Ландшафтно-экологический анализ современных ирригационных систем свидетельствует, что традиционное орошение в степной зоне поставило под угрозу само существование черноземных почв.
Это связано с тем, что при организации степного орошения использовались техника и способы полива, применяемые в условиях пустынных ландшафтов. Большие поливные и оросительные нормы, практика полива без учета влажности почв и погоды, сооружение каналов без гидроизоляции, низкая земледельческая культура при орошении приводят к ухудшению основных свойств чернозема, и в первую очередь их гумусного состояния. Повсеместно отмечены при орошении черноземов случаи быстрого подъема грунтовых вод, заболачивания почв, засоления и осолонцевания, активизации эрозии и т. д.
Современные ландшафтно-экологические свойства черноземов сформировались в условиях засушливого климата с чередованием влажных и сухих лет, они развивались в степных ландшафтах с хорошим дренажем поверхностных и грунтовых вод. Степное почвообразование происходило при закономерном сезонном дефиците влаги, поэтому попытки вдоволь напоить черноземы явились для последних катастрофой. Очевидно, что орошение в черноземной полосе должно носить щадящий характер, его не следует делать сплошным и проводить на больших площадях. Уместно вспомнить о сомнениях В. В. Докучаева в целесообразности традиционного орошения: «…в степной России требуется иногда всего один или два дождика для получения весьма хорошего урожая, и бывали случаи, когда при роскошной белотурке в соседних степях, на искусственно орошенных полях вырастали одни бурьяны» (1949, с. 222). Орошение в степи целесообразно вести уменьшенными, «увлажнительными» нормами.. В связи с этим заслуживает внимания тезис Б. Г. Розанова (1983, с. 250) о том, что «орошение в черноземной зоне должно быть лишь дополнительным к естественным осадкам и минимально необходимым для получения плановых урожаев при постоянной корректировке оросительных норм с учетом погодных условий каждого года…» Следовательно, орошение черноземов невозможно без организации постоянно действующей контрольной службы на оросительных системах степной зоны в целях мониторинга водно-солевого режима орошаемых почв, их структурного и гумусного состояния, физико-химических процессов для предотвращения ухудшения свойств черноземов при орошении и для поддержания их высокой биологической продуктивности. Как известно, до сих пор в степной зоне страны такой службы нет, хотя еще в конце прошлого века, говоря об «азбуке орошения», В. В. Докучаев отмечал, что для успешного орошения степи необходим всесторонний учет многих факторов: знойного или сырого лета, количества снега, силы испарения, свойств почв и подстилающих пород, состава оросительных вод и т. д. (1949, с. 222).
В практике проектирования орошения в СССР сложилась определенная оценочная шкала, включающая четыре категории угодий, которые в соответствии с экологическими условиями различаются по степени пригодности для орошения. В первую (I) категорию включены угодья, не требующие при орошении дополнительных мелиораций. В ландшафтном отношении это преимущественно-плакорные земли. Во вторую (II) — земли, требующие при орошении дополнительных легких мелиораций, к которым относятся различные агротехнические и агрохимические мероприятия: профилактические промывки, введение специальных севооборотов и т. д. В третью (III) объединены земли, требующие дополнительных тяжелых мелиораций — капитальных промывок повышенными нормами, устройства дренажа, обваловывания, кольматажа и т. д.
Во второй категории выделяются угодья, склонные при орошении к засолению (IIа), заболачиванию (IIб), а в третьей — солонцеватые и засоленные (IIIа), заболоченные (IIIб) и эрозионно опасные (IIIв). Земли, не пригодные для орошения, объединяются в четвертую (IV) категорию. Однако с точки зрения новейших представлений об экологической сущности черноземных угодий и имеющегося опыта орошения в степной зоне, ирригация черноземов должна быть по возможности ограничена угодьями первой категории.
Орошение черноземов, даже самых лучших категорий, приводит к разрушению комковатой структуры, вызывает развитие в них процессов дезагрегации — уплотнение верхних горизонтов, их обессоливание и декальцирование, вторичное осолонцевание почв, ощелачивание, которое особенно проявляется при поливе в жаркое время суток. Ухудшение свойств черноземов при орошении — главная причина того, что на большинстве оросительных систем степной зоны урожаи ниже проектных, а нередко наблюдается тенденция к снижению продуктивности. Практически во всех областях, где орошаются черноземы, известны случаи их списания. Так, к 1987 г. списано только по РСФСР более 606 тыс. га (Егоров, 1989).
Существующий опыт ирригационного освоения черноземов свидетельствует о том, что за 10—15 лет орошения в них накапливаются такие неблагоприятные изменения, которые приводят их к превращению в Другие почвенные тела. Так, в Молдавии в орошаемых черноземах обнаруживаются слитность и сильное уплотнение на глубине до 20—60 см, они превращаются в глинные тела. При этом резко ухудшаются их водно-физические свойства — насыщение воздухом уменьшается вдвое, содержание кислорода падает на 10 %, а углекислоты увеличивается до 2,7 %.
Подобные явления установлены и в черноземах Ростовской области, где оросительные воды с минерализацией 1—3 г/л вызвали соленакопление, развитие щелочности, слитости и снижения плодородия. Орошение мощных предкавказских черноземов в течение 10—15 лет привело к вторичному засолению: в верхнем метровом слое содержание соли в два раза больше, чем в исходных почвах.
Орошение черноземов направлено на оптимизацию их свойств, лимитирующих биологическую продуктивность. Однако осуществление водных мелиораций без учета системности почв не просто приводит к деградации физических свойств орошаемых черноземов, а влечет за собой уменьшение воздухо- и влагоемкости, водопроницаемости почв, и как следствие — ухудшаются воздухо — и влагообеспеченность на этих почвах растений, что ведет к низким урожаям последних. Далеко не всегда мелиорация черноземных угодий посредством орошения улучшает водное питание растений.
С началом орошения даже черноземы, включенные в первую категорию, нуждаются в проведении специальных агромелиоративных мероприятий по предотвращению деградации их свойств и повышению плодородия. Каю пример комплекса таких дополнительных мелиораций, применяемых на юге Украины, могут быть названы: гипсование несолонцеватых черноземов дозой 3—4 т/га с увеличением нормы гипса до 6—12 т/га на солонцеватых почвах; внесение повышенных доз органических и минеральных удобрений; периодическое глубокое рыхление; увеличение доли многолетних трав в севообороте.
Комплексное обследование состояния и возможности использования орошаемых территорий в Оренбургской области, проведенное Оренбургской лабораторией ландшафтной экологии ИЭРиЖ УрО АН, выявило ряд случаев трудноустранимых мелиоративных изменений орошаемых черноземов. В целях их предупреждения рекомендовано до минимума сократить нормы полива, строго их программировать с учетом биологии растений, использовать водно-тепловой метод определения недопотребления и режима орошения сельскохозяйственных культур.
Учитывая имеющийся опыт мелиоративного освоения степной зоны страны, можно сделать вывод, что орошение черноземов должно рассматриваться только как исключительная мера. Необходим поиск альтернативных орошению приемов повышения плодородия степных почв.