Проблемы использования водных ресурсов в сельском хозяйстве в пределах климатических поясов Евразии (региональный уровень)

При переходе от глобальных проблем использования водных ресурсов к региональному уровню следует изменить методологический подход и уточнить объем понятия «предмет исследования».

Сведения о структуре территориального распределения и степени использования поверхностных вод в настоящее время можно получить с помощью дистанционных методов, а именно, цифровой карты земной поверхности ГУГЛ (Google). Материалы космических съемок используются для решения научных и хозяйственных задач начиная с 1965 г., когда снимки делались на фотопленку. До начала 80-х годов был накоплен большой опыт составления карт различного содержания (Востокова и др., 1982). На космических снимках хорошо различаются реки, озера, каналы, пахотные земли, естественные кормовые угодья (пашни), леса, лесополосы, поливные земли, города и поселки, промышленные зоны. Современные цифровые карты земной поверхности позволяют различать объекты размером 2-3 м. Конечно, речь идет только о земной поверхности, и подземные воды на цифровых нартах не видны. Но специальные съемки позволяют определять влажность почв и толщину снежного покрова. А по специфической морфологии орошаемых полей можно косвенно судить об использовании для их полива артезианских скважин.

Для наших целей, для сравнительной оценки водных объектов Евразии на региональном уровне необходимо было ограничить детальность цифровых изображений масштабами 1:200000-1:50000. Иными словами, чтобы не утонуть в деталях, был использован способ агрегирования (Моисеев, 1975, с. 37). Используя для разных районов карты одинакового масштаба, исследователь получает возможность сравнения структур речных бассейнов, густоты речной сети, степени антропогенного преобразования ландшафтов.

В методологическом отношении используемый нами подход является системно-структурным (Садовский, Юдин, 1967). На региональном уровне потребовалось ограничить (сузить) содержание предмета исследования в трех аспектах: 1) территориальном - будем рассматривать один континент - Евразию и в её пределах - преимущественно климатические пояса с недостаточным увлажнением (зоны степей и пустынь); 2) водохозяйственном (отраслевом) - использование водных ресурсов в сельском хозяйстве, исключая промышленность, города и др.; 3) объектном - из поверхностных вод рассматриваются преимущественно реки, отчасти каналы и водохранилища.

Пресные воды, будучи одним из ведущих природных ресурсов, вследствие своих физико-химических свойств наиболее чувствительны к антропогенному воздействию, а именно - бесчисленным видам загрязнения.

О необходимости экологизации человеческого сознания и смягчения (экологизации) техногенного воздействия на природную среду в последние 50 лет написано необозримое количество научных трактатов, программ и популярных изданий. Обзор их выходит далеко за рамки поставленной нами цели исследований. Мы, следуя принципу релевантности, используем направление, разработанное Эрихом Фроммом, а именно - в качестве стартового начала рассмотрим два основных фундаментальных варианта устремлений, направленности человеческой личности. По Э. Фромму и его предшественникам Г. Марселю и Б. Штеелину, это «обладание и бытие», или «иметь или быть» (Фромм, 2008). Основные положения трудов Э. Фромма сводятся к следующему.

Индустриализация, начавшаяся в Западной Европе в XIX веке, вселила нескольким поколениям людей веру в безграничный прогресс, достижение материального изобилия, благополучия и неограниченной свободы личности. Техника капиталистических развитых стран должна была обеспечить неограниченное производство товаров и такое же неограниченное их потребление. В реальности это относилось только к средним и верхним слоям населения. Идеология социализма и коммунизма, одержавшая верх в ряде стран, провозглашала равенство и братство всех граждан. Однако и в этих странах идеалом будущего стало материальное благополучие.

К концу XX века стало ясно, что надежды на обретение всеобщего благоденствия не оправдались:

• 1) экономический прогресс обогатил лишь власть имущих и богатые нации;
• 2) технический прогресс создал экологические проблемы, включая угрозу атомной войны;
• 3) глобальный экологический кризис может стать причиной гибели всей земной цивилизации.

Почему не сбылись надежды на достижение всеобщего благоденствия?

Эрих Фромм (2008) полагает, что причиной явилось перерождение человека в условиях индустриального общества, которое полагало, что такие качества как эгоизм, себялюбие и страсть к накоплению изначально присущи человеку. В итоге отношения человека к природе стали враждебными, от идей гармоничного взаимодействия с природой человек перешел к её эксплуатации и покорению.

Такова ситуация в промышленно развитых странах.

Но отвлечемся от техносферы и посмотрим, что происходило в области приобретения человеком продуктов питания. Каковы были и к чему привели отношения с природой в этой области?

Как известно, различают три стадии, три способа добывания пищи человеком: собирательство, скотоводство и земледелие.

Собирательство было возможным на ранней стадии развития цивилизации, когда малочисленные группы людей могли находить себе продукты питания в дикой природе путем охоты и рыбной ловли.

Стадия скотоводства была более продуктивной. Человек, приручив некоторые виды животных, стал менее зависим от природной среды, но в поисках корма должен был перекочевывать в поисках новых пастбищ.

Наконец, стадия земледелия - самая продуктивная. Она сопровождалась переходом на оседлый образ жизни. Для этого были пригодны значительно меньшие площади на поверхности континентов. Необходимыми условиями являлись плодородные почвы, достаточное количество осадков для выращивания растений, наличие строительных материалов (лес, камни). Если увлажнение было недостаточным, человек селился близ рек, сооружая водохранилища и каналы для орошения полей.

Рис. 2.6 Запасы возобновляемых водных ресурсов

С XIX века человечество вступило в индустриальную стадию развития, в результате сформировалась «техногенная цивилизация» (Степин, 1994). Технический прогресс обеспечил новое, более высокое качество жизни в индустриально развитых странах, улучшение питания и медицинского обслуживания. Но именно на этой стадии техногенное давление на природу поставило человечество перед угрозой экологической катастрофы.

Во второй половине XX века мировое научное сообщество осознало эту опасность и предложило концепцию «устойчивого развития» (Рио-92), или экологизации экономики (Акимова, Хаскин,1998). В 1990 г. в Институте философии Академии наук (г. Москва) прочел серию лекций В. Хёсле (Германия) - признанный авторитет в области философских вопросов экологии. Он подробно рассмотрел духовноисторические основания возникшего экологического кризиса.

В СССР с середины прошлого века интенсивно развивался системный подход в научных исследованиях и возникли близкие по смыслу понятия «эколого-экономическая система» (ЭЭС), «природноэкономическая система», «биоэкономическая система». Академик М.Я. Лемешев в 1976 г. определил ЭЭС как «интеграцию экономики и природы, представляющую собой взаимосвязанное и взаимообусловленное функционирование общественного производства и протекание естественных процессов в природе и биосфере в особенности». Такое определение предполагает глобальный или, по меньшей мере, национальный уровень (Акимова, Хаскин, 1998). М.Я. Лемешев на примере многих регионов России показал антиэкологичность и неэффективность отраслевой политики размещения производительных сил в конкретных природных комплексах.

Прошло 40 лет, но существенных успехов в экологизации экономики не достигнуто ни в промышленности, ни в сельском хозяйстве.

В социально-экономической географии имеется опыт анализа обмена вещества между природой и обществом. Этот обмен, в зависимости от преобладающего природного ресурса, позволяет выделять шесть основных ресурсных циклов (Комар, 1975): 1) энергетический, 2) металлорудный, 3) неметаллического ископаемого сырья, 4) лесной, 5) почвенно-климатический и 6) фауны и флоры. Водные ресурсы входят во все названные циклы их составной частью, так как ни один современный производственный процесс немыслим без воды. Кроме того, по мнению Ю.Д. Дмитриевского (1990), существует и специфический водноресурсный цикл, включающий использование воды для ирригации, гидроэнергетики, водного транспорта, рыболовства.

Уровень водообеспеченности, как известно, является фактором, лимитирующим уровень экономического развития в семиаридных и аридных районах мира (Рэнго, Усачев, 1990). В настоящее время половина сельскохозяйственных земель в мире расположена в зоне недостаточного увлажнения. В начале 1970-х годов орошалось около 15% обрабатываемых земель, но на них собиралось более половины сельскохозяйственной продукции (Баландин, Бондарев, 1988, с. 305). Орошение достигло таких масштабов, что стало главной причиной техногенного уменьшения речного стока. В 1970 г. его было изъято в мировом масштабе 1500 км³, а на 2000 г. прогнозировалось изъятие около 2600 км³, что равно стоку реки Волги за 10 лет.

При этом в целом ряде регионов изъятие привело к полному исчерпанию ресурсов рек. Пример тому - реки Средней Азии Аму-Дарья и Сыр-Дарья. Почти весь их сток расходуется на орошение, вследствие чего Аральское море превратилось в несколько разобщенных водоемов. Другие реки - Теджен и Мургаб издавна имели «сухую» дельту, то есть не впадали в какой-нибудь водный бассейн, а заканчивалась в пустыне Кара-Кум.

Вода используется в хозяйственно-бытовой сфере, в промышленности, в гидротехнических сооружениях, в сельском хозяйстве. Как отмечено в начале раздела 2.2, мы ограничимся рассмотрением особенностей использования водных ресурсов в сельском хозяйстве на примере Евразии. Такой выбор сделан потому, что сельскохозяйственные угодья занимают наибольшие площади на поверхности суши. При этом они существенно изменяют или полностью преобразуют природные ландшафты. О характере и степени этих изменений и структуре вновь образованных антропогенных ландшафтов позволяют судить современные методы дистанционных исследований, в первую очередь, цифровые карты и архивные материалы аэрофотосъемок. Поскольку на региональном уровне мы ограничиваемся преимущественно морфологией, плановым рисунком возделываемых полей, дешифрирование дистанционных изображений оказалось излишним.

В разделе 2.2 рассмотрены водные ресурсы отдельных регионов, расположенных в следующих типах ландшафтно-климатических зон Евразии: степи, пустыни и влажные леса.

Выбранные нами территории (цифры 1-7 на рис. 2.7) находятся в разных климатических поясах. Степи верховьев Дона (Воронежская область, 1), Предкавказья (2) и северо-востока Китая (4) входят в умеренный пояс. Пустыни Средней Азии (3) в северной части также относятся к умеренному поясу, а в южной - к субтропическому. Семиаридная область северо-западной Индии (Раджастан, 5) и муссонный влажный юго-восток Китая (6) расположены в тропическом поясе, Вьетнам (7) - в субэкваториальном поясе. Наиболее детально будут охарактеризованы зоны степей и пустынь, где существует дефицит увлажнения и выращивание растений или повышение урожаев требует орошения полей.

Рис. 2.7 Карта климатических поясов и природных зон Евразии. Изученные типоморфные территории (цифры 1-7) обведены черным контуром

Земли разных климатических поясов обладают неодинаковой продуктивностью. Считается, что в природных ландшафтах первыми по значимости факторами продуктивности являются влажность и температура, вторыми - элементы почвенного питания и сукцессии (Уиттекер, 1980). Растения расходуют воду на транспирацию, процесс фотосинтеза, построение протоплазмы клеток, но основной объем воды уходит на транспирацию: 700-1000 г и более на каждый грамм чистой продукции. Поэтому в аридном климате существует почти линейная зависимость между количеством осадков и чистой первичной продукцией (рис. 2.8). В зоне влажных лесов продуктивность с увеличением осадков сначала возрастает, а потом останавливается на уровне около 2000 г/м² в год. По Р. Уиттекеру (1980) уровень продуктивности 1000—

2000 г/м² в год следует считать нормальным для большинства лесов, части злаковников и высокоурожайных сельскохозяйственных культур зоны умеренного климата.

Если влажность сочетается с высокой среднегодовой температурой, продуктивность возрастает от 2000 до 2500 г/м² в год (рис. 2.9). Такую продуктивность могут иметь тропические дождевые леса, марши (водно-болотные угодья с травянистой растительностью, периодически затопляемые водами ближайших водоемов) и некоторые культуры, возделываемые человеком - рис и сахарный тростник. В настоящее время все лучшие земли уже заняты интенсивными культурами.

Глобальная продовольственная проблема в настоящее время выглядит следующим образом: около 800 млн. человек испытывают недостаток в пище, но к середине XXI века население планеты увеличится примерно на 2 млрд, и достигнет численности 9 млрд. Для того, чтобы удовлетворить растущие запросы в продовольствии развивающихся стран, к 2050 г. необходимо будет получать урожай, примерно в два раза превышающий нынешний (Фоули, 2014).

Возможен ли такой скачок в производстве сельскохозяйственных продуктов за оставшиеся 30 лет, да еще при соблюдений принципов экоразвития (Рио-92) и ограничений, заложенных в Киотском протоколе (1997 г.)? Разнообразие взглядов по продовольственной проблеме можно свести к трем вариантам.

Рис. 2.8 Зависимость чистой первичной надземной и подземной продукции от осадков (Н. Lieth, «Human Ecol.», 1, 1973, р. 303)

Рис.2.9 Зависимость чистой первичной продукции надземных и подземных органов от среднегодовой температуры (Н. Lieth, «Human Ecol.», 1, 1973, р. 303)

Согласно первому варианту задачу можно решить с помощью крупных фермерских хозяйств путем дальнейшей механизации, использования орошения, удобрений и генной инженерии. Сторонники второго варианта отдают предпочтение мелким фермам, на которых можно обойтись без химических удобрений и пестицидов. Есть опыт и отдельных крупных ферм, например, в штате Висконсин (США), где содержание азота в почве повышают, высаживая между кукурузой полосы бобовых - сои и люцерны (Чарльз, 2013). Третий компромиссный вариант предложила группа специалистов, возглавляемая Дж. Фоули (2014). Их программа действий состоит из пяти шагов: 1) не расширять площадь имеющихся сельхозугодий, в том числе и за счет рубки тропических лесов; 2) продолжить «зеленую революцию», начатую в 1965-е годы, путем использования улучшенных сортов и новых методов; 3) развивать коммерческое земледелие, заключающееся в совершенствовании методов внедрения удобрений и пестицидов с помощью машин, снабженных сенсорными датчиками; 4) уменьшить долю мяса в питании и снизить долю пищевых культур в производстве биотоплива; 5) сократить отходы пищевых продуктов, потребляемых человеком. Заметим, что увеличение продукции вдвое потребует почти такого же увеличения расхода воды, о чем авторы оптимистического проекта «пяти шагов» умалчивают.

Рассматривая отдельные выбранные нами районы, попробуем оценить, обладают ли они двойным потенциалом водных ресурсов. Тем самым можно будет судить о реалистичности продовольственной программы Фоули (2014, с. 67), который в начале своей статьи признает: «Аграрная отрасль - самый алчный потребитель драгоценных водных ресурсов...».