Орошение сельскохозяйственных угодий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. История развития орошаемого в России

2. Экологические последствия орошения и меры борьбы с ними

Заключение

Список литературы

Введение

В книге «Земля только одна», подготовленной по поручению ООН группой специалистов из 52 стран мира, отмечается, что «Совершенно бесполезно тратить средства на «зеленую революцию» - улучшение сортов, семян, удобрения, пестициды, сельскохозяйственные кадры и на расширение системы транспортировки продукции - если все может свести на нет отсутствие дождя в требуемое время».

Поэтому в регионах неустойчивого (лесостепь) и недостаточного (степная зона) увлажнения орошение является важнейшим агротехническим приемом получения устойчивых урожаев кормовых, зерновых и других сельскохозяйственных культур.

Орошение - искусственное увлажнение земель с целью регулирования водно-солевого состава почв и обеспечения потребностей растений во влаге. Его проводят в форме дождевания, по бороздам, сплошного напуска и т.д. наиболее экономно капельное орошение, при котором вода подается небольшими порциями непосредственно к корневым системам растений /14/.

Необходимость обеспечения населения страны продуктами питания отечественного производства неизбежно приведет к восстановлению роли орошаемого земледелия. Однако еще академик А.Н. Костяков писал, что в России вспоминают о мелиорации лишь после того, как о ней напомнят тяжелые последствия засушливых лет. Борьба с засухой - вечная проблема нашей страны /3, 11/. Следует сказать, что занимая около 17 % всех обрабатываемых земель, орошаемые земли дают 1/3 мирового объема производства продовольствия или 50% всей сельскохозяйственной продукции в денежном выражении /5/.

Вместе с тем при орошении происходит и увеличение антропогенной нагрузки на агроэкосистемы, что приводит к ряду негативных последствий.

1. История развития орошаемого в России

В довоенные годы в России орошаемое земледелие развивалось в основном на юге Европейской территории, преимущественно на Северном Кавказе, в ограниченных объемах в Поволжье, Восточной Сибири. К 1965 г. площадь орошения составила 1510 тыс. га, в том числе 32 тыс. га в Западной Сибири. Сложности с продовольственным обеспечением населения привели к принятию программы, в которой ставилась задача создания на орошаемых землях в степных регионах страны зоны гарантированного производства зерна и кормов для животноводства. За 25 лет площадь орошаемых земель в России увеличилась в 4,1 раза - до 6156 тыс. га, в том числе в Западной Сибири до 386 тыс. га. В первый период (1965 - 1990 гг.) имел место систематический прирост площади орошаемых земель, во второй - с 1990 г., происходило ее сокращение как в целом по России, так и по всем экономическим районам.

История сибирского земледелия свидетельствует о давнем понимании коренным населением важности мелиорации. Более двух тысячелетий назад древние земледельцы южной Сибири строили примитивные мелиоративные системы для выращивания зерновых и кормовых культур, о чем свидетельствуют остатки примитивных оросительных систем Хакасии, Тувы и Бурятии, построенных 2 - 2,5 тыс. лет назад. В районах Минусинской котловины встречаются остатки древних оросительных систем тагарского времени.

История искусственного орошения алтайских земель также насчитывает более тысячи лет. Из многих работ известно, что наиболее древние следы орошения обнаружены в Горном Алтае. Около тысячи лет назад в Чуйской, Курайской и других высокогорных степных долинах Алтая действовали оросительные системы площадью около 2 тыс. га. Следы каналов древних оросительных сетей описывали в материалах своих путешествий Г.И. Спасский, П.А. Чихочев, Н.М. Ядринцев и др. /2/.

С 1895 по 1904 гг. на слабо изученной территории Западно-Сибирской равнины были успешно проведены первые гидротехнические работы по обводнению переселенческих участков в Ишимской степи. Они проходили под руководством генерал-лейтенанта И.И. Жилинского /10/.

С развитием земледелия в засушливых районах Омского Прииртышья скотоводы использовали расположенные на естественных затопляемых поймах и лугах богатые сенокосные угодья для заготовки кормов. Опыта же регулярного орошения в Западной Сибири не было. Только в 50-е годы орошаемый фонд Омской области достиг 2 тыс. га, а к 1967 г. - 2,5 тыс. га. Орошением земель продолжали заниматься в основном в пригородной зоне г. Омска. орошение земля экологический засоление

В Омской области в 60-е годы возникли проблемы по обеспечению животных кормами. После строительства Бухтарминского гидроузла на р. Иртыш затопление поймы прекратилось. В период накопления воды в Бухтарминском водохранилище (1959 - 1963 гг.), да и позднее, паводков не было, что вызвало резкую ксерофитизацию растительности и понизило продуктивность лугов. Восстановить надежную кормовую базу, особенно при создании крупных животноводческих комплексов по содержанию крупного рогатого скота, в условиях засушливого климата, возможно было лишь при выращивании многолетних трав и других кормовых культур на орошаемых землях. Расчеты показали, что для гарантированного обеспечения кормами животных на животноводческих комплексах, размещаемых в лесостепной зоне, необходимо иметь не менее 0,5 га орошаемых земель на 1 условную голову /6/.

С 1966 г. началась широкомасштабная работа по укреплению материально-технической базы мелиоративного комплекса. В Омской области за годы максимального развития мелиорации был построен целый ряд сравнительно крупных оросительных систем. За 20 лет (1970 по 1990 гг.) площадь орошаемых земель увеличилась с 4 до 115 тыс. га. Имеющийся опыт позволяет признать, что уровень развития мелиорации почв повсеместно служит важнейшим показателем степени культуры, доходности и экологической защищенности сельского хозяйства /4/. Однако мелиорация может оказаться эффективным и действительно необходимым элементом сельского хозяйства только там, где успешно, одновременно и обязательно комплексно решаются все другие проблемы земледелия. Иными словами мелиорация полезна только на фоне культурного земледелия и сама отражает уровень этой культуры.

2. Экологические последствия орошения и меры борьбы с ними

История развития оросительных мелиораций в Сибири свидетельствует о стремлении многих поколений ученых различного профиля изучить и объяснить процессы, происходящие при мелиоративном воздействии на растения, почвы и в целом на природный ландшафт.

Изучение влияния орошения на почвы в нашей стране начато в 30-х годах прошлого века. Кафедра общего почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова начала с 1969 г. исследования по проблеме орошаемых черноземов в разных регионах под руководством В.А. Ковды и Б.Г. Розанова. За 15 лет были проведены обширные исследования экологических и хозяйственных последствий орошения черноземов, как в региональном аспекте, так и в аспекте временной динамики явлений. Результаты этих исследований широко опубликованы в научных изданиях и содержатся в многочисленных ведомственных отчетах. Были опубликованы и некоторые обобщающие исследования по этому вопросу /7, 8/.

Применение интенсивного орошения, как правило, сопутствуют интенсификация всего сельскохозяйственного производства на орошаемых землях - средства защиты растений и внесение различных удобрений, что приводит к росту антропогенной нагрузки не только на почву, но и на окружающую среду в целом. Все это ведет к появлению новых закономерностей взаимодействия экологических факторов.

Общеизвестно, что засоление почвы является наиболее опасным последствием бесконтрольного орошения земель /1, 9/. По причине этого явления из оборота в мире ежегодно выходит 300 тыс. га и более орошаемых массивов, общая же площадь таких земель составляет около 25 млн. га. Засоление получило широкое распространение в странах, где издавна орошали сельскохозяйственные угодья, например Египет, Индия и многие другие. В США засоление почв также довольно распространено, и составляет 27 % и более.

Количество орошаемых земель в России в неудовлетворительном состоянии приближается к 771 тыс. га, в том числе 325 тыс. га из-за недопустимой глубины залегания грунтовых вод, засоления - 292, обоих предыдущих факторов - 154 тыс. га. Всего в Российской Федерации учтено 38,4 млн. га засоленных массивов, что составляет 19,9 % от всех сельскохозяйственных угодий.

Наличие в почвах легкорастворимых солей, таких как карбонат натрия, хлориды и сульфиды, приводят к засолению. Процесс засоления называют первичным или остаточным, если он обусловлен привносом солей поверхностными и грунтовыми водами, засоленностью почвообразующих пород.

Естественной причиной засоления является выпадение солей из засоленных грунтовых вод и эоловый привнос из вне (моря и океаны, соленые озера). В условиях орошения значительный источник солей в почве - это оросительные воды. Оценить процесс засоления можно благодаря составлению солевого баланса почвы или земельного массива.

Баланс представляет собой суммарный запас легкорастворимых солей в почве, равный разности между приходными статьями баланса (поступление солей из грунтовых вод, эоловый привнос солей, поступление солей из оросительных вод и минерализующихся растительных остатков, из удобрений) и его расходными статьями (сток солей из почвы в грунтовые воды с просачивающимися атмосферными осадками, вынос с оросительными водами, выдувание солей ветром с поверхности почвы, вынос солей с урожаем сельскохозяйственных культур). Принято выделять три типа солевого баланса почв: стабильный (запас солей в почвенной толще не изменяется); баланс засоления (запас солей в почве воз растает); баланс рассоления (запас солей в почвенной толще уменьшается).

Основные причины негативного влияния засоления почвы на развитие культур связаны с повышенным осмотическим давлением почвенного раствора, приводящее к ухудшению поглощения влаги растениями. Поэтому на засоленных почвах растения часто страдают от засухи даже при высокой влажности почвы.

Еще один фактор, негативно сказывающийся на развитии растений - специфическое воздействие ионов /1/. Высокая концентрация ионов Nа и Сl в растворе приводит к нарушению транспирации. Повышение концентрации ионов Са в почвенном растворе нарушает питание растений катионами Мg и К, а повышение содержание Nа - катионами Са и Мg. Сода приводит к щелочной реакции среды, что также ведет к затруднению роста и развития многих сельскохозяйственных культур. И наконец, наличие катионов натрия обуславливает резкое ухудшение физических свойств почвы: происходит ухудшение водного и воздушного режимов, обесструктуривание почвы.

Причиной засоления зачастую является нерациональное орошение. Этот процесс называется вторичным засолением. Если Почвы содержат более 0,10 % по массе токсичных для растений солей или более 0,25 % солей в плотном остатке (для безгипсовых почв), то их считают засоленными. Существует множество форм засоления, а также разновидностей засоленных почв. Вторичному засолению подвергаются естественно засоляющиеся, остаточно-засоленные, исходно незасоленные или глубокорассоленные почвы.

При таком виде засоления привнос солей происходит с оросительными водами в растворимом или взвешенном состоянии, выпадение их в почвенной толще из минерализованных грунтовых вод, так как при орошении их уровень зачастую поднимается. Распространено это явление в основном на равнинных, плохо дренированных территориях, что приводит к катастрофическим последствиям: обширные массивы орошаемых земель приходится выводить из сельскохозяйственного использования.

В. А. Ковда выделил три основных стадии процесса вторичного засоления почв:

1) засоление почв вдоль новых каналов;

2) общее засоление орошаемой территории;

3) рассоления староорошаемых территорий при одновременном засолении некоторых внутриоазисных пространств и периферии оазисов /7/.

В результате интенсивного использования орошаемой почвы при вторичном засолении за счет оросительных и грунтовых вод часто происходит загрязнение тяжелыми металлами, пестицидами, гербицидами, нитратами, соединениями бора. При вторичном засолении измененяются многие химические свойства почвы: одновременно с накоплением легкорастворимых солей аккумулируются гипс и карбонаты, оказывающие благоприятное воздействие на физические свойства почв; в неблагоприятную сторону изменяется состав почвенного поглощающего комплекса, в котором ионы Са замещаются ионами Mg и Na возрастает подвижность соединений калия, кремния, железа /12/.

Как уже отмечалось выше, при орошении происходит поднятие минерализованных грунтовых вод выше определенного критического уровня. Это приводит к засолению, когда происходит приближение капиллярной зоны к корнеобитаемому слою. Такое засоление становится причиной заболеваний подземной части растений и ведет к снижению продуктивности сельскохозяйственных культур. В среднем при минерализации грунтовых вод 10-15 г/л критическая глубина их залегания составляет 2,0-2,5 м. Стоит отметить, что чем выше степень минерализации грунтовых вод, тем с большей глубины идет засоление почв.

Однако, падение УГВ при дренировании также негативно сказывается на возделываемых культурах, так как это дополнительный источник водоснабжения этих культур /13/. Следует поддерживать оптимальный уровень грунтовых вод, который варьирует в зависимости от типа почвы, степени минерализации грунтовых вод и характера их засоленности, вида возделываемых культур и т. д.

Мероприятия, направленные на предупреждение вторичного засоления почвы:

1) устройство дренажа;

2) нормированный полив в соответствии с рекомендованными оросительными нормами;

3) создание лесных насаждений;

4) применение усовершенствованных технологий полива.

Мелиорирование засоленных почв с целью повышения их продуктивности проводится с помощью многократной промывки водой. При наличии дренажа благодаря этому происходит удаление из почвенного профиля легкорастворимых солей. Однако проблема воздействия дренажных вод на поверхностные воды и подземные воды в районе сброса также стоит очень остро.

Почвы содового засоления, не содержащие гипса, плохо поддаются мелиоративным приемам из-за низкой водопроницаемости. В таких случаях целесообразней подбирать сельскохозяйственные культуры солеустойчивых видов, которые способных поглощать 20-50 % солей в расчете на массу сухого вещества. К таким растениям относятся пырей удлиненный, донник, лядвенец, полевица и др.

На солонцах и солонцеватых почвах (с содержанием более 5-10 % обменного натрия) применяют гипсование или фосфогипс, а также эффективно использование трехъярусной вспашки с целью перемешивания солонцового горизонта с карбонатным.

Особенной экологической проблемой в районах орошения является неупорядоченный и необоснованный забор воды из рек, что приводит к пересыханию водоемов. Например - пересыхание и гибель Аральского моря, с обнажившегося дна которого на большие расстояния разносится соляная пыль. Применение капельного орошения позволяет значительно снизить расход воды (он на 20-25 % меньше, чем при обычном дождевании, и на 40-60 %, чем при поверхностном поливе).

К сожалению, в настоящее время мы также видим, что бесконтрольное использование орошаемых земель приводит к превращению огромных площадей в бесплодные пустыни. О необходимости совершенствования систем и технологий орошения говорит тот факт, что в среднем КПД этих систем в мире составляет не более 37 % /15/.

Следует сказать, что только сбалансированное взаимодействие природных и антропогенных факторов приведет к экологически безопасному функционирование орошаемых агроэкосистем. Речь идет о необходимости строго нормированной, ограниченной водоподачи и дополнительного типа увлажнения почв, соответствующего атмосферным осадкам хорошего года. Всякое избыточное орошение почв противопоказано. Оросительные воды должны быть пресными, гидрокарбонатно - кальциевого состава /13/.

Заключение

Орошение сельскохозяйственных угодий имеет важное значение в производстве продукции растениеводства во всем мире, о чем говорит возрастание площадей орошаемых земель в последние десятилетия. Однако, нарушение экологического баланса увеличением антропогенной нагрузки на агроэкосистемы приводит к значительным негативным, а зачастую даже катастрофическим последствиям. Соблюдение всех рекомендованных мероприятий при организации сельскохозяйственного производства, которые разработаны для каждой конкретной почвенно-климатической зоны, позволяет избежать тех проблемы, которые зачастую возникают только при иррациональном использовании орошения земельных массивов.

Список литературы

1. Аникина, А. П. Борное засоление почв юга Западной Сибири /А. П. Аникина // Особенности мелиорации земель Западной Сибири. - Новосибирск: Наука, 1979. - С. 170-182.

2. Винокуров, Ю. И. Мелиоративное освоение земель в Алтайском крае / Ю. И. Винокуров, Т. А. Пудовкина, В. С. Чекунков // Мелиоративные и водохозяйственные проблемы Сибири. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. - С. 164-179.

3. Данильченко, Н. В. Районирование оросительных норм и режимов орошения в Среднем Поволжье / Н. В. Данильченко // М-во сел. хоз-ва Рос. Федерации, Федер. гос. образоват. учреждение высш. проф. образования Моск. гос. ун-т природообустройства. - Москва, 2005.- 157 с..

4. Зайдельман, Ф. Р. Генезис и деградация черноземов Европейской России под влиянием переувлажнения. Способы защиты и мелиорации / Ф. Р. Зайдельман, Л. В. Степанцова, А. С. Никифорова, В. Н. Красин, С. Б. Сафронов, Т. В. Красина. - Воронеж, 2013. - 352 с.

5. Зонн, И. С. Орошаемое земледелие в странах мира / И. С. Зонн // Мелиорация и водное хозяйство. - 1989. - № 11. - С. 58-61.

6. Кештов. А. Ш. Ресурсосберегающие технологии орошения и защита растений от заморозков / А. Ш. Кештов // Природообустройство и мелиорация водосборов горных и предгорных ландшафтов: сборник научных статей. - Нальчик, 2016. - С. 160-165.

7. Ковда, В. А. Проблемы опустынивания и засоления почв аридных регионов мира / В. А. Ковда ; Российская акад. наук, Ин-т физ.-хим. и биологических проблем почвоведения. - Москва, 2008. - 416 с.

8. Кузнецова, Е. И. Орошаемое земледелие: учебное пособие / Е. И. Кузнецова, Е. Н. Закабунина, Ю. Ф.Снипич ; М-во сельского хоз-ва Российской Федерации, Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования "Российский гос. аграрный заочный ун-т". - Москва, 2012. - 115 с.

9. Мищенко, Л. Н. Засоленность лугово-черноземных и черноземных почв Омской области и вопросы их орошения / Л. Н. Мищенко, А. И. Семенкин, В. А. Шредер // Научные основы мелиорации земель при создании территориально-производственных комплексов в Сибири. Тезисы докладов республ. научно-техн. конф. - Красноярск, 1980. - с. 353-355.

10. Николаев, В.А. Основные проблемы мелиоративного освоения Западной Сибири / В. А. Николаев // Мелиоративные и водохозяйственные проблемы Сибири. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. - С. 36-50.

11. Никонов, А. А. Исторический путь ВАСХНИЛ и формирование научного потенциала АПК: отчетный докл. на общ. собр. ВАСХНИЛ, 4 февраля 1992 г. / А. А. Никонов // Вестник с.-х. науки. - 1992. - № 7-12. - С. 2-18.

12. Новикова, А. В. Прогнозирование вторичного засоления почв при орошении (Оценка пригодности территории под орошение на примере юга Украинской ССР) / А. В. Новикова. - Киев.: Урожай, 1975. - 184 с.

13. Панфилов, В. П. Черноземы: свойства и особенности орошения / В. П. Панфилов, И. В. Слесарев, А. А. Сеньков, Т. И. Азьмука, Ю. В. Кравцов и др. ; Институт почвоведения и агрохимии СО РАН. - Новосибирск, 1988. - С. 256.

14. Уразаев, Н. А. Сельскохозяйственная экология / Н. А. Уразаев, А. А. Вакулин, А. В. Никитин и др. - М.: Колос, 2000. - 304 с.

15. Шевченко, П. Д. Орошаемое земледелие и растениеводство: учебное пособие для студентов аграрных вузов, обучающихся по специальности "Агрономия" / П. Д. Шевченко, Г. Т. Балакай, В. Н. Василенко; М-во сельского хоз-ва Российской Федерации, Российская акад. с.-х. наук, ГНУ Донской зональный НИИ сельского хоз-ва, ФГНУ Российский НИИ проблем мелиорации. - Новочеркасск, 2009. - 450 с.

Размещено на Allbest.ru