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 Бондарович. Научное исследование проведено в рамках Года науки и технологий.
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 доцент кафедры экономической географии и картографии Института географии Алтайского государственного университет А.А. Бондарович.
На изучение данной проблемы в пределах Алтайского края в течение 5 лет с 2011 по 2016 годы были направлены усилия российских и немецких ученных 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 миллионов 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), нашедшие 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 пробопотготовки 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 правителями науки из Центральной Азии.
