AQUASTAT Вода для орошаемого земледелия Карен ФРЕНКЕН По инициативе

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН
Отдел земельных и водных ресурсов
AQUASTAT
Глобальная информационная система ФАО
по водным ресурсам и земледелию
Вода для орошаемого земледелия
По инициативе
Карен ФРЕНКЕН
Координатора программы AQUASTAT
Семинар Евростат по водной статистике для стран ВЕКЦА
г. Алматы, Казахстан, 11-12 сентября 2012 г.
http://www.fao.org/nr/aquastat
Некоторые факты сегодня
Литров воды в день на душу
населения
Необходимо
Питьевая
Для хозяйственных нужд
Приготовление еды (суммарное
испарение)
Избыточно
2
4
40
400
1 000
4 000
Водозабор по секторам
Промышленный
19 %
Коммунальный
11 %
Сельскохозяйственный
70 %
http://www.fao.org/nr/aquastat
Больше фактов
 Около 70 процентов от общего объема водозабора в
сельскохозяйственном, промышленном и коммунальном секторах,
отходит на сельское хозяйство
 На сельское хозяйство приходится 90 процентов всего
безвозвратного водопотребления (испарения) в
сельскохозяйственном, промышленном и коммунальном секторах
 Конкуренция между различными секторами-водопользователями
в некоторых регионах растет
 Орошение охватывает 20
процентов культивируемых земель
в мире и составляет 40 процентов
от общего объема производства
продовольствия
 Во всем мире более одной трети
пищи теряется между полем и
вилкой, а значит, большее
количество воды необходимо для
производства продовольствия
http://www.fao.org/nr/aquastat
Ограниченность данных
Сбор данных AQUASTAT по исследованиям стран показал,
что:
 Не всегда есть данные по
сельскохозяйственному
водозабору
 При наличии они не всегда
достоверны
 В большинстве случаев они
являются грубыми
оценками, основанными на
воде, необходимой на
единицу площади
орошаемых земель
 Прямое измерение
водозабора для сельского
хозяйства в основном
отсутствует
http://www.fao.org/nr/aquastat
Модель глобального водного
баланса
Для того, чтобы оценить влияние использования воды в сельском
хозяйстве:
 Была разработана модель глобального баланса на основе
пространственно дифференцированных наборов данных по
всему миру
 Модель калибруется с использованием данных системы
AQUASTAT страны по внутренним возобновляемым
поверхностным и подземным водным ресурсам и
подтвержденными данными из мировой базы данных по
рекам
 С помощью данных системы AQUASTAT созданы календари
орошаемого земледелия
 Выходные данные по безвозвратному водопотреблению в
сельском хозяйстве сравниваются с водозабором по
системе AQUASTAT для сельского хозяйства
 Установлено соотношение оросительной нормы
http://www.fao.org/nr/aquastat
Методология
Расчет водного баланса осуществляется в три шага:
1. Вертикальный водный баланс почвы рассчитывается по
природным условиям
2. Для орошаемых культур рассчитываются потребности
культуры в воде
3. Баланс корректируется для открытой воды и заболоченных
земель
Используются следующие имеющиеся
входные уровни, свободно распределяемые в
пространственном отношении:










количество месячных осадков
количество влажных дней в месяце
коэффициент вариации осадков
ежемесячное базовое суммарное испарение
максимальная способность почвы к
влагоемкости
максимальный просачивающийся поток
орошаемые площади
землепользование
участки открытой воды
заболоченные земли
http://www.fao.org/nr/aquastat
Расчеты
Базовый вертикальный водный баланс почвы (мм/сут):
P = ETa + R + RO + ΔS
Где:
P
= Количество осадков
ETa = Фактическое суммарное испарение
R
= Восстановление запасов подземных вод
RO = Поверхностный сток
ΔS = Изменения в запасах почвенной влаги
Расчеты:







Ежедневное количество осадков с помощью смешанной функции гаммараспределения Бернулли
Фактическое суммарное испарение неорошаемых растений
Фактическое суммарное испарение орошаемых культур
Фактическое суммарное испарение открытой воды и заболоченных земель
Восстановление запасов подземных вод происходит, когда имеется достаточно
воды, которая может просочиться
Поверхностный сток происходит, когда баланс входящего и исходящего потока
превышает максимальную способность почвы к влагоемкости
Фактическая существующая влагоемкость почвы в день с помощью добавления
входящих и исходящих потоков в имеющейся влагоемкости почвы в
предыдущий день
http://www.fao.org/nr/aquastat
Календарь поливного земледелия
Суммарное испарение орошаемых культур рассчитывается путем
преобразования данных орошаемых площадей по культурам в
календаре посевных сезонов. Например:
ТАДЖИКИСТАН
Календарь орошаемого земледения
Орошаемые культуры
Пшеница
Рис
Ячмень
Куруруза
Другие зерновые
Овощи один
Овощи два
Фрукты
Подсолнечник
Картофель
Бобовые
Корм временный
Корм постоянный
Хлопок
Табак
Другие временные кормы
Постоянные пастбища
Собранный урожай с орошаемой площади
Фактически орошаемая площадь
Интенсивность земледелия (%)
Площадь, оснащенная для орошения
% площади, фактически оснащенной для
орошения
2009 г.
Орошаемая
площадь
Посевная площадь
1000 га
Я Ф М А
М
И
И
А
С О
180 27 27 27
27
27
14
2
2
2
2
2
18
3 3 3
15
2
2
2
2
2
7
1
1
1
1
1
7
1
1
1
1
30
4 4
99 15 15 15
15
15
15
15
15 15
3
1
1
1
1
1
30
4 4 4
4
4
5
1
1
1
1
1
8
1 1 1
34
5 5 5
5
5
5
5
5 5
237
35
35
35
35
35 35
0,2
0,03 0,03 0,03 0,03 0,03
1
0,1 0,1 0,1 0,1
41
6 6 6
6
6
6
6
729 61 61 61 100 100
69
69
674 *Данная площадь относится к 2008 г.
108
742
0,1
6 6
72 65
Н
Д
27
27
3
3
4 4
15 15
15
1
5
1
5
6 6
65 61
6
56
5
35
91
http://www.fao.org/nr/aquastat
Потребности в оросительной воде
Суммарное испарение орошаемых культур:
ETcrop = Kc x ETo
ETcrop = Суммарное испарение орошаемых культур
Kc
= Коэффициент культуры, меняющийся в зависимости от типа культур и
стадии роста
ETo
= Базовое суммарное испарение культур, в зависимости от климатических
факторов
Суммарное испарение с орошаемых площадей:
ETcrop = IA x Σ (CIc x Kc x ETo)
c
ETcrop = Суммарное испарение орошаемого квадрата ячейки на данный месяц
IA
= Орошаемая площадь в процентном соотношении площади ячейки для
данного квадрата ячейки
C
= Орошаемая культура
Σ
= Сумма различных культур
CIc
= Интенсивность земледелия для культуры c
Kc
= Коэффициент культуры, меняющийся в зависимости от типа культур и
стадии роста
ETo
= Базовое суммарное испарение культур
http://www.fao.org/nr/aquastat
Потребности в оросительной воде
Чистые потребности в оросительной воде определяются
как объем воды, необходимый для компенсации
дефицита между потенциальной суммарной
испаряемостью, и эффективным количеством осадков за
вегетационный период:
IWR = ETcrop – P – ΔS
IWR =
Чистая потребность в оросительной воде , необходимая
для удовлетворения водопотребления культур
Etcrop = Суммарное испарение культур
P
= Количество осадков
ΔS
= Изменение влагоемкости почвы за предыдущий период
В конкретном случае с рисом, требуется дополнительное
количество воды для полива (например, 20 см).
http://www.fao.org/nr/aquastat
Соотношение водозабора для
орошения и оросительной нормы
Оценка влияния орошения на водные ресурсы требует оценки
эффективного водозабора для орошения, то есть воды, добываемой
из рек, озер и водоносных пластов для орошения.
Водозабор для орошения обычно намного превышает потребность в
оросительной воде из-за потери при ее распределении от источника
до культуры.
Соотношение оросительной нормы:
WRR =
WRR =
IWR =
IWW =
IWR
IWW
Соотношение оросительной нормы
Чистая потребность в оросительной воде
Водозабор для орошение
http://www.fao.org/nr/aquastat

Выводы
Сельское хозяйство составляет 70% водозабора, однако число стран, где
отслеживается сельскохозяйственный водозабор, ограничен

Сельскохозяйственные водозабор может включать или не включать воду
для животноводства, аквакультуры, сельского бытового водозаборов и
т.д.

В большинстве случаев валовые орошаемые площади умножаются на
среднюю единицу водозабора для оценки использования воды для
орошения в стране

Система AQUASTAT опирается как на статистику страны, так и на
моделирование для обеспечения более достоверных и однородных
наборов данных по всему миру

Разработка календарей
орошаемого земледелия по
стране, основанных на знаниях
ФАО о сельском хозяйстве
страны, вероятно, является
одним из самых сложных
способов обеспечения
надежной оценки
использования воды в сельском
хозяйстве
http://www.fao.org/nr/aquastat
Задачи

Анализ чувствительности показал бы,
что слабость описанного метода
заключается в использовании
соотношений потребности в воде, как
по концептуальным причинам, так и
из-за дефицита доступной
информации.

При использовании на национальном
уровне, WRR не может разместить
обратный поток в реки или водоносные
пласты

Поэтому на больших объектах или площадях есть уверенность,
что количество воды, «потерянной» при перевозки или дренаже
с орошаемых полей используется снова вниз по течению, и
поэтому соотношение объекта или бассейна может быть
значительно выше, чем соотношение поля (например, рис-зерно
в Южной Азии, в бассейне реки Нил в Египте)

Будущие улучшения в оценке и мониторинге
сельскохозяйственного водопользования должны начинаться с
совершенствования возможностей национального мониторинга
http://www.fao.org/nr/aquastat
Спасибо за
внимание!
http://www.fao.org/nr/aquastat
http://www.fao.org/nr/aquastat