ВПЛИВ ВОДНОГО СТРЕСУ НА ЕВАПОТРАНСПІРАЦІЮ СОЇ
Анотація
За результатами спостережень встановлено, що при зниженні вологості ґрунту відбувається непропорційне зменшення середньодобової евапотранспірації (ЕТс). Так, в інтервалі вологості ґрунту 94-80 % від НВ ЕТс становила 9,76 мм/добу, а 70-62 % НВ – її величина зменшувалася в 3 рази. За досягнення вологості ґрунту 58,5 % НВ величина ЕТс не перевищувала 0,5 мм/добу, що в 20 разів менше за початкову. Встановлено, що зниження вологості ґрунту на 10 % НВ в інтервалі 90-70 % НВ відбувається за 3 доби, а з 70 до 60 % НВ та з 60 до 58 % НВ – за 8 діб. За вологості ґрунту 70 % НВ і нижче фактична евапотранспірація менша за ЕТо, що підтверджує вплив водного стресу на евапотранспірацію рослин сої. За розрахунками коефіцієнту водного стресу (Ks) отримано математичну модель на основі залежності Ks від вологості ґрунту у відсотках від найменшої вологоємності. Середня абсолютна відсоткова похибка (MAPE) моделі становить 8,6 %, що відповідає високій точності отриманої залежності. У діапазоні вологості ґрунту від 58 до 80 % НВ коефіцієнт водного стресу розраховується за формулою: Ks=-0,0011·НВ²+0,1925·НВ-7,4541. За вологості ґрунту 80 % НВ і вище Ks=1. Проведено комплексну порівняльну оцінку існуючих методів розрахунку коефіцієнта водного стресу Ks та встановлено, що фактичні значення Ks за вологості ґрунту 80-70 і 60-65 % від НВ на 8-14 % та 72-32 %, відповідно, менші, ніж Ks FAO 56, та на 35-40 % більші за визначення методом Saxton. Підтверджено необхідність врахувати зниження евапотранспірації при розрахунку водного балансу в умовах водного стресу рослин. Розрахунок евапотранспірації (ЕТс) методом Penman-Monteith, без урахування коефіцієнта водного стресу показав, що величина фактичного та розрахункового водного балансу співпадає лише до рівня вологості ґрунту 62 % НВ. За подальшого зниження вологості ґрунту розрахункова вологість ґрунту була на 20 % НВ нижчою за фактичну, що призвело до похибок при визначенні вологості ґрунту після поливів, оскільки фактична її величина дорівнювала майже 100 % НВ, а розрахункова – 60 % від НВ. Доведено, що визначення водного балансу розрахунковими методами без урахування коефіцієнта водного стресу призводить до значних помилок. Отже, при розрахунках евапотранспірації рослин сої необхідно враховувати вплив водного стресу.
Посилання
2. Saxton, K.E., Rawls, W.J., Romberger, J.S., & Papendick, R.I. (1986). Estimating generalized soil-water characteristics from texture. Soil Science of America Journal, 50(4), 1031-1036. DOI: 10.2136/sssaj1986.03615995005000040039x
3. Vivoni, E.R., Moreno, H.A., & Mascaro, G.I. et al. (2008). Observed relation between evapotranspiration and soil moisture in the North American monsoon region. Geophysical Research Letters, 35(22), 22403. DOI: 10.1029/2008GL036001
4. Kozyreva, L.V., Sitdikova, Yu.R., Yefimov, A.Ye., & Dobrokhotov, A.V. (2013). Metodika otsenki biologicheskogo vodopotrebleniya posevov dlya resheniya zadach upravleniya vodnym rezhimom [Methodology for assessing the biological water consumption of crops for solving problems of water management]. Agrofizika, 4(12), 12-19. [in Russian].
5. Shumova, N.A. (2018). Otsenka i analiz ispareniya, transpiratsii i zapasov vody v pochve poley yarovoy pshenitsy za bezmoroznyy period v razlichnyye po vodnosti gody [Assessment and analysis of evaporation, transpiration and water reserves in the soil of spring wheat fields for a frost-free period in years of different water content]. Ekosistemy: Ekologiya i Dinamika, 2(2), 65-88. DOI: 10.24411/ 2542-2006-2018-10009 [in Russian].
6. Poluektov, R.A, Kumakov, V.A., & Vasilenko, G.V. (1997). Modelirovaniye transpiratsii posevov selskokhozyaystvennykh rasteniy [Modeling of transpiration of crops of agricultural plants]. Fiziologiya rasteniy, 44(1), 68-73. [in Russian].
7. Evaporation, evapotranspiration and soil moisture. (2008). The Guide to Hydrological Practices. Vol. I Hydrology – From Measurement to Hydrological Information (WMO No.168). A publication of the Commission for Hydrology.
8. Shein, E.V. (2005). Kurs fiziki pochv [Soil physics course]. Moscow: Izd-vo MGU. [in Russian].
9. Jamieson, P.D., Francis, G.S., Wilson, D.R., & Martin R.J. (1995). Effects of water deficits on evapotranspiration from barley. Agricultural and Forest Meteorology, 76, 41-58 DOI: 10.1016/0168-1923(94)02214-5
10. Saeedinia, M., Hosseinian, S.H., & Beiranvand, F. (2017). The Effect of Water Stress on Evapotranspiration and Morphological Characteristics of Satureja Hortensis. Iranian Journal of Soil and Water Research, 50(8), 2063-2072. DOI: 10.22059/IJSWR.2019.276349.668131
11. Hamayunova, V.V., Pysarenko, P.V., Suzdal, O.S., & Kazano, O.O. (2010). Serednodobove vyparovuvannya ta sumarne vodospozhyvannya soyi zalezhno vid rezhymu zroshennya, fonu zhyvlennya ta sortu pry vyroshchuvanni na Pivdni Ukrayiny [Average daily evaporation and total water consumption of soybeans depending on the irrigation regime, feeding background and variety when grown in the South of Ukraine]. Zroshuvane zemlerobstvo, 53, 11-18. [in Ukrainian].
12. Vasyuta, V.V., & Zhuravlov, O.V. (2009) Vodospozhyvannya tsybuli ripchastoyi na kraplynnomu zroshenni v pivdennomu rehioni Ukrayiny [Water consumption of onion on drip irrigation in the southern region of Ukraine]. Zroshuvane zemlerobstvo, 52, 10-15. [in Ukrainian].
13. Kokovikhin, S.V., Pysarenko, P.V., Prysyazhnyy, Yu.I., & Pilyarska, O.O. (2011). Vplyv umov volohozabezpechenosti, fonu mineralnoho zhyvlennya ta hustoty stoyannya roslyn na urozhaynist dilyanok hibrydyzatsiyi kukurudzy v umovakh zroshennya [Influence of moisture supply conditions, mineral nutrition background and plant density on the yield of maize hybridization plots under irrigation conditions]. Zroshuvane zemlerobstvo, 56, 20-25. [in Ukrainian].
14. Wenhui, Zhao, Leizhen, Liu, & Qiu, Shen et al. (2020). Effects of Water Stress on Photosynthesis, Yield, and Water Use Efficiency in Winter Wheat. Water, 12(8), 2127. DOI: 10.3390/w12082127
15. Guswa, A., Celia, M., & Rodriguez-Iturbe, I. (2002). Models of soil moisture dynamics in ecohydrology: A comparative study. Water Resources Research, 38(9), 1166. DOI: 10.1029/2001WR000826
16. Reinder, A., Feddes, Holger Hoff, & Michael Bruen et al. (2001) Modeling root water uptake in hydrological models and climate models. Bulletin of the American Meteorological Society, 82, 2797– 2810. DOI: 10.1175/1520-0477(2001)082<27972810:
17. Shirley A., Kurc, & Eric E., Small. (2004). Dynamics of evapotranspiration in semiarid grassland and shrubland ecosystems during the summer monsoon season, central New Mexico. Water Resources Research, 40, W09305. DOI: 10.1029/2004WR003068
18. Posivni ploshchi silskohospodarskykh kultur za yikh vydamy u 2018 rotsi [Sown areas of agricultural crops by their types in 2018]. Derzhavna sluzhba statystyky Ukrayiny. Retrieved from: http://www.ukrstat.gov.ua [in Ukrainian].
19. Romashchenko, M., Shatkowski, A., & Zhuravlev, O. (2016). Features of application of the «Penman - Monteith» method for conditions of a drip irrigation of the Steppe of Ukraine (on example of grain corn). Journal of Water and Land Development, 31, 123-127. DOI: 10.1515/jwld-2016-0043.
20. Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D.A, & Smith, M.I. (1998). Crop evapotranspiration – Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper No. 56. Rome: FAO. Retrieved from: http://www.fao.org/3/x0490e/x0490e00.htm
21. Goryanskiy, M.M. (1970). Metodika polevykh opytov na oroshayemykh zemlyakh [Methodology of field experiments on irrigated lands]. Kiev: Urozhai. [in Russian].
22. Grunty. Metody laboratornoho vyznachennya fizychnykh vlastyvostey [Soils. Methods of laboratory determination of physical properties]. (2010). DSTU B V.2.1-17:2009. Natsionalnyi standart Ukrayiny. Kyyiv: Minrehionbud Ukrayiny. [in Ukrainian].
23. Shatkovskyi, A.P., Romashchenko, M.I., & Vasyuta, V.V. et al. (2020). Evaluation of the «Penman–Monteith» model for determination of soybeans evapotranspiration in irrigated conditions of the Steppe of Ukraine. Modern Phytomorphology, 14, 111-113. DOI: 10.5281/zenodo.4449887
24. Brandes, D., Wilcox, D. (1971). Evapotranspiration and soil moisture dynamics on a semiarid ponderosa pine hillslope. Journal of the American Water Resources Association, 36 (5), 965-974. DOI: 10.1111/j.1752-1688.2000.tb05702.x
25. Budyko, M.I. (1971). Klimat i zhizn [Climate and life]. Leningrad: Gidrometeoizdat. [in Russian].
26. Shcherbakov, M.V., Brebels, A.A., & Shcherbakova, N.L. et al. (2013). A Survey of Forecast Error Measures. World Applied Sciences Journal, 171-176.
DOI: 10.5829/idosi.wasj.2013.24.itmies.8003
