Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Обоснование диагностических признаков почвенного плодородия в лесостепной и степной зонах для рационального использования земель сельскохозяйственного назначения

ВАК РФ 25.00.26, Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

Автореферат диссертации по теме "Обоснование диагностических признаков почвенного плодородия в лесостепной и степной зонах для рационального использования земель сельскохозяйственного назначения"

На правах рукописи

МАРИНИНА Ольга Андреевна

ОБОСНОВАНИЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ В ЛЕСОСТЕПНОЙ И СТЕПНОЙ ЗОНАХ ДЛЯ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕМЕЛЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

25.00.26 - землеустройство, кадастр и мониторинг земель

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

005558906

Москва-2014

005558906

Работа выполнена на кафедре природопользования и земельного кадастра федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Белгородский государственный национальный исследовательский университет».

Научный руководитель доктор географических наук, профессор

Лисецкий Федор Николаевич

Официальные оппоненты: Иванов Игорь Васильевич, доктор географических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, федеральное государственное учреждение науки Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения Российской академии наук, главный научный сотрудник

Долгих Андрей Владимирович, кандидат географических наук, федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии Российской академии наук, научный сотрудник лаборатории географии и эволюции почв

Ведущая организация Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный аграрный университет имени Петра I»

Защита состоится «20» января 2015 г. в 11-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.025.03 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Государственный университет по землеустройству» по адресу: 105064, Москва, ул. Казакова, д. 15.

С диссертацией можно ознакомиться на сайте www.guz.ru и в библиотеке ФГБОУ ВПО «Государственный университет по землеустройству».

Автореферат разослан « » 14 г.

Ученый секретарь ¿^гл&Г хУтоРова Алла Олеговна

диссертационного совета /л^у^-^-^у

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. На территории лесостепной и степной зон Европейской части России доля земель сельскохозяйственного назначения составляет около 70% земельного фонда. Для повышения экономической эффективности их использования, обеспечения воспроизводства плодородия почв необходимо всестороннее изучение, качественная характеристика, количественная и стоимостная оценка земли как объекта труда и средства производства, а также как незаменимого компонента биосферы. Разнообразие природно-климатических условий, различия земельных участков по технологическим и эколого-ландшафтным показателям усложняют разработку универсальной методики определения кадастровой стоимости земель агроландшафтов, из-за чего результаты земельно-оценочных работ нередко подвергаются критике.

Важнейшим качество, характеризующее производственную ценность земли, - почвенное плодородие, ресурсы которого в процессе хозяйственной деятельности обычно претерпевают значительные изменения. Задача земельно-оценочных работ, особенно таких видов, благодаря которым можно объективно оценить потенциал ресурсов плодородия почв, заключается в выявлении этих изменений, в воспроизводстве взаимообусловленных физических, химических и биологических свойств почвенной системы в агроландшафтах. Для количественного выражения свойств, коррелирующих с урожайностью определенных культур и обеспечивающих выполнение ключевых экологических функций, необходима разработка научных основ бонитировки почв с учетом их зонально-региональных особенностей, а так же разнообразия видов и интенсивности аг-рохозяйственных воздействий. Помимо этого, всестороннее изучение и оценка почвенного плодородия играют значимую роль при проведении землеустройства, разработке биогеохимических подходов к ведению агроэкологического мониторинга земель, рационализации использования земельных ресурсов, что особенно актуально для регионов интенсивного земледелия.

Объект исследования - земли сельскохозяйственного назначения лесостепной и степной зон.

Предмет исследования - диагностические показатели почвенного плодородия в системе земельно-оценочных работ и агроэкологического мониторинга.

Основная цель исследования заключалась в обосновании зональных комплексов наиболее информативных диагностических показателей оценки почвенного плодородия в системе земельно-оценочных работ, организации агроэкологического мониторинга и рационального использования земель сельскохозяйственного назначения.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи.

1. На основе сравнительного анализа отечественных и зарубежных методов бонитировки почв выявить перспективные направления совершенствования методики расчета интегральных показателей объектов государственной кадастровой оценки земель сельскохозяйственного назначения по плодородию почв.

2. Исследовать физико-химические и биогеохимические особенности агро-генной трансформации почв ландшафтных зон, которые определяют основной потенциал земледельческого пояса страны: лесостепной и степной зон (темно-серых лесных почв, черноземов обыкновенных и южных) для ключевых участков, отличающихся продолжительностью земледельческих нагрузок и разновременностью залежного режима.

3. Обосновать наиболее информативные диагностические показатели для оценки почвенного плодородия и слежения за динамикой и направленностью изменений производительной способности почв в агроландшафтах.

4. Разработать предложения по совершенствованию земельно-оценочных работ для получения сопоставимых и достоверных результатов бонитировки почв в целях организации агроэкологического мониторинга земель сельскохозяйственного назначения.

5. Разработать методику агроэкологической оценки земель сельскохозяйственного назначения на основе современных высокотехнологичных решений.

Теоретико-методологической основой диссертационного исследования послужили земельное законодательство Российской Федерации, а также научные разработки и труды отечественных и зарубежных ученых в области кадаст-рово-оценочных работ, землеустройства, мониторинга земель, изучения почвенных свойств, почвенного плодородия, сельскохозяйственного освоения земельных ресурсов.

Материалы и методы исследования. В исследовании использованы следующие методы: системного анализа, сравнительно-исторический, сравнительно-описательный, картографический, статистический, аналогий, метод иерархической классификации (кластерный анализ). Для создания и корректировки картографического материала применяли методы геоинформационных (ГИС) технологий (растрово-векторные операции, оверлей, пространственный анализ, цифровое моделирование рельефа и анализ поверхностей), а также методы дистанционного зондирования Земли (далее - ДЗЗ).

Для исследования почвенных образцов использовали методы: цвет -по шкале Манселла, гранулометрический состав - по Качинскому, гумус (OB) -по Тюрину, фракционно-групповой состав гумуса - по Пономаревой-Плотниковой, валовый азот - по Кьельдалю, подвижные соединения фосфора и калия - по Чирикову (для карбонатных почв - по Мачигину). Общепринятыми методами определяли объемную массу, плотность твердой фазы, гидролитическую кислотность, сумму поглощенных оснований. Для оценки агрофизического состояния почв проводили их рассев на структурные отдельности и водоустойчивые агрегаты (в 3-кратной повторности) по Саввинову, водопрочность агрегатов определяли по Андрианову. Валовое содержание элементов в почве и почвообразующей породе определено методом рентгенофлуоресцентного анализа. Коэффициент накопления микроэлементов определяли по модифицированному методу Шоу (Shaw, 1964). В расчетную формулу коэффициента элю-виирования вошли предложенные (Liu et al., 2009) оксиды с добавлением МпО.

Достоверность результатов подтверждается корректным применением методов, составляющих научную базу исследований; применением адекватных математических методов расчёта и обработки данных, а также данными полевых и камеральных исследований.

Научная новизна. Впервые в трансзональном разрезе определены наиболее информативные индикаторы агрогенной трансформации почв из значительного количества опробованных показателей их физико-химических и геохимических свойств, показана эффективность применения интегрального показателя

почвенного плодородия с учетом влияния изменения режима использования земельного участка и длительности агрогенеза, свидетельства которого сохраняются в «памяти» почв и после многовековой ренатурации. Впервые проведена группировка почв по особенностям распределения почвенных свойств по профилю (0-100 см), что позволило рекомендовать оптимальную схему послойной оценки диагностических признаков в целях бонитировки почв. При определении пространственного объекта оценки качества почв обоснованы перспективность перехода от разновидности (группы почв) к агроэкологическому типу земель посредством морфометрического анализа рельефа с использованием ГИС-технологий, количественной оценки тепло- и влагообеспеченности и интеграции результатов в микроклиматическую типизацию агроклиматических ресурсов. Предложена авторская методика бонитировки почв, применимая для совершенствования результатов земельно-оценочных работ и организации рационального использования земель сельскохозяйственного назначения.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Научно-методическое обеспечение оценки почвенного плодородия и его агрогенно обусловленной трансформации в целях совершенствования кадастровой оценки земель сельскохозяйственного назначения с различной длительностью использования.

2. Методика определения индикаторов агрогенной трансформации почв, влияющих на оценку их плодородия, и способ расчета агрофизического показателя почв, чувствительного к агрогенной нагрузке.

3. Рекомендации по адекватному отражению почвенного плодородия и вариабельности его профильного распределения в земельно-оценочных и землеустроительных работах.

4. Обоснование оптимизации структуры землепользования посредством агроэкологической типизации земель и территориального зонирования для эффективной организации землеустроительных работ, внедрения рационального природопользования и решения проблем целевого использования земель сельскохозяйственного назначения.

Практическая значимость и применение результатов исследования.

Результаты исследования применимы для совершенствования методики учета почвенного плодородия при проведении кадастровой оценки земель сельскохозяйственного назначения, при проведении работ по землеустроительному обслуживанию сельскохозяйственных предприятий, при разработке мероприятий по организации рационального природопользования на региональном и муниципальном уровнях.

Материалы диссертации вошли как составная часть в отчеты по таким научным проектам, как международный междисциплинарный проект «Economic Models and Adaptation Strategies in a Varying Cultural and Environmental Context», University of Aarhus (AU project no. 436445); Фундаментальные основы развития геоаналитических систем на базе научно-образовательного кластера «Геоинформатика и технологии дистанционного зондирования в естественных науках» (№ гос. per. 01201151337); «Развитие космических и геоинформационных технологий мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды для экологически ориентированного развития региональных социогеосистем» (№ гос. per.

01201252106); «Разработка ресурсосберегающей системы управления агро-лаидшафтами Европейской лесостепи России на основе данных дистанционного зондирования Земли и геоинформационного моделирования» (№ гос. per. 01201057328); комплекс муниципальных контрактов (2011-2013 гг.) по разработке проектов бассейнового природопользования в муниципальных районах Белгородской области; государственный контракт Белгородской области по разработке проекта восстановления естественного природопользования на территории Новооскольского района (№ 12 от 9.10.2012 г.); внутривузовский грант аспиранта НИУ «БелГУ» «Изучение интегральных характеристик плодородия почв, применяемых в государственной кадастровой оценке земель сельскохозяйственного назначения» (ВКАС 05-11).

Личный вклад автора заключается в организации и проведении полевых исследований; в сборе, обработке и систематизации аналитических данных, картографических, фондовых, литературных и статистических материалов; в оценке разновременной земледельческой нагрузки на почвы, в разработке рекомендаций по выбору информативных индикаторов агрогенеза, разработке усовершенствованной методики бонитировки почв.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены автором на следующих научных и научно-практических конференциях: Всероссийской конференции «Модели автоматизированного проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия» (г. Курск, сентябрь 2010 г.); Международной конференции «Географические исследования: история, состояние, перспективы» (г. Харьков, апрель 2011 г.); Международной конференции «Мир современной географии» (г.Симферополь, май 2011 г.); V Международной конференции «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах» (г. Белгород, октябрь 2013 г.).

Публикации. По теме диссертационного исследования автором опубликовано 17 научных работ, в том числе 1 монография, 1 публикация в журнале, индексируемом в базе данных Scopus, 7 публикаций в изданиях из перечня ВАК РФ; получено свидетельство о регистрации базы данных.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 283 наименований, из них 43 на иностранных языках. Основной текст диссертации изложен на 153 страницах машинописного текста и содержит 30 таблиц и 28 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Теоретические и методические подходы к оценке производительной способности почв для совершенствования кадастровой оценки земель сельскохозяйственного назначения.

Научные подходы к оценке плодородия почв при проведении земельно-оценочных и землеустроительных работ отражены в работах известных советских и российских ученых: В.В. Докучаева, Н.М. Сибирцева, Ф.Я. Гаврилюка, Н.Ф. Тюменцева, С.Н. Тайчинова, И.И. Карманова, В.И. Кирюшина, С.И. Носова, А .Л. Иванова, С.Н. Волкова, В.В. Вершинина, A.B. Хабарова, Н.Г. Конокотина, П.М. Сапожникова и других авторов. Анализ систем бонитировки почв, разработанных в отдельных странах и регионах, показывает, что наибольшая методическая

трудность заключается в выборе оптимального способа получения интегрального балла по частным оценкам признаков.

В последнее время стали широко применять мультипликативные методики с расчетом среднегеометрического балла по совокупности признаков по разновидностям почв (Storie, 1978; Технические..., 2000; Соловиченко, 2005; O'Geen et al., 2008 и др.). В зарубежной литературе плодородие почв раскрывают через понятие «качество почв» (Soil Quality), предложенное (Larson and Pierce, 1991) и определяющее текущее состояние почвы по отношению к стандартному или эталонному значению. Выдвигаемая обществом почвоведов Америки (SSSA) концепция пытается увязать целевое использование земель с задачами улучшения окружающей среды (Karlen et al., 1997, 2008); предлагается акцентировать внимание на альтернативных решениях в землепользовании с учетом возможности выполнения почвами специфических функций (Allan et al., 1995). Пока недоиспользован потенциал проведения оценки качества почв с позиции системного подхода (Васильев, Кузнецов, 1972), при котором почвенные свойства рассматриваются как компоненты целостной системы почва-растение, порождающей новые качество и меру, не сводимые к сумме свойств и не присущие образующим ее компонентам.

В России большинство работ по региональной оценке плодородия почв проведены согласно указаниям по государственной кадастровой оценке агроугодий в субъекте РФ (Технические..., 2000), отдельные положения которых могут применяться и в новом туре земельно-оценочных работ. Следует отметить, что технология проведения земельно-оценочных работ практически не учитывает достаточно быстрых изменений качества почв, и необходимые данные о почвах и почвенном покрове обычно опираются на устаревшие материалы крупномасштабного почвенного картографирования (50-60-х гг. XX в.).

В результате изучения агрогенных трансформаций почв (Козловский, 1986, 1991, 2003; Караваева, 1986, 1997, 2005; Добровольский, 1990, 2008; Лисецкий, 2000, 2008; Чендев, 2008, 2011; Муха, 2004; Крупеников, 2005, 2008; Таргульян, Горячкин, 2008 и др.) обнаружены устойчивые закономерности, доказывающие быстрые темпы изменений во времени ресурсно значимых почвенных свойств. Как справедливо отмечает В.В. Медведев (2012), использование для кадастровых целей данных, которые не отражают динамику почв и почвенного покрова и не учитывают современные почвообразовательные процессы, дает ошибочное представление об агрономических характеристиках и может поставить под сомнение результаты земельно-оценочных работ. Поэтому необходима диагностика наиболее чувствительных изменений почвенного плодородия, которые проявляются на текущем этапе землепользования. В то же время важно зафиксировать трудно обратимые трансформации плодородия, которые проявятся через десятилетия, но уже отражены в старопахотных почвах.

2. Объекты, методы и информационная база исследований.

Приведена характеристика объектов исследования, в основу выбора которых положен трансзональный подход. Расположение исследовательских полигонов в разных почвенно-климатических зонах (рис. 1) позволило при помощи сравнительно-географического анализа природной среды и хозяйственной обстановки определить общие и специфические особенности формирования ре-

Таблица 1

Характеристика полигонов исследования

сурсов почвенного плодородия в меняющихся социально-экономических условиях. Для определения особенностей этапов землепользовании привлекали архивные и опубликованные источники, статистические описания, а также разновременные картографические материалы, результаты аэрофото- и космических съемок. Характеристика полигонов исследования приведена в таблице 1.

Рис. 1. Расположение исследовательских полигонов: I - полигоны исследования: 1 - Белгородский, 2 - Вей-делевский, 3-1 и 3-2 - Крымский; II -границы равнинных зональных и горных областей; III - границы физико-географических стран; IV — лесная широколиственная европейская равнинная область; V - лесостепная европейская равнинная область; VI - степная европейская равнинная область; VII - Крымско-Кавказская горная страна

№ и местоположение исследовательских полигонов Климат Начало земледельческого освоения Доля пашни, %

сумма температур >10 °С сумма осадков, мм/год Фоновые почвы* Агроряды"

1 - РФ, Белгородская обл., г. Белгород 2630 550 Т-Сл XVIII в. 61,5 F-MLFL (MPL)

2 — РФ, Белгородская обл., Вейделевский район 2750 494 ЧО XIX в. 64,7 F(MPL> MPL-LFL- MLFL

Республика Крым: 3-1 - Тарханкугский п-ов 3400 320 ЧЮ 1-й этап: IV - III в. до н.э. 2-й этап: XIX в. 51,1 PLFL-VL-MLFL-CPL-MPL

3-2 - окрестности г. Евпатория 3600 355 Д-К 1-й этап: VI - И в. до н.э. 2-й этап: XIX в. CPL-MPL

'Фоновые почвы: Т-Сл - темно-серые лесные; ЧО - черноземы обыкновенные; ЧЮ- черноземы южные; Д-К - дерново-карбонатные. **Р - лес, УЬ - целина, РЬРЬ - постантичная залежь; ЬРЬ - залежь долговременная; МЬРЬ - залежь современная; МРЬ - пашня современная; СРЬ - старопахотные почвы.

Изученные объекты, которые отличались по режимам использования и этапам освоения (целина, под лесом, старозалежные и старопахотные почвы, современная пашня, залежь нового времени), были представлены как агроряды для сравнения почв по широкому спектру физико-химических свойств.

3. Агрогенные изменения почв в лесостепи и степи.

3.1. Особенности и агрогенная трансформация серых лесных почв (результаты исследования на Белгородском полигоне).

В результате сопоставления картографических материалов и данных ДЗЗ проведена реконструкция этапности землепользования за последние 200 лет и выявлена динамика изменения лесистости. Основные этапы землепользования: 1) конец XVIII в. - сведение лесов, 1820-е гг. - начало аграрного освоения территории; 2) конец XIX - конец XX вв. - рост распаханности и доли механиче-

ской обработки почвы; 3) начало XXI в. - вывод земель из оборота под промышленные, селитебные и т.п. нужды. По материалам ДЗЗ (снимки 2005, 2007 и 2010 гг.) определены землеотводы под горные разработки на полигоне и длительность залежи.

Под влиянием распашки (за 150-170 лет) содержание ОВ в почвах уменьшилось по сравнению с эталоном (почвой под лесом) в 2,8 раз, но в режиме залежи происходит его воспроизводство со средней скоростью 0,014% в год. В отличие от почвы под лесом постагрогенные почвы характеризуются разнонаправленными особенностями содержания необходимых для растений макроэлементов: существенным обеднением валовых Са и слабовыраженным накоплением Р и К. Постагрогенные почвы в среднем на 26% менее обеспечены необходимыми (Перельман, 1989) микроэлементами, чем лесные.

Варьирование морфологических признаков и физико-химических свойств серой лесной почвы в траншее длиной 8 м и глубиной 2 м показало, что общая мощность гор. А1+А2В, имеющая определяющее значение для земельно-оценочных работ, колеблется в пределах 47±4 см при коэффициенте вариации 21% (рис. 2).

Рис. 2. Реконструкция влияния корневых систем возрастных деревьев на морфологическую неоднородность почв

При эталонном значении мощности А1+А2В 60 см, частный балл бонитета составит в среднем 78 баллов, но с учетом варьирования будет меняться в пределах 72-85 баллов. Известно (Дмитриев, 1966), что для получения среднего арифметического с требуемой степенью вероятности необходимо рассчитать оптимальное число повторностей. Разбив измерения в траншее на участки длиной в 75-80 см и определив параметры изменения мощности гумусового горизонта по малым выборкам, определили оптимальное число повторностей, которое при 95 %-м уровне вероятности составляет не менее 8, ошибка средних значений на малых выборках в 2,5-3 раза превосходит таковую при выборке в траншее (при п>30). В результате изучения пространственного распределения деревьев и диаметра их стволов, для чего выделены 40 групп с различным видовым составом, построена гистограмма распределения расстояний между соседними возрастными деревьями и установлено, что закон распределения значений можно отнести к нормальному. Результаты изучения морфологического строения почв в траншее (рис. 2) показали, что полученное среднее значение

расстояний между возрастными деревьями в коренном лесу (п=337) корреспондируется с отличительными чертами строения нижней части профиля серых лесных почв. Следовательно, в условиях лесостепи серые лесные пахотные почвы сохраняют высокую вариабельность мощности генетических горизонтов, имеющих определяющее значение для земельно-оценочных работ. Величины бонитета почв значительно различаются на близлежащих участках по сравнению с генеральной совокупностью (на 17-20 баллов), что определяет необходимость вовлечения в методику определения диагностических показателей почв статистических характеристик изменения мощности гумусового профиля. Для получения достоверных представлений о варьировании результатов бонитировки почв можно использовать поправку на надежность, увеличив ошибку средних значений, по крайней мере, в 2,5-3 раза.

3.2. Особенности агрогенной трансформации почв в контактной зоне лесостепи и степи (результаты исследований на Вейделевском полигоне).

Для формирования агрогенного ряда почв выбраны земельные участки различного времени и вида землепользования: лесонасаждение - пашня (60 лет) -пашня (160-170 лет) - залежь (10 лет) - залежь (103 года). Антропогенно измененные почвы представлены в лесном массиве (ур. Гнилое), где черноземы обыкновенные под влиянием столетнего леса трансформированы в черноземы с признаками элювиально-иллювиальной дифференциации.

Наибольшими возможностями в диагностике агрогенных трансформаций обладают показатели структурного и гумусового состояния почв (табл. 2).

Таблица 2

Основные физико-химические свойства почв агрогенного ряда

№ образца Цвет сухой почвы (ШУЯ) Объемная масса Плотность твердой фазы рНводн. Азот общий Гумус Лабильный гумус е и & О Поглощенные основания, ммоль/100 г Гидролитическая кислотность, ммол1Л00г Валовый фосфор Подвижный фосфор Обменный калий

г/см3 % мг/кг

1-1 3/1 0,79 2,19 6,9 0,67 12,82 0,61 47,6 26,6 43,4 3,40 1988 86 363

1-2 3/1 1,10 2,25 6,1 0,30 5,62 0,27 30,8 38,4 33,6 4,61 1167 45 75

2-1 3/1 0,90 2,23 7,4 0,33 5,79 0,90 47,4 17,5 39,7 0,83 1540 133 300

2-2 3/1 1,19 2,28 7,4 0,32 5,71 0,80 48,8 17,5 38,6 0,83 1541 176 163

3-1 4/1 1,25 2,45 6,8 0,28 5,33 0,33 44,4 23,2 23,0 3,79 1025 32 97

3-2 4/1 1,34 2,68 6,7 0,18 3,83 0,19 47,4 22,1 41,4 3,63 67 26 42,5

4-1 4/1 1,58 2,62 6,5 0,17 3,16 0,33 54,3 22,9 15,0 3,79 51 11 103

4-2 4/1 1,43 2,50 6,4 0,17 2,64 0,23 56,8 19,1 13,3 2,46 44 9 47

5-1 3/1 1,30 2,36 6,8 0,29 5,34 0,15 54,0 12,5 32,8 1,28 1419 127 227

5-2 3/1 1,19 2,40 6,8 0,29 4,54 0,11 54,2 18,9 34,2 1,56 1218 96 100

6-1 3/1 1,12 2,42 6,9 0,36 5,21 0,21 66,7 17,6 38,6 2,74 1833 149 160

6-2 3/1 1,13 2,40 6,7 0,33 5,83 0,17 56,2 15,5 37,8 1,28 1620 128 50

Классификацию почв агрогенного ряда провели по наиболее информативным показателям: валовый и подвижный фосфор, обменный калий, гумус, лабильный гумус, содержание физической глины, мощность гумусового горизонта,

средневзвешенный диаметр водоустойчивых агрегатов, коэффициент структурности, отношение углерода гуминовых кислот к общему углероду. Определены основные кластеры: 1) объекты, которые объединяет режим современного земледелия; 2) почвы, включающие целину, недавно распаханную залежь и почву под лесом. Т.е., различия свойств в группе пахотных почв превышают таковые для восстанавливаемых почв. Кластеризация, выполненная по трем показателям, рекомендованным методикой для определения бонитета почв, дала схожие результаты, однако почвы на пашне группируются опосредованно, т.к. два признака (гумус и мощность гумусового горизонта) отличают почвы однонаправ-ленно, а при включении физической глины - разнонаправленно. Важно подчеркнуть, что при участии в земельно-оценочных работах более обстоятельного набора показателей, например тех десяти, что указаны выше, природно-антропогенные различия в почвах можно отразить более объективно.

3.3. Особенности агрогенной трансформации почв степной зоны (результаты исследований па Крымском полигоне).

Выбранный перечень показателей агрофизического состояния почв агро-ряда Крымского полигона (табл. 3) позволил оценить различия почв по их про-тивоэрозионной и дефляционной устойчивости, структурному состоянию. Расчеты сводного агрофизического показателя (APS) показали, что, согласно его средним значениям, почвы располагаются в ранжированный ряд: постантичная залежь (8,1) < целина (4,3) < недавние залежи (4,0) < старопахотные почвы (1,0) < современные пашни (0,7). При значительных различиях степени выпаханно-сти современных пахотных почв (до 14 раз) постантичные залежи уже близки к целинным почвам, а у новых залежей нижние части прежних пахотных горизонтов все еще сохраняют в почвенной структуре свидетельства земледельческих нагрузок. Обеспеченность почв подвижными фосфатами низкая и средняя у целинных и новых залежных почв и очень низкая у постантичных залежей. Из -за влияния внесенных удобрений у современной пашни обеспеченность фосфатами высокая (>30 мг/кг), а у старопахотных почв очень высокая (>70 мг/кг). Согласно принятой в агрохимии шкале, все почвы агрогенного ряда имеют высокую степень обеспеченности К20, но она очень высока во всех пахотных почвах. Приняв за основу содержание Сорг. в слое 0-23 см у целинной почвы, определили, что старопахотные почвы потеряли 51% Сорг., современные пахотные - 39%, у новых залежей утрачено 32%, а у постантичных - 27% Сорг. По степени гумификации ОВ, которую предложено (Орлов и др., 2004) определять как (Сгк/Собщ.)/100, слабая степень отмечена у новых залежей и целинных почв, средняя (20-30%) характерна для постантичных залежей, а у старопахотных почв отмечена тенденция к высокой степени гумификации ОВ. Геохимический показатель Si/(A1+Fe) хорошо диагностирует отличие целинных почв от обрабатываемых и залежных разного времени. По молекулярному соотношению оксидов: (K20+Na20)/Al203 и (Ca0+Mg0)/Al203 - установлена более активная трансформация под влиянием земледелия Са и Mg, чем К и N в сопоставимых почвах агрогенного ряда.

Таблица 3

Основные физико-химические показатели почв агрогенного ряда Крымского полигона исследований

Физико-химические и геохимические показатели* Единицы измерения Позиция почвы в агрогенном ряду**

целина Старопахотная почва постантичная современная пашня залежь нового времени

4 15 16 19 20 1 3 18 9 10 13 5 И 14 17

Сумма частиц < 0,01 мм % 20,6 22,4 35,6 43,0 50,8 37,7 33,6 42,5 56,9 50,7 35,2 38,2 34,7 40,2 28,4

Сумма частиц < 0,001 мм % 7,9 8,4 15,6 19,6 27,6 13,2 19,6 16,3 30,6 35,2 19,3 20,4 15,2 19,5 14,1

d мм 0,89 0,75 0,44 0,38 0,29 0,82 0,95 1,51 0,30 0,42 0,36 0,86 0,65 0,64 0,51

W безразм. 92,9 90,4 65,1 65,5 23,9 85,9 86,8 88,3 22,5 46,3 33,1 72,4 76,9 78,2 86,1

APS безразм. 6 2,66 1,18 0,66 0,31 5,37 9,21 8,21 0,12 0,33 0,22 10,31 2,25 2,15 1,39

Dpi % 0 0 0 2,7 -1,4 0 1,7 0,8 0,8 2,5 12,7 -5,4 -11,9 -22 0

С общ % 2,1 1,9 1,4 1,1 1,4 1,7 1,8 1,8 1,7 1,6 1,3 1,5 2,5 1,4 1,7

Сгк:Сфк безразм. 1,1 0,6 1,7 1,7 1,5 2,8 1,0 1,4 2,1 2,4 1,4 1,6 1,3 1,7 0,7

Р мг/кг 17,4 11,7 69,9 62,6 45,4 90,1 42,4 8,0 49,45 28,5 48,6 7,5 14,9 12,4 10,6

К мг/кг 540 458 349 373 352 294 320 284 369,0 322 354 205 278 260 237

Si/(A1+Fe) безразм. 1,59 1,22 2,61 2,36 2,61 2,54 2,29 2,52 3,05 2,79 2,60 2,92 2,45 2,53 1,93

(К.20+Ыа20)/А120з безразм. 0,72 0,56 0,34 0,36 0,29 0,31 0,38 0,32 0,26 0,24 0,32 0,37 0,31 0,34 0,41

(CaO+MgO)/Al2Oj безразм. 6,41 4,60 1,81 1,80 1,12 1,44 2,44 1,51 0,22 0,46 1,44 1,46 1,57 1,74 2,92

Кэ безразм. 0,35 0,37 1,96 1,96 3,08 2,34 1,32 2,29 10,80 6,70 2,46 2,64 2,14 2,02 0,97

R„ безразм. 1,39 1,35 1,27 1,31 1,27 1,31 1,38 1,28 1,30 1,30 1,28 1,39 1,37 1,27 1,38

*d — средний взвешенный диаметр водопрочных агрегатов; W — коэффициент водопрочности по Андрианову; APS - сводный агрофизический показатель почвы; Dpi - степень выпаханности; - коэффициент элювиирования (по Liu et al., 2009 с нашим добавлением МпО); коэффициент Rn рассчитан для почв 3-5, 11, 15 и 17 (на элювии карбонатных пород) по шести элементам (Ti, Zn, Pb, Са, Р, К); для остальных почв (на суглинках) по девяти элементам (Ni, Zn, Mn, Pb, Cu, Si, Co, P, K).

** Агрогенный ряд для объектов №№: 4 и 15 - VL (2600); 16 - VL (-1800) - CPL (-500) - MPL (до 188); 19 и 20 - CPL (<400) - PLFL (-1950) - MPL (150-160); 1, 2 и 18-VL (>155)-CPL (до 65) - PLFL (2280); 3 - VL (>155) - CPL (>65) - PLFL (<2280), 9, 10 и 13 - VL (>2300) - MPL (150-165); 5 - VL (>100) - CPL (до 400) - PLFL (-2000) - MPL (-26) - MLFL (10) - MPL (1) - MLFL (43); 11 - VL (>2300) - MPL (130-140) - MLFL (23); 14 - VL (>2300) -MPL (130-145) - MLFL (20); 17 - VL (2300) - MPL (до 70) - MLFL (90). VL - целина, PLFL - постантичная залежь; MLFL - залежь современная; MPL -пашня современная; CPL - старопахотные почвы. В скобках указана длительность фаз в годах: символ > означает возможное превышение указанного количества лет, символом - отмечена ориентировочная длительность.

Показательно обеднение пахотных почв микроэлементами по сравнению с целинными: в среднем, у старопахотных почв значение R меньше на 6%, а у почв современной пашни и постантичных залежей - на 5%. При длительных агроген-ных нагрузках в черноземах отмечается снижение содержания таких микроэлементов, как Со, Ni, Mn, Cu, Zn, Pb, а также Р и К. Кластерный анализ агроряда степных почв (рис. 3) подтвердил обоснованность выбора индикаторов агрогене-за. Оценку качества почв агрогенного ряда (SQ) проводили, рассчитав среднегеометрическое значение (Storie, 1978) по наиболее информативным индикаторам агрогенеза: SQ=(XfX2-...-Xn)l/n, где Xi ,Х2, Х„ - количество и качество ОВ, содержание подвижных фосфатов, коэффициенты APS, элювиирования и аккумуляции элементов (Ni, Zn, Mn, Pb, Cu, Si, Со, P, К). Примечательно, что старопахотные почвы, которые по длительности земледелия существенно различаются (от 220 до 560 лет), формируют компактную группу (рис. 4) с близкими значениями SQ. Это свидетельствует о том, что после достижения почвами определенного уровня равновесия с изменившимися факторами среды дальнейшие агрогенные трансформации замедляются. Почвы постантичных залежей и после 22-23 веков ренатурации сохраняют в своей «памяти» свидетельства агрогенеза, по крайней мере, по совокупности вышеуказанных индикаторов.

Рис. 3. Результаты кластерного анализа почв агрогенного ряда по наиболее информативным почвенным индикаторам агрогенеза (APS, OB, Р205, R„, К.)

Рис. 4. Зависимость качества почв (БС*) от длительности и интенсивности земледелия в ранжированном ряду почв агрогенного ряда (1-5): 1 - целина; 2 - новая залежь; 3 - современная пашня; 4 - постантичная залежь; 5 - старопахотные почвы

Общая агрогенная трансформация у почв текущего этапа освоения (150-165 лет) всё еще на 15% меньше (по значениям показателя 8С>), чем у старопахотных почв, и они способны к быстрой (за несколько десятилетий) регенерации в режиме залежи. Использование в тех или иных системах земледелия эффектов, которые обеспечивает режим залежи, позволяет развивать новое направление ресурсосберегающего, неистощительного земледелия.

Таким образом, применение трансзонального подхода к изучению и оценке производительной способности почв в условиях неоднократных земледельческих нагрузок и смены режимов землепользования позволило сравнить зональные почвы: лесостепи (темно-серые лесные), северной степи (черноземы обыкновенные) и степи (черноземы южные) по степени их агрогенной трансформации и определить наиболее информативные диагностические показатели (табл. 4).

Таблица 4

Ряды антропогенных изменений почв в трансзональном разрезе

и диагностические показатели их аг| рогенной трансформации

Исследовательский полигон Зональная почва исследовательских полигонов Рады антропогенных изменений почв (длительность режима землепользования, годы) Диагностические показатели

Лесостепь (Белгородский полигон) Темно-серая лесная почва Лес, дубрава - пашня (>225)-залежь (19) Коэффициент структурности, подвижный Р, обменный К, Сгк:Собщ., коэффициент аккумуляции: Р, Са, К, Mg, Мп, Си

Северостепная подзона (Вейделев-ский полигон) Черноземы обыкновенные Лесонасаждение — пашня (60) - пашня (160-170)-залежь (10) - залежь (103) Валовый и подвижный Р, обменный К, содержание гумуса и лабильного гумуса, содержание физической глины, мощность гумусового горизонта, средневзвешенный диаметр водоустойчивых агрегатов, коэффициент структурности, Сгк:Собщ.

Средне-степная подзона (Крымский полигон) Черноземы южные и карбонатные Целина — постантичная залежь (1950-2280) — залежь современная (10-90)-пашня современная (26-188) — старопахотные почвы (65,400-500) Количество и качество ОВ, содержание подвижных фосфатов, агрофизическое состояние почвы (по показателю APS), коэффициент элювиирования, коэффициент аккумуляции, рассчитанный для почв на суглинках - по Ni, Zn, Mn, Pb, Cu, Si, Co, P, K, для почв на карбонатном элювии - по Ti, Zn, Pb, Са, Р, К

4. Рекомендации по определению отдельных свойств и показателей качества почв и их влияния на плодородие.

4.1. Анализ профильного распределения основных элементов питания. Использование в бонитировке расчета баллов по производственным горизонтам (0-20, 20-50, 50-100 см) и для природных, и для антропогенно преобразованных почв - это решения, требующие совершенствования, поскольку при жестком определении нижних границ отдельных слоев не удается адекватно отразить особенности профильного распределения свойств. Б.Г. Розанов (1975) по характеру распределения вещественных компонентов почвы выделил 12 отдельных типов. Но для математического описания этих закономерностей необходимы дальнейшие разработки. Используя аналитику из ранее проведенных исследований типичных почв лесостепи и степи (Красная книга..., 2007) и чернозема южного, характерного для Крымского полигона исследований, мы проанализировали распределение характеристик по профилю почв. Эпюры распределения почвенных характеристик построены по бонитировочным показателям и по перечню макро- и микроэлементов, необходимых для произрастания сельскохозяйственных культур (Битюцкий, 2011). В результате по эпюрам профильного распределения для каждого диагностического показателя был определен тип его вертикальной дифференциации в слое 0-100 см.

По результатам корреляционного анализа каждой пары почв по профильному распределению их характеристик определены группы почв, имеющие хорошую и среднюю корреляционную связь с другими почвами, а также «самобытные» почвы, имеющие индивидуальные особенности вертикального распределения - по слабой и очень слабой корреляции с другими почвами. Так, если черноземы вы-

щелоченные, черноземы обыкновенные, черноземы южные, черноземы типичные карбонатные, черноземно-луговые, лугово-черноземные, поименно-луговые и дерново-намытые почвы можно отнести к общей группе почв, имеющих сходное профильное распределение по большинству почвенных характеристик (чаще простое: регрессивно-аккумулятивное, прогрессивно-элювиальное либо равномерное), то такие почвы, как серые лесные, темно-серые лесные, черноземы солонцеватые и, в особенности черноземы остаточно-карбонатные, имеют индивидуальные, часто сложно направленные типы вертикального распределения бонитиро-вочных признаков. Поэтому обычно применяемый в бонитировке среднеарифметический расчет показателей по горизонтам будет некорректным для второй группы почв. Необходимо определить границы диапазонов измерений, чтобы уйти от шаблонно заданных границ: 20, 50, 100 см. Для построения расширяющей шкалы следует выбрать оптимальное число измерений и глубину отбора по профилю почв. Так как для большинства типов распределения достаточно принимать верхнюю границу равной 20 см, в результате расчёта оптимального числа измерений (Арманд, 1975) были получены значения нижних границ. Для уменьшения числа замеров в нижележащих горизонтах и для придания значениям кратности рекомендована такая схема оценки бонитировочных признаков по профилю: 0-20, 21-40,41-65, 66-100 см.

4.2. Современные методы учета почвенных свойств, негативно сказывающихся на уровне плодородия (на примере оценки каменистости почв).

При оценке земледельческой пригодности почвы часто требуется учет свойств, негативно сказывающихся на плодородии, обычно учитываемых через поправочные коэффициенты к бонитету. Трансформация земельного фонда в изменившихся социально-экономических условиях в таких регионах, как п-ов Тар-ханкут, обусловлена широким распространением низкобонитетных почв, прежде всего из-за высокой каменистости. По результатам бонитировки почв, для территории Тарханкута уровень эффективного плодородия под зерновые культуры оценивается в 38-45 баллов (земли ниже среднего качества), и только в центральной части он больше на 7 баллов (земли среднего качества). Анализ снимка Corona 1960-х гг. показал, что наибольшие площади заброшенных земель приходятся именно на каменистые участки.

В связи с развитием методов ДЗЗ и доступностью космоснимков большое значение в бонитировке имеет прогнозная оценка степени каменистости почв. В качестве экспериментальной территории выбран участок на п-ве Тарханкут — склоны балки Кельшейх, где представлены участки разной степени каменистости.

После визуального анализа панхроматического и зонального каналов снимка была осуществлена кластеризация яркостей снимка, выполненная в программе ERDFAS IMAGINE. Проведенные на 32 выбранных точках обследования (октябрь 2012 г.) позволили получить точные сведения о каменистости и ее степени для всех анализируемых участков. Наложение результатов полевых обследований каменистости на результат кластеризации позволило предварительно оценить эффективность выделения спектральных подклассов для прогнозирования каменистости территории.

Прогнозные участки каменистости в значительной степени подтверждены полевыми обследованиями. Посредством наложения топографической карты 1980-х гг. М 1:25 ООО на современный космический снимок было установлено, что доля залежей на дерново-карбонатных почвах распределяется следующим образом: более 80% заброшенных в настоящее время участков приходится на долю бывшей пашни, около 20% составляют заброшенные сады и виноградники, - т.е. частоту встречаемости выведения полей из земледельческого использования после 80-90-х гг. XX в. можно объяснить распространением на изучаемой территории низкобонитетных скелетных и каменистых почв.

4.3. Проблемы целевого использования земель сельскохозяйственного назначения и их агроэкологическая оценка.

Большое значение в решении проблем заброса пахотных земель имеет изучение их экологических причин. В прошлом степень эксплуатации пашни в ряде регионов России (Белгородской, Воронежской, Курской, Липецкой, Орловской, Ростовской и др. областях) значительно превышала экологически допустимые нормы, что привело к негативным экологическим последствиям. Согласно стратегии социально-экономического развития агропромышленного комплекса РФ на период до 2020 года (Стратегия..., 2011), экологизация земледелия должна стать одним из основных приоритетов аграрной политики государства, для чего необходимо внедрение рациональной территориальной организации окружающей среды, которая должна гармонизировать природные, экономические и социально-демографические процессы. Для перевода малопродуктивных земель в менее интенсивно используемые виды пользований или другие категории земель необходима разработка критериев их выделения, в связи с чем возникает необходимость в проведении земельно-оценочных работ, предполагающих, помимо бонитировки почв, еще один этап - качественную оценку земель. Ее необходимой предпосылкой становится выявление и картографирование различных по своим природным свойствам, а следовательно, и по влиянию на сельскохозяйственные культуры, видов почв и типов климата.

Представление о типах земель как территориях с однородными природными условиями аграрного производства, разработанное учеными МГУ в 60-е гг. XX в., со временем эволюционировало в представление об агроэкологических типах земель (Кирюшин, 1993, 2000, 2003, 2005; Карманов, 1990, 1995; Каштанов, Лисец-кий, Швебс, 1994, Лопырев, 1995 и др.). Но если раньше при обособлении типов земель возникали проблемы объективности совмещения тематических слов (рельеф, почвы и прочее.), то корректное применение ГИС-технологий (оверлей тематических слоев) и использование гидрологически корректных цифровых моделей рельефа позволяет объективизировать и сделать проверяемыми результаты агро-экологической типизации земель. Органичная увязка возможностей ГИС-технологий и данных ДЗЗ высокого разрешения позволяет актуализировать сведения о фактическом использовании земель и, благодаря картографической привязке данных ДЗЗ, появляется возможность верифицировать конфигурацию контуров угодий, тип их использования и сопоставить их с кадастровыми картами земельных участков Росреестра, отражающими категории земель и их кадастровую стоимость.

Для практической реализации указанных представлений на основании топографической карты масштаба 1:10000 была получена ЦМР Вейделевского полигона, построена картосхема экспозиции склонов, оцифрована почвенная карта. В результате синтеза этих слоев были выделены агроэкологические группы земель (рис. 5), характеризующие территорию по типу почв, их мощности, смытости, крутизне и экспозиции склонов.

Агроэкологические группы

черноземы обыкновенные карбонатные ере,(немощные несчытые: | плоские, теплые, по слабо влажные Ш пологие, теплые, по слабо влажные пологие, слабо теплые, но влажные слабопокатыс, умеренно теплые, но срсднсвлажные

черноземы выщелоченные средпемощпые слабоемытые: щщ слабопокатые, геплые. но слабо влажные ШШ пологие, теплые, но слабо влажные

слабопокатыс, умеренно теплые, но средне влажные черноземы выщелоченные среднемопхкые несчытые: ВН плоские, теплые, но слабо влажные ■Ш плоские, умеренно теплые, по средпевлажные ЯН плоские, слабо геплые, но влажные ЯН пологие, теплые, но слабо влажные

пологие, умеренно теплые, но ередневлажные полотне, слабо теплые, но влажные слабопокагые, теплые, но слабо влажные ■К слабопокатые, умеренно теплые, но средневлахеные ММ слабопокатые. слабо теплые, по влажные 1ерноземы обыкновенные сред немощные слабосмытые:

@> балл бонитета почвенной разновидности '-' ■■ ™™гие. теплые, по слабо плажш.те

ЯН водные объекты слабопокатые, теплые. но слабо влажные

ЕЭ лесные массивы и лесополосы '//, аллювиально-де.иовиальные намытые почвы

'---1 существующие границы рабочих участков У///, балочные черноземы

Рис. 5. Агроэкологическая группировка земель исследовательского Вейделевского полигона

На наш взгляд, пространственным объектом оценки можно считать не разновидность или группу почв, а агроэкологический тип земель. Некоторые диагностические показатели бонитировки могут быть учтены в процессе агроэколо-гической типизации территории, что позволит перейти к реализации идей адаптивного растениеводства с учетом факторов, оказывающих решающее влияние на изменение урожайности культур и предпочтительности природных условий. Качественная (агроэкологическая) оценка, предваряющая кадастровую оценку земель сельскохозяйственного назначения, может быть проведена в четыре этапа: агроландшафтное картографирование территории; обоснование границ микроклиматических неоднородностей и типизация склонов посредством мор-фометрического анализа рельефа местности с использованием ГИС-технологий; количественная оценка тепло- и влагообеспеченности; комплексная интеграция результатов в микроклиматическую типизацию земель по агроклиматическим ресурсам.

1.4. Методика бонитировки почв для комплексного подхода к использованию и зонированию земель сельскохозяйственного назначения

При переходе на экологически ориентированное устойчивое развитие территории возможна дифференциация географического пространства на бассейны рек,

выступающие наиболее объективной и естественной основой решения основных проблем в сфере природопользования, в т.ч. при зонировании территории по степени пригодности для использования в сельском хозяйстве (Волков, 2013).

На основе данных планового агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий, проведенного ФГБУ «Центр агрохимической службы «Белгородский» (Лукин, 2011) и с использованием данных Красной книги почв Белгородской области (2007), автором была проведена бонитировка почв бассейна реки Холок в пределах Новооскольского района Белгородской области, в которую помимо содержания гумуса, мощности гумусового горизонта, содержания физической глины и коэффициентов на негативные свойства почв были включены необходимые и полезные для произрастания сельскохозяйственных культур макро- и микроэлементы (Битюцкий, 2011): N. Р, К, Са, Б, Мо, Мп, Ре, М, Си, Ъл, В, Со, А1, Бг Для учета влияния агрогенных изменений почв в расчет бонитета были включены следующие индикаторы: коэффициент структурности, подвижный Р и обменный К, отношение углерода гуминовых кислот к общему углероду. Для сравнения почв каждый из показателей был переведен в относительные единицы (баллы). Итоговый балл рассчитан как среднегеометрическое значение частных оценок по выбранным диагностическим признакам. Результаты бонитировки почв в границах бассейна реки Холок представлены на рисунке 66. Для сравнения на рис. 6а приведены результаты бонитировки почв этой территории, полученные в ходе проведения кадастровой оценки земель сельскохозяйственного назначения Белгородской области в 2013 г. Средневзвешенный балл бонитета по площади бассейна по предлагаемой методике составляет 73 балла, в то время как по методике, использованной при проведении кадастровой оценки земель в 2013 г. для определения нормативной урожайности сельскохозяйственных культур в разрезе почвенных разновидностей (Об определении..., 2013) - 65 баллов.

Чтобы оценить, насколько изменится удельный показатель кадастровой стоимости сельскохозяйственных угодий от разницы указанных баллов, в качестве прочих равных условий были приняты следующие показатели: сопоставимая цена культур севооборота; коэффициент капитализации; совокупные затраты на возделывание и уборку культур севооборота, затраты на поддержания плодородия почв и прибыль лица, ведущего предпринимательскую деятельность в сельском хозяйстве. Рассчитав нормативную урожайность зерновых по формуле (Технические указания..., 2010) и определив удельный показатель земельной ренты севооборота, удельный показатель кадастровой стоимости по существующей методике определения почвенного плодородия составит 27703 руб./га, в то время как при использовании предлагаемой методики - 36483 руб./га. Следует отметить, что удельный показатель кадастровой стоимости по предлагаемой методике в каких-то случаях может быть и ниже оценки, полученной на основе использования трех нормативно рекомендуемых диагностических показателей почв. Однако интеграция в предложенной методике относительно консервативных почвенных признаков (мощность гумусового горизонта, содержание физической глины) и результатов регулярно (раз в 5 лет) обновляемых данных агрохимического обследования земель сельскохозяйственного назначения будет способствовать более объективному и эффективному определению земельного налога, тем самым сократив случаи судебного оспаривания ее результатов.

1 I чернозем солонцеватый ЯН чернозем типичный Ш чернозем типичный карбонатный

пойменная болотная

_ серые лесные I темно-серые лесные

чернозем карбонатный _ чернозем оподзоленный среднемощный малогумусный

I чернозем оподзоленный среднемощный среднегумусный '-чернозем остаточно-карбонатный

1 чернозем типичный среднемощный среднегумусный ни черноземы выщелоченные

I чернозем типичный среднемощный среднесмытый И1 черноземы обыкновенные I ¡почвы не определены

балл бонитета почв ^0-35 §ИЗ 36-60 38361-85 3 86-100

Рис. 6. Почвы бассейна реки Холок и результаты бонитировки почв: а) полученные в ходе проведения кадастровой оценки земель сельскохозяйственного назначения Белгородской области в 2013 году; б) по предлагаемой автором методике

Посредством наложения результатов бонитировки почв и предлагаемых проектом бассейнового природопользования землеустроительных мероприятий (Ли-сецкий и др., 2013) были выделены пять зон по степени пригодности для использования в сельском хозяйстве (рис. 7).

Земли 1-3 зоны можно считать основным пахотным фондом, при этом для перехода на биологический путь развития земледелия с использованием предложений программы «Внедрение биологической системы земледелия на территории Белгородской области на 2012-2018 годы» можно предложить следующие меры по рационализации землепользования:

- на участках с преимущественными с уклонами 0-3° и бонитетом почв в 86100 и 61-85 баллов (1 зона) предполагается внедрение полевых севооборотов, на которых возможно размещение всех видов угодий и любых районированных сельскохозяйственных культур и угодий;

- на участках с крутизной преимущественно в 3-5° и бонитетом почв не менее 60 баллов (2 зона) целесообразно размещать зернотравяные севообороты, где доля многолетних трав будет составлять порядка 50%;

- участки на уклонах 5-7° с бонитетом почв в 36-60 баллов (3 зона) - наиболее эрозионно опасные, здесь необходимо использовать травопольные или почвозащитные севообороты, минимальную обработку почвы и следует ограничить возделывание пропашных культур.

Рис. 7. Схема территориального зонирования земель бассейна реки Холок в границах Новооскольского

района Белгородской

области

Земли 4 зоны на уклонах 7-12° необходимо отнести к переходным (малорентабельным), которые могут использоваться, например, для размещения естественных кормовых угодий или пчелопарков.

Земли 5 зоны - расположенные на уклонах выше 15° с бонитетом почв в 1135 баллов и самые низкобонитетные (менее 10 баллов) - малопродуктивные (убыточные) территории, которые целесообразно вывести в возвратную (невозвратную) консервацию, здесь возможно восстановление медоносными травами в случае близости с пчелопарками или трансформация под лесные насаждения.

По результатам проектирования была выполнена оценка экологических и экономических результатов реализации предлагаемого зонирования территории.

Выводы и предложения

1. Темно-серые лесные почвы в агроландшафтах сохраняют высокую (>20 %) степень варьирования мощности гумусового горизонта, - диагностического показателя, во многом определяющего результаты земельно-оценочных работ, частный балл бонитета которого при этом отличается на 17-20 баллов (при уровне вероятности 95%). Для повышения объективности результатов земельно-оценочных работ в условиях лесостепи рекомендовано: в целях получения достоверных представлений о возможных различиях результатов бонитировки почв лесостепи следует использовать поправку на надежность, увеличив ошибку средних значений замеров мощности гумусового горизонта в 2,5-3 раза.

2. При организации земельно-оценочных работ на территориях с большим почвенным разнообразием целесообразно в методике оценки учитывать профильное распределение ресурсов почвенного плодородия с учетом типа их вертикальной дифференциации. Для повышения объективности результатов бонитировки почв предложено перейти от усреднения частных баллов по трем производственным горизонтам (0-20, 20-50 и 50-100 см) к учету вертикального распределения диагностических признаков, в особенности для почв, имеющих сложные эпюры по макро- и микроэлементам (в лесостепи — это серые и темно-серые лесные почвы, а в степи - черноземы солонцеватые, обыкновенные и остаточно-карбонатные).

3. В почвах степной зоны с большой длительностью земледелия выявлены агро-генные трансформации свойств, отражающие результаты медленнодействующих процессов. При ренатурации обыкновенных черноземов (>100 лет) эффективность режима залежи ниже по сравнению с лесомелиорацией, особенно по показателям, значимым для земельно-оценочных работ, как содержание валовых форм Р и N, подвижных форм Р и К, гумуса и его лабильной части, но выше по качеству гумуса (соотношению ГК:ФК) и среднему диаметру водопрочных агрегатов.

4. Сопоставление почв в ряду агрогенных трансформаций показало, что длительность земледелия является одним из наиболее значимых факторов для оценки долговременных изменений почвенного плодородия. Наиболее информативными показателями, отражающими агрогенные изменения почв в северо-степной подзоне, являются общее содержание органического вещества, валовый и подвижный Р, обменный К, агрофизический показатель, отражающий структурность и водопрочность агрегатов, лабильный гумус, содержание физической глины, мощность гумусового горизонта, отношение углерода гуминовых кислот к общему углероду. Для почв южной степи индикаторами выступают количество и качество ОВ, содержание подвижных фосфатов, агрофизическое состояние почвы (по сводному показателю APS), коэффициенты элювиирования и аккумуляции элементов, рассчитанный для почв на суглинках - по Ni, Zn, Mn, Pb, Cu, Si, Co, P, К, для почв на карбонатном элювии - по Ti, Zn, Pb, Са, Р, К. Для почв лесостепи информативными показателями агрогенных изменений определены коэффициент структурности, подвижный Р и обменный К, отношение углерода гуминовых кислот к общему углероду и коэффициент аккумуляции элементов: Р, Са, К, Mg, Mn, Си.

5. Оценка качества почв в ряду агрогенных трансформаций по их наиболее информативным индикаторам показала, что старопахотные почвы после достижения определенного уровня равновесия с комплексом природно-антропогенных факторов претерпевают изменения уже медленно. Почвы постантичных залежей в результате многовековой ренатурации сохраняют в своей «памяти» свидетельства агрогенеза по совокупности таких индикаторов, как количество и качество органического вещества, содержание подвижных фосфатов, агрофизическое состояние почвы, коэффициент элювиирования, оценка способности почвы накапливать Р, К и микроэлементы (Ni Zn, Mn, Pb, Си, Co).

6. Для повышения объективности учета поправочных коэффициентов к бонитету на негативные свойства почв большие перспективы имеет совместное использование данных космической съемки и ГИС-технологий. Полученные ранее другими авторами обнадеживающие результаты по картографированию эродированности почв дистанционными методами, дополнены методикой прогнозной оценки степени каменистости почвенного покрова, что особенно актуально для Крыма, где каменистые почвы в степной и предгорной частях республики занимают около 29 % от общей площади почв, и вскоре предстоит осуществить государственную кадастровую оценку земель сельскохозяйственного назначения.

7. Обоснована перспективность перехода в выборе пространственного объекта оценки качества почв от разновидности (группы) почв к агроэкологическому типу земель, что позволяет реализовать идеи адаптивного растениеводства с учетом факторов, оказывающих наибольшее влияние на урожайность сельскохозяйственных культур, и предпочтительности природных условий. Агроэкологическую оценку земель сельскохозяйственного назначения, предваряющую их кадастровую оценку, предаю-

жено проводить в четыре этапа: агроландшафтное картографирование территории; обоснование границ микроклиматических неоднородностей и типизация склонов посредством морфометрического анализа рельефа местности с использованием ГИС-технологий; количественная оценка тепло- и влагообеспеченности; комплексная интеграция результатов в микроклиматическую типизацию земель по агроклиматическим ресурсам.

8. Постагрогенные почвы способны к быстрой регенерации основных морфо-функциональных признаков за несколько десятилетий. Поэтому при использовании в системах земледелия почвовосстанавливающих приемов, которые обеспечивает режим, сходный по вещественно-энергетическим параметрам с залежным, могут быть разработаны новые модели неистощительного земледелия, основанные на его биоло-гизации (один из вариантов реализации такого подхода реализуется в Белгородской области при участии автора). Результаты агроэкологической оценки земель и оценки плодородия почв в агроландшафтах должны стать главными критериями диагностики малорентабельных земель с установлением для них режимов возвратной (залужение, посев энтомофильных культур под пчелопарки и др.) или невозвратной (лесонасаждения, ремизы и др.) консервации земель.

9. Предложено зонирование агроландшафтов по степени пригодности земель для использования в сельском хозяйстве с учетом результатов бонитировки почв. Эти разработки апробированы при проектном обосновании бассейновой организации землепользования на уровне субъекта Российской Федерации (Белгородской области).

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Лисецкий, Ф.Н. Ресурсы и эрозионные потери почв / Ф.Н. Лисецкий, O.A. Марини-на // Фундаментальные исследования. - 2011. -№ 4. - С. 59-65.*

2. Лисецкий, Ф.Н. Экологические следствия агрогенной и эрозионной трансформации почв лесостепной зоны / Ф.Н. Лисецкий, М.Е. Родионова, O.A. Маринина, А.П. Семенюк // Проблемы региональной экологии. - 2011. - № 2. - С. 11-19.*

3. Маринина, O.A. Обоснование диагностических признаков почвенного плодородия при проведении кадастровой оценки земель сельскохозяйственного назначения / O.A. Маринина // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 5. - С. 380 (8 с.).*

4. Лисецкий, Ф.Н. Изменение структурного состояния ночв при различиях в почвенно-климатических условиях и истории землепользования / Ф.Н. Лисецкий, O.A. Маринина, М.Е. Родионова // Известия Самарского научного центра РАН. - 2013. - Т. 15. - № 3(3). - С. 998-1002.*

5. Маринина, O.A. Особенности дистанционного выявления залежных участков и проблемы целевого использования земель сельскохозяйственного назначения / O.A. Маринина, Э.А. Терехин, Ж.А. Кириленко, Д.М. Курлович, Н.В. Ковальчик // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 5. - С. 535 (8 с.).*

6. Маринина, O.A. Профильное распределение почвенных свойств и его значение для земельно-оценочных целей / O.A. Маринина, Э.А. Терехин // Научные ведомости БелГУ. Серия Естественные науки. - 2014. - № 10 (181). - Вып. 27. - С. 133-137.*

7. New opportunities of geoplanning in the rural area with the implementing of geoinforma-tional technologies and remote sensing / F.N. Lisetskii, A.V. Zemlyakova, E.A. Terekhin, A.G. Naroznyaya, Y.V. Pavlyuk, P.A. Ukrainskii, Z.A. Kirilenko, O.A. Marinina, O.M. Samofalova // Advances in Environmental Biology. - 2014. - Vol. 8. - No 10. - pp. 536-539.*

8. Бассейновый подход к организации природопользования в Белгородской области / Ф.Н. Лисецкий, A.B. Дегтярь, А.Г. Нарожняя, O.A. Чепелев, Я.В. Кузьменко, O.A. Маринина, A.B. Землякова, Ж.А. Кириленко, О.М. Самофалова, Э.А. Терехин, П.А. Украинский / под ред. Ф.Н. Лисецкого. - Белгород: Константа, 2013. - 89 с.

9. Маринина, O.A. Особенности интерпретации бонитировочных признаков почв при проведении кадастровой оценки земель сельскохозяйственного назначения / O.A. Маринина // Ак-

туальные проблемы современной науки: труды участников 11-й Международной конференции «Актуальные проблемы современной науки». - Ч. 15. - Самара: СГОА(Н), 2010. - С. 15-20.

10. Лисецкий, Ф.Н. Совершенствование методов бонитировки почв для оптимизации использования почвенных ресурсов / Ф.Н. Лисецкий, O.A. Маринина // Модели автоматизированного проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия: сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции. Курск: ГНУ ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2010. - С. 203-208.

11. Маринина, O.A. Совершенствование почвенно-экологического мониторинга для рационализации использования земель сельскохозяйственного назначения / O.A. Маринина // Материалы ежегодной международной научной конференции студентов и аспирантов, посвященной памяти профессора Г.П. Дубинского «Географические исследования: история, состояние, перспективы», Харьков. - 2011.-Вып. 4. - С. 151-153.

12. Лисецкий, Ф.Н. Идентификация элементов пространственной организации античных аг-роландшафтов с помощью ГИС-технологий и дистанционного зондирования Земли / Ф.Н. Лисецкий, Э.А. Терехин, O.A. Маринина // Ученые записки Таврического национального университета имени В.И. Вернадского. - 2011. - Т. 24(63). - № 2. - Ч. 2. - С. 8-13.

13. Почвоводоохранное обустройство агроландшафтов в контексте бассейновой концепции природопользования / Ф.Н. Лисецкий, Л.В. Марциневская, А.Г. Нарожняя, O.A. Маринина, О.И. Григорьева // Регюнальш проблеми Укра'ши: географ1чний анал1з та пошук шлях1в вирппення: зб. наук, праць. - Херсон: ПП Вишемирский, 2011. - С. 176-185.

14. Маринина, O.A. Оценка степени стабилизации аккумулятивных форм рельефа в приморской зоне западного Крыма / O.A. Маринина, А.П. Семенюк, Д.Г. Якущенко // Международный научно-исследовательский журнал: Сборник по результатам XXV заочной научной конференции Research Journal of International Studies, Екатеринбург. - 2014. - № 3 (22). - Часть 3. - С. 120-121.

15. Геопланирование оптимальной организации природопользования с применением бассейнового подхода (на примере муниципальных образований Белгородской области) / Ф.Н. Лисецкий, A.B. Дегтярь, O.A. Маринина О.М. Самофалова, О.И. Григорьева, Ю.В. Тарасова // Муниципальные образования регионов России: проблемы исследования, развития и управления: материалы П Всероссийской научно-практической конференции. - Воронеж: ВГПУ, 2013. - С. 50-55.

16. Гидроэкологический мониторинг рек как составная часть организации природопользования на бассейновых принципах / Ф.Н. Лисецкий, A.B. Дегтярь, Я.В. Кузьменко, Ж.А. Кириленко, O.A. Маринина, М.П. Суханова // Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных страна: материалы V Международной научной конференции. - М.; Белгород: Константа, 2013. - С. 93-96.

17. Мониторинг поверхностных и подземных вод при бассейновой организации природопользования. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2013621378 от 28.10.2013 г. / Ф.Н. Лисецкий, Ж.А. Кириленко, Я.В. Кузьменко, O.A. Маринина // Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем. - 2013. - № 4. - С. 303.

*Статьи опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК России.

Подписано в печать 17.11.2014. Формат 60x84/16. Гарнитура Times. Усл. п. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 12. Оригинал-макет подготовлен и тиражирован в ИД «Белгород» НИУ «БелГУ» 308015, г. Белгород, ул. Победы, 85