сотрудник
УДК 631.6 Сельскохозяйственная мелиорация
ГРНТИ 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
ОКСО 35.06.01 Сельское хозяйство
ББК 4 СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
ТБК 5607 Сельскохозяйственная мелиорация
BISAC TEC003000 Agriculture / General
В статье рассматриваются задачи восстановления оросительных мелиораций на юге России. Предлагается проведение научно исследовательских и опытно конструкторских работ по созданию (разработке) идеологии, принципов реконструкции и восстановления староорошаемых земель южных регионов страны. Создание новых орошаемых площадей предлагается проводить в том числе, и в горно-предгорных регионах России.
оросительные мелиорации, южные регионы страны, староорошаемые земли, дренажные системы
Введение. Повышение эффективности сельскохозяйственного производства и продовольственной безопасности Российской Федерации является одной из основных задач стратегии развития АПК на период до 2030 года, решение которой невозможно без современного мелиоративного комплекса [1].
Наиболее эффективного мелиорация земель у нас в стране осуществлялась в восьмидесятые годы прошлого столетия, и за прошедшее время мелиоративная инфраструктура в большинстве своем претерпела критический износ, к настоящему времени жизненный цикл большинства оросительных систем подходит к завершению и их износ в среднем по Российской Федерации составляет 61,9%, при этом наибольшее снижение технического уровня наблюдается в Южном федеральном округе и достигает 72,6% [2].
Анализ наличия орошаемых земель в России показывает, что более половины из них находится в южных регионах страны. Из приведенных данных в таблице 1 видно, что в настоящий момент процент используемых орошаемых земель в сельскохозяйственном производстве составляет: в ЮФО – 72% числящихся земель, из которых поливается 35,8%, в СКФО – 83%, из которых поливается 58%.
Поэтому восстановление оросительных мелиораций является стратегически важной задачей, решение которой будет способствовать эффективному вовлечению в оборот земель сельскохозяйственного назначения, позволит гарантировать производство необходимых для обеспечения продовольственной безопасности нашей страны объемов сельскохозяйственной продукции, минимизировать потери урожаев, обеспечить рациональное использование водных и других видов ресурсов.
Таблица 1. Технико-эксплуатационное состояние мелиоративных систем на 01.01.2020 г.
|
Территория |
Площадь орошаемых земель, тыс. га |
Используется орошаемых земель в сельхозпроизводстве |
Поливается используемых орошаемых земель |
|||
|
тыс. га |
% |
тыс. га |
% |
|||
|
Российская Федерация |
4664,60 |
3820,70 |
81,90 |
1450,17 |
37,96 |
|
|
ЮФО с учетом Республики Крым |
1513,77 |
1101,35 |
72,77 |
394,33 |
35,80 |
|
|
СКФО
|
983,94 |
819,52 |
83,29 |
479,36 |
58,49 |
|
Результаты и обсуждение. Следует отметить, что в 70-е годы прошлого столетия, в целях развития мелиорации в нашей стране, активно внедрялись наработки, имеющиеся за рубежом, в частности в США. Используя опыт зарубежных коллег - мелиораторов, начали проектирование и строительство большого количества оросительных систем, в том числе и на Юге России, однако при проектировании не были полностью учтены различия в природно-климатических условиях СССР и США. Так, большое влияние на климатические условия США оказывают воздушные массы, создаваемые Тихим и Атлантическом океанами, что создает благоприятный климат, способствующий развитию сельского хозяйства.
В США основные орошаемые массивы созданы на территориях с большим количеством ежегодно выпадающих осадков (от 700 до 1000 мм). Подземные водоносные горизонты, находящиеся на глубине 100 метров и более, являются важнейшими источниками воды для потребления. В водоупорных слоях сформировались большие объемы пресных грунтовых вод, которые используются мелиораторами для орошения участков посредством бурения вертикальных скважин, из которых вода насосами подается в дождевальную технику.
На юге нашей страны черноземы и каштановые почвы формировались тысячелетиями, в условиях незначительных осадков (от 300 до 400 мм), вследствие чего при отсутствии у них естественного промывного водного режима происходило образование большого количества тяжелых солей в водоупорных слоях (на глубине 20-25 метров). При проведении систематического орошения, наблюдалось смыкание засоленной влаги вымываемой из почвы, с засоленной влагой в водоупорных слоях, в результате чего происходили процессы засоления плодородного слоя черноземов и каштановых почв, и как следствие этого – их вывод из сельскохозяйственного оборота [3,4].
Так, в равнинной зоне Ростовской области, Ставропольского края, Волгоградской области через 5-10 лет систематического орошения начался процесс поднятия уровня грунтовых вод и его выклинивания на поверхность почвы. На орошаемых массивах, состоящих из черноземных и каштановых почв, начались процессы засоления верхнего плодородного слоя почв. Все вышеперечисленные факторы привели к резкому снижению эффективности использования орошаемых массивов.
На первых, построенных в России оросительных системах, зачастую не закладывался дренаж, но уже в 80-90 годы прошлого столетия, чтобы предотвратить негативные процессы, началось проектирование и строительство дренажных систем, основными функциями которых являлось снижение уровня грунтовых вод и уменьшение засоления в верхних плодородных слоях почвы. Так как строительство дренажных систем является весьма трудоемким процессом, то в самом начале для производства дренажных труб в России, оборудование закупалось за рубежом. В последствии стали разрабатываться технологии строительства дренажа, включающие в себя целый комплекс машин и оборудования. Технологии предусматривали укладку дренажных труб дреноукладчиком на глубину до трех с половиной метров и расстоянием между дренами 100-150 метров. Было разработано специальное оборудование для подачи в дерноукладчики песчаной смеси, с помощью которой проводили обсыпку укладываемых дренажных труб. При изготовлении дренажных труб на заводах производилась их обмотка противофильтрационными материалами. Выполнялось проектирование дренажных колодцев, которые строились вдоль дренажных каналов более высокого уровня, для отвода дренажных вод в водоисточники и естественные балки (понижения). Однако сброс загрязненных (засоленных) денежных вод в естественные водоемы, реки, ручьи, привел к ухудшению в них качества воды.
Кроме того по данным наблюдений, проводимых научно-исследовательскими организациями, на длительно орошаемых массивах после засоления на них почв, несмотря на введение в эксплуатацию дренажных систем, почвенное плодородие практически не улучшалось. Только через 5-7 лет с момента прекращения эксплуатации мелиоративных систем на орошаемых массивах, начало происходить самовосстановление (улучшение) почвенного плодородия [5].
Одним из вариантов решения проблемы засоления почв, может стать использование циклического и периодического орошения. При проектировании таких систем будут меняться многие основные параметры каналов, в том числе и пропускная способность различных видов сооружений, в их составе: насосных станций, трубопроводов. Стоимостные характеристики строительства систем нового типа будут значительно уменьшены, так как при их создании отпадает необходимость в дренажных системах.
Однако в настоящее время методология создания систем нового типа требует разработки, проведения испытаний, и ее утверждения в современной нормативно-методической документации. Одним из авторов данной статьи, предложены и запатентованы способы мелиорации черноземов, которые могли бы решить данную проблему [6,7].
Таким образом, современная реальность требует изменения подходов к проектированию, а, следовательно, и реконструкции оросительных систем, необходимо переходить к созданию систем нового типа, с заложенными в них принципами циклического и периодического орошения (рис. 1) [8].
Нами проведен анализ состояния староорошаемых земель в равнинной зоне Южного и Северо-Кавказского федеральных округов, который показал, что на построенных в 70-80-е годы прошлого века оросительных системах, после более чем 10 лет их эксплуатации, даже при наличии на них дренажных систем, начало происходить поднятие уровня грунтовых вод и как следствие, произошло засоление почвы. Поэтому необходимо пересматривать морально устаревшую нормативно-методическую базу. Требуется новый подход при реконструкции староорошаемых массивов в равнинной зоне Южного и Северо-Кавказского федеральных округов, включающий в себя применение новой методологии циклического и периодического орошения, которая требует предварительного обследования на объектах представителях, и на основании полученных данных доработки и ввода в действие. Новая методология будет включать в себя технологии проектирования, строительства и эксплуатации оросительных систем нового типа (рис. 2).
Проводимая в настоящий момент в равнинной зоне Южного и Северо-Кавказского федеральных округов реконструкция староорошаемых земель, по мнению авторов статьи, является неперспективной и нецелесообразной, она не даст положительных результатов и приведет через определенный период (10-20 лет) к таким же отрицательным результатам, засолению почвы.
Строительство новых оросительных систем, на наш взгляд, необходимо производить не в равнинной, а в горно-предгорных зонах Южного и Северокавказского Федеральных округов.
Обследования при помощи космосъемок территорий Северо-Кавказского и Южного федеральных округов и проведенный на их основе анализ показал, что для создания энергоэффективных оросительных систем имеются порядка более 2,5 млн. га перспективных территорий, куда может входить: Большой Ставропольский канал, Лево-Егорлыкская оросительная система, Республика Кабардино-Балкария, Северная Осетия-Алания, Ингушетия, Чечня, Дагестан, Карачаево-Черкессия, Краснодарский край и республика Адыгея.
Следует иметь ввиду, что создание оросительных систем в горно-предгорных зонах (долинах) территории СКФО и ЮФО позволит по принципу деривационных схем исключить строительство электролиний для создания напора подачи воды, и сооружений для получения электроэнергии [9].
Нами разработано несколько различных схем создания оросительных систем с использованием принципа деривации (рис. 3). На первой схеме представлен водозабор из реки (речная схема), на котором посредством деривационного канала, проектируемого с уклоном меньше уклона реки создается перепад который может быть использован для работы дождевальной техники.
Второй вариант – плотинная схема, забор воды производится из водохранилища трубопроводом, с уклоном меньше уклона местности и создаваемый при этом перепад используется для работы дождевальных машин.
Третья схема – водозабор из канала, может быть использована при заборе воды из большого Ставропольского канала, который проведен по самым высоким точкам местности (предгорье Северного Кавказа), забор воды производится трубопроводом, с помощью которого она опускается в долину и при этом создается напор для работы дождевальной техники.
Анализ запроектированных ранее и работающих в настоящее время оросительных систем, построенных в горно-предгорных зонах Ставропольского края: Большого Ставропольского канала и Лево-Егорлыкской оросительной системы показал, что подтопление орошаемых площадей не происходит даже при отсутствии дренажных систем, поскольку имеются значительные естественные уклоны местности и наличие дренажных подстилающих горизонтов (галька, щебенка). Таким образом, на подобных системах проблемы подтопления при правильном их проектировании, с учетом правильного использования геологического строения местности отсутствует, кроме того системы, построенные в предгорных зонах расположены вдоль естественных понижений местности. На ранее построенных в горно-предгорных зонах оросительных системах дренаж не предусматривался и проблемы подтопления почв не были зафиксированы.
Выводы
1. Оросительные мелиорации гарантируют производство необходимых для обеспечения продовольственной безопасности нашей страны объемов сельскохозяйственной продукции, минимизируют потери урожаев, обеспечивают рациональное использование водных и других видов ресурсов, способствуют эффективному вовлечению в оборот земель сельскохозяйственного назначения
2. Проведение реконструкции старорошаемых земель на основе существующей нормативно методической документации нецелесообразно, так как через 3-5 лет после их ввода в эксплуатацию могут возобновиться процессы засоления и резкого ухудшения их мелиоративного состояния.
3. Целесообразно проведение комплексного обследования технического состояния староорошаемых земель южных регионов страны с целью разработки современной нормативно-методической базы и созданию систем нового типа, с заложенными в них принципами циклического и периодического орошения.
4. Создание новых орошаемых площадей следует проводить, в том числе, и в горно-предгорных регионах России, с целью использования уклонов местности, для создания самонапорных конструкций оросительных систем.
1. Правительство Российской федерации, распоряжение от 8 сентяб-ря 2022 года N 2567-р [Об утверждении Стратегии развития агропро-мышленного и рыбохозяйственного комплексов Российской Федерации на период до 2030 года]
2. Развитие мелиоративного комплекса: строительство, модернизация и техническое перевооружение. - М.: Министерство сельского хозяйства Российской федерации, 2021 - 90 с.
3. Комплекс мероприятий, направленных на сохранение и восстанов-ление почвенного плодородия при циклическом орошении сельскохозяй-ственных культур Волгоградской области: монография / В.Н. Щедрин [и др.]. Новочеркасск: Российский научно-исследовательский институт про-блем мелиорации, 2015. 76 с.
4. Комплекс мероприятий, направленных на сохранение и восстанов-ление почвенного плодородия при циклическом орошении сельскохозяй-ственных культур в Краснодарском крае: монография / В.Н. Щедрин [и др.]. Новочеркасск: Российский научно-исследовательский институт про-блем мелиорации, 2015. 76 с.
5. Циклическое орошение - один из факторов стабилизации земледе-лия в АПК на примере черноземов обыкновенных / В.Н. Щедрин [и др.] // Мелиорация и водное хозяйство. 2017. № 3(27). С. 160-178.
6. Способ мелиорации черноземов: а.с. 1217309 СССР: кл. А 01 G 25/00 / В.Н. Щедрин, Н.П. Бредихин (СССР). № SU 1743481 А1; заявл. 30.09.1999; опубл. 30.06.1992, Бюл. №24. 11 с.: ил.
7. Пат. 2324331 Российская Федерация, МПК6 A01G 25/00 Способ мелиорации орошаемых черноземов / Щедрин В.Н., Васильев С.М., Боро-дычев В.В., Салдаев А.М., Андреева Т.П.; заявитель и патентообладатель Рос. науч.-исслед. ин-т проблем мелиорации; №2324331; заявл. 21.09.2006; опубл. 20.05.2008, Бюл. №14. 5 с.
8. Щедрин В.Н., Васильев С.М. Теория и практика альтернативных видов орошения черноземов юга европейской территории России: моно-графия / Новочеркасск: Лик, 2011. 435 с.
9. Щедрин В.Н., Гостищев В.Д. Перспективы создания энергоэффек-тивных оросительных систем // Мелиорация и водное хозяйства. 2015. № 5. С. 14 -19.
