Водосбережение — основы рационального природопользования в бассейне Аральского моря

Водосбережение — основы рационального природопользования в бассейне Аральского моря

На основе системно-структурного анализа совершенствования методов определения нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий, сформированы понятия нижнего и верхнего уровня водопотребности. В рамках такого подхода, определены уровень водосбережения относительно транспирации и экологической нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий.

Мелиорация сельскохозяйственных земель в современном представлении — это деятельность, направленная на улучшение, изменение, сохранение или восстановление компонентов окружающей среды человека природной среды в пределах определенной ландшафтной системы, а также на предупреждение или ликвидацию экологических катастроф и конфликтов.

Реализация данного вида деятельности предусматривает комплекс организационно-хозяйственных, технических, экологических и экономических мер на основе применения экологических знаний и мышлений, а также инженерных решений.

При этом функционированию агроландшафтных систем в структуре ландшафтов необходимо рассматривать с позиции сохранения окружающей среды и обеспечения расширенного воспроизводства плодородия почв в условиях возрастающих антропогенных нагрузок.

Проведенный анализ современных экологических, почвенных и мелиоративных состояний агроландшафтов в частности позволил обосновать необходимость разработки новых методологических подходов и направлений оценки нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий, обеспечивающих оптимальное функционирование системы в создавшихся условиях.

Разработка прогрессивных технологий и технологических процессов, используемых в мелиорации сельскохозяйственных земель должна базироваться на исследованиях, имеющих многофакторный характер с широким диапазоном регулирования основных факторов жизни растений с минимальным отклонением транспирации, обеспечивающих формирование биологической массы. Так как в условиях нарастающего дефицита водных ресурсов и ухудшения экологических состояния агроландшафтов, другого альтернатива в мелиорации сельскохозяйственных земель нет. Только такой подход обеспечит в перспективе разработать систему водосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур на орошаемых землях.

Наука есть система упорядоченных знаний, истинность которых проверяется и постоянно уточняется в ходе общественной практики и мыследеятельности человечества. Она базируется на познании и правильном использовании основных законов Природы, то есть знание этих законов в сочетании с информационным обеспечением, лежит в основе совершенствования методологических принципов норм орошения в области природопользования.

Физическая среда являет собой совокупность факторов разной природы, оказывающих на природную среду энергетическое воздействие. Физические факторы — носители различных видов энергии в природной системе представлены упругими колебаниями, инерционными силами и энергетическими полями. В отличие от многих химических и некоторых биологических загрязнителей физические факторы не являются чем-то новыми для биосферы. Необходимость нормирования физических факторов в последнее время обусловлена увеличением выраженности этих факторов, то есть изменением направленности и интенсивности эволюционного процесса по сравнению с естественными режимами средообразующих процессов.

Поскольку физические факторы служат неотъемлемыми компонентами природной среды, в которой происходила эволюция, то есть ландшафтные системы в большей или относительно меньшей степени адаптированы к ним, для физических факторов нормой является не полное отсутствие фактора, а определенный уровень его выраженности. Поэтому нормирование физических факторов окружающей среды заключается в установлении трех нормативных величин: на основе закона минимума Ю. Либиха — минимально необходимого уровня, оптимальности — оптимального и толерантности В. Шелфорда — предельно допустимого уровня. В связи с тем, что в настоящее время наблюдаются, как правило, повышенные уровни воздействия физических факторов на агроландшафтах, наибольшее значение в регламентации вредного воздействия принадлежит определению «предельно-допустимого уровня антропогенной деятельности».

Агроландшафт и в том числе почва в условиях хозяйственной деятельности экологически неустойчивы и поэтому требуется разработка комплекса управляющих мероприятий с целью оптимизации их функционирования: перевод в режим динамически устойчивого развития с набором известных по способу, методу, интенсивности и времени коррегирующих воздействий. Успех решения практических и теоретических задач в любой сфере деятельности и в том числе мелиорации сельскохозяйственных земель в значительной степени зависит от правильности выбора методологии, принципа и объекта хозяйственной деятельности.

Основным объектом воздействия и основным средством производства является почва, которая на любом ранге ландшафтов выступает в качестве основной связующей и стабилизирующей компонентой геосистемы [1; 2; 3]. Одновременно она совместно с растительностью служит барьером тотальной денудации, соизмеримой с интенсивностью неотектонических процессов. Вследствие того, что почва находится на контакте трех сред: атмосферы, литосферы и гидросферы, здесь протекают биогеохимические реакции и превращения, характеризующиеся наибольшей активностью, многообразием и утонченной сложностью, а также происходит синтез соединений, нигде более не встречающихся. Кроме того, почвенный покров выступает в роли первичного аккумулятора и зачастую геохимического барьера для разнообразных загрязнителей, поступающих в ландшафты.

При оценке почв как объектов мелиорации необходимо учитывать их разнообразие, пространственное положение и факторы почвообразования.

Данные обстоятельства предопределяют необходимость введения нового понятия — нижний порог предельно допустимого уровня нормы водопотребности () — транспирации растений, обеспечивающих формирования биологических масс () и верхний предельно-допустимого уровня нормы водопотребности () — экологической нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий (), обеспечивающих целенаправленное регулирование и управление почвообразовательными процессами на орошаемых землях (таблица 1) [4−6].

Для оценки уровня водосбережения можно использовать следующие показатели:

— уровень водосбережения относительно транспирации сельскохозяйственных угодий:

;

;

.

— уровень водосбережения относительно экологической нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий:

;

.

Как видно из таблицы 1, огромное количество воды непосредственно не участвуют в формировании биомассы сельскохозяйственных культур (,) и сверхнормативной водопадачи на орошаемые земли, оказывают содействие нарушению почвообразовательного процесса (,), то есть, что показывают большой резервный потенциал водных ресурсов, которые участвуют в разрушении и изменении природной системы и могут быть сэкономлены за счет совершенствования принципа создания водосберегающих систем, использования водных ресурсов в орошаемом земледелии.

Это обстоятельство требует необходимости разработки современных технологий, обеспечивающих не только оптимизацию водного, пищевого и солевого режимов почв, но и экологическую устойчивость агроландшафтов и рационального использования водных ресурсов. В этих условиях мелиорация сельскохозяйственных земель должны быть направлены на создание устойчивых и продуктивных агроландшафтов, отвечающих требованиям не только экономической, но и экологической эффективности, на основе созданию высокоэффективных водосберегающих технологий полива, где основными критериями будет выступать комплексность, ландшафтность, экологичность и ресурсосбережение [7].

Таблица 1 — Предельно-допустимый уровень нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий (ПДУНВСХУ) в бассейне Аральского моря

При этом в мелиоративном средорегулирующем комплексе особая роль должна принадлежать технологии возделывания сельскохозяйственных культур, позволяющих часть суммарного водопотребления, то есть физическое испарение с поверхности почвы повторно аккумулировать в почву, с использованием технологии и технических средств.

В.Р. Вильямс [8], развивая учение В. И. Вернадского о биогеохимическом круговороте, отмечал, что «единственный способ придать чему-то конечному свойства бесконечного — это заставить конечное вращаться по замкнутой кривой, то есть вовлечь его в круговорот». Отсюда следует, что одним из главных признаков водосберегающей технологии возделывания сельскохозяйственных культур должен быть его водооборотный характер.

Опираясь на фундаментальный труд «Диалектика живой природы» [9], а также концепцию мелиорации земель, разработанных с учетом современных реальностей [10], можно сформировать следующие основные направления повышения экологического уровня мелиорации:

• 1. В соответствии с биологическим круговоротом непрерывности жизни целесообразно, чтобы технология полива также было непрерывным, что должно обеспечиваться включением в технологии возделывания сельскохозяйственных культур в действующие природные круговороты.
• 2. Учитывая относительную устойчивость биогеоценозов, обеспечиваемую биологическим круговоротом, логично, чтобы и технологии возделывания сельскохозяйственных культур базировались на своей природной основе, были адаптивными.
• 3. Главным объектом мелиорации сельскохозяйственных земель должна стать почва, в которой начинается и замыкается биологический круговорот воды и химических веществ.

Таким образом, водооборотные технологии возделывания сельскохозяйственных культур являются логическим продолжением основных положений мелиоративной науки, и отвечает современным экологическим представлениям о природопользовании. Особой актуальностью они приобретают в условиях растущего дефицита водных ресурсов и антропогенной деятельности, являясь по существу универсальной базой и инструментом для создания экологически безопасных технологий возделывания сельскохозяйственных культур на орошаемых землях.

Водооборотная технология возделывания сельскохозяйственных культур на орошаемых землях — совокупность способов и приемов, осуществляемых в процессе полива — наиболее полно соответствует экологическим требованиям благодаря максимальной адаптации к природному круговороту воды и химических веществ, способствует функционированию непрерывных почвообразовательных процессов.

Как известно, на территории бассейна Аральского моря по тепло — и влагообеспеченности определены три зоны, отличающихся между собой естественной увлажненностью, почвенными и гидрогеологическими условиями и нормами водопотребности, обеспечивающих экологическую и экономическую устойчивость агроландшафтов.

Первая зона — предгорно-равнинные степные ландшафты, где коэффициент естественной увлажненности () выше 0.30 и «индекс сухости» () в пределах 3.30, которые способствовали формированию темно-каштановых и каштановых почв. Здесь приемлемее техника полива, позволяющая строго дозировать водоподачу соответственно транспирационной норме водопотребности сельскохозяйственных культур. В этих условиях необходима степень сбалансированности тепла и влаги в естественных условиях, при строгом нормировании водоподачи, что обеспечит сохранение естественной направленности и интенсивности почвообразовательного процесса.

Поэтому в этих условиях рекомендуется широко использовать капельное орошение с закрытыми оросительными системами, которые обеспечат высокий коэффициент полезного действия (=0.95−0.98), что создаст возможность непрерывного снабжения растений водой и элементами питания, а также сэкономить значительные объемы воды в условиях их жесткого дефицита.

На системах капельного орошения суммарная водоподача соответствует суммарной транспирационной способности растений, практически отсутствует испарение с поверхности почвы и глубинная фильтрация оросительной воды. Такая технология возделывания сельскохозяйственных культур на орошаемых землях наиболее полно соответствует экологическим требованиям благодаря максимальной адаптации к природному круговороту воды и химических веществ, способствует функционированию непрерывных почвообразовательных процессов.

Вторая зона — предгорно-равнинные полупустынно-степные ландшафты, где коэффициент естественной увлажненности () в пределах 0.20 — 0.30 и «индекс сухости» () — 3.30 — 5.00, которые способствовали формированию светло-каштановых почв. Здесь требуется техника полива, обеспечивающая водоподачу в пределах от транспирационной нормы водопотребности до экологической нормы водопотребности, обеспечивающих в определенной степени целенаправленное регулирование и управление почвообразовательными процессами. Поэтому в этих условиях следует использовать капельное орошение и полив по бороздам под пленкой. При этом локализация физического испарения с поверхности почвы на посевах сельскохозяйственных культур осуществляется применением пленки, что обеспечивает полный водооборот и приводит к минимуму затрат водных ресурсов и воздействия на природную среду.

Третья зона — равнинные полупустынные ландшафты, где коэффициент естественный увлажненности () в пределах 0.10 — 0.20 и «индекс сухости» () — 5.00 — 10.00, которые способствовали формированию сероземных почв. В этих условиях техника полива должна обеспечивать водоподачу в пределах экологической нормы водпотребности, способствующей целенаправленному регулированию почвообразовательного процесса. В этих условиях необходимо использовать полив по бороздам под пленкой, который обеспечит локализацию физического испарения непосредственно с поверхности почвы в атмосферу, что будет способствовать созданию водооборотной системы полива. При этом системы водоподачи должны быть закрытыми, обеспечивающие высокий коэффициент полезного действия и экологичность.

Технологический водооборотный мелиоративный цикл при возделывании сельскохозяйственных культур на орошаемых землях должен включать три стадии: орошение — конденсация — увлажнение, которые являются полузамкнутыми в отличие от существующих технологий и способа полива.

Таким образом, экологическое мировоззрение открывает широкие возможности для разработки принципиально новых путей развития мелиораций сельскохозяйственных земель, предназначенных для создания благоприятных условий жизнедеятельности человека и среды его обитания и созданию экологически устойчивых и стабильных агроландшафтов.

• 1. Глазовский Н. Ф. Аральский кризис. — М.: Наука, 1990. — 340 с.
• 2. Мустафаев Ж. С. Почвенно-экологическое обоснование мелиорации сельскохозяйственных земель в Казахстане.- Алматы: Гылым, 1997. 358 с.
• 3. Мустафаев Ж. С., Рябцев А. Д., Кененбаев Т. С., Козыкеева А. Т., Сабденалиев А. М. Принципы создания экологически безопасных ресурсосберегающих технологий орошения агроландшафтов (Аналитический обзор). — Тараз, 2008. 36 с.
• 4. Мустафаев Ж. С., Рябцев А. Д., Козыкеева А. Т., Кененбаев Т. С., Сабденалиев А. М. Основные принципы нормирования водопотребности агроландшафтов // Водное хозяйство Казахстана, 2009. № 2. — С. 3−12.
• 5. Мустафаев Ж. С., Козыкеева А. Т. Экологические проблемы бассейна Аральского моря. — Тараз, 2009. — 354 с.
• 6. Мустафаев Ж. С., Рябцев А. Д., Козыкеева А. Т. Совершенствование методологической основы нормирования сельскохозяйственной водопотребности агроландшафтов// Современные энергои ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства. — Рязань, 2009 — С.265−268.
• 7. Рябцев А. Д., Мустафаев Ж. С., Кененбаев Т. С. Методологические основы комплексной оценки экологической безопасности оросительных систем // Водное хозяйство Казахстана, 2006. — № 4 (12). — С.7−9.
• 8. Вильямс В. Р. Научные основы улучшения почвы // О Земле, вып.2.-М., 1922. -109 с.
• 9. Диалектика живой природы / Под ред. Н. П. Дубинина и Г. В. Платонова. — М.: Изд-во МГУ, 1984. — 453.
• 10. Мустафаев Ж. С., Рябцев А. Д. Концепция мелиорации сельскохозяйственных земель в Казахстанае // Водное хозяйство Казахстана 2005. — № 1(13). — С. 2−10.