimental scheme includes the study of three cultivars namely 'Suzdalets', 'Promethei', 'Despina'. The second factor is seeding rates: 3, 4, 5, 6 million viable seeds per 1 ha. The third factor is the levels of mineral fertilization: non-fertilized control plot and N30P30K30. It was found that the assimilation surface area of one spring barley plant in the seedling stage depended to a greater extent on the cultivar (by 40%), and it also increased under the influence of mineral fertilization (by 16%). 89% of the leaf area index of spring barley in the seedling stage depended on the seeding rate. During the tillering stage, 72% of the leaf area depended on the year conditions. Research during the crop blooming stage revealed that the main factor influencing the assimilation surface area and leaf area index was the year of study (31 and 44%, respectively), the cultivar factor provided 23 and 27% of the indicator variation, respectively, and the mineral fertilization – 20 and 30%, respectively. During the milk-ripe stage, because of the leaves dying off, a decrease in the photosynthetic parameters of spring barley is observed. It has been determined that the assimilation surface area of one plant and the leaf area index are very dynamic indicators and largely depend on the year of research, cultivar and mineral fertilization. During the initial period of crop growth, the leaf area index is affected by the seed application rate. | Цель исследований - определить влияние сорта, нормы высева и внесения минеральных удобрений при возделывании ярового ячменя на площадь ассимиляционной поверхности одного растения и индекс листовой поверхности посевов по фазам роста культуры в почвенно-климатических условиях Курской области. Исследования проводились в 2022, 2023 гг. в полевом опыте в Курском федеральном аграрном научном центре в зернопаровом севообороте. Схема опыта включает изучение трех сортов – Суздалец, Прометей, Деспина. Второй фактор – нормы высева: 3, 4, 5, 6 млн шт. всхожих семян на 1 га. Третий фактор – уровни внесения минеральных удобрений: контроль без удобрений и N30P30K30. Выяснено, что площадь ассимиляционной поверхности одного растения ярового ячменя в фазу всходов зависела в большей степени от сорта (на 40%), также она увеличивалась под действием внесения минеральных удобрений (на 16%). Индекс листовой поверхности ярового ячменя в фазу всходов зависел на 89% от нормы высева семян. В фазу кущения площадь листьев зависела на 72% от условий года. Исследования в фазу цветения культуры выявили, что главным воздействующим на площадь ассимиляционной поверхности и индекс листовой поверхности фактором является год исследования (31 и 44% соответственно), фактор сорта обеспечивал соответственно 23 и 27% варьирования показателя и внесение удобрений – 20 и 30% соответственно. В фазу молочной спелости из-за отмирания листьев наблюдается снижение фотосинтетических показателей ярового ячменя. Установлено, что площадь ассимиляционной поверхности одного растения и индекс листовой поверхности являются очень динамичными показателями и в большой степени зависят от года исследований, сорта и внесения минеральных удобрений. В первоначальный период роста культуры на индекс листовой поверхности оказывает воздействие норма высева семян.

The research purpose is to determine the regularities of melt water runoff and soil erosion on the chernozems of the Rostov region for a long-term observation period of 1970–2021. Field experiments were carried out on slopes on compacted arable land (perennial and winter crops) and loose arable land (autumn ploughing). Measuring of melt water runoff and precipitation during the period of snow melting and soil washout was carried out on the water balance site of the village of Stepnoy in the Rostov region. According to the practical standard, the main physical and water-physical properties of soil during the snow melting period (freezing depth, moisture content of the upper soil layer 0.3 cm, water permeability) were studied. An analysis of the data resulting from the field observations for the period from 1970 to 2021 was carried out for the parameter "snow water reserves before melting + precipitation during the snow melting period". The indicator averaged 47.8 mm over 52 years on compacted arable land and 43.15 mm on loose arable land. The runoff coefficient was higher on compacted arable land and amounted to 0.25 and 0.10, respectively. The land loss over 21 years of observations (2000-2021) reached an average of 4.3 t/ha on compacted arable land, and 10.6 t/ha over the years with surface runoff it was 10.6 t/ha, this indicator increased to 5.9 and 20.7 t/ha on loose arable land, respectively. Long-term studies (52 years) have found that there is a greater accumulation of water in snow on compacted arable land than on loose arable land, while the runoff coefficient was 2.5 times higher on compacted arable land, but the plants retain soil particles on compacted arable land, and land loss on average over the surface runoff years was 10.6 t/ha, while on loose arable land this figure increased to 20.7 t/ha. The mathematical analysis has found a relationship between runoff rate, land loss and water reserves in snow, the depth of soil freezing and water permeability during the runoff has been determined. | Цель исследования - установить закономерности стока талых вод и эрозии почвы на черноземах Ростовской области за многолетний период наблюдений 1970–2021 гг. Были заложены полевые опыты на склонах на уплотненной пашне (посевы многолетних и озимых с.-х. культур) и рыхлой пашне (осенняя вспашка зяби). Учет стока талых вод и осадков в период таяния снега и смыва почвы проводился на водобалансовой площадке п. Степной Ростовской области. По общепринятым методикам изучены основные физические и водно-физические свойства почвы в период таяния снега (глубина промерзания, влажность верхнего слоя почвы 0,30 см, водопроницаемость). Проведен анализ данных, полученных в результате натурных наблюдений за период с 1970 по 2021 г. за параметром "запасы воды в снеге перед таянием + осадки в период таяния снега". В среднем за 52 года показатель составил 47,8 мм на уплотненной пашне и 43,15 мм на рыхлой пашне. Коэффициент стока был выше на уплотненной пашне и составил, соответственно, 0,25 и 0,10; смыв почвы за 21 год наблюдений (2000–2021 гг.) достиг на уплотненной пашне в среднем 4,3 т/га, а за годы с проявлением поверхностного стока 10,6 т/га; на рыхлой пашне этот показатель увеличился до 5,9 и 20,7 т/га соответственно. Многолетними исследованиями (52 года) установлено, что на уплотненной пашне наблюдается большее накопление воды в снеге, чем на рыхлой пашне, при этом коэффициент стока был в 2,5 раза выше на уплотненной пашне, но на уплотненной пашне растения удерживают частицы почвы и смыв почвы в среднем за годы с проявлением поверхностного стока составил 10,6 т/га, а на рыхлой пашне этот показатель увеличился до 20,7 т/га. Методами математического анализа установлена взаимосвязь между величиной стока, смыва почвы и запасами воды в снеге, глубиной промерзания и водопроницаемостью почвы в период стока.

The research purpose is to characterize the main sources of irrigation water in the steppe zone of the Crimea and to assess the further use prospects for them. Statistical information on water resources uses in the irrigated agriculture of Crimea and the results of monitoring observations over the resource composition of main water sources situated in the steppe part of the peninsula are considered. To assess the use feasibility of limitedly suitable waters in agriculture, phytotesting on radish and corn seeds was conducted. The main water sources in the steppe zone of Crimea are the North Crimean Canal system provided more than 30 million cub. m of irrigation water in 2022, and the wells. However, well water in some cases is not fully appropriate; the use of such water in the agricultural sector can lead to deterioration in the reclamation situation and to decrease crop yields. An analysis of statistical data on crop production on the territory of one of the farms situated in the Pervomaysky district, where limitedly suitable groundwater has been used for more than 5 years, has not shown any significant change in the crop performance level in comparison with the average data for irrigated lands of the Republic. The results of phytotesting confirmed that an increase in the irrigation water mineralization to 3 g/L did not run an inhibitory effect on the radish and corn seeds germination. When justifying the choice of irrigation water source in the steppe zone of Crimea, besides the results of phytotesting and analysis of statistical information on yields, preliminary assessment of water resources suitability for irrigation, it is necessary to take into account climatic and soil conditions, drainability of the territory, water content of the source, proposed irrigation methods and a list of crops. If limitedly suitable water is used, it is extremely necessary to monitor soil condition to identify and prevent timely the deterioration of the reclamation situation. | Цель исследований - охарактеризовать основные источники оросительной воды степной зоны Крыма и оценить перспективы их дальнейшего использования. Рассмотрена статистическая информация об использовании водных ресурсов в орошаемом земледелии Крыма и результаты мониторинговых наблюдений за составом ресурсов основных водоисточников степной части полуострова. Для оценки целесообразности применения ограниченно пригодных вод в сельском хозяйстве было проведено фитотестирование на семенах редиса и кукурузы. Основные источники воды в степной зоне Крыма – система Северо-Крымского канала (использовано для орошения в 2022 г. более 30 млн куб. м воды) и скважины. Однако ресурсы последних в ряде случаев пригодны ограниченно, их использование в с.-х. отрасли может привести к ухудшению мелиоративной обстановки и снижению урожайности с.-х. культур. Анализ статистических данных о производстве растениеводческой продукции на территории одного из хозяйств Первомайского района, где более 5 лет используются ограниченно пригодные подземные воды, не показал существенного изменения уровня урожайности в сравнении с осредненными данными по орошаемым землям республики. Результаты фитотестирования подтвердили, что увеличение минерализации поливной воды до 3 г/л не формировало ингибирующий эффект при прорастании семян редиса и кукурузы. При обосновании выбора источника поливной воды в степной зоне Крыма кроме результатов фитотестирования и анализа статистической информации об урожайности, предварительной оценки пригодности водных ресурсов для орошения необходимо учитывать климатические и почвенные условия, дренируемость территории, водность источника, предполагаемые способы полива и перечень культур. В случае использования ограниченно пригодных вод необходимо вести обязательные мониторинговые наблюдения за состоянием почвы с целью своевременного выявления и предупреждения ухудшения мелиоративной обстановки.

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 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.