Системная оптимизация природоподобной технологии сбалансированного водопользования на рисовых оросительных системах нижней Кубани

Актуальность. В проведенном исследовании приводится природоподобная технология сбалансированного водопользования на рисовых оросительных системах Нижней Кубани. Вектор развития современного человечества направлен вверх по технократической кривой. Последствиями такого развития являются загрязнение стока поверхностных и подземных вод, постоянно нарастающий дефицит пригодной для человека и растений воды, увеличение антропогенной нагрузки на сельскохозяйственные земли, в результате которой происходит не только снижение плодородия почв, но и полная деградация с выводом их из севооборотов. На современном этапе развития нужны зелёные технологии, которые являются экологически безвредными. Поэтому целью наших исследований является формирование новых подходов в природоподобной технологии сбалансированного водопользования на рисовых оросительных системах Нижней Кубани.

Объект. Объектом исследований выступал водохозяйственный комплекс Нижней Кубани.

Задача исследований заключается в разработке новой рисовой карты для экономии оросительной воды, повышения мелиоративного состояния рисовых почв и урожайности риса.

Материалы и методы. В статье предлагается конструкция рисовой карты нового поколения. Изложены результаты строительства и эксплуатации рисовой карты нового поколения в агрофирме «Ачуевская» Славянского района Краснодарского края. Данная карта позволяет высокоэффективно управлять уровнем грунтовых вод, что, в свою очередь, позволяет с необходимой и достаточной точностью поддерживать заданные параметры влажности почвы. Разработана математическая модель достижения оптимального состояния рисовой оросительной системы, базирующаяся на интегральном подходе по формированию управленческих решений в процессе выбора оптимального варианта намечаемых работ на рисовой оросительной системе с прогнозируемыми эксплуатационными параметрами системы. Позволяет количественно оценить силу и направление влияния учитываемых факторов, выполнять многовариантные прогнозные расчеты исходя из имеющихся на момент строительства ресурсов, научно-технического уровня, технологий и материалов строительства.

Результаты и обсуждение. В результате выполненных исследований были получены положительные результаты, которые выражаются в: сокращении оросительной нормы в среднем за годы исследований в 5 раз и которая составляла около 3,5 тыс. м3 /га, что, в свою очередь, привело к экономии электроэнергии на сбросных насосных станциях на 20 %. Также было получено снижение дозы внесения пестицидов и гербицидов на 40-45%, что позволило снизить на 5 % себестоимость производства риса и снизить загрязнение дренажных вод на 10 %. Улучшение гранолометрического состава почвы выразилось в увеличении на 10% в слое 0-20 см агрегатов почвы диаметром 0,25-10 мм. Улучшение NPK характеризовалось в увеличении содержания в пахотном горизонте гидролизуемого азота на 1,1 %, подвижного фосфора – 0,16%, подвижного калия – 1,32%, при этом содержание гумуса в пахотном горизонте повысилось на 0,08%). Экономический эффект внедрения данной рисовой карты позволил повысить урожайность зеленной массы люцерны до 650 ц/га, кукурузы до 720 ц/га. Получена прибавка урожая риса и сопутствующих культур рисового севооборота. Снижение уровня грунтовых вод улучшило эколого-мелиоративное состояние почв рисовых чеков. Оптимизация процесса принятия управленческих решений при строительстве оросительной системы позволила снизить объём трудозатрат на 5%, энергоресурсов на 20%. Прибавка урожая риса составила 13% при снижении его себестоимости на 5%.

1. Щедрин В. Н., Васильев С. М., Акопян А. В., Слабунов В. В. Управление водораспределением на открытых оросительных системах на основе гидрологической информации и агрометеопараметров. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2014. № 2(34). С. 152-158.

2. Дубенок Н. Н., Болотин Д. А., Новиков А. А., Болотин А. Г. Эффективность использования водных ресурсов в орошаемом земледелии. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2018. № 3(51). С. 83-90.

3. Волосухин В. А., Бандурин М. А., Приходько И. А. Изменение климата: причины, риски для водохозяйственного комплекса Краснодарского края. Природообустройство. 2022. № 4. С. 50-56.

4. Бородычев В. В., Лытов М. Н., Цыбулин В. В. Инновационные приёмы возделывания горчицы сарептской в системе рисового севооборота. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2013. № 4 (32). С. 8-12.

5. Дубенок Н. Н. Состояние и перспективы развития мелиорации земель в Российской Федерации. Мелиорация и водное хозяйство. 2017. № 2. С. 27-32.

6. Хецуриани Е. Д., Васильев С. М. Научные концепции создания природоподобных технических систем в мелиоративной отрасли. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2022. № 2 (66). С. 526-536.

7. Раткович Е. Л., Добрачев Ю. П., Бубер А. А. Теоретические подходы к оптимизации водопользования на рисовых оросительных системах Нижней Кубани. Орошаемое земледелие. 2022. № 2. С. 18-22.

8. Малышева Н. Н., Якуба С. Н., Хаджиди А. Е. К вопросу развития мелиорации в степной зоне краснодарского края. Рисоводство. 2021. № 4 (53). С. 66-73.

9. Малюга Н. Г., Гаркуша С. В., Василько В. П. и др. Сбалансированная биологизированная система земледелия - основа сохранения плодородия и высокой продуктивности черноземов Кубани. Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 52. С. 125-129.

10. Кирейчева Л. В., Супрун В. А. Очистка дренажных вод - важное направление водосбережения в орошаемом земледелии. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2023. № 2 (70). С. 65-71.

11. Овчинников А. С., Бородычев В. В., Дедова Э. Б., Сазанов М. А. Мониторинг водных ресурсов республики Калмыкия и проблемы экосистемного водопользования в агропромышленном комплексе. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2015. № 3 (39). С. 9-19.

12. Бандурин М. А., Приходько И. А., Комсюкова Я. А. Совершенствование технологии возделывания риса без применения гербицидов в связи с климатическими изменениями на юге России. Международный сельскохозяйственный журнал. 2023. № 3 (393). С. 306-310.

13. Гераськина Т. В., Бандурин М. А., Приходько И. А. Совершенствование технологии водопользования на рисовых системах для устойчивого рисоводства. Мелиорация и гидротехника. 2023. Т. 13. № 4. С. 114-130.

14. Degtyareva O. G., Safronova T. I., Rudchenko I. I., Prikhodko I. A. Nonlinearity account in the foundation soils when calculating the piled rafts of buildings and constructions. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Kislovodsk, 2019. V. 698 (2). P. 022015.

15. Малышева Н. Н., Якуба С. Н. Развитие мелиорации на Кубани и рациональное водопользование при орошении риса. Рисоводство. 2017. № 4 (37). С. 47-56.

16. Дедова Э. Б., Шабанов Р. М., Дедов А. А. Пути повышения эффективности функционирования рисовой оросительной системы на территории Сарпинской низменности. Colloquium-Journal. 2019. № 5-2 (29). С. 37-38.

17. Ольгаренко В. И., Ольгаренко Г. В., Ольгаренко И. В. и др. Программный комплекс планирования водопользования для оросительных систем на основе информационных технологий. Мелиорация и водное хозяйство. 2017. № 5. С. 39-43.

18. Ольгаренко В. И., Ольгаренко И. В., Селюков В. И. Компьютерная технология планирования водопользования в оросительных системах. Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2012. № 4. С. 12-15.

19. Волосухин В. А., Бандурин М. А. Проблемные вопросы реализации мониторинга водопользования на юге России в условиях роста техногенных нагрузок и климатических изменений. Вестник Донского государственного аграрного университета. 2017. № 2-1 (24). С. 113-123.

20. Ольгаренко И. В. Оценка качества планирования и реализации водопользования на оросительных системах. Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2009. № 4. С. 35-37.

21. Prikhodko I., Vladimirov S., Alexandrov D. Development of modern technology of rice cultivation on rice engineering irrigation systems in the Krasnodar Territory. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Tashkent, 2021. P. 012033.

22. Prikhodko I., Vladimirov S., Alexandrov D. Transition to new technologies of rice cultivation in the Krasnodar Territory. E3S Web of Conferences : 14th International Scientific and Practical Conference on State and Prospects for the Development of Agribusiness, INTERAGROMASH 2021. Rostov-on-Don: EDP Sciences, 2021. Vol. 273.

23. Prikhodko I., Vladimirov S., Alexandrov D. Application of ecologically balanced technologies of rice cultivation in the Krasnodar Territory. E3S Web of Conferences: 14th International Scientific and Practical Conference on State and Prospects for the Development of Agribusiness. Rostov-on-Don: EDP Sciences, 2021. V. 273.