Россия
УДК 631.6 Сельскохозяйственная мелиорация
ГРНТИ 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
ОКСО 35.00.00 Сельское, лесное и рыбное хозяйство
ББК 4 СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
ТБК 6 ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ. МАТЕМАТИКА
BISAC TEC003000 Agriculture / General
Приведены отличительные особенности лиманного орошения, текущее состояние и характеристики систем лиманного орошения по с/х зонам Якутии. На примере типичных систем лиманного орошения, расположенных в Лено–Алданском и Лено–Вилюйском междуречьях, рассмотрен режим орошения лиманов в условиях меняющегося климата. Установлено, что в районах лиманного орошения Якутии за последние 50 лет наблюдается повышение среднегодовой температуры атмосферного воздуха от 1,5 до 3 ℃, повлекшее повышение суммы температур вегетационного периода за последние 8 лет на 160 ℃ на Лено–Алданском и Лено–Вилюйском междуречьях и сдвиг даты начала орошения лиманных лугов на более ранние сроки до 5 суток. Анализ суммы атмосферных осадков вегетационного периода показывает уменьшение суммы атмосферных осадков за последние 8 лет с 90 мм до 80 мм на Хоробутской СЛО, расположенной в Лено–Алданском междуречье и увеличение с 96 мм до 120 мм в среднем на Оросуно–Негодяхской СЛО, расположенной в Лено–Вилюйском междуречье. Урожайность за 2014-2021 годы на Оросуно–Негодяхской СЛО сравнительно увеличилась в среднем на 2 ц/га, а на Хоробутской СЛО наоборот снизилась в среднем на 3 ц/га. Исследования по мелиоративным системам показывают наиболее близкую зависимость урожайности от суммы атмосферных температур и осадков на Оросуно–Негодяхской СЛО, на Хоробутской СЛО от суммы атмосферных осадков. В целом, проведенные исследования показывают влияние изменение климата на режим орошения систем лиманного орошения, расположенных на различных с/х зонах Якутии и потребность в их пересмотре
режим орошения лиманов, лиманное орошение в Якутии, изменение климата
Введение. Одним из основных национальных интересов государства в сфере продовольственной безопасности Российской Федерации является восстановление и повышение плодородия земель сельскохозяйственного назначения, предотвращение сокращения площадей земель сельскохозяйственного назначения, рациональное использование таких земель [1]. В Республике Саха (Якутия) приоритетной целью развития сельского хозяйства определен рост уровня обеспеченности населения качественными продовольственными товарами местного производства, в том числе путем увеличения площадей эксплуатируемых мелиорируемых земель [2]. Значительное влияние на рост продуктивности сельскохозяйственных угодий в республике, учитывая морфометрические характеристики рельефа агроландшафтов и по рентабельности мелиоративных мероприятий, занимает лиманное орошение. Еще издревле в Якутии занимались животноводством и скотоводством, а с приходом русских землепроходцев и земледелием. Расширение сенокосных и пастбищных угодий, улучшение их плодородия стали основой их благополучия. Вплоть до 1949 г. работы по улучшению плодородия земель проводились по инициативе отдельных руководителей хозяйств и районов. Наиболее интенсивное развитие сельскохозяйственной мелиорации в республике приходится на 70-80-е годы прошлого столетия. С 1966 по 1994 г. введено 63,3 тыс. га орошаемых земель, в том числе 33,5 тыс. га лиманного орошения [3]. При соблюдении установленных режимов орошения, выполнении всех требуемых агротехнических мероприятий, внесении удобрений урожайность отдельных лиманов в 1970-е годы достигала 45 ц/га [4]. В последующие годы в связи с реформированием мелиоративной отрасли в целом по стране, сокращением финансирования, состояние мелиоративных систем, в том числе систем лиманного орошения, значительно ухудшилось. Практически прекратилось внесение удобрений, проведение культур-технических работ, что повлекло сокращение орошаемых площадей, снижение урожайности. Происходящее изменение климата в Якутии отражается в числе прочих факторов увеличением среднегодовой температуры воздуха. Только за последние 50 лет в районах расположения систем лиманного орошения наблюдается повышение среднегодовой температуры атмосферного воздуха от 1,5 до 3 °С [5]. Во многих районах наблюдаются изменения количества атмосферных осадков, раннее наступление весны, сокращение зимнего периода, увеличение сезонного слоя оттаивания грунтов и другие явления. Казалось бы, увеличение срока вегетационного периода растений, связанных с климатическими изменениями, должны благоприятно отразится на их урожайности, однако исследований, в области влияния изменения климата на режим лиманного орошения и продуктивность сельскохозяйственных культур в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов на сегодняшний день недостаточно. В связи с этим целью исследований является изучение режимов орошения лиманов в Якутии в условиях меняющегося климата на примере типичных систем.
Материалы и методы исследования. В Республике Саха (Якутия) все системы лиманного орошения находятся в государственной (республиканской) собственности и переданы в оперативное управление ГБУ «Управление по мелиорации земель и сельскохозяйственному водоснабжению» Министерства сельского хозяйства Республики Саха (Якутия) (далее - ГБУ «Упрмелиоводхоз» МСХ РС (Я). Эксплуатация мелиоративных систем проводится в рамках подпрограммы «Развитие мелиорации сельскохозяйственных земель» в составе Государственной программы по сельскому хозяйству Республики Саха (Якутия) [6]. На балансе ГБУ «Упрмелиоводхоз» МСХ РС (Я) числится 40 систем лиманного орошения (далее - СЛО), проектная орошаемая площадь сельскохозяйственных угодий которых составляет 19768 га. Из них в настоящее время эксплуатируются 12 СЛО с орошаемой площадью 10030 га. 28 СЛО площадью 9738 га не используются в связи с разрушением сооружений (в основном шлюзов-регуляторов). Географическое расположение по сельскохозяйственным зонам республики [7], площади орошаемых сельскохозяйственных угодий, техническое состояние приведены в табл. 1.
|
Сельскохозяй-ственная зона |
Коли-чество улусов |
Количество СЛО |
Площадь, га |
||||
|
Все-го: |
В том числе: |
Все-го: |
В том числе: |
||||
|
В рабочем состоя-нии |
В нерабо-чем состоя-нии |
Орошае-мая |
Неороша-емая |
||||
|
Западная Якутия |
4 |
11 |
7 |
4 |
9430 |
6387 |
3043 |
|
Центральная агломерация |
3 |
5 |
- |
5 |
1308 |
- |
1308 |
|
Среднеленская зона |
1 |
1 |
- |
1 |
495 |
- |
495 |
|
Заречная группа |
4 |
9 |
3 |
6 |
3648 |
2335 |
1313 |
|
Арктическая зона |
2 |
14 |
2 |
12 |
4887 |
1308 |
3579 |
|
ВСЕГО: |
14 |
40 |
12 |
28 |
19768 |
10030 |
9738 |
В Якутии в отличие от других территорий орошение лиманов проводится по мерзлой или частично оттаявшей почве один раз в год паводковыми водами малых рек в период весеннего половодья. Этому способствуют рельеф агроландшафтов и гидрографические характеристики малых рек. Орошение большинства лиманных систем предусмотрено отводом весенних паводковых вод малых рек посредством строительства регулирующих сооружений на орошаемых территориях с последующим возвратом оросительной воды в реки. Большинство систем являются многоярусными раздельного или последовательного затопления. Большинство систем лиманного орошения состоят из бетонных регулирующих сооружений на руслах малых рек, водоподпорных грунтовых плотин с бетонными шлюзами-регуляторами раздельных лиманов, подводящих и отводящих оросительных каналов, эксплуатационных дорог и других сооружений (рис. 1).
Всего в составе 40 СЛО 70 шлюзов-регуляторов, из которых — 52 железобетонной и трубчатой (74 % от всей имеющейся), — 18 деревянной конструкции. В рабочем состоянии находится 43 шлюза-регулятора (61 %) остальные в аварийном состоянии. Протяженность каналов — 313 км, из которых в рабочем состоянии — 170 км (54 %), остальные требуют проведения капитального ремонта.
Орошаемая площадь раздельных лиманов составляет от 100 до 1000 га. Длительность орошения составляет до 10.15 сут без учета наполнения и опорожнения площадей. Норма орошения от 1000 до 3000 м3/га.
При проведении всего комплекса культуртехниче-ских и агротехнических мероприятий на территориях лиманного орошения гарантированно можно заготавливать не менее 25.30 ц/га грубых кормов в среднем, тогда как средняя урожайность в республике (с учетом мелиорированных земель) составляет всего 10.12 ц/га. Урожайность на лиманных лугах в 2,5.3 раза выше, чем на естественных. При этом необходимо отметить, что в связи с отсутствием проведения плановых куль-туртехнических мероприятий, а также снижением качества землепользования, используемые площади лиманов сокращаются: зарастают кочками, древесно-кустарниковой растительностью и сорными травами. В связи с этим использование лиманов землепользователями составляет в среднем 75.80 % от проектных площадей.
Для детального проведения исследований изучена и проанализирована официальная документация по мониторингу за состоянием систем лиманного орошения с учетом гидрометеорологических данных. Выполнен анализ статистических данных по изменению климата, его влиянию на мелиоративные мероприятия и агроэкосистемы в зоне многолетней мерзлоты.
Результаты исследования и их обсуждение.
Анализ режима орошения лиманов в Якутии в условиях меняющегося климата, рассмотрим на примере типичных СЛО Хоробутская, расположенной в Лено–Алданском и СЛО Оросуно–Негодяхская, расположенной Лено–Вилюйском междуречьях, по следующим показателям:
– характеристикам изменения климата по сельскохозяйственным зонам;
– срокам и продолжительности затопления лиманов и урожайности многолетних трав в Лено–Алданском и Лено–Вилюйском междуречьях.
При анализе изменения климата по сельскохозяйственным зонам рассмотрены среднегодовая температура атмосферного воздуха, а также суммы температур и осадков за вегетационный период (июнь–август месяцы) за 2014-2021 годы (таб. 2–4).
Таблица 2.
Среднегодовая температура атмосферного воздуха
в 2014-2021 годах по с/х зонам Якутии, ℃
|
Годы наблюдений |
Западная Якутия (Верхневилюйск, Лено-Вилюйское междуречье) |
Заречная группа (Майя, Лено-Алданское междуречье) |
Центральная агломерация (Бердигестях) |
Среднеленская (Олекминск) |
Арктическая зона (Верхоянск) |
|
2014 г. |
-7,9 |
-7,7 |
-8,8 |
-5,8 |
-14 |
|
2015 г. |
-6,3 |
-6,8 |
-7,8 |
-4 |
-13,5 |
|
2016 г. |
-7,6 |
-7,7 |
-8,8 |
-5,8 |
-13 |
|
2017 г. |
-6,8 |
-6,6 |
-7,9 |
-4,7 |
-12,6 |
|
2018 г. |
-7,1 |
-6,9 |
-8,1 |
-5 |
-12,6 |
|
2019 г. |
-6,1 |
-6,6 |
-7,4 |
-3,9 |
-13,7 |
|
2020 г. |
-4,8 |
-5,9 |
-6,3 |
-2,2 |
-11,9 |
|
2021 г. |
-7,7 |
-7,2 |
-8,5 |
-5 |
-13,1 |
|
Сумма температур |
-54,3 |
-55,4 |
-63,6 |
-36,4 |
-104,4 |
Таблица 3
Сумма температур вегетационного периода
(июнь–август) в 2014-2021 годах, ℃
|
Мелиоративная система |
2014 г. |
2015 г. |
2016 г. |
2017 г. |
2018 г. |
2019 г. |
2020 г. |
2021 г. |
|
Хоробутская СЛО |
1640 |
1620 |
1440 |
1720 |
1680 |
1680 |
1680 |
1800 |
|
Оросуно-Негодяхская СЛО |
1500 |
1520 |
1360 |
1540 |
1560 |
1580 |
1540 |
1700 |
Таблица 4
Сумма атмосферных осадков вегетационного периода
(июнь–август) в 2014-2021 годах, мм
|
Мелиоративная система |
2014 г. |
2015 г. |
2016 г. |
2017 г. |
2018 г. |
2019 г. |
2020 г. |
2021 г. |
|
Хоробутская СЛО |
75 |
80 |
140 |
70 |
110 |
80 |
70 |
85 |
|
Оросуно-Негодяхская СЛО |
270 |
110 |
85 |
75 |
145 |
85 |
145 |
105 |
Анализ гидрометеорологических данных показывает практически одинаковую среднегодовую температуру атмосферного воздуха и влияние изменения климата по сельскохозяйственным зонам Якутии (таб. 2). При этом, по Западной (Оросуно–Негодяхская СЛО) и Заречной (Хоробутская СЛО) зонам наблюдаются идентичные данные по среднегодовой температуре атмосферного воздуха и ее повышению в последние годы. Сумма температур вегетационного периода (таб. 3) за последние 8 лет повысилась на 160 ℃ на обеих территориях, при этом, этот показатель на Хоробутской СЛО (1720 ℃) на 120 ℃ выше чем на Оросуно–Негодяхской СЛО (1600 ℃). Анализ суммы атмосферных осадков вегетационного периода (таб. 4) по Хоробутской СЛО показывает уменьшение суммы атмосферных осадков в последние годы с 90 мм до 80 мм, а по Оросуно–Негодяхской СЛО без учета аномального 2014 года наоборот увеличение суммы атмосферных осадков с 96 мм до 120 мм в среднем.
Анализ урожайности мелиоративных систем за 2014-2021 годы (рис. 2) показывает по Оросуно–Негодяхской СЛО сравнительное увеличение урожайности в последние годы в среднем на 2 ц/га, а по Хоробутской СЛО, наоборот уменьшение в среднем на 3 ц/га, то есть средняя урожайность Хоробутской СЛО снизилась до 5 ц/га, чем на Оросуно–Негодяхской СЛО. При этом, необходимо отметить, что после 1990-х годов мелиоративные системы эксплуатируются без внесения минеральных и органических удобрений, подсева семян многолетних трав и других мероприятий по окультуриванию почвы.
Из приведенных показателей суммы температур и осадков, а также урожайности многолетних трав за исследуемый период по мелиоративным системам, на Оросуно–Негодяхской СЛО наблюдается наиболее близкая зависимость урожайности от суммы температур и осадков, а на Хоробутской СЛО от суммы атмосферных осадков.
Для выяснения причин разницы урожайности многолетних трав и влияние потепления климата на режим орошения, рассмотрим сроки и продолжительность затопления лиманов.
Даты начала затопления лиманов (рис. 3) приняты как усредненные по всем лиманам мелиоративной системы. Как показывают данные, начало затопления на Хоробутской СЛО за последние 8 лет сдвинулась на ранние сроки в среднем на 5 суток. На Оросуно–Негодяхской СЛО наоборот наблюдается сдвиг начала орошения на поздние сроки в среднем на 4 сутки, но здесь необходимо учесть аномальный 2014 год, когда поступление воды на лиманы наблюдалось на 8–10 суток раньше среднемноголетних. Без учета 2014 года наблюдается также сдвиг начала орошения на ранние сроки в среднем на 2–3 сутки. При этом, по нашему мнению, отличие по датам начала затопления лиманов от 5 до 10 суток, объясняется географическим расположением рек. Так, р. Быракан (Оросуно–Негодяхская СЛО) находится между 62 и 64 параллелью северной широты, течет с юга на север, а р. Суола (Хоробутская СЛО) расположена южнее, между 60 и 62 параллелью, течет с юга–востока на запад. Также необходимо иметь ввиду сроки оттаивания почвогрунтов, так слой оттаивания на лиманах перед началом орошения во второй декаде мая составляет 0,4 м на Хоробутской СЛО и 0,2 м на Оросуно–Негодяхской СЛО. Слой затопления воды лиманов в среднем по обеим мелиоративным системам от 0,5 до 0,9 м.
Продолжительность затопления лиманов (рис. 4) составляет, на Хоробутской СЛО в среднем 8 суток, на Оросуно–Негодяхской 5–6 суток без учета времени наполнения и опорожнения лиманов. При этом, мониторинг эксплуатационных мероприятий показывает, что наполнение и опорожнение лиманов происходит в течение 8–10 суток в зависимости от площадей и рельефа угодий.Выводы
Таким образом, рассмотрев состояние лиманного орошения в Якутии в условиях меняющегося климата, можно сделать следующие выводы:
1. В районах лиманного орошения лугов Якутии за последние 50 лет наблюдается повышение среднегодовой температуры атмосферного воздуха от 1,5 до 3 ℃, что повлекло повышение суммы температур вегетационного периода за последние 8 лет на 160 ℃ на Лено–Алданском и Лено–Вилюйском междуречьях и сдвиг даты начала орошения лиманных лугов на более ранние сроки до 5 суток;
2. Анализ суммы атмосферных осадков вегетационного периода показывает уменьшение суммы атмосферных осадков за последние 8 лет с 90 мм до 80 мм на Хоробутской СЛО, расположенной в Лено–Алданском междуречье и увеличение с 96 мм до 120 мм в среднем на Оросуно–Негодяхской СЛО, расположенной в Лено–Вилюйском междуречье;
3. Урожайность за 2014-2021 годы на Оросуно–Негодяхской СЛО сравнительно увеличилась в среднем на 2 ц/га, а на Хоробутской СЛО наоборот снизилась в среднем на 3 ц/га без внесения минеральных и органических удобрений, подсева семян многолетних трав и других мероприятий по окультуриванию почвы;
4. Из приведенных показателей суммы температур и осадков, а также урожайности за исследуемый период по мелиоративным системам, на Оросуно–Негодяхской СЛО просматривается наиболее близкая зависимость урожайности от суммы температур и осадков, на Хоробутской СЛО от суммы атмосферных осадков;
1. Указ Президента РФ от 21 января 2020 г. № 20 «Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации» [Электронный ресурс]. URL: https://internet.garant.ru (дата обращения 28.02.2022).
2. Указ Главы Республики Саха (Якутия) от 11 декабря 2018 г. № 232 «О стратегических направлениях развития сельского хозяйства Республики Саха (Якутия)» [Электронный ресурс]. URL: https://glava.sakha.gov.ru/ot-11-dekabrya-2018-g 232 (дата обращения 28.02.2022).
3. История мелиорации и водного хозяйства Якутии / Сост. В.С. Андросов и др. Якутск: Бичик, 2009. С. 4.
4. Гаврильев П.П., Мандаров А.А. Лиманное орошение лугов в Центральной Якутии / Отв. ред. канд. геогр. наук М.К. Гаврилова. Новосибирск: Наука, Сиб. отд., 1976. С. 110.
5. Скачков Ю.Б. Динамика изменения среднегодовой температуры воздуха в Республике Саха Якутия за последние 50 лет // IX Международный симпозиум «Баланс углерода, воды и энергии и климат бореальных и арктических регионов с особым акцентом на восточную Евразию». Якутск: Изд-во Университета Нагоя, 2016.
6. Государственная программа Республики Саха (Якутия) «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2020-2024 годы» [Электронный ресурс]. URL: http://portal.b14.ru/gosudarstvennye-programmy/ministerstvo-selskogo-hozyajstva-respubliki-saha-yakutiya/ (дата обращения 28.02.2022).
7. Система ведения сельского хозяйства в Республике Саха (Якутия) на период 2021-2025 годы: методическое пособие / Гл. ред. Л.Н. Владимиров. Белгород: Изд-во Сангалова К.Ю., 2021. С. 33-34.
