Главным препятствием на пути озеленения пустынь является отсутствие воды. Решение водной проблемы пустынных районов возможно несколькими путями. Одним из наиболее эффективных путей обводнения пустынь является строительство оросительных каналов. В настоящее время в нашей стране орошается более 6 млн га, на что уходит почти весь сток двух больших рек — Амударьи и Сырдарьи. С продвижением в глубь пустыни Каракумского канала расширяются площади, занятые посевами хлопчатника, садами из ценных и высокоурожайных сортов яблонь, груш, персиков. Вместе с тем все меньше безводных мест остается в пустыне Каракум, занимающей три четверти территории Туркмении. В настоящее время лесной фонд этой республики составляет почти 10 млн. га. Он включает реликтовые рощи белого и черного саксаула, непролазные тугаи, уникальные фисташковые и арчовые леса. С каждым годом их площадь становится все более значительной.
Для пустынь побережий морей и океанов возможно как непосредственное использование морской воды для орошения, так и предварительное ее опреснение с помощью тех или иных приемов.
Что касается опреснения морской воды, то еще Аристотелю было известно: если морскую воду вскипятить и полученные водяные пары направить на холодный предмет, то сконденсированные капли воды не будут содержать солей. Плиний Старший подробно описал в своих трудах процесс получения на судах пресной воды с помощью перегонного куба.
Читателям, очевидно, известно о положительном опыте работы атомных опреснительных установок г. Шевченко, которые обеспечивают пресной водой жителей многолюдного города, а также нормальный рост обильной зелени. На каждого жителя этого города приходится 45 м2 насаждений, что значительно больше, чем во многих других городах, расположенных даже в более благоприятных для произрастания растений условиях. В настоящее время опреснители работают более чем в 100 странах мира, расположенных в различных географических зонах.
Опреснение воды возможно не только с использованием атомной энергии, как это делается в г. Шевченко, но и различными другими способами: электродиализом, обратным осмосом, с помощью установок, работающих на энергии ветра и солнца, путем вымораживания и т. д. Опреснительные установки, работающие на солнечной энергии, позволяют получать из минерализованной воды артезианских скважин более 5 м3 дистиллята в сутки. Подобная солнечная опреснительная установка может использоваться на животноводческих фермах для обеспечения пресной водой сельскохозяйственных животных.
Опреснение воды с помощью электродиализа и обратного осмоса основано на отделении воды от солей с помощью полупроницаемых мембран. При электродиализе ионы солей удаляются из воды под действием электрического тока, а при обратном осмосе молекулы воды продавливаются через полупроницаемую мембрану с помощью высокого давления. Ионы солей при этом задерживаются мембраной. В последние годы обратноосмотический способ опреснения воды признан перспективным и интенсивно разрабатывается. Дело в том, что при опреснении воды, связанном с ее испарением, происходит изменение структурированности воды, а это, как убедительно показано в последние годы, оказывает влияние на живые организмы. Мембранная технология опреснения представляется более совершенной по той причине, что оказывает менее заметное влияние на структурированность воды. В настоящее время построены опреснители мембранного типа, способные давать за сутки 100 тыс. л чистой воды. Созданы также опреснители, которые могут быть использованы владельцами приусадебных участков. Пакет мембран для такого опреснителя умещается в портфеле.
В Индии в течение ряда лет проводились эксперименты по выяснению возможности полива культурных растений морской водой. Результаты этих экспериментов показывают, что в принципе культурные растения можно поливать морской водой, однако урожай их падает в результате отрицательного влияния солей, содержащихся в морской воде.
Среди культурных растений имеются виды, являющиеся достаточно устойчивыми к засолению почв (например, хлопчатник, сахарная свекла). В Индии около 10 млн. га представлены приморскими дюнами. Ученые полагают, что их орошение морской водой даже при низкой урожайности зерновых позволит получать более 2 млн т зерна.
Использовать морскую воду для полива можно лишь тогда, когда растения достаточно развиты. В молодом возрасте их нужно снабжать пресной водой. Правда, молодой возраст растений совпадает с весной, когда возможно выпадение осадков в виде дождя.
Для целей обводнения пустынь могут быть использованы воды подземных источников. Запасы такой воды в некоторых местах огромны. Советские ученые-гидрогеологи предложили принципиально новую систему строительства мелиоративных сооружений. Обычно воду подземных источников, используемую для орошения, поднимают на поверхность с помощью насосов. К сожалению, такой способ орошения сельскохозяйственных культур имеет очень низкий коэффициент действия. Лишь небольшое количество воды при поливе сверху потребляется растениями. Большая же часть ее испаряется с поверхности почвы или просачивается в глубь ее, унося с собой внесенные человеком удобрения, которые в этом случае загрязняют подземные водные источники, реки и озера. Согласно новой системе использования подземных вод для орошения, предусматривается перекрытие водоносных горизонтов с помощью подземных плотин, так называемых противофильтрационных завес. Благодаря этому создаются подземные водохранилища, уровень которых устанавливается в зависимости от потребностей мелиорации. Повышение уровня грунтовых вод позволяет обеспечить потребности растений в воде.
Следует отметить, что вода подземных морей нередко содержит высокую концентрацию солей. В Институте пустынь АН Туркменской ССР создана лаборатория, в задачу которой входит изучение использования в сельском хозяйстве минерализованных вод: дренажных, морских, подземных. Еще в 50-х годах XX в. в Средней Азии начали пробовать орошать минерализованной водой овощи, бахчевые культуры, люцерну. Было установлено, что присутствие в 1 л воды 5 г солей не оказывает особо сильного влияния на растения. Аналогичные результаты были получены в Алжире и Тунисе. Тогда начались эксперименты на п-ове Кызылсу Красноводского залива по орошению растений соленой водой Каспийского моря. Результаты опытов оказались обнадеживающими.
Один из путей, ведущих к озеленению пустынь, может быть связан с введением в почву особых веществ, способных удерживать влагу. Дело в том, что опустынивание происходит не столько из-за недостатка осадков, сколько из-за потери почвой способности удерживать влагу, поскольку она содержит большое количество песка. Английский изобретатель Аллан Кук разработал метод восстановления растительности в засушливых районах при помощи порошкообразного полиакриламида, названного агросоком. Это вещество способно поглощать воду в количествах, в 40 раз превышающих его собственную массу. В ходе испытаний, проведенных сельскохозяйственной научно-исследовательской экспериментальной станцией в Исмаилии (Египет), введение в 1 м3 почвы 3 кг агросока привело к тому, что растения подсолнечника нормально развивались даже в том случае, если они получали лишь треть необходимого количества влаги. В Японии для увеличения водоудерживающей способности почвы вместо полиакриламида стали использовать мякину, образующуюся после очистки риса-падди.
Перспективными в плане обводнения пустыни являются исследования в области целенаправленного воздействия на метеорологические явления. С целью стимулирования развития облачности и образования осадков в настоящее время используются твердая углекислота, йодистые соединения серебра и свинца и другие соединения, рассеиваемые с помощью разнообразных устройств, действующих с самолетов, или специальными ракетами и снарядами, посылаемыми с земли (Федоров, 1977). Однако на пути практического использования этой идеи много трудностей.
В некоторых случаях, когда добыть воду все же не удается, прибегают к транспортировке ее из других мест. Для водоснабжения приморских городов и промышленных предприятий, расположенных в пустынях, нередко используют танкеры. Объединенные Арабские Эмираты, поставляющие в Японию большое количество нефти, намерены возвращать танкеры не с обычным балластом, а с дождевой водой, собранной на одном из японских островов. Эту воду предполагается использовать для озеленения пустынного о-ва Дальма.
Есть и другой путь озеленения пустыни, не связанный с ее обводнением. Не следует думать, что пустыня представляет собой территорию, полностью лишенную растительности. В Казахстане, например, в пустыне между Каспийским и Аральским морями на площади 30 тыс. га произрастает саксауловый лес. Повышенный интерес специалистов он вызывает тем, что вырос почти на «лунном» грунте. Каменистая почва в этих краях сильно засолена, а редкие дожди испаряются, не успев упасть на землю. Перепад летних и зимних температур очень велик: в августе стоит 50-градусная жара, а в январе случаются 40-градусные морозы. Успешному произрастанию саксаула в этих условиях способствует мощная корневая система, уходящая на глубину 20–30 м до уровня грунтовых вод.
Саксаул может стать надежной преградой на пути движущихся барханов. В нашей стране создается 800-километровая лесная полоса, которая должна остановить продвижение вперед пустыни Муюнкум. Саксаул закрепляет почву, сдерживает наступление песков на оазисы. В частности, он ограждает Бухарский оазис. Растение имеет целый ряд достоинств: его древесина очень крепкая, плотная, при горении выделяет много тепла. Костер из саксауловых ветвей горит ярко и бездымно. Молодые побеги растения служат кормом для овец, джейранов и верблюдов. Вот почему семена этого растения ежегодно высеваются с самолетов на тысячах гектаров сыпучих песков.
Саксаул относится к семейству маревых. В последние годы целый ряд однолетних и многолетних видов этого семейства все шире вводится в культуру с целью создания искусственных и улучшения естественных пастбищ в засушливых областях нашей страны. Это, например, солянка Рихтера (Salsola richteri) и солянка Палецкого (Salsola paletzkiana). В Средней Азии в больших масштабах выращивается изень (Kochia prostrata), являющийся излюбленным кормом для верблюдов. Этот вид получил широкое признание как пастбищное кормовое растение. Он был интродуцирован в Аргентину, США и Египет.