На Чэндуской равнине в провинции Сычуань до сих пор действует уникальная и самая древняя из сохранившихся до наших дней ирригационная система Дуцзянъянь, построенная более 2200 лет назад. Этот проект пережил все другие великие древние ирригационные системы и являлся самым масштабным гидромелиоративным сооружением своей эпохи.
Дуцзянянь находится в 55 км. от Чэнду. Это старейшая в мире ирригационная система, которую используют и в настоящее время. В древности каждое лето река Миньцзян (приток р. Янцзы) топила земли Сычуаньской котловины. А зимой она покрывалась льдом. Поэтому управляющий Сычуани, Ли Бин, решил исправить существующее положение и начал строительство ирригационной системы в 256 году до н.э. Реку разделили по середине длинной насыпью. Внутреннюю часть стали использовать для ирригации. Вниз по течению, с одной стороны внутренней реки находится узкий пролив между двумя холмами. Его назвали каналом Драгоценной Пробки.
Ли Бин в свою очередь был обожествлен местными жителями, которые своими силами собрали средства и построили "Храм отца и сына" в честь заслуг чиновника. Храм стоит на крутом берегу реки, а к главному входу ведет высокая лестница, проходящая через несколько красочных ворот. Поднимаясь по лестнице можно полюбоваться лучшими архитектурными фрагментами ансамбля. На территории комплекса находится небольшая сцена, где устраиваются представления.
По завершении строительства наводнения прекратились, а поля провинции Сычуань стали приносить обильные урожаи. Это дало возможность правителям царства Цинь содержать большую армию. Позднее царь Цинь Шихуан воспользовался этим и стал императором всего Китая. Именно при нем была созданы такие замечательные памятники Китая как Терракотовая армия в Сиане и Великая китайская стена .По этому каналу вода из реки попадает в ирригационную сеть. Чуть выше канала извилисто бегут два канала, соединяющие с внешней частью реки. Это гарантирует, что во внутренней части воды будет достаточно даже во время сезона засухи. Во время наводнения лишняя вода возвращается в поток р. Миньцзян. Поток воды в канале уравновешивается при помощи запруды.
Система состоит из трех частей. Первая часть - это дамба, получившая название Юцзуй (Рыбий рот). Она была построена прямо в середине реки. Вторая часть системы – канал, проходящий сквозь гору. Чтобы разрушить породу, древние строители ее нагревали, а затем поливали водой. Узкое горло канала позволяло регулировать количество воды в системе. На строительство канала шириной 20 метров понадобилось 8 лет. Третья часть – водосбросное сооружение.
Ирригационная система Дуцзянянь в провинции Сычуань демонстрирует высочайший уровень развития науки и техники в Древнем Китае. Она стала вехой в мировой истории ирригации. Система Дуцзянянь построена без плотины. Она до сих пор наполняет водой многочисленный каналы на площади 670,000 га в провинции Сычуань. Благодаря строительству ирригационной системы, еще в древности эти земли стали настоящей житницей Китая.
Внесена в список Всемирного наследия ЮНЕСКО как крупнейший инженерный проект в Евразии того времени, среди известных на нынешний день.
Ирригация и орошение
Ирригация (активное орошение) - это необходимый для земледелия автоматический полив земли, используется для выращивания сельскохозяйственных культур в засушливых районах и территориях, подвергшихся естественному или искусственному осушению почв. История появления ирригационных систем В византийскую эпоху Прокопий называл процесс ирригации «товариществом по совместному орошению» и наделял его следующим смыслом: «Река стекает с гор, достигая равнины. Она орошает землю в соответствии с желаниями жителей, ибо они регулируют движение воды так, как считают наиболее выгодным для себя. Люди создали множество каналов, по которым устремляются воды реки. Часть пути реки проходит под землей, а затем вновь появляется на поверхности, сливая свои воды в единый поток, таким образом, на большей части равнины эта река находится в распоряжении людей, которые то закрывают каналы, делая перемычки, то снова открывают их, используя воду по своему усмотрению».
Современные технологии ирригации
Современные технологии позволяют избежать перерасхода воды и засоление почв. Наиболее перспективный способ современной ирригации - это капельное орошение. Капельный полив позволяет создавать рукотворные оазисы. Таким образом, капельное орошение позволяет выращивать овощи и фрукты, плодовые и декоративные деревья , кустарники , многолетние цветы и розы , осуществлять озеленение и создание газонов и клумб , практически в условиях полупустыни и пустыни.
В настоящее время для ирригации используют поверхностные или подземные воды. Поверхностные воды - это ручьи, реки и озера. Возведение дамб через реку позволяет накапливать большое количество воды, создавая искусственное озеро или резервуар. Эта вода и используется для ирригации в засушливый сезон. Грунтовую воду берут из колодцев, редко из неглубоких скважин. В районах сильно удаленных от источников пресной воды используют системы опреснения, доставляя полученную воду на поля через систему каналов, канав, насосов и труб. Современные технологии позволяют избежать перерасхода воды и засоление почв. Наиболее перспективный способ современной ирригации - это капельное орошение .
Капельное орошение – это организация полива, когда вода (часто вместе с питательными элементами) вносится малыми дозами непосредственно в прикорневую зону. При поливе малыми порциями и несколько раз в день растения усваивают влагу и питательные вещества наиболее эффективно. При этом сохраняется воздушная проницаемость почвы, что позволяет корням «дышать». Так как при капельном поливе внесение воды и удобрений происходит в прикорневую зону культурных растений, то для прочих растений (сорняков) создаются неблагоприятные условия, и развитие их замедляется, или же вовсе останавливается. Равномерность, которую обеспечивают системы капельного орошения (разброс менее 10%), позволяет забыть о возможном при обычном поливе переувлажнении одних участков (растений) и недоувлажнении других.
Капельный полив позволяет при малом расходе воды производить работы по укреплению склонов и откосов автомагистралей путём посева многолетних трав , предотвращающих поверхностный смыв почвы в период дождей.
При малообъёмной технологии выращивания (объём корневой системы ограничен и существенно меньше зеленой массы растения). Питательные элементы к растению поступают только с водой. Цена ошибки в таких системах очень высока из-за малой емкости субстрата и для обеспечения точности используют компенсированные внешние капельницы
. Некомпенсированные внешние капельницы часто используются там, где длина магистрали невелика и падение давления по длине несущественно влияет на расход капельницы.
(трубки с вмонтированными внутрь капельницами) благодаря простоте производства (малой стоимости) и применения, а также возможности скрытного размещения в почве получили широкое распространение, преимущественно, в открытом грунте. Компенсированные капельные линии применяют при значительных длинах линии или значительных уклонах (грядки, поливного участка). В таких условиях применение компенсированных капельниц более чем оправдано. Некомпенсированные капельные линии с успехом справляются с задачами полива при незначительных уклонах и длинах капельные линии (для капельниц различных производителей это может быть от нескольких десятков до сотен метров при разбросе расхода менее 10%).
Другим обязательным элементом систем капельного полива является трубопровод
, доставляющий воду к участкам орошения и разводящий воду внутри него. А также, запорная арматура. Трубопровод должен быть рассчитан с учетом конкретных условий полива и размера участка. На больших площадях орошения осуществляют разбивку на более маленькие, а полив каждого из них осуществляют поочерёдно. Краны и клапана позволяют изолированно орошать один или несколько участков.
Не маловажным является применение в капельном орошении системы фильтров
. Дело в том, что даже применение чистой воды (например, водопроводной) не гарантирует отсутствие микрочастиц в ней. Тем более если используется емкость предварительного хранения поливной воды и/или удобрений. Применение фильтров позволяет очистить воду от вредных микрочастиц , тем самым защитив растения от поражения и возможных заболеваний.
Для формирования удобрений , на промышленных предприятиях применяются специализированные автоматические растворные узлы, которые самостоятельно готовят питательный раствор в соответствии с программой питания, разрабатываемой агрономами. Автоматизированные растворные узлы обязательны при использовании малообъёмной технологии.
Последствия применения систем ирригации
Самое распространенное и неприятное явление при орошении - это засоление почв
. В почвах и подстилающих их грунтах много легкорастворимых солей. В результате утечек воды из каналов и подачи на поля чрезмерного количества воды начинает подниматься уровень грунтовых вод. От этого уровня по системе капиллярных пустот к поверхности почвы поступает вода и включается в процесс испарения. Грунтовая вода, промочив толстый слой подпочвы и почвы, выносит к поверхности растворы солей, которые после испарения остаются вблизи или на поверхности почвы. Почва таким путем засоляется, меняет свои свойства и структуру и теряет плодородие. На месте оазиса возникает засоленная пустыня, созданная руками человека. Когда-то в личных владениях царей Романовых в Голодной степи, где управляющие царским имением учинили такой переполив, что быстро превратили в бесплодные солончаки десятки тысяч гектаров земли. Уже в наше время, бездумная ирригация привела к известной всем экологической и социальной катастрофе связанной с использованием в качестве источника пресной воды рек Амударьи и Сырдарьи, которое нарушило питание Аральского моря и привело к его осушению и дальнейшему засолению почв региона.
Нельзя сказать, что ситуация сильно изменилась за прошедшее время, за исключением того, что орошаемая территория сейчас сильно расширилась, и это привело к столь же большому расширению площади заселяемых земель. В целом в России значительная часть орошаемых земель засолена или засоляется. Не лучше обстоят дела и в других странах; в США, например, засолению подвержено около 40% орошаемых земель. Таким образом, из 260 млн. га орошаемых во всем мире земель до 100 млн. га требует проведения мероприятий по рассолению или защите от засоления. Много засоленных земель заброшено. Во всем мире заброшенных из-за ирригации засоленных земель в настоящее время больше чем орошаемых, так как при бездренажном орошении и без использования специального севооборота
70-80% орошаемых земель полностью или частично теряют плодородие. В грунтах под черноземами практически повсеместно установлено существование 3-5 древних солевых и солонцеватых горизонтов, которые свидетельствуют о прошлых увлажнениях этих территорий. Поэтому переполив и потери воды из оросительных систем на глубокое просачивание - это основная проблема орошаемых черноземах. Подъем уровня грунтовых вод до 2-2,5 м от поверхности приводит к быстрому засолению почвы и выходу ее из земельного пахотного фонда.
В настоящее время считается, что наиболее эффективным решением проблемы засоления почв является хороший дренаж
, который позволяет опустить уровень грунтовых вод гораздо ниже уровня залегания корней. При этом ирригационная вода вымывает соли из верхнего слоя почвы, восстанавливая её плодородие.
Много лет назад в одном из номеров журнала «Химия и жизнь» была опубликована заметка о выращивании малосольных огурцов - дескать, путем селекции удалось получить сорт огурцов, способный расти на солёных почвах, который дает готовые к употреблению малосольные огурчики. Журнал завалили письмами с просьбой указать, где можно приобрести семена таких огурцов, поэтому редакции пришлось в следующем номере извиниться за первоапрельскую шутку. Теперь же вопрос о том, не будут ли растения с повышенной солеустойчивостью, выращенные на засоленных почвах, солеными на вкус, приобретает научный смысл. Оказывается, растения солёными не становятся. Для того чтобы скомпенсировать осмотическое давление, создаваемое высокими концентрациями соли внутри вакуоли, растениям приходится увеличивать концентрацию растворимых веществ в протоплазме. Для этой цели они используют углеводы. Поэтому вместо того, чтобы быть солеными, такие растения сладки на вкус. Может быть, таким путем можно повысить сахаристость растений, используемых в производстве сахара.
Недавно группа биологов из университета в Торонто предложила ещё один возможный путь решения проблемы засоления почвы. Они обнаружили ген, который позволяет растениям не только противостоять предельной засоленности, но и «высасывать» соль из почвы. По словам руководителя группы учёных Блумвальда их целью была разработка методов выращивания урожаев на землях, более не используемых из-за засоления. Если удастся получить более активный вариант гена, выращивание имеющих его растений на засоленных почвах позволит восстанавливать плодородие этих земель.
Нарушение экологического баланса. История Аральского моря.
Миллионы лет назад северо-западная часть современного Узбекистана и южные области Казахстана были покрыты огромным морем. Когда вода отступила, образовался большой массив очень засоленных почв. Один из остатков древнего моря и стал Аралом, четвертым в мире внутренним морем. Аральское море является внутренним соленым морем без стока воды. Питается за счет двух рек - Амударьи и Сырдарьи. Пресная вода из этих двух рек поддерживает уровень воды и соляной баланс Аральского моря.
В начале 60-х годов правительство взяло курс на превращение Советского Союза в государство, которое сможет полностью обеспечить себя хлопком. Было решено также увеличить производство риса. Правительственные чиновники отдали приказ, чтобы дополнительное количество воды получали из двух рек, впадающих в Аральское море. На обеих реках были построены крупные плотины, было проложено 850 миль центрального канала с системой "питания" каналов, рассчитанной на большие расстояния. Когда система орошения была завершена, миллионы акров по обе стороны основного канала были затоплены. В течение следующих 30 лет Аральское море достигло серьезного снижения воды, его берега отступили, а содержание соли возросло. Морская среда стала угрожать жизни морских растений и животных. Как только морская жизнь сошла на нет, стала испытывать трудности и рыбная промышленность.
Советская система была основана на строительстве серии плотин на двух реках. Цель была одна - создать водохранилище, каналы которого (протяженностью 40000 км), орошали бы поля. Поля процветали, но наличие таких обширных площадей монокультуры вынуждало фермеров использовать огромное количество пестицидов. А ирригация была такова, что соли выступили на поверхность почвы и все больше и больше накапливались.
Когда на Амударье близ Нукуса была построена Тахиаташская плотина, вода в русле реки пересохла на сотни километров вокруг. К удивлению жителей Муйнака Арал начал сокращаться. Вначале они предположили, что это временное явление, и рыли канал к удаляющемуся берегу, поскольку лодки продолжали курсировать, а в доках, на причалах кипела работа. Но сточные воды, достигающие моря, уже были отравлены смертельной смесью соли и пестицидов с хлопковых полей. Популяция рыб резко сократилась и, наконец, когда канал достиг 30-ти километровой длины, и море еще больше ушло, лодки стали напоминать больших чудовищ, лежащих на песке, который когда-то был морским дном.
Арал был богат рыбой. Биологи определили около 20 видов рыбы, в том числе осетровых и сома. Муйнак, расположенный у самого моря, был промысловым городом, что также привлекало туристов. Сегодня Муйнак - пустынный город, расположенный на расстоянии более ста километров от моря. Единственным напоминанием о некогда процветающем рыбном промысле являются ржавеющие остовы и древняя рыбная плантация. Море сократилась до двух пятых от своего прежнего размера, и в настоящее время находится на 10-м месте в мире. Уровень воды упал на 16 метров, а его объем уменьшился на 75%, что эквивалентно количеству воды в озерах Эри и Гурон. Экологические последствия были разрушительными, а экономические, социальные и медицинские проблемы в регионе катастрофические. Все 20 известных видов рыб в бассейне Аральского моря в настоящее время исчезли, им не удалось выжить в токсичной и засоленной среде.
Изменения в одном регионе часто приводит к изменениям экологии и климата в других регионах. Вот некоторые результаты высыхания Аральского моря: Поскольку вода из рек уходила на полив хлопковых полей, концентрация соли в морской воде намного повысилась. Поскольку из рек было изъято очень большое количество воды, уровень моря снизился более чем на 60%. Запасы питьевой воды сократились. Так как в хозяйствах данной области использовались некоторые высокотоксичные пестициды и другие вредные химические вещества , вода была загрязнена пестицидами, сельскохозяйственными химикатами , а также бактериями и вирусами. На протяжении десятилетий эти химикаты сливались в Аральское море.
Озера и моря оказывают смягчающее воздействие на климат. Иными словами, земля рядом с источником воды теплее зимой и прохладнее летом, чем земля, где нет водоемов. Но поскольку Арал потерял воду, климат стал резко континентальным. Так тысячелетний образ жизни людей в данном регионе исчез в течение десятилетий. Обширная площадь иссушенного моря покрыта пестицидами, поэтому, когда дует ветер, пыльные бури распространяют соли и токсичные вещества на сотни, если не на тысячи километров вокруг. Согласно оценкам, ежегодно на Центральную Азию обрушиваются 75 млн. тонн токсических солей и пыли. Если Аральское море высохнет полностью, после него останется 5 млрд. тонн соли.
Сочетание благоприятных географических особенностей способствовало успеху древнеегипетской культуры. Главную роль в хозяйственной жизни страны играл Нил. После его разливов на полях оставался ил, который, смешиваясь с почвой, давал прекрасный урожай. Древние египтяне, таким образом, могли произвести изобилие пищи, что позволяло населению уделять больше времени для культурной, технологической и художественной деятельности. Основу экономики Древнего Египта составляли земледелие и ремесла.
Рис.2. Наскальная гравюра эпохи древнего царства. Обработка камня
Египтяне научились строить вдоль берегов реки плотины, в которых делали специальные отверстия с отводами воды на поля. Большой прогресс в развитии ирригационной системы и оросительных работ произошел в эпоху Среднего царства. Площадь орошаемых земель заметно увеличилась, что сразу же повлияло на количество собираемого урожая. Наивысшего подъема земледелие достигло в период Нового царства. На развитие земледельческого хозяйства указывает и наличие различных видов хлебных злаков. Так, в надписях этого времени упоминаются особые виды верхнеегипетского и нижнеегипетского ячменя. Наряду с зерновым хозяйством получало всё большее развитие огородничество и плодоводство. Распространяются виноградарство и льноводство. Некоторое значение имело и оливководство, которое давало возможность изготовлять растительное масло из плодов местного оливкового дерева.
Внешнеполитические достижения фараонов времени Древнего царства основывались на хозяйственных успехах управляемой страны. Основой древнеегипетской экономики оставались высокопродуктивное поливное земледелие и разнообразные ремесла; труд мастеров-ремесленников давал поистине замечательные результаты.
Рис. 3. Обработка земли в древнем царстве
Техническая база сельского хозяйства изменилась мало. Медные и деревянные орудия труда, мотыги и примитивная соха, оросительные каналы и обводные валы, регулирующие орошение полей при нильских разливах, определяли техническую вооруженность египетского земледелия и в пору Древнего царства. Однако новые приемы организации в централизованных царских хозяйствах определили значительные успехи в главной отрасли хозяйства - земледелии, основывающейся на культуре ячменя и в меньшей степени - пшеницы.
Первые земледельцы появились в долине Нила в конце каменного века-около 7000 лет назад. Они пришли в долину из близлежащих степей, которые стали высыхать, превращаясь в пустыню. Долина Нила узкая: всего несколько километров в сторону от берега реки, а дальше – бесплодная пустыня. Дождей там почти не бывало. Только на севере, у моря, долина расширяется и приобретает форму треугольника. Первые жители нильской долины вынуждены были строить дамбы и каналы, чтобы их поля весь год получали воду. Ежегодно эти сооружения приходилось чинить. Это вынуждало земледельцев объединиться в мелкие княжества - сепы, которые, как бусины на нитке, тянулись вдоль Нила с юга на север. Вся жизнь египтян зависела от Реки.
Предки современных египтян выращивали финиковые пальмы, ячмень, пшеницу, виноград и лен, из которого они ткали полотно. Ткани тогда были очень дорогие. Бедняки носили лишь набедренную повязку или короткую рубаху без пояса; только самые знатные люди имели длинные платья, подпоясанные украшенные вышивкой. В связи с развитием монументальной архитектуры, символизирующей величине фараоновского Египта, большое значение приобрели добыча и обработка разных пород камня. Из камня делали самые разнообразные предметы, в частности сосуды. На каменных стенах гробниц камнетесы искусно выбивали рельефные изображения и иероглифические надписи. Для добычи и обработки камня пользовались различными орудиями, в частности заостренными каменными молотами и тяжелыми кувалдами.
Рис.4. Постройка пирамид. Подъем камня на определенный уровень пирамиды
Больших успехов достигли египтяне в строительном деле. Египетские постройки из крупных каменных плит прекрасно сохранились до наших дней. Знаменитые пирамиды 4 династии покрывались роскошной каменной облицовкой. Об искусстве обработки дерева свидетельствует техника кораблестроения. Основой основ экономической жизни древних египтян всегда было сельскохозяйственное производство, прежде всего, хорошо поставленное ирригационное земледелие. Эффективность, которого оставалась высокой даже в периоды политического упадка государства. Ирригационное земледелие преобладало в Верхнем Египте. Плодородные земли, которого использовались главным образом для развития зернового хозяйства, земли же Дельты, отвоеванные у болот, больше годились, как пастбища. Объединение страны в единое государство способствовало строительству и эксплуатации ирригационной сети, создавать которую население начало еще в додинастический сутки, а завершило уже в эпоху Среднего Царства.
Рис. 5 Изготовление кирпича
Древние египтяне построили оригинальную ирригационную систему, не похожую на месопотамскую. Если в долине рек-близнецов система каналов и дамб должна прежде дренажное назначения, то в долине Нила проста и надежна бассейновая система ирригации, призвана как можно дольше, в течение всего посевного периода, задержать воду на полях. Систему искусственного орошения земли можно было только всем миром, согласованными усилиями всех номов, что очень повлияло на политическую организацию древнеегипетского общества. Строить именно Бассейновый систему ирригации египтян побудил рельеф Нильской долины. Дело в том, что на высоких берегах Нила ил во время паводка откладывался более толстым слоем, чем в долине, поэтому египтяне разделили ее продольными и поперечными плотинами, и дамбами на большие и меньшие бассейны, через что она внешне стала похожа на гигантскую шахматную доску.
Рис. 6. Корабли Древнего Египта
Накануне разлива Нила, или когда вода уже начинала прибывать, крестьяне прорывали сквозь высокие нильские берега (их они еще и искусственно наращивали) короткие каналы, по которым пускали воду в бассейны, откуда ее потом распределяли на поля с помощью небольших земляных валов. Когда ил оседал, паводковую воду отводили назад, в реку. Вода заодно промывала грунт, оберегая его от засолки Нильский ил, который оставался на полях, сохранял влагу в течение двух месяцев, однако этого времени вполне хватало для предсказания образования и созревания зерновых культур (нильский ил был настоящим питательным бульоном для растений, он давал быстрые всходы).
Бассейновая система ирригации в Египте оказалась значительно эффективнее, чем дренажная - в Месопотамии. Она оказывала меньшее давление на природу и обеспечивала стабильную экологическую обстановку в стране. Вода в Нильской долине стояла в каналах только во время наводнения, в течение 6-9 недель, остальное время они оставались сухими, по каналам же в Месопотамии приходилось наблюдать на протяжении целого года. Просуществовала эта система ирригации в Египте до середины XIX в, пока ее не разрушила Асуанская плотина. Сейчас она отчасти сохранилась лишь в Верхнем Египте.
Рис. 7. Древнеегипетский корабль
В IV тыс. до н е египтяне изобрели ниломир. Он помогал земледельцам прогнозировать не только время разлива Нила, но и размер паводка. Существовало три типа ниломиру: прибрежные скалы, на которых обозначали уровень паводковой воды, каменные ступеньки к реке, которые использовались с этой целью, и Шахта с колонной посередине. Третий тип Ниломиру был совершенным. Шахта, в которую вели ступеньки, была соединена с Нилом специальным каналом и действовала по физическим законам сообщающихся сосудов: уровень воды в ней (его регулярно обозначали на колонне или стене шахты) был такой же, как и в Ниле.
Рис. 8. Наскальная живопись эпохи Древнего царства
Система искусственного полива земли обеспечивала высокий валовой сбор зерновых в стране. По подсчетам египтологов, одна семья земледельцев могла прокормить из египетских почв еще три семьи. Сельскохозяйственный год начинался в Египте в августе сокрытия заблаговременно построенных плотин, чтобы спасти поля и каналы от затопления. В ноябре, когда наводнение спадала, египтяне приступали к посеву с зерновых и посадки огородных культур. Из зерновых они выращивали преимущественно пшеницу-эммер (вид полбы), ячмень и сорго. Из огородных - чеснок, огурцы и т.д., из технических - лен, из волокон которого ткачи произведут ли полупрозрачную ткань, значительно тоньше современный шелк или капрон. Пора жатвы наступала в марте – апреле. В южных номах на месяц раньше, чем в северных.
Рис. 9. Наскальная живопись. Дары для фараона
Государственным характером хозяйства определялось и положение крестьянина. Он жил своим домом со своей семьей и вел свое хозяйство, но даже быков для обработки земли он получал от государства на время. От государства он получал и зерно для посева. Зато и урожай фактически находился в распоряжении государства: крестьянину оставляли столько, сколько было необходимо для жизни его семьи, а остальное шло на государственные склады. В Египте регулярно проводились переписи населения и хозяйства - в основном для раскладки трудовой повинности. Каждый крестьянин должен был определенную часть года отработать на государственных работах - на полях фараона и храмов, на строительстве оросительных систем, пирамид и храмов.
Древние египтяне занимались торговлей с соседними странами, откуда привозили минералы, соль, растения, дерево, кожи, птиц, в частности голубей. Постепенно египетская торговля стала проникать и в более далёкие страны. За последнее время раскопки в Палестине и в Сирии дают возможность утверждать, что некоторые города в этих странах превратились в передовые пункты египетской торговли и вообще экономического и культурного влияния. Таков был древний Гезер, расположенный к северо-западу от Иерусалима. В развалинах Гезера сохранились египетские статуи из песчаника и гранита, а также различные изделия из слоновой кости и других материалов, очевидно, привезённые в Палестину из Египта. Весь этот археологический слой Гезера может быть отнесён к началу второго тысячелетия до н. э., т. е. ко времени царствования фараонов XII династии. Возможно, что жители Гезера вели торговлю с Египтом, что в этом палестинском городе жили египтяне и что здесь были построены здания в египетском стиле, может быть египетский храм.
Рис. 10. Наскальная живопись. Разные виды земледелия
На это указывают сохранившиеся здесь камни от построек с остатками иероглифической надписи. Таков был, например, в Сирии город Библ, в развалинах которого были обнаружены многочисленные египетские изделия, относящиеся, судя по надписям, ко времени Среднего Царства. Здесь найден роскошный обсидиановый сосуд с золотой надписью, содержащий имя фараона Аменемхета III, и драгоценные сосуды с именами Аменемхета IV. Египетские предметы, как, например, сфинкс с именем дочери царя Аменемхета II, были найдены и в другом сирийском городе, в Катне. Наконец, египетские памятники времени Среднего Царства, в частности статуэтки царевны Хнумит, обломки сфинксов с именами Аменемхета III и скульптурная группа с именем «начальника города, везира, судьи Сенусерта-анх», были найдены во время раскопок в Рас-Шамра. В Северной Сирии, в развалинах столицы царства Угарит, что указывает на проникновение египетской торговли вплоть до областей Северной Сирии.
Рис. 11. Египетские боги. Наскальная живопись эпохи Древнего царства
Укрепляются торговые связи Египта с отдельными областями Сирии, откуда египтяне привозят продукты сельского хозяйства - зерно, вино, мёд, а также скот. Из областей Ливана египтяне в большом количестве привозят строевой лес. Египетская торговля проникала и далее на северо-восток, в области Месопотамии. Из государства Митанни, расположенного в северо-западной части Двуречья, египтяне получали бронзу, лазурит, ткани, одежды, масло, колесницы, лошадей и рабов. Аналогичные товары, а также серебро и ценные изделия из дерева, украшенные золотом и слоновой костью, египтяне получали из Вавилона. Устанавливаются торговые отношения между Египтом и Ассирией. Согласно письменным источникам, египтяне получали из Ассирии колесницы, лошадей и лазурит. При раскопках ассирийских погребений XIV-XIII вв. до н. э. в Мари были найдены египетские скарабеи Нового Царства, что указывает на проникновение египетских изделий в эту эпоху в Ассирию. В обмен на все эти товары египтяне отправляли в Переднюю Азию главным образом золото в слитках или в изделиях, слоновую кость, изделия из дерева, украшенные золотом, слоновой костью и лазуритом, ткани и одежды, т. е. главным образом драгоценные металлы и ремесленные изделия. Одновременно с этим расширяются торговые связи Египта с эгейскими племенами, населявшими острова Эгейского моря, а также области материковой Греции. На проникновение египетских изделий в район Эгейского моря указывают скарабеи и обломки глазурованных глиняных сосудов с именем Аменхотепа III (1455-1424 гг. до н. э.), найденные в Микенах. Большое количество изделий египетского ремесла было обнаружено в развалинах Кносского дворца на Крите, а также на Родосе и на Кипре.
Судя по найденным вещам, египтяне вывозили в район Эгейского моря золото, каменные сосуды, слоновую кость, произведения художественного ремесла, в частности изделия из фаянса. Эгейские предметы были обнаружены также в Египте вплоть до самой Нубии. На стенах египетских гробниц этого времени довольно часто изображались эгейские торговцы и данники, несущие на плечах разнообразные товары эгейского происхождения. Эгейское искусство в эту эпоху оказывает некоторое влияние на развитие египетского искусства. Всё это указывает на укрепление торговых и культурных связей между Египтом и странами Эгейского моря.
Рис. 12. Преподнесения фараону. Наскальная живопись.
Рис. 13. Отрывок из древнего сказания. Наскальная живопись
У египтян было много разных животных, часть их которых они приручили первыми, например: гуся, утку, антилопу, а также сокола. Верблюдов в древности не было; в то время они водились только в Аравии. Лошадь попала в Египет поздно. Лошадей запрягали тогда в легкие колесницы; ни ездить верхом, ни пахать на них землю египтяне не умели. Развитие земледелия, ранее создание государства, а также войска, чиновничества, городов послужило быстрому выделению из сельского хозяйства ремесла как самостоятельной отрасли. Уделяли внимание египтяне также садоводству и виноградарству, прежде выращиванию финиковой пальмы, хотя ее хозяйственная роль.
Рис. 14. Обработка земли. Наскальная живопись
Рис. 15. Отправка корабля. Наскальная живопись
Залежи медной руды еще в раннюю эпоху привлекли внимание египтян к Синайскому полуострову, и добыча меди в большом количестве на синайских рудниках стала процветающей отраслью древнеегипетского хозяйства. Добывали на Синае и бирюзу. Золото и в меньшем количестве серебро египтяне получали из юго-восточной пустыни и Нубии. Своего железа Египет не знал, и оно почти не применялось в производстве и обиходе. В Египте было обнаружено несколько кусков метеоритного железа, некоторые изделия из этого металла были привезены сюда из других стран. В гробнице Тутанхамона найден изящный железный кинжал с золотой рукояткой. Грузы разнообразных иноземных товаров доставлялись в Египет из Западной Азии, с Кипра, Крита, из верховьев Нила и с восточного побережья Африки. Специальные экспедиции отправляли по Красному морю к берегам современного Сомали для покупки предметов роскоши и благовоний (ладана, мирры), необходимых для богослужений.
В Египте рано стала развиваться металлургия. Выплавлялись медь и свинец. Свинец добывался около Ассуана и на берегу Красного моря, медь - на Синайском полуострове и в Восточной пустыне, золото - в Нубии и Восточной пустыне. Появление металлургического производства дало толчок для производства сначала медных, позже бронзовых и железных изделий, предназначенных для сельского хозяйства, строительства, для домашнего быта. Из драгоценных металлов производились великолепные ювелирные изделия, являющиеся и сегодня сокровищами крупнейших музеев мира.
Рис. 16. Поклонения фараону. Наскальная живопись
Ювелирное производство достигло высокого уровня. Наиболее быстро стали развиваться ремесла. Появились новые способы обработки золота: плетение золотых нитей, изготовление золотых цепочек, ковка. Древнеегипетские ювелирные и культовые изделия из драгоценных металлов украшают крупнейшие музеи мира. В Египте впервые была разработана технология изготовления материала для письма - папируса. Для этих целей с начала III тысячелетия до нашей эры использовалось травянистое растение папирус, стебли которого разрезались на полоски и накладывались друг на друга. Перекрещенные слои сдавливались под прессом, а затем высушивались. Как писчий материал папирус использовался на Ближнем Востоке и в Европе даже в Средние века.
Развитое скотоводство обеспечивало сырьем кожевенное производство. Кожа широко применялась в быту (обувь, упряжь, тара для вина, воды, сыпучих материалов). В военном снаряжении (панцири, колчаны, шлемы), как писчий материал, напоминавший пергамент.
Рис. 17. Изображены различные виды земледелия Древнего Египта. Наскальные изображения
На шахтах и рудниках работали в основном пленные иноземцы. На этих и других общественных работах, требовавших приложения больших физических сил, нередко использовались подразделения египетских войск. Существовало и рабство, но о положении и правах рабов сохранилось мало сведений.
Рис. 18. Одна из частей ирригационной системы. Шадуф эпохи древнего царства
Основным богатством египтян считались скот и домашняя птица, однако культура их животноводства и птицеводства была крайне примитивной. Об этом свидетельствует тот факт, что на протяжении длительного времени египтяне на мясо пытались приручить антилоп, газелей, гиен, журавлей, пеликанов, лебедей и т.д. С домашней птицы им больше понравились гуси и утки, хотя держали они и кур, которых называли («птицами, которые рожают каждый день»). Знали египтяне и пчеловодство, причем, скорее всего, именно они и изобрели. Вспомогательную роль в их хозяйстве играли издавна охота и рыболовство Характерно, что в эпоху Древнего Царства египтяне использовали в охоте собак.
Сельскохозяйственное производство развивалось в Древнем Египте на протяжении всей его истории исключительно экстенсивным путем (валовой сельскохозяйственный продукт рос благодаря расширению посевных площадей, а не повышения урожайности) и полностью зависело от состояния ирригационного строительства в стране.
Ирригация (или по-русски “орошение”) – это система мероприятий, направленная на повышение влагосодержания в почве, используемой в сельском хозяйстве. Орошение – древнейший метод повышения урожайности, используемый человеком уже многие тысячелетия. Первые оросительные системы в виде каналов, проведенных от русел полноводных рек к полям, существовали уже в древних Египте, Междуречье и Китае в 4-м тысячелетии до нашей эры.
Ирригация – основное условие для успешной сельскохозяйственной деятельности. А для многих засушливых районов с плодородными почвами и вовсе обязательное и непременное условие для выращивания люьых культур, даже засухоустойчивых, наряду с удобрением почв и закупкой посевного материала.
Но еще большее значение правильная ирригация, обязательно учитывающая при организации полива и собственную почвенную влагу, приобретает в наше время, когда человечество то и дело сталкивается с . Об этом стоит поговорить подробнее.
Как мы ужу упоминали выше, ирригация – один из древнейших методов, используемых человечеством в сельском хозяйстве. При этом, не стоит забывать, что ирригация в свою очередь является частью более широкого понятия мелиорации – процесса улучшения и защиты сельскохозяйственных угодий от неблагоприятных погодных факторов (как правило, особенно это актуально для наших дней, воды для полива не хватает, но есть и местности, где ее в избытке – болотистые почвы и там применяется осушние, противоположный ирригации процесс, также являющийся частью мелиорации, равно как и противоселевые, противооползневые и противокоррозийные мероприятия).
Есть местности, в которых люди широко используют естественную ирригацию – расцвет древнего Египта связан во многом с тем, что происходящие два раза в год разливы Нила производили именно такое природное орошение почв, и людям всего лишь надо было не лениться и с помощью системы каналов расширить орошаемые площади, а затем сажать и собирать два обильных урожая в год. Такого великолепного подспорья не было в Междуречье, поэтому обитавшие там древние цивилизации вынуждены были построить широкую систему оросительных каналов, соединяющих между собой 2 главные реки Тигр и Евфрат. Колоссальность работы древних поражает и по сей день, большинство каналов используются и поныне.
В Европе одним из древнейших регионов, где были построены оросительные каналы, является северная область Италии – Ломбардия, ирригационные сооружения в которой начали возводиться еще в древнеримские времена, а в Средневековье впервые в истории человечества здесь возникли и приборы учета – примитивные водомеры, работающие по принципу фиксированного водотока, прапрадеды нынешних водяных счетчиков.
Ирригация сегодня – одно из важнейших направлений в интенсификации сельского хозяйства. Ведь двумя из актуальнейших проблем человечества сегодня являются нехватка питьевой воды и продовольствия. А орошение почв с одной стороны – непременный фактор для повышения урожайности и роста производства сельскохозяйственной продукции, но с другой стороны рост потребности в орошении неминуемо ведет к повышению расхода , которой человечество с каждым годом ощущакт все большую нехватку.
Именно поэтому так важно рационально использовать воду для полива. Поэтому в последние годы так популярны разнообразные система автополива, которые помимо удобства для пользователей, в первую очередь служать целям экономии воды и повышению урожайности растений. Поставив такую систему на своем приусадебном участке или даче, каждый из нас может внести свою посильную лепту в общее дело больбы за сохранение ресурсов нашей планеты!
При этом, во многих уголках России и даже Московской области основным источником чистой воды для питья и полива являются колодцы. Это уникальное изобретение служит людям уже многиетысячи дет при условии обязательного правильного ухода. Более подробно об уходе и чистке колодцев можно прочитать на сайте “Старый колодец”.
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 .
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 .
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 в общем случае состоят из нескольких компонентов :
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.
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:
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.
Круговая оросительная установка
на полях ГДР (1967)
К основным способам орошения относится:
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 .
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 .
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
