ЦИФРОВІ ПІДХОДИ ДО УПРАВЛІННЯ ВОДНИМ РЕЖИМОМ ҐРУНТУ ЗА КРАПЛИННОГО ЗРОШЕННЯ ЯГІДНИХ КУЛЬТУР В УМОВАХ ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ
Анотація
Мета статті – дослідження сучасних наукових підходів до підвищення ефективності управління водним режимом ґрунту за вирощування ягідних культур в умовах Лісостепу України із застосуванням цифрових технологій моніторингу та автоматизації поливів, а також оцінка їх впливу на оптимізацію водоспоживання, стабільність продуктивності насаджень і раціональне використання поливної води в системах краплинного зрошення. Особливу увагу приділено аналізу сучасних інструментів дистанційного контролю стану рослин і ґрунту, сенсорних систем визначення вологості, моделей планування режимів зрошення та інформаційно-аналітичних платформ підтримки прийняття рішень. Методи дослідження. У процесі досліджень використано методи системного аналізу, узагальнення, порівняння та інтерпретації результатів вітчизняних і зарубіжних наукових публікацій щодо управління водним режимом ґрунту ягідних культур. Проведено оцінку ефективності застосування сенсорів вологості ґрунту різних типів, супутникових індексів рослинності (NDVI), моделей розрахунку евапотранспірації культур за методикою FAO-56, а також автоматизованих систем керування поливами на основі IoT – технологій. Здійснено порівняльний аналіз показників водоспоживання, водопродуктивності та урожайності ягідних культур за різних режимів зрошення та рівнів цифровізації технологічних процесів. Результати дослідження. Встановлено, що застосування цифрових підходів до управління водним режимом ґрунту забезпечує підвищення ефективності використання поливної води на 20–35%, зменшення непродуктивних втрат вологи та стабілізацію вологості кореневмісного шару ґрунту протягом критичних фаз розвитку рослин. Обґрунтовано доцільність використання сенсорних систем контролю вологості ґрунту, супутникового моніторингу стану посівів і програмних моделей планування режимів зрошення для підвищення точності визначення строків і норм поливу. Показано, що інтеграція цифрових інструментів у технології краплинного зрошення сприяє підвищенню водопродуктивності насаджень ягідних культур, оптимізації режимів водоспоживання та зниженню енергетичних витрат на проведення поливів. Висновки. Узагальнення результатів досліджень свідчить про високу ефективність використання цифрових технологій моніторингу та управління водним режимом ґрунту у системах краплинного зрошення ягідних культур в умовах Лісостепу України. Використання сенсорних систем, супутникових індексів рослинності та автоматизованих алгоритмів керування поливами забезпечує підвищення рівня ресурсозбереження, стабільність урожайності та покращення екологічної ефективності технологій вирощування ягідних культур. Запровадження зазначених підходів доцільно розглядати як один із ключових напрямів удосконалення сучасних систем управління водними ресурсами в ягідництві. Отримані результати можуть бути використані при розробці рекомендацій щодо цифровізації управління зрошенням ягідних культур у господарствах Лісостепу України.
Посилання
2. Doorenbos, J., & Pruitt, W.O. (1992). Crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 24. Rome: FAO, 156 p.
3. Hoppula, K., & Salo, T. (2007). Tensiometer-based irrigation scheduling in perennial strawberry cultivation. Irrigation Science, 25. P. 401–409. https://doi.org/10.1007/s00271-006-0055-7
4. Hanson, B., & Bendixen, W. (2004). Drip irrigation evaluated in Santa Maria Valley strawberries. California Agriculture, 58, 1. P. 48–53. https://doi.org/10.3733/ca.v058n01p48
5. Romashchenko, M. I. et al. (2020). Vplyv suchasnykh klimatychnykh zmin na vodni resursy ta silskohospodarske vyrobnytstvo [The impact of current climate change on water resources and agricultural production]. Melioratsiia ta vodne hospodarstvo, 1, 5–22 [in Ukrainian].
6. Lozovitskyi, P.S. (2010). Vodni ta khimichni melioratsii gruntiv [Hydrological and chemical soil improvement]. Kyiv : Kyiv University, 276 [in Ukrainian].
7. Jones, H.G. (2004). Irrigation scheduling: advantages and pitfalls of plant-based methods. Journal of Experimental Botany. Vol. 55. № 407. P. 2427–2436. https://doi.org/10.1093/jxb/erh213
8. Pingguo, Y. et al. (2025). Impacts of deficit irrigation on strawberry physiology, water productivity, quality and yield. Sustainability. Vol. 17. № 2. P. 675–686. https://doi.org/10.3390/su17020675
9. Dotsenko B.I. et al. (2023). Rozrakhunok rezhymiv zroshennia silskohospodarskykh kultur [Calculation of irrigation regimes for agricultural crops]. Dnipro : DDAEU, 356 [in Ukrainian].
10. Keller, J., & Bliesner, R. D. (1990). Sprinkle and drip irrigation. New York : Van Nostrand Reinhold, 652 p.
11. Evett, S. R. et al. (2012). Soil water sensing for water balance, ET, and WUE. Agricultural Water Management. Vol. 104. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2011.12.002
12. Pereira, L. S. et al. (2015). Crop evapotranspiration estimation with FAO56: Past and future. Agricultural Water Management. Vol. 147. P. 4–20. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2014.07.031
13. Bastiaanssen, W. G. M., Molden, D. J., & Makin, I. W. (2000). Remote sensing for irrigated agriculture: examples from research and possible applications. Agricultural Water Management. Vol. 46. № 2. P. 137–155. https://doi.org/10.1016/S0378-3774(00)00080-9
14. Dorigo W. A. et al. (2017). ESA CCI Soil Moisture for improved Earth system understanding: state of the art and future directions. Remote Sensing of Environment. Vol. 203. P. 185–215. https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.07.001
15. Létourneau, G., & Caron, J. (2019). Irrigation Management Scale and Water Application Method to Improve Yield and Water Productivity of Field-Grown Strawberries. Agronomy. Vol. 9(6). 286 P. https://doi.org/10.3390/agronomy9060286
16. Vozhehova, R. A. et al. (2020). Rozvytok intensyvnykh system zemlerobstva na zroshuvanykh zemliakh Ukrainy: naukovo-tekhnolohichne zabezpechennia [Development of intensive farming systems on irrigated lands in Ukraine: Scientific and Technological Support]. Kherson: «Oldi-Plus», 254 [in Ukrainian].
17. Shock, C. C., Barnum, J. M., & Seddigh, M. (1998). Calibration of watermark soil moisture sensors for irrigation management. Proceedings of the International Irrigation Show, San Diego. P. 139-146.
18. Dukes, M. D., Zotarelli, L., & Morgan, K. T. (2010). Use of irrigation technologies for vegetable crops in Florida. HortTechnology. Vol. 20 (1). P. 133–142. https://doi.org/10.21273/horttech.20.1.133
19. Kim, Y., Evans, R. G., & Iversen, W. M. (2008). Remote sensing and control of irrigation systems using wireless sensor networks. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. Vol. 57 (7). P. 1379–138. https://doi.org/10.1109/TIM.2008.917198
20. Zhang, N., Wang, M., & Wang, N. (2002). Precision agriculture: a worldwide overview. Computers and Electronics in Agriculture. Vol. 36. P. 113–132. https://doi.org/10.1016/S0168-1699(02)00096-0
21. Muñoz-Carpena, R., & Dukes, M. D. (2019). Automatic irrigation based on soil moisture sensors for vegetable crops. EDIS. Vol. 2005 (8). https://doi.org/10.32473/edis-ae354-2005
22. Thompson, R. B., Gallardo, M., & Valdez, L. C. (2007). Using plant water status to define irrigation scheduling thresholds. Agricultural Water Management. Vol. 88 (1). P. 147–158. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2006.10.007
23. Raper, T. B. et al. (2015). Response of Two Inexpensive Commercially Produced Soil Moisture Sensors to Changes in Water Content and Soil Texture. Agricultural Sciences. Vol.6 (10). http://doi.org/10.4236/as.2015.610110
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
