Прогрессирующее изменение климатических характеристик планеты, по-разному отражается на экосистемах различных климатических поясов. По данным Центра Хэдли метеослужбы Соединенного Королевства скорость глобального потепления в период с 1976 г. по 2020 г. составляет 0,18°С, что повысило показатели глобальной температуры на 0,8°С. Помимо аномалий температуры наблюдается повсеместный дефицит осадков. Так, основываясь на результатах сравнения данных, содержащихся в отчетах ФАО, СОФА-2020 и отчета за 1994 год старший экономист ФАО в Отделе агропродовольственной экономики Якоб Скут отметил, что если 25 лет назад ключевым вопросом был «недостаток воды», то в настоящее время приходится уже говорить о «дефиците воды», который все более усугубляется резким изменением климата [1, 2]. Аналогичная ситуация наблюдается и в Российской Федерации. Регистрация среднегодовой температуры в 2020 году показала, что осредненная аномалия температуры воздуха (отклонение от среднего за 1961-1990 гг.) составила +3,22°С, что демонстрирует превышение предыдущего максимума, приходящегося на 2007 г. более чем на 1°С. Более того, по оценке Росгидромета, скорость потепления в среднем по России значительно превосходит среднюю по земному шару и составляет для периода 1976-2020 гг. 0,51°С за каждые десять лет. Дефицит осадков в 2020 году наблюдался на юге ЕЧР. Так в ЮФО выпало порядка 71 % нормы осадков, в СКФО – 92 %, в ПФО – 89 % [3].В таких условиях все больше проявляется необходимость повышения эффективности использования производственных ресурсов, увеличения продуктивности гектара почв и кубометра воды, применения точечных технологий ведения сельскохозяйственного производства, комплексного использования ресурсного потенциала агроэкосистем, в том числе за счет мелиоративных технологий.В рамках решения задач устойчивого развития сельскохозяйственного производства в нашей стране, на данном этапе целью исследований стало выявления концептуальных направлений для формирования стратегии развития орошаемого земледелия с учетом меняющихся климатических условий и дефицита водных ресурсов.Обсуждения. Стратегические подходы к развитию мелиорации, формирующие условия для ее стабильного функционирования с учетом устойчивости в продуцировании биомассы агроэкосистемами являются важнейшими при решении задач и достижении целей продовольственной безопасности. Особую актуальность они обретают в условиях современных реалий, связанных, в том числе с пандемией.Обрабатываемые земли являются основным видом земельных угодий, так как используются для выращивания сельскохозяйственных культур и включают в себя категории земель: «Пахотные земли» и «Земли под многолетними культурами». Освоение земель для сельскохозяйственного производства практически исчерпало свой количественный потенциал, поэтому внимание мирового сообщества направлено на повышение эффективности использования ресурсов и внедрение систем точного земледелия. Значимой составляющей повышения продуктивности уже имеющихся в обороте аграрного сектора земель является система мелиорации. Подтверждают этот факт и данные статистики: за последние 50 лет площадь обрабатываемых земель нетто в мире увеличилась на 12 %, в то же время площадь орошаемых территорий увеличилась в 2,5 раза. Однако этот прирост включает в себя бόльшую часть земель, впервые введенных в сельскохозяйственное использование [4]. Практически весь абсолютный прирост обрабатываемых площадей за последние 50 лет происходил за счет увеличения территорий орошаемого земледелия, в то время как территории богарного земледелия немного сократились. По данных ученых и аналитиков, площадь земель, используемая для возделывания продукции растениеводства и необходимая для обеспечения питания одного человека, резко сократилась – с 0,45 до 0,22 га [4], что, несомненно, связано с повышением культуры земледелия, рациональным использованием обрабатываемых земель и повышением их качества за счет применения систем мелиорации и, в первую очередь, инструментов ирригации, которые способствуют повышению урожайности в два и более раза по сравнению с ведением земледелия на богаре. Развитие ирригации в мире способствовало расширению ареалов ряда растений, появлению возможности конфронтации с погодными рисками, созданию более устойчивых агроэкосистем, ликвидации дефицита продуктов питания в засушливых регионах планеты.По данным ФАО в среднем в мире на одного человека приходится около 0,23 га обрабатываемых земель. В странах с высоким доходом обрабатывается более 0,37 га земли в пересчете на душу населения, в странах со средним доходом – от 0,17 до 0,37 га, а в странах с низким доходом – менее 0,17 га.На рисунке 1 приведен график для стран с наибольшими площадями, оборудованными для орошения, по данным FAOSTAT и World Bank Group. Рисунок 1 – Страны с наибольшим количеством мелиорируемых(орошаемых) земель (источники: https://knoema.com/atlas – Мировой атлас данных, https://tradingeconomics.com/ – Торговая экономика, https://data.worldbank.org/indicator – World Bank Group)Усугубляет ситуацию и то, что в некоторых регионах планеты, где орошение играет определяющую роль в производстве сельскохозяйственной продукции, наблюдается высокий уровень водного стресса, что, несомненно, является лимитирующим фактором. Так, по данным ФАО [2], на 171 млн га (т. е. на 62 %) орошаемых пахотных земель отмечается «высокий» или «очень высокий» уровень водного стресса.Под «водным стрессом» принято понимать долю потребления пресной воды на конкретной территории относительно общего объема возобновляемых ресурсов на ней. Забор пресной воды менее 25 % от имеющегося годового запаса пресной воды принято считать безопасным для территории (пример, Россия, Канада, Беларусь, Украина, страны Балтики, Франция, Великобритания и т. д.) в пределах 25–50 % – низким (наблюдается в таких странах, как Китай, Казахстан, Турция, Германия, Италия, Польша, Испания, Эфиопия, Бельгия и т. д.), 50–75 % – средним (отмечают в Афганистане, Таджикистане, Киргизстане, Морока, Армении, Азербайджане, Индии, Южной Африке), 75–100 % – высоким (Тунис, Иран, Республика Корея, Израиль) и при 100 % – критическим (Пакистан, Туркменистан, Узбекистан, Египет и большая часть стран севера Африканского континента) [1, 5, 6].Несмотря, на то, что в целом Российская Федерация не испытывает водного стресса, при рассмотрении конкретных регионов выявляется напряженная ситуация в некоторых зонах орошаемого земледелия: 80 % запасов пресной воды сосредоточено за Уралом, тогда как в Европейской части России, где проживает 80 % населения и сосредоточено большое количество сельских хозяйств, ее запасы достают только 20 % [7]. По данным руководителя Института водных проблем РАН В. И. Данилова-Данильяна, в зоне риска в первую очередь находятся Крым, Калмыкия, Краснодарский и Ставропольский края, Астраханская, Ростовская, Волгоградская, Курганская и Оренбургская области [7]. В последние годы водные ресурсы в бассейнах крупных рек, протекающих через юг России (Волга, Дон, Кубань), демонстрируют устойчивое снижение по сравнению со среднемноголетним периодом с 1936 по 1980 годы (рисунок 2). Рисунок 2 – Водные ресурсы крупнейших рек России (в км3)При этом и количество осадков в основных орошаемых регионах страны в летний период традиционно является недостаточным и все чаще даже доходит до критического уровня. В свою очередь солнечные и почвенные ресурсы этих территорий являются наиболее благоприятными для выращивания сельскохозяйственных культур, что делает актуальным дальнейшее развитие мелиоративного (и в частности, орошаемого) земледелия в них, но требует разработки новых стратегических подходов к этой задаче, основанных на применении как новых инновационных методов, так и уже проверенных и хорошо себя зарекомендовавших, но с корректировкой на имеющийся ресурсный потенциал и современный уровень научно-технического развития.В соответствии с ФЦП «Развитие мелиорации земель сельскохозяйственного назначения России на 2014-2020 годы» приоритетной задачей являлось «…восстановление мелиоративного фонда (мелиорируемые земли и мелиоративные системы)». Данные статистики, отражающие динамики общей площади мелиорируемых земель в Российской Федерации в период действия рассматриваемой ФЦП [7-12] представлена на рисунке 3. Рисунок 3 – Динамика площадей мелиорируемых земель в Российской Федерации за 2014-2019 гг.Анализ данных, отраженных графически на рисунке 3, наглядно показывает, что после кратковременного роста с 2014-2015 год дальнейший трэнд 2015-2019 гг. является плавно нисходящим, показывающим отрицательную динамику, означающую постепенное выбытие земель из статуса мелиорируемых. Исходя из данных Росстата по состоянию на 1 января 2018 г., площадь мелиорированных земель в нашей стране находится на уровне 5,65 % фонда земель сельскохозяйственного назначения [13, 14], при этом на практике треть из них используется под производство сельскохозяйственных культур на богаре, без привлечения потенциала имеющихся мелиоративных систем. Исходя из этих данных, фактическое количество земель, на которых применяются мелиоративные технологии, находится на уровне 3,77 % (рисунок 4). Рисунок 4 – Статистика по сельскохозяйственным угодьям (в тыс. га) и уровню использования мелиорированных земель по федеральным округам РФ.При этом само состояние мелиорированных земель часто характеризуется как малопригодное к получению достаточно эффективного по количеству урожая сельскохозяйственных культур (таблица 1) [13, 14]. Таблица 1 – Площадь мелиорируемых земель Российской Федерации (на 1 января 2018 г.)Мелиорируемые землиВсего площадь, тыс. гав том числеНеудовлетворительное состояниеПлощадь, на которой требуется улучшение земель и повышение технического уровня мелиоративных систем, тыс. га мелиорируемых с.-х. угодий, тыс. гаиз них пашни, тыс. га% от общей площади пашни площадь, тыс. га% от общей площади мелиорируемых земель Орошаемые4639,94571,94094,43,3%1154,224,92565,0 Осушаемые6599,34757,22689,12,2%2505,438,03419,4 Итого11239,29329,16783,55,5 %3659,632,65984,4  Данные исследований показывают, что реконструкция на ряде уже действующих орошаемых площадях в виду прогрессирующих деградационных процессов не дает должного эффекта.В данной ситуации, как считает В. И. Данилов-Данильян, В. Н. Щедрин, Л. В. Кирейчева решить проблему могли бы новые оросительные системы [15, 16-20].Еще одним значимым параметром при развитии мелиоративного земледелия является уровень потребления энергии при осуществлении подачи воды, что, в свою очередь, отражается и на стоимости услуг, оказываемых водоподающими организациями сельхозтоваропроизводителям. В данном контексте наиболее перспективными, по нашему мнению, будут являться деривационные оросительные системы, которые не требуют дополнительных затрат электроэнергии на транспортировку и подачу воды и, более того, могут стать перспективным источником генерации электроэнергии посредством устройства на них микро ГЭС [21]. Проработка этого вопроса должна так же осуществляться в рамках стратегии развития мелиорации. Подведомственность и управление энергоустановками, расположенными на мелиоративных системах, процедура привлечения средств, реализации полученной электроэнергии должны быть закреплены соответствующей нормативно-правовой документацией.В Российской Федерации наибольший интерес для размещения энергогенерирующих деривационных оросительных систем представляет Северо-Кавказский федеральный округ (СКФО). Основная агромелиоративная характеристика субъектов, входящих в состав СКФО приведена в таблице 2 [22, 23].Таблица 2 – Структура земель сельскохозяйственных угодий (по состоянию на 01.01.2019 г.)Субъект РФПлощадь сельхозугодий, тыс. гаИз общей площади с/х угодий фактически используются,Наличие мелиорированных сельхозугодий, тыс. гаИз них фактически используется в сельхозпроизводстве, тыс. гаОбрабатываемые земли по регионам, тыс. гаНаселение, тыс. челОбрабатываемые земли, на душунаселения, гаВозможныевовлеченные в оборот мелиорированныесельхозугодия, за счет устройства деривационных ОС, тыс. гатыс. га% от общейвсегоорошаемыхосушенных123456789101112            Дагестан3220,5763136,3597,3395,600319,500319,500–515,43133,3030,16528,0Кабардино-Балкарская республика627,148627,148100129,944128,909128,909–302,6869,1910,34361,0Северная Осетия-Алания344,530344,53010094,84984,93473,44311,491189,5693,0980,27217,0Ингушетия145,035145,03510023,20021,80020,4001,40085,1515,5640,1673,0Чеченская республика994,577968,89797,41125,80088,92088,920–289,01497,9920,19273,0Карачаево-Черкесская республика596,421596,42110019,80013,81013,810–147,7465,3570,31190,0Краснодарский край  4207,9494136,73698,3410,949344,011320,11123,9003821,85675,4620,6778,0Республика Адыгея302,227297,6898,4927,32026,99724,6292,368240,8463,1670,5171,0 Анализируя данные, представленные в таблице 1, в структуре земель сельскохозяйственных угодий СКФО, площадь обрабатываемых земель составляет около 25 % общей площади сельскохозяйственных угодий, из которых орошается 43,6 %, таким образом, на долю богарного земледелия приходится 56,4 % от площади обрабатываемых земель. В среднем в СКФО, на одного человека приходится около 0,23 га обрабатываемых земель, это на уровне показателя стран со средним доходом. Лидирующие позиции среди республик СКФО занимают Кабардино-Балкарская и Карачаево-Черкесская республика, где на одного человека приходится соответственно около 0,34 га и 0,31 га обрабатываемых земель, что выше мирового среднего показателя на 0,11 га и 0,8 га, но не достигает уровня показателя стран с высоким доходом.За последние годы методы обеспечения орошаемого земледелия продвинулись вперед в управлении водными ресурсами, при этом возникла необходимость иметь источники, одновременно дающие возможность водоснабжения и выработки энергоресурсов. Нами предлагаются потенциальные зоны для орошения с привязкой к существующим или потенциально возможным орошаемым площадям, оборудованные устройствами деривационных оросительных систем. Проведенные расчеты показали, что зоны оборудованные устройствами деривационных оросительных систем в целом в европейской части России имеют потенциал порядка 2887 тыс. га, в частности, в СКФО – 1641 тыс. га, и в ЮФО – 1244 тыс. га.Немаловажным в повышении энергоэффективности мелиоративных систем является и использование инсоляции территории за счет размещения на частях мелиоративных систем и гидротехнических сооружений фотоэлектрических модулей и комплектующего к ним оборудования [24].Так нами был предложен проект размещения фотоэлектрического оборудования для гибридного энергообеспечения водоподающей насосной станции Пригородной оросительной системы Краснодарского края (рисунок 5). 1 – солнечные панели; 2 – площадка для размещения опор солнечных панелей; 3 – токопроводящая система; 4 – контроллер; 5 – аккумулятор; 6 – инвертор; 7 – трансформатор; 8 – линии электропередач; 9 – сезонные потребители электроэнергии (насосная станция и теплица) Рисунок 5 – Схема размещения оборудования для обеспечения гибридного энергоснабжения оборудования насосной станции и зимней теплицы [24]Реализация подобных проектов позволит расширить функции водоподающих организаций и стимулировать привлечение частного капитала для участия в модернизации мелиоративных систем.Модернизации требуют и системы учета на мелиоративных системах. В настоящее время системы учета и потребления ресурсов при сельскохозяйственном производстве в передовых странах переводятся в среду информационно-коммуникационных технологий с привлечением потенциала спутниковой связи и дистанционных систем наблюдения, что позволяет повысить точность учета и оперативность в принятии решений. Выводы. Выявление проблем развития мелиорации показало, что необходимо разрабатывать новые подходы к формированию управления орошаемым земледелием, осуществлять проектирование и строительство мелиоративных систем нового поколения, основанных на повышении их ресурсоэффективности, привлечения технологий для генерации электроэнергии, современного цифрового оборудования для осуществления точного учета и контроля использования ресурсов, обеспечения безопасности систем, защиты от несанкционированного их использования.Для реализации новых моделей орошаемого земледелия и мелиоративных систем необходимо формирование новых стратегических подходов к их управлению, к налаживанию совместной деятельности государственных и частных партнеров в целях обновления и расширения мелиоративного комплекса страны.Исследования ряда научных коллективов демонстрируют, что в целях развития орошаемого земледелия необходимо обеспечить качественный состав мелиоративных систем и, в первую очередь, идти по пути создания новых орошаемых массивов. Реконструкция действующих мелиоративных систем не дает должного эффекта из-за прогрессирования деградации на староорошаемых почвах. Основываясь на проработках ФГБНУ «ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова», мы считаем, что стратегия развития мелиорации должна заключаться преимущественно в строительстве новых современных оросительных систем.