Авторитетный голландский журнал Geoderma, являющийся одним из статусных изданий в сфере почвенных исследований и индексируемый одновременно в базах данных Scopus и Web of Science (Q1, IF=4.484), опубликовал статью международного научного коллектива, в который вошел доцент кафедры экономической географии и картографии Института географии Алтайского государственного университета Андрей Александрович Бондарович.

Название изображения
Статья «Последствия химической предварительной обработки при анализе размера частиц для моделирования ветровой эрозии» (Consequences of chemical pretreatments in particle size analysis for modelling wind erosion) посвящена изучению гранулометрического состава почв и его влиянию на содержание почвенного углерода для оценки потенциала почвенной эрозии в Казахстане.

«Глобальные климатические изменения превратились в настоящий момент в существенный элемент политических манипуляций. Например, Парижское соглашение (2016) обязывает страны-участницы соблюдать «углеродный нейтралитет», что, по сути, означает сокращение выбросов 6 типов газов, в первую очередь углекислого газа (CO2) и метана (CH4). Наибольший вклад в парниковый эффект и потепление Земли вносит предположительно углекислый газ (по различным оценкам, от 9 до 26%) и, как следствие, углерод, образующий органические соединения, являющиеся основой жизни на Земле. Наиболее яркий пример – это гумус — основное органическое вещество почвы, содержащее питательные вещества, необходимые растениям. По оценкам ведущих мировых экспертов, почвы являются крупнейшим земным резервуаром углерода, который накапливает в 3,3 раза больше атмосферы и в 4,5 раза больше биоты. В этой связи количественная оценка углерода на землях сельскохозяйственного использования и влияния выноса углерода посредством эрозионных процессов на климатические изменения имеет огромное фундаментальное, прикладное и геополитическое значение», — подчеркивает А.А. Бондарович.

На изучение данной проблемы в пределах Алтайского края в течение 5 лет с 2011 по 2016 год были направлены усилия российских и немецких ученых в рамках проекта «Как предотвратить глобальный синдром «dust bowl» – «пыльных бурь»? Экологические и экономические стратегии устойчивого землепользования в аридных степях России: Вклад в глобальные изменения климата», который в дальнейшем сокращенно назывался «Кулунда». В рамках проекта были разработаны модели регионального углеродного баланса, позволившие не только количественно оценить потери почвенного углерода в результате целинной кампании 1954-1965 гг. на территории Алтайского края, но и спрогнозировать изменение углеродного баланса с учетом климатических изменений и изменений в землепользовании до 2100 года, который является одним из реперов для Парижского соглашения (2016).

«Продолжением проекта «Кулунда» является германо-казахско-российский проект «Разработка инновационных адаптированных к климату приемов устойчивого использования сельскохозяйственных ресурсов в засушливых степях Казахстана и Юго-Западной Сибири» (2018-2021 гг.). Первые результаты совместных экспедиционно-лабораторных исследований сезона 2018 года в Казахстане с учеными из Научно-производственного центра зернового хозяйства имени А.И. Бараева и Университета им. Мартина-Лютера Галле-Виттенберг получили признание мирового экспертного сообщества, что подтверждает публикация нашей совместной статьи в журнале Geoderma», — уточнил ученый Алтайского госуниверситета.

По оценкам мировой сельскохозяйственной и продовольственной организации (ФАО), Казахстан — один из крупнейших мировых экспортеров зерна. Так, в 2009 году он продемонстрировал свой потенциал урожайности с 2,5% мирового производства пшеницы (Triticum L). Будучи крупнейшей страной в Центральной Азии, он является самым важным экспортером зерна, имея до 84,5 миллиона гектаров сельскохозяйственных земель. Вместе с тем Казахстан, по мнению А.А. Бондаровича, вероятно, станет одной из «горячих точек» теплового стресса для пшеницы в сценарии будущих изменений климата A1B (2071–2100 гг.). Нехватка воды и ветровая эрозия повлияют на продуктивность сельского хозяйства в Казахстане примерно на 25,5 млн га. Противодействие этим изменениям требует надежных инструментов и методов для количественной оценки риска эрозии почвы в текущих и будущих климатических условиях.

Текстура почвы (гранулометрический состав — соотношение фракций различного размера) является ключевым компонентом любого набора данных, используемого для внедрения устойчивых методов ведения сельского хозяйства, и это одно из основных свойств почвы, влияющих на ее восприимчивость к водной и ветровой эрозии. Данные по гранулометрии используются в различных моделях по оценке водной и ветровой эрозии. Например, мировое признание получила WEPS – система прогнозирования ветровой эрозии (Wind Erosion Prediction System) с суб-моделью Wind Erosion Evaluation Program (SWEEP), нашедшая широкое применение в США, где ветровая эрозия является серьезной проблемой.

«В нашей работе была использована суб-модель (SWEEP), которая является частью модели (WEPS) и позволяет оценивать потери почвы для однодневной «пыльной бури» под влиянием входных данных для конкретного участка, — поясняет Андрей Александрович. – Работа комплексная и охватывает весь существующий инструментарий современных исследований почвы: полевые исследования – отбор почвенных проб в поле, проведение эксперимента по ветровой эрозии с применением уникальных установок, лабораторными работами – различные варианты пробоподготовки почв, определение гранулометрического состава методом лазерной дифракции и затем использование этих вводных для моделирования».

Уникальность проведенного исследования, по словам А.А. Бондаровича, заключается не только в том, что оно носит методический характер, который связан с различными вариантами подготовки почвенных проб для определения гранулометрического состава, но и прикладной результат — выявление критических параметров для возникновения эрозионных процессов. Кроме того, учеными были найдены подходы к определению стабильности почвенных агрегатов и установлены критические границы, когда возникает ветровая эрозия и какие частицы наиболее задействованы в этом процессе для распространённых в Казахстане и России каштановых почв и черноземов в различных вариантах использования: пастбища, пашня, а также различных вариантах обработки почв: глубокая обработка и No-Till.

Сотрудничество Алтайского государственного университета с казахскими и немецкими исследователями в сфере науки и образования создает мультиплицирующий эффект. В настоящий момент в АлтГУ набирает обороты уникальный проект «Тюркский мир Большого Алтая», который подразумевает более тесное сотрудничество с представителями науки из Центральной Азии.