Libmonster ID: UA-2138

Заглавие статьи РУКОТВОРНЫЕ ПОЧВЫ АРИДНЫХ РЕГИОНОВ
Автор(ы) А. СМАГИН
Источник Наука в России,  № 6, 2006, C. 53-58

Доктор биологических наук Андрей СМАГИН, профессор факультета почвоведения Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова

Концепция устойчивого развития, имеющая множество сторонников в разных странах мира, предполагает гармоничное взаимодействие общества и природы, требует бережного, научно обоснованного подхода к освоению естественных ресурсов. В их числе почва - "кладовая плодородия". Лишь учитывая все известные нам свойства, присущие этой открытой динамической биокосной системе, можно рационально возделывать земли. Свидетельство тому - успешное применение российских комплексных технологий озеленения аридных ландшафтов.

Почва формируется на протяжении многих веков и даже тысячелетий. Поколения живых организмов накапливают в ее "слоях-кладовых" вещества и энергию, необходимые для их роста, развития и воспроизводства. Древние земледельцы, не обладая научными знаниями, тем не менее осознавали, что плодородие и ценность земли обеспечивают, в первую очередь, ее органические компоненты - гумус, и в своей практике обязательно использовали подобные удобрения. При этом в разных странах существовали свои способы компенсации органического вещества: от распространенного в России и Европе запахивания в почву навоза, компоста и пожнивных остатков до системы заливного земледелия в Египте и странах Междуречья или многослойных почвенных конструкций древнего Китая и Нидерландов. Эти работы требовали большого труда и времени, но с их помощью формировали и передавали в наследство плодородные рукотворные почвы с цветущими садами и полями.

Технический прогресс переориентировал земледельческую практику на повсеместное использование минеральных удобрений и химических средств борьбы против вредителей растений - пестицидов, гербицидов, других ядохимикатов. В засушливых регионах мощными темпами развивалось искусственное орошение без ограничения поливных норм, качества воды и прогноза ее воздействия на окружающие земли. Такие подходы были нацелены на сиюминутную выгоду - получение максимального урожая при минимальных трудовых затратах. В результате почва утрачивала плодородие. По данным Продовольственной сельскохозяйственной организации ООН по вопросам образования, науки и культуры (ФАО ЮНЕСКО) с 1972 по 1999 г. площадь поливного земледелия в мире выросла вдвое, и одновременно 30 - 80% орошаемых угодий подверглись засолению, из-за чего частично были заброшены. Теперь опустынивание и деградация земель распространены на большей части Ирана, Ирака, Иордании, Сирии, множества других арабских стран, включая высокоразвитые, богатые государства Персидского региона, где на программы озеленения территорий и выращивания культурной растительности тратят миллиарды долла-

стр. 53


Мониторинг состояния природных сред: A - тренд засоленности ирригационных вод; B - тренд засоления почв.

Данные Министерства муниципальных дел и сельского хозяйства Королевства Бахрейн.

Динамика рассоления почвенных конструкций (по электропроводности) в эксперименте с зелеными газонами Дубай, 1995.

ров. О поистине катастрофических темпах вторичного засоления свидетельствуют, в частности, материалы мониторинга состояния ирригационных вод и почв тестовых участков, проводившегося сотрудниками Министерства муниципальных дел и сельского хозяйства Королевства Бахрейн в 1994 - 2002 гг.

Все это свидетельствует об экологической проблеме аридной зоны вместо ожидаемых успехов. В чем же причина? Может ли современная наука противопоставить более совершенные технологии так называемому интенсивному поливному земледелию? Какие материалы и средства при этом необходимы? Будут ли альтернативные предложения выгодны экономически? На эти вопросы мы попытаемся ответить, насколько возможно в рамках журнальной статьи. Наши разработки базируются на теории физического состояния и функционирования почв как динамических биокосных систем, развиваемой на факультете почвоведения и в Институте экологического почвоведения МГУ им. М. В. Ломоносова.

Основная причина негативных последствий интенсивного орошаемого земледелия в аридной зоне, на наш взгляд, заключается в том, что сложные вопросы устойчивого функционирования озеленяемого ландшафта пытаются решить, воздействуя лишь на некоторые его составляющие. В частности, в пустынных регионах усилия по возделыванию растений традиционно направлены преимущественно на обеспечение их водой и питательными элементами, подающимися в растворенном виде при поливе. Почва же не является объектом инвестиций и технологий, а фигурирует лишь как среда для размещения корней растений и элементов ирригационной системы. Подобное земледелие по сути становится аналогом гидропонике*, только в значительно больших масштабах.

На самом деле при устойчивом (сбалансированном) земледелии в центре внимания должна быть именно почва со всем комплексом связей, зачастую весьма сложных, нелинейных, обусловливающих устойчивость, продуктивность и экологические функции ландшафтов. Знание этого позволяет обоснованно управлять подобными системами, конструировать и эксплуатировать их без пагубных последствий. Именно такой подход лежит в основе новых технологий устойчивого земледелия для условий аридного климата, разрабатываемых фундаментальной российской наукой при финансовой поддержке совместной российско-арабской компании NOP-NASS, Российского фонда фундаментальных исследований и Фонда содействия отечественной науке.

Созданный нами типовой проект состоит из нескольких частей. Прежде всего предложено почвенно-ландшафтное конструирование. Затем - разработка оптимальных режимов и способов ирригации, борьба с вторичным засолением. Необходим также подбор оптимальных растительных культур, способов и сроков их посадки, дальнейшего ухода. Кроме того, данная схема работы включает экологическое сопровождение в виде


* Технология выращивания растений без почвы, за счет подачи питательного раствора в искусственный субстрат. Качество конечной продукции при этом заведомо занижено (прим. авт.).

стр. 54


первоначальной комплексной оценки и последующего мониторинга состояния и функционирования возделываемого участка на базе современных инструментальных методов исследования. При необходимости работы могут быть дополнены и некоторыми другими мероприятиями.

ЧТО ТАКОЕ КОНСТРУКТОЗЕМЫ?

Новым направлением в геоэкологии и ландшафтной архитектуре стало создание на базе природных ресурсов и привносимых натуральных или синтетических материалов (так называемых почвенных кондиционеров) с помощью инженерного расчета оптимальных по своим характеристикам плодородных конструктоземов. Наиболее продуктивен слоистый способ закладки субстратов, имитирующий природную вертикальную дифференциацию почвы на горизонты, различные по функциональным качествам. Основной элемент конструкции - так называемый "рабочий слой", где сосредоточены корневые системы растений, потребляющих элементы питания и влагу. В него добавляют природные или синтетические биополимеры, увеличивающие запас доступных питательных веществ субстрата, оптимизирующие его структуру, тепловые и водно-физические характеристики и в итоге повышающие плодородие. В современной практике для этого чаще всего используют органические удобрения, компосты, торф, гумусовые препараты, а из синтетических средств - ионообменные смолы и сильно набухающие полимерные гидрогели (СПГ).

Российские компании разрабатывают и поставляют на международный рынок два вида подобной продукции: комплексные твердые почвомодификаторы (Complicated Organic Fertilizer - COF) и жидкие мелиоранты (гуматы), производимые из отечественных ресурсов - высокозольных низинных торфов, сапропелей и бурого угля с минеральными добавками в виде макро- и микроэлементов. Благодаря высокой дисперсности и сорбционной способности материалов (удельная поверхность до 300 - 600 м2/г, емкость поглощения до 1500 - 5000 ммоль/кг) элементы питания и вода фиксируются в них в доступном для растения виде. Даже относительно небольшие добавки - 10% COF и 0,1 % СПГ - к исходному песчаному субстрату придают ему водоудерживающую способность тонкодисперсной суглинистой почвы.

Мощность плодородного слоя, глубину заделки кондиционеров, количество слоев конструкции рассчитывают в зависимости от специфики объекта (гранулометрического состава, показателей плодородия, степени засоленности и загрязнения, водно-физических и тепловых свойств почв, материнских и подстилающих пород, характера рельефа местности, положения уровня грунтовых вод и т.д.), типа и потребностей растительных культур, а также качества и стойкости вносимых органических материалов. Часто требуется сформировать не один плодородный слой, а несколько, чтобы при развитии корневых систем растений не возникали ограничения в снабжении элементами питания и влагой. Инженерный расчет параметров конструктозема осуществляется с использованием уравнений теории физического состояния почвы и кинетических моделей его динамики. Это - ноу-хау предложенного проекта.

Размещение вышеупомянутых материалов параллельными горизонтами позволяет существенно изменить исходные водно-физические свойства мелкозема - в частности, в десятки раз можно снизить расход воды на непродуктивную фильтрацию (гравитационное стекание). Существенно и другое свойство слоистых конструкций - наличие разрывов в так называемой капиллярной сплошности грунта. Ведь именно по тонким порам (капиллярам) растворенные соли из зоны их природной аккумуляции - подземных горизонтов и минерализованных грунтовых вод - подтягиваются к поверхности почвы и концентрируются там после испарения влаги. А прослойка из чужеродного субстрата существенно замедляет такое движение, вплоть до полного прекращения в случае использования лишенных капиллярности грубодисперсных материалов. Поэтому мы рекомендуем применять слоистые конструкции с основанием -"экраном" из гравия, щебня, керамзита, грубозернистого песка и т.д.

Особенно выгодно использовать противосолевые экраны в аридном регионе Персидского залива, где при-

стр. 55


Водоудерживающая способность песчаных субстратов, природных и синтетических материалов и их смесей.

стр. 56


родный грунт часто содержит до 50 - 80% каменистых известковых включений (limestones), которые перед освоением территории обычно отсеивают. А следует, напротив, распределять их в основании почвенной конструкции слоем в 10 - 20 см. Последний надежно защитит вышележащую толщу от вторичного засоления и позволит получать устойчивые урожаи. Если же прольется ливень, он выполнит функцию дренажного коллектора. И никаких дополнительных затрат. Уже спустя несколько месяцев с помощью слоистой конструкции удается раз и навсегда избавиться от вредных солей в корнеобитаемом "рабочем слое" при обычных нормах орошения. Аналитически этот факт подтверждает стандартная оценка динамики электропроводности почвы, выполненная на опытных площадках эмирата Дубай в 1995 г. Универсальных типов и параметров почвенных конструкций быть не может. Произвольное размещение слоев недопустимо: если создать "экран" из грубодисперсного материала слишком глубоко, не предусмотрев особенности озеленяемого участка, корнеобитаемый слой окажется пересушенным, а растения будут угнетены.

КАЖДОМУ РАСТЕНИЮ - ПО ПОТРЕБНОСТЯМ

Комплекс работ по эколого-ландшафтному проектированию включает расчет ирригационной (а при необходимости и дренажной) системы. Могут быть созданы разнообразные гидротехнические сооружения (водотоки, каскады, каналы, запруды), террасы, тропиночные сети, позволяющие избежать подтопления помещений, водной и ветровой эрозии почв и их загрязнения, обвалов и оползней грунта, ветровала деревьев при ливневых осадках, пыльных бурях и других катастрофических явлениях. При необходимости разрабатывают не только инженерно-техническую документацию, но и дизайн-проект с привлечением высококвалифицированных специалистов ландшафтной архитектуры.

Особое внимание следует уделять ирригационным проблемам. Существует множество разнообразных способов орошения, и для любого из них в комплексном проекте предусмотрены свои технологии почвенного конструирования, инженерный расчет режимов и контроль за водно-солевым состоянием. Наряду с традиционным ручным способом подачи воды все чаше встречается автоматизированный, позволяющий точно дозировать количество влаги, устанавливать частоту и сроки полива. В простейшем случае с этой целью используют программируемые электронные таймеры-выключатели в виде насадок на поливные шланги или распределители ирригационной системы. В более сложных устройствах применяется принцип обратной связи, когда орошение осуществляют по показаниям приборов, контролирующих влажность почвы (давление или электропроводность ее влаги), а также состояние самих растений.

Обычно в аридных регионах используют завышенные нормы полива ввиду низкой водоудерживающей способности почв и высоких потерь на фильтрацию и испарение. Так, распространенная в странах Персидского залива газонная трава Paspalum имеет максимальную потребность влаги 8 л/м2 в сутки, но по данным анализа интенсивности орошения с учетом пространственного варьирования ее подают практически вдвое больше. Например, на муниципальных объектах эмирата Дубай при выращивании зеленых газонов в летнее время расход воды составляет 12 - 15 л/м2 в сутки, а на королевских объектах Бахрейна (дворец Rowdah) наиболее часто встречаемая норма - 15 - 18 л/м2 в сутки.

Основополагающий принцип расчета ирригационного режима в предложенной нами технологии - полив по эвапотранспирационным потребностям растений. Они зависят не только от физиологических особенностей культур, фаз развития, но и от характеристик почвы (водоудерживающей способности и солевого состояния), атмосферы, качества воды. И каждому растению нужно подать ее столько, сколько оно может потребить заданный промежуток времени, не изменяя продуктивности. Точный инженерный расчет параметров ирригации позволяет сэкономить поливную влагу минимум в 1,5 - 2 раза при неизменной, а часто и существенно превышающей фон продуктивности растений. К тому же предотвращается вторичное засоление.

Мы провели полевой эксперимент по выращиванию зеленых газонов с помощью оригинальных комплекс-

стр. 57


Данные эксперимента по выращиванию зеленых газонов в Дубай с помощью оригинальных комплексных технологий (июнь-сентябрь 1995г.).

ных технологий и слоистых конструкций на базе российских почвомодификаторов - торфа и СПГ. Работу осуществляли на опытной станции Департамента садоводства и паркового хозяйства муниципалитета Дубай в экстремально жаркий летний период (июнь-сентябрь 1995 г.). При этом на фоне двухкратной экономии воды получили устойчивую растительную продукцию, в 1,5 - 2 раза превышающую по биомассе и содержанию хлорофилла показатели, характерные для контрольных территорий, возделываемых традиционно.

Предлагаемые технологические приемы направлены на минимизацию неблагоприятных природных факторов и максимальную реализацию собственного потенциала растений. Одно из важнейших условий - подбор последних с учетом их свойств, продуктивности и толерантности. Например, если проектируемый участок сильно засолен, лишен естественного затенения, поливная вода низкого качества, а землевладелец не имеет достаточно средств и времени на коренную мелиорацию территории, необходим подбор нетребовательных культур.

Для выбранных растений определяют оптимальные сроки и способы посадки, рассчитывают индивидуальную площадь с использованием оригинальных триггерных моделей роста*, подбирают режимы и способы ухода, обработки почвы, удобрения, борьбы с вредителями и возбудителями болезней. Экологическую оценку и последующий мониторинг состояния участка осуществляют с помощью новейших приборов, включая энергонезависимые электронные микродатчики типа "гигрохрон" (США), непрерывно регистрирующие и запоминающие информацию о температуре и влажности в течение длительного срока наблюдений (до 1 - 2 лет).

Технологии почвенного конструирования и устойчивого земледелия в аридном климате на базе российских органических почвомодификаторов прошли всестороннее тестирование на разнообразных объектах Персидского региона. Среди них опытно-экспериментальные станции Министерств муниципальных дел и сельского хозяйства Королевства Бахрейн, эмиратов Дубай и Катар, дворцовые и муниципальные комплексы ("Sakhir", "Rowdah Palace", "Supreme Lady Council"), а также ряд частных вилл в Бахрейне. Для множества испытанных растительных культур были достигнуты стабильно высокие результаты по приживаемости, интенсивности роста, развития и воспроизводства. А экономия поливной влаги, удобрений и финансово-организационных расходов благодаря прогрессивному подходу оказалась 1,5 - 2-кратной.

Иллюстрации предоставлены автором


* Нелинейные модели гибели растений при условиях, когда параметры, влияющие на их развитие, достигают критических значений (прим. авт.).


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/РУКОТВОРНЫЕ-ПОЧВЫ-АРИДНЫХ-РЕГИОНОВ

Similar publications: LRussia LWorld Y G


Publisher:

Иван МилютинContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/SkyJack

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

РУКОТВОРНЫЕ ПОЧВЫ АРИДНЫХ РЕГИОНОВ // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 30.06.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/РУКОТВОРНЫЕ-ПОЧВЫ-АРИДНЫХ-РЕГИОНОВ (date of access: 29.11.2021).


Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
Иван Милютин
Харьков, Ukraine
1266 views rating
30.06.2014 (2709 days ago)
0 subscribers
Rating
0 votes
Related Articles
Запрещает ли PayPal азартные игры?
Catalog: Экономика 
18 hours ago · From Україна Онлайн
IN THE INTERESTS OF ENERGY STABILITY
5 days ago · From Україна Онлайн
Аварии на топливе Westinghouse случались и ранее, начиная с 1979 года, когда произошла крупнейшая в истории США авария на АЭС Три-Майл-Айленд, в результате которой зафиксировано расплавление 50% активной зоны реактора. Далее Westinghouse делала попытки торговать с Чехией, однако опасные эксперименты по замене оригинального топлива окончились досрочной его выгрузкой из 1-го энергоблока АЭС Темелин в январе 2007 года, по причине его сильной деформации. Вышедшие из строя вэстингхаусовские тепловыводящие сборки на 3-м энергоблоке Южно-Украинской АЭС были в экстренном порядке заменены на стандартные ТВЭЛовские.
Catalog: Экология 
6 days ago · From Naina Kravetz
HISTORY OF ROADS AND GROUND TRANSPORT ACCORDING TO ARCHEOLOGICAL DATA
Catalog: История 
8 days ago · From Україна Онлайн
BASIC UNIT FOR THE AMERICAN ACCELERATOR
9 days ago · From Україна Онлайн
TRANSITION TO CONTROLLED EVOLUTION OF THE BIOSPHERE
Catalog: Биология 
9 days ago · From Україна Онлайн
DEVONIAN PALEOSOILS OF THE ANDOMA MOUNTAIN
9 days ago · From Україна Онлайн
Безопасно ли брать кредит в Интернете?
Catalog: Экономика 
10 days ago · From Україна Онлайн
Знакомьтесь! Google: Платформа для маркетинга
10 days ago · From Україна Онлайн
Как узнать актуальный курс валют на сегодня?
Catalog: Экономика 
10 days ago · From Україна Онлайн

Actual publications:

Latest ARTICLES:

ELIBRARY.COM.UA is an Ukrainian library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!
РУКОТВОРНЫЕ ПОЧВЫ АРИДНЫХ РЕГИОНОВ
 

Contacts
Watch out for new publications: News only: Chat for Authors:

About · News · For Advertisers · Donate to Libmonster

Ukraine Library ® All rights reserved.
2009-2021, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of branches, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. After registration at your disposal - more than 100 tools for creating your own author's collection. It is free: it was, it is and always will be.

Download app for smartphones