Развитие системного подхода в изучении сельскохозяйственных земель и агроландшафтов Центрального Черноземья

УДК 577.4; 633.2

РАЗВИТИЕ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА В ИЗУЧЕНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ И АГРОЛАНДШАФТОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ

© Л.С. Трофимова, И.А. Трофимов, Е.П. Яковлева

Ключевые слова: агроландшафты; рациональное природопользование; севообороты; многолетние травы.

Для территории Центрально-Черноземного района (ЦЧР) характерны высокие сельскохозяйственная освоенность (78-82 %) и распаханность (60-62 %) земель. Из общей площади сельскохозяйственных угодий ЦЧР около 39 % являются эрозионно-опасными и 18 % дефляционно-опасными, из них 21 % уже эродирован и дефли-рован. Установлено, что необходимо увеличение доли средостабилизирующих компонентов агроландшафтов в ЦЧР (пастбищ, сенокосов, лесов) на 15-20 %. За последние 20 лет в Тамбовской области резко (в 4-5 раз, или до 23 %) увеличились площади, занятые подсолнечником. Доля многолетних бобовых и злаковых трав сократилась в 8 раз, с 17,7 до 2,3 %. В таких условиях темпы снижения содержания гумуса многократно возрастают. Резко ухудшается фитосанитарная обстановка. Установлено, что для сохранения плодородия почв необходимо совершенствовать видовой состав культур и структуру использования пашни за счет сокращения площадей чистых паров и пропашных культур, увеличения доли многолетних трав.

Управление продукционным процессом и рациональным природопользованием в сельском хозяйстве обеспечивается не только хорошими сортами и эффективными технологиями, качественными семенами, удобрениями и агротехникой. Продуктивность и устойчивость земель, рациональное природопользование и охрана окружающей среды в сельском хозяйстве являются производными всей системы агроландшафта, т. е. его инфраструктуры, оптимальной структуры посевных площадей, севооборотов, достаточной доли в них многолетних трав, функционирования агроэкосистем, развития негативных процессов [1-22].

На основе развития системного подхода в изучении агроландшафтов в Институте кормов разработано аг-роландшафтно-экологическое районирование Центрально-Черноземного природно-экономического района (ЦЧР), выполненное для учета территориальных различий природных и экономических условий, биологических и экологических закономерностей с целью научного обеспечения управления агроландшафтами, адаптивной интенсификации сельского хозяйства, рационального природопользования, оптимизации агроландшафтов и охраны окружающей среды [23-26].

Агроландшафтно-экологическое районирование ЦЧР выполнено на основе природно-сельскохозяйственного районирования А.Н. Каштанова, почвенноэкологического районирования Г.В. Добровольского, агроландшафтных подходов В.А. Николаева и оценки экологического состояния агроландшафтов Б.И. Кочу-рова с использованием данных природно-сельскохозяйственного районирования земельного фонда СССР, а также ландшафтно-экологического, почвенноэкологического районирований, ландшафтных, экологических, эколого-географических, почвенных и геобо-танических карт [27-32].

На территории ЦЧР, расположенного в южной части Восточно-Европейской равнины (общая площадь 16785,6 тыс. га, или 100 %), по агроклиматическим

показателям тепло- и влагообеспеченности выделены 3 природно-сельскохозяйственные зоны (высшие единицы районирования): 1) широколиственнолесная - ШЛ (1299,9 тыс. га, 8 %); 2) лесостепная - ЛС (12526,3 тыс. га, 75 %); 3) степная - С (2959,4 тыс. га, 17 %). В пределах зон выделены 4 провинции (средние единицы районирования) и 10 округов (низшие единицы районирования) (рис. 1).

Наиболее высокая сельскохозяйственная освоенность земель (82 % от общей площади субъекта федерации) характерна для Курской и Липецкой областей, расположенных в северо-западной части ЦЧР. Высокая сельскохозяйственная освоенность земель (78-80 % от общей площади области) характерна для Белгородской, Воронежской и Тамбовской областей, расположенных в восточной, юго-восточной и южной частях ЦЧР.

Пашня в ЦЧР занимает 10365,2 тыс. га, или 62 %. Распаханность земель наиболее высока (65-66 %) в Курской и Липецкой областях. Высокая распаханность земель (59-61 %) - в Белгородской, Воронежской и Тамбовской областях. Природные кормовые угодья ЦЧР занимают 2729,5 тыс. га, или 16 %, из них 546,5 тыс. га (3 %) сенокосов и 2183,0 тыс. га (13 %) пастбищ. Под лесами в ЦЧР занята незначительная площадь - 1505,3 тыс. га, или 9 %. Под древеснокустарниковой растительностью занято 486,9 тыс. га, или 3 %. Под водными объектами занято 196,8 тыс. га, или 1 %. Болота занимают 155,4 тыс. га, или 1 %. Прочие земли занимают 1089,9 тыс. га, или 6 %.

Значительное развитие негативных процессов на сельскохозяйственных угодьях ЦЧР ухудшает их качество в результате нарушенности земель водной и ветровой эрозией, переувлажненности и заболоченности угодий, наличия угодий с кислыми почвами, неудовлетворительного культуртехнического состояния пастбищ и сенокосов.

Из общей площади сельскохозяйственных угодий ЦЧР (13368,4 тыс. га, 100 %) около 39 % являются эро-

1585

природно-сельскохозяиственных

зон

........ провинций

________ округов

......... субъектов Российской

Федерации

Рис. 1. Схема агроландшафтно-экологического районирования Центрального Черноземья: ШЛ - широколиственнолесная зона; ШЛі - Среднерусская провинция; ЛС - лесостепная зона; ЛС1 - Левобережно-Днепровская провинция; ЛС2 - Среднерусская провинция; С - степная зона; С1 - Южно-Русская провинция; І-ІУ- округа

зионно-опасными и 18 % дефляционно-опасными, всего 57 %, из них 21 % уже эродированы и дефлированы, 3 % переувлажнены, 4 % заболочены, 53 % кислые.

Наиболее значительная доля эрозионно-опасных земель (51-58 %) отмечена на территории Курской и Липецкой областей с высокой степенью распаханно-сти, расположенных, главным образом, в условиях пересеченного рельефа на суглинистых почвах в широколиственно-лесной и лесостепной зонах. Наиболее значительная доля дефляционно-опасных земель (3233 %) отмечена на территории Белгородской и Воронежской областей.

Из всех видов сельскохозяйственных угодий в ЦЧР наибольшую эрозионную опасность представляет пашня. На пашне полностью уничтожен защищающий почву от водной и ветровой эрозии естественный растительный покров, разрыхлена почва, изменены ее структура, водно-физические свойства.

Из общей площади пашни ЦЧР (10324,7 тыс. га), несмотря на то, что под нее везде отведены лучшие земли, 38 % являются эрозионно-опасными и 20 % дефляционно-опасными. Из них 19 % площади пашни уже эродировано, дефлировано, подвержено совместному воздействию водной и ветровой эрозии.

Наиболее эрозионно-опасной (50-60 %) является пашня в Курской и Липецкой областях. Наибольшая дефляционная опасность (38 %) характерна для пашни Белгородской и Воронежской областей.

Природные пастбища более устойчивы к воздействию процессов эрозии, чем пашня. На пастбищах естественный почвенно-растительный покров, защищающий ландшафты от водной и ветровой эрозии, сохраняется в значительно большей степени, чем на пашне.

Уклоны рельефа в значительной степени определяют особенности экосистем и хозяйственной деятельности. Наличие уклонов рельефа в сочетании с тяжелым гранулометрическим составом почв и выпадением

1586

осадков представляет существенную эрозионную опасность и в значительной степени способствует развитию водной эрозии.

Сельскохозяйственные угодья ЦЧР расположены в основном (72 %) на равнинах с небольшими уклонами до 1° (50 % площади сельскохозяйственных угодий) и со слабовыраженными склонами до 2° (22 %).

Около 28 % площади сельскохозяйственных угодий ЦЧР расположены на эрозионно-опасных склонах и распределены по уклонам рельефа следующим образом. На пологих слабо эрозионно-опасных склонах 25° находятся 21 % площади сельскохозяйственных угодий; на слабо покатых эрозионно-опасных склонах 5-7° - 4 % угодий; на покатых сильно эрозионноопасных склонах 7-10° - 2 % угодий; на крутых особо эрозионно-опасных склонах более 10° расположен 1 % площади угодий.

Сельскохозяйственные угодья на покатых сильно эрозионно-опасных склонах с уклонами 7-10° имеют в небольшом количестве (3 %) Белгородская и Воронежская области, несколько меньше их (2 %) - в Курской области, мало (1 %) - в Липецкой и Тамбовской областях. Сельскохозяйственные угодья на крутых особо эрозионно-опасных склонах более 10° имеются (1 %) во всех областях.

Распределение пахотных земель ЦЧР по уклонам поверхности показывает, что распахиваются в основном (на 76 %) равнинные участки агроландшафтов. Однако 24 % пашни расположено на эрозионноопасных склонах. Практически повсеместно во всех областях ЦЧР распахиваются и более крутые эрозионно-опасные склоны.

Установлено, что необходимо увеличение доли средостабилизирующих компонентов агроландшафтов в ЦЧР (пастбищ, сенокосов, лесов) на 15-20 %. Целесообразно не распахивать эрозионно-опасные склоны, а использовать их как природные кормовые угодья, про-тективные степные травяные экосистемы агроландшафта.

На лучших почвах мира (черноземах) в ЦЧР за последние 20 лет, по данным Росстата (2012), резко увеличились площади, занятые подсолнечником. Например, в Тамбовской области они увеличились в 4-5 раз, или до 23 %. Это в 2,5-3 раза превышает фитосанитарную норму биологического земледелия и приводит к резкому ухудшению фитосанитарной обстановки в области. Доля многолетних бобовых и злаковых трав сократилась в 8 раз, с 17,7 до 2,3 %. Это в 10-12 раз ниже нормы биологического земледелия, и в таких условиях темпы снижения содержания гумуса и разрушения комковатой и зернистой структуры черноземов на пахотных землях многократно возрастают. Значительную долю (18 % от площади пашни) занимают чистые пары.

Полевые культуры весьма существенно различаются по их влиянию на процессы минерализации гумуса и почвообразования. Наибольшие среднегодовые потери гумуса наблюдаются под чистым паром и пропашными (1,5-2,5 т/га), средние — под зерновыми и однолетними травами (0,4-1 т/га). Под основными почвообразо-вателями - многолетними травами сокращения запасов гумуса не происходит или отмечается его увеличение на 0,3-0,6 т/га [33].

В целом только за 1 год черноземы на пахотных землях Тамбовской области от несбалансированной структуры посевных площадей и севооборотов теряют

2000-3650 тыс. т гумуса, а приобретают 10-20 тыс. т. Темпы потери гумуса почв в 100-200 раз превышают темпы его накопления. В результате угнетения почвообразования на значительных площадях неизбежно снижается плодородие почв и продуктивность агроэкосистем, ухудшается фитосанитарная обстановка. Соответственно, растут затраты на производство сельскохозяйственной продукции.

Можно снизить потери гумуса, используя для его воспроизводства растительные остатки сельскохозяйственных культур, солому, органические удобрения и сидеральные культуры. Все это необходимо, но недостаточно.

Установлено, что важнейшим фактором в управлении сельскохозяйственными землями и агроландшафтами, 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, прежде всего, необходимо совершенствовать видовой состав культур и структуру использования пашни, в первую очередь за счет сокращения площадей чистых паров и пропашных культур, увеличения доли многолетних трав.

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. Основным источником пополнения запасов природного азота в почвах являются культуры семейства бобовых (многолетние и однолетние травы, зернобобовые). В рациональной структуре посевных площадей должно быть максимальное количество многолетних трав и бобовых культур (не менее 20-25 %) и минимальное - чистых паров и пропашных культур. Площади последних должны определяться наличием ресурсов для воспроизводства гумуса и вынесенных из почвы питательных веществ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе проведенного агроландшафтно-экологи-ческого районирования кормовых угодий необходима практическая реализация региональной и ландшафтной дифференциации сельского хозяйства, адаптивное размещение и сбалансированное сочетание полевых культур, пастбищ и сенокосов, точная адресная экстраполяция технологий их создания и использования, рационального природопользования, оптимизации агроландшафтов и охраны окружающей среды.

ЛИТЕРАТУРА

1. Докучаев В.В. Наши степи прежде и теперь. СПб., 1892.

2. Жученко А.А. Адаптивная стратегия устойчивого развития сельского хозяйства России в XXI столетии. Теория и практика: в 2 т. М., 2009-2011.

3. Николаев В.А. Основы учения об агроландшафтах // Агроланд-шафтные исследования: методология, методика, региональные проблемы. М., 1992. С. 4-57.

4. ЛопыревМ.И. Основы агроландшафтоведения. Воронеж, 1995.

5. Эколого-ландшафтное земледелие (земледелие будущего). Программа, опыт, внедрение. Воронежская область. Воронеж, 1997.

6. Добровольский Г.В. Деградация почв - угроза глобального экологического кризиса // Век глобализации. 2008. № 2. С. 54-65.

7. КаштановА.Н. Земледелие: избранные труды. М., 2008.

8. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. М., 1996.

9. Агроландшафтно-экологическое районирование и адаптивная интенсификация кормопроизводства Поволжья. Теория и практика

/ под ред. В.М. Косолапова, И.А. Трофимова. Москва; Киров, 2009.

Агроландшафты Поволжья. Районирование и управление / В.М. Косолапов, И.А. Трофимов, Л.С. Трофимова, Е.П. Яковлева. Москва; Киров, 2010.

Агроландшафтно-экологическое районирование и адаптивная интенсификация кормопроизводства Центрального экономического района Российской Федерации / А.С. Шпаков, И.А. Трофимов и др. М., 2005.

Косолапов В.М., Трофимов И.А., Трофимова Л.С. Кормопроизводство - стратегическое направление в обеспечении продовольственной безопасности России: теория и практика. М., 2009. Косолапов В.М., Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П. Средообразование и кормопроизводство // Адаптивное кормопроизводство. 2012. № 3. С. 16-19. иЯЬ: http://www.adaptagro.ru (дата обращения: 3.03.2014).

Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П. Кормопроизводство в развитии сельского хозяйства России // Адаптивное кормопроизводство. 2011. № 1. С. 4-8. "ЦКЬ: http://www.adaptagro.ru (дата обращения: 3.03.2014).

Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П. Управление агроландшафтами для повышения продуктивности и устойчивости сельскохозяйственных земель России // Адаптивное кормопроизводство. 2011. № 3. С. 4-15. ЦКЬ: http://www.adaptagro.ru (дата обращения: 3.03.2014).

16. Трофимов И.А., Косолапов В.М., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П. Глобальные экологические процессы, стратегия природопользования и управления агроландшафтами // Глобальные экологические процессы: материалы Международной научной конференции / отв. ред. В.В. Снакин. М., 2012. С. 107-114.

17. Трофимов И.А. Глобальные экологические процессы и управление сельскохозяйственными землями // Адаптивное кормопроизводство. 2012. № 4 (12). С. 7-12. иКЬ: http://www.adaptagro.ru (дата обращения: 3.03.2014).

18. Трофимов И.А., Косолапов В.М. Экологические проблемы в мире, стратегия природопользования и управления агроландшафтами // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2013. Т. 18. Вып. 2. С. 544-547.

19. Косолапов В.М., Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П. Современное развитие системного подхода к конструированию агроландшафтов (к 150-летию со дня рождения выдающихся ученых) // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2013. № 5. С. 11-14.

20. Дудник Н.И. Геоэкологические проблемы Тамбовской области // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 1996. Т. 1. Вып. 1. С. 65-70.

21. Иванов А.Л., Завалин А.А., Якушев В.П. Проблема устойчивого функционирования сельского хозяйства России в связи с глобальным и региональными изменениями климата // Использование и охрана природных ресурсов в России. 2010. № 5. С. 49-53.

22. Иванов А.Л., Лебедева И.И., Гребенников А.М. Факторы и условия антропогенной трансформации черноземов, методология изучения эволюции почвообразования // Бюл. Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2013. № 72. С. 26-46.

23. Кормопроизводство: системообразующая роль и основные направления совершенствования в Центрально-Черноземной полосе России / А.С. Шпаков, И.А. Трофимов и др. Москва; Воронеж, 2001.

24. Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П. Тихий кризис агроландшафтов Центрального Черноземья // Земледелие. 2014. № 1. С. 3-6.

25. Трофимов И.А., Трофимова Л.С. Оптимизация степных сельскохозяйственных ландшафтов и агроэкосистем // Поволжский экологический журнал. 2002. № 1. С. 46-52.

26. Трофимов И.А. Стратегия и тактика степного природопользования XXI века // Проблемы региональной экологии. 2000. № 4. С. 56-64.

27. Карта почвенно-экологического районирования Восточно-Европейской равнины, м 1:2 500 000. М., 1997.

28. Природно-сельскохозяйственное районирование земельного фонда СССР. Карта м 1:8 000 000 / МСХ, ГИЗР. М., 1984.

29. Почвенно-экологическое районирование, м 1:15 000 000 // Почвенная карта РСФСР, м 1:2 500 000 / Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, ВАСХНИЛ. М., 1988.

30. Природные кормовые угодья Российской Федерации и сопряженных государств (карта м 1:4 000 000). М., 2001.

31. Экологическая карта России, м 1:8 000 000. М., 1999.

32. Ландшафтная карта СССР, м 1:2 500 000. М., 1987.

33. Концепция сохранения и повышения плодородия почвы на основе биологизации полевого кормопроизводства по природно-экономическим районам России. М., 1999.

Поступила в редакцию 1 июля 2014 г.

1587

Trofimova L.S., Trofimov I.A., Yakovleva E.P. DEVELOPMENT OF SYSTEM APPROACH IN STUDY OF AGRICULTURAL LAND AND AGROLANDSCAPES OF CENTRAL CHERNOZEM REGION

Central Chernozem area (CCA) is characterized by high agricultural development (78-82 %) and plowed (60-62 %) of land. Of the total area CCA agricultural land about 39 % are erosion dangerous and 18 % deflation dangerous, 21 % of them already eroded and deflated. Have found here that increase the share of environment stabilizing components of agricultural landscapes in the CCA (pastures, hayfields, forests) by 15-20 %. Steppe protective herbal agrolandscape ecosystems. Over the last

20 years in the Tambov region sharply (4-5 times, or up to 23 %) increased the area occupied sunflower. The share of perennial legumes and grasses decreased by 8 times, from 17.7 to 2.3 %. Under such conditions, the rate of decline in humus content will increase manifold. Phytosanitary situation deteriorates. Found that for soil fertility conservation is necessary to improve crop species composition and structure of the use of arable land at the expense of the decline of the of clean fallow and cultivated crops, increasing the proportion of perennial grasses.

Key words: agrolandscapes; environmental management; crop rotation; perennial grasses.

Трофимова Людмила Сергеевна, Всероссийский научно-исследовательский институт кормов им. В.Р. Вильямса Россельхозакадемии, г. Лобня, Московская область, Российская Федерация, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории геоботаники, e-mail: viktrofi@mail.ru

Trofimova Lyudmila Sergeyevna, All-Russian Research Institute of Feed named after V.R. Williams RAAS, Lobnya, Moscow region, Russian Federation, Candidate of Agriculture, Leading Research Worker of Laboratory of Geobotany, e-mail: viktrofi@mail.ru

Трофимов Илья Александрович, Всероссийский научно-исследовательский институт кормов им. В.Р. Вильямса Россельхозакадемии, г. Лобня, Московская область, Российская Федерация, доктор географических наук, старший научный сотрудник, зам. директора по научной работе, зав. лабораторией геоботаники, e-mail: viktrofi@mail.ru

Trofimov Ilya Aleksandrovich, All-Russian Research Institute of Feed named after V.R. Williams RAAS, Lobnya, Moscow region, Russian Federation, Doctor of Geography, Senior Research Worker, Deputy Director for Scientific Worker, Head of Laboratory of Geobotany, e-mail: viktrofi@mail.ru

Яковлева Елена Петровна, Всероссийский научно-исследовательский институт кормов им. В.Р. Вильямса Рос-сельхозакадемии, г. Лобня, Московская область, Российская Федерация, старший научный сотрудник лаборатории геоботаники, e-mail: viktrofi@mail.ru

Yakovleva Elena Petrovna, All-Russian Research Institute of Feed named after V.R. Williams RAAS, Lobnya, Moscow region, Russian Federation, Senior Research Worker of Laboratory of Geobotany, e-mail: viktrofi@mail.ru

1588