В пустыню с плугом. Поговорки многих народов советуют прежде чем думать о приобретении нового, попытаться сохранить хотя бы то, что уже у них есть. Одна из задач группы ученых, возглавляемой туркменским академиком, Героем Социалистического Труда Ниной Трофимовной Нечаевой, состоит в том, чтобы по возможности сохранить в почве пустынных пастбищ воду, которую они получают с осадками. Средство классическое — вспашка. Она не только способствует сохранению влаги в почве, но и подавляет развитие растений-сорняков, конкурирующих с ценными кормовыми культурами. Эксперимент в типичном районе пустынного пастбища показал, что во вспаханной почве весной накапливается в полтора раза больше влаги, чем на целине, которой не коснулся плуг. Кроме того, за счет улучшения водного и воздушного режимов почвы в ней накапливается больше необходимых растению питательных веществ, в частности, почти в полтора раза больше азота.
Вспашка — лишь одна из составляющих большого комплекса мероприятии, носящих довольно скромное название «улучшение пастбищ» и дающих удивительно большой эффект при сравнительно малых затратах. В числе мероприятий — подсадка предварительно подобранных кормовых культур, выбор оптимальных сроков их посева, создание определенной пространственной структуры пастбища, в частности, защитных полос из черного саксаула. Такие полосы размещают на расстоянии триста метров одна от другой, они примерно в два раза снижают скорость ветра, в знойную или ветреную погоду дают укрытие овцам, способствуют сохранению снега, препятствуют выдуванию песка, защищают от ветра главного героя пастбищ — сами травянистые растения. И вот итог: на пастбище площадью в сотню гектаров, где обычно выпасают 20–25 овец, только после создания лесозащитных полос черного саксаула можно выпасать уже 50–60 овец. А суммарный эффект от всего комплекса мероприятий по улучшению пастбищ оценивают следующими цифрами: урожайность кормовой массы возрастает в 3–10 раз, там, где вырастало три центнера кормов на каждом гектаре, теперь вырастает 10–18, а то и 30 с лишним центнеров; чистая прибыль от выпаса животных на улучшенных пастбищах увеличивается в 4–6 раз.
Электричество против соли. Молекулы поваренной соли в воде распадаются на ионы — на положительный ион натрия и отрицательный ион хлора. Напомним, что ионы — атомы, у которых нет полного комплекта электронов на орбите или, наоборот, на орбите умещается лишний электрон. Такой атом-ион не ведет себя как электрически нейтральная частица, он уже есть частица с избыточным электрическим зарядом — положительным, если не хватает электрона, и отрицательным, если есть лишний. Значит, под действием электрических сил ионы придут в движение подобно тому, как движутся клочки бумаги к натертой, наэлектризованной расческе. Ну а это, в свою очередь, означает, что, если залить минерализованную, то есть соленую, воду в сосуд, вставить в него два электрода и подвести к ним постоянное напряжение, ионы соли будут двигаться в растворе по направлению от одного электрода к другому.
Положительные ионы натрия, выпавшие из поваренной соли, то есть из хлористого натрия, как уже отмечалось, имеют положительный заряд и поэтому будут двигаться от положительного электрода (одноименные заряды отталкиваются) к отрицательному (разноименные заряды притягиваются). Ну а отрицательные ионы хлора пойдут от отрицательного электрода к положительному. Чтобы повысить эффективность процесса, ванна разделяется на камеры электрически активными полупроницаемыми мембранами (ионитами), пропускающими ионы солей только противоположного знака. При включении электрического тока ионы солей начинают движение в соответствии со знаком своего заряда, и в четных камерах концентрация солей будет уменьшаться (происходит опреснение), в нечетных увеличивается. Этот метод называется электродиализом, одна из его разновидностей — электрофорез — используется в медицине для введения некоторых лекарственных препаратов через кожу.
На использовании электродиализа основана работа сравнительно небольшого экспериментального образца опреснителя МВУ-0,1, созданного в Институте пустынь. Он опресняет в сутки 100 литров воды и предназначен для водоснабжения небольших групп людей — геологических или иных экспедиций, чабанских бригад, их семей. Исходная соленость воды, поступающей в опреснитель, может достигать 15 граммов на литр — почти такова соленость воды в Каспии. Конечная минерализация — 1,5 грамма на литр, на вкус такая вода воспринимается почти как пресная. Важное достоинство опреснителя состоит в том, что он получает электроэнергию от небольшого серийного ветроэлектрического агрегата мощностью 100 ватт, а в период безветрия — от аккумуляторных батарей. Когда есть ветер и ветроагрегат дает ток, он не только питает опреснитель, но и подзаряжает аккумуляторы, так что вся опреснительная установка может работать непрерывно. Уже строятся электродиализные опреснители, имеющие в несколько раз большую производительность, а также опресняющие в два раза более соленую воду, которой особенно много в пустыне. Наиболее перспективным считают опреснение методами электродиализа дренажных вод, то есть тех вод, которые удаляются с орошаемых полей, чтобы предотвратить их засоление. Опреснить такую воду сравнительно просто: ее соленость составляет примерно пять граммов на литр. А общее количество дренажных вод, которые сейчас в основном не используются, достаточно велико — примерно пять кубических километров в год, четверть того количества, которое берут от Сырдарьи все ее оросительные системы.
На песке как на воде. Жители районов, часто затапливаемых водой, строят свои дома на сваях, приподнимая жилища на два-три метра. Оказалось, что такие свайные постройки нужны не только в заболоченных местах, но и в пустынях: они помогают избавиться от песчаных заносов. Исследуя механизмы выдувания песка, ученые пришли к выводу, что если поднять строение над песком, то пространство под ним будет сильно продуваться ветром и опасность заносов практически исчезнет. Кстати, идея свайных построек была принята зимовщиками Антарктиды и избавила их от крайне опасных снежных заносов.
Чем проклеить пустыню. Есть несколько способов успокоить, угомонить подвижные пески, закрепить их на месте. Грубый, но верный способ — просто чем-нибудь накрыть песок, скажем, большими крупноячеистыми сетками из дерева или даже железобетона. Задача такой сетки состоит в том, чтобы два-три года удерживать песок на месте. За это время посеянные на закрепленном участке песколюбивые растения пустят достаточно глубокие корни и дальше сами не дадут песчаным волнам гулять по пустыне. То есть механическая защита, механическое закрепление песков, которое иногда применяется в чистом виде, как правило, служит прологом к самому эффективному способу закрепления — фитомелиорации, то есть созданию искусственных зеленых насаждений.
Но если сеткой нужно удерживать пески лишь некоторое время, то нельзя ли вместо железобетона или дерева применить что-нибудь попроще? Что-нибудь не столь громоздкое и дорогое? И вот появляется прекрасная идея — проклеивать песок, покрывать его каким-либо вяжущим, скрепляющим составом, который создаст на поверхности корочку, не позволит ветру оголить брошенные в песок семена, даст им возможность прорасти и укорениться. Изобретательные люди пробовали, и небезуспешно, проклеивать песок глинистыми растворами, смесью битума и нефти, смолами.
Известно немало конкретных примеров, когда такие методы приносили реальный успех. Так, для защиты от песчаных заносов железнодорожных путей в одном из районов на западе Туркменистана были высажены полосы деревьев и кустарников, причем песок сразу же после высеивания в него семян заливался двадцатипроцентным битумным раствором. Контроль показал, что на закрепленном таким образом участке всходы появлялись уже на четвертый день, без всякого труда пробивая само защитное покрытие. Их было в десять раз больше, чем на соседнем участке, который для контроля оставляли без защитного покрытия.