1. Ґрунтово-кліматична характеристика зрошуваних масивів України
Ефективність зрошення змінюється залежно від ґрунтово-кліматичних умов регіонів його застосування. Найкращі результати штучне зволоження ґрунту дає в районах з недостатньою природною вологозабезпеченістю. Регіони, де можна чекати високий ефект від зрошення, умовно визначаються за річною нормою опадів, що не перевищує 500 мм. Важливо при цьому враховувати розподіл їх протягом року – зрошення може виявитися високоефективним і при більшій кількості опадів, якщо вони випадають в основному в холодний позавегетаційний період року.
Не вся вода опадів використовується рослинами. Частина її втрачається під час стоку, частина проникає вглиб, за межі кореневмісного шару, деяка кількість випаровується з поверхні ґрунту.
Втрати вологи залежать від ґрунтових умов, рельєфу місцевості, клімату і погоди.
Для більш точної характеристики вологозабезпеченості конкретного району зрошення необхідно вводити в розрахунок не тільки прибуток, але й витрату вологи на стік і випаровування. Ці показники складають формулу коефіцієнта водного балансу, запропоновану академіком О. М. Костяковим:
,
де Y – середня річна кількість опадів, мм; і – експериментальне визначений показник поверхневого стоку; Е – випаровування за рік, мм.
За коефіцієнтом водного балансу в Україні виділяють дві зони зволоження: нестійкого (коефіцієнт близький до одиниці) і недостатнього (коефіцієнт менший одиниці). В основному зрошуваному масиві України, що розміщується в Одеській, Миколаївській, Херсонській областях і в Республіці Крим, коефіцієнт водного балансу становить 0,50‑0,68.
Втрати вологи на випаровування в значній мірі залежать від температури. Тому природну вологозабезпеченість можна виразити співвідношенням опадів і температури, як це запропонував Селянинов. Таке співвідношення називають гідротермічним коефіцієнтом (ГТК):
де Ех – сума опадів за період вегетації рослин, мм; Еt – сума середньодобових температур вище 10°С за той самий період,°С.
При значенні ГТК 0,5 і менше – сухо; 0,6‑1,0 – посушливо; 1,1‑1,5 – волого; 1,6‑2 – надмірне зволоження.
Продуктивність рослин, а разом з цим і продуктивність зрошення, знаходяться також у прямому зв'язку з теплозабезпеченістю і фотосинтетично активною радіацією (ФАР) ‑ частиною спектра сонячної радіації, яка використовується рослинами під час фотосинтезу. Чим вищі ці величини при оптимумі інших, тим вищі продуктивність сільськогосподарських культур і ефективність зрошення. Отже, ефективність зрошення тісно пов'язана як з природними умовами зон, так і з біологічними особливостями культур, їх вимогами до тепла і вологи. Вологозабезпеченість, як і теплозабезпеченість, цілком достатні для одних культур, можуть бути недостатніми для інших. З ростом урожайності на основі інтенсивних технологій вологозабезпеченість усіх культур і в усіх зонах знижується, а потреба в зрошенні зростає.
Площа земель України, придатних для зрошення, становить 19,6 мли га. Вони розміщені в основному в Лісостепу і Степу. На 1 січня 1993 р. фактична площа зрошуваних земель в усіх категоріях господарств України досягла 2607 тис. га. Найбільші масиви поливних земель у південних областях і Республіці Крим: Херсонській – 468,9 тис. га, Криму – 390,8, Запорізькій – 264, Одеській – 246,1, Миколаївській – 190,9 тис. га. Значна кількість ріллі зрошується в Дніпропетровській – 245,6 тис. га, Донецькій – 202,7, Харківській – 119,1 і Луганській областях – 99 тис га. Площа зрошуваних земель Київської області перевищує 115 тис. га. Порівняно малі площі зрошуваного землеробства в Черкаській, Полтавській, Кіровоградській і Вінницькій областях. Зовсім немає зрошуваних земель у Львівській і Житомирській областях.
Найбільшими по площі зрошуваних земель є такі системи: Пів-нічно-Кримського каналу – 457 тис. га і Каховська – 318 тис. га. Крім названих, є ще й такі системи: Інгулецька, Бортницька, Приазовська, Південно-Бузька, Північно-Рогачинська та ін.
Основними джерелами води для зрошуваних земель України є річки Дніпро, Дністер, Південний Буг, Сіверський Донець. Частину земель зрошують слабомінералізованими підземними, шахтними і стічними водами. У Лісостепу для зрошення використовують і дренажні стоки осушувальних систем.
Ґрунтовий покрив південного Степу України відзначається великою неоднорідністю, зумовленою специфікою геоморфологічних і гідрогеологічних умов окремих її районів. Він представлений чорноземами звичайними, карбонатними і південними з вмістом гумусу 3,8‑5,6%, темно-каштановими слабосолонцюватими з вмістом гумусу 2,8‑3,6% і каштановими в комплексі з солонцями з вмістом гумусу до 2%.
У Лісостепу найбільш поширені сірі лісові ґрунти та чорноземи глибокі Вони різняться між собою за рівнем природної родючості.
Ґрунтоутворювальною породою сірих лісових ґрунтів є лес середньо- і важкосуглинкового механічного складу, який містить карбонати кальцію і магнію у межах гумусованої частини профілю і частково у верхніх шарах лесу, що зумовлює низьку насиченість колоїдної частини ґрунтів кальцієм, а також наявність у верхніх гумусових горизонтах високої обмінної і гідролітичної кислотності. В таких ґрунтах відбувається руйнування мулистої фракції і вимивання її з верхніх шарів. Внаслідок цього верхній шар характеризується розпушеною будовою і маломіцною зернистою структурою, а нижній – високою щільністю будови, підвищеною глинистістю і низькою водопроникністю. Чорноземи глибокі мають гумусовий шар до 1 м, вміст гумусу перевищує 5,5%.
У Степу ґрунтовий покрив, як зазначено вище, змінюється від чорноземів звичайних на півночі до темно-каштанових і каштанових ґрунтів на півдні. У цьому ж напряму підвищуються рівень і мінералізація підґрунтових вод, збільшуються засоленість, солонцюватість і осолодіння ґрунту.
Основними профілактичними заходами щодо запобігання повторних процесів деградації зрошуваних ґрунтів є: суворе нормування водокористування, виключення фільтрації з водопідвідної мережі, дотримання поливних норм, удосконалення техніки поливу, а також високий рівень агротехніки і правильна система удобрення. Для ефективного використання подових земель необхідно будувати дренаж, проводити заходи по захисту ґрунтів від поверхневого затоплення, періодично розпушувати ілювіальні горизонти ґрунтів, збагачувати їх органічною речовиною для поліпшення водно-повітряного режиму і збільшення внутрішньоґрунтового стоку. У сухому південному Степу, крім перелічених меліоративних заходів, необхідно застосовувати хімічні методи меліорації солонців і засолених ґрунтів. При цьому слід враховувати, що розсолення і розсолонцювання ґрунтів можна провести тільки на фоні дренажу, який забезпечує високий відтік промивних вод.
Територія Лісостепу і Степу України характеризується складними кліматичними умовами. Клімат змінюється від достатньо зволоженого в західній частині Лісостепу до вкрай посушливого в південному Степу.
Зими малосніжні й безсніжні, із затяжними відлигами. В окремі роки зими бувають дуже суворі. Характерним для весни є швидке підвищення температури. Влітку температура повітря достатньо висока і стійка. Найжаркіший місяць – липень. Максимум опадів припадає на літні місяці. Дощі влітку нерідко бувають зливові. Бездощові періоди тривалі, супроводжуються суховіями.
Вегетаційний період рослин починається після стійкого переходу середньої добової температури повітря вище 5°С, що в південно-західному Степу припадає на третю декаду березня, на решті території України – на першу декаду квітня. Закінчується період вегетації у третій декаді жовтня і тільки в південно-західних районах Степу і в Приазов'ї – у першій – другій декадах листопада. Тривалість вегетаційного періоду в крайньому північно-східному Степу становить 190‑200, а в південному – 220‑240 днів.
Сума температур вище 10°С в північному Степу становить 2900‑3100°С, південному – 3200‑3500, у західному Лісостепу – 2300‑2500, центральному – 2500‑2700 і східному – 2600‑2900°С. Середня тривалість безморозного періоду – 170‑190 днів.
У західних районах Лісостепу за рік випадає 600 мм опадів і більше, тоді як на крайньому сході зони їх буває менше 500 мм. У північному Степу в середньому за рік випадає близько 450, у південному – 300 мм опадів.
При посушливій погоді та збільшенні швидкості вітру до значень, при яких відбувається перенесення із земної поверхні часток пилу й піску, виникають пилові бурі, які завдають великої шкоди сільському господарству. Пилові бурі утворюються в основному в період з березня по вересень. За останні 50 років це явище спостерігалося 14 разів.
У південних і південно-східних районах України можуть спостерігатися і зимові пилові бурі. Вони відбуваються в роки з низькою температурою повітря при слабкому зволоженні ґрунтів восени і виникають при невеликому сніжному покриві або при його відсутності.
Різноманітність ґрунтово-кліматичних умов України спрямовує вчених і спеціалістів виробництва на творчий і диференційований підходи до зрошення і технологій вирощування сільськогосподарських культур на різних земельних масивах, потребує вкладення максимальних зусиль і знань у процес інтенсивного використання зрошуваних земель.