Мелиорация земель

Мелиора́ция (от лат. melioratio – улучшение) – это интегрированный комплекс научно-исследовательских и практических мероприятий, технических, хозяйственных и организационных решений, нацеленных на коррекцию неблагоприятных природных условий почвы для оптимизации их для нужд сельского хозяйства. Цель мелиорации – максимальное увеличение биопотенциала сельхозкультур за счет радикального улучшения качества земель. Это достигается путем повышения результативности и устойчивости аграрного сектора, уверенного производства агропродукции на основе сохранения и улучшения плодородия земли. Мелиоративные мероприятия направлены на создание благоприятных условий для включения в сельскохозяйственный оборот неиспользуемых и малопродуктивных земель, формирование адекватной структуры земельных угодий и предупреждение процессов опустынивания и деградации территорий, что важно для улучшения условий жизни населения и интенсификации сельхозпроизводства.

Типы и виды мелиорации

Одним из главных направлений в мелиорации является гидромелиорация, которая ориентирована на контроль и регулирование водного, воздушного и теплового режимов почв. Она включает мероприятия по орошению территорий и защите их от разрушительного воздействия вод, посредством создания гидромелиоративных комплексов и отдельно стоящих гидротехнических сооружений на землях с неблагоприятными условиями естественного увлажнения.

Мелиорировать земли можно разными способами, включая гидромелиоративный, гидролесомелиоративный, культуртехнический, агротехнический, химический, физический (структурный), климатический (тепловой) и биологический (фитомелиорация и зоомелиорация). Каждый из этих типов направлен на решение конкретных задач в области аграрной деятельности и улучшение условий возделывания земель.

Виды гидромелиорации, в частности, охватывают оросительную, осушительную, обводнительную, противопаводковую, противоселевую, противоэрозионную и противооползневую, каждая из которых имеет свои особенности и направления использования в зависимости от региональных особенностей и климатических условий. Для обеспечения эффективного орошения земель разрабатываются и строятся оросительные комплексы, которые представляют собой сложные инженерные комплексы. Эти комплексы задействованы в подаче воды, её равномерном распределении по аграрным угодьям и последующем удалении излишков воды за пределы орошаемых территорий. Для контроля уровня грунтовых вод, а также для предотвращения засоления и подтопления почв на орошаемых и смежных землях применяется строительство дренажных систем.

Улучшение состояния заболоченных и излишне увлажнённых территорий достигается через осушение, осуществляемое путём внедрения осушительных комплексов. В аридных условиях пустынь, полупустынь и степей для обеспечения потребностей населения и скотоводства применяется обводнение, которое часто комбинируется с орошением отдельных оазисов. В районах с ограниченными водными ресурсами для более эффективного управления водой проводится сезонное и многолетнее регулирование речного стока, включая создание водохранилищ. Там, где реки не способны обеспечить необходимую пропускную способность, осуществляется регулирование речных русел, а в низменных местах применяется кольматаж.

Противопаводковые меры включают разработку и реализацию решений для обеспечения безаварийного пропуска воды в периоды половодья и при сильных осадках, воздействующих на мелиоративные комплексы и водохранилища. Противоэрозионная технология направлена на защиту почв от эрозии и дефляции, предупреждение образования оврагов, борьбу с перемещением песчаных массивов и оползнями. Это достигается за счёт уменьшения количества и скорости поверхностного стока, увеличения устойчивости почв и пород к размыву, в том числе через строительство специализированных противоэрозионных гидротехнических сооружений.

Лесомелиорация, включая агролесомелиорацию, фокусируется на регулировании водного, воздушного, теплового и питательного баланса почв на обрабатываемых территориях через разработку, создание и поддержание мелиоративных защитных лесополос. Гидролесомелиорация способствует поддержанию необходимого водного режима (орошение и осушение) для поддержания жизнедеятельности и развития лесной растительности.

Культуртехническая технология, также известная как средообразующая, предполагает комплекс мероприятий по сведению лесокустарниковой растительности, очистке поверхности, коренному улучшению земель и организации территории. Эти действия осуществляются через проведение культуртехнических работ.

Мелиорировать землю агротехническим способом (агромелиорация) требуется для значительного повышения агрофизических свойств земли. Это достигается путем углубления и окультуривания пахотного слоя с неглубоким перегнойным горизонтом, добавления мелиорантов в слои с малым содержанием гумуса и проведения мелиоративного рыхления, щелевания или кротования для улучшения фильтрационных свойств почв.

Мелиорировать землю химическим способом – значит применять химические вещества для коррекции агрохимических свойств и кислотно-щелочного баланса почв. К таким методам относятся известкование, гипсование, закисление и фосфоритирование почв.

Физическая технология, включая землевание, пескование и глинование торфяных почв, направлена на улучшение структуры почв, повышение их плодородия и устойчивости.

Мелиорировать землю климатическим способом – значит применять меры по снегозадержанию, ускорению таяния снега, мульчированию почв и противозаморозным действиям, способствующим накоплению влаги и регулировке теплового режима почвы.

Мелиорировать землю биологическим способом (фитомелиорация) можно с использованием естественных или культивированных растений для улучшения агрохимических свойств почв и качества окружающей среды.

Дождевальные машины для гидромелиорации

Технологии мелиорации

Выбор технологии зависит от всех условий территории, причем гидромелиорация является наиболее распространенной из-за большого количества территорий с неблагоприятным водным режимом. В регионах с недостаточным естественным увлажнением, где часто возникают засухи и суховеи, земледелие без искусственного орошения становится рискованным и нестабильным. Засушливые условия делают невозможным аграрное использование пустынных и полупустынных территорий без применения оросительных комплексов. На участках с избыточной влажностью и на заболоченных землях необходимо осуществлять осушение. Для достижения оптимального уровня влажности почвы применяются комбинированные подходы: осушительно-увлажнительные и оросительно-осушительные комплексы, которые позволяют удалять излишки воды в периоды весенних паводков и сильных дождей, а также проводить дополнительное увлажнение во время засушливых периодов. В районах, где проводится орошение, обычно создается также коллекторно-дренажная сеть, предотвращающая избыточный подъем грунтовых вод и защищающая почвы от возможного вторичного засоления.

Для адаптации неиспользуемых земель под сельскохозяйственные нужды проводится уничтожение лесокустарниковой растительности, удаление пней и камней, выравнивание и подготовка поверхности, что достигается за счет культуртехнических и агротехнических работ. Кислые почвы на осушаемых территориях подвергаются известкованию, а солончаки и солонцеватые почвы мелиорируют химическим способом.

Интеграция различных видов мелиоративных мероприятий с последующим правильным аграрным освоением улучшенных земель, включая использование научно обоснованных методов земледелия, таких как севообороты, выбор подходящих культур и сортов, а также методы обработки почвы, формирует единый комплекс улучшения природных условий, известный как комплексные мелиорации.

Основное отличие мелиорационной технологии от других подходов к улучшению земель и повышению плодородия почв заключается в долгосрочности ее воздействия, благодаря кардинальным изменениям в характеристиках природной среды. Поэтому при проектировании, строительстве и эксплуатации мелиоративных комплексов, отдельных сооружений и устройств важно проводить так называемые "сухие" мелиорации. Важно обеспечить экологическую устойчивость ландшафтов и безопасное ресурсопотребление в условиях экономически оправданного роста продуктивности угодий.

Для проведения мелиоративных работ применяются специализированные машины и оборудование. В зависимости от типа необходимых работ используют разнообразные землеройные машины, кусторезы, корчеватели, камнеуборочные устройства, а также машины для укладки дренажа и труб, бетоноукладчики и другие специальные агрегаты. В ходе эксплуатации гидромелиоративных комплексов задействуют каналоочистители, машины для промывки дренажей и другое оборудование. На территориях с орошением активно используются различные дождевальные и поливные агрегаты.

Мелиоративные мероприятия требуют значительных капитальных вложений, но они окупаются в течение нескольких лет благодаря улучшению качества земель и увеличению продуктивности и рентабельности сельского хозяйства. Например, на орошаемых землях урожай может увеличиться в 3–5 раз, а на осушенных территориях — в 2–3 раза по сравнению с показателями до внедрения мелиоративных мер.

Важность в современном мире

Ирригация занимает ведущее место среди мелиоративных методов. Согласно данным ФАО, к 2019 году площадь, оборудованная под орошение, достигла 341,6 миллиона гектаров. Из них наибольшие площади орошаемых земель приходятся на Китай — 74,7 миллиона га, Индию — 70,4 миллиона га, США — 26,9 миллиона га, Пакистан — 19,9 миллиона га, Иран — 9,6 миллиона га, Бразилию — 8,0 миллиона га, Мексику — 6,8 миллиона га и Индонезию — 6,7 миллиона га. Россия оборудована на 4,67 миллиона га. Примерно 70% всех орошаемых земель мира находятся в азиатском регионе, причём в Китае, Пакистане, Иране и Бангладеш орошаемые территории составляют более 60% от всей пахотной земли. В Америке орошается 28 миллионов га земель, причём значительные площади под орошение находятся в таких штатах США, как Небраска, Калифорния, Арканзас, Техас, Айдахо, Колорадо и Канзас, где каждый штат имеет более 1 миллиона га орошаемых земель. Развитие оборудования орошения в США началось в начале 20-го века с создания в 1907 году Бюро мелиорации, управляющего водными ресурсами 17 западных штатов. В Европе наибольшие площади орошаемых земель находятся в Испании (3,9 миллиона га, что составляет 32% от всей посевной площади), Румынии (3,14 миллиона га), Италии (2,42 миллиона га) и Франции (2,6 миллиона га).

На землях, оснащенных системами орошения, производится более 40% мирового продовольствия и более 60% зерновых культур. Основным препятствием для развития орошения является усиливающийся дефицит водных ресурсов во многих странах.

По состоянию на 2020 год, общая площадь осушенных земель в мире достигла 187,5 миллиона гектаров. В Европе эта цифра составляет около 51,5 миллиона гектаров, в Азии — 59,25 миллиона гектаров, в Америке — 64,6 миллиона гектаров, из которых 47,5 миллиона гектаров приходится на США. В Африке осушено около 5 миллионов гектаров, а в Австралии и Океании — 2,18 миллиона гектаров. В большинстве стран мира основные работы по осушению земель завершены, и в настоящее время ведется постоянная реконструкция и модернизация осушительных комплексов. В некоторых странах, включая США, Германию, Францию, Чехию и Польшу, земли мелиорируют агротехническим, агролесотехническим и химическим способом.

История мелиорация в России

К 1913 году в Российской империи было мелиорировано 7,2 миллиона гектаров земель, из которых 3,8–4,0 миллиона гектаров были орошаемыми, а 3,2 миллиона гектаров осушены. Большинство орошаемых земель находилось в Туркестане, где в 1980 году был построен канал в Голодной степи. Значительные площади также орошались вдоль рек Сулак (Дагестан) и Кума в нижнем течении реки Терек (Северный Кавказ), на юго-западе, а также в Самарской, Саратовской и Астраханской губерниях. Осушительные работы проводились в Западной Сибири в Барабинской степи на площади 1417 тысяч гектаров, а также в Северо-Западном районе европейской части России. В период Первой мировой войны и Гражданской войны мелиоративная сеть сильно пострадала, и к 1922 году площадь мелиорированных земель сократилась до 5,2 миллиона гектаров. Снова мелиорировать земли начали в первую пятилетку (1928–1932 годы) и к 1941 году площадь мелиорируемых земель увеличилась до более чем 11,8 миллионов гектаров, включая до 5,5 миллионов гектаров осушенных земель.

В послевоенный период произошло восстановление и частичная реконструкция старых мелиоративных комплексов, а также строительство новых систем в таких районах, как Волго-Донской, Кубань-Егорлыкский, Терско-Кумский каналы и Барабинская степь в Западной Сибири. Мелиорировать землю активно стали после 1966 года, когда была принята государственная программа по масштабной мелиорации земель, что сопровождалось выделением значительных государственных инвестиций и материально-технических ресурсов. К 1990 году в России было 6,1 миллиона гектаров орошаемых и 5,4 миллиона гектаров осушаемых земель. На этих территориях производили 6 миллионов тонн зерна, весь объем риса, 5,4 миллиона тонн овощей, 1,3 миллиона тонн картофеля и 10 миллионов кормовых единиц.

На 1,2 миллиона гектаров орошаемых земель использовался поверхностный полив, в то время как на 4,9 миллиона гектаров применялось дождевание с помощью 79,3 тысяч дождевальных машин. Общая протяженность закрытой оросительной сети достигала 133,9 тысячи километров, а количество стационарных электрифицированных насосных станций составляло 10 тысяч единиц, из которых 75% были подкачивающими, обеспечивающими подачу воды в распределительные каналы и закрытые трубопроводы. В основном мелиорировали земли в Северо-Кавказском, Поволжском, Центрально-Чернозёмном и Западно-Сибирском регионах. Среди крупнейших оросительных комплексов по площади выделялись: Спасская (Самарская область) – 47,7 тыс. га, Комсомольская (Саратовская область) – 157,5 тыс. га, Приволжская (Саратовская область) – 46,2 тыс. га, Городищенская (Волгоградская область) – 27 тыс. га, Краснодарская (Краснодарский край) – 86 тыс. га, зона Большого Ставропольского канала (Ставропольский край) – 210 тыс. га.

Осушительная технология также интенсивно развивалась в Нечернозёмной зоне России. Все мелиоративные работы проводились в соответствии с Генеральной схемой развития, осуществляемой специализированными строительными организациями.

На современном этапе развития мелиорационной технологии в России произошёл переход от централизованно планируемой социалистической экономики к рыночной системе, что привело к значительному сокращению государственного финансирования данной отрасли и замедлению её развития. Тем не менее, мелиорация по-прежнему остаётся важной задачей, особенно в тропических странах мира. В период с 1990 по 2005 год общая площадь мелиорированных земель уменьшилась с 11,27 миллиона гектаров до 9,28 миллиона гектаров, включая уменьшение орошаемых земель с 6,16 миллиона до 4,50 миллиона гектаров.

Качество мелиоративного состояния орошаемых и осушенных земель продолжает ухудшаться: площадь земель в хорошем почвенно-мелиоративном состоянии сократилась на орошаемых территориях с 4,09 миллиона гектаров до 2,57 миллиона гектаров; на осушенных – с 2,46 миллиона до 0,92 миллиона гектаров. К 2021 году общая площадь мелиорированных земель составляла 9,45 миллиона гектаров, из которых 4,67 миллиона гектаров приходится на орошаемые и 4,78 миллиона гектаров – на осушаемые (6% от общей площади пашни). В состав государственного мелиоративного комплекса входят 669 оросительных, 900 осушительных и 57 комплексных систем, а также 14 296 гидротехнических сооружений, входящих в состав гидромелиоративных установок и 878 отдельно расположенных сооружений. В настоящее время реализуется Госпрограмма эффективного использования земель сельхозназначения и развития мелиоративного комплекса РФ, утверждённая постановлением Правительства от 14 мая 2021 года № 731.