Land Reclamation and Water Management (E-Journal)
Not a member yet
312 research outputs found
Sort by
ПОШКОДЖЕННЯ ТА ВІДНОВЛЕННЯ ҐРУНТІВ В УКРАЇНІ: УРОКИ СВІТОВОГО ПОВОЄННОГО ДОСВІДУ
No full textThe russian invasion of Ukraine has resulted in extensive environmental damage, significantly affecting the country’s soil quality and raising concerns about long-term agricultural sustainability and environmental health. The war has resulted in soil degradation through contamination by military operations, destruction of farmland, and disruption of natural ecosystems. The objective of the research is to evaluate the environmental consequences of the war in Ukraine, with a particular emphasis on soil degradation and the development of strategies for post-war restoration. The manuscript will entail a comprehensive review of existing literature on soil degradation and post-war environmental restoration, with a particular focus on case studies from conflict zones such as Vietnam, the Balkans, and post-Second World War Europe. Furthermore, an analysis of data from Ukrainian government agencies, environmental organizations, and international bodies will be conducted to assess the extent and nature of soil damage caused by the war. To achieve effective recovery of its soils and ecosystems, Ukraine can draw on global experiences and implement long-term strategies combining modern decontamination technologies, sustainable agricultural practices and policy reforms that promote ecological resilience. Environmental, social, and economic factors must be integrated into the country’s post-war recovery strategy. It is imperative that international cooperation and investment in environmental restoration, in conjunction with community involvement, are pursued in order to guarantee the success of these endeavours and to provide Ukraine with the support it requires in order to achieve a sustainable and resilient agricultural future. The research provides a foundation for the development of integrated strategies that leverage global lessons, thereby ensuring long-term recovery for Ukraine’s soil and agricultural systems.Російське вторгнення в Україну призвело до значної шкоди навколишньому середовищу, суттєво вплинувши на якість ґрунтів країни та викликавши занепокоєння щодо довгострокової стійкості сільського господарства та здоров'я довкілля. Війна призвела до деградації ґрунтів через забруднення внаслідок військових дій, знищення сільськогосподарських угідь та порушення природних екосистем. Метою дослідження є оцінка екологічних наслідків війни в Україні, з особливим акцентом на деградацію ґрунтів та розробку стратегій післявоєнного відновлення. Рукопис передбачає всебічний огляд існуючої літератури з питань деградації ґрунтів та повоєнного відновлення довкілля, з особливим акцентом на тематичних дослідженнях із зон конфліктів, таких як В'єтнам, Балкани та Європа після Другої світової війни. Крім того, буде проведено аналіз даних українських урядових установ, екологічних організацій та міжнародних організацій для оцінки масштабів і характеру ґрунтових пошкоджень, спричиненних війною. Щоб досягти ефективного відновлення ґрунтів та екосистем, Україна може використати світовий досвід і впровадити довгострокові стратегії, що поєднують сучасні технології знезараження, стійкі сільськогосподарські практики та політичні реформи, які сприяють екологічній стійкості. Вкрай важливо, щоб екологічні, соціальні та економічні фактори були інтегровані в стратегію післявоєнного відновлення країни. Міжнародне співробітництво та інвестиції у відновлення довкілля у поєднанні із залученням громадськості є запорукою успіху цих зусиль та надання Україні підтримки, необхідної для досягнення сталого та життєздатного сільськогосподарського майбутнього. Дослідження створює основу для розробки комплексних стратегій, які враховують глобальний досвід, забезпечуючи тим самим довгострокове відновлення ґрунтів та сільськогосподарських систем України
ТЕХНОЛОГІЯ КОНСТРУКЦІЙНОГО РЕМОНТУ БЕТОННИХ ТА ЗАЛІЗО-БЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ ГТС
No full textThe assessment of the current state of the water and land reclamation engineering infrastructure facilities, which was carried out on the basis of the analysis of technical documentation, visual, and instrumental examination of the structures' technical condition, confirms that as a result of long-term operation of the waterworks without proper reparation and restoration measures, their technical condition has significantly deteriorated.
The most promising for the repair of concrete and reinforced concrete structures are cement-based materials modified with polymers (polymer concrete), which are dry mixtures of cement, sand, re-dispersible polymer powder (RPP) and other modifying additives. The research results of the redispersing polymer powders influence on the adhesive properties of repair composites are presented. It is shown that the modification of cement-sand solutions of RPP leads to a significant increase in the adhesive properties of repair composites. The optimally effective concentration of RPP in repair compositions has been found.
The article highlights the technology of structural repair of concrete and reinforced concrete structures of the waterworks with the use of modern composite materials, which makes it possible to restore the design geometric indicators and the load-bearing capacity of the structures. The proposed technology and effective repair compositions help to carry out repair and restoration work on hydrotechnical structures of the water management and reclamation complex, in particular those destroyed or damaged as a result of the military aggression of the Russian Federation against Ukraine. The main principles of choosing the optimal technology for the structural repair of concrete and reinforced concrete structures of the waterworks, depending on the nature and degree of damage, the influence of technological and operational conditions on the structures' geometric indicators restoration during the modernization and reconstruction of reclamation systems in the post-war period, are revealed.Оцінка сучасного стану об’єктів інженерної інфраструктури водогосподарсько-меліоративного комплексу, що проводилась на основі аналізу технічної документації, візуального та інструментального обстеження технічного стану конструкцій підтверджує, що внаслідок багаторічної експлуатації ГТС без належного проведення ремонтно-відновлювальних робіт технічний стан їх значно погіршився.
Найбільш перспективними для ремонту бетонних та залізобетонних конструкцій є матеріали на основі цементу, модифіковані полімерами (полімерцементні), які являють собою сухі суміші цементу, піску, редиспергуючого полімерного порошку (РПП) та інших модифікуючих добавок. Наведено результати досліджень впливу редиспергуючих полімерних порошків на адгезійні властивості ремонтних композитів. Показано, що модифікація цементно-піщаних розчинів РПП приводить до істотного зростання адгезійних властивостей ремонтних композитів. Встановлено оптимально ефективну концентрацію РПП у ремонтних композиціях.
У статті висвітлено технологію конструкційного ремонту бетонних та залізобетонних конструкцій ГТС із застосуванням сучасних композиційних матеріалів, що дає змогу відновити проєктні геометричні показники та несучу здатність конструкцій. Запропонована технологія та ефективні ремонтні композиції допомагають проводити ремонтно-відновлювальні роботи на гідротехнічних спорудах водогосподарсько-меліоративного комплексу, зокрема зруйнованих або пошкоджених внаслідок воєнної агресії російської федерації проти України. Розкрито основні принципи вибору оптимальної технології конструкційного ремонту бетонних та залізобетонних конструкцій ГТС залежно від характеру та ступеня пошкоджень, впливу технологічних та експлуатаційних умов на відновлення геометричних показників споруд під час модернізації та реконструкції меліоративних систем у повоєнний період
REDUCING OF WATER AND ENERGY RESOURCES CONSUMPTION IN IRRIGATION BASED ON RESOURCE OPTIMISATION
Get PDFThe need for further development of irrigation practices on the basis of nature oriented and ecologically efficient solutions is considered primarily regarding the saving of water and energy resources for the adaptation of irrigated agricultural production to the current global challenges and threats, the achievement of sustainable development goals. It is shown that there is an objective need to change methodological approaches to the assessment of overall efficiency and justification of optimal solutions in design, reconstruction, and operation projects of irrigation systems based on the principles of resource optimization. On the basis of the indicator of the level of irrigation sufficiency (introduced by the authors), which reflects the reduction of the studied watering and irrigation rates in relation to their design values, a study of the impact of reducing the use of water and energy resources under different modes of sprinkler irrigation on the corresponding decrease in the level of cultivated crops productivity was carried out. At the same time, it was experimentally determined that the intensity (rate) of the decrease in the cultivated crops productivity, which occurs due to the decrease in the usage of water and energy resources during the application of irrigation, is significantly lower than the intensity (rate) of the decrease in the usage of the resources themselves. The studied options for reducing the consumption on water and energy resources as a whole turned out to be economically profitable when with a decrease in water and electricity usage by 27–48% there is more than two times lower decrease in the costs of gross products by 10,80–18,06% with the achievement of a net income of 11,4 to 5,7 thousand UAH. The influence of various options of reducing water and electricity consumption on the discounted investment payback period shows that several options may be acceptable, for which the investment payback period does not exceed 10 years, and the choice of the optimal solution requires taking into account the conditions of a specific object, limitations of water resources, and the interests of investors and land users. At the same time, the ecological component of the overall efficiency of irrigation practices consists in the decrease in the use of water and energy resources that a priori reflects the decrease in the negative impact of irrigation on the environment. Thus, reducing the usage of water and energy resources is a fully justified decision on the way to adapt irrigated agriculture production to the modern conditions and requirements, and the presented results can be a scientific basis for the implementation of this approach while practically applying irrigation.Розглянуто необхідність подальшого розвитку зрошення на основі природоорієнтованих та екологоефективних рішень, насамперед щодо економії водних й енергетичних ресурсів для адаптації аграрного виробництва на зрошенні до наявних глобальних викликів і загроз та досягнення цілей сталого розвитку. Показано, що існує об’єктивна необхідність зміни методологічних підходів до оцінювання загальної ефективності й обґрунтування оптимальних рішень у проєктах будівництва, реконструкції та експлуатації зрошувальних систем за принципами ресурсної оптимізації. На основі введеного нами показника рівня забезпеченості зрошення, який відображає зниження досліджуваних поливних та зрошувальних норм щодо їх проєктних значень, виконано дослідження впливу зменшення використання водно-енергетичного ресурсу при різних режимах зрошення дощуванням на відповідне зниження рівня продуктивності вирощуваних сільськогосподарських культур. При цьому експериментально визначено, що інтенсивність (темпи) зниження продуктивності вирощуваних культур, яка зумовлена зниженням затрат водних й енергетичних ресурсів при реалізації зрошення, є суттєво нижчою за інтенсивність (темпи) зниження затрат самих ресурсів. Досліджувані варіанти скорочення затрат водних й енергетичних ресурсів в цілому виявились економічно рентабельними, коли при зниженні затрат води й електроенергії на 27–48% має місце більш ніж удвічі нижче зниження вартості валової продукції на 10,80–18,06% з досягненням чистого прибутку від 11,4 до 5,7 тис. грн. Вплив різних варіантів скорочення затрат води й електроенергії на дисконтований термін окупності інвестицій свідчить, що прийнятними можуть виявитись декілька варіантів, для яких термін окупності інвестицій не перевищує 10 років, а вибір оптимального рішення потребує врахування умов конкретного об’єкта, обмеженість водних ресурсів та інтересу інвесторів й землекористувачів. При цьому екологічна складова загальної ефективності реалізації зрошення полягає у тому, що зниження використання водно-енергетичного ресурсу апріорі відображає зниження негативного впливу зрошення на довкілля. Таким чином, скорочення затрат водних й енергетичних ресурсів є цілком виправданим рішенням на шляху адаптації аграрного виробництва на зрошенні до сучасних умов та вимог, а представлені результати можуть бути науковим підґрунтям впровадження даного підходу при реалізації зрошення на практиці
ОЦІНКА ДИНАМІКИ КОМПОНЕНТІВ ЕВАПОТРАНСПІРАЦІЇ В РІЗНИХ АГРОКЛІМАТИЧНИХ ЗОНАХ УКРАЇНИ З ВИКОРИСТАННЯМ МОДЕЛІ ПЕНМАНА-МОНТЕЙТА-ЛЕУНІНГА
No full textThe results of the assessment of evapotranspiration (ET) and its components based on remote sensing data are presented in the paper. To obtain this assessment, a special software was developed, namely the scripts using the JavaScript programming language for remote data processing in the Google Earth Engine (GEE) cloud software environment. This software allows to adjust the Penman-Monteith-Leuning (PML) model for the conditions of Ukraine and visualize the spatial distribution of ET. The usage of the cloud capabilities of the service made it possible to access the collection of images and carry out their remote processing using the Penman-Monteith-Leuning algorithm calibrated according to the data of the global network of eddy covariance monitoring stations. The result of such an assessment was a composite mosaic - a spatially distributed generalized image of evapotranspiration and its three main components: transpiration from vegetation (Ec), evaporation from the soil (Es) and evaporation of precipitation intercepted by vegetation cover (Ei) on the territory of Ukraine for the 2020 growing season. Understanding the dynamics of these components helps to optimize the water resources use and develop effective irrigation schemes, especially in the climate change conditions. As a result of the analysis of the evapotranspiration components’ dynamics during the growing season, the most important component of evapotranspiration for different agro-climatic zones was determined.
However, the models, which are using remote data to estimate evapotranspiration dynamics, require additional validation and comparison with field measurements to improve their accuracy. Quantitative indicators obtained through modeling should be consistent with the data from ground-based greenhouse gas flows monitoring stations, which will contribute to the improvement of the methodology and its adaptation to the conditions of different agricultural regions. In addition, the use of the maps of geospatial distributed evapotranspiration allows to identify regions with increased transpiration and potential shortage of water resources. Such maps become a valuable tool for planning and forecasting water resources, which is critically important for the agricultural sector.У статті проаналізовано результати оцінки евапотранспірації (ЕТ) та її компонентів за даними дистанційного зондування Землі. Для отримання цієї оцінки було розроблено спеціальне програмне забезпечення, а саме скрипти з використанням мови програмування JavaScript для віддаленої обробки даних у хмарному програмному середовищі Google Earth Engine (GEE). Це програмне забезпечення дозволяє налаштувати для умов України модель Пенмана-Монтейта-Леунінга (PML) та візуалізувати просторовий розподіл ЕТ. Використання хмарних можливостей сервісу дозволило отримати доступ до колекції знімків та проводити віддалену їх обробку за алгоритмом Пенмана-Монтейта-Леунінга, що відкалібрований за даними світової мережі станцій спостереження вихрової коваріації. Результатом такої оцінки стала композитна мозаїка – просторово розподілене узагальнене зображення евапотранспірації та її трьох основних компонентів: транспірацію з рослинності (Ec), випаровування з ґрунту (Es) і випаровування перехоплених опадів рослинним покривом (Ei) на території України за вегетаційний сезон 2020 року. Розуміння динаміки цих компонентів сприяє оптимізації використання водних ресурсів та розробці ефективних схем зрошення, особливо в умовах змін клімату. В результаті аналізу динаміки складових евапотранспірації протягом вегетаційного сезону здійснене визначення найбільш вагомого компоненту евапотранспірації у різних агрокліматичних зонах.
Проте моделі, що використовують дистанційні дані для оцінки динаміки евапотранспірації, вимагають додаткової валідації та порівняння з польовими вимірюваннями для підвищення їхньої точності. Кількісні показники, отримані через моделювання, повинні узгоджуватися з даними наземних станцій моніторингу потоків парникових газів, що сприятиме вдосконаленню методології та адаптації її до умов різних аграрних регіонів. Окрім того, використання карт геопросторового розподілу евапотранспірації дозволяє ідентифікувати регіони з підвищеною транспірацією та потенційним дефіцитом водних ресурсів. Такі карти стають цінним інструментом для планування і прогнозування водних ресурсів, що є критично важливим для аграрного сектору
ОЦІНКА СУЧАСНОГО ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ФАСТІВСЬКОГО ВОДОСХОВИЩА ЗА НАЗЕМНИМИ ТА СУПУТНИКОВИМИ ДАНИМИ
No full textThe article presents the results of researches on assessing the ecological state of the Fastiv Reservoir using ground and satellite data according to the developed scientific approach, which provides for the following sequence for a water body with a large area: conducting field observations, involving satellite information, and creating a resulting map of the current ecological state based on a certain set of indicators, which is the goal of the research. The relevance of the research is defined by the significant deterioration of the water condition in the reservoir, which was caused by an increase in air temperature, uneven distribution of precipitation throughout the year, a decrease in the reservoir filling to 92.7% of the design level, intensive increase in water use and discharge of domestic wastewater. In the conducted studies, it was advisable to compensate the lack of spatially concentrated information (from points of field measurements) with spatially distributed information. During field surveys, hydrobiological and physicochemical indicators were determined in 3 sections of the reservoir - points observations, and maps of water depth, temperature, and transparency were created based on the results. Such results of field observations as an increased turbidity and low transparency made it necessary to use satellite data, especially those containing red and infrared ranges, when calculating spectral indices. From the perspective of remote sensing, water bodies have their own spectral characteristics, which depend on the concentration of various substances dissolved and suspended in water - diffuse reflectance. To compensate the lack of information, the Sentinel-2 L2A image was used, which is the closest with no cloud cover to the date of field observations, and spectral indices were calculated in the open software product Land Viewer: NDVI, GCI, NDWI. Only the NDWI map was useful, providing an insight about the transparency within the entire reservoir. The obtained comprehensive information made it possible to create a resulting map of the current ecological state of the Fastiv Reservoir based on the ground and satellite data.У статті викладено результати досліджень з оцінки екологічного стану Фастівського водосховища за наземними та супутниковими даними за розробленим науковим підходом, який передбачає наступну послідовність для водного об’єкта з великою площею: проведення натурних спостережень, залучення супутникової інформації та побудови за певним комплексом показників результуючої карти сучасного екологічного стану, що є метою досліджень. Актуальність проведення досліджень випливає з значного погіршення стану води у водосховищі, яке спричинили підвищення температури повітря, нерівномірний розподіл опадів впродовж року (зменшення наповнення 92,7%), інтенсивний ріст водокористування та скидання господарсько-побутових стічних вод. У проведених дослідженнях доцільним було компенсувати нестачу просторово зосередженої інформації просторово розподіленою. При натурних обстеженнях визначали гідробіологічні і фізико-хімічні показники у 3-х створах водосховища – точкові спостереження, а за результатами було побудовано карти глибин, температури та прозорості води. Такі результати натурних спостережень, як збільшена каламутність та слабка прозорість, а також неможливість обстеження з технічних причин третьої частини водосховища (акваторія у хвості), викликали необхідність застосувати супутникові дані, особливо ті, що містять червоні та інфрачервоні канали при розрахунках спектральних показників. З точки зору дистанційного зондування, водні об’єкти мають свої спектральні характеристики, які залежать від концентрації різних розчинених і завислих у воді речовин – дифузного відбиття. Щоб компенсувати нестачу інформації, було задіяне знімок Sentinel-2 L2A, який є найближчим з відсутньою хмарністю до дати проведення натурних спостережень і розраховано спектральні індекси у відкритому програмному продукті LandViewer:NDVI,GCI, NDWI. Корисною виявилася лише карта NDWI, яка давала уявлення про прозорість у межах всього водосховища. Отримана комплексна інформація дала можливість побудувати результуючу карту сучасного екологічного стану Фастівського водосховища за наземними та супутниковими даними
ВПЛИВ АЗОТНОГО ЖИВЛЕННЯ ТА ІНГІБІТОРА НІТРИФІКАЦІЇ НА ВРОЖАЙНІСТЬ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР
No full textThe article presents the results of experimental studies to determine the effect of using different rates of nitrogen fertilizers in the form of KAS-32 and the nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazol phosphate on the yield of winter wheat, winter rape and corn. Field studies were conducted during 2018-2021 in the research department of Druzhba Nova LLC in Varvynskyi district of Chernihiv region (a branch of the Kernel agricultural holding). Analytical and mathematical-statistical methods were used to process the experimental data. The scheme of the one-factor field experiment included the use of variants with different norms of nitrogen fertilizers (N100, N120 and N130 ), as well as the use of the nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazol phosphate when added to KAS-32. The control variant was conditionally without nitrogen fertilizers N10P30K40. The results of experimental studies have been proven. Thus, in winter wheat, on average, over the four years of research in 2019-2021, the yield increased from 3,74 t/ha in the control variant N10P30K40 to 6,27 t/ha and to 6,30 t/ha in the variants background + N100 + NI and background + N120 + NI and then slightly decreased in the experimental variant with the maximum rate of nitrogen fertilizers but without the use of NI (background + N120) to 5,85 t/ha. For winter rape, on average over the three years of research in 2018-2021, the yield also increased from 2.48 t/ha in the control variant N10P30K40 to 3,06 t/ha and 3,16 t/ha in the variants Background + N120 + NI and Background + N130 + NI and further slightly decreased to 2,79 t/ha in the variant with the maximum rate of nitrogen fertilizers but without the use of NI (Background + N130 ).
For maize, on average, over 4 years of research in 2019-2021, is fixed an increase in yield from 8,14 t/ha in the control variant N10P30K40 to 9,75 t/ha and to 9,52 t/ha in the variants Background + N120 + NI and Background + N130 + NI and a slight decrease in yield in the experimental variant with the maximum rate of nitrogen fertilizers, but without the use of NI (Background + N130 ) to 8,7 t/ha.У статті наведено результати експериментальних досліджень із визначення впливу використання різних норм азотних добрив у вигляді КАС-32 та інгібітора нітрифікації 3,4-диметилпіразолфосфат на урожайність пшениці озимої, ріпаку озимого та кукурудзи. Польові дослідження проведено протягом 2018-2021 рр. в науково-дослідному відділі СТОВ «Дружба Нова» Варвинського району Чернігівської області (відділення агрохолдингу «Кернел»). Для обробки експериментальних даних використано аналітичні та математично-статистичні методи. Схемою однофакторного польового досліду було використання варіантів з різними нормами азотних добрив (N100, N120 та N130), а також використання інгібітора нітрифікації 3,4-диметилпіразолфосфат при додаванні в КАС-32. Контрольним був варіант умовно без азотних добрив N10P30K40. Результатами експериментальних досліджень доведено. Так, по пшениці озимій в середньому за чотири роки досліджень 2019-2021 урожайність збільшувалась від контрольного варіанту N10P30K40 з 3,74 т/га до 6,27 т/га та до 6,30 т/га на варіантах фон+N100+ІН та фон+N120+ІН та в подальшому дещо знижувалась на варіанті досліду із максимальною нормою азотних добрив але без використання ІН (фон+N120) до 5,85 т/га. По ріпаку озимому в середньому за три роки досліджень 2018-2021 урожайність також збільшувалась від контрольного варіанту N10P30K40 з 2,48 т/га до 3,06 т/га та до 3,16 т/га на варіантах Фон+N120+ІН та фон+N130+ІН та в подальшому дещо знижувалась на варіанті досліду із максимальною нормою азотних добрив але без використання ІН (Фон+N130) до 2,79 т/га.
По кукурудзі в середньому за 4 роки досліджень 2019-2021 так само спостерігається збільшення урожайності від контрольного варіанту N10P30K40 з 8,14 т/га до 9,75 т/га та до 9,52 т/га на варіантах Фон+N120+ІН та Фон+N130+ІН та несуттєве зниження врожайності на варіанті досліду із максимальною нормою азотних добрив, але без використання ІН (фон+N130) до 8,97 т/га
ОЦІНКА УМОВ ПРИРОДНОГО ВОЛОГОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НА ПРИКЛАДІ ПІВДЕННО-ЗАХІДНОЇ ЧАСТИНИ КИЇВСЬКОЇ ОБЛАСТІ
No full textThe sustainability of agriculture in Ukraine directly depends on the level of natural soil moisture supply, which is significantly deteriorating under the influence of climate change. The article investigates the impact of these changes on the value of potential evapotranspiration (ETo) in the southwestern part of the Kyiv region (Central Forest-Steppe of Ukraine) based on the data from the Bila Tserkva weather station for the period from 1991 to 2020. The research methodology is based on the assumption that the assessment of the impact of climate change on the state of natural moisture supply can be performed provided that climate change itself is assessed according to the long-term dynamics of air temperature and precipitation in the period from 1991 to 2021 with the values of the same indicators in the period from 1961 to 1990 - the climatic norm. The potential evapotranspiration (ETo) was chosen as the criteria for assessing the impact of climate change on the state of soil moisture supply. The assessment results showed that the annual value of potential ETo increased by 9%, which may indirectly indicate a deterioration in the conditions of natural soil moisture supply. This has important implications for agriculture, as an increase in ET can lead to a decrease in available moisture for plants, which will negatively affect crop yields. The study covers changes in average annual and average monthly air temperature, as well as precipitation by season and month. It has been established that over the past thirty years, Ukraine has been experiencing a deterioration in moisture conditions, which requires the adaptation of agricultural practices. Sustainable development of the agricultural sector is possible only if changes in the natural moisture supply are taken into account when developing management models and cultivation technologies. The results obtained indicate the need to introduce innovative agronomic technologies that adapt to current climate change.Сталість ведення землеробства в Україні безпосередньо залежить від рівня природного вологозабезпечення ґрунтів, що значно погіршується під впливом кліматичних змін. У статті досліджується вплив цих змін на величину потенційної евапотранспірації (ЕTо) в південно-західній частині Київської області (Центральний Лісостеп України) на основі даних метеостанції м. Біла Церква за період з 1991 по 2020 роки. В основу методології досліджень покладено припущення, що оцінку впливу змін клімату на стан природного вологозабезпечення можна виконати за умови оцінки самих змін клімату за даними багаторічної динаміки температури повітря та опадів в період з 1991 по 2021 рр. зі значеннями цих же показників в період з 1961 по 1990 рр. – кліматична норма.. В якості критеріїв оцінки впливу змін клімату на стан вологозабезпечення ґрунтів обрано потенційну евапотранспірацію (ЕТо). Результати оцінки показали, що річна величина потенційної ЕTо зросла на 9%, що опосередковано може свідчити про погіршення умов природного вологозабезпечення ґрунтів. Це має важливі наслідки для сільського господарства, оскільки зростання ЕTо може призвести до зменшення доступної вологи для рослин, що негативно вплине на врожайність культур. Дослідження охоплює зміни середньорічної та середньомісячної температури повітря, а також кількість опадів в розрізі сезонів і місяців. Встановлено, що протягом останніх тридцяти років в Україні спостерігається тенденція до погіршення умов вологозабезпечення, що потребує адаптації сільськогосподарських практик. Сталий розвиток аграрного сектору можливий лише за умови врахування змін в природному вологозабезпеченні при розробці моделей господарювання та технологій вирощування. Отримані результати свідчать про необхідність впровадження інноваційних агрономічних технологій, які адаптуються до актуальних змін клімату
ВПЛИВ ФОСФОГІПСУ НА СОЛЬОВИЙ СКЛАД ЗАСОЛЕННОГО ГРУНТУ
No full textGlobal climate changes in many countries of the world lead to the need to use irrigation as a driving factor for obtaining guaranteed and stable harvests of agricultural crops. Irrigation with water of different quality leads not only to an increase in the yield, but also to a change in the salt composition of the soil. The change in the salt composition of soils occurs much faster during irrigation with mineralized water, which leads to the accumulation of soluble salts in the arable layer of the soil and the deterioration of the composition of the soil absorption complex. Accumulation of sodium ions leads to salinization of irrigated soils. It is possible to stop or suspend the salinization processes by introducing chemical melioration with calcium-containing meliorants. As an ameliorant in this work, the use of a by-product of the mineral fertilizers production – phosphogypsum, which contains a significant amount of calcium (up to 95%), replacing exchangeable sodium in the soil absorption complex is proposed. Our researches are related to the establishment of optimal calculation norms and terms of phosphogypsum application, their influence on the change in the components of the soil’s saline extract. The research was conducted on soils that had been irrigated with mineralized water from the Samara River (Ukraine) for a long time (over 50 years). According to the amount of exchangeable sodium, the soils of the experimental sites belonged to low-sodium soils with physical signs of salinization processes, and according to the content of toxic salts-moderately saline. For phosphogypsum in the soil-ameliorative conditions of the Northern Steppe of Ukraine, the ameliorative, agronomic, and ecologically safe rates of introduction in spring and autumn were calculated. The scheme of experiments provided options with sprinkler irrigation and without irrigation. The composition of the aqueous extract was determined by indicators of anion-cation content. During the research, a gradual decrease in the number of sulfates was observed: by 1.5% in the second year after exposure, and by 7.5% in the third year after exposure to phosphogypsum. The number of hydrocarbons decreased in irrigated areas where phosphogypsum was applied, and an increase in their content was observed in areas where irrigation was not carried out. Irrigation options were characterized by a significant increase in the content of chlorine ions, which is explained by the arrival of these ions exclusively with irrigation water. The degree of salinity was determined by pH and sodium adsorption ratio (SAR). Based on these indicators, it was established that the soils are slightly saline in all variants of the experiments. As a result of multi-year research, a positive effect of phosphogypsum melioration on the anion-cation composition of water extract and the degree of soils salinity irrigated with mineralized water for a long time was noted. According to the anionic composition, the chemistry of the soils in the experimental plots was sulfate in the variants where phosphogypsum was applied and vegetation irrigation was carried out and without irrigation, while in the control plots (without phosphogypsum and without irrigation) soda-sulfate chemistry was characterized. The chemistry of the soils in the experimental areas according to the cationic composition was sodium in all versions of the experiments. According to the sodium-adsorption ratio (SAR), the degree of soil salinization belonged to the slightly saline type, while the average type of salinity remained in the control plots without phosphogypsum.Глобальні зміни клімату в багатьох країнах світу призводять до необхідності використання зрошення як рушійного фактору для отримання гарантованих і стабільних врожаїв сільськогосподарських культур. Поливи водою різної якості призводять не лише до підвищення врожайності, а й до зміни сольового складу в ґрунті. Значно швидше відбуваються зміни сольового складу в ґрунті при зрошенні мінералізованою водою, що призводить до накопичення розчинних солей в орному шарі та погіршення складу ґрунтового вбирного комплексу. Накопичення іонів натрію призводить до засолення зрошуваних ґрунтів. Зупинити або призупинити процеси засолення можна шляхом проведенням хімічної меліорації використовуючи кальцієвмісні меліоранти. В якості такого меліоранту в цій роботі запропоновано використання побічного продукту виробництва мінеральних добрив – фосфогіпсу. Він містить значну кількість кальцію (до 95%) та здатний замінити обмінний натрій у ґрунтовому поглинальному комплексі. Наведеними дослідженнями встановлено оптимальні розрахункові норми і строки внесення фосфогіпсу, його вплив на зміну компонентів ґрунтової сольової витяжки. Дослідження проводили на ґрунтах, що тривалий час (понад 50 років) зрошувалися мінералізованою водою з річки Самара (Україна). За кількістю обмінного натрію ґрунти дослідних ділянок належали до малонатрієвих із фізичними ознаками процесів засолення, а за вмістом токсичних солей – до середньозасолених. Для використання фосфогіпсу в ґрунтово-меліоративних умовах північного Степу України розраховані меліоративні, агрономічні та екологічно безпечні норми внесення навесні та восени. Схема дослідів передбачала варіанти зі зрошенням шляхом дощування і без поливу. Склад водної витяжки визначали за показниками вмісту аніонів-катіонів. Під час досліджень спостерігали поступове зменшення кількості сульфатів: на 1,5 % на другий рік після внесення в ґрунт, та на 7,5 % на третій рік після внесення фосфогіпсу. На зрошуваних площах, де вносився фосфогіпс, кількість гідрокарбонатів зменшувалася, а на ділянках, де зрошення не проводили, спостерігали підвищення їх вмісту. Варіанти на поливі характеризувались значним збільшенням вмісту іонів хлору, що пояснюється надходженням цих іонів виключно з поливною водою. Ступінь солоності визначали за рН і коефіцієнтом адсорбції натрію (SAR). За цими показниками встановлено, що у всіх варіантах дослідів ґрунти виявилися слабозасоленими. У результаті проведених багаторічних досліджень відзначено позитивний вплив фосфогіпсу як меліоранта на аніонно-катіонний склад водної витяжки та ступінь засолення ґрунтів, що поливали мінералізованою водою протягом тривалого часу. За аніонним складом хімічний склад ґрунтів на дослідних ділянках у варіантах із внесенням фосфогіпсу і вегетаційними поливами та на ділянках без зрошення був сульфатним, а на контрольних ділянках (без внесення фосфогіпсу та без поливів) – содово-сульфатним. Хімічний склад ґрунтів на дослідних ділянках за катіонним складом був натрієвим у всіх варіантах дослідів. За натрій-адсорбційним коефіцієнтом (SAR) ступінь засолення ґрунту відноситься до слабозасоленого типу, тоді як на контрольних ділянках без фосфогіпсу залишався середній тип засолення
АНАЛІЗ МЕТОДИЧНИХ ПІДХОДІВ ДО ФОРМУВАННЯ ТАРИФІВ НА ВОДУ ДЛЯ ЗРОШЕННЯ ТА КОМПЕНСАЦІЮ ВИТРАТ НА МЕЛІОРАТИВНУ ІНФРАСТРУКТУРУ: ДОСВІД КРАЇН-ЧЛЕНІВ ЄС
No full textThe practice of EU countries on the establishment of water tariffs for irrigation of agricultural crops and the procedures for recouping funds spent on water supply for irrigation is considered. As the main sources of information for the manuscript were noted publications and regulatory documents of Ukraine, reports of EU bodies, and the World Bank, in which a critical analysis of pricing practices in irrigated agriculture in EU countries for 2005-2023 was carried out. The grouping of information on the area of irrigated land, the level of return of funds spent on water supply, and attention is paid to a methodical approach to the development of tariffs for water transportation. The interpretation of the reasons for the natural character, which were guided by state management bodies when applying economic tools for irrigation management in their territories, are presented. For certain countries with big areas of irrigated land (Italy, France, Greece, Spain, Portugal, and Romania), significant achievements of tariff formation and reimbursement of funds have been determined. Aspects of water tariff formation, water accounting, development of water user associations, and taxation of water fees are disclosed. countries were classified according to water pricing, taking into account the state of water resources and melioration systems, types of tariffs, pricing mechanisms, the state of return of funds spent on water supply due to tariffs, measurement of water volumes, as well as solving additional problems of applying economic tools in irrigated agriculture – institutional (administrative, legal) measures, the impact of water charges on the country’s agricultural economy, etc. Since the requirements of the Water Framework Directive (WFD) are the dominant approach in the implementation of tariff formation in irrigation in EU countries, the level of achievement of indicators of the quality of WFD implementation by countries was considered. It has been established that the vast majority of global practices for forming tariffs for water supply services for irrigation, capital investments in reclamation infrastructure, and its maintenance, show that they are based both on national interests and on the interest of water users and organizations that provide logistical support.Розглянуто практику країн ЄС із запровадження тарифів на воду для зрошення сільськогосподарських культур та процедур повернення коштів, витрачених на водопостачання для зрошення. Основними джерелами інформації статті стали публікації та нормативні документи України, звіти органів ЄС та World Bank, у яких проведений критичний аналіз практики ціноутворення у зрошуваному землеробстві країн ЄС за 2005-2023 рр. Проведено групування інформації про площу зрошуваних земель, рівень повернення коштів, витрачених на водопостачання, увагу приділено методичному підходу до розробки тарифів на транспортування води. Викладено тлумачення причин природного характеру, якими керувалися органи управління державами при застосуванні економічних інструментів управління зрошенням на своїх територіях. За окремими країнами із значними площами зрошуваних земель (Італія, Франція, Греція, Іспанія, Португалія та Румунія) визначено вагомі досягнення (складові) тарифоутворення та відшкодування коштів. Розкрито аспекти тарифоутворення на воду, облік води, розвиток об’єднань водокористувачів, оподаткування плати за воду. Ознаками класифікації країн було: напрями ціноутворення на воду, врахування стану водних ресурсів та меліоративних систем, різновиди тарифів, механізми ціноутворення, стан повернення коштів, витрачених на водопостачання за рахунок тарифів, вимірювання обсягів води, а також розв’язання додаткових проблем застосування економічних інструментів у зрошуваному землеробстві – інституціональні (адміністративні, правові) заходи, вплив плати за воду на економіку агросфери країни тощо. Оскільки домінуючим підходом у реалізації тарифоутворення у зрошенні країн ЄС є вимоги водної рамкової директиви, розглядався рівень досягнення показників якості виконання ВРД країнами. Встановлено, що переважна більшість світових практик формування тарифів на послуги з подачі води для зрошення, капітальних інвестицій в меліоративну інфраструктуру та її обслуговування, свідчить, що вони базуються, як на загальнодержавних інтересах, так і на зацікавленості водокористувачів і організацій, що забезпечують логістичну підтримк
МОНІТОРИНГ ВОДНИХ ОБ’ЄКТІВ І МЕЛІОРОВАНИХ ЗЕМЕЛЬ, ЯКІ ЗАЗНАЛИ ВПЛИВУ БОЙОВИХ ДІЙ ЗА СУПУТНИКОВИМИ ДАНИМИ
No full textThe paper presents the results of monitoring the state of water bodies and reclaimed lands affected by warfare using remote sensing methods and in-situ surveys. On the example of the flooding of the floodplain of the Irpin river by the waters of the Kyiv reservoir as a result of the destruction of the culvert structure, as well as the flooding of the floodplain of the Dnipro river near village Otradokamyanka after the explosion of the Kakhovska hydro power plant (HPP), the change in the area of inundation was calculated based on spectral index maps and surface classification using Sentinel-2 L2A imagery. On the base of Sentinel-2 L2A images, maps of SAVI and NDWI indices were obtained. They revealed the places of soil cover by sediments and the increase of the area of water bodies. Monitoring of reclaimed lands affected by warfare was carried out in the floodplain of the Irpin river on the Irpin Drainage and Moistening System during three time intervals: before the war in 2019; during the fighting in the spring of 2022 and a year after the end of military actions. Studies have shown a significant prevalence of waterlogged areas in the present time, which confirms the destruction of drainage network.The calculated values of the NDVI index turned out to be too high for agricultural crops, which indicates that the lands is overgrown with shrubs. Based on the results of the conducted monitoring, the territory was classified according to the degree of its damage by shell craters. Based on the results of the studies, it is recommended to monitor water bodies and reclaimed lands that have been affected by the war using images of different spatial resolution, a complex of spectral indices, a combination of image bands and in-situ surveys.У статті викладено результати спостережень за станом водних об’єктів і меліорованих земель, які зазнали впливу бойових дій, за допомогою супутникових знімків різного просторового розрізнення, комбінації їх каналів та натурних спостережень. Визначення оптимального набору показників – спектральних індексів та комбінацій каналів супутникових знімків для ведення моніторингу водних об’єктів і меліорованих земель, які зазнали впливу бойових дій, є метою досліджень. На прикладі затоплення заплави р. Ірпінь водами Київського водосховища унаслідок руйнування водопропускної споруди підраховано зміну площі затоплення на основі карт спектральних індексів NDWI, NDSI та класифікації поверхні за знімками Sentinel-2 L2A при комбінації каналів Red8, SWIR1, Red (RSR). За цією методикою було вирішено актуальне завдання з виокремлення поверхневих вод і суходолу та фіксації зміни площі затоплення протягом періоду березень 2022 р. – травень 2023 р. Інше масштабне затоплення після підриву греблі на Каховській ГЕС 6 червня 2023 р. було досліджено на території вздовж річок Дніпро та Козак біля c. Отрадокам’янка в Херсонській області. На основі знімків Sentinel-2 L2A отримано карти індексів SAVI та NDWI, за якими виявлено місця ураження ґрунтового покриву наносами та збільшення площ водних об’єктів за період 05.06 – 18.06.2023 р. Необхідно зазначити, що з часом вздовж узбережжя вітрова ерозія може спричинити міграцію важких металів з пилом. Моніторинг меліорованих земель, що зазнали впливу бойових дій, проведено у заплаві р. Ірпінь на Ірпінській осушувально-зволожувальній системі у межах Білогородської територіальної громади Бучанського району Київської області протягом трьох часових інтервалів: до бойових дій у 2019 р. (використано NDVI, коефіцієнт ir/r, індекс оксиду заліза ІО), навесні 2022 р. та після боїв у 2023 р. (використано RSR, NDVI). У першому випадку встановлено задовільний стан меліорованих земель, у другому – зафіксовано вирви від снарядів та руйнацію дренажної системи. Було виявлено, що протягом третього періоду превалюють перезволожені ділянки. Це підтверджує руйнацію дренажної мережі. Розраховані значення індексу NDVI виявилися занадто високими для сільгоспкультур, що вказує на заростання угідь чагарником. За результатами проведеного моніторингу здійснено класифікацію території за ступенем її ураженості вибуховими воронками з виокремленням: (0–10%) слабо уражених, (10–30%) середньо уражених і сильно уражених (понад 30%) ділянок. Запропонований підхід у подальшому може бути розвинуто в окрему методологію ведення моніторингу водних об’єктів і меліорованих земель. Оцінювання стану водних об’єктів і меліорованих земель, які зазнали впливу бойових дій, рекомендовано здійснювати за комплексом спектральних індексів, комбінації каналів знімків та натурних спостережень