Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Роль оросительных мелиорации в повышении продуктивности и устойчивости земледелия (научный обзор) 7
1.1 Мировой опыт развития орошения 7
1.2 Исторические особенности развития орошения в России и ЮФО 11
Выводы по главе 1 30
Глава 2. Оценка современного состояния АПК и роли орошения в ЮФО
2.1 Природные условия Южного федерального округа 32
2.2 Сельскохозяйственное производство Южного федерального округа 40
2.3 Наличие и характеристика земельных и водных ресурсов 43
2.4 Размещение и техническое состояние оросительных систем 52
Выводы по главе 2 63
Глава 3. Обоснование продукционного потенциала кормовых угодий с учетом создания экологически устойчивых и высокопродуктивных агроландшафтов
3.1 Краткая агромелиоративная оценка территории Южного федерального округа 67
3.2 Методология управления продуктивностью сельскохозяйственных земель на основе комплексной мелиорации 71
3.3 Расчет продукционного потенциала ЮФО 78
Выводы по главе 3 88
Глава 4. Обоснование развития орошения в ЮФО для обеспечения гарантирован ной кормовой базы животноводства 89
4.1 Потребность в растениеводческой продукции для развития кормовой базы животноводства в ЮФО 89
4.2 Приоритетные направления в совершенствовании технического состояния оросительных систем и использования наукоемких технологий 93
4.3 Стратегия развития орошения в ЮФО 101
4.4 Обоснование эколого-экономической эффективности орошаемого земледелия 114 Выводы по главе 4 122
Глава 5. Комплекс мелиоративных мероприятий Правоегорлыкской обводнитель-но-оросительной системы, обеспечивающих эффективную реализацию природно-ресурсного потенциала агроландшафтов 124
5.1 Природные условия Правоегорлыкской обводнителыю-оросительной системы 126
5.2 Техническая схема действующей Правоегорлыкской обводнительно оросительной системы 143
5. 3 Техническая схема проектируемой мелиоративной системы 147
Выводы по главе 5 163
Выводы 165
Список использованных источников 167
- Исторические особенности развития орошения в России и ЮФО
- Наличие и характеристика земельных и водных ресурсов
- Методология управления продуктивностью сельскохозяйственных земель на основе комплексной мелиорации
- Приоритетные направления в совершенствовании технического состояния оросительных систем и использования наукоемких технологий
Введение к работе
Актуальность темы. В соответствии с «Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы» одним из приоритетных направлений развития сельского хозяйства является увеличение производства животноводческой продукции. Современное состояние полевого кормопроизводства характеризуется нерациональной структурой посевных площадей и низкой продуктивностью пашни, что приводит к дефициту грубых и сочных кормов, даже в условиях резкого сокращения поголовья скота в период реформирования экономики страны.
Выполненный анализ показал, что для получения гарантированного объема сельскохозяйственной продукции необходимо существенное повышение продуктивности орошаемых земель, занятых кормовыми культурами, и развитие орошения, обеспечивающего стабильность кормопроизводства.
Обоснование необходимости и масштабов развития орошения, а также разработка мероприятий по повышению эффективности использования орошаемых угодий в Южном федеральном округе (ЮФО) для обеспечения гарантированной кормовой базы животноводства, является актуальной и своевременной задачей.
Цель работы: научное обоснование развития орошения в Южном федеральном округе и разработка практических рекомендаций по повышению технического уровня мелиоративных систем, обеспечивающих эффективность кормопроизводства при орошаемом земледелии.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
- выполнен анализ современного состояния орошения в мире, России и оценка роли орошения для развития кормовой базы;
- проведена оценка технического состояния мелиоративных систем, обоснован продукционный потенциал кормовых угодий в ЮФО с учетом создания экологически устойчивых и высокопродуктивных агроландшафтов;
- определены необходимые объемы производства растениеводческой продукции для создания гарантированной кормовой базы в ЮФО;
- рассчитаны площади орошаемых земель, обеспечивающие потребность в кормах; обоснован выбор состава и структуры севооборотов, комплекса необходимых мелиоративных и организационно-хозяйственных мероприятий по повышению продукционного потенциала орошаемых угодий.
Объекты и методы исследований. Объектом исследования является мелиоративный фонд ЮФО, включающий орошаемые сельхозугодия и оросительные системы. Исследования основывались на анализе и обобщении отечественных и зарубежных публикаций, теоретических подходов и рекомендаций по развитию мелиоративных систем и оценке продуктивности орошаемых земель, на натурных данных о техническом состоянии оросительных систем и урожайности сельскохозяйственных культур, статистической обработке материалов, применении современных программных средств работы с картографической информацией.
Научная новизна исследований состоит в том, что:
- разработана стратегия развития орошения в ЮФО, определяющая состав и структуру севооборотов; экологически обоснованную продуктивность орошаемых сельхозугодий; площади орошаемых земель, необходимые для развития кормопроизводства; технический уровень оросительных систем и экономическую эффективность выбранных мелиоративных мероприятий;
- обоснована проектная урожайность орошаемых сельхозкультур, соответствующая экологической допустимой продуктивности сельскохозяйственных угодий для ЮФО, обеспечивающая устойчивость агроландшафтов и воспроизводство почвенного плодородия; впервые для юга России рассчитан с учетом нового энергетического подхода к оценке состояния сельскохозяйственных угодий продукционный потенциал всех типов почв;
- предложен комплекс мелиоративных мероприятий, обеспечивающий мелиоративной сфере переход к инновационному развитию, ориентированный на использование наукоемких технологий, позволяющий существенно экономить водные и материальные ресурсы за счет увеличения коэффициента полезного действия системы, коэффициента использования воды, коэффициента земельного использования и других показателей оросительных систем;
- для оценки на предварительной стадии эффективности инвестиций в мелиорацию разработана модель нелинейной зависимости срока окупаемости инвестиционного мелиоративного проекта от его технико-экономических показателей: затрат на мелиоративные мероприятия, стоимости реализованной с мелиорируемых земель продукции и затрат на производство продукции.
Основные положения, выносимые на защиту:
- стратегия развития орошения в Южном федеральном округе, ориентированная на производство гарантированного объема кормов для развития животноводства и обеспечивающая за счет роста технического уровня гидромелиоративных систем и совершенных технологий возделывания высокоурожайных кормовых культур повышение продуктивности орошаемых сельхозугодий до 9-12 тыс.к.е./га при создании экологически устойчивых агроландшафтов;
- обоснование с учетом нового энергетического подхода проектной урожайности сельскохозяйственных культур, основанной на расчете экологически допустимой продуктивности агроландшафта;
- комплекс мероприятий для повышения технического уровня мелиоративных систем, обеспечивающих эффективность орошаемого земледелия в кормопроизводстве;
- модель нелинейной зависимости срока окупаемости капитальных вложений в строительство или реконструкцию оросительных систем от технико-экономических показателей проекта.
Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы:
- при разработке государственных и региональных программ по развитию сельского хозяйства, в частности, животноводства; развитию и размещению орошаемых земель;
- проектными организациями для обоснования проектной урожайности сельскохозяйственных культур на орошаемых землях, выбора комплекса мелиоративных мероприятий и обоснования эффективности инвестиций при проектировании или реконструкции мелиоративных объектов;
- сельхозпроизводителями при внедрении высокоэнергетических севооборотов на орошаемых землях.
Личный вклад автора. Лично автором выполнен обзор и анализ развития орошения в мире, России и оценка технического состояния оросительных систем ЮФО. Предложены основные направления стратегии развития орошения в ЮФО. На примере Правоегорлыкской оросительной системы разработан комплекс необходимых мелиоративных и организационно-хозяйственных мероприятий по повышению продукционного потенциала орошаемых сельскохозяйственных угодий для создания гарантированной кормовой базы.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на семинаре-совещании руководителей и специалистов проектных и научно-исследовательских организаций совместно с Советом Ассоциации организаций водохозяйственного комплекса (г. Пятигорск, 2008 г.), на международных научно-практических конференциях: «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России» (Москва, 2009 г.); «Мелиорация и водное хозяйство XXI века. Наука и образование» (г. Горки, Беларусь, 2009 г.); конференции, посвященной 100-летию со дня рождения заслуженного работника высшей школы БССР Брагина А.М. (г. Минск, Беларусь, 2009 г.); круглом столе «Правовое обеспечение мелиорации – компромисс между мнением государства, науки, производителей и потребителей» (г. Новочеркасск, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 2 – в журнале, рекомендованном ВАК России, и 1 монография.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и выводов, изложена на 166 стр. машинописного текста, иллюстрирована 34 рисунками, содержит 39 таблиц и 3 приложения.
Исторические особенности развития орошения в России и ЮФО
Выполнение указанных мероприятий должно способствовать развитию мелиорации в России настоящего времени.
Значительное влияние на процесс восстановления агропромышленного производства оказывает осуществление приоритетного национального проекта «Развитие агропромышленного комплекса» и реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйст венной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы, утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 14 июля 2007 г. №446. Проект доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации, подготовленный Министерством сельского хозяйства Российской Федерации в 2008 г., признает, что продовольствие все чаще становится одним из основных рычагов политического и экономического давления в международных отношениях и предлагает основные направления социально-экономической политики в сфере обеспечения продовольственной безопасности. К основным причинам сложившегося социально-экономического состояния агропромышленного производства среди прочих относятся низкие темпы структурно- технологической модернизации отрасли, обновления основных производственных фондов и воспроизводства природно-ресурсного потенциала. В области развития сельского хозяйства документ предусматривает концентрацию усилий по решению следующих проблем: - повышение почвенного плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур, расширение посевов сельскохозяйственных культур за счет неиспользуемых пахотных земель; - расширение и более интенсивное использование потенциала водного фонда и новых технологий индустриального выращивания сельскохозяйственных культур; - укрепление кормовой базы животноводства.
В качестве одного из механизмов обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации предусматривается разработка и реализация программ технологической модернизации сельского хозяйства, что будет способствовать интенсификации использования сельскохозяйственных угодий, в том числе и орошаемых земель за счет проведения работ по реконструкции, восстановлению, модернизации и техническому перевооружению мелиоративных систем.
Выполненный анализ убедительно свидетельствует о неизбежной потребности общества в оросительных мелиорациях, когда стране требуется решать социально- экономические проблемы, связанные с обеспечением населения продовольствием в объеме и по составу, гарантирующем высокое качество жизни. При этом экспорт сельскохозяйственной продукции и продовольствия выходит за рамки проблем торговли. Недаром США, страны ЕС и многие другие страны относят этот вопрос к приоритетной, так называемой "высокой политике".
К принадлежащим оросительным мелиорациям неоспоримым свойствам: обеспечивать стабилизацию и интенсификацию сельскохозяйственного производства, в последнее время прибавляют еще одно — сохранение, восстановление и воспроизводство плодородия почв, являющихся народным достоянием.
Одним из наиболее привлекательных в свете развития орошения в России является Южный федеральный округ (ЮФО), представляющий структурную единицу современного территориального административно-экономического деления России, объединяющей 13 субъектов федерации.
По данным Мелиоративного кадастра на 01.01.2008 г. из 4,34 млн. га орошаемых площадей России 2.15 млн. га находится в ЮФО. В качестве примера на рисунке 1.-5 представлена схема размещения оросительных систем в Ставропольском крае. В ЮФО функционируют наиболее мощные мелиоративные объекты, отличающиеся своей многофункциональностью: крупнейшие оросительные системы, водообеспеченные за счет переброски водных ресурсов pp. Кубань, Волга, Терек, Сулак магистральными каналами комплексного назначения (орошение, обводнение, водоснабжение, энергоснабжение и т. д.) со значительной пропускной способностью и водохранилищ, обеспечивающих межрегиональное обслуживание (рис. 1. - 6). К ним относятся следующие каналы, обслуживающие одновременно территории различных субъектов Федерации: - Большой Ставропольский канал (Ставропольский край, Карачаево-Черкесская Республика), протяженность 485 км, расход 180 м3/с; Рис. 1-5. -Схема размещения орошаемых площадей в Ставропольском крае
Наличие и характеристика земельных и водных ресурсов
В сельскохозяйственных предприятиях ЮФО неуклонно снижается заготовка кормов, как по валовому объему, так и в расчете на одну условную голову крупного рогатого скота, что объясняется сокращением поголовья скота и недостаточной обеспеченностью кормами оставшихся животных. В период 2004-2007 гг. заготовка грубых и сочных кормов (без зернофуража) сократилась в округе с 2624,3 тыс. т корм. ед. до 1432,2 тыс. т корм. ед. или на 45,4%. Заготовка грубых и сочных кормов на одну условную голову крупного рогатого скота (без свиней и птицы) в сельскохозяйственных организациях за этот период снизилась с 20,2 ц корм. ед. до 13,4 ц корм. ед. или на 33,7.%. Урожайность ведущих сельскохозяйственных культур на орошении и богаре в ЮФО, определенная автором по результатам анализа данных сельхозпредприятий, собранных агроэкономистами ОАО «Севкавгипроводхоз» для обоснования проектных решений, представлена в таблице 2.-1. Эти данные убедительно показывают, что фактором, лимитирующим продуктивность сельхозугодий, является недостаток влагообеспеченности, чем и объясняется широкое развитие орошения на этой территории, начиная с истории Древней Руси и кончая современным периодом.
В округе проживает 22907141 чел (15,78 % населения от населения РФ), плотность населения - 36,8 чел./км. В настоящее время в ЮФО сложилась крайне тяжелая социально- экономическая ситуация, во многом связанная с перестройкой экономики и хозяйственного механизма страны. Согласно данным исследования Росстата (начало 2008), самый высокий уровень безработицы из российских регионов отмечен в Чечне (53%) и Ингушетии (47,3%). В Дагестане, Карачаево-Черкесской и Кабардино-Балкарской республиках уровень безработицы составляет от 17% до 20%.
Среднемесячная зарплата в ЮФО за 3 квартала 2008 г. ниже этого пока зателя в среднем по РФ, составляя 67,82% , и превышает прожиточный минимум в регионе не более чем в 1,5 раза. Основополагающую роль в решении вышеуказанных социально-экономических и эколого-экономических проблем в ЮФО может играть комплексная мелиорация сельскохозяйственных земель, на базе орошения, обеспечивающая коренной перелом в повышении стабильности и росте продуктивности агроландшафтов, способствующая сохранению и воспроизводству почвенного плодородия эффективному использованию сельскохозяйственных угодий, росту занятости и качеству жизни населения. Для этого в ЮФО имеются все условия и, прежде всего, важнейшие природные ресурсы - энергия солнца, земля и вода, характеристика которых приводится ниже по тексту.
В составе категории земель сельскохозяйственного назначения площадь сельскохозяйственных угодий - земельных угодий, систематически используемых для получения сельскохозяйственной продукции - составляет 43,89 млн. га [Государственный (национальный) доклад, 2008]. На долю несельскохозяйственных угодий в 2007 г. приходилось 5,62 млн. га, или 12,1%. К сельскохозяйственным угодьям отнесены: ЮФО характеризуется наиболее высоким природно-ресурсным потенциалом России для сельскохозяйственного производства. Значительные тепловые ресурсы обеспечивают возможность выращивания практически всех сельскохозяйственных культур и не являются фактором, ограничивающим урожайность. Суммы эффективных температур более 10 С составляют 2800-3600, возрастая в направлении с севера на юго-восток. Однако большая часть территории находится в зоне недостаточного увлажнения, что не позволяет в полной мере использовать высокие потенциальные возможности этих земель.
Районирование территории Северного Кавказа по коэффициенту природной увлажненности и испаряемости, выполненное ЮжЫИИГиМом, выявило снижение коэффициента увлажнения и рост засушливости климата также в направлении с запада на восток (рисунок 3.-1) [Ильинская, 2001]. Этот фактор в значительной степени определяет величину, качество и стабильность урожая (рисунок 3 .-2). Так, абсолютные значения урожайности пшеницы в естественных условиях в период 2001-2007 гг., отличающихся по обеспеченности осадками, изменяясь по годам, максимальны для Краснодарского края, несколько снижаются для Ставропольского края и Ростовской области и достигают своего минимума для Республики Калмыкии и Волгограда.
За последние 30 лет отмечен процесс аридизации климата в Северо-Кавказском регионе. Неравномерность распределения влаги и ее дефицит, обусловленный недостаточностью атмосферных осадков, интенсивным испарением и суховеями лимитирует продуктивность земледелия и снижает его стабильность. Урожайность сельскохозяйственных культур на орошаемых землях не только выше урожайности в естественных условиях, но и существенно меньше подвержена изменчивости по годам (таблица 2.-1), что свидетельствует о важ ной роли орошения в стабилизации и увеличении биопродуктивности сельхозугодий.
Реализация продукционного потенциала агроландшафта, помимо водо-обеспеченности, тесным образом связана с уровнем почвенного плодородия и агротехники. Выполненная в ЮжНИИГиМе оценка урожайности озимой пшеницы по Ростовской области показала, что на богаре средняя урожайность за 1990-1999 гг. составила 24,8 ц/га, при орошении 38,7 ц/га, а в опытно-производственных хозяйствах, где окультуренность почв и агротехника выше, 53,7 ц/га [Ильинская,2001].
Анализ почвенных условий (рисунок 2.-4) показывает, что почвенный покров Южного федерального округа отличается большим разнообразием, но, в целом, характеризуется хорошими показателями (таблица 3.-1), на основании чего можно сделать вывод об их пригодности для возделывания практически всех сельскохозяйственных культур и возможности получения высоких и устойчивых урожаев при регулировании водного и солевого режима и использования других приемов комплексных мелиорации для воспроизводства почвенного плодородия и обеспечения устойчивости агроландшафтов.
При разработке основных направлений развития орошаемого земледелия для кормопроизводства в ЮФО обоснование расчетной продуктивности сельхозугодий выполнялось с учетом продукционного потенциала и экологической устойчивости агроландшафта, согласно рекомендациям [«Технологии управления продуктивностью ..., 2008].
По определению разработчиков «Технологии , 2008» продукционный потенциал (потенциально возможная продуктивность) - максимальная величина продуктивности фитоценоза в данных почвенно-климатических условиях при благоприятном сочетании внешних факторов окружающей среды (достаточное внесение минеральных и органических удобрений, полное соответствие требований растений к параметрам увлажнения и температуре, высокий уровень культуры производства) при существующих агротехнологиях.
Следовательно, можно говорить о продукционном потенциале агролан-шафтов, используемых в естественных условиях, и продукционном потенциале орошаемых земель, для достижения которого необходим соответствующий комплекс мелиоративных мероприятий. Таблиц 3.-1. — Осредненпые показатели основных типов почв Северного Кавказа [Ильинская, 2001]
Как отмечалось выше основным способом повышения продукционного потенциала естественных сельскохозяйственных угодий ЮФО является комплексная мелиорация агроландшафта и, в первую очередь, развитие орошаемого земледелия в засушливых и очень засушливых районах при условии высокого уровня агротехники. Это обеспечит рост использования приходящей суммарной солнечной радиации, оптимизацию водно-воздушного режима почвы, повышение энергетического ресурса почвы за счет внесения органических удобрений и химических мелиорантов, улучшение водно-физических свойств почв, предотвращение засоления и осолонцевания.
Для улучшения мелиоративного состояния орошаемых земель и обеспечения устойчивости земледелия на орошаемых землях необходимо соблюдение экологических требований: - обеспечение экологически обоснованной продуктивности орошаемых земель; - создание бездефицитного баланса гумуса путем повышения энергетического ресурса почвы; - снижение ирригационной нагрузки за счет применения малообъемных способов орошения; - уменьшение объема дренажного стока, сбрасываемого за пределы системы и т.д.
Обоснование слагающих сложного комплекса мелиоративных мероприятий и оценка их вещественно-энергетической эффективности — важнейшая задача проектирования. Известно, что на орошаемых землях происходит существенное изменение энергетического баланса в системе «атмосфера — растительный слой — почва». Увеличивается использование солнечной энергии в агроценозе на 3-6%, что вызывает повышение в среднем на 50%, энергии почвообразования и энергии, аккумулированной в фитомассе за счет повышения урожай ности, которая возрастает от 2 до 8 раз в зависимости от типа почв. Но при этом снижается количество энергии, возвращаемой в почву, так как часть энергии отчуждается с урожаем и возникает опасность снижения буферного запаса почвенного гумуса [«Технологии управления продуктивностью ...., 2008].
Следовательно, знание статей энергетического баланса и его направленности при повышении продуктивности агроценозов и выполнении комплекса мелиоративных мероприятий необходимо для оценки эффективности последних. В работе использован новый, предложенный ГНУ ВНИИГиМ Рое-сельхозакадемии [Кирейчева и др., 2006], подход к оценке энергетических потоков теплового баланса в экосистеме: « почва - растение - грунтовые воды», который позволил оценить эффективность орошения для различных типов почвы ЮФО на основе изменения при проведении гидротехнических мелиорации такой статьи энергетического баланса, как турбулентная энергоотдача (таблица 3.-2). Турбулентная энергоотдача почвы и растительного слоя в окружающую среду определяется как разность между приходными статьями теплового баланса (радиационный баланс) и эффективно расходуемыми (энергия почвообразования, энергия, аккумулированная в продукции фитомассы и почвенном гумусе) и характеризует долю неэффективно используемой экосистемой энергии. Проведение орошения, снижая величину турбулентной энергоотдачи почвы и растительного слоя в окружающую среду по сравнению с естественным состоянием агроландшафтов, увеличивает эффективность использования поступающей солнечной энергии.
Данные таблицы 3.-2 свидетельствуют о максимальной эффективности орошения для бурых полупустынных почв. Оптимальная сбалансированность энергетических потоков наблюдается у черноземов обыкновенных, что говорит об их сниженной потребности в орошении.
Выполненная оценка климатических и почвенных условий рассматриваемого региона позволила автору рассчитать продукционный потенциал основных типов почв и обосновать необходимый комплекс агротехнических и мелиоративных мероприятий, в частности орошения, для повышения урожайности и обеспечения устойчивости земледелия в ЮФО.
пашня; залежь; кормовые угодья (сенокосы и пастбища); многолетние насаждения. Площадь пашни составила 22,83 млн. га, залежи - 0,05 млн. га, многолетних насаждений — 0,41 млн. га, сенокосов — 1,41 млн. га, пастбищ - 19,2 млн. га (рисунок 2.-6). В округе неуклонно возрастают площади залежи. В период с 2003 по 2007 гг. общая площадь залежи в ЮФО изменилась с 47,2 тыс. га до 48,6 тыс. га.
Большая часть мелиорируемых земель ЮФО представлена орошаемыми землями. На отчетную дату - 01.01.2008 г. в ЮФО во всех категориях земель, включающих сельскохозяйственные угодья, лесные площади и лесные насаждения, которые не входят в лесной фонд, и тому подобные земли имелось 2,198 млн. га орошаемых земель и 74,6 тыс. га осушенных. [Государственный (национальный) доклад, 2008]. В целом по округу площади мелиорируемых земель занимают 5,18 % от общей площади сельскохозяйственных угодий, из них доля орошаемых площадей составляет 5,0 %, осушенных земель - 0,18 % от общей площади сельскохозяйственных угодий.
Хорошее мелиоративное состояние земель наблюдалось на 1072 тыс. га угодий, что составляет 2,44% от общей площади сельскохозяйственных угодий, удовлетворительное - на 578,5 тыс. га или на 1,32 % от площади сельскохозяйственных угодий и неудовлетворительное - на 673,1 тыс. га или на 1,53 % от площади сельскохозяйственных угодий.
На значительных площадях орошаются земли в Краснодарском и Ставропольском краях, Волгоградской, Астраханской и Ростовской областях, республике Дагестан при этом мелиоративное состояние большей части земель характеризуется как хорошее. За отчетный 2007 год площадь мелиорируемых земель в ЮФО сократилась за счет перевода орошаемых земель в богарные, особенно это проявилось в Ставропольском крае (26,8 тыс. га) и Ростовской области (8,5 тыс. га).
Наличие и состояние мелиорированных сельскохозяйственных угодий по субъектам ЮФО на 01.01. 2008 г. представлено в таблице 2.-2 по данным Кадастра мелиоративного состояния орошаемых и осушенных сельскохозяйственных угодий и технического состояния оросительных и осушительных систем за 2007 г.
Методология управления продуктивностью сельскохозяйственных земель на основе комплексной мелиорации
Составным мероприятием ресурсосберегающих технологий является использование севооборотов, включающих рентабельные культуры и культуры, улучшающие плодородие почв.
Определяющим условием рентабельности мелиоративного земледелия и сохранения продуктивного долголетия поливных угодий становится научное обоснование рациональной структуры посевных площадей, характеризующейся следующими преимуществами: - земли отводятся под наиболее урожайные культуры, которые дают сравнительно больше валовой продукции, чистого дохода с единицы площади и сокращают тем самым сроки окупаемости затрат на строительство оросительных систем; - подбор культур и их соотношение в севообороте способствуют равномерному и полному использованию оросительной воды; - вводятся научно обоснованные севообороты, повышающие плодородие почв и урожайность выращиваемых культур.
В сочетании с инженерными ирригационно-мелиоративными мероприятиями севообороты служат наиболее радикальным средством борьбы с засолением и заболачиванием орошаемых земель. Введение и освоение на мелиорируемых землях специализированных кормовых севооборотов, в которых создаются оптимальные условия для выращивания требуемых кормовых культур и значительного повышения их продуктивности, можно рекомендовать с целью интенсификации кормопроизводства и достижения требуемой структуры и качества кормов. Благодаря возделыванию в посевах групп культур с различными биологическими и адаптационными признаками в таких севооборотах гарантируется более высокая устойчивость производства кормов в зависимости от погодных условий. Размещение в кормовых севооборотах культур по производству малотранспортабельного сырья вблизи ферм и комплексов позволяет на 30-40% снизить транспортные расходы, что особенно важно в степных зонах при больших размерах хозяйств. Для производства зеленых кормов, сенажа, силоса можно рекомендовать травяные севообороты с насыщенностью их до 70-80% многолетними травами. Для производства сочных кормов наиболее эффективны прифермские севообороты, концентрированных — зернотравяные. В районах возделывания кукурузы и люцерны наиболее продуктивны кукурузо-люцерновые севообороты.
При введении кормовых севооборотов необходимо соблюдать следующие общие требования: - в кормовых севооборотах размещают культуры, необходимые для производства сырья с оптимальным энерго-протеиновым соотношением, а также обеспечивающие максимальный сбор питательных веществ с единицы площади; - развитие кормовой базы на основе внедрения культур, обеспечивающих кормопроизводство белком, что позволит существенно уменьшить зависимость производства продукции животноводства и птицеводства от импортных закупок белковых компонентов; - преимущественное значение имеют культуры универсального использования с полной механизацией технологических процессов при их выращивании, заготовке и раздаче кормов животным; - видовой состав культур в основных и промежуточных посевах должен обеспечивать равномерное поступление растительного сырья в течение вегетационного периода при максимальном использовании климатических ресурсов.
В условиях высокой распаханности территории и ограниченности естественных угодий кормовые культуры на пашне при орошении являются основным источником производства кормов для летнего и зимнего содержания скота. При этом главными требованиями к кормовым севооборотам являются конвейерность производства растительного сырья и повышение продуктивности пашни за счет возделывания интенсивных кормовых культур, получения двух-трех урожаев в год на основе применения средств химизации и орошения.
На орошаемых землях степной зоны наиболее рациональны севообороты, насыщенные до 40-50% люцерной или смесью люцерны со злаковыми травами. Весьма свободное варьирование видовым составом в основных и промежуточных посевах в звене однолетних культур (3-4 поля) делает такие севообороты универсальными применительно к хозяйствам различной специализации.
Крупным резервом увеличения производства кормов на пашне при орошении являются промежуточные посевы, позволяющие получить с той же площади дополнительно 1-2 урожая в год.
Интенсификация лугового кормопроизводства базируется на мероприятиях коренного улучшения при орошении природных кормовых угодий - сенокосов и пастбищ, прежде всего культурных. Большое значение для повышения продуктивности и качества корма имеет технология многоукосного использования естественных и сеяных орошаемых травостоев. Необходим также правильный подбор видов и сортов трав, оптимальный режим их использования, внесение научно-обоснованных доз удобрений. Рост урожайности кормовых культур, безусловно, зависит от внедрения в производство высокоурожайных сортов, развития сортового семеноводства на базе перевода его на промышленную основу, внедрения прогрессивных технологий выращивания, уборки и послеуборочной доработки семян.
Реализация вышеизложенных требований к техническому уровню реконструируемых и вновь строящихся оросительных систем в значительной мере повысит объемы инвестиций необходимые для развития орошения в ЮФО. В настоящее время Федеральной целевой программой "Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006-2010 годы и на период до 2012 года" предусмотрено выделение средств на реконструкцию ряда мелиоративных систем и отдельно расположенных ГТС - реконструкцию Большого Ставропольского кана ла, Донского и Саратовского магистральных каналов, реконструкцию и ремонт гидротехнических сооружений Невинномысского канала, Шапсугского водохранилища и ряда других ГТС, имеющих износ более 50%.
Удельные показатели стоимости строительства (реконструкции) оросительных систем, дифференцированные в зависимости от их технических характеристик, разработаны специалистами ГП СНЦ «Госэкомелиовод» и ИНПЦ «Союзводпроект» по заданию Департамента мелиорации Минсельхоза Российской Федерации . Показатели стоимости составлены в ценах 2001 года и предназначены для обоснования инвестиционных программ развития мелиорации Российской Федерации. Агрегированные показатели стоимости строительства, реконструкции, технического перевооружения оросительных систем для Южного федерального округа по данным [Госэкомелиовод, ИНПЦ «Союзводпроект». 2005] приведены в таблице 4.-4.
В таблице 4.-5 представлены обобщенные по субъектам ЮФО данные об удельной стоимости строительства и реконструкции оросительных систем, утвержденные при рассмотрении 32 инвестиционных мелиоративных проектов, разработанных проектными институтами по заданию Департамента мелиорации и технического обеспечения Минводхоза РФ в период 2005-2007 гг. Полностью сведения об удельной стоимости строительства и реконструкции конкретных оросительных систем ЮФО приведены в Приложении В.
Обращает внимание существенная разница между стоимостью, предложенной в качестве нормативной [Госэкомелиовод, ИНПЦ «Союзводпроект». 2005], и фактической стоимостью строительства оросительных систем. Это объясняется прежде всего недостаточно высоким техническим уровнем задаваемым при реконструкции систем и низкой долей строительства новых систем в общем объеме мелиоративного строительства, что вызвано отсутствием бюджетного финансирования и необходимых средств у сельского товаропроизводителя для оплаты работ.
Приоритетные направления в совершенствовании технического состояния оросительных систем и использования наукоемких технологий
В связи со значительными потерями на фильтрацию магистральных каналов в земляном ложе, достигающими 234 млн. м , для всех вариантов предложено повышение их КПД: уплотнением русла методом кольматационных взрывов, что позволяет экономить до 139 млн. м водных ресурсов и противофильтрационной облицовки типа «бетон по пленке» с экономией до 212.3 млн. м3 водных ресурсов (при изменившихся объемах водозабора). КПД магистральных каналов при этом возрастает до 0.88 Экономия водных ресурсов за счет противофильтрационных мер позволяет обеспечить водой до 69.85 тыс.га орошаемых земель.
Оптимальная пропускная способность ПЕК, согласуемая с потребностями орошения, определялась с учетом режима работы существующих водохранилищ и емкости сезонного регулирования стока предлагаемого к строительству Малого-ковского водохранилища. Работа Малогоковского водохранилища планируется в многотактовом режиме, в период между сработками оно заполняется избытками стока. В вариантах организации питания системы с использованием зарегулированного стока сбросных и дренажных вод для частичного погашения сезонных дефицитов воды на орошение емкость регулирования водохранилища значительно снижается, что обеспечивает возможность расширения площадей обводнения за счет экономии привлекаемых водных ресурсов. При пропускной способности ПЕК (55 м3/с) емкость Малогоковского водохранилища для указанного варианта 13.3 млн. м3, для варианта без повторного использования сбросных вод 40.0 млн. м3.
Для предотвращения неплановых сбросов на системе построено 25 водоемов суточного регулирования стока суммарной емкостью 11.2 млн. м3, Кроме имеющихся на системе водоемов сезонного и суточного регулирования намечается строительство 20 дополнительных общей емкостью 1925 тыс. м3, выполняющих прежде всего роль буферных водохранилищ, регулирующих в течение суток сток распределителей, и использующихся также в качестве отстойников для работы дождевальных машин.
Вариант с пропускной способностью Правоегорлыкского магистрального канала 55 м3/с и подпиткой канала Левая ветвь из Дмитриевского водохранилища обеспечивает минимальные параметры новых сооружений Малогоковского водохранилища и насосной станции «оборотной» перекачки его стока в ПЕК. Однако, этот вариант питания системы не принят по условиям неблагоприятного гидрохимического состояния р. Егорлык и Дмитриевского водохранилища. В современном состоянии р. Егорлык имеет в створе села Дмитриевского минерализацию от 1г/л до 2т/п. После ввода новых площадей ПЕООС сброс неиспользованной Кубанской воды сократится до санитарной проточности, а поступление высокоминерализованных грунтовых вод и сброс дренажных останутся на прежнем уровне. В результате минерализация воды в Дмитриевском водохранилище будет изменяться от 2,3.—2 ,8г/л в летние месяцы до 5 г/л в зимне-весенний период. Подача воды такого качества в канал Левая ветвь после смешения обусловит минерализацию его воды 0,9... 1,2 г/л, что недопустимо для полива предкавказских черноземов, расположенных на большей территории системы. Прогнозные расчеты водно-солевого режима, выполненные с использованием компьютерных программ WASTR-1 и WASO-4, определили величину максимально-возможной общей минерализации воды, исключающей накопление натрия и осолонцевание почв, на уровне 0,8-1,0 г/л.. Кроме того, канал Левая ветвь является источником сельскохозяйственного водоснабжения и согласно требованиям правил выбора и оценки качества источников минерализация его воды не должна превышать 1 г/л. По этим соображениям в качестве расчетного выбран вариант организации системы питания с головным забором в ПЕК обводнительных расходов р. Егорлык из Новотроицкого водохранилища расходом 55 м3/с без учета повторного использования сбросных и дренажных вод.
С целью снижения минерализации воды в водоприемниках намечена утилизация дренажных вод и использование их для нужд рыбного хозяйства, для чего на балках предусматривается строительство русловых рыбоводных прудов, оборудованных рыбоуловителями, в комплексе с буферными прудами для предварительной биологической очисткой коллекторно-дренажных стока. Аналогом техно 151 логии подготовки воды перед подачей ее в рыбоводный пруд принята система подготовки поверхностных вод для пополнения подземных горизонтов (а.с. № 1057438) с использованием высшей водной растительности (ВВР). Эффективность очищающей способности ВВР в отношении биогенов, минерализации, остаточных количеств пестицидов отмечается многими специалистами. Так по данным Казанского отдела УралНИИВХ эксплуатация двухкаскадных биологических прудов с водными растениями за 34,5 часов контакта обеспечивает снятие 99% всех форм неорганического азота, 60% Na++ К ; 71% S02 4H 83% СІ".
Для предотвращения неплановых сбросов оросительной воды на системе построено 25 водоемов суточного регулирования стока суммарной емкостью 11,2 млн. м3. Кроме имеющихся на системе водоемов сезонного и суточного регулирования намечается строительство 20 дополнительных общей емкостью 1925 тыс. м3, выполняющих прежде всего роль буферных водохранилищ, регулирующих в течение суток сток распределителей, и использующихся также в качестве отстойников для работы дождевальных машин.
Орошаемые участки намечено использовать под 6-8-польные севообороты с чередованием сельскохозяйственных культур: многолетние травы; озимые колосовые, пожнивные; сборное поле; кукуруза на зерно; кукуруза на силос; озимая пшеница, летний посев многолетних трав (таблица 5.-5). Проектная урожайность сельскохозяйственных культур определялась с учетом природно-ресурсного потенциала и экологической устойчивости агроландшафта для характерных почвен-но-климатических зон, представленных на системе: черноземной и каштановой. В таблице 5.-5 приведены данные о проектной урожайности севооборотных участков.
Последняя хорошо согласуется с рекомендациями по расчетной продуктивности почв ЮФО для обоснования развития орошения, приведенными в таблице 3.-6. Состав сельскохозяйственных культур расчетных севооборотов с максимальным насыщением их кормовыми культурами соответствует направлению сельскохозяйственного производства хозяйств.
