В можно полагаться на дожди, надеясь при этом получить хороший урожай, и такие годы действительно случаются. Однако в большинстве случаев засушливый месяц летом может свести к нулю все старания аграриев, поэтому такой необходимой становится ирригационная система. успешного выращивания пищи: зерна, овощей, фруктов. Только благодаря искусственному орошению многие местности, лишь условно пригодные для сельского хозяйства, превратились в пышные сады. Орошение имеет свои тонкости и нюансы, и в них стоит разобраться.
Что такое ирригация
Сама по себе ирригация является частью более обширной науки, мелиорации, то есть преобразования земель для наилучшего использования. В мелиорацию входит как осушение болотистых местностей, так и обратный процесс — обводнение. По большому счёту, - это комплекс сооружений и механизмов, позволяющий доставить воду в местность, которая крайне нуждается в дополнительном поливе.
Кроме того, ирригацией называют весь комплекс мероприятий, призванных доставить воду для полива в любое место, где она требуется, независимо от методов — от сооружения прудов и каналов до подъёма грунтовых вод к поверхности. Человечество во все времена нуждалось в воде, поэтому такой нужной является ирригационная система. Определение в данном случае крайне лаконично — любая система, позволяющая доставить воду для полива растений, может считаться ирригационной.
Эволюция ирригационных систем
Самым примитивным методом полива является ручной труд без использования механизации. То есть если воду в сосудах доставляют от естественного источника. Несмотря на развитие технической мысли, этот способ применяется до сих пор, и не только в развивающихся странах Африки — многие дачники в нашей стране до сих пор носят воду вёдрами, чтобы полить грядки. Это труд с крайне малым КПД, поэтому люди всегда стремились механизировать процесс. Так появились всевозможные ирригационные сооружения, от среднеазиатских арыков до римских акведуков, которые до сих пор поражают воображение своей продуманной техничностью.
Доставка воды самотёком была возможна не везде, и скоро появились ветряные и которые не только могли молоть зерно, но и поднимать воду, направлять часть потока вопреки гравитации — вверх. На данный момент применение насосов и трубопроводов позволило свести участие человека к минимуму, ведь современная ирригационная система - это в первую очередь автоматизация процесса.
Поверхностный полив
По-прежнему популярный, но достаточно рискованный и неразумный вид ирригации - это поверхностный полив. Если подвод воды на поля осуществляется по поверхности земли, по бороздам, арыкам и каналам, существенно увеличивается испарение. При этом не исключены некоторые другие негативные явления.
Для поверхностного полива применяется простейшая ирригационная система. Это проточные канавы, борозды, в которые направляется вода из центрального канала или иного источника. Также к поверхностному поливу условно можно отнести лиманный метод ирригации, когда полые воды задерживают на ограниченных пространствах по аналогии с заливными лугами.
Дождевальные установки
Более приближена к природным явлениям оросительная система, в которой используется Вода из проложенных вдоль поля каналов поднимается в дождевальную установку, которая потом рассеивает влагу, имитируя дождь. По сути, это движущийся вдоль канала большой насос с длинной трубчатой системой для формирования облака водяных капель.
По сравнению с поверхностным поливом, такая схема орошения меньше размывает почву, щадит посадки и способствует равномерному увлажнению почвы на нужную глубину. К недостаткам этой системы относится больший на испарение.
Капельный полив
В условиях, когда приходится экономить воду, но при этом имеется настоятельная необходимость выращивать продукты питания, более экономичной и разумной является капельная оросительная система. Особенность капельного полива заключается в том, что вода не разливается по поверхности. Могут также полностью отсутствовать ее открытые источники.
Вода подаётся каплями через отверстия в специальном поливочном рукаве, который стационарно уложен вдоль ряда растений. Таким образом можно поливать строго те растения, которым необходимо внимание. Междурядья остаются практически сухими. Такие ирригационные сооружения обычно снабжаются автоматическими системами, включающими полив в определённое время и отключающими за ненадобностью.
Прикорневой полив
Ещё один интересный способ снабдить растения влагой - это прикорневой полив, когда несущий поток воды находится не на поверхности земли, а в заглублении, практически у корней. Условно можно считать прикорневым поливом мероприятия, связанные с подъёмом уровня грунтовых вод, чтобы растения получали влагу исключительно к месту требования. У этих двух подвидов есть существенное отличие: прокладка прикорневых труб не подходит, если необходимо орошение полей большой площади. А вот поднятие уровня грунтовых вод вполне подойдёт и способно превратить умеренно засушливую местность в урожайные земли.
Позитивные и негативные последствия искусственного орошения
К сожалению, ирригация не только несет положительные моменты, но имеет довольно серьёзные последствия для состояния почвы, поэтому бездумный полив в результате может только навредить. Землепользование следует рассматривать в долгосрочной перспективе, по мере возможности сохранять и улучшать сельскохозяйственные почвы, это даст неплохой задел на будущее. Каким же образом обычное орошение полей может навредить?
Сразу стоит упомянуть о положительном моменте. Именно ирригация даёт возможность существенно расширить площади земель, пригодных для выращивания сельскохозяйственных растительных культур. В мире становится больше пищи, и это хорошая сторона искусственного орошения.
К негативным же последствиям относятся такие явления, как ирригационная и стремительное засоление земель, и это не пустая угроза. Именно поэтому специалисты постоянно исследуют методы орошения на предмет сведения возможного ущерба к минимуму. Сюда же следует отнести бездумное расходование пресной воды, что в некоторых районах более чем расточительно. Поверхностный полив, по сравнению с капельным, убыточнее в разы, при этом он очень быстро приводит к эрозии почвы и её засолению. Если же при земледелии фермеры и агрофирмы злоупотребляют минеральными удобрениями, что даёт кратковременный всплеск урожайности, то засоление приобретает катастрофические темпы.
Разработка новейших методов ирригации - это инвестиции в будущее. Человечество существенно продвинулось в этом вопросе, но наверняка использовало ещё не все возможности. Остаётся надежда, что хищническое земледелие и примитивная ирригация рано или поздно уйдут в прошлое.
Глава восьмая ПО РУСЛАМ ДРЕВНИХ КАНАЛОВ
Под крылом самолета бесконечно, до самого горизонта, тянутся пески. Отсюда, с высоты, барханы кажутся мелкой рябью на поверхности гигантского песчаного моря. Впереди видны крутые изгибы небольшого древнего протока. Берега его то совершенно теряются в песке, то вновь отчетливо выступают на голом затакыренном острове. Недалеко от русла развалины древней крепости. Квадратные башни по углам и в середине стен, две башни перед входом: большая крепость имела мощную оборону.
Но что это там, внизу?
Рядом с руслом тянется тонкая темная ниточка. В сторону пустыни от нее отходят короткие паутинки. А недалеко от крепости - большой прямоугольник: что-то похожее на огромные грядки. Все это перекрыто движущимися песками, и лишь по отдельным кусочкам, составляющим нечто вроде пунктирного контура, можно проследить все изображение. С земли, пожалуй, и половины этого не заметишь.
Как водится, ничего таинственного в этом нет, все это дело рук человеческих. С самолета видны остатки магистрального канала с ответвлениями, следы полей.
Мы уже говорили, что история населения Хорезма - это история борьбы за воду. Если нет воды, то солнце - злейший враг человека. Сохнет земля, покрывается глубокими трещинами. Ветер приносит песок. Пустыня цепко хватается за каждый клочек сожженной земли, теснит человека. Бедная пустынная растительность привлекает лишь кочующие отары овец.
Но вот появляется вода, и солнце из врага становится верным союзником. Удобренная драгоценным аму-дарьинским илом земля здесь необычайно плодородна. Проходит несколько лет, и эта щедрая земля расцветает. Зеленеют поля, цветут плодовые деревья, а стройные тополя рядами выстраиваются вдоль дорог и каналов.
Но вода сама не приходит, А чтобы вырыть магистральные каналы, требуется колоссальный труд. Но это еще не все. По каналам и арыкам идет аму-дарьинская вода, и часть того огромного количества ила и песка, которое она несет, осаждается постепенно на их дне. Если не ухаживать за ними, не чистить и не углублять их периодически, то они заполнятся осадками так же, как и древние аму-дарьинские дельты.
История древней хорезмийской ирригации уже давно стала и сейчас еще остается одной из основных научных тем коллектива археологов-хорезмийцев.
В составе Хорезмской экспедиции вот уже более десяти лет работает специальный отряд - археолого-топографический. Руководит им сотрудник экспедиции Б. В. Андрианов. Пожалуй, это один из самых подвижных, самых беспокойных отрядов. Он почти никогда не задерживается надолго на одном месте, почти никогда не производит раскопок. Зато им открыты в самых разных районах Хорезма многие десятки новых археологических памятников.
Археолог в настоящее время не может обходиться без карты. Речь идет не об обычной мелкомасштабной карте, а о специальной, археологической. Составление археологической карты дело очень сложное и трудоемкое: такие карты существуют пока только для отдельных районов Советского Союза. Карта подводит итог многолетних археологических работ - разведок и раскопок. Только тогда она может быть достаточно полной для данного этапа исследований. Одновременно она является основой для дальнейших исследований территории.
Археологические карты бывают нескольких типов и преследуют при этом разные цели. Главная из них - это обзорная карта, на которую нанесены все археологические памятники всех времен.
Сплошное археологическое исследование территории (древнего Хорезма и сопредельных областей и, в конечном итоге, составление полной археологической карты - одна из главных задач Хорезмской археолого-этнографической экспедиции. Немалую роль в этом играет археолого-топографический отряд. Часто он действует самостоятельно, иногда совместно с другими археологами-разведчиками под руководством С. П. Толстова.
Пунктуально, километр за километром, короткими переходами отряд прочесывает пустыню. Его не задержат ни массивы песков и бездорожье, ни непогода. Там, где не может пройти машина, археолог идет пешком. Десятки приключений, опасных и смешных эпизодов, интересных открытий записаны в дневниках отряда.
В последние годы основной целью отряда стало исследование памятников древней ирригации. Основным результатом этих исследований будут детальнейшие карты древней ирригации по каждому из периодов хорезмийской истории, подготавливаемые сейчас к изданию под руководством С. П. Толстова и Б. В. Андрианова.
Огромные пространства обрабатывавшихся в древности земель и степень сохранности древних гидроирригационных сооружений делали практически невозможным использование при их изучении традиционных методов археологической разведки.
В Хорезмской экспедиции была выработана и успешно применена новая методика. Главный ее принцип - сочетание широких авиаразведок и аэрофотосъемки- с детальными наземными исследованиями.
Еще несколько дней назад звено этих маленьких машин - тупоносых бипланов АН-2 работало на опылении в одном из каракалпакских колхозов. Сегодня группа людей что-то монтирует над прорезанным в днище самолета люком. Через несколько часов самолет поднимается с Нукусского аэродрома и берет курс на восток. Быстро кончается полоса обрабатываемых земель. Под крылом пустыня.
Маленькому самолету не нужна специальная посадочная площадка, и он приземляется на такыре рядом с палаточным городком археологов. Над нижним люком укреплена большая аэрофотосъемочная камера, в которую сотрудник экспедиции инженер-геодезист Н. И. Игонин закладывает рулон широкой фотопленки. Рано утром самолет поднимается в воздух. На небольшой высоте, по заранее намеченным ориентирам, самолет «отутюжит» большой кусок пустыни. Вечером работа начнется снова.
Такыр рядом с платочным городком
археологов - отличная посадочная площадка
Аэрофотосъемка - очень ответственное дело. Но нет более кропотливой работы, чем работа с аэрофотоснимками. После проявления пленки с нее печатаются тысячи снимков. Н. И. Игонин неделями просиживает над большой чертежной доской, сравнивая отпечатки, «подгоняя» их один к другому - по линиям каналов, массивам песчаных гряд. Получаются большие планшеты - фотосхемы. Конечно, склеить весь отснятый материал невозможно; выбираются отдельные, наиболее интересные участки, важность которых для дальнейшей работы либо известна заранее, либо выясняется в процессе просмотра отпечатков. Неспециалист найдет мало интересного на сотнях на первый взгляд похожих друг на друга снимков. Специалисту они могут рассказать очень многое. Процесс изучения полученных аэрофотосъемкой снимков называется дешифрированием.
Чтобы фотосхемы были более выразительными, чтобы на снимках все интересующие археологов объекты проявились с максимальной четкостью, выбирается наиболее благоприятное для съемок время. Так, при дешифровке аэрофотоснимков выяснено, что памятники, не выраженные или очень слабо выраженные в рельефе с сильно разрушенными наземными конструкциями, лучше всего снимать весной или осенью. В это время разрушенные до основания стены городищ и крепостей, линии каналов, курганы демаскируют себя либо растительным покровом (после кратковременных дождей пустынная растительность буйно зеленеет), либо цветом.
С другой стороны, установлено, что лучшее время для съемок в течение дня - это, во-первых, утро, с 7 до 10 и, во-вторых, вечер, с 5 до 8 часов. В эти часы лучи солнца падают на землю под небольшим углом, и при косом освещении планировка древних памятников, даже в том случае, если их сооружения поднимаются над поверхностью всего на несколько сантиметров, хорошо заметна.
Археолог может пройти через могильник с несколькими десятками курганных погребений или через первобытное поселение с остатками домов-полуземлянок, не заметив ничего, кроме разрозненных черепков глиняной посуды. Помощь авиаразведок и аэрофотосъемки в таких случаях особенно важна.
Не приходится говорить, какую огромную помощь оказывает аэрофотосъемка при изучении древней ирригации. Ведь памятники ее почти совсем незаметны с земли. Даже огромные некогда береговые валы мощных магистральных каналов часто почти совсем не прослеживаются в рельефе. А русла их видны на такыре прерывистой, отличающейся лишь по цвету поверхности полосой. О древних же полях и говорить не приходится: на местности следы их может обнаружить только опытный, наметанный глаз.
Фотосхема - это своеобразная географическая карта, настолько подробная, что на ней видна каждая песчаная гряда, каждый островок такыра. Она помогает разведчикам двигаться в море песков, не теряя тонкой ниточки древнего канала и его ответвлений. Один за другим появляются на схеме значки с порядковым номером - «точки»: здесь археологи остановились, осмотрели и зафиксировали в дневниках, на чертежах и пленке остатки канала, собрали керамику и другие находки. Если расшифровать их, а ключ к расшифровке в дневниках, на чертежах и фотопленке, то возникает история древнего комплекса оросительных сооружений. Вместе с другими археологическими памятниками района работ эти материалы расскажут, когда были вырыты здесь каналы и устроены поля, долго ли они существовали, каков был характер земледелия и каков уровень ирригационной техники.
Эти древние каналы и следы полей не легко
обнаружить с земли
Особую выразительность и силу приобрели эти материалы, суммированные для всей территории Хорезма, для всего Приаралья. Они рассказали историю постепенного совершенствования приемов и методов ирригационного, поливного земледелия, историю, заполненную драматическими эпизодами борьбы за воду и со стихией воды. Периоды успешной борьбы людей с силами природы сменялись долгими годами разрух и запустения и новыми поисками и находками хорезмийских ирригаторов, ощупью познававших законы природы, учившихся управлять стихией, ставить ее на службу человеку.
Мы уже рассказывали в разных местах книги и о самых древних искусственно орошаемых участках, и о грандиозной ирригации античного и средневекового времени.
Возникшее в эпоху бронзы в наиболее древних частях Акча-Дарьинсжой дельты земледелие основывалось первоначально на использовании увлажненных низменных участков. Затем люди научились регулировать, задерживать избыточные паводковые воды в отмирающих протоках дельты. В дальнейшем, в бронзовом веке, появляются простейшие ирригационные сооружения уже нескольких типов. Земледельцы этого времени уже не только использовали дамбированные и искусственно заглубленные отмирающие протоки, но и научились сооружать небольшие арыки, для которых дамбированные русла играли роль магистральных каналов.
О каналах и орошаемых полях амирабадского времени довольно подробно рассказано в первой главе. Крупный магистральный канал с ответвлениями в нижней части и оросительная система площадью в 200 га уже являются предвестниками мощных ирригационных систем античного Хорезма.
Построенные руками рабов древнейшие античные каналы поражают огромными размерами. Ширина их (между береговыми валами) в архаический период достигает 40 м. Каналы тянутся вдоль древнего русла, поэтому имеют ответвления только с одной стороны. Любопытно, что большинство ответвлений отходит от канала под прямым углом.
Огромные размеры, и в частности очень большая ширина магистральных каналов свидетельствовали не только о силе рабовладельческого государства, но и о невысоком еще уровне научных знаний и практики строительства ирригационных сооружений. Каналы архаического типа - очень широкие и неглубокие - мало экономичны, так как значительное количество воды не доходит до полей, а либо испаряется, либо уходит (фильтруется) в почву. Поэтому в дальнейшем наблюдается постепенный переход к более узким и глубоким каналам.
Уже каналы кангюйские и кушанские имеют ширину от 6 - 8 до 18 - 20 м, а огромные - шириной около 10 и высотой до 4 м - валы указывают на их значительно большую, по сравнению с архаическими, глубину. Идут они уже не вдоль русла и рядом с ним, а прорезают такырную толщу на пространстве между двумя руслами. Естественно, ответвления, отходящие теперь обычно под острым углом, имеются не с одной, а с обеих сторон. Каналы времен расцвета хорезмийской античности ведут начало уже не от протоков дельты, а непосредственно от Аму-Дарьи; они были более надежными, так как не зависели от затухающих и часто меняющих свое течение протоков.
Античный период в истории Хорезма - это время, когда искусственно орошаемые земли занимали максимальную площадь. Даже в средние века, в период нового расцвета ирригационного земледелия (XII - XIV вв.), площадь орошаемых земель едва достигала 2/3 античной. Однако сооружения этого времени более совершенны: закончился переход к экономичным, узким и глубоким каналам, а оросительные системы с многочисленными ответвлениями получили вид ветвистых деревьев. Наиболее важным нововведением этого периода было употребление чигиря - водоподъемного сооружения в виде колеса с привязанными к нему сосудами. Появление его в Хорезме археологи относят к IX - X вв.; в это время в археологическом материале начинают встречаться в большом количестве обломки чигирных горшков - специально изготовлявшихся керамических сосудов, необходимых для устройства чигирей.
Другим важным усовершенствованием в земледельческом хозяйстве явилось употребление удобрений. Искусственно удобрять землю в Хорезме начали, по-видимому, еще в начале афригидского периода, в V - VI вв.; с IX - X вв. это нововведение получило уже более широкое распространение. Удобрение было довольно своеобразным - остатки старых сырцовых построек, содержавшие много селитры. Не исключено, что в связи с этим археологи недосчитаются многих памятников античного времени.
О более высоком уровне развития культуры земледелия в эпоху средневековья свидетельствует более широкий, чем в античное время, набор возделываемых сельскохозяйственных культур. В это время, по данным археологических раскопок, земледельцы выращивали не только зерновые культуры - просо, пшеницу и ячмень, но и абрикосы, персики, виноград, сливы, груши, дыни, арбузы, тыквы, огурцы, морковь, бобы и маш, хлопок и кунжут.
Детальное изучение памятников древней хорезмийской ирригации позволило разрешить еще один важный вопрос. Ученых уже давно заинтересовали причины, по которым пришли в запустение и были захвачены пустыней огромные пространства некогда цветущих земель. По подсчетам С. П. Толстова и Б. В. Андрианова, в период расцвета хорезмийской античности в Приаралье (в низовьях Аму-Дарьи и Сыр-Дарьи) площадь, занятая под ирригацию, занимала 3,5 - 3,8 млн. га, то есть в четыре раза больше, чем сейчас (При этом, однако, следует учитывать, что в то время охваченные ирригационными сооружениями земли использовались для земледелия во много раз менее интенсивно, чем сейчас. Размеры обрабатываемых участков были сравнительно небольшими и перемежались огромными необрабатываемыми землями. В античное время использовалось лишь 10% пригодных для орошения земель, в то время как сейчас на территории Каракалпакии их обрабатывается 30 - 40%, в южном Хорезме - 50 - 60%). В средние века, в XII - XIV вв., на тех же территориях ирригацией было охвачено уже только 2,4 млн. га. В пределах культурных оазисов площадь орошения по размерам приближалась к современной.
Захваченные пустыней районы - их называют землями древнего орошения - занимают, как видно из приведенных цифр, несколько сот тыс. га.
Существенным изменением («усыханием») климата равнин Средней Азии, изменением течения рек, наступлением песков, засолонением почв - этими и многими другими причинами пытались объяснить запустение обширных территорий в различных странах Передней и Средней Азии. Однако еще в первых обобщающих работах по истории Хорезма С. П. Толстов показал ошибочность этой точки зрения. «Причины,- писал он,- коренятся в процессах социальной истории. Переход от античного к феодальному строю и сопровождающие его варварские завоевания с последующими феодальными усобицами и нашествием кочевников - вот гениально указанное Марксом и сейчас документально доказанное решение этой проблемы. А то, что разрушено человеком, им же может быть и воссоздано. И ярким свидетельством этого является история Хорезма наших дней».
Исследования, проведенные Хорезмской экспедицией под руководством С. П. Толстова в последние годы, дали еще много новых материалов для подтверждения этой точки зрения.
Но самое главное, она подтверждается практикой народнохозяйственного строительства.
Уже давно, в процессе изучения земель древнего орошения возник вопрос: а нельзя ли эти обширные, некогда цветущие, а теперь пустынные районы возродить к жизни? Нельзя ли их включить в обширную программу ирригационного строительства для обводнения земель засушливых районов?
Для того чтобы представить масштабы, о которых идет речь, необходимо привести еще несколько цифр.
Площади земель древнего орошения:
1. В низовьях Сыр-Дарьи (левобережная часть Кзыл-Ординской области Казахской ССР и Кара-Калпакская АССР) - 2,5 - 2,8 млн. га.
2. В низовьях Аму-Дарьи: в Кара-Калпакской АССР - 800 тыс. га, в Присарыкамышской дельте (Та-шаузская обл. Туркменской ССР) свыше 1 млн. га. Общая площадь земель древнего орошения в Приаралье - почти 5 млн. га.
Как видите, цифры довольно внушительные. А ведь кроме этих площадей археологами выявлены огромные, пригодные для поливного земледелия массивы земель древнего орошения в Прикаспии и некоторых других ныне засушливых районах (Площадь «земель древнего орошения» на территории всей Средней Азии достигает 6 - 8 млн. га; по СССР же - 9-10 млн. га).
Схематическая карта земель древнего
орошения в низовьях Аму-Дарьи и Сыр-Дарьи
Археологи, исследуя совместно с географами земли древнего орошения Приаралья, пришли к выводу, что освоение этих земель, происходящее сейчас еще очень медленно и в незначительных масштабах, может быть резко ускорено. Расчеты показали, что необходимый подъем воды (всего лишь на 2 - 3 м) может быть обеспечен имеющимися и проектируемыми гидросооружениями.
Имеется возможность превратить нижнее междуречье Аму- и Сыр-Дарьи из района экстенсивного отгонного скотоводства в район интенсивного поливного земледелия и стойлового скотоводства. Новые миллионы гектар плодороднейших земель могут быть за сравнительно короткий срок введены в народное хозяйство страны.
Летом 1962 года на заседании Президиума АН СССР с докладом об итогах многолетних исследований земель древнего орошения, с предложениями об их новом освоении выступил начальник Хорезмской экспедиции член-корреспондент АН СССР, профессор С. П. Толстов. Вниманию виднейших советских ученых были предложены многочисленные карты, схемы, фотографии и расчеты, отображающие работы археологов и географов в Приаральских дельтах. Подводя итоги обсуждению доклада, Президиум АН СССР в своем решении отмечал, что работы Хорезмской экспедиции «позволяют внести коррективы в сторону увеличения проектируемых в настоящее время к первоочередному освоению под ирригацию площадей за счет земель древнего орошения.
Собранные археологами материалы глубоко заинтересовали специалистов, занимающихся проблемами ирригации Средней Азии. Они были использованы и используются сейчас при проектировании и сооружении ирригационных систем в низовьях Аму-Дарьи, на нижней и средней Сыр-Дарье, на Зеравшане, вдоль Южно-Туркменского канала. Недалек тот день, когда на просторах теперешней пустыни вместо песка и редкой колючей травы появятся поля и сады.
«С появлением медных орудий, со вступлением в эпоху энеолита (медно-каменный век), люди начинают решительное наступление на Нильскую долину». Неприветливо должна была встретить первых людей пойма Нила: непроходимые заросли вдоль берегов, обширные болота низменной Дельты, тучи насекомых, хищные звери и ядовитые змеи окрестных пустынь, множество крокодилов и бегемотов в реке и, наконец, сама необузданная река, в период паводка могучим потоком сметающая все на своем пути. Неудивительно поэтому, что впервые люди поселились в самой долине только на стадии неолита, имея уже довольно совершенные каменные орудия и разнообразные производственные навыки, да и пришли они сюда под давлением внешних условий.
В эпоху развитого неолита египтяне научились выращивать зерновые культуры - ячмень и пшеницу-эммер, которые служили для приготовления их основной пищи на протяжении всей древнеегипетской истории вплоть до греко-римского периода. Покрытая болотами и озерами дельта в целом была освоена позднее долины Нила, но земледельцы и рыбаки ее южных окраин раньше перешли к оседлости, чем население юга Верхнего Египта. Их поля были расположены главным образом на островах. Ранняя оседлость населения позволяет предположить, что ирригационные работы были освоены именно здесь.
«В течение тысячелетий Нил создал своими наносами более высокие по сравнению с уровнем самой долины берега, поэтому существовал естественный уклон от берега к краям долины, и вода после паводка не спадала сразу и распространялась по ней самотеком». Чтобы обуздать реку, сделать поток воды в период наводнения управляемым, люди укрепляли берега, возводили береговые дамбы, насыпали поперечные плотины от берегов реки до предгорий, чтобы задержать воду на полях до тех пор, пока достаточно не насытится влагой почва, а находящийся в воде во взвешенном состоянии ил не осядет на поля. Много сил потребовало и прорытие водоотводных каналов, через которые сбрасывалась в Нил перед посевом оставшаяся на полях вода. «Каждый коллектив людей, каждое племя, осмелившиеся спуститься в долину Нила и поселиться в ней на немногих возвышенных и недоступных наводнению местах, немедленно вступали в героическое единоборство с природой». «Приобретенный опыт и навыки, целенаправленная организация, упорный труд всего племени в конце концов приносили успех - осваивалась малая часть долины, создавалась небольшая автономная ирригационная система, основа хозяйственной жизни коллектива, соорудившего ее».
Вероятно, уже в процессе борьбы за создание ирригационной системы происходили серьезные изменения в общественной жизни родо-племенной общины, связанные с резким изменением условий жизни, труда и организации производства в специфических условиях Нильской долины. О происходивших событиях мы не имеем почти никаких данных и вынуждены реконструировать. По всей вероятности, в это время существовала соседская земельная община. Претерпевали изменения и традиционные функции племенных вождей и жрецов - на них возлагалась ответственность за организацию сложного ирригационного хозяйства и управление им; таким образом, в руках вождей и их ближайшего окружения концентрировались экономические рычаги управления. Это с неизбежностью должно было повлечь за собой начало имущественного расслоения.
Так в первой половине IV тысячелетия до н.э. в древнем Египте создается бассейновая система орошения, ставшая основой ирригационного хозяйства страны на многие тысячелетия, вплоть до первой половины нашего века. Древняя система орошения была тесно связана с водным режимом Нила и обеспечивала выращивание одного урожая в год, который в тамошних условиях созревал зимой (посев начинался только в ноябре, после паводка) и собирался ранней весной. Обильные и устойчивые урожаи обеспечивались тем, что во время разлива египетская почва ежегодно восстанавливала свое плодородие, обогащаясь новыми отложениями ила, который под воздействием солнечного тепла имел способность выделять соединения азота и фосфора, столь необходимые для будущего урожая. Следовательно, египтянам не надо было заботиться об искусственном поддержании плодородия почвы, которая не нуждалась в дополнительных минеральных или органических удобрениях. «Еще важнее то, что ежегодные разливы Нила препятствовали засолению почв, которое было бедствием для Месопотамии». Поэтому в Египте плодородие земли не падало на протяжении тысячелетий. Процесс обуздания реки, приспособления ее к нуждам людей был длительным и охватил, по-видимому, целиком все IV тысячелетие до н. э..
«Дожди в Египте почти не выпадают. Нил является единственным источником влаги». Поэтому уже несколько тысячелетий не забывается меткое выражение «Египет является даром реки Нил». Возвышение древнеегипетской цивилизации, в большой степени, было результатом её способности адаптироваться к условиям речной долины и дельты Нила. Регулярные ежегодные разливы, удобряющие почву плодородным илом и организация ирригационной системы земледелия, позволяли производить зерновые культуры в избыточном количестве, обеспечивавшем социальное и культурное развитие.
«Основой экономики Египта в этот период было сельское хозяйство.
Своеобразие истории древнейшего Египта состояло в том, что здесь в силу природных условий страны даже при тогдашнем уровне развития техники оказался возможным огромный рост производительности земледелия». Экономически господствовавшая группа нуждалась в создании средств для сохранения сложившегося в ее пользу положения в обществе, и такие средства политического господства над подавляющим большинством членов общины, видимо, создавались уже в это время, что, естественно, с самого начала должно было налагать определенный отпечаток на характер самой общины. Так в условиях создания ирригационных систем возникает своеобразная общность людей в рамках локального ирригационного хозяйства, которой присущи как черты соседской земельной общины, так и черты первичного государственного образования. По традиции мы называем такие общественные организации греческим термином ном.
Каждый самостоятельный ном располагал территорией, которая была ограничена местной ирригационной системой, и представлял собой единое хозяйственное целое, имея свой административный центр - окруженный стенами город, место пребывания правителя нома и его приближенных; там же находился и храм местного божества.
Силами отдельных номов, да и более крупных объединений было чрезвычайно трудно поддерживать на должном уровне все ирригационное хозяйство страны, состоявшее из небольших, не связанных или слабо связанных друг с другом оросительных систем. «Слияние нескольких номов, а затем и всего Египта в единое целое (достигнутое в результате длительных, кровопролитных войн) позволяло совершенствовать оросительные системы, постоянно и организованно их ремонтировать, расширять каналы и укреплять дамбы, совместно бороться за освоение заболоченной Дельты и в целом рационально использовать воды Нила». Совершенно необходимые для дальнейшего развития Египта, эти мероприятия было возможно осуществить только общими усилиями всей страны после создания единого централизованного административного управления. Сама природа как бы позаботилась о том, чтобы Верхний и Нижний Египет экономически дополняли друг друга. В то время как узкая верхнеегипетская долина почти сплошь использовалась под пашню, а угодья для выгона скота здесь были весьма ограниченны, в просторной Дельте большие пространства земли, отвоеванные у болот, можно было использовать также и как пастбища. Недаром существовала засвидетельствованная позже практика доставки в определенное время года верхнеегипетского скота на пастбища Нижнего Египта, ставшего центром египетского скотоводства. Здесь же, на Севере, была расположена большая часть египетских садов и виноградников.
«Так к концу IV тысячелетия до н.э. завершился наконец продолжительный так называемый додинастический период египетской истории, длившийся от времени появления первых земледельческих культур близ Нильской долины вплоть до достижения страной государственного единства». Именно в додинастический период был заложен фундамент государства, экономической основой которого стала ирригационная система земледелия в масштабах всей долины. К концу додинастического периода относится и возникновение египетской письменности, по-видимому первоначально вызванной к жизни хозяйственными потребностями нарождавшегося государства. С этого времени начинается история династического Египта.
«Ко времени раннего царства в основном было завершено сооружение бассейновой оросительной системы в долине Нила - ее плодородные земли стали использовать под пашни». Продолжался процесс освоения и осушения в значительной степени еще более заболоченной дельты, покрытой богатыми луговыми пастбищами для скота; в ее западных и восточных областях были разбиты многочисленные виноградники, сады и огороды, в центральных областях начали сеять зерновые культуры. Земледельческие орудия в период Раннего царства были такими же, как в Древнем царстве, хотя частично в то время они были, возможно, менее совершенными. Плуг первобытного вида изображают нам письмена-рисунки времени II династии. Мотыга показана на памятнике одного из додинастических царей. Деревянные серпы со вставными лезвиями из кусочков кремня были найдены десятками в одной из гробниц середины I династии. Помол зерна, как и позднее, производился вручную: грубые зернотерки (два камня, между которыми растирали зерно) дошли до нас от времени той же династии. «Разведение льна в период раннего царства доказано тем, что в могилах были найдены полотна и льняные веревки». При этом некоторые полотна - очень высокого качества, что говорит об искусном пользовании ткацким станком, о большом опыте в ткацком деле, а следовательно, и о развитом льноводстве. Большинство хлебных растений времени Древнего царства, если только не все, были уже известны египтянам и в период Раннего царства. «То же можно сказать о виноградной лозе, финиковой пальме, смоковнице и др. Вряд ли много новых видов было и среди овощей (корнеплоды, лук, чеснок, огурцы, салат и т.д.)». Льноводство было широко развито и до Древнего царства.
На цветущее состояние виноградарства при I и II династиях указывают бесчисленные винные сосуды, найденные в цельном виде или в обломках. Судя по печатям на глиняных пробках сосудов, местом процветания виноградарства, как и в позднейшие времена, был Нижний Египет.
Верхний Египет - узкая долина реки в южной части страны - и Нижний Египет, главную часть которого составляла расширяющаяся к северу часть этой долины, так называемая Дельта, многорукавная, близкая к морю и потому переполненная влагой и заболоченная, были освоены неодинаково. Уже при I династии Верхний Египет в письменности обозначался иероглифом, изображавшим растение, произрастающее на полоске земли. Нижний Египет - страна болотных зарослей - обозначался кустом папируса.
Объединение страны в двуединое государство "Нижнего и Верхнего Египта" произошло лишь в конце II династии. Слияние хозяйства Нижнего и Верхнего Египта в масштабах всей страны сыграло настолько большую прогрессивную роль в развитии сельского хозяйства, что позволило во времена Древнего царства вести грандиозное строительство великих пирамид. «Ирригационное земледелие стало основой древнеегипетского хозяйства. Объединение страны в одно целое было необходимо для поддержания в порядке, а также для расширения и усовершенствования огромного ирригационного хозяйства страны».
Создание ирригационной системы потребовало не только огромного труда и навыков в работе, но и большого развития знаний в области астрономии, математики, гидравлики и строительного дела. Поскольку земледелие в Древнем Египте было основано на бассейновой системе орошения, годовой цикл работ египетских земледельцев был тесно связан с водным режимом Нила. С древнейших времен земледельцы, а позднее астрономы Египта вели наблюдение за первым ранним восходом на небе звезды Пса (Сириуса), который сопутствовал поднятию вод Нила и знаменовал начало нового года. «На основании этих наблюдений был изобретен сельскохозяйственный календарь. Он делился на три времени года по четыре месяца каждый: "половодье" ("ахет"), "выхождение" ("пернит") и "сухость" ("шему"). Как показывают сами наименования времен года, они соответствовали водному режиму Нила и связанным с ним сельскохозяйственным работам». Календарный год древних египтян, состоящий из 365 дней был переходным (он расходился с астрономическим годом на 1/4 дня), поэтому времена года могли приходиться на разные месяцы. Новый год, возвещенный Сириусом, совпадал с началом их астрономического года только через 1461 год, составляющий так называемый период Сотиса (греческое название Сириуса). «Примитивный, но мудрый и полезный сельскохозяйственный календарь времен года можно рассматривать как практическое руководство для различных сельскохозяйственных работ. Например, согласно календарю одни земледельческие работы должны были выполняться во время спаривания тех или иных животных, другие - во время их приплода и т.п.»
«Специальные чиновники наблюдали за уровнем подъема вод Нила во время паводка. Высоту паводка отмечали на ниломерах, установленных в разных местах реки. Результаты наблюдений сообщали верховному сановнику государства и записывали в царские летописи». Ниломеры Древнего царства находились, вероятно, один вблизи Мемфиса, другой - на скалах острова Элефантина, возле первого порога. Мемфисский ниломер представляет собой колодец, выложенный из одинаковых по величине квадратных камней - вода в колодце поднимается и опускается вместе с поднятием и понижением вод Нила; на стене колодца сохранились древние пометки, отмечавшие уровень подъема воды.
Данные ниломеров позволяли заблаговременно предусмотреть размеры паводка, от которого зависел будущий урожай в стране. Известия о подъеме вод Нила гонцы разносили по всей стране, чтобы земледельцы могли подготовиться к паводку.
Если данные ниломера превышали обычный для того или иного времени уровень паводка, то стране грозило наводнение, при котором могли оказаться затопленными не только поля, но и селения. Этим объясняется, почему поселения в Египте ютились большей частью на холмах. Но гораздо больше бедствий стране приносил низкий паводок, при котором часть "высоких земель" (искусственно орошаемых) могла остаться неорошенной, вследствие чего ей грозила засуха, влекущая за собой неурожай и голод.
«С началом паводка в стране наступало великое ликование, которое воспето в более поздних гимнах Хапи, т.е. Нилу. В надписях древнего царства Нил характеризуется как кормилец царя и людей, который "стоит во главе Египта". Геродот пишет: "Когда же Нил покрывает страну, только отдельные города виднеются над поверхностью, совершенно подобно островам на Эгейском море".
В ирригационных работах принимали участие не только земледельцы, но и все подневольное население страны, отбывающее государственные повинности - "царские работы", работы "на дом царя" и "всякие работы нома". Но если отбывающие повинности были заняты на ирригационных работах временно и периодически, то земледельцы были обязаны постоянно поддерживать в порядке ирригационную сеть участков, на которых они работали. геоклиматический зерновой племенной паводок
«Земледелие всецело зависело от орошения. Ирригационная система делила все поля на верхние и нижние». Нижними назывались те, которые затоплялись во время разлива Нила. Для орошения этих полей создавались водохранилища, которые заполнялись водой во время разлива, а в сухое время года вода оттуда самотеком поступала на поля. На верхние поля, куда во время разлива вода не доходила, ее приходилось поднимать при помощи журавлей-шадуфов и водяных колес.
Концентрация людских и материальных ресурсов в руках администрации способствовала созданию и поддержанию сложной сети каналов, появлению регулярной армии и расширению торговли, а с постепенным развитием горнодобывающего дела, полевой геодезии и строительных технологий, давала возможность организовывать коллективные возведения монументальных сооружений.
«Согласно Виттфогелю, ирригационный способ земледелия является наиболее вероятным ответом доиндустриального общества на трудности ведения хозяйства в условиях засушливого климата». Википедия, Теория ирригационного государства, URL ru.wikipedia.org/wiki/Ирригационная_теория, 17.11. 2015. Связанная с этим способом хозяйства необходимость организованных коллективных работ приводит к развитию бюрократии и, как следствие, к усилению авторитаризма. Так возникает восточная деспотия, или «гидравлическое государство» (hydraulic state) -- особый вид общественного устройства, отличающийся крайним антигуманизмом и неспособностью к прогрессу (власть блокирует развитие).
«Степень доступности воды является фактором, определяющим (с высокой степенью вероятности) характер развития общества, но не единственным, необходимым для его выживания, Для успешного ведения земледельческого хозяйства необходимо совпадение нескольких условий: наличие культурных растений, пригодная почва, определенный климат, не препятствующий земледелию рельеф местности». Википедия, Теория ирригационного государства, URL ru.wikipedia.org/wiki/Ирригационная_теория, 17.11. 2015.
Все эти факторы абсолютно (и потому равно) необходимы. Разница лишь в том, насколько успешно человек может влиять на них, оказывать «компенсирующее воздействие» (compensating action): «Эффективность человеческого компенсирующего воздействия зависит от того, насколько легко неблагоприятный фактор может быть изменен. Некоторые факторы можно рассматривать как неизменные, так как при имеющихся технологических условиях они не поддаются человеческому воздействию. Другие поддаются ему легче». Так, одни факторы (климат) до сих пор практически не регулируются человеком, другие (рельеф) -- фактически не регулировались в доиндустриальную эпоху (область террасного земледелия была незначительна относительно общей площади обрабатываемой земли). Впрочем, на некоторые факторы человек может повлиять: завезти в определенную местность культурные растения, удобрить и обработать почву. Все это он способен сделать в одиночку (или в составе небольшой группы).
Таким образом, мы можем выделить два основных типа факторов земледелия: такие, изменить которые человеку легко, и такие, какие он изменить не может (или не мог большую часть своей истории). Лишь один природный фактор, необходимый для земледелия, не вписывается ни в одну из этих групп. Он поддавался воздействию человеческого общества и в доиндустриальную эпоху, но только при коренном изменении организации этого общества человеку необходимо было в корне изменить организацию своего труда. Этот фактор -- вода.
«Вода скапливается на поверхности земли очень неравномерно. Это не имеет особого значения для земледелия в регионах с высоким уровнем осадков, но крайне важно -- в засушливых областях (а самые плодородные регионы земного шара все находятся в зоне засушливого климата)». Поэтому ее доставка на поля может быть решена только одним способом -- массовым организованным трудом». Последнее особенно важно, так как некоторые неирригационные работы (например, расчистка леса) могут быть очень трудоемкими, но не требующими четкой координации, поскольку цена ошибки при их выполнении намного ниже.
Ирригационные работы связаны не только с обеспечением достаточного количества воды, но и с защитой от слишком большого ее количества (дамбы, дренаж и т. п.). Все эти операции, по мнению Виттфогеля, требуют подчинения основной массы населения небольшому количеству функционеров. «Эффективное управление этими работами требует создания организационной системы, включающей в себя либо все население страны, либо, по меньшей мере, его наиболее активную часть. В результате те, кто контролирует эту систему, обладают уникальными возможностями для достижения высшей политической власти». Википедия, Теория ирригационного государства, URL ru.wikipedia.org/wiki/Ирригационная_теория, 17.11. 2015
К. Витгофель в своей теории гидравлического государства пишет, что ирригационные работы связаны не только с обеспечением достаточного количества воды, но и с защитой от её избытка. Все эти операции требуют подчинения основной массы населения малой группе людей управляющих процессом. «Эффективное управление этими работами требует создания организационной системы, включающей в себя либо всё население страны, либо его наиболее активную часть. В результате, лица контролирующие эту систему, обладают всеми возможностями для достижения высшей политической власти». Так наглядно из природно климатических условий возникает хозяйственная система, которая в дальнейшем ведет к образованию государства.
Славилась уже в глубочайшей древности сельскохозяйственным прогрессом, достигнутым при помощи систематического орошения. С незапамятных времён существуют образцы оросительных сооружений в странах древнейшей культуры: в Китае , Индии и Египте , а в Новом свете - в областях исчезнувшего царства ацтеков . Египтяне не довольствовались периодическими разливами Нила для оплодотворения своих полей; а провели его воды, с помощью разветвлённой системы каналов, по всей своей плодородной области до края пустыни. Впоследствии перешли здесь к водочерпательным колёсам , поднимавшим воду на высоту .
В Европе древнейшими мастерами по части орошения являются этруски . Громадные остатки каналов между Адиджем и По свидетельствуют ещё в настоящее время об исполинских сооружениях, исполненных этим народом исключительно для обводнения полей. Своё искусство они передали римлянам . Последние высоко ценили воду, и ещё в настоящее время поражают их гидротехнические сооружения: возвышенные бассейны, водопроводные каналы, искусственные пруды и озёра, великолепная отделка источников и другие совершенные устройства для доставления хорошей воды .
Самым широким образом оросительные сооружения развились в Ломбардии . Сеть оросительных каналов в этой области, развиваемая и совершенствуемая со времён римлян, охватывала к началу XX века площадь до 450 000 гектаров . Главные каналы этой сети, в состав которых вошли и древние искусственные водотоки, построены были в начале средних веков частью монахами, частью городами Миланом , Кремоной и другими под владычеством Висконти , Сфорца , Паллавичино , а в области Мантуи династией Гонзага . Древнейший канал построен в 1057 году . Уже в 1216 году в Милане появляется собрание постановлений о пользовании водой, которые впоследствии были усовершенствованы и послужили основанием законодательства об орошении 1747 года . В XI веке монахи владели более чем 8 000 гектаров орошаемых лугов и продавали излишек своей воды. Для определения её количества пользовались особыми водомерами , в которых вода пропускалась через определённое отверстие (0,029 м²), при постоянном напоре (0,10 м). В минуту через такое отверстие протекает 2,1835 м³, что называется миланской унцией. Впоследствии вместо водяной унции стали пользоваться для измерения расхода другими устройствами и приборами, называемыми со времен Солдати, первого изобретателя такого прибора в XVI веке , модулями .
Основные сведения [ | ]
Насосная станция для забора воды на оросительные нужды
Оросительный канал
Оросительные трубопроводы
Передвижная установка для орошения
Орошение относится к гидромелиорации, которая представляет собой ряд мер, направленных на долговременное улучшение водного режима почвы с целью повышения её урожайности. Гидромелиорация осуществляется путём строительства инженерных гидротехнических сооружений , с помощью которых осуществляется просчитанное изменение или регулирование водного режима территории. Если орошение требуется осуществлять в местности бедной водными запасами, то предварительно следует провести обводнение территории, так как постоянная транспортировка требуемых для орошения объёмов воды была бы чрезвычайно неэффективной и дорогостоящей. С помощью же обводнения обеспечивается поступление воды естественным ходом, что позволяет её использовать в дальнейшем непосредственно в оросительных системах.
Эффективным является использование орошения вместе с другими видами мелиорации, например, с агролесомелиорацией, которая включает в себя создания защитных лесополос и участков. При этом возможно достичь не только улучшения почвенных условий, но и изменения в лучшую сторону микроклиматических условий, когда улучшается местный влагооборот в целом . В засушливых регионах только увлажнения почвы может быть недостаточно, так как при действии сухих ветров испарение с поверхности растений усиливается, и скорость подпитки из корневой системы может оказаться недостаточной, что приводит к увяданию. Также можно отметить такие виды мелиорации как опреснительные мелиорации, которые заключаются в выведении из почвы вредных солей, и тепловые мелиорации, когда полив культур производится тёплой водой.
В целом, орошение применяется в самых различных участках по климатическим условиям. Очевидно, что наибольшая нужда в орошении наблюдается в регионах с жарким сухим климатом (аридный климат), характеризующихся малым количеством осадков (200-300 мм в год). Показатель увлажнения (отношение годовой суммы осадков к потенциальной испаряемости) меньше 0,33, а дефицит испаряемости (разница между возможной испаряемостью за вегетационный период и продуктивно используемыми осадками) превышает 5000 кубических метров на гектар. В России к подобным землям можно отнести территорию Астраханской области . Данный климат типичен для государств Средней Азии , где основной культурой, выращиваемой с помощью орошения является хлопчатник .
Также орошение весьма эффективно в субаридных областях. Для них показатель увлажнения составляет меньше 0,77, а дефицит испаряемости - 2000-5000 м³ на гектар. Климат в таких областях более благоприятный, чем в зонах аридного климата, однако раз в несколько лет здесь случаются засушливые периоды, что может наносить большой ущерб сельскому хозяйству. Орошение здесь играет несколько иную роль, служит не столько для создания возможности произрастания, сколько для выравнивания колебаний объёма получаемой продукции по годам и более эффективного использования земель с возможностью снимать урожай несколько раз в год. Определяющими культурами являются кормовые и зерновые .
В зависимости от местной ситуации возможны разные способы проведения орошений. Во-первых, может орошаться как целиком вся площадь угодий, что характерно для засушливого климата, так и отдельные участки определённых культур, что свойственно для более влажных климатических районов. Во-вторых, орошение может осуществляться единожды за год (так называемое лиманное орошение), при котором в почве создаётся необходимый запас воды, используемый растениями в течение года, или же орошение может производиться постоянно .
Режим орошения [ | ]
В задачу орошения входит определение необходимого количества воды, требуемого для проведения оросительных работ с максимальной эффективностью. Для этого учитывают как местные климатические условия, так и вид орошаемых растений и требуемые ему условия для максимального произрастания и количества воды в разные периоды роста. Следует знать фазы развития той или иной культуры и обеспечивать требуемые условия для каждой из фаз. Можно выделить следующие фазы роста: прорастание, кущение, цветение и созревание. Наиболее водозатратной для злаковых культур является фаза кущения, тогда как, например, для хлопчатника - фаза цветения.
Различают поливную норму - количество воды, требуемое сельскохозяйственной культуре на один полив, и оросительную норму - весь объём воды на период орошения. Коэффициентом водопотребления называют количество воды, израсходованное растениями, на единицу урожая .
Оросительные системы [ | ]
Оросительные системы в общем случае состоят из нескольких компонентов :
- Водоисточник - река, пруд, водохранилище, скважина, обеспечивающие требуемый объём воды
- Водозаборное сооружение - регулирует забор воды в систему
- Сеть линейных водопроводящих устройств - каналы, лотки, трубопроводы
- Поливная сеть и устройства - непосредственно поливные полосы, борозды, чеки, ярусы, поливальные машины и устройства
- Водосборно-сбросная сеть - для сбора и отвода поверхностного стока с участка
- Дренажная сеть - для регуляции уровня подземных вод и отвода солей
- Вспомогательные сооружения - для регулирования напора, расхода и объёма воды, очистные сооружения и пр.
- Инфраструктура - дороги, лесополосы, сооружения энергоснабжения, производственные и жилые здания, пруды-накопители и пр.
Соответственно, можно выделить несколько типов оросительных систем в зависимости от применяемых компонентов. Например, если в качестве водозаборного сооружения используются насосные станции, то система является с механическим водоподъёмом, в отличие от самотечной системы. По типу открытости можно различить системы открытые, где используются каналы и лотки и закрытые, где используются трубопроводы. Также системы различаются по способу полива: поверхностного полива, дождевальные, рисовые, лиманного, капельного или внутрипочвенного орошения.
Почвенная влага [ | ]
Изучение и прогнозирование свойств почвенной влаги является одной из важнейших задач в орошении, так как именно для её регулирования орошение и предназначено. К почвенной влаге относят влагу, содержащуюся в верхнем слое земли в пределах зоны аэрации . Ключевым параметром, характеризующим почвенную влагу, является её подвижность, в зависимости от величины которой почвенную влагу разделяют на кристаллизационную, твёрдую (лёд), парообразную, прочносвязанную, рыхлосвязанную и свободную. Задачей орошения является создание определённой влажности, которая бы обеспечивала максимальный урожай засеиваемой на данном участке сельскохозяйственной культуры. При этом выделяют несколько видов влажности почвы, что позволяет максимально точно рассчитывать её свойства:
- Максимальная гигроскопичность позволяет оценить, сколько влаги может содержать почва прежде чем прекратится процесс впитывания
- Наименьшая влагоёмкость показывает, сколько воды останется в почве, после того как стечёт вся гравитационная вода
- Полная влагоёмкость определяет максимальное количество влаги, способное содержаться в почве
- Влажность завядания - влажность, при которой прекращается процесс усвоения влаги из почвы определённым растением, соответственно, данная характеристика зависит не только от типа почвы, но и от сорта сельскохозяйственной культуры.
Скорость впитывания воды в почву можно определять по формуле :
u = α K t α − 1 {\displaystyle u=\alpha Kt^{\alpha -1}} ,Проинтегрировав это выражение, можно получить слой впитавшейся влаги за время t {\displaystyle t} :
H = K t α {\displaystyle H=Kt^{\alpha }} .Для того чтобы не начался процесс ирригационной эрозии, требуется, чтобы вся поступающая влага впитывалась в почву.
Для оценки водоотдающих свойств тех или иных почв можно использовать коэффициент водоотдачи, который равен отношению объёма свободновытекающей из грунта воды к объёму этого грунта, выраженный в процентах. Значения коэффициента водоотдачи составляют от 0,01 для глин до 20 у мелкозернистых песков.
Способы орошения [ | ]
Круговая оросительная установка
на полях ГДР (1967)
К основным способам орошения относится:
- полив по бороздам водой, подаваемой насосом или из оросительного канала;
- разбрызгиванием воды из специально проложенных труб;
- аэрозольное орошение - орошение мельчайшими каплями воды для регулирования температуры и влажности приземного слоя атмосферы;
- подпочвенное (внутрипочвенное) орошение - орошение земель путём подачи воды непосредственно в корнеобитаемую зону;
- лиманное орошение - глубокое одноразовое весеннее увлажнение почвы водами местного стока.
- дождевание - орошение с использованием самоходных и несамоходных систем кругового или фронтального типа.
Орошение в разных странах [ | ]
Негативные экологические последствия [ | ]
При ошибках в организации мелиорации оросительное земледелие может вызывать целую цепь негативных экологических последствий. Главными из них являются:
Вторичное засоление - одно из главных последствий орошения земель в условиях аридного климата . Оно связано с подъемом минерализованных грунтовых вод к земной поверхности. Грунтовые воды, содержащие соли, начинают при этом интенсивно испаряться, в результате чего почва насыщается избыточным количеством солей. Острая экологическая проблема орошаемого земледелия - загрязнение поверхностных и грунтовых вод. Это результат полива угодий и использования воды для почв. Большинство рек, воды которых используются для орошения имеют минерализацию 0,2-0,5 г/л. В настоящее время их минерализация возросла в 10 раз, что привело к росту вторичного засоления. Проблемы засоления почв и вод усугубляются применением минеральных удобрений .
Сведение негативного экологического эффекта к минимуму возможно при правильном планировании и проведении орошения, так как большая часть недостатков не является органически ему присущей .
Технико-экономическое обоснование орошения [ | ]
Экономическая эффективность мероприятий по орошению зависит от того, смогут ли дополнительные доходы, получаемые в результате проведения оросительных мероприятий, превзойти затраты на их осуществление. Соответственно, требуется иметь информацию о том, сколько средств потребуется вложить в строительство мелиоративной системы, представлять получаемый дополнительный объём продукции, а также рассчитать величину расходов, затрачиваемых на само производство сельскохозяйственной продукции.
Следует учитывать, что объём капитальных вложений в оросительные системы включает в себя не только средства на сами эти системы, но также и средства на создание соответствующей инфраструктуры, например, на создание внутрихозяйственной сети дорог, электрификацию, строительство дополнительных зданий для производственных нужд и проживания обслуживающего персонала и пр .
Годовые издержки на производство продукции при введении оросительных систем возрастают. Помимо обычных затрат на удобрения, посев, уборку и транспортировку урожая и т. п. появляются расходы на обслуживание самих оросительных систем, которые могут включать в себя затраты на оплату рабочих, на амортизацию оборудования , на дополнительные земляные работы (например, очистку каналов, нарезку временных оросительных сетей), на поливы.
В связи с этим перед введением систем орошения требуется тщательный анализ, сопровождающийся экономическими расчётами и технико-экономическим сравнением нескольких вариантов . Для этого могут потребоваться данные о видах и площадях предполагаемых к орошению земель, оценка их мелиоративного состояния, геодезические работы по съёмке местности, с целью составления топографических планов и профилей угодий, данные о физико-химическом составе почв, геологические данные о грунтовых основаниях и уровне подземных вод.
Создание крупномасштабных оросительных систем требует участия специализированных проектных институтов и научной поддержки ввиду как значительных затрат, так и возможного кардинального влияния на природу и население региона. Извлечь максимальную выгоду из внедрения мелиорации возможно при общем развитии сельскохозяйственной отрасли, когда происходит внедрение современной сельхозтехники, создаются профессиональные кадры работников, а также развивается социальная сфера на селе .
Нормативно-техническое обеспечение орошения в Российской Федерации [ | ]
В настоящее время работы по строительству, эксплуатации и содержанию оросительных систем регулируются сводом строительных норм и правил (СНиП) с сопутствующими нормативно-методическими документами (ведомственные строительные нормы (ВСН), пособия к СНиП, методические указания, большая часть которых сохранилась со времён государственного регулирования вопросов мелиорации. Стоит задача по созданию новых норм, отвечающих как современным требованиям и ситуации, так и находящихся в соответствии с требованиями Международных ассоциаций по стандартизации (ИСО). Однако появление в ближайшее время единого технического российского регламента по мелиорации в ближайшее время маловероятно. В настоящее время ведутся работы по разработке научно-методической основы для создания национальных стандартов, которые бы регулировали мероприятия по орошению, как составной части мелиорации в целом
В примитивном земледелии судьба растительных культур слишком сильно зависит от случайного сочетания благоприятных факторов, в частности, вовремя прошедшего дождя, не слишком засушливого лета. Люди достаточно быстро уловили причинно-следственную связь между недостатком воды и плохим урожаем. Скорее всего, это случилось ещё на этапе собирательства, до попыток самостоятельно выращивать съедобные растения.
Прежде чем появились полноценные ирригационные системы, люди предпринимали попытки доставить воду для полива самым простым способом: набрать в ёмкость и принести в руках. Даже такой метод даёт возможность несколько повысить урожайность культур, хотя его эффективность вызывает сомнения.
Итак, что такое ирригация и чем она отличается от банального полива вручную из ведра или лейки? Человечество не зря решало данную проблему, ведь именно за счёт искусственного орошения появилась возможность существенно увеличить объёмы выращенной сельхозпродукции.
Первые ирригационные системы
Примитивный ручной полив используется до сих пор в беднейших регионах планеты. В большинстве случаев женщины идут к источнику воды и несут на себе огромную тяжесть. Этого должно хватить для питья, готовки, хозяйственных нужд и полива растений. Неудивительно, что в таких условиях и речи нет о выращивании сельскохозяйственных культур в промышленных масштабах. Рентабельность такого орошения стремится к нулю.
Что такое ирригация в условиях отсутствия развитых технологий? В первую очередь это искусственные каналы, арыки, которые отводят часть воды из естественных источников к полю. По сути, сохраняется та же система ручного полива, просто без постоянного участия человека.
Развитие приёмов орошения земель
Гужевой транспорт и вьючные животные лишь отчасти решают проблему доставки воды. Да, лошадь может привезти большую бочку, но это тоже требует определённых усилий. В своё время венцом инженерной мысли стали акведуки, поставлявшие воду к месту требования из естественных источников, находящихся на возвышенности. Появление этих инженерных сооружение подняло ирригационные системы на принципиально новый уровень.
По сути, это прообраз современного водопровода, только вместо насосов используется естественная сила тяжести — вода самостоятельно течет из источника, находящегося выше. Искусственная река при этом защищена от внешних загрязнений лучше, чем открытый канал.
Простая механизация
С появлением всевозможных механических устройств ирригационные системы получили новый толчок к развитию. Например, ветряные мельницы могут не только крутить жернова, чтобы молоть зерно в муку: энергию ветра можно успешно использовать и для поднятия воды на некоторую высоту, чтобы оттуда она свободно расходилась по оросительным каналам. Вращение механизма можно доверить ветру или человеческим рукам (например, ворот колодца). Сейчас, кстати, для этого все чаще используются электрические насосы различной мощности.
Естественные источники воды
Лидером по-прежнему остаются естественные источники пресной воды, которые в меру сил вписывают в оросительные системы. Часто применяется симбиоз принципиально разных подходов. Например, до сих пор активно используется частичный отбор пресной воды из рек, чтобы через систему каналов доставить на поля. Там, вдоль узкого канала, пускают дождевальную технику с распрыскивателями — машина с помощью мощных насосов имитирует выпадение дождя, двигаясь при этом по полю, равномерно увлажняя возделанную землю. Недостаток данного метода заключается в больших потерях воды из-за испарения, но решать эту проблему начали совсем недавно.
Накопление и преобразование водных ресурсов
Запасы чистой пресной воды на планете не бесконечны. Экологи уже не первый год говорят о том, что дальнейшее безответственное отношение к ресурсам приведёт человечество к катастрофе. Отчасти проблему решают ирригационные системы с водохранилищами, куда сбрасывается излишек воды от ливневых дождей — это позволяет существенно снизить риск выхода рек из берегов, при этом пополняя запасы, предназначенные для полива.
При отсутствии осадков люди обращаются к подземным источникам. Долгое время артезианские скважины считались идеальным вариантом водоснабжения. Но стоит учитывать, что не только оросительные системы нуждаются в пресной воде. Огромное количество ресурсов потребляют промышленные предприятия, а крупные города лишь усугубляют ситуацию. Потребители не приучены экономить воду, поэтому энтузиасты ищут новые методы орошения, например, опресняют солёную морскую воду, разрабатывают сельскохозяйственные приёмы, способствующие уменьшению испарения и снижению уровня загрязнения грунтовых вод.
Оптимизация земледелия
Традиционное выращивание сельскохозяйственных культур постепенно сдаёт позиции, поэтому строительство ирригационных систем рано или поздно пойдёт по иному пути. Например, хорошие результаты показывает гидропоника как разумная и высокотехнологичная альтернатива обычному огороду. Этим способом можно получить рекордно высокие урожаи на сравнительно малой площади, да и воды при этом требуется намного меньше.
Примитивный полив растений предполагает огромные потери влаги за счёт испарения. Открытые каналы и водохранилища теряют миллионы тонн пресной воды — она буквально улетучивается в атмосферу. В то же время прикорневой капельный полив растений позволяет существенно снизить потери воды, и этим необходимо пользоваться, ведь даже стоимость доставки пресной воды неуклонно растёт.
