Индийские ученые разработали недорогой метод оценки способности почв удерживать воду, что может помочь в решении проблемы дефицита водных ресурсов в штате Пенджаб – ключевом аграрном регионе страны. Исследователи из Пенджабского сельскохозяйственного университета в Лудхиане адаптировали старые математические модели для создания подробных цифровых карт, которые позволяют фермерам и агрономам точнее планировать орошение.
В основе метода лежит оценка влагоемкости почвы – способности грунта накапливать и сохранять влагу, доступную для растений. Этот показатель определяется разницей между двумя ключевыми параметрами: полевой влагоемкостью (максимальное количество воды, которое почва удерживает после стока излишков) и влажностью устойчивого завядания (уровень, при котором корни растений уже не могут поглощать воду). Традиционно эти константы измеряют с помощью сложного и дорогого лабораторного оборудования – аппарата с прижимными пластинами, а анализ занимает около недели.
Команда под руководством Свати Кашьяп вместо прямого анализа использовала так называемые педотрансферные функции. Это уравнения, которые прогнозируют водные свойства почвы на основе легко измеряемых характеристик: содержания песка, ила, глины, органического углерода и объёмной плотности. Ученые взяли девять известных формул, разработанных в разное время для почв других регионов мира, и откалибровали их по данным почти 200 образцов, собранных в Пенджабе. Для проверки точности моделей использовались контрольные пробы.
Наилучшие результаты показали две формулы, предложенные еще в 1970-х годах. Однако для пенджабских почв они давали систематическую погрешность. Исследователи ввели поправочные коэффициенты, что позволило значительно повысить точность прогнозов. Выяснилось, что на удержание влаги сильнее всего влияют глина, ил и органические вещества, в то время как песок, наоборот, снижает влагоемкость.
Используя откалиброванные уравнения и существующие почвенные карты штата, ученые рассчитали влагоемкость для всей территории Пенджаба и визуализировали данные в геоинформационной системе. Карты показали, что водные ресурсы в почвах распределены неравномерно. Хотя около 93% земель имеют ограниченный или удовлетворительный потенциал, идеальные условия практически отсутствуют. Самые засушливые почвы с низким содержанием глины и органики находятся в западной, аридной части штата.
Для Пенджаба, где на выращивание риса и пшеницы уходит более 60% водных ресурсов, а бесконтрольный забор грунтовых вод привел к их истощению, новая методика имеет большое практическое значение. Теперь фермеры могут оценить, сколько именно воды способен удержать их участок, и оптимизировать график полива. Авторы отмечают, что точность карт достаточна для планирования, но в особо ответственных случаях они не заменят прямых лабораторных измерений.