доклад на Международной научно-практической

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»
(ФГБНУ «РосНИИПМ»)
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ
И ПУТИ ДАЛЬНЕЙШЕГО
РАЗВИТИЯ МЕЛИОРАЦИИ
В РОССИИ
Докладчик:
Щедрин Вячеслав Николаевич,
академик РАН, д-р тех. наук, проф.,
директор ФГБНУ «Российский НИИ проблем мелиорации»,
г. Новочеркасск
2
1 Состояние АПК России
• Произошедшие изменения в агропромышленном комплексе страны привели:
- к снижению уровня продовольственной безопасности страны;
- к экономическому спаду и потере устойчивости развития АПК;
- к снижению роли мелиорации в АПК России;
- к системному понижению плодородия почв;
- к утере возможности соблюдения сельхозпредприятиями научно
обоснованных систем земледелия;
- к отрицательному балансу гумуса в почве из-за деградации и обеднения
почв гумусом и питательными веществами, в т. ч. сокращение в 3 раза
поголовья КРС привело к снижению вносимых органических удобрений.
• Состояние мелиоративного комплекса является «лакмусовой бумагой»
оценки состояния плодородия почвы и устойчивости развития АПК
страны.
3
ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РОССИИ ПО
ОСНОВНЫМ ВИДАМ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
(на население в 141 млн человек, 2012 г.)
Произведено
в 2013 году
Показатели
Потребность по медицинским нормам
и обеспеченность продовольственной
безопасности страны
Продовольственная
безопасность
млн т
в % от
потребности по
медицински
м нормам
По
медицинским
нормам,
млн т
в % от
потребности
в
млн т
дефицит,
млн т
5,45
45,3
12,0
85
10,2
4,75
Молоко
32,40
61,7
52,5
90
47,2
14,85
Овощи
13,00
68,8
18,9
95
17,9
4,95
0,82
90,1
0,9
95
0,86
0,04
Мясо
Рис
4
НАЛИЧИЕ МЕЛИОРИРОВАННЫХ ЗЕМЕЛЬ в РОССИИ,
1913-2010 годы
25.0
21.0
20.0
15.0
10.9
11.3
10.2
9,1
10.0
6.8
6.2
4.0
5.0
2.8
2.0
1.1
4.3
5.1
5.1
3.1
0.9
0.2
0.0
в рамках СССР
РСФСР
(Россия)
СССР
1913
всего, мелиморированные земли
РСФСР
(Россия)
1970
в т.ч. орошение
Россия
Россия
1990
2014
2010
в т.ч. осушение
4.8
5
Анализ показывает, что существует прямая связь между такими показателями как:
поголовье животных, потребность в кормах и площадью мелиорированных земель.
Так по сравнению с 1990 годом объем производства кормов снизилось с 116,4 до 14,2
млн т к.е., а поголовье КРС сократилось с 58,8 до 20 млн голов и площади
мелиорированных земель с 11,3 до 9,1 млн га, а фактически используемых еще меньше,
около 2 млн га.
Динамика изменения поголовья животных и объемов заготовки кормов
6
Сокращение поголовья животных привело к уменьшению
востребованности в кормах и, как следствие, к уменьшению посевных
площадей кормовых культур:
- с 38,4 в 1980 году ;
- до 18,2 млн га в 2012 году;
- всей посевной площади с 125,6 до 76,3 млн. га.
Динамика изменения посевных площадей в РФ в 1940-2012 годах, млн га
Показатели
Вся посевная площадь РФ + плодовоягодные
в т.ч. зерновые и зернобобовые культуры
технические культуры
картофель и овощи
кормовые культуры
многолетние насаждения плодово-ягодных
годы
1940 1980 1990 2005 2012
92,7 125,6 117,7 76,2 76,3
70,1 75,5 62,0 44,0 44,4
6,2
6,2
6,1 7,6 10,4
5,3
4,7
4,0 2,6 2,9
10,4 38,4 44,6 21,6 18,2
0,7
0,9
1,0 0,4 0,5
7
Кормовые культуры на орошаемых землях ЮФО и СКФО в 1990
году обеспечивали:
- получение до 30 % общего объема производства кормов;
- на орошаемых землях обеспечивалось стабильное получение
урожаев, в 1,5-2 раза превышающих продуктивность богарных
земель, а в отдельные сухие годы и в 3-4 раза.
Особенно это было ощутимо в острозасушливые годы (как это
было на юге России в 1979, 1981, 1988, 2010 и других годах),
когда только орошение позволяло создать резерв кормов и
сохранить поголовье животных в восточных районах
Ростовской области, Калмыкии, Дагестана, Ставрополья, где
засуха превращает эти районы в пустыню.
8
Структура посевных площадей на орошаемых землях
В1990 году в структуре посевных площадей отводилось под культуры:
 80 % отводилось под производство кормов,
в т. ч.
- 60,5 %под кормовые культуры;
- 29,8 % под зерновые культуры, из них 20 % под кукурузу на зерно;
 5,9 %технические культуры;
 3,5 %картофель и овощи.
Структура посевных площадей на мелиорированных землях России,
в 1990 году
Посевная площадь
на мелиорированных землях
вид мелиорации
Всего, тыс. га
Структура, %
Орошение, тыс. га
Структура, %
Осушение, тыс. га
Структура, %
показатели
7896
100
5138,3
100
2757,7
100
в т. ч. по видам культур
зерновые
2355
29,8
1337,9
26,0
1017,1
36,9
техничес
кие
284,4
3,6
123
2,4
161,4
5,9
картофель
и овощи
475,6
6,0
380,3
7,4
95,3
3,5
кормовые
4781
60,5
3297,1
64,2
1483,9
53,8
9
УЛУЧШЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПОСЕВНЫХ ПЛОЩАДЕЙ
В период перестройки доминирующее место на орошаемых землях стали
занимать зерновые культуры (55-60 %), причем не высокоурожайная культура –
кукуруза на зерно, а озимые и яровые колосовые и технические культуры (20-22
%).
Многолетние исследования ФГБНУ «РосНИИПМ» (ЮжНИИГиМ) и других
научных учреждений позволили разработать предложения по оптимальному
соотношению культур в структуре посевных площадей на примере ЮФО И СКФО.
Рекомендуемое соотношение культур в структуре посевных площадей на
орошаемых землях Юга России на 2015 год, в %
Федеральные округа
Всего
по ЮФО и СКФО
Зерновые
всего
в т.ч. рис
Технические
Овощные Кормовые
40,5
8,9
7,7
10,8
42,0
ЮФО
37,1
18,5
8,7
11,2
43,0
СКФО
43,0
1,6
8,3
11,9
36,9
В структуре посевных площадей кормовых культур должна возрасти доля
многолетних трав, способствующих восстановлению плодородия почвы.
10
Повышение плодородия почвы
Восстановление поголовья животных это не только вопрос продовольственной
безопасности по мясу и молоку, но и решение проблемы продолжающейся деградации
почвы, из-за недостаточного количества вносимых минеральных и органических
удобрений.
Так было внесено минеральных удобрений
в 1990 году по 97,5 кг д.в./га;
в 2012 году только 24,4 кг/га д. в.,
т. е. в 4 раза меньше,
Органических удобрений - было внесено:
- В 1990 году 389,5 млн тонн;
- в 2012 году 54,2 млн тонн, т. е. в 7,4 раза меньше.
Поэтому восстановление поголовья животных (особенно КРС) является не только
одним из условий повышения востребованности мелиорации для производства кормов, но
и гарантом получения объемов органических удобрений, достаточных для поддержания
плодородия почвы.
Общеизвестно, что навоз, получаемый от одной головы КРС, способна поддерживать
плодородие почвы одного гектара орошаемых земель.
В период восстановления поголовья животных пополнять дефицит органики в почве
мы должны путем:
посева сидеральных культур;
запашки соломы;
внесения торфа на подзолистых и серых лесных почвах и других мелиоративных
мероприятий.
11
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ИЗ СКАЗАННОГО
1 Осуществляемая аграрная политика, ориентированная на идеологию ВТО, приводит
к одностороннему развитию агропромышленного комплекса, потере ряда позиций и
направлений (животноводства, производство с.-х. техники, многих видов переработки),
всеобщего снижения почвенного плодородия, усилению зависимости от импорта многих
видов с.-х. продукции.
2 Опыт 60-90 годов прошлого столетия убедительно доказал, что устойчивое развитие
АПК в нашей стране возможно лишь при наличии развитой мелиоративной
инфраструктуры. В конце 20 столетия (1990 год) на основе мелиорации были решены три
проблемы на уровне продовольственной безопасностии – обеспечение населения
животноводческой продукцией (мясом, молоком), овощами и рисом.
3 Анализ состояния АПК России остро ставит проблему изменения парадигмы
развития сельского хозяйства страны с учетом того большого опыта земледелия,
накопленного за предыдущие десятилетия по использованию различных типов
севооборотов (кормовых, зерновых овощных и др.), направленной на сохранение и
повышение плодородия почв, борьбу с вредителями и болезнями в различных природноклиматических зонах страны. Необходимо так же эффективно использовать имеющийся
биопотенциал мелиорированных земель и далее развивать мелиоративный комплекс.
12 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СКОРРЕКТИРОВАННОЙ ПАРАДИГМЫ
РАЗВИТИЯ АПК В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ
• Пришло время пересмотреть парадигму развития АПК в современных
условиях.
Основные положения скорректированной парадигмы должны реализовать
следующие направления:
- обеспечение повышения уровня продовольственной безопасности
страны;
- государственный контроль за экспортом, снижение объемов экспорта не
переработанной с.-х. продукции и сырьевых ресурсов;
- совершенствование господдержки сельхозтоваропроизводителей и
переработчиков продукции, банковской системы кредитования;
- разработка комплексной программы восстановления животноводства и
кормопроизводства на основе восстановления мелиорации земель;
- внедрение современных систем земледелия (структура посевных
площадей, севообороты, системы удобрения, техника и технологии и др.);
- сохранение и воспроизводство плодородия почвы, на основе развития
животноводства и использования органических удобрений;
- решение социальных вопросов и развитие инфраструктуры на селе ;
- обеспечение выхода на внешний рынок и экспорта качественной
экологически безопасной продукции;
13
2 Создание оросительных систем нового
поколения, основные задачи и проблемы.
Водомерные посты 10-15 шт на 1000 га
Современная надежная ресурсосберегающая
поливная техника
Горизонтальный трубчатый дренаж с
комбинир. фильтрами из местных сыпучих
материалов
Коллекторно-дренажная сеть для
поддержания УГВ > 2.5-3 м
Водовыпуски и сетевые ГТС
40-50 шт. на 1000 га
 Удельный вес технически совершенной
оросительной сети > 50 %
 Срок службы 50-100 лет
Закрытая сеть в трубопроводах с КПД 0,97-0,99
Межхозяйственная оросительная сеть
Открытая сеть в облицовке и лотках с
КПД 0,95-0,98
Точки водовыдела 1-2 шт. на 1000 га
Регулирующие ГТС 50-60 шт. на 1000 га
Внутрисистемные водохранилища и бассейны
суточного регулирования объемом
5-10 % водозабора
Средства автоматизации
Водораспределения и водоучета
Схема сети узловая
с узлами водораспределения через 3-6 км
Каналы в противофильтрационной одежде
(ж/б и бетонопленочной) с КПД 0,93-0,98
14
Требования к техническому состоянию ОС
нового поколения
Техническое совершенствование оросительных систем
Внутрихозяйственная оросительная сеть
 Удельный вес технически совершенной
оросительной сети > 70 %
 Срок службы 25-50 лет
15
Основные требования к техническим характеристикам
оросительных систем нового поколения
Показатель
Коэффициент полезного действия сети КПД:
с облицованными каналами
Значение
не менее
0,90-0,95
с внутрихозяйственной сетью в лотках
0,90
с внутрихозяйственной сетью в трубах
0,95-0,97
Глубина залегания уровня грунтовых вод, м
Уровень автоматизации водораспределения системы, %
Коэффициент использования воды на поле (КИВ)
Коэффициент земельного использования (КЗИ)
Количество сооружений на 1000 га
Удельная протяженность трубопроводов и лотков при
поверхностном поливе, м п./га
более 3,5
не менее 70
не менее 0,8-0,95
0,93-0,97
не менее 50-60
20-35
Показатель гидравлической эффективности и
эксплуатационной надежности
не менее 0,90
Показатель обеспечения заданных гидромодулей
не менее 0,90
16
3 Анализ
возможности использования площадей под
создание низкоэнергоемких оросительных систем
17 Местоположение и площади для возможного устройства
деривационных НЭОС
№ пп
Район расположения анализируемых
площадей
Площадь
км2
тыс.га
1
ООС Большого Ставропольского канала
6220
622
2
Лево-Егорлыкской ОС
4740
474
3
Республикам Кабардино-Балкария,
Северная Осетия-Алания, Ингушетия,
Чечня, Дагестан, Карачаево-Черкесская
16418
1641
4
Краснодарского края и Р. Адыгея
1486
148
5
6
по Алтайскому краю
5950
595
по Р. Хакасия и примыкающего к ней
участка по южной границе Сибирского
Федерального округа
14543
1454
7
У южной границы Сибирского Федерального
округа
13601
1360
ИТОГО:
62 958
6 296
18
4 Конструкции низкоэнергоёмких
деривационных оросительных систем
19
ВОДОИСТОЧНИКИ
В качестве водоисточника в низкоэнергоемкой оросительной
системе могут выступать:
- реки (горные и предгорные) в их естественном или
зарегулированном состоянии;
- магистральные каналы;
- озера;
- местный поверхностный сток (поступающий в пруды) и др.
Основные требования к источнику орошения:
- подача воды в необходимом количестве и нужного качества
- водозаборное сооружение на водоисточнике должно
находиться на отметке, обеспечивающей необходимое превышение
над отметками орошаемого массива для создания требуемого
напора.
20
Схема энергоэффективной комбинированной
деривационной оросительной системы
21
Схема деривационной безнапорной оросительной системы
22
Схема деривационной напорной оросительной системы
23
СХЕМА ГОЛОВНОГО ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ
ДЕРИВАЦИОННОЙ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
24
5 Решение проблем фильтрации из водопроводящих
каналов и водоводов
25
Классификация полимерных материалов из
утилизированного сырья
Полимерные материалы из
утилизированного сырья (отходов
производства и потребления)
Из отработавших
автопокрышек
Из отходов
пластикового
производства
Из бытовых
отходов
Полимерные материалы из утилизированного сырья (отходов производства и потребления)
Полимерные материалы из
утилизированного сырья (отходов
производства и потребления)
Рулонные
толщиной 1-3 мм
Листы толщиной
1-3 см
Плиты толщиной
3-5 см
Типы полимерных материалов из утилизированного сырья (отходов производства и
потребления)
26
Узлы крепления и соединения противофильтрационных
покрытий из утилизированных автопокрышек
Крепление листов к откосу
Крепление листов на бровке канала
Соединение отдельных листов
Компенсатор деформаций в виде складки
1, 2 – гибкие листы; 3 – металлические шпильки; 5 – склейка ленты в местах швов;
7 – компенсатор деформаций; 8 – приклейка ленты к гибким листам
27 Конструкции противофильтрационных покрытий из
утилизированных автопокрышек
(патент РФ № 2494192)
На недеформируемых основаниях
На деформируемых основаниях
1, 2 – гибкие листы толщиной 1,0-2,0 см; 3, 4 – крепление металлическими шпильками на
откосах и уступе; 5 – продольные швы внахлест из лент полимерного клеящего материала;
6 – накладки из клеящего полимерного материала на головки шпилек; 7 – компенсаторы
деформаций в виде складки полимерного материала
28
Конструкция гибкого противофильтрационного
экрана из отходов полиэтилена
(патент РФ № 2530989)
Узел А
1 – грунтовое основание; 2 – геотекстиль; 3 – геосетка; 4 – крепление экрана на
бровке канала; 5 – слой расплава отходов полиэтилена
29
6 Основные принципы создания современной
поливной техники ( совмещение с идеологией
точного орошения)
30
Основные требования к дождевальным машинам
нового поколения сформированных
с учетом особенностей точного земледелия
Требования к функциональным характеристикам дождевальных машин как к элементам
технологии точного земледелия сформированы с учетом принципов точного
земледелия, а именно:
 принципа информативности, в котором точное земледелие – это постоянный
количественный и качественный мониторинг местных почвенно-климатических,
погодных, производственных и социальных особенностей производства
сельскхозпродкуции;
 принципа комплексности, в котором точное земледелие – это дифференцированное
использование всех природных, биологических, техногенных и экономических ресурсов
участка поля для производства сельскохозяйственной продукции;
 принципа адаптивности, в котором точное земледелие – это учет индивидуальности
каждого участка агрофона и дифференцированного воздействия на него;
 принципа потенциальных возможностей, в котором точное земледелие – это
выявление критических факторов, лимитирующих урожай по качеству и количеству,
потенциальных возможностей почвы, растений, технологии и техники;
 принципа управления, в котором точное земледелие – это управление процессом
производства с дифференцированным воздействием на среду обитания растений и на
сами растения в нужном месте, в нужное время, с оптимальной интенсивностью и
оптимальным ресурсосбережением при соблюдении экологических требований.
31
7 Основные подходы к современному
орошаемому земледелию
и их влияние на технологию орошения
и конструктивные особенности ОС
32
Зональность почв и почвенные процессы
Негативные процессы в почвах юга России,
возникающие при регулярном орошении
33
ПРОЦЕССЫ
Подтопление, заболачивание,
переувлажнение
ПРИЧИНЫ
Близкое залегание УГВ
Вторичное засоление
Близкое залегание минерализованных ГВ и использование вод с повышенной
минерализацией и неблагоприятным химическим составом
Щелочность, солонцеватость,
нарушение кальциевого режима
- // -
Уплотнение и слитизация
Повышенное содержание минералов группы монтмориллонита и смешаннослойных минералов Механическое уплотнение за счет с.х. техники, недостаток в
почве кальция и органики, полив водой неблагоприятного состава, нарушение
системы севооборотов
Дегумификация - снижение общего
содержания гумуса и его
качественного состава
Полив водой плохого качества и отсутствие условий для протекания процессов
гумификации, а именно: реакция среды (рН) – ближе к нейтральной, toоптимальная температура–30-35о, но протекает как и нитрификация, при t от 5 до
55о, достаточное количество кислорода, оптимальная влажность почвы (60-70 %),
присутствие органики, в том числе пожнивных остатков.
Денитрификация – нитраты и
нитриты при отсутствии кислорода
Анаэробные условия, препятствующие развитию процессов нитрификации и
восстанавливаются до газообразных гумификации
и молекулярных форм азота
Образование недоокисленных
соединений, куда входят токсичные
для растений вещества–
Анаэробные условия
сероводород, сода, закисное
железо, масляная, бензойная и др. кты.
Отсутствие условий для развития полезной для почвообразования микрофлоры.
Снижение микробиологической
Наибольшее разнообразие видового состава почвенных микроорганизмов и их
активности почв
высокая активность проявляются при влажности почвы 60…70 % НВ и в интервале
температур 20…30о С.
34
3
Орошение земель: Комплекс мелиоративных мероприятий по
проведению поливов, направленных на улучшение водного режима
почв.
Регулярное орошение: Вид орошения земель,
предусматривающий ежегодный полив возделываемых культур на
данном орошаемом массиве в соответствии с потребностью
растений.
Циклическое орошение: Вид орошения земель,
предусматривающий поочередное использование полей севооборота
в орошаемом и неорошаемом режимах.
Периодическое орошение: Вид орошения земель,
предусматривающий полив участков (дополнительных площадей),
прилегающих к орошаемому массиву в зависимости от наличия
излишков воды в годы повышенной влагообеспеченности.
35
Блок-схема технологии циклического орошения
Оценка состояния орошаемого массива
УГВ
выше
2,5 м
Глубинная
солонцеватость
Глубинное
вторичное
засоление
НЕОРОШАЕМЫЙ
РЕЖИМ
Дренаж
Подбор культур,
способствующих
понижению УГВ
УГВ глубже
2,5 м
Конструкция ОС
и техника полива
Мелиоратив
ные
обработки
Химическая
мелиорация
Поверхностная
щелочность
Поверхностная
солонцеватость
ОРОШАЕМЫЙ
РЕЖИМ
Комплексная
мелиорация
Мелиорация
земель с
компл. почв.
покровом
Агротехнические мероприятия
Подбор
засухоустойчивых
культур
Севообороты
Подбор
влаголюбивых
культур
Быстро
растворимые
МУ
Внесение
МУ
Медленно
растворимые МУ
Навоз, птичий
помет и др.
Внесение
органики
Удобрительномелиорирующие
компосты и смеси
Режимы орошения
36 Циклическое орошение сельскохозяйственных угодий
Циклическое орошение – это научно обоснованное использование
сельскохозяйственного массива в орошаемом и богарном режимах,
продолжительность и циклы, сменяемости которых определяются особенностями
многовекового процесса формирования почвенного покрова.
Основные положения использования циклического орошения следующие:
• пространственно-временная организация циклического орошения агроландшафтов
должна соответствовать их природной структуре и динамике;
• циклическое орошение следует производить там, где оно экономически целесообразно и способствует снижению деградации орошаемых почв;
• циклическое орошение не позволяет при искусственном поливе менять
благоприятный водный и солевой режимы, особенности которых предопределяют
формирование почв и эффективное использование водных ресурсов;
• территория участка, находящаяся под циклическим орошением, не должна выходить
за пределы экологически однотипных территорий, объединенных ландшафтнотехнологическими контурами с учетом экономических возможностей хозяйств.
Циклическое орошение обеспечивает выполнение следующих основных требований:
• предотвращение подъема УГВ за счет снижения потерь воды на сброс и глубинную
фильтрацию;
• снижение накопления и последующего выноса солей с коллекторно-дренажным
стоком;
• предупреждение водной эрозии при распределении поливной воды на поверхности;
• предупреждение пестроты увлажнения и переувлажнения пониженных участков при
дождевании;
• поддержание в почвенном слое максимально близкого к оптимальному уровня
влажности, аэрации и повышение почвенного плодородия.
37 Технологические схемы регулярного и циклического орошения
38
Предлагаемые варианты оросительных систем
АС № 1319804
АС № 1249104
АС № 1478392
АС № 1287793
АС № 1551291
Патент РФ № 2324332
39
Специальные севообороты при циклическом орошении
№
поля
Чередование культур при различной доле орошаемых полей
в севообороте, %%
75 %
Цикл/режим Севооборот
50 %
25 %
Цикл/режим Севооборот Цикл/режим Севооборот
1
2
3
Орошение
Мн. травы
Орош.
Мн. травы
Не орош.
Мн. травы
Орошение
Мн. травы
Орош.
Мн. травы
Не орош.
Мн. травы
Орошение
Не орош.
Озимая
пшеница
Не орош.
Озимая пшеница
4
Орошение
Не орош.
Кукуруза на зерно
Орошение
Не орош.
Озимая пшеница
+ крупяные
6
Орошение
Орош.
Орош.
7
Не орош.
8
Не орош.
Овощи, сборное
поле
Озимая пшеница
+ крупяные
Ячмень
(тритикале
яровое) с
подсевом мн.
трав
Кукуруза на
зерно
Озимая
пшеница +
крупяные
Овощи, сборное
поле
Бобовые (горох
или соя)
Ячмень
(тритикале
яровое) с
подсевом мн.
трав
Не орош.
5
Озимые
культуры на зел.
массу + поукосно
сложная
кормосмесь
Кукуруза на
зерно
Соя
Овощи, сборное
поле
Технические (сах.
свекла, соя и др.)
Ячмень
(тритикале
яровое) с
подсевом мн.
трав
Орош.
Не орош.
Не орош.
Орош.
Не орош.
Спасибо за внимание!