Вы, наверное, читали крылатый призыв одного из авторов «Золотого теленка», И. Ильфа: «Будем ходить по газонам, подвергаясь штрафу!»
Природа — один сплошной газон. И «охранители» природы, ничтоже сумняшеся, готовы расставить по нему предупреждающие о штрафе таблички. Но что же делать человеку? Ходить-то ведь надо! Вот мы и ходим, подвергаясь штрафам. Следует только соразмерять степень необходимости топтаться по газонам с величиной штрафа…
Взаимоотношения человека с природой поразительно противоречивы. Вот, к примеру, то же земледелие. Оно родилось, как мы уже говорили, на продуктах эрозии — иле, выносимом реками или горными ручьями в долины. По мере роста рода человеческого увеличивались и его потребности. Когда не хватило естественных илистых лиманов, остающихся после разливов, принялись сооружать искусственные — с помощью каналов, дамб и плотин. В странах древнейших цивилизаций речная вода, несущая ил, была одновременно и орудием человека, обрабатывающим поле и восстанавливающим ежегодными разливами его плодородие. Неорошаемое земледелие началось с того времени, когда человек стал превращать естественную плотную почву в ил. Реку заменила мотыга, но функции ее остались теми же — вызвать искусственную эрозию, разрыхлить, то есть разрушить, почву.
Почвообрабатывающие орудия возникли и длительное время развивались как орудия разрушения, орудия для эрозии. По мере деградации почвы от длительной обработки приходилось думать о ее восстановлении. Пришла пора позаботиться об удобрениях, вначале о естественных, органических, потом минеральных — искусственных. Трансформировались и средства обработки — надо было сделать их такими, чтобы эрозия по крайней мере не прогрессировала. Каковы же успехи в этом деле?
В. Ковда считает, что «за последние 75–100 лет почвенный покров планеты стал быстро утрачиваться…». Он «разрушается, теряется, деградирует с возрастающей скоростью».
Доказать этот тезис нетрудно. Достаточно измерить величину сноса почвенных частиц реками в моря и океаны. Измерения показали, что в 20-е годы текущего столетия он составлял 3 миллиарда тонн, в 60-е — 9, в 70-е — 24. Ожидается, что к концу столетия снос достигнет 58 миллиардов тонн! Реки засыпают океан — значит, эрозия нарастает!
Потери почвы невосполнимы. Существует круговорот воды в природе, но не существует круговорота почвы. Таким образом, если мы можем считать водные запасы неисчерпаемыми (и то с вышеприведенными оговорками), то почвенные ресурсы приходится отнести к категории невозобновляемых. До самого последнего времени человечество, верное самому себе, считало, что и эти ресурсы бесконечны. Между тем штраф за топтание газонов совсем не мал!
В настоящее время, как, впрочем, и всегда, количество биомассы и энергии, запасенное благодаря процессу фотосинтеза, делится примерно пополам: одна часть накапливается растениями, другая — почвой (вместе с пронизывающей ее корневой системой и живыми организмами). В нетронутой природе отмершая корневая система превращается с помощью армии микроорганизмов в специфическое органическое вещество — гумус, соединяющий, склеивающий песок и глину. Тысячелетиями накапливался гумус и превратил в конце концов почвенную оболочку суши в мощный общепланетарный аккумулятор и распределитель энергии, накопленной в процессе миллионолетнего фотосинтеза растений. Он является одновременно экраном, удерживающим в биосфере важнейшие для жизни элементы (углерод, азот, фосфор и др.) от смыва в океан. Эти элементы, усвоенные растениями, а через них — животными, вновь возвращаются в почву.
А что делает человек?
Первую половину запасенной в виде урожая сельскохозяйственных культур энергии он вывозит с поля. Правда, кое-что он возвращает ему навозом и (в последние сто лет) искусственными удобрениями. Однако точные измерения показывают, что в подавляющем большинстве случаев возвращение энергии почве значительно перекрывается ее расходом.
Со второй половиной энергетических почвенных запасов дело обстоит не лучшим образом. Об этом свидетельствует все то же нарастание эрозии.
Итак, мы снижаем запасы энергии, сосредоточенные в земле и растениях. С почвой мы поступаем точно так же, как с нефтью: живем за счет ранее накопленной энергии, существуем взаймы у Природы. Вывод тяжелый, но что делать: надо смотреть правде в глаза!
Сколько еще лет, столетий или тысячелетий может продолжаться жизнь взаймы — решение этого вопроса зависит главным образом от успехов мелиорации. Мелиорация же, по определению В. Ковды, «это не только искусственное орошение либо только террасирование, облесение или осушение. Мелиорация — это сложный и дифференцированный состав капитальных, периодически повторяемых мероприятий, меняющих природу и почву и обеспечивающих оптимальный водно-воздушный, тепловой, химический и биологический режим территории в целях получения высоких устойчивых урожаев. Коренные мелиорации (террасирование, орошение) улучшают почвы на десятки и сотни лет».
Напомним в связи с этим о вышеприведенных примерах накопления гумуса в почвах оазисов, орошаемых сотни и тысячи лет… Они доказывают, что человек может не только тратить, но и накапливать. К. Маркс писал по этому поводу: «Даже целое общество и даже все одновременно существующие общества, взятые вместе, не есть собственники земли. Они лишь ее владельцы, пользующиеся ею, и, как bonipatres familias („добрые отцы семейства“), они должны оставить ее улучшенной последующим поколениям» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 25, ч. II, с. 337).
К несчастью, примеров, когда человек поступает вовсе не как «добрый отец», куда больше. В том числе и даже в особенности — в орошаемом земледелии. Ничего странного в этом нет. Раз мелиорация наиболее сильнодействующий в руках человека механизм, значит, больше и амплитуда его воздействия на природу. Больше плюсов, значит, больше и возможных минусов!
Ирригационная эрозия — один из таких минусов! Она начинается там, где вода движется, а вода, как писал В. Брюсов, «…движение природы»: «Вас влеку — и мной вы живы».
«Движение природы» существует везде, где есть хоть малейший уклон местности. Именно поэтому самые лучшие орошаемые земли имеют строго горизонтальную планировку. В природе идеальные плоскости встречаются чрезвычайно редко, поэтому их устраивают искусственным путем. Чем больше уклон, тем, естественно, больший объем земляных работ приходится выполнять. В среднем при планировке земель под орошение приходится перемещать 2–2,5 тысячи кубометров грунта на каждом гектаре. Чтобы провести такую планировку, требуется очень мощная специальная техника. Дополнительно тратятся не только силы и средства, но и сама почва. Ведь часть ее срезается и перемещается. При этом, если не принять специальных (достаточно дорогих) мер, гибнет самый плодородный верхний слой.
Сегодня ресурсы идеально плоских земель, подходящих для орошения, фактически исчерпаны. Дальнейшее расширение их ориентируется на массивы со сложным волнистым рельефом и значительными уклонами. Их освоение далеко не всегда выгодно сопровождать планировочными работами. А это значит, что полностью избежать ирригационной эрозии не представляется возможным. Вопрос лишь в том, насколько сильно она проявляется.
Предельно допустимый смыв можно вычислить, если знать естественную «скорость роста» почвы. Она изменяется в зависимости от климатических условий, типа почв. Поэтому неодинаковы и предельные величины смыва. Для дерново-подзолистых почв допустимо смывать по тонне на гектар за год, для серых и светло-серых лесных — две, темно-серых лесных и темно-каштановых, а также светло-каштановых почв и сероземов — три. Наибольшую величину смыва допускают черноземы: выщелоченные и предкавказские — пять и обыкновенные — шесть тонн на гектар в год.
Что же мы имеем на практике?
Рядом исследований установлено, что во многих районах Средней Азии за один полив смывается от 50 до 150 тонн на гектар. Природе нужно 100 лет, чтобы восполнить естественным путем такие утраты!
В целом орошаемая зона Узбекистана ежегодно лишается в среднем 100 тонн почвы на каждом гектаре. Вместе с плодородным слоем вода уносит по 100–120 килограммов необходимых растениям азота, фосфора и других питательных веществ. Как следствие — снижение урожаев: на несмытых почвах собирают 32–35 центнеров хлопка-сырца, а на смытых, эродированных — всего 13–18. Суммарные по республике потери хлопка из-за этого превышают 90 тысяч тонн!
По данным академика П. Мирцхулавы, ущерб от эрозии равен 2/5 ежегодных капиталовложений в орошение. Каждый год по всей стране смывается более 500 миллионов тонн почвы, которая уносит в реки 1,2 миллиона тонн азота и около 0,6 миллиона тонн фосфора. Одна только Армения ежегодно теряет из-за ирригационной эрозии 2–2,5 миллиона тонн почвы (и это там, где земля ценится буквально на вес золота!). Потери Ростовской области от смыва при орошении достигают 100 миллионов рублей, а Алма-Атинской — 21,5. Из-за усиленной ирригационной эрозии на территории Казахстана средняя урожайность пшеницы на орошаемых землях в последние годы не превышала 15–16 центнеров. Не менее ощутимы потери от нее и в других странах. В США, например, она ежегодно причиняет прямой ущерб в размере 800 миллионов долларов. Еще 500–600 миллионов долларов расходуется на чистку водоемов и каналов от ила.
В 1976–1978 годах сотрудники Южного научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации обследовали большое число орошаемых хозяйств Ростовской области. Оказалось, что более чем в половине из них ирригационная эрозия достигает значительных размеров. Если ее не остановить, то через 20–40 лет эти хозяйства полностью лишатся гумусового горизонта!
Нельзя, к сожалению, сказать, что вторая половина донских хозяйств не знает вовсе, что такое ирригационная эрозия. Дело в том, что их руководители привыкли признавать ее наличие лишь в том случае, если им приходится тратиться на ликвидацию последствий разрушительной деятельности воды (размыв русел, каналов, например). Между тем в конце поливного сезона, когда засыпают временную оросительную сеть, состоящую из прорезанных на поле борозд, практически никогда не бывает случая, чтобы хватило грунта на это дело из отсыпанных с весны дамб.
Это означает, что вода унесла часть земли из прорезанных борозд. Нехватку восполняют тем, что напахивают землю с соседних участков. В результате их гумусный слой утоньшается, а поле приобретает желобчатый рельеф. Последний, с одной стороны, неудобен для тракторов и сельхозмашин, с другой — является причиной оврагообразования.
Другой эрозионный фактор — заиление каналов-оросителей. Их периодически приходится чистить, выбрасывая ил на «борта» канала. Каналы из-за этого постепенно вырастают из земли, приподнимаются над уровнем полей. Чистка каналов — не только дополнительные расходы; очень часто их высокие берега размываются, оползают, и тогда происходит непреднамеренный «полив». Аварии такого рода случались и тысячи лет назад, и в наше время.
Чем больше уклон, тем больше скорость воды, чем больше скорость, тем интенсивнее эрозия. Река, залившая идеально ровное поле, превращается в нечто вроде временного болота. По мере того как она фильтруется сквозь поры почвы и испаряется с поверхности, поле просыхает и становится пригодным для проведения работ. Эрозия при этом, как правило, отсутствует.
Река, выпущенная в каналы и оросительную сеть из нарезанных по полю борозд, остается рекой. Она течет в соответствии с действием силы тяжести. В зависимости от уклона местности, водопроницаемости и шероховатости дна она может вести себя и как равнинная, лениво текущая река, и как бурный горный поток. В том и другом случае она продолжает оставаться инструментом эрозии. Разница между принципами древнего орошаемого земледелия в долине Нила и современного, основывающегося на поливе «напуском» (на все поле) или по бороздам, несущественна. Она сводится лишь к различиям в технике и разве что к тому, что современные искусственные реки бедны илом (а это плохо, так как не позволяет удобрять поля наносами «по методу Нила»). Последнее связано с тем, что большинство ила оседает в водохранилищах.
Чтобы искусственные реки, орошающие поля, были поспокойнее, используют разные способы.
Лучше всего, конечно, нарезать поливные борозды по горизонталям. Этот метод напоминает террасирование горных склонов. Вы, конечно, видели если не в натуре, то на фотографиях изрезанные террасами горы. В некоторых районах земли они превратились в ступенчатые пирамиды с извилистыми, строго горизонтальными террасами.
Затраты труда и средств на террасирование огромны. Контурные борозды, конечно, дешевле, но только по сравнению с террасами. Поэтому вместо них чаще применяют «косое» бороздование в направлении наименьшего уклона. Используют также полив по бороздам-щелям с глубиной щели 36–40 сантиметров. Такие борозды увеличивают поверхность контакта почвы с водой, и она быстрее поглощает влагу.
Поглощение влаги почвой зависит от ее водопроницаемости, а последняя — от степени оструктуренности. В последнее время начали достаточно широко использовать искусственное оструктуривание почв с помощью специальных полимеров. Они склеивают мелкие частицы в более крупные и, следовательно, более «водопрочные» агрегаты.
Для уменьшения эрозии стенок оросителей часто пытаются сделать их ложе уплотненным. Самый простой способ — предварительное увлажнение небольшими порциями воды. Она «кольматирует» — заиливает — поры между частицами и тем самым снижает размыв. Снижается размыв и в том случае, когда оросители и борозды засеваются травами или зерновыми культурами. Корни растений прочно удерживают грунт. Пытаются пользоваться и более сложными методами: например, упрочением ложа электроимпульсными разрядами (обработка током, а также электромагнитными полями, между прочим, улучшает плодородные свойства почвы при поливе — об этом говорят многочисленные исследования советских ученых).
Конечно, прежде чем предпринимать попытки упрочнения почвы или обработки воды с помощью подобных электрогидравлических эффектов, следует позаботиться о других, более простых способах. Например, о ликвидации так называемых «диких» поливов. Ведь эрозия зависит не только от скорости, но и от массы воды, движущейся по каналу или борозде. Альтернатива применению современных специальных технических приемов (чаще всего стоящих очень дорого) есть. Это опять-таки соблюдение норм полива, элементарная технологическая дисциплина. «Дикий» полив напуском или по бороздам приводит к большим потерям не только воды, но и почвы. Особенно большой вред он наносит черноземам, переувлажнение которых, как мы уже говорили ранее, чрезвычайно плохо сказывается на их физических свойствах. Лучшим способом для этих почв (впрочем, как и для большинства других) является дождевание небольшими дозами.
Но и дождевание не панацея от эрозии. Большинство дождевальных установок, в особенности дальнеструйных, не соответствует современным требованиям по степени эрозионной опасности. Исследования показывают, что их применение приводит, как правило, к смыву одной-двух тонн земли за один полив. Хотя эти потери и во много раз меньше, чем потери при поливе по бороздам, все же с ними следует считаться. Кроме того, это средние цифры. Максимальные в несколько раз больше.
Мы еще не умеем производить оптимальный искусственный дождь, а главное, зачастую используем современную дождевальную технику все тем же «диким» способом. В результате приходится опять-таки думать о специальных приемах снижения эрозии при дождевании. Такими приемами являются прерывистое бороздование и лункование.
Еще один из первых российских профессоров земледелия, М. Афонин, в 1771 году рекомендовал на полях проводить поперек склона частые «водяные борозды», чтобы стекающая после дождя вода не могла «так быстро смыть и свести жирность».
Правило вспашки поля поперек склона — одно из главных мелиоративных правил. Борозда, проведенная вдоль него, всегда зародыш будущего оврага. Чем круче склон, тем настоятельнее необходимость обработки полей по горизонталям — геодезическим кривым. На холмах и предгорьях это требование приводит к необходимости террасирования — наиболее трудоемкого агромелиоративного метода улучшения земли.
На равнинных участках водоудерживающие террасы заменяют микроозерами. Первым применил их русский агроном А. Шалабанов еще в 1903 году. Он писал: «Для задержания снеговых вод нет надобности в обширных болотах и громадных лесах, которые способны давать меньший валовой доход, чем пахотная земля. Достаточно только поверхность земли привести в такой вид, чтобы снеговая вода была на некоторое короткое время весною задержана на поверхности земли возможно равномерно, что легче всего достигнуть пропашкой земли в шашку так, чтобы образовался ряд как бы открытых коробок».
Производство на поле небольших лунок, лиманов или прерывистых борозд приводит к появлению мелких «озер», в которых вода может «отстояться». Дело в том, что оптимальный дождь должен идти с такой интенсивностью, с которой почва впитывает в себя влагу. При «передождевании» (искусственный ливень) вода задерживается на поверхности, собирается в струйки и потоки с прежними вытекающими отсюда последствиями.
Точно выдержать такую интенсивность трудно, так как водопроницаемость почвы изменяется по мере ее полива: частицы воды кольматируют илом поры, и влага впитывается хуже. Вот почему и прибегают к импульсному, прерывистому дождеванию или к кратковременным небольшим «водохранилищам» на поле. Вода, скопившаяся на поле, постепенно фильтруется в почвенный горизонт…
Наименее эрозионно опасными способами орошения являются подземные поливы по перфорированным трубам или с капельными устройствами. Эрозию они снижают практически до ноля, но, как всегда, за это приходится дорого платить: начинять поле трубами — занятие долгое и трудное. Зато орошение из «дикого» становится цивилизованным. Помимо возможности полностью автоматизировать полив и привести его в соответствие со вкусами растения, подпочвенное орошение наиболее экономно расходует воду, позволяет избежать переполива. Последний же создает угрозу не только наступлению катастрофической эрозии, но и появлению на сцене еще одного грозного врага современного земледелия. Речь идет о засолении почв…
Вы, вероятно, знаете ответ на вопрос — почему море соленое? Конечно, из-за селедки, скажет вам любой шутник. Кстати говоря, серьезный ответ на поставленный вопрос совсем непрост, а главное, не однозначен. Ученые все еще спорят… Некоторые полагают, что море солит… суша. И в этом ей усиленно помогает человек.
Первичным источником солей являются горные породы. Но почва ведь тоже сродни горам. Ее минеральная основа — не что иное, как истолченный водой и ветром камень. Раз так, значит, соли обязательно присутствуют и в почве. Растения за много миллионов лет жизни на Земле давно уже привыкли к некоторой солености среды обитания. Одни из них более солелюбивы, другие менее. Но, как и все живые существа, они не выносят крайностей: мало солей — плохо, много — еще хуже.
Вода — универсальный растворитель и главный двигатель для всех, кто находится на земле. Она непрерывно обмывает ее и снаружи, и изнутри. И при этом, естественно, обогащается солями, или, как говорят, минерализуется. В зависимости от содержания солей она может быть сильно-, средне- или слабоминерализованной. Идеально неминерализованной, то есть несоленой, воды в природе не существует (дождь тоже не абсолютно пресен, а иногда и хорошо посолен). Так что вопрос «почему море соленое?» следовало бы заменить вопросом «почему вода в реке пресная?».
Вместе с водами растворенные в ней соли совершают свой круговорот. Проходя через почву, вода либо обогащается солями, либо отдает их. В зависимости от этого почва становится то более соленой, то более пресной.
Приходной статьей (или, как говорят бухгалтеры, кредитом) солевого баланса почвы являются поступления солей с грунтовыми, поливными водами, атмосферными осадками, продуктами разложения живых организмов, поверхностным стоком, удобрениями. Почву солят, таким образом, что называется, со всех сторон. Однако больше всего это делают грунтовые воды. Благодаря капиллярным промежуткам между частицами почвы и разнице между ее наружной и внутренней температурой влага подтягивается к поверхности и испаряется с нее. Почва «потеет», а вы прекрасно знаете, что остается у вас на теле, когда выделяется пот. Конечно же, соль. Именно поэтому в сухих степях, полупустынях и пустынях почвы потеют очень сильно, из-за чего земля становится соленее…
Расходные статьи солевого баланса (дебит) — это отток солей в грунтовые воды вместе с проникшими в почву дождевыми или поливными водами, их вынос вместе с урожаем, удаление поверхностным стоком, выдувание ветром.
Главная часть «дебита» — промывка почвы при движении воды под действием силы тяжести. Так что приближенно можно себе представить схему движения солей в почве: вниз с дождевой и поливной водой, вверх — с грунтовыми водами.
Какова же разница (сальдо) между «кредитом» и «дебитом»? От него-то как раз и зависит, солонеет ли почва или опресняется. Для полупустынь и пустынь, как мы уже говорили, «сальдо» не в их пользу. «Выпотной», как говорят почвоведы, режим жизни земли приводит к появлению солонцов и солончаков, где либо ничто не растет, либо растет какая-нибудь никому не нужная солянка. Засоленных почв у нас предостаточно — 750 тысяч квадратных километров, или 3,4 процента всей территории СССР. Некоторые из них, правда, отличаются, так сказать, переменным солевым «сальдо»: в зимне-весенний период, когда выпадают дожди, они теряют соль, а жарким летом снова приобретают. Большинство почв ведет себя примерно таким же образом, хотя и в очень небольшом диапазоне солесодержания.
Если говорить в целом о планетарном круговороте солей, то «сальдо» будет не в пользу суши! Мы уже говорили, что реки стали соленее. Волга, например, ежегодно выносит в Каспийское море 8 миллионов тонн солей. Происходит, таким образом, непрерывное вымывание солей, перенос их с суши в океан. Означает ли это, что суша становится преснее?
Из изложенного следует, что в природе существует естественный процесс накопления и расхода почвенных солей. Имеет место естественное засоление и рассоление. Как вы прекрасно понимаете, вездесущий человек никак не мог пройти мимо этого факта. Раз есть естественное засоление и есть человек, то уж обязательно должно быть и искусственное, антропогенное. И оно действительно есть и было, да еще в каких масштабах!
В Среднеазиатских республиках антропогенному (или, как говорят почвоведы, «вторичному») засолению на некоторых оросительных системах подвержены 65–75 процентов орошаемых земель. Хлопковые районы засолены на 50 процентов. Всего в СССР около 40 процентов орошаемых земель засолено или засоляется.
На новых ирригационных системах вторичное засоление менее заметно, но и здесь оно достаточно велико. Так, на Нижнем Дону оно занимает 20 процентов орошаемой площади, в Доно-Сальском междуречье — 30, в Дагестане — более 50. Не лучшим образом обстоят дела и в других странах. В США вторичному засолению подвержены все те же 40 процентов орошаемых земель. Во всем мире, по данным В. Ковды, заброшенных из-за вторичного засоления почв больше, чем орошается в настоящее время!
Каков же механизм антропогенного засоления?
Прежде всего он связан со все той же пресловутой экономией, которая заставляет нас лишать водонепроницаемой облицовки стенки каналов и водоводов (в Ростовской области только 5 процентов оросительных каналов имеют противофильтрационную облицовку!). Вода, профильтровавшись сквозь нее, попадает в окружающую среду и поднимает уровень грунтовых вод. Как мы уже говорили, в некоторых случаях и в первые годы после начала орошения это не так уж плохо. Грунтовые воды подпитывают растения, и вдоль каналов появляется зеленая зона.
Далее дела идут хуже. Вот, к примеру, совхоз «Ольгинский» Аксайского района Ростовской области. Расположен он в пойме Дона. До зарегулирования реки его земли весной затоплялись и затем использовались под сенокосы и пастбища. Несмотря на периодические наводнения, грунтовые воды в этом хозяйстве находились на глубине 4–5 метров. Но вот Дон перегородили плотинами, ввели в эксплуатацию Азовскую оросительную систему. Совхоз распахал бывшие пастбища, начал интенсивное использование земель под пашню, и… через четыре года потерял почти все свои поля. Провал объяснялся поднятием грунтовых вод: с глубины 4–5 они поднялись до 1,4–1,7 метра. Почва принялась «потеть», оставляя на поверхности соль. То же самое повторилось и в Доно-Сальском междуречье и вообще на всех Нижне-Донских оросительных системах. Везде через 4–5 лет поднялся уровень грунтовых вод и везде, особенно в пониженных местах, началось вторичное засоление, а как следствие — падение урожаев до уровня богары, а то и ниже.
Подобных примеров множество. После накопления Каховского водохранилища в 1956 году и начала орошения прилегающих к нему массивов уровень грунтовых вод начал подниматься здесь со скоростью 0,6 метра в год. В первые 6 лет это не только не усиливало засоление, но и привело к опреснению ровных повышенных территорий. Однако спустя указанное время можно было наблюдать тонкие белые выцветы солей кое-где в пониженных местах рельефа. Засоление началось с того момента, когда грунтовые воды поднялись выше отметки два метра. Сходные процессы происходили и в зоне действия Северо-Крымской оросительной системы и Краснознаменного канала. Вода приносила сухой степи одновременно и жизнь и смерть…
Действие подтопления со стороны каналов ощущается в достаточно широкой полосе, достигающей нескольких километров; дальше простирается зона влияния мелкой межхозяйственной и хозяйственной сети. Если следовать за водой под уклон, то можно убедиться — хуже всего тем, кто в самом низу, в бессточной области. Эти, нижние, иногда и оросительной сети-то не имеют, зато получают засоление: раз к ним сток, следовательно, у них ближе всего грунтовые воды. Кстати говоря, в прошлом это явление использовали земледельцы Средней Азии. У них это называлось «сухой дренаж» — «ок шудгар». Представлял он собой не засеянное в самом пониженном месте поле, являющееся испарителем грунтовых вод, а следовательно, соленакопителем.
В некоторых случаях подъем грунтовых вод при орошении кончается их выходом на поверхность. Появляется рукотворное болото. Примером подобного антропогенного образования является так называемая Малая Балаковская система в Саратовской области. К 1974 году она орошала 7 тысяч гектаров. Уже к 1979 году проведенными обследованиями было установлено, что «если эксплуатация орошаемой площади будет продолжаться таким же образом, то почвам всего массива… угрожает заболачивание» (из журнала «Степные просторы», 1979, № 10).
Итак, мы уже переместили болота в степи. На пониженных местах и вдоль каналов сформировались болотно-луговые почвы, поросшие тростником и чаканом. Возделывать их без проведения специальных «антиантропогенных» мероприятий, конечно, не представляется возможным.
Сенека писал: «Хвали в человеке то, что никто не может у него отнять. А что же это? Душа и разум. Чего требует от человека разум? Самого легкого — жить сообразно природе». Ошибся философ! По-видимому, самое сложное — это и есть «жить сообразно природе».
Вопрос — благо ли человек для природы или зло, рачительный хозяин или невольный убийца? — не стоял бы, позаботься природа о существенном увеличении срока нашей жизни. Прошли десятки тысячелетий с тех пор, как человек осознал себя существом разумным, умеющим накапливать и использовать знания. Но знаем ли мы точно, как изменилась за это время планета? Главное же — знаем ли, хороши эти изменения для нее или смертельно опасны?
Если бы все эти тысячелетия над Землей вращался фантастический корабль неких вечноживущих инопланетян, тогда они точно зарегистрировали бы наступление пустынь и обмеление рек, рост оврагов и засоление земель. Измерили бы и сопоставили со всем тем прекрасным, что сделали мы для Земли.
Сейчас это делает наука. По всей вероятности, она в конце концов сможет взвесить все и сказать нашим потомкам правду. Вот только хватит ли у нее времени?
Первые приемы «антропогенной деятельности» в области орошения были отработаны уже тысячи лет назад. Большинство из них и до сих пор находится на вооружении.
К примеру, «биологический дренаж», так называемые «алапиги» узбеков, применялся в Хорезме с незапамятных времен. Он состоял из правильного севооборота, обязательно включавшего в себя сеяные травы, главным образом люцерну, а также из обязательных древонасаждений вдоль журчащих арыков. Последние не только придают незабываемый вид узбекским пейзажам, но и служат задаче снижения уровня грунтовых вод (на 40–60 сантиметров по сравнению с хлопковым полем). Такой же великолепный мелиоратор и люцерна.
Использовали хорезмийцы и дренаж. Остатки их дренажных сооружений (открытых и закрытых) до сих пор находят археологи. Им по нескольку сот лет.
И наконец — промывки. С их помощью «стирали» солончаки, создавали мощный, нисходящий сквозь почву ток воды. Она вымывала соли и уносила их в дренажную сеть. Мы уже не упоминаем еще раз о самом древнем средстве — механическом удалении засоленной части почвы.
Между прочим, вывозка солей с поверхности или смыв ее с помощью гидромониторов до сих пор кое-где используется за рубежом, хотя и в небольших масштабах. Что касается промывки, то она и по сей день — основной прием рассоления. Вся разница лишь в том, что ее делают с помощью современной техники, а откачку промывных вод ведут насосами. Плохо здесь, во-первых, то, что воды для промывки нужно слишком много, а во-вторых, появляется все та же проблема — куда сбрасывать «зараженную» солью воду? Вспомните проблему откачки минерализованных подземных вод из шахт…
Рассоление территории чаще всего связано с… засолением ее периферии. Старый как мир вопрос: куда девать неизбежные загрязнения, отходы производства? В ответ на него вы ничего не придумаете, кроме тривиального: «переложить на другое место».
Сухой дренаж основан как раз на этом принципе — отвести соли с одного поля на другое. Беда только в том, что по мере соленакопления на этом «другом» оно из солеприемника превращается в «солеисточник». И процесс поворачивается в обратную сторону.
Природа достаточно инерционна. Если бы она обладала, как говорят медики, «лабильной нервной системой», мгновенно реагирующей на внешние воздействия, она давно была бы мертва. Инерция нужна, чтобы обращать движение маятника вспять — до тех пор, пока не настанет равновесие.
Мокрый дренаж, основанный на прокладке вертикальных, а чаще горизонтальных закрытых дрен-водоводов, позволяет сбрасывать «излишнюю» воду с полей и поддерживать постоянным уровень грунтовых вод. Здесь все та же дилемма: раз под уклон, то независимо от характера дренажа (вертикальный — глубже, горизонтальный — мельче) искусственно создается подземный поток, рано или поздно попадающий в реку. Перенесение сюда загрязнения приводит к тому, что соленость речных вод повышается в 3–5 раз за каждые 15–20 лет. А откуда же брать воду вновь на орошение? Конечно, из той же реки… Кажется, все кончится тем, что придется строить по примеру промышленности огромные очистные сооружения и для отработанных ирригационных вод. Ничего другого не придумаешь: если даже не брать воду из рек вновь, то следует считаться с тем, что мы непрерывно солим океан, куда они впадают.
Солонцы — продукт, сделанный водой. Но ведь и солонцы делают воду. И если последняя все выносит в океан, то не сольем ли мы в него в конце концов все нужные для жизни минералы и не отравим ли ту самую среду, которая когда-то была колыбелью жизни?
Основной причиной вторичного засоления почв является поднятие грунтовых вод до уровня выше критического. С этого порога вода может самостоятельно подтягиваться капиллярами вверх. Дренаж — естественное средство борьбы с грунтовыми водами в районах болот — таким образом переселяется ближе к югу. И неудивительно, что в конце концов стоимость дренажно-коллекторной сети в некоторых орошаемых районах оказывается выше стоимости самого орошения!
Но одно это, конечно, не решает вопроса! Вместе с дренажем на орошаемые земли приходят специальные севообороты, солеустойчивые сорта, мощная техника планировки полей (кочки, как свечи, тянут воду из грунта!) и многое другое, что мы зовем сегодня системным подходом. Этот подход должен отвечать условиям очень сложной задачи — как земледельцу полностью взять на себя процесс снабжения растений влагой и питательными веществами, как создать наиболее благоприятный водный и воздушный режим почвы, удалить накапливающиеся в ней токсичные продукты и при этом не испортить ее для будущих поколений?
В этих вопросах мы, к сожалению, почти не можем опереться на опыт прошлого. В этом прошлом почва формировалась в условиях экстенсивного использования, когда роль ремонтного рабочего брали на себя природа и время. Сейчас же, в век научно-технической революции, мы пришли к интенсификации. Наша техника позволяет за день сделать то, что тысячи людей делали за год (к тому же мы хотим, чтобы эта техника прокормила в тысячу раз больше людей).
Искусство искусственного орошения — высшая школа земледелия. Выше нее разве что теплица. Но человеку, управляющему теплицей, много легче: в искусственном помещении он контролирует все процессы, становится сродни инженеру машиностроительного завода, которому все равно, какая за стенами цеха погода — дождь или солнце.
На поле труднее. Здесь надо знать не только свои собственные поступки, но и предугадывать действия природы (причем не на один год, а, может, на целое столетие, между тем как за последний век кардинально изменилось все, кроме сроков человеческой жизни) и соизмерять себя с ней. Умеем ли мы это делать?
Умеем, хотя далеко не все.
Орошаемое земледелие сегодня — сложнейшее производство, организованное человеком, до конца не знающим всех процессов, которые в этом земледелии происходят. Представьте себе положение инженера, который срочно должен спроектировать сложнейший металлургический комплекс, а он не успел, да и не успеет ни к сроку, ни даже к концу своей жизни изучить все процессы, в начале которых руда, а в конце сталь. Он даже не может точно сказать, что он получит в конце концов — тонкий лист или гнутый профиль…
Быть может, мы немного сгущаем краски… Существует ведь уже на практике программирование урожаев. Они совсем неплохо работают, эти модели: «Пшеница», «Кукуруза». Программой предусмотрено все, что нужно растению. А почве? Знаем ли мы до конца, что нужно ей, чтобы не только сегодня, но и завтра отплатила бы она нам достаточно приличным, а главное, спланированным урожаем?
До сих пор орошаемое земледелие, как, впрочем, и многие другие отрасли сельскохозяйственной деятельности, развивалось методом проб и ошибок. Но не слишком ли высока сегодня цена проб? Ошибки становятся все более соизмеримыми с удачами. Быть может, не спешить делать, прежде чем не продумать все до конца? Есть ведь альтернатива усиленному промыванию засоленных земель, огромным затратам на строительство ирригационных и дренажно-коллекторных систем. Это опять-таки разумное, осторожное, экономное расходование воды.
Не давать полям влаги больше, чем необходимо растению… Конечно, ошибка будет и здесь: она приведет к снижению урожая в случае недополива. Но ведь переусердие с дренажем иногда снижает уровень грунтовых вод до такой степени, что малейшая засуха приводит к тем же потерям урожая! Зато экономия воды позволяет сохранить землю…
Есть и обратное предложение: перейти к субирригации. Это значит — вести орошение постоянно на уровне промывки и поить растения за счет высокостоящих грунтовых вод. Здесь тоже хороший урожай, но зато высочайший расход воды и сложности управления поведением грунтовых вод, лежащих слишком близко к поверхности (а значит, и управление солевым режимом).
А вот еще: В. Ковда предлагает уменьшить расход воды и как бы снизить «потливость» земли в аридных районах, укрыв поля пленкой. Легкие неотапливаемые теплицы обеспечили бы конденсирование испаряемой растениями влаги и возврат ее в почву. Это уже расчет на технику…
Американские специалисты основную ставку делают тоже на нее. Они полагают, что автоматические системы дождевания, подпочвенного и капельного орошения смогут в недалеком будущем подавать растениям точно дозированную меру воды плюс то ее количество, которое необходимо, чтобы промыть корнеобитаемый слой.
Но, быть может, соленые воды необязательно и не во всех случаях вызывают засоление? С конца 40-х годов текущего столетия во многих странах широким фронтом ведутся исследования в области орошения минерализованными водами. В качестве их используют или дренажные (а их количество только в Средней Азии превышает 25 кубических километров и большинство сбрасывается прямо в пустыню), или даже морские воды.
Пока трудно сказать о результатах этих опытов. Ясно одно: на крупнозернистых, песчаных и песчано-гравийных почвах соленая вода малоопасна для почвы: она быстро просачивается в нижние горизонты и не дает при низком стоянии грунтовых вод значительного капиллярного тока снизу вверх. Остается «немного»: провести селекционную работу по созданию солелюбивых культур (пока их немного), подобрать удобрения и агротехнику. Если это получится, то не окажется ли целесообразным весь почвенный покров превратить в песок и гравий? Какое направление принять? Скорее всего следует ориентироваться на создание оптимального водно-солевого режима в почве в зависимости от природных и климатических условий. Это дифференцированный подход, который может включать в себя все вышеперечисленные предложения.
Ученые еще спорят о критериях оптимизации, а начинать оптимизировать уже нужно. У практиков просто нет времени, чтобы ждать: им нужно удовлетворять непрерывно и очень быстро растущий спрос на продукты сельского хозяйства. Наука не всегда успевает за практикой, но что делать: как писал К. Маркс, «…всякое начало трудно, — эта истина справедлива для каждой науки». Не будем к тому же заблуждаться в конечной и абсолютной истинности научных выводов, ибо, по словам А. Герцена, «в науке нет откровения, нет постоянных догматов; все в ней, напротив, движется и совершенствуется».