Планирование орошения сельскохозяйственных культур

Вода для орошения должна применяться таким образом, чтобы, насколько это возможно, потребность сельскохозяйственных культур в воде удовлетворялась во времени. Поскольку потребность в воде изменяется с течением времени в связи с ростом сельскохозяйственных культур, а также из-за выпадения осадков, их обеспечение поливной водой должно следовать хорошо спланированному графику.

Такой график должен обеспечить использование нужного количества воды в нужное время, с тем чтобы получить высокий урожай хорошего качества с высокой эффективностью использования воды, с наименьшим ущербом для окружающей среды и при низкой себестоимости. Создание такого графика называется планированием орошения. Существует несколько распространенных практик планирования орошения. Такие процедуры зависят от того, достаточно или ограничено водоснабжение.

Планирование орошения при достаточном водоснабжении. В случаях, когда имеется достаточное количество воды, целью планирования орошения является ликвидация периодов дефицита воды в целях получения максимально возможного урожая.

Орошение применяется для пополнения почвенной влаги тогда, когда содержание воды в почве корневой зоны падает до уровня, при котором начинается негативное влияние на урожай. Агрономы и ученые стремятся получить наибольший урожай на отдельных полях при заданном водоснабжении путём использования практических знаний о реакции сельскохозяйственных культур на доступные почвенные воды.

Основными факторами, определяющими график орошения, в данном случае являются климатические условия, почва, тип культуры и стадия роста. В литературе представлены результаты многочисленных агрономических исследований, приводятся графики орошения для различных систем земледелия и сельскохозяйственных культур.

Исследования, как правило, сосредоточены на определении глубины и периодичности орошения в зависимости от потребностей в воде сельскохозяйственных культур на различных этапах роста; способов извлечения почвенной влаги из корневой зоны; режима оптимальной влажности почвы, который должен поддерживаться в корневой зоне на различных этапах роста, и других факторов.

Эти процедуры, как правило, руководствуются одним из следующих критериев:
- критические этапы роста культуры (Prihar and others, 1976);
- соотношение подведённой оросительной воды к суммарной величине испарения (Prihar and others, 1976);

- истощение почвенных вод (Rao and others, 1988a and 1988b; Hajilal and others, 1998);
- оценка суммарного испарения с сельскохозяйственных культур с учетом климатических факторов и характеристик культуры, определенных экспериментально для каждой культуры, на основе метода Пенмана-Монтьета (Doorenboes and Pruit, 1977; Allen and others, 1998);

- значения натяжённости почвенной влаги, наблюдаемые на данном поле;
- внешние особенности сельскохозяйственных культур: увядание растений, изменение цвета листьев, скручивание листьев и т. д.;
- показатели растений, такие как относительный водный потенциал листа, содержание воды в листьях и сопротивление листьев диффузии воды.

Планирование орошения в условиях ограниченного водоснабжения. Когда запасы воды ограничены, ее дефицит в отдельные периоды вегетационного сезона неизбежен. Реакция сельскохозяйственных культур на недостаток воды в разные периоды роста неодинакова, и в некоторые критические периоды их роста дефицит воды оказывает наиболее неблагоприятное воздействие на урожайность, чем в другие.

В связи с этим в условиях ограниченного водоснабжения планирование орошения становится проблемой распределения дефицита по сезону таким образом, чтобы он имел минимальные последствия для урожайности сельскохозяйственных культур. Это комплексная проблема и любые попытки ее решения требуют обобщения информации о почве, стадиях роста сельскохозяйственных культур и их реакциях на синхронизированное водообеспечение.

Такая структура состоит в основном из разработки и реализации следующих трех компонентов:

a) модель баланса воды в почве для разделения поступающей воды (осадки и орошение) на различные компоненты;

b) датированная модель полезности воды, связывающая урожайность сельскохозяйственных культур с количеством воды, использованной в различные периоды их роста;

c) модель оптимального орошения, которая включает в себя (a) и (b).