CC BY
49
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕМЛИ И СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
УДК 551.4:577.4:633.2
«Тихий кризис» агроландшафтов Центрального Черноземья
И.А. ТРОФИМОВ, доктор географических наук Л.С. ТРОФИМОВА, кандидат сельскохозяйственных наук Е.П. ЯКОВЛЕВА Всероссийский НИИ кормов имени В.Р. Вильямса E-mail: [email protected]
Дана оценка состояния агроландшафтов по результатам агроландшафтно-экологического районирования Центрально-Черноземного региона, выполненного с целью адаптивной интенсификации кормопроизводства, рационального природопользования. Показаны экологическое состояние и структура земельных угодий, преобладающие типы природных кормовых угодий. Рассмотрено влияние сельскохозяйственной деятельности на агроландшафты и плодородие почвы.
Ключевые слова: агроландшафтно-экологическое районирование, Центральное Черноземье, экологическое состояние земель, плодородие, рациональное природопользование.
Ежегодно в результате деградации агроландшафтов человечество теряет около 7 млн га биологически продуктивных почв. Состояние почвенного покрова России на сельскохозяйственных землях также можно признать неудовлетворительным, а в ряде регионов - критическим. Деградация почв, которую называют «тихим кризисом планеты», в настоящее время представляет серьезную угрозу для всего живого на Земле [1].
Основы решения этой жизненно важной проблем были заложены выдающимися русскими учеными В.В. Докучаевым, В.И. Вернадским и В.Р. Вильямсом. В 1877-1880 гг. В.В. Докучаев, проведя полевые наблю-
Научные основы управлнеия ландшафтом, заложенные В.В. Докучаевым, 100 лет назад преобразили засушливую Каменную Степь
дения и проанализировав тысячи образцов почв Южной и Центральной России, пришел к выводу, что причина падения плодородия черноземов лежит в неправильном их использовании, ведущем к потере благоприятных агрофизических свойств, разрушению их сложения и структуры, нарушению водно-воздушного режима. В вышедшей в 1883 г. книге «Русский чернозем» ученый раскрыл природные закономерности почвообразования, показал влияние сельскохозяйственной деятельности на почвообразование, заложил основы системного подхода к управлению сельскохозяйственными землями и агроландшафтами. Этот год считается датой рождения новой отрасли естествознания - генетического почвоведения, 130-летие которого было отмечено в ушедшем году [2].
«Иссушение степи, - писал В.В. Докучаев, - в значительной степени сопряжено с деятельностью человека, уничтожившего естественную растительность, распахавшего сплошь огромные площади степи и тем самым существенно подорвавшего устойчивость степных ландшафтов к процессам эрозии. Огромная часть степи лишилась своего естественного покрова - степной, девственной, обыкновенно очень густой расти-
тельности и дерна, задерживающих массу снега и воды и прикрывающих почву от морозов и ветров, а пашни, занимающие теперь до 90 % общей площади, уничтожив свойственную чернозему и наиболее благоприятную для удержания почвенной влаги зернистую структуру, сделали его легким достоянием ветра и смывающей деятельности всевозможных вод» [3]. В.В. Докучаев пишет о надорванном, надломленном, ненормальном состоянии, в котором находилось степное земледелие России к концу XIX в.: «Если прибавить к сказанному, что все только что намеченные невзгоды действуют уже века, если присоединить сюда не подлежащий сомнению, хотя и не вполне исследованный факт почти повсеместного выпахивания, а следовательно, и медленного истощения наших почв, в том числе и чернозема, то для нас сделается вполне понятным, что организм, как бы он ни был хорошо сложен, какими бы высокими природными качествами он ни был одарен, но раз, благодаря худому уходу, неправильному питанию, непомерному труду, его силы надорваны, истощены, то он уже не в состоянии правильно работать, на него нельзя положиться, он может сильно пострадать от малейшей случайности, которую при другом, более нормальном состоянии он легко бы перенес или, во всяком случае, существенно не пострадал бы и быстро поправил-ся»[3]. Единым организмом называет ученый степной ландшафт, мно-
гие годы разрушаемый человеком в результате нерационального использования и непосильных нагрузок. В.В. Докучаев обосновал стройную систему мер по восстановлению плодородия черноземов и благоприятного водного режима степей России.
Развивая докучаевские идеи, В.И. Вернадский и В.Р. Вильямс внесли весомый вклад в познание биологической сущности почвообразования, отметив особую роль в этом процессе живых организмов, прежде всего зеленых растений и микроорганизмов. В начале XX в. почвовед В.Р. Вильямс создал учение о биологическом круговороте веществ, органическом веществе почвы, едином почвообразовательном процессе и управлении плодородием почв, обосновал значение многолетних трав в формировании почвенного плодородия, создав новую науку - луговедение [4, S, 6].
Что изменилось за прошедшие 100 лет? По обобщенным данным, на черноземах России запасы гумуса в пахотном слое (0-30 см) уменьшились в лесостепной зоне на 7090 т/га (0,7-0,9 т/га в год), в степи -на S0-70 т/га (0^-0,7 т/га в год). За 100 лет черноземы России потеряли до 30^0 % гумуса [7].
Главная причина деградации сельскохозяйственных земель - неправильное управление агроландшаф-тами, которое приводит к их разба-лансированности, нарушению инфраструктуры, структуры посевных площадей и севооборотов, чрезмерным нагрузкам на агроэкосистемы (избыточная эксплуатация обрабатываемых земель, перевыпас скота, вырубка лесов). Результатом является снижение устойчивости агролан-дшафтов к негативным процессам (засухам, эрозии, дегумификации), уменьшение плодородия почв и увеличение затратности сельского хозяйства на производство сельскохозяйственной продукции [8-12].
Наша работа выполнена на основе почвенно-экологического районирования Г.В. Добровольского, при-родно-сельскохозяйственного райо-£ нирования А.Н. Каштанова, агролан-© дшафтных подходов В.А. Николаева и оценки экологического состояния 2 агроландшафтов Б.И. Кочурова. Раз-ф работанная современная система уп-I равления агроландшафтами опирает ется на концепцию сохранения и вос-® производства используемых в сель-
§ скохозяйственном производстве зет
4
мельных и других природных ресурсов (ВИК) и концепции экологического каркаса агроландшафтов и эко-лого-хозяйственного баланса (МГУ, Институт географии РАН).
Для учета территориальных различий природных и экономических условий, биологических и экологических закономерностей нами разработано агроландшафтно-экологическое районирование природных кормовых угодий ЦЧР с использованием данных природно-сельскохозяйственно-го районирования земельного фонда СССР, а также ландшафтно-эко-логического, почвенно-экологичес-кого районирований, ландшафтных, экологических, эколого-географи-ческих, почвенных и геоботанических карт, фондовых материалов, статистических данных МСХ РФ и Рос-стата.
В результате районирования изучаемая территория разделена на зоны, провинции, округа. Раскрыты закономерности распределения природных факторов сельскохозяйственного производства, их взаимодействие и проявление в определенных территориальных выделах, а также особенности экологического состояния агроландшафтов и использования земель.
Анализ и оценка состояния агроландшафтов проводились с использованием следующих показателей: инфраструктура (структура земельных угодий), структура посевных площадей и севооборотов, соотношение продуктивных и защитных экосистем, ландшафтно-экологический баланс, рельеф (крутизна склонов), почвы (типология, гранулометрический состав), растительность (типология, продуктивность), продуктивность и устойчивость агроэкосистем (динамика продуктивности, гибель посевов), развитие негативных процессов (эрозия, дефляция, засоление, переувлажнение, зарастание древесно-кустарниковой растительностью, сби-тость пастбищ), неиспользование пашни, кормовых угодий.
Исследования показали, что наиболее высокая сельскохозяйственная освоенность земель (82 % от общей площади области) характерна для Курской и Липецкой областей, расположенных в северо-западной части ЦЧР, высокая (78-80 % от общей площади области) характерна для Белгородской, Воронежской и Тамбовской областей, расположенных в восточной, юго-восточной и южной
частях ЦЧР.
Распаханность земель наиболее высока ^-66 %) в Курской и Липецкой областях, высокая ^9-61 %) - в Белгородской, Воронежской и Тамбовской областях.
Около 28 % площади сельскохозяйственных угодий ЦЧР расположены на эрозионно опасных склонах и распределены по уклонам рельефа следующим образом: на пологих слабо эрозионно опасных склонах с уклоном 2^ ° находится 21 % сельскохозяйственных угодий; на слабо покатых эрозионно опасных склонах ^-7 °) - 4 % угодий; на покатых сильно эрозионно опасных склонах (7-10
- 2 % угодий; на крутых особо эро-зионно опасных склонах (более 10°)
- 1 % площади угодий.
Сельскохозяйственные угодья занимают 133S1,3 тыс. га, или 80 % общей площади региона. Однако в результате нарушенности земель водной и ветровой эрозией, переувлажненности и заболоченности, наличия кислых почв, неудовлетворительного культуртехнического состояния пастбищ и сенокосов качество сельскохозяйственных угодий ЦЧР постоянно ухудшается.
Значительную опасность в условиях засушливого климата, сильных ветров и уклонов рельефа представляют водная и ветровая эрозии почв. Наличие уклонов наряду с тяжелым гранулометрическим составом и слабой водопроницаемостью почв, а также ливневый характер осадков усиливают опасность возникновения и интенсивного развития водной эрозии. Негативную роль играют при этом антропогенные факторы -чрезмерные нагрузки на агроланд-шафты, в том числе нарушение их инфраструктуры, структуры посевных площадей и севооборотов, разреженность растительности, оголен-ность поверхности почвы в результате воздействия человека, нарушен-ность почвенно-растительного покрова, прежде всего распашкой земель [13-16].
Из общей площади сельскохозяйственных угодий ЦЧР около 39 % расположено на эрозионно опасных почвах и 18 % - на дефляционно опасных, из них 21 % (более трети) уже эродированы и дефлирова-ны; 3 % - переувлажнены, 4 % - заболочены, S3 % - кислые.
Наиболее значительная доля эро-зионно опасных земель ^1^8 %) выявлена на территории Курской и
Динамика структуры посевных площадей в Тамбовской области по данным Росстата, 2012 г. [19]
Показатель 1990 г. 2011 г.
Пашня, тыс. га 2268,8 2149,5
Чистые пары, % от площади пашни 22 18
Сенокосы и пастбища, тыс. га 459,1 529,7
Посевные площади, тыс. га 1460,0 1500,8
В том числе, %
зерновые 54,3 58,5
пропашные 12,6 36,3
подсолнечник 5 24,4
многолетние травы 17,7 2,3
Липецкой областей. Это главным образом суглинистые почвы с высокой степенью распаханности, расположенные на пересеченном рельефе в широколиственно-лесной и лесостепной зонах. Наименьшая эрозионная опасность (^ %) характерна для территории Тамбовской области с более равнинным рельефом. Самая значительная доля дефляционно опасных земель (32-33 %) отмечена на территории Белгородской и Воронежской областей. Больше всего эродированных и дефлированных сельскохозяйственных угодий ^-29 %) находится на территории Белгородской и Воронежской областей.
Из всех видов сельскохозяйственных угодий в ЦЧР наибольшую эрозионную опасность представляет пашня, на которой полностью уничтожен естественный растительный покров, защищающий почву от водной и ветровой эрозий. Из общей площади пашни ЦЧР (10324,7 тыс. га), под которую везде отведены лучшие земли, 38 % являются эрозионно опасными и 20 % - дефляционно опасными. Из них 19 % уже эродированы, дефлированы, подвержены совместному воздействию водной и ветровой эрозии. Наибольшая эрозионная опасность ^0-60 %) присуща пашне Курской и Липецкой областей, наименьшая (до 12 %) характерна для территории Тамбовской области. Наибольшая дефляционная опасность (38 %) характерна для пашни Белгородской и Воронежской областей, низкая (2 %) свойственна пахотным угодьям Тамбовской области. Больше всего эродированной и дефлированной пашни (2426 %) - на территорий Белгородской и Воронежской областей. В целом напряженно-кризисное экологическое состояние агроландшафтов ухудшается к югу ЦЧР.
Средостабилизирующие компоненты агроландшафтов (природные кормовые угодья, многолетние тра-
вы на пашне, многолетние насаждения, леса, древесно-кустарниковая растительность, водо-болотные угодья), которые обеспечивают устойчивое продуктивное функционирование агроэкосистем и агроландшаф-тов, а также препятствуют развитию негативных процессов, занимают в структуре земель широколиственно-лесной зоны 38-6S %, лесостепной - 30-43 %, степной зоны - 3S-39 %. Они в значительной степени дегра-дированы и их средостабилизирую-щая функция ослаблена.
Агроландшафтно-экологическое состояние территориальных ландшафтных систем ЦЧР признано неудовлетворительным. В результате нерациональной сельскохозяйственной деятельности за 100 лет содержание гумуса в черноземных почвах снизилось вдвое, мощность гумусового горизонта уменьшилась на 30-S0 %, потеряна комковато-зернистая структура почв, активное развитие получили негативные процессы.
Проведенное нами агроландшаф-тно-экологическое районирование и оценка экологического состояния агроландшафтов и ландшафтно-эко-логического баланса на территории региона подтверждают необходимость увеличения доли средостаби-лизирующих компонентов (природных кормовых угодий, лесов, многолетних трав на пашне) в агроланд-шафтах на 1S-20 %.
Полевые культуры весьма существенно различаются по их влиянию на процессы почвообразования и минерализации гумуса. Наибольшие среднегодовые потери гумуса наблюдаются под чистым паром и пропашными культурами (1,S-2,S т/га), средние - под зерновыми и однолетними травами (0,4-1,0 т/га). Под многолетними травами сокращения запасов гумуса не происходит и даже отмечается их увеличение (на 0,3-0,6 т/га) [17].
Поэтому при экологически сбалан-
сированной структуре посевных площадей, обеспечивающей сохранение и воспроизводство плодородия почв, доля зерновых не должна превышать S0 %, а пропашных культур - 10 %. Для воспроизводства органического вещества и биологического азота, защиты почв от эрозии многолетним травам должно быть отведено не менее 20-30 %, а на эрозионно опасных склонах - до S0 % и более, тем более что рентабельность их выращивания составляет 100-110 %.
Так, в Белгородской области, где активно идет внедрение экологической системы земледелия, предусмотрено широкое использование травосеяния (до 2S % пашни), массовое освоение бинарных посевов и сиде-ральных культур; сохранение пожнивных остатков на полях и внесение органических удобрений; отказ от преобладания глубокой обработки почвы и замена ее нулевой и минимальной обработкой; оптимизация применения минеральных удобрений и пестицидов. За счет реализации этих мероприятий предполагается достичь положительного баланса сухого вещества в почве, что служит главным фактором сохранения и умножения плодородия, перевода всего сельского хозяйства на новые экологические стандарты [18].
Однако на территории ЦЧР, на лучших почвах мира - черноземах - нередко наблюдается совершенно иная, угрожающая ситуация. Так, в структуре посевных площадей Тамбовской области за 20 лет (19902011 гг.) доля зерновых выросла незначительно, а пропашных возросла до 36,3 %, что в 3^ раза превышает норму экологически обоснованного земледелия и приводит к эрозии, разрушению почвенной структуры тяжелой техникой, угнетению основных почвообразователей (многолетних трав и микроорганизмов) и снижению плодородия на значительных площадях (табл.).
Резко (до 24,4 %, или в пять раз) увеличились площади, занятые подсолнечником. Это в 2^-3 раза превышает фитосанитарную норму при возделывании данной культуры и Ы приводит к резкому ухудшению фи- м тосанитарной обстановки в области. е
Доля многолетних бобовых и зла- е ковых трав сократилась в восемь раз е - с 17,7 до 2,3 %, вследствие чего 2 темпы снижения содержания гумуса 1 и разрушения комковатой и зернис- м той структуры черноземов на пахот- ®
£
S
ных землях Тамбовщины сильно возрастают.
В результате сложившейся структуры посевных площадей в Тамбовской области общая потеря гумуса под чистым паром и пропашными (1^-2^ т/га), сопровождаемая разрушением почвенной структуры тяжелой техникой, составляет 14002400 тыс. т в год. Потери гумуса под зерновыми культурами (0,4 т/га) достигают ЗS0-900 тыс. т в год. Под многолетними травами запасы гумуса увеличиваются (0,3-0,6 т/га) на 1020 тыс. т в год.
В целом только за год черноземы пахотных земель Тамбовской области от несбалансированной структуры посевных площадей и севооборотов теряют 17S0-3300 тыс. т гумуса, а приобретают 10-20 тыс. т, т. е. темпы потери гумуса в 100-200 раз превышают темпы его накопления. Фактически на 98 % посевных площадей плодородие почвы снижается, и только на 2 % сохраняется или повышается. В результате сокращения доли основных почвообразова-телей - многолетних трав - и угнетения почвообразования на значительных площадях неизбежно снижается плодородие почв и продуктивность агроэкосистем, ухудшается фитосанитарная обстановка, растут затраты на производство сельскохозяйственной продукции.
Можно немного изменить эту катастрофическую ситуацию и несколько снизить потери гумуса, используя для его воспроизводства растительные остатки сельскохозяйственных культур, солому, органические удобрения и сидеральные культуры. Однако этого недостаточно. Важнейшим фактором управления сельскохозяйственными землями и агроландшаф-тами, влияющим на плодородие пахотных земель, являются видовой состав культур, их соотношение в структуре посевных площадей и уровень продуктивности. В основных черноземных районах России для сохранения плодородия почв необходимо совершенствовать видовой состав культур и структуру использования пашни, в первую очередь за
0 счет сокращения площадей чистых паров и пропашных культур и уве-
^ личения доли многолетних трав. ф Основной источник пополнения
1 запасов природного азота в почвах с! - культуры семейства бобовых (мно-® голетние и однолетние травы, зер-§ нобобовые). В рациональной струк-т
т
туре посевных площадей их должно быть не менее 20-25 %. Площади же чистых паров и пропашных культур должны быть минимальными и определяться наличием ресурсов для воспроизводства гумуса и вынесенных из почвы питательных веществ.
В научно обоснованных системах земледелия кормовые культуры, в первую очередь многолетние травы, являются основным источником углерода и азота для пополнения запасов гумуса, а также основным фактором защиты почв от эрозии.
Создание экологически устойчивой структуры и обеспечение нормального функционирования агро-ландшафтов в настоящее время чрезвычайно важны для решения проблем смягчения засух, уменьшения эрозии почв и улучшения окружающей среды.
Соблюдение требований рационального природопользования, охраны окружающей среды и оптимизации управления агроландшафтами становится одним из основных условий повышения продуктивного долголетия агроэкосистем и эффективности сельскохозяйственного производства.
Литература
1. Добровольский Г.В. Деградация почв - угроза глобального экологического кризиса//Век глобализации, 2008. -№ 2. - С. 54-65.
2. Докучаев В.В. Русский чернозем.
- М.-Л.: ОГИЗ - Сельхозгиз, 1936. -551 с.
3. Докучаев В.В. Наши степи прежде и теперь. - М.: Сельхозгиз, 1953. - 152 с.
4. Вильямс В. Р. Основы земледелия.
- М.: ОГИЗ - Сельхозгиз, 1948. - 224 с.
5. История науки. Василий Робертович Вильямс. - М.: Угрешская типография, 2011. - 76 с.
6. Полынов Б.Б. Роль В.В. Докучаева и В.Р. Вильямса в естествознании и сельском хозяйстве/Избранные труды. - М.: Изд-во АН СССР, 1956. - С. 726-740.
7. Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель Российской Федерации. - М.: Рос-комзем, 1993. - 95 с.
8. Каштанов А.Н. Земледелие/Избранные труды. - М.: Россельхозакаде-мия, 2008. - 685 с.
9. Трофимов И.А. Основы управления сельскохозяйственными землями Рос-сии//Кормопроизводство, 2003. - № 12.
- С. 2-5.
10. Трофимов И.А. В союзе с приро-дой//Земледелие, 2004. - № 2. - С. 4445.
11. Трофимов И.А., Трофимова Л.С.,
Яковлева Е.П., Лебедева Т.М. Управление агроландшафтами и повышение продуктивности и устойчивости сельскохозяйственных земель//3емледелие, 2009. - № 6. - С. 13-15.
12. Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П. Травяные экосистемы в сельском хозяйстве России//Использова-ние и охрана природных ресурсов в России, 2010. - № 4. - С. 37.
13. Косолапов В.М., Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П. Лугопаст-бищные экосистемы в биосфере и сельском хозяйстве России//Кормопроизвод-ство, 2011. - № 3. - С. 508.
14. Трофимов И.А., Зотов А.А., Шам-сутдинов З.Ш. Мониторинг состояния природных кормовых ресурсов России// Земледелие, 2008. - № 6. - С. 9-11.
15. Косолапов В.М., Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П. Кормопроизводство - важный фактор роста продуктивности и устойчивости земле-делия//3емледелие, 2012. - № 4. - С. 20-22.
16. Трофимов И.А. Использование пашни в Российской Федерации/Земледелие, 2005. - № 5. - С. 2-4.
17. Концепция сохранения и повышения плодородия почвы на основе биоло-гизации полевого кормопроизводства по природно-экономическим районам России. - М.: Информагротех, 1999. - 108 с.
18. Кирюшин В.И. О Белгородской модели модернизации сельского хозяйства и биологизации земледелия/земледелие, 2013. - № 1. - С. 3-6.
19. http://tmb.gks.ru/wps/wcm/con-nect/rosstat_ts/tmb/ru/
Статья поступила в редакцию 01.04.2013
»Quiet crisis» of agrolandscapes of Central Chernozem region
I.A. Trofimov, L.S. Trofimova, E.P. Yakovsheva
The article presents the evaluation of the agrolandscapes state by the results agrolandscape-ecological zoning of Central Chernozem region, made with the aim of adaptive intensification of fodder production and environmental management. Ecological condition, structure of lands and prevailing types of natural grasslands are showing. The influence of agriculture on soil fertility and agricultural landscapes is researched. Keywords: agrolandscape-ecological zoning, Central Chernozem region, ecological condition of the land, fertility, environmental management.
