CC BY
17УДК 332.334:551.583
DOI: 10.24412/cl-36359-2021-880-887
ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ АСПЕКТЫ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ В РЕСПУБЛИКЕ КАЛМЫКИЯ В СОВРЕМЕННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
WATER MANAGEMENT ASPECTS OF LAND USE IN THE REPUBLIC OF KALMYKIA
IN MODERN CLIMATIC CONDITIONS
НА. Шумова N.A. Shumova
Институт водных проблем РАН, Москва, Россия Water Problems Institute RAS, Moscow, Russia
E-mail: [email protected]
Аннотация. Показана динамика гидротермических условий в Республике Калмыкия за период 1966-2017 год. Анализируется современная структура землепользования. Показана динамика забора воды на орошение и потерь воды при транспортировке за период 1980-2017 годы. Анализируются основные проблемы орошаемого земледелия и приводятся статистические данные о состоянии орошаемых земель в республике за 2005-2018 годы.
Ключевые слова: гидротермические условия, землепользование, орошаемые земли, Республика Калмыкия.
Abstract. The dynamics of hydrothermal conditions in the Republic of Kalmykia for the period 19662017 is shown. The modern structure of land use is analyzed. The dynamics of water intake for irrigation and water losses during transportation for the period 1980-2017 is shown. The main problems of irrigated agriculture are analyzed and statistical data on the state of irrigated lands in the republic for 2005-2018 are presented.
Keywords: hydrothermal conditions, land use, irrigated lands, Republic of Kalmykia.
Республика Калмыкия расположена между 48015' и 44О45' с.ш. и между 41О38' и 47О34' в.д. Территория республики представлена зонами сухих степей, полупустынь и пустынь и характеризуется резко континентальным семиаридным и аридным климатом с жарким и сухим летом и холодной и малоснежной зимой.
Анализ климатических условий в Республике Калмыкия выполнен на основе материалов наблюдений за температурой воздуха и осадками на метеорологической станции Яшкуль (46°11' с.ш., 45°21' в.д., абсолютная высота - -7 м БС), расположенной в самой засушливой зоне республики, на Черных землях, где богарное земледелие практически невозможно; метеорологическая станция Яшкуль включена в Глобальную сеть наблюдений за климатом.
За период с 1966 по 2017 год, практически за полвека, значение среднегодовой температуры воздуха изменялось в пределах от 8,4°С до 12,6°С при его среднем многолетнем значении, равном 10,7°С [11]. Значения сумм активных температур воздуха (сумма среднесуточных температур воздуха за период с устойчивой температурой воздуха выше 10°С, условно говоря, за период вегетации) изменялись в пределах от 3122°С до 4605°С при среднем многолетнем значении 3833°С; значения сумм положительных температур воздуха за безморозный период лежат в пределах от 3681°С до 4939°С при среднем многолетнем значении 4250°С.
Динамика температурных характеристик на метеорологической станции Яшкуль за временной интервал 1966-2017 гг. свидетельствует о том, что средняя годовая температура воздуха, сумма среднесуточных положительных температур воздуха за год и сумма среднесуточных температур воздуха за период вегетации имеют достоверную стабильную тенденцию повышения.
Суммы осадков за год за период 1966-2017 гг. изменялись в пределах от 151 мм до 392 мм при среднем многолетнем значении, равном 267 мм. Среднее многолетнее значение сумм осадков за период вегетации равно 167 мм при диапазоне изменения от 46 мм до 291 мм. Среднее многолетнее значение суммы осадков за теплый период (апрель-октябрь) равно 183 мм при диапазоне их изменения от 65 мм до 291 мм. Осадки холодного периода (январь-март, ноябрь, декабрь) лежат в пределах от 33 мм до 133 мм при среднем многолетнем значении, равном 83 мм.
В динамике сумм осадков за год, за теплый период, за холодный период и за период вегетации за временной интервал 1966-2017 гг. также отмечается общая тенденция их увеличения.
Важным климатическим показателем территории является отношение между ресурсами влаги (осадками) и потребностью во влаге, рассчитанной через испаряемость (или фактор, ее заменяющей), - гидротермические условия, оцениваемые через условные показатели увлажнения. В настоящей работе для оценки гидротермических условий используется известный в настоящее время как коэффициент увлажнения индекс Г.Н. Высоцкого [5] и гидротермический коэффициент Г.Т. Селянинова [10], получившие наибольшее распространение в нашей стране.
Коэффициент увлажнения, в масштабе года определяющий соотношение между ресурсами влаги (осадками) и потребностью во влаге (испаряемостью), представляет собой отношение годовой суммы осадков к испаряемости за тот же период [5]:
КУ = Р/ЕО (1)
где КУ — коэффициент увлажнения, Р - осадки, Ео - испаряемость. Для расчета испаряемости используется соотношение [12]:
Еа =а(1ТУо) (2)
где 2Т>о - сумма среднесуточных температур воздуха за безморозный период, а = 0.28
В отличие от коэффициента увлажнения, для оценки которого используются годовые суммы осадков и испаряемости, Г.Т. Селянинов рассматривает период со среднесуточными температурами воздуха выше 10 ОС (период вегетации). Гидротермический коэффициент Г.Т. Селянинова определяется по соотношению [10]:
10Р
ГТК = 40^ (3)
У Т
>10
где: ГТК - гидротермический коэффициент, Р>10 - сумма осадков в миллиметрах за период со среднесуточными температурами воздуха выше 10 ОС; ^Т>10 - сумма среднесуточных температур воздуха в градусах за тот же период.
Коэффициент увлажнения за исследуемый период изменяется в диапазоне от 0,13 до 0,33 при среднем многолетнем значении 0,23. Данные значения коэффициента увлажнения, по классификации В.А. Ковды [14], присущи экстрааридным и аридным территориям. В данном случае из рассматриваемых 52 лет (1966-2017) экстрааридные условия отмечены в 73% случаев, аридные - в 27% [11].
Среднее многолетнее значение гидротермического коэффициента составило 0,44 при диапазоне его изменения от 0,11 до 0,83, что свидетельствует о его высокой межгодовой изменчивости. По классификации Г.Т. Селянинова [10] данный диапазон изменения гидротермического коэффициента соответствует географической зональности от пустыни до типичной степи. Можно отметить, что в течение рассматриваемого временного интервала гидротермические условия, соответствующие зоне пустынь, отмечены в 4% случаев, зоне
полупустынь - 38%, зоне степей на южных черноземных и каштановых почвах - 50%, зоне типичных степей - в 8% случаев [11].
Значения коэффициента увлажнения и значения гидротермического коэффициента также имеют тенденцию увеличения за временной интервал 1966-2017 гг. (рисунок 1), что позволяет сделать вывод о том, что ведущим фактором формирования гидротермических условий исследуемой территории за период 1966-2017 гг. являются атмосферные осадки. При этом на основании анализа динамики гидротермического коэффициента можно говорить о гумидном потеплении на территории Республики Калмыкия за временной интервал 1966-2017 гг.
Годы
Рисунок 1. Динамика гидротермического коэффициента ГТК (зеленый) и коэффициента увлажнения КУ (коричневый).
Вывод о гумидном потеплении, сделанный на основании анализа динамики гидротермического коэффициента, подтверждается тем, что на мелиорированных солонцовых почвах Приергенинской равнины происходит формирование растительных сообществ, характерных для заключительных стадий восстановительной сукцессии не для солонцовых, а для светло-каштановых почв [9]. Сказанное позволяет сделать методический вывод о том, что гидротермический коэффициент (по сравнению с коэффициентом увлажнения) более полно отражает климатические условия территории, влияющие на состояние и развитие растительного покрова, и может быть рекомендован для оценки климатических условий в Республике Калмыкия.
По данным Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии, земельный фонд Республики Калмыкия (совокупность всех категорий земель, включенных в Земельный кадастр) составляет 7473,1 тыс. га [6]. Анализ распределения земель по категориям показал (рисунок 2), что земли сельскохозяйственного назначения составляют 92,8% земельного фонда, что свидетельствует о чрезвычайно высокой антропогенной нагрузке на территорию. На ненарушенные земли, а именно на земли особо охраняемых территорий, лесного и водного фондов приходится 3,2% земельного фонда.
Климатические условия наряду с природными факторами определили структуру землепользования Калмыкии. Около 73% земельного фонда республики представлено кормовыми угодьями, около 11% - пашней [6]. Дефицит водных ресурсов способствовал развитию орошения - орошаемые угодья занимают 0,6% земельного фонда республики или 5,81% от площади пашни.
В настоящее время на территории Республики Калмыкия функционируют пять крупных обводнительно-оросительных систем (ООС): Сарпинская, Калмыцко-Астраханская, Черноземельская, Право-Егорлыкская, и Каспийская (рисунок 3).
¡Республика Калмыкия
.еылк сельскохозяйственного назначения 92
,емлн пронгыыинкнести и иного специального
назначения 0,8%
¡егалк населенных пунктов О^'е
чешлн о со о о охраняелшхпркродкых ирркюркк
. гяг.иш лесного
(!91ЛК юдного
чти запа<;а^%
Рисунок 2. Распределение земель по категориям в Республике Калмыкия в 2018 году.
Рисунок 3. Схема обводнительно-оросительных систем Калмыкии [8].
Сарпинская оросительно-обводнительная система расположена на Сарпинской низменности на территории Волгоградской и Астраханской областей и Республики Калмыкия. Целью проектирования (1957 год) и строительства Сарпинской ООС было обводнение пастбищ и обеспечение питьевой водой скота, подача воды к населенным пунктам и на полив сельскохозяйственных земель. Головной водозаборный узел системы располагается на правом берегу реки Волги. Общая площадь системы составляет 678 тыс. га [13]. Площадь орошаемых и обводняемых земель Сарпинской ООС на территории Республики Калмыкия, согласно Водохозяйственной карте Республики Калмыкия, [4], составляет 33232 га.
Калмыцко-Астраханская просительно-обводнительная система, построенная в 1989 году, расположена в Астраханской области и Республике Калмыкия. Водоснабжение
Калмыцко-Астраханской ООС осуществляется из реки Волги. Площадь орошаемых и обводняемых земель Калмыцко-Астраханской ООС на территории Республики Калмыкия составляет 7720 га [4].
Черноземельская оросительно-обводнительная система расположена в самой засушливой зоне республики, на Черных землях, где богарное земледелие практически невозможно. Черноземельская ООС является самой крупной в Калмыкии; проектная площадь обводнения составляет 1,48 млн га, фактическая - не превышает 0,67 млн га (45%) [13]. Источником водозабора Черноземельской ООС является Чограйское водохранилище, которое пополняется за счет стока рек Кумы и Терека, а также местного стока. Площадь орошаемых и обводняемых земель Черноземельской ООС составляет 33860 га [4].
Право-Егорлыкская обводнительно-оросительная система расположена на Ставропольской возвышенности. Система была построена в 1959 году и является одной из крупнейших в России. Проектом предусматривалось обводнение на площади 1,5 млн га и орошение 153 тыс. га в Ростовской области, Калмыцкой АССР (Республика Калмыкия) и Ставропольском крае [13]. Источником питания системы является р. Кубань, воды которой через Невинномысский гидроузел поступают в реку Егорлык, на базе которой построено Новотроицкое водохранилище, откуда берет начало Право-Егорлыкская ООС. Площадь орошаемых и обводняемых земель Право-Егорлыкской ООС на территории Республики Калмыкия составляет 4519 га [4].
Каспийская обводнительно-оросительная система расположена в пустынной зоне на крайнем юго-востоке Республики Калмыкия на побережье Каспийского моря. Каспийская ООС введена в эксплуатацию в 1961-1962 гг. Основными источниками водоснабжения Каспийской ООС являются река Бахтемир (правый рукав реки Волги) и Каспийское море. До середины 1990-х гг. земли, орошаемые Каспийской ООС, интенсивно использовались. Площадь орошаемых и обводняемых земель Каспийской ООС на территории Республики Калмыкия составляла 1249 га [4]. Однако начавшийся катастрофический подъем уровня Каспийского моря привел к подтоплению прибрежной полосы площадью более 200 тыс. га, в результате чего практически все орошаемые участки оказались подтоплеными или затопленными, что привело к выводу данной оросительной системы из эксплуатации.
Общая площадь орошения и обводнения земель Сарпинской, Калмыцко-Астраханской, Черноземельской, Право-Егорлыкской и Каспийской оросительно-обводнительными системами на территории Республики Калмыкия составила 80580 га.
На рисунке 4 показана динамика забора воды на орошение в Республике Калмыкия за период с 1980 по 2017 год. В основу построения графика положены данные, приведенные в работе [7] и в статистических сборниках Водные ресурсы и водное хозяйство России в 2009, 2012 и 2017 годах [1, 2, 3]. Из рисунка видно, что максимум забора воды на нужды орошения в республике за период 1980-2017 гг. отмечен в 1990 году и составил 723 млн м3. После 1990 года началось снижение забора воды на орошение, объемы которого к 2002 г. уменьшились в 2,8 раза. Отрицательная динамика забора воды для нужд орошения в 1990-2002 гг. является отражением общего упадка сельскохозяйственного производства в этот период, вызванного отсутствием финансирования и технических возможностей для поддержания орошаемых земель в надлежащем состоянии. Относительная стабилизация забора воды для нужд орошения приходится на 2001-2009 гг. (200-300 млн м3) и 2010-2017 гг. (100-200 млн м3).
В Калмыкии используются значительные объемы привозной воды, что влечет за собой потери воды при транспортировке, во многих случаях соизмеримые с забором воды на орошение (рисунок 4). С 1980 по 2009 годы прослеживается увеличение потерь воды при транспортировке по отношению к забору воды на орошение; в 2005-2009 гг. и в 2014 г. потери воды при транспортировке превзошли объемы забора воды на орошение. В 2010-2013 гг. в Калмыкии отмечается резкое снижение потерь воды при транспортировке.
Республика Кллмыкня
□Исполъзог акне I окн для нужд прошет&т
□Потер н лр шр злгпор тнр оше
ш
198« 1935 199« 1993 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2000 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Рисунок 4. Динамика объемов забора воды для нужд орошения и потерь при транспортировке.
Кроме потерь воды при транспортировке до 80% объемов воды, забираемой из источников орошения, может теряться в результате несовершенства конструкций оросительных и дренажно-коллекторных систем и техники полива [13]. Это в большей части относится к оросительным системам, построенным в 1950-1960 гг. с каналами в земляном русле и без дренажа. Значительные потери воды свойственны оросительным системам, действующим в непрерывном режиме. На оросительных системах данного типа во время засух небольшой интенсивности во избежание переполива может практиковаться сброс неиспользованной воды. При этом во время интенсивных засух оросительная система, действующая в непрерывном режиме, участок за участком, не может обеспечить одновременный полив всей площади орошаемого массива.
Таким образом, объемы воды, забираемые из источников орошения и непосредственно подаваемые на орошаемые поля, существенно превосходят потребность возделываемых культур в воде - водопотребление (расход воды на транспирацию растений и сопровождающее ее испарение воды почвой). Разность между фактическим количеством воды, подаваемой на поля, и водопотреблением растений образует так называемые возвратные воды. Одна часть их поступает в естественную или искусственную дренажную сеть. Другая часть возвратных вод, в зависимости от комплекса природных и прежде всего гидрогеологических условий, а также от культуры ведения хозяйства, расходуется на дополнительное увлажнение дикой растительности вокруг или внутри орошаемых территорий (часто связанное с их подтоплением и заболачиванием), на дополнительное питание подземных вод, во многих случаях повышая их минерализацию, тем самым наносит ущерб окружающей среде. Проявление таких негативных последствий орошения, как вторичное засоление, заболачивание, истощение земель, загрязнение водных источников и нарушение природного равновесия в окружающей среде охватили не только орошаемые массивы, но и прилегающие к ним территории.
Что касается состояния орошаемых земель в Калмыкии [6], около 35 тыс. га орошаемых земель находятся в неудовлетворительном состоянии, около 12 тыс. га имеют удовлетворительное состояние, и только состояние 1,3-1,6 тыс. га орошаемых земель оценивается как хорошее (рисунок 5).
4Ü
30
20
10
0
Рнш'ошоа Калмыкия
п M M ...là M й .. M d .в) ..м ..м ..м M 200? 200» 2007 2003 2Ш 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 □ хор о il [te Я уда т; лети ер н-тльно е Г, цервд леи ор нтелыгпе
Рисунок 5. Динамика состояния орошаемых земель в Республике Калмыкия за 2005-2018 год.
Неудовлетворительное состояние орошаемых земель в республике вызвано ирригационно-хозяйственными причинами, а именно низким уровнем конструирования и эксплуатации оросительных систем, а также пренебрежением мелиоративными мероприятиями при их эксплуатации.
Работа выполнена в рамках темы № 0147-2019-0002 (№ государственной регистрации АААА-А18-118022090104-8) Государственного задания ИВП РАН.
Список литературы
1. Водные ресурсы и водное хозяйство России в 2009 году (Статистический сборник). М.: НИА-Природа, 2010. 372 с.
2. Водные ресурсы и водное хозяйство России в 2012 году (Статистический сборник). М.: НИА-Природа, 2013. 300 с.
3. Водные ресурсы и водное хозяйство России в 2017 году (Статистический сборник). М.: НИА-Природа, 2018. 230 с.
4. Водохозяйственная карта Республики Калмыкия / Научно-исследовательский центр комплексного мониторинга КИСЭПИ. Управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Республике Калмыкия. Элиста, 2003.
5. Высоцкий Г.Н. Избранные труды. М.: Сельхозгиз, 1960. 435 с.
6. Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель в Российской Федерации в 2005...2018 году // Федеральная служба государственной регистрации, кадастра и картографии [официальный сайт]. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://rosreestr.gov.ru/site/activity/gosudarstvennyy-natsionalnyy-doklad-o-sostoyanii-i-ispolzovanii-zemel-rossiyskoy-federatsii/ (дата обращения: 18.21.2020).
7. Думнов А.Д., Борисов С.С. Учет использования воды: основные этапы становления и проблемы современного анализа // Бюллетень «Использование и охрана природных ресурсов в России». 2003. № 9-10. С. 37-64.
8. Кадаева А.Г. К вопросу о качестве оросительных вод в Калмыкии // Вестник Калмыцкого института гуманитарных исследований РАН. 2013. № 1. С. 160-162.
9. Новикова Н.М., Волкова Н.А., Уланова С.С., Чемидов М.М. Изменение растительности на мелиорированных солонцовых почвах Приергенинской равнины за 10 лет (Республика Калмыкия) // Аридные экосистемы. 2020. Т. 26. № 3 (84). С. 30-39.
10. Селянинов Г.Т. Принципы агроклиматического районирования СССР // Вопросы агроклиматического районирования СССР. М.: МСХ СССР, 1958. С. 7-14.
11. Шумова Н.А. Анализ климатических условий в Республике Калмыкия за 1966-2017 гг. // Аридные экосистемы. 2020. Т. 26. № 3 (84). С. 23-29.
12. Шумова Н.А. Закономерности формирования водопотребления и водообеспеченности агроценозов в условиях юга Русской равнины. М.: Наука, 2010. 239 с.
13. Щедрин В. Н., Колганов А. В., Васильев С. М., Чураев А. А. Оросительные системы России: от поколения к поколению. В 2 ч. Ч. 1. Новочеркасск: Геликон, 2013. 283 с.
14. Экологическая энциклопедия. Т. 3. И-М. М.: ООО «Издательство «Энциклопедия», 2010. 448 с.
