CC BY
77
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 631.4 Б01 10.18522/0321-3005-2015-3-65-68
БОРЬБА С ОПУСТЫНИВАНИЕМ ЗЕМЕЛЬ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
МЕТОДОМ АЭРАЦИИ ПОЧВ
© 2015 г. Э.М-Р. Мирзоев, И.А. Магомедов
Мирзоев Энвер Магомед-Расулович - ведущий научный сотрудник, лаборатория почвенных и растительных ресурсов, Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН, ул. М. Гаджиева, 45, г. Махачкала, 367000, e-mail:[email protected]
Магомедов Иса Абулкасумович - научный сотрудник, лаборатория почвенных и растительных ресурсов, Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН, ул. М. Гаджиева, 45, г. Махачкала, 367000, email: pibrdncran@mail. ru
Mirzoev Enver Magomed-Rasulovich - Leading Researcher, Laboratory of Soil and Vegetable Resource, Caspian Institute of Biological Resource of the Dagestan Scientific Centre RAS, M. Gadzhiev St., 45, Makhachkala, 367000, Russia, email: [email protected]
Magomedov Isa Abulkasumovich - Researcher, Laboratory of Soil Resource and Vegetable Resource, Caspian Institute of Biological Resource of the Dagestan Scientific Centre RAS, M. Gadzhiev St., 45, Makhachkala, 367000, Russia, e-mail: [email protected]
Разработан и исследован метод аэрации почв для конденсации парообразной влаги атмосферы в почве, направленной на борьбу с опустыниванием земель аридных территорий. Метод аэрации почв основан на создании под почвой множества кротовин и макро-, мезо-, микро- и нанотрещин. Циркуляция воздуха в кротовинах и трещинах приводит к конденсации парообразной влаги атмосферы из-за разности температурного режима в системе «почва - атмосфера». Объем конденсации в аэрированных почвах составляет более 23 мм/га ежесуточно в летний жаркий период года. Аэрация почв увеличивает биологическое разнообразие подверженных опустыниванию земель аридных территорий, повышает продуктивность и плодородие почв.
Ключевые слова: почва, аэрация, конденсация, парообразная влага, опустынивание, аридная территория, борьба.
The method of airing of soils is worked out and investigational for condensation of vaporous moisture of atmosphere in the soil sent to the fight against the desertification of earth of arid territories. Method of airing of soils based on creation under soil of great number of mole-hill and great number of macro(s)-, meso(s)-, micro(s)- and nan(nos)cracks. Circulation of air in mole-hills and cracks results in condensation of vaporous moisture of atmosphere from the difference of temperature condition in the system «soil-atmosphere». The volume of condensation in the aerated soils makes a more than 23 mm/ha every day in a summer hot period of year. Airing of soils increases a biological variety subject to the desertification of earth of arid territories, promotes the productivity and fertility of soils.
Keywords: soil, airing, condensation, vaporous moisture, desertification, arid territory, fight.
Масштабы деградации почв и опустынивания земель приобрели глобальный характер, в связи с чем, по Конвенции ООН, эта проблема признана не только социальной, но и имеющей политические и технологические аспекты. По данным исполнительного секретаря ЮНСЕД [1], от деградации почв и опустынивания земель страдают более 900 млн человек в 110 странах мира.
Многовековое воздействие человека на экосистемы аридных территорий, занимающих около 1/3 площади земной поверхности, вызвало возникновение и мощный рост деградации и опустынивание земель, которое приобрело в настоящее время глобальный характер.
Практически вся территория Юга России более (27 млн га) расположена в аридной зоне и является ареной интенсивной деградации и опустынивания земель. Это - Нижнее Поволжье, Черные земли, Кизлярские пастбища и др.
В аридных регионах опустынивание развивается в трех направлениях: формирование пустынь материкового происхождения в экстрааридных условиях с коэффициентом увлажнения К=0,05; деградация наземных экосистем (физическая, биогенная, техногенная) в аридных климатических условиях с коэффициентом увлажнения К = 0,2...0,5; в субгу-мидных - К = 0,51...0,65; колебание продуктивности растительного покрова в зависимости от коле-
баний количества осадков и температурного режима [2].
Известно, что основная причина низкой продуктивности почв аридных экосистем полупустыни и пустыни - дефицит атмосферного увлажнения и недостаток влаги в почвенном профиле. В то же время первоисточником пресной воды служит водяной пар атмосферы. В системе «почва - атмосфера» происходит регулярный суточный влагообмен. Парадоксально, но факт, что самый крупный источник - вода атмосферы - почти не используется.
В атмосфере в виде пара содержится 14 тыс. км3, а во всех речных руслах - всего 1,2 тыс. км3 влаги.
С поверхности суши и океана ежегодно испаряется 577 тыс. км3 воды, столько же потом выпадает в виде осадков. Атмосферная вода в течение года обновляется 45 раз [3]. У земной поверхности глобально средняя абсолютная влажность составляет 11 г/м3, а в тропических регионах она доходит до 25 г/м3 и выше. В пустынях Аравийского полуострова и в Сахаре над каждым квадратом поверхности со стороной 10 км проносится в сутки такое же количество воды, какое содержалось бы в озере площадью 1 км и глубиной 50 м [3].
Ученые подсчитали, что в центральной полосе РФ ветер, дующий со скоростью 5 м/с, за сутки несет столько воды над участком в 100 км длиной и 1 км шириной, что из нее можно создать озеро длиной 10 км, глубиной 60 м и шириной 5 м. В засушливых районах с более сильными ветрами влаги проносится над почвой гораздо больше [4].
Секрет садов Семирамиды - одного из семи чудес света (VII век до н.э.) - разгадан. С полной вероятностью можно утверждать, что древние инженеры использовали эффект конденсации атмосферной влаги [5].
Вода из воздуха попадает в почву при малейших изменениях атмосферного давления. При его повышении воздух проникает в почву, неся с собой воду, при понижении - уходит из почвы. И в том, и в другом случае разность температуры почвы и воздуха приводит к конденсации капелек воды на стенках многочисленных пустот, имеющихся в девственной почве. При повышенном давлении воздуха обильно смачиваются корни, а при пониженном - образуется роса, которая затем уходит глубоко в землю [6].
В летние месяцы при перепадах температуры 10^12 °С и влажности воздуха 50^60 % осаждается роса на почву, причем на каждый квадратный метр до нескольких сотен граммов воды [7].
Относительная влажность воздуха Терско-Кумской полупустыни Северо-Западного Прика-спия составляет 66,5 % сейчас (1951^2010 гг.) против 49 % прежде за 100-120 лет (1881^1948 гг.) [8].
Увеличение относительной влажности воздуха на 19,5 % вызвано расширением площадей орошаемых земель, особенно под затопляемый рис [8], а также увеличением площадей зеркала воды как Каспийского моря из-за повышения уровня ее, так и построенных каскадов ГЭС на реке Сулак.
Основой экологического функционирования плодородия почв подверженных опустыниванию земель аридных территорий служит содержание влаги в почве.
Проблема конденсации и увеличения почвенной влаги озвучена еще более века назад в новой системе аэрации земель, предложенной И.Е. Овсин-ским [9].
В условиях степи постоянно меняющееся атмосферное давление приводит к циркуляции воздуха в кротовинах, где происходит конденсация парообразной влаги атмосферы из-за разности температурного режима в системе «почва - атмосфера» [4, 10].
Цель и задачи исследования
Цель работы - борьба с опустыниванием земель аридных территорий. Поставленная цель достигается конденсацией парообразной влаги атмосферы в почве методом аэрации.
Экспериментальные исследования проводились в условиях Терско-Кумской полупустыни Западного Прикаспия.
Почва светло-каштановая, карбонатная средне-суглинистая солончаковая сильнодефлированная.
Для конденсации влаги в почве подверженных опустыниванию земель нами разработан метод аэрации почв. Он включает рабочий орган кротова-теля, не имеющий аналогов [11].
Разработанный рабочий орган кротователя (рис. 1) включает горизонтальный нож, выполненный в форме расходящихся крыльев.
Рис. 1. Рабочий орган кротователя
В центре ножа вставлен крот-уширитель диаметром 80 мм, на концах - кроты-уширители диаметром 60 мм.
Рабочий орган кротователя крепится наглухо (сваркой) к вертикальному ножу кротователя (рис. 2).
Кротователь навешивается на тяжелый гусеничный трактор С-100 или Т-130.
Рис. 2. Кротователь
При прохождении трактора с кротователем через 1,0 м по следу создается под почвой на заданной глубине 60-80 см множество кротовин (рис. 3) и макро-, мезо-, микро- и нанотрещин горизонтального и вертикального направлений. Рабочий орган кротователя работает под почвой, не нарушая генетических горизонтов почв и растительного покрова.
Рис. 3. Кротовины под почвой
На экспериментальных участках (контроль - естественные деградированные пастбища и аэрированные почвы) (рис. 4, 5) определение влажности в метровом слое почвы проводилось термостатно-весовым методом в трехкратной повторности в летние жаркие месяцы - июнь - август; определение урожайности пастбищных трав - методом случайных выборок площадок 1 м2 в 10-кратной повторности.
Полевые эксперименты за годы исследований показали высокую эффективность разработанного метода аэрации почв для конденсации парообразной влаги в почвах подверженных опустыниванию земель аридных территорий.
В аэрированной почве содержание влаги в метровом слое ежесуточно в среднем за 6 лет составило более 150 мм/га (127 мм/га - на контроле в летний жаркий период года).
Рис. 4. Участок контрольный (Терско-Кумская полупустыня)
Рис. 5. Участок аэрированный (Терско-Кумская полупустыня)
Разница к контролю на аэрированной почве составляет более 23 мм/га ежесуточно в метровом слое почвы в летний жаркий период года (табл. 1).
Биологическая продуктивность на экспериментальном участке была выше, чем на контроле, за годы исследований.
Урожайность пастбищных трав на экспериментальных аэрированных участках за годы наблюдений (6 лет) в среднем составила 4,0 ц/га против 2,4 на контроле; разница в среднем за 6 лет - 1,5 ц/га (табл. 2).
Из приведенных данных видно, что аэрация почв подверженных опустыниванию земель аридных территорий увеличивает продуктивность почв в 1,5-2 раза.
Результаты исследования, проведенного в условиях полупустыни, обращают внимание на то, что изъятие влаги из атмосферы и ее конденсации в почве позволит предупредить и противостоять естественному процессу опустынивания аридных территорий.
Таблица 1
Среднесуточное содержание влаги в метровом слое почвы в жаркий период года (июнь - сентябрь), мм/га
Вариант эксперимента Год Среднее за 6 лет Разница к контролю
1990 1991 1992 1993 1994 1995 мм/га %
Контроль (естественные пастбища) 93,76 156,10 130,57 110,35 133,50 137,86 127,02 - 100,0
Аэрированные почвы 95,96 177,69 164,36 141,36 153,52 169,48 150,39 23,37 118,40
Таблица 2
Урожайность естественных пастбищ, ц/га воздушно-сухой массы
Варианты эксперимента Год Среднее за 6 лет Разница к контролю
1990 1991 1992 1993 1994 1995 мм/га %
Контроль (естественные пастбища) 1,5 3,0 2,7 2,0 2,7 2,7 2,4 - 100
Аэрированные почвы 3,0 4,9 4,5 4,0 3,7 3,9 4,0 1,5 163,5
Выводы
1. Разработан и исследован метод аэрации почв подверженных опустыниванию земель аридных территорий.
2. Объем конденсации влаги из приземного слоя атмосферы в аэрированных почвах составляет более 23 мм/га ежесуточно в летний жаркий период года.
3. Аэрация подверженных опустыниванию земель аридных территорий увеличит биологическое разнообразие, повысит продуктивность и плодородие почв.
Литература
1. ДиаллоХ.А. Человеческий фактор // Наша планета. 1994.
Т. 6, № 5. С. 10-12.
2. Залибеков З.Г. Процессы опустынивания и их влияние
на почвенный покров. М., 2000. 220 с.
3. Алексеев В.В., Березкин М.Ю. Пресная вода из атмо-
сферного воздуха // Природа. 1988. № 6. С. 91-95.
4. Янович П. Вода из воздуха // Наука и жизнь. 1968. № 11.
С. 64-66.
5. Шаров В.В. Секрет садов Семирамиды разгадан // Ме-
лиорация и водное хозяйство. 1990. № 11. С. 44-45.
6. Моргун Ф.Т. Обработка почвы и урожай. М., 1977. 150 с.
7. Алишаев М.Г. О конденсации и осаждении атмосферной
влаги в приземном слое атмосферы // Метеорология и гидрология. 2013. № 8. С. 17-28.
8. Гасанов Г.Н., Асварова Т.А., Гаджиев К.М., Ахмедова З.Н.,
Абдуллаева А.С., Баширов P.P., Султанахмедов М.С., Салихов С.А. Гидротермические условия формирования видового состава и продуктивности фитоценозов Тер-ско-Кумской низменности // Аридные экосистемы. 2014. Т. 20, № 4. С. 93-98.
9. Овсинский И.Е. Новая система земледелия. Киев, 1899. 178 с.
10. Черкасов А.А. Мелиорация и сельскохозяйственное во-
доснабжение. М., 1958. 220 с.
Поступила в редакцию_
11. А.с. № 1656064. Рабочий орган кротователя / Э.М-Р. Мир-зоев. 1991.
References
1. Diallo Kh.A. Chelovecheskii faktor [Human factor]. Nasha planeta, 1994, vol. 6, no 5, pp. 10-12.
2. Zalibekov Z. G. Protsessy opustynivaniya i ikh vliyaniya na pochvennyi pokrov [Process of desertification and its impact on soil]. Moscow, 2000, 220 p.
3. Alekseev V.V., Berezkin M.Yu. Presnaya voda iz at-
mosfernogo vozdukha [Fresh water from the air]. Priroda, 1998, no 6, pp. 91-95.
4. Yanovich P. Voda iz vozdukha [Water from the air]. Nauka
i zhizn', 1968, no 11, pp. 64-67.
5. Sharov V.V. Sekret sadov Semiramidy razgadan? [Secret
Gardens of Babylon cracked?]. Melioratsiya i vodnoe kho-zyaistvo, 1990, no 11, pp. 44-45.
6. Morgun F. T. Obrabotka pochvy i urozhai [Soil cultivation
and harvest]. Moscow, 1977, 150 p.
7. Alishaev M.G. O kondensatsii i osazhdenii atmosfernoi vlagi v
prizemnom sloe atmosfery [About condensation and deposition of atmospheric moisture in the surface layer of the atmosphere]. Meteorologiya igidrologiya, 2013, no 8, pp. 17-28.
8. Gasanov G.N., Asvarova T.A., Gadzhiev K.M., Akhmedova
Z.N., Abdulaeva A.S., Bashirov R.R., Sultanakhmedov M.S., Salikhov S.A. Gidrotermicheskie usloviya formiro-vaniya vidovogo sostava i produktivnosti fitotsenozov Ter-sko-Kumskoi nizmennosti [Hydrothermal conditions of formation of species composition and phytocenoses productivity of the Terek-Kuma Lowland]. Aridnye ekosistemy, 2014, vol. 20, no 4 (61), pp. 93-98.
9. Ovsinskii I.E. Novaya sistema zemledeliya [The new system
of agriculture]. Kyiv, 1899, 178 p.
10. Cherkasov A. A. Melioratsiya i sel'skokhozyaistvennoe
vodosnabzhenie [Reclamation and agricultural water supply]. Moscow, 1958, 220 p.
11. Mirzoev E.M.-R. Rabochii organ krotovatelya [The working
body of krotovatel]. Certificate, no 1656064. 1991.
_3 марта 2015 г.
