Орошение
Ороше́ние (ирригация), комплекс мероприятий по поддержанию водного режима почв, оптимального для растений, испытывающих в естественных условиях недостаток во влаге; один из основных видов мелиорации. Включает комплекс технических, агротехнических, организационно-хозяйственных мероприятий, в основе которых лежат гидротехнические приёмы нормирования подачи воды в почву и превращения её в почвенную влагу. Орошение необходимо не только в аридных условиях, но и в лесостепной и лесной (преимущественно в подзоне южной тайги) зонах для периодического полива овощных культур и многолетних трав (орошение пастбищ). Поддержание запасов влаги в вегетационный период растений на оптимальном уровне влияет на качество продукции растениеводства, а также позволяет увеличить урожайность культур на 15–30 % (в зависимости от почвенно-климатических условий региона), в засушливых условиях сухостепной зоны – в 3–4 раза. Орошение улучшает микроклимат в приземном слое воздуха, а также общую гидромелиоративную обстановку, смягчает жёсткие экологические условия сельскохозяйственных угодий территорий с аридным климатом. Правильное применение орошения способствует усилению аэробных процессов в почве, приводящих к ускорению процесса нитрификации.
Виды орошения
Орошение в зависимости от длительности и эффективности воздействия бывает регулярным и разовым. При регулярном орошении оросительную воду в виде полива подают на орошаемое поле в зависимости от содержания влаги в почве, потребности сельскохозяйственной культуры в ней, метеорологических условий (значений температуры, испаряемости, дефицита влажности воздуха и др.), наличия запаса воды, достаточного для всего периода вегетации, и др. Разовое орошение – однократная подача воды на орошаемое поле (влагозарядковое орошение), осуществляемое при влагозарядковом поливе в начале вегетации, или глубокое весеннее увлажнение почвы водами местного стока (талыми, паводковыми и др.), распределяемыми по орошаемой площади т. н. системой дамб, перемычек и других гидротехнических сооружений (лиманное орошение). При лиманном орошении в почве создаётся запас воды, достаточный для получения высоких урожаев сельскохозяйственных (преимущественно кормовых) культур. Основные районы лиманного орошения в РФ: Заволжье, Северный Кавказ, степные районы Западной и Восточной Сибири. Для осуществления орошения на массивах земель создают оросительную сеть – сложную техническую, в ряде случаев многофункциональную систему, целевое назначение которой – обеспечение экономически и экологически обоснованной высокой продуктивности орошаемого земледелия. Оросительная сеть состоит из источника орошения, водозаборного устройства, магистральных, межхозяйственных и внутрихозяйственных каналов, трубопроводов, технических средств полива и дренажно-сбросной сети. Оросительная сеть вместе с орошаемыми полями представляют собой оросительную систему.
Основные способы орошения
Поверхностное, дождевание, внутрипочвенное, капельное и аэрозольное (мелкодисперсное). Каждый из них включает свой комплекс приёмов распределения воды на орошаемом поле и характеризуется специфическими особенностями насыщения поливной водой расчётного слоя почвы до оптимального уровня. При поверхностном орошении поливная вода подаётся на поверхность почвы по сети арыков, борозд, полос или затоплением чеков. При дождевании подача воды в виде искусственного дождя на поверхность почвы и растения осуществляется с помощью разнообразных дождевальных установок, машин, аппаратов. Орошение внутрипочвенное осуществляется системой подпочвенных увлажнителей (водоводов), благодаря чему обеспечивается равномерность полива, поддерживается влажность корнеобитаемого слоя почвы, сохраняется структура почвы, предотвращается появление на ней корки, уменьшается расход поливной воды и её потери на испарение с поверхности почвы, создаются условия для автоматизации всего технологического цикла орошения. Капельное орошение – локальная подача воды в приствольное пространство плодового дерева или кустарника в виде капель малым расходом (до 0,4 л/ч) через специальные водовыпуски, капельницы (с поверхности земли из трубопроводов с капельницами, расположенными на высоте до 0,5 м, или непосредственно в корнеобитаемый слой почвы из трубопроводов, расположенных на глубине до 0,3 м), что обеспечивает хорошую аэрацию почвы. При этом способе вода равномерно падающими каплями подаётся непрерывно к каждому растению на протяжении всего вегетационного периода в количестве, соответствующем водопотреблению данной культуры. Аэрозольное орошение осуществляют путём распыления поливной воды (диаметр её капель менее 0,5 мм) для повышения влажности воздуха и снижения температуры в посеве сельскохозяйственных культур.
Орошают также сточными водами, водой с растворёнными удобрениями (удобрительное орошение). Выращивание сельскохозяйственных культур при орошении имеет свои особенности: специфические приёмы обработки почвы, повышенные дозы удобрений, согласование поливов с обработкой посевов и т. д. Большое значение имеет предупреждение засоления почв, которое во многих странах (Иран, Ирак, Сирия, Индия и др.) приняло катастрофический характер, и борьба с ним путём промывок и строительства дренажной сети. В засушливых районах мира орошаемое земледелие является основой для ведения сельскохозяйственного производства. Площадь орошаемых земель в мире в 2019 г. 342 млн га, на них получили почти половину всей продукции растениеводства. Развитие орошения в мире сдерживает дефицит воды во многих странах. В РФ в 2020 г. насчитывалось 4,7 млн га орошаемых земель, из них в неудовлетворительном состоянии – 791 тыс. га, требовалась реконструкция систем на 2 млн га.
Историческая справка
Орошение применялось в доземледельческих культурах, у народов, занимавшихся интенсивным собирательством. Практика отведения с помощью систем каналов паводковых вод на земли, где растут полезные растения, известна некоторым австралийским племенам и индейцам Большого Бассейна; у восточных моно в доиспанский период такие каналы достигали 1,5–2 км в длину. Однако наибольшее значение имело орошение для развития земледелия.
Оросительное земледелие в Старом Свете развивалось за пределами первичных очагов сложения земледелия – в засушливых предгорных и речных долинах, куда первые земледельцы переселялись с богарных земель плоскогорий. Наиболее ранние и примитивные ирригационные сооружения относятся к периоду керамического неолита (6-е тыс. до н. э.). Первоначально поля орошали лиманным способом. Такие конструкции прослеживаются на памятниках 6–5-го тыс. до н. э. Средней (Джейтун) и Передней (Чатал-Хююк) Азии. Лиманное орошение до сих пор широко применяется народами Центральной и Западной Азии, Северной и Северо-Восточной Африки. В горной местности применяется террасовая система орошения, при которой на пути ручьёв устраиваются ступенчатые запруды, задерживающие воду. Такая система орошения известна в Средней Азии, у индейцев Анд, Северной Мексики и Юго-Запада США, на Маркизских о-вах и др.
Использование паводковых вод в орошении достигло совершенства в Древнем Египте. В долине Нила на рубеже 5–4-го тыс. до н. э. складывается бассейновая система орошения, при которой земли вдоль течения реки разделяли грандиозными дамбами на бассейны площадью до 2 тыс. га, которые, в свою очередь, невысокими дамбами делили на участки, затопляемые во время паводка; вода сохранялась на участках до двух месяцев, излишек её сбрасывался обратно в реку при помощи каналов.
В Месопотамии паводки часто носили разрушительный характер, и система водозаборных резервуаров, дамб и шлюзов защищала от них поля. Орошение осуществлялось с помощью каналов, выведенных из боковых русел реки. Древнейшие небольшие отводные каналы обнаружены в Чога-Мами, на левобережье реки Дияла (6-е тыс. до н. э.). Дальнейшее развитие орошения стало возможным только при стабилизации речных русел (конец 6-го – 5-е тыс. до н. э.). В раннем энеолите (конец 5-го – 4-е тыс. до н. э.) складывались первые простейшие оросительные системы на Ближнем и Среднем Востоке (Геоксюр 1 в Южной Туркмении, долина реки Дияла в Месопотамии, верховья Инда). В Шумере в конце 4-го – начале 3-го тыс. до н. э. были созданы сложные многоступенчатые системы ирригации с регулярной подачей воды с помощью головного сооружения, магистральных каналов, выведенных из дельтовых протоков рек Тигр и Евфрат, распределительных и оросительных каналов. Аналогичные оросительные системы складывались в середине 1-го тыс. до н. э. в Средней Азии (Хорезм, Фергана).
Кроме увлажнения земли, орошение способствовало восстановлению плодородия почвы речным илом, позволяя в течение сотен лет возделывать один участок. Поэтому области регулярно орошаемого интенсивного земледелия в плодородных долинах «исторических рек» стали очагами 1000-летней оседлости и развития древнейших т. н. речных цивилизаций Древнего Востока. Однако неумеренное применение орошения местами приводило к засолению почв.
Развитие орошения в горных областях Малой Азии и Закавказья требовало иногда проведения многокилометровых каналов. Так, урартский царь Менуа (конец 9 – начало 8 вв. до н. э.) прославился строительством оросительных каналов, некоторые из которых функционируют до сих пор, в том числе 70-километровый канал, проводящий воду по акведукам для орошения Ванской долины. В Иране, Афганистане, а также на юге Узбекистана в предгорных долинах Гиссарского хребта и других районах Средней Азии применяется орошение с помощью подземных каналов (кяризов), соединяющих поля с водоносным слоем почвы. Такие же подземные каналы известны в Южном Перу периода Наска. Местами для орошения используются водоподъёмные машины. В Хорезме использовалась система водоподъёмных машин (чигирей), которые приводились в действие при помощи конной тяги. В низовьях Сырдарьи во 2-й половине 1-го тыс. до н. э. на затухающих русловых протоках использовалась система водохранилищ, когда во время паводка вода отводилась от основного дамбированного русла в искусственное водохранилище, из которого осуществлялось орошение полей в течение поливного сезона. Позднее, в 17 – начале 19 вв. н. э., такая же система орошения использовалась в каракалпакских поселениях на этой же территории.
В Южной и Юго-Восточной Азии системы орошения связаны с задачей удержания муссонных вод. На Шри-Ланке для этого была создана система соединённых каналами водохранилищ.
В Мезоамерике, как и в Старом Свете, лиманное орошение стало развиваться по мере распространения земледелия на приморские и аллювиальные речные долины (3–2-е тыс. до н. э.). В засушливых областях Северной Мексики и Юго-Запада США стали складываться системы орошения, наибольшего развития достигшие в культурах пуэбло (1–2-е тыс. н. э.). Здесь известны оросительные сети площадью до 100 км2 с магистральными каналами длиной до 14 км. Не позднее 2-го тыс. до н. э. оросительное земледелие развивается в Перу. С рубежа новой эры – в 1-м тыс. н. э. здесь известны крупные системы каналов, некоторые из них функционируют до сих пор.