Засоление почвы — одна из главных причин деградации земель, представляющая угрозу для растительного покрова, почвенного плодородия и биоразнообразия. Засоленными почвами принятосчитать те, в корнеобитаемом слое которых происходит избыточное накопление растворимых солей. Такая аккумуляция приводитк изменению физических, химических и биологических свойств почв: нарушаются почвенное дыхание и азотный цикл, а корни растений начинают испытывать осмотический стресс. В итоге почва недополучает органическое вещество, и земли подвергаются опустыниванию. Исследования засоления почв охватывают локальные области, и их результаты пока не привели к пониманию многолетних вариаций этого явления в глобальном масштабе.

Ученые под руководством Амирхосейна Хассани (Amirhossein Hassani) из Университета Манчестера изучили пространственные и временные вариации засоления в почвах мира. Для характеристики этого явления авторы сосредоточились на двух переменных — ECe(электропроводность почвенной суспензии) и ESP (процентное содержание натрия в обменной форме). ECe лучше описывает насыщение почвы хлоридами, а ESP — ионами натрия, то есть иллюстрирует содность почвы, которую в России чаще всего рассматривают в рамках общего засоления. Референтные значения для признания почвы засоленной составляют ECe ≥4 dS·м−1 и ESP ≥6 процентов. Свое исследование пространственно они ограничили 55 градусами северной и южной широт, а в глубину — корнеобитаемым слоем почвы, за который приняли верхние 30 сантиметров профиля. Данные по засолению с 1980 по 2018 год были взяты из Национальной базы данных совместных почвенных исследований в США, Африканской базы данных почвенных профилей и Глобального гармонизированного набора данных почвенных профилей ISIRC-WISE.

Авторы исследования обучили двухкомпонентные прогностические модели для построения четырехмерных прогнозов засоленности и содности почвы (четыре переменные — долгота, широта, глубина почвы и время). Всего ученые выбрали 43 предиктора засоления, самыми важными из которых стали температура, процентное содержание глины, вид почвообразующей породы и таксономическое положение почвы в системе WRB.

Оказалось, что с 1980 по 2018 года почвы на территории 11,73 миллиона квадратных километров были засолены в течение 75 процентов времени. Лишь 160 тысяч квадратных километров таких почв относятся к пашням. Среди континентов лидером оказалась Азия с 7,14 миллиона квадратных километров засоленных земель, а среди стран первое место досталось Китаю с 211,74 миллиона гектар таких угодий. Наибольшие темпы прироста площади засоленных земель наблюдаются в Бразилии, где ежегодно в разряд засоленных переходит 5 637 квадратных километров земель. Авторы отметили, что использование результатов исследования должно учитывать некоторые ограничения. Так, данные, взятые для анализа, неравномерно разбросаны во времени, а пространственное разрешение полученных карт (один километр) слишком велико для прикладного использования в фермерском хозяйстве. Однако эта работа на сегодняшний день становится одной из самых детальных попыток инвентаризации засоленных почв во всем мире.

Одна из важнейших причин вторичного (то есть антропогенного) засоления почв — их неправильное орошение, которое приводит к дефициту влаги в корнеобитаемом слое. Недавнее исследование показало, что модернизация ирригационных систем поможет решить эту проблему и дополнительно прокормить еще 800 миллионов человек по всему миру.

Фото: Amirhossein Hassani et al. / PNAS, 2020