Сельскохозяйственное влияние

Сельскохозяйственное водоснабжение включает в себя сооружения по забору воды из источников и коммуникаций, при помощи которых вода подается потребителям. Основными потребителями являются сельское хозяйство, производительный и животноводческий секторы [2].

Внедрение промышленных методов производства продуктов животноводства и связанная с этим высокая концентрация поголовья скота на животноводческих комплексах стали причинами образования огромных количеств навоза, что в случае нарушения технологии его хранения и использования может представлять опасность для окружающей среды, и прежде всего для водных объектов [5].

Вода используется людьми для удовлетворения их всевозможных потребностей. В тоже время, в зависимости от специфики водопользования и оказания влияния на природные водные объекты выделяются промышленное, коммунально-бытовое, хозяйственно-питьевое, сельскохозяйственное водоснабжение, использование водных ресурсов в целях орошения и др.

Использование водных объектов осуществляется с изъятием (забором воды) или без изъятия водных ресурсов.

В целях удовлетворения различных хозяйственных потребностей было использовано всего 922,14 млн. м³, в том числе на производственные нужды 444,8 млн. м^3, хозяйственно-питьевое водоснабжение 68,7 млн. м³, орошение - 25,0 млн. м³ и прочие нужды - 24,94 млн. м³ [1].

Использование водных ресурсов на хозяйственно-питьевые нужды увеличилось в среднем на 4%, что связано с увеличением потребления воды городским населением [1].

Забор и использование водных ресурсов в разрезе городских поселений неравномерные. Наблюдается тенденция сокращения использования воды и в сельском хозяйстве. Снижение объемов водопотребления на орошение связано с сокращением орошаемых площадей и высоким уровнем износа установок для орошения [2]. Как водопотребитель орошение отличается сезонной неравномерностью. Наибольшая потребность в воде приходится на периоды вегетации. Суточная и недельная неравномерность проявляется не резко. Орошение предъявляет соответствующие требования к качеству воды: содержанию в ней наносов, растворенных солей [5].

В центральных и южных регионах России эффективность и возможности развития сельскохозяйственного производство определяются и уже сдерживаются условиями водообеспечения.

Мелиоративное строительство как составляющая часть водного хозяйства в последние годы характеризуется снижением объемов инвестиций (табл. 2).

Таблица 2. Темпы мелиоративного строительства [2]

Основываясь на принципах взаимосвязанности природных факторов, можно, с одной стороны, оценить значимость водных ресурсов в поддержании равновесия природно-территориальных комплексов, с другой стороны - определить изменение количественных и качественных характеристик водных ресурсов в результате влияния хозяйственной деятельности человека на другие компоненты природы. Этим определяется необходимость охраны лесов, земель, сокращение площадей, загрязнение которых незамедлительно сказывается и на количественных и качественных характеристиках водных ресурсов. Причем, взаимодействие вод с другими компонентами природы происходит на различных стадиях мирового влагоооборота. Значительная концентрация загрязняющих веществ в дождевых каплях вызвана загрязнением атмосферного воздуха; сведение лесов, перевыпас скота и деградация ландшафтов обуславливают перераспределение склонового стока, увеличивая поверхностный и уменьшая подземный стоки и на водосборе в условиях его формирования. При этом наблюдается поверхностный смыв почв, увеличение мутности рек и изменение внутригодового распределения речного стока, ухудшение условий водопользования в маловодные периоды. За счет функционирования хозяйственных объектов, размещение на малых, средних и крупных реках, предъявляющих различные требования к водным ресурсам и качеству вод, происходят дальнейшие сокращения стока и загрязнение вод, которые сопровождаются ухудшением условий водоснабжения предприятий и снижением биопродуктивности водоемов.

Географическая оболочка, включающая в себя живую и неживую материи, представляет собой открытую систему, соответственно ее функционирование происходит через систему внешних связей, отражающих в условиях взаимодействия масштабы изменения водных ресурсов и экологических условий в них.

В зависимости от особенностей влияния хозяйственной деятельности на природные воды в условиях формирования склонового стока на водосборе, с одной стороны, и в водных объектах непосредственно, - с другой, оптимизация водоохранных мероприятий в бассейне реки должна выполнятся с учетом специфических особенностей связях: взаимозависимость и взаимовлияние элементов аквального комплекса, сформировавшегося в конкретных физико-географических условиях, а также отличительные черты их реакции на антропогенез.

На качественное состояние природных вод заметное влияние оказывают также оросительные мелиорации, широко проводимые в пределах степного и лесостепного Предуралья. Интенсификация сельского хозяйства сопровождается расширением орошаемых земель, применением удобрений и ядохимикатов, обусловила вынос значительного количества соединений в составе возвратных вод в реки и водоемы способствовала их загрязнению.

До половины органических соединений поступает со сточными водами животноводческих комплексов. На кислородный режим рек наибольшее влияние оказывают стоки промышленного производства, коммунально-бытового хозяйства и орошаемого земледелия. Зарегулированность стока рек прудами и водохранилищами, а также возникновение вторичных процессов загрязнения заметно ухудшает их экологическое состояние [5].

Сточные воды сельскохозяйственных предприятий, как правило, недостаточно очищены, либо поступают в водные объекты в виде диффузионного стока.

Негативное воздействие земледелия на состояние окружающей среды чаще всего связывают с усилением химизации сельского хозяйства. В России за последние годы произошло резкое снижение количества внесенных удобрений. По сравнению с уровнем 1986-1990 гг. объемы внесения минеральных удобрений сократилось в 8, а органических - более чем в 4 раза. Тем не менее, сельскохозяйственные угодья остаются одним из основных источников поступления в водные объекты загрязняющих веществ [5].

Рис. 2. Скотобойные тропы водоохраной зоне р. Белой в верховьях

При использовании водосборных площадей для выпаса скота заметно увеличивается поступление органических и биогенных веществ, а также патогенной микрофлоры [9].

В системе водного хозяйства сельское хозяйство является крупным водопотребителем. На выращивание 1 т пшеницы требуется за вегетационный период 1500 м³ воды, 1 т риса - более 7000 м^3. Высокая продуктивность орошаемых земель стимулировала резкое увеличение из площади во всем мире - она сейчас равна 200 млн. га. Составляя около 1/6 всей площади посевов, орошаемые земли дают примерно половину сельскохозяйственной продукции [14].

Водная мелиорация - один из основных видов мелиораций, способ, связанный с перераспределением влаги в ландшафте. Свыше 50% поверхности суши занимают аридные и семиаридные земли. Значительная часть этой территории страдает от недостатка влаги. С другой стороны значительная часть земель расположенных в лесной зоне, в поймах рек страдает от избыточного увлажнения. Избыток влаги нередко сочетается с недостатком тепла в воздухе и почве и слабой аэрацией почв. Здесь же в лесной зоне расположены огромные массивы заболоченных земель. Нередко избыток влаги в одни периоды чередуется с недостатком ее в другие периоды. Как избыток, так и недостаток влаги сказывается на продуктивности сельскохозяйственных культур. Кроме того, необходимо отметить, что водные ресурсы Земли распределены крайне неравномерно. Гидрологический режим многих рек неустойчив в течении всего года. Распределение речного стока неблагоприятно для сельского хозяйства [14].

Водные мелиорации (орошение, осушение) - один из основных путей повышения урожайности сельскохозяйственных угодий, занимающих на планете 10% площади суши [1].

Неблагоприятные условия естественного увлажнения сельскохозяйственных земель устраняются проведением двух основных видов гидромелиорации - орошения и осушения.

Основными источниками орошения служат поверхностные воды - реки, водохранилища, озера. Объемы потребляемой воды зависят от естественного увлажнения, наличия источников орошения, технической оснащенности оросительных систем, вида орошаемых культур и других видов. Отличительные особенности использования воды в орошении - большой объем безвозвратных потерь, сезонность водопотребления и пониженные требования к качеству воды по сравнению с промышленным и коммунальным водопользованием

В России и странах ближнего зарубежья площади, охваченные водными мелиорациями, постоянно увеличиваются.

Это ведет к значительному увеличению потребления водных ресурсов. При проведении водных мелиораций ежегодно расходуется до 200 км³ воды в зависимости от степени увлажнения. Освоение новых сельскохозяйственных угодий под орошение часто сдерживается дефицитом водных ресурсов, поскольку этот вид мелиораций характерен в первую очередь для южных районов.

С развитием орошаемых земель увеличивается объем коллекторно-дренажных вод. Коллекторно-дренажные воды - это поверхностная или подземная вода, собираемая дренажным сооружением или отводимая им в другое место [14].

Они образуются в результате периодических поливов, когда отмечается избыточный сток вод, а также при рассолении почв промывкой. В этих случаях повышается минерализация речных вод, и они становятся непригодными для орошения земель. Такие воды, например, в Средней Азии отводят в специальные водоемы (Арнасайские озера, Сарыкамышская впадина - Приложения 1,2). В большом объеме дренажные воды сбрасываются в Амударью. За последние 15 лет минерализация воды в Амударье в связи с этим увеличилась в два раза. Так, только с территории Таджикистана в реку и ее притоки ежегодно направляют 3 км³ коллекторно-дренажных и сбросных вод с минерализацией 1-4 г./л. В результате вода Амударьи в нижнем течении стала непригодной для питьевого водоснабжения без предварительной очистки, так как минерализация ее достигла 2-3 г./л [1].

Для решения этой проблемы необходимо составлять схемы комплексного использования коллекторно-дренажного стока для различных народнохозяйственных целей (обводнение пастбищ, выращивание солеустойчивых и очищающих воду растений, водоснабжений на основе опреснения и т.п.). Нужно существенно уменьшить расход воды при промывке засоленных земель, снизить оросительные нормы, повысить эффективность гидромелиорированных систем, организовать деминерализацию коллекторно-дренажных вод с одновременной очисткой их от вредных примесей [1].

Вырубка и восстановление леса. Вырубка лесов была первым крупным проявлением деятельности человека, оказавшим влияние на сток рек. Главная причина возможного изменения годового стока рек заключается в изменении суммарного испарения в результате вырубки и восстановления леса. Испарение же зависит от характера подстилающей поверхности, в частности от потребления воды лесом, которое различается у лесов разного возраста и состава.

Доказательства изменения испарения и стока привел О.И. Крестовский на примере вырубки и восстановления елового леса (рис. 1).

Рис. 3. Влияние вырубки леса, возраста и состава восстанавливающегося леса на изменение испарения (1) и годового стока (2) в процентных нормах (по О.И. Крестовскому)

Таким образом, сельское хозяйство, являясь крупным водопотребителем, наносит определенный вред на водный режим рек, одним из важнейших является угроза недостатка воды. Воздействие сельского хозяйство на водный режим рек проявляется через забор воды, орошение, поступление загрязняющих веществ с водосборов, используемых в сельском хозяйстве в качестве удобрений.