Отримувати високі та якісні врожаї сільськогосподарських культур, зменшивши поливні і зрошувальні норми, — таку актуальну проблему вирішують інноваційні технології зрошення в Україні та багатьох інших країнах світу. Упродовж останніх десятиліть у цьому напрямі розробили численні інструменти підтримання рішень у сфері зрошуваного землеробства, які нормують витрати поливної води й інших ресурсів на одиницю рослинницької продукції.
Одне зі стратегічних рішень цієї проблеми пропонує відділ земельних і водних ресурсів ФАО (Продовольча і сільськогосподарська організація ООН). Фахівці розробили спеціальний програмний комплекс для моделювання продуктивності води і реакції на оптимальне та ресурсоощадне зрошення різних за біологічними параметрами сільськогосподарських культур. Цю модель протестували для багатьох зернових, технічних і кормових культур у різних частинах світу. Зокрема, для ячменю — у південній зоні африканської Сахари, для пшениці — в Ірані та західних провінціях Канади, для кормових культур — в Ефіопії, для кукурудзи на зерно — у Каліфорнії (США).
У програмно-інформаційному комплексі досягли оптимального балансу між простотою, точністю і надійністю. Процедури розрахунку засновані на базових і часто складних біофізичних процесах, щоб гарантувати точне моделювання реакції посівів у системі «рослина — ґрунт».
Завданням нашого дослідження було за допомогою програми сформувати графіки зрошення на вегетаційний період відповідно до запропонованих методів, а також порівняти змодельовані сценарії продуктивності сільгоспкультур за кількістю використаної води і показниками сформованої урожайності на рівні сівозміни.
Для моделювання використали експериментальні дані, отримані впродовж 2011–2015 років у ДП ДГ «Асканійське» Інституту зрошуваного землеробства НААН. Як вхідні показники температурних даних, швидкості вітру, опадів і тривалості сонячного освітлення взяли дані місцевої метеостанції за декадами і дані інтернет-ресурсу. Еталонну евапотранспірацію обчислили за допомогою програмно-інформаційного комплексу. Середньорічну концентрацію CO2 отримали з бази даних, що є історичним часовим діапазоном атмосферних концентрацій CO2. Його вимірюють і періодично оновлюють в Обсерваторії Мауна-Лоа на Гаваях. Необхідні гідравлічні характеристики темно-каштанових ґрунтів вибрали з бази даних класів текстури ґрунтів.
Деякі вхідні параметри взяли як консервативні. Інформацію про культури досліджуваної сівозміни — кукурудзу, сою та ячмінь ярий — адаптували до особливостей районованих сортів і гібридів рослин, строків міжфазних періодів і вегетації загалом, норм висіву, маси 1000 зерен, ширини міжряддя тощо. Ввели також показники планування агротехнологічних операцій, характеристики рівня ґрунтових вод, інформацію про стан водно-фізичних показників ґрунту на початковій стадії моделювання і впродовж усього агровиробничого циклу.
Після адаптації цих показників для планування режимів зрошення вибрали режим автоматичної генерації графіків поливу, метод дощування і критерії часу та глибини промочування ґрунту (активний шар). Далі імітаційно змоделювали наявні графіки поливів з різними характеристиками і варіантами за показником допустимого рівня вологозабезпечення. Перевагою імітаційного моделювання режиму зрошення є те, що втрата води через глибоке промочування обмежена (іноді її зовсім немає). При цьому вміст води у ґрунті зберігається між польовою вологоємністю і пороговим рівнем, а стрес рослин і втрата врожайності унеможливлюються.
Після формування діаграм «Клімат — Культура — Ґрунтова волога» з характеристиками кількості врожайності біомаси та зерна, проаналізували оптимальні співвідношення між введеними параметрами режимів зрошення і змодельованою потенційною урожайністю із запланованими обсягами поливної води для кожної культури сівозміни.
Для сої (вегетаційний період — 115 діб) потенційний рівень урожайності становив 4,17 т/га з витратами води на рівні 5510 м³/га. Причому формування графіка поливів за водоощадною схемою дає змогу зекономити 17% води. Для кукурудзи (вегетаційний період — 132 дні) потенційна врожайність зерна становила 13,23 т/га, витрати води — на рівні 4340 м³/га за її економії майже на 13%. Для ячменю ярого економним варіантом графіка поливів була зрошувальна норма 1090 м³/га, завдяки чому можна витратити води на 10% менше, ніж в інших варіантах моделювання й отримати потенційний рівень урожайності зерна 2,9 т/га.
За результатами досліджень встановили, що за допомогою програми можна моделювати режим зрошення у сівозміні, швидко і точно оцінювати й обирати економічні графіки поливу для кожної культури зі зниженням витрат поливної води на 10–17%, а також програмувати врожайність з огляду на параметри ґрунту, набір агротехнологічних операцій, характеристики сортів і гібридів, зміну погодних умов тощо.
О. МАРКОВСЬКА, старший науковий співробітник
Херсонського державного аграрного університету, д-р с.-г. наук
Л. ГРАНОВСЬКА, д-р екон. наук, професор
С. КОКОВІХІН, д-р с.-г. наук, професор,
Інститут зрошуваного землеробства НААН
