Масса растительного и животного органического вещества, образующегося на целинных землях или в лесах, не тронутых человеком, является самопроизвольным результатом жизнедеятельности сложных многокомпонентных экологических систем, включающих климат, организмы (растительные, животные), почву, влагу, рельеф. Находясь во взаимодействии, завися друг от друга, перераспределяя поток солнечной энергии, фотосинтетически связанной в фитобиомассе, элементы экосистемы образуют саморегулируемую природную "машину", которая является частью биосферы земной планеты.
В полупустыне, пустыне, на засоленных почвах, в болотах эта саморегулируемая система производит ничтожную биомассу. На черноземах, луговых черных почвах прерий, бурых лесных почвах естественная биопродуктивность высока. Земледелие, животноводство, лесоводство вмешиваются в самоуправляемый механизм ландшафта, воздействуют на рельеф и почвы, на состав и численность организмов, защищая необходимые человеку организмы от атаки вредителей и болезней, производят и отчуждают урожай (биомассу) нужных человеку организмов или их частей. Природная экосистема при этом, сохраняя основные элементы самоуправляемого механизма, в то же время уже в известной мере направляется мыслью, трудом и техникой человека. Однако стихии природы часто довлеют в практике современного сельского хозяйства.
Мелиорации почв и ландшафтов должны освобождать сельскохозяйственное производство от влияния стихий природы. С помощью мелиораций человек перестраивает самоуправляемую экологическую систему, вносит в нее новые постоянные структурные компоненты и превращает ее в управляемую (контролируемую) многокомпонентную агроэкосистему, дающую высокую продукцию необходимого человеку органического вещества.
В мелиоративных агроэкосистемах, требующих высокой культуры земледелия, неуправляемым компонентом остаются пока еще приток солнечного света и тепла, природная возможность фотосинтеза, концентрация углекислого газа в воздухе. Дальнейшее развитие генетики, химизации, индустриализация и автоматизация земледелия несомненно приведут в будущем к решению и этих вопросов. Уже имеется опыт создания крупных сельскохозяйственных предприятий в обширных замкнутых ангарах с искусственным светом, подогревом, повышенной концентрацией углекислоты в воздухе, с автоматически поливаемыми почвами, с оптимальной влажностью воздуха и программированным урожаем. Наступило время интенсивно развертывать опытные работы такого типа, решающие проблемы земледелия будущего. Легче всего это осуществлять на мелиорированных территориях. Принцип комплексного, многостороннего воздействия на природный ландшафт является основой полного успеха мелиоративных работ. Почва - продукт длительной истории местности и окружающей среды. С другой стороны, она является компонентом современной географической обстановки. Как совокупность определенных свойств, что является продуктом истории почвообразования, и как компонент саморегулируемой экологической системы, почва обладает определенной устойчивостью - инерцией, выраженной буферностью и "сопротивляемостью" мелиоративным воздействиям. Опыт показал, что процесс рассоления почв идет, как правило, значительно медленнее, чем это предполагалось учеными и инженерами. Эффективность горизонтального и вертикального дренажа в понижении уровня грунтовых вод ниже, чем можно было ожидать из расчетов или аналогий. Особенно "сопротивляемость" почленного покрова мелиорациям проявляется тогда, когда вместо совокупности (комплекса) мероприятий по коренному улучшению и преобразованию территории осуществляется только одно или два мероприятия, например подача воды при орошении, отвод воды при осушении;
В этих случаях низкое плодородие почвы часто полностью сохраняется (например, вызванное присутствием соды или высокой кислотностью). Нередко отрицательные свойства почвы усиливаются (засоление) или после кратковременного улучшения почва вновь через 2-3 года возвращается к старому состоянию. Поэтому изучение потребности почв и территорий в мелиорациях, проектирование и строительство мелиоративных систем, а также их хозяйственное использование должны исходить из необходимости одновременного или последовательного воздействия системы мелиоративных и агрономических приемов не только на пахотный и корнеобитаемые горизонты почв, но и на все компоненты почвенного комплекса, на всю почвенно-грунтовую толщу (гипергенную оболочку), рельеф и микрорельеф местности, подземные воды, ее геохимический и водный баланс, приземный и почвенный климат и на биологию почвы. Особенно должны быть поняты и обеспечены условия для произрастания продуктивного покрова культурных растений, дающих высокий урожай (или несколько урожаев). Состав, соотношение и нагрузка комплекса мелиоративных и агрономических мероприятий не являются трафаретными. Каждая крупная территория является специфической и неповторимой в мелиоративном отношении. Поэтому в каждом случае научный фундамент и инженерно-агрономическое решение проекта орошения или осушения должны разрабатываться не догматически, а творчески, оригинально.
К сожалению, это краеугольное положение мелиоративной науки часто не выполняется ни учеными, ни производственниками, что ведет к осложнениям, низким урожаям, выпадам и списыванию земель. Догматическое увлечение одной идеей (нигде дренаж не нужен, дренаж нужен везде; везде травосеяние, долой травосеяние; понижать уровень грунтовых вод везде, не понижать уровень грунтовых вод; поливать всегда по дефициту, везде применять только промывной режим и т.д.) и недостаточно глубокое знание сложных законов природы местности и жизни организмов частично является причиной узкого, а не комплексного подхода к проблеме мелиорации почв и территорий. Поспешность в изысканиях и проектировании мелиоративных систем без проведения необходимых экспедиционных и опытностационарных исследований, проектирование по устаревшим материалам прошлых десятилетий, отсутствие необходимых финансовых средств и кадров для нужных научных обоснований - все это вторая группа причин одностороннего, некомплексного решения и выполнения мелиоративных программ.
Вследствие этих обстоятельств орошение, как и другие виды мелиораций, не всегда дает должный эффект. Оросительные мелиорации - очень сложное мероприятие: дело заключается не только в строительстве Гидротехнических сооружений, каналов, подводящих и отводящих воду. Эти сооружения являются лишь технической базой для обязательного выполнения большого, сложного и варьирующего комплекса почвенно-мелиоративных, гидрогеолого-мелиоративных, агролесомелиоративных, геохимических, химико-мелиоративных, агрономических, агрохимических, культуртехнических, биологических, организационных мероприятий, которые должны быть изучены, спроектированы и обязательно выполнены в натуре для территории, где будут строиться гидросооружения. Именно составом, полнотой и эффективностью всего комплекса мероприятий можно быстрейшим образом осуществить коренное улучшение земель, резко поднять их плодородие, обеспечить устойчивость и управляемость мелиоративных экосистем и их высокую биологическую и хозяйственную продуктивность. Новые мелиоративные и оросительные системы должны действовать века и переходить в руки наших потомков как высокопродуктивные экологические управляемые системы.
Однако в реальной жизни по различным причинам мелиорированные орошенные территории нередко выходят из строя. Выпадение орошаемых почв из производства обычно обязано непредвиденным отрицательным последствиям нескольких лет орошения. Чаще всего орошаемые почвы теряют плодородие под влиянием накопления в них токсических солей из подпочвенных грунтовых вод или из оросительной воды. Неумеренное орошение и потери воды на фильтрацию в каналах вызывают заболачивание почв. На склонах иногда возникает очень сильная ирригационная эрозия. Происходит часто деструктуризация, усадка и уплотнение почв.
Сo всеми этими явлениями можно успешно бороться. Ho для этого нужно научно предвидеть возможные отрицательные явления и заранее предусматривать меры их предупреждения и борьбы с ними.
Главным, и притом страшным, злом орошаемого земледелия являются различные формы засоления и заболачивания почв.