Оценка модели потенциального плодородия залежных почв при переводе их в пашню на фоне изменения климата (на примере Ярославской области)
|
Введение 3
Глава 1. Обзор литературы 6
1.1 Факторы почвообразования Ярославской области 6
1.2 Общая характеристика залежных почв Ярославской области 10
1.3 Способы оценки потенциального плодородия земель с/х назначения 15
Глава 2. Объекты и методы исследования 21
2.1 Объекты исследования 21
2.2 Методы исследования 25
Глава 3. Результаты и обсуждения 28
3.1 Выявление тренда изменения свойств почв, важных для расчета Ун 28
3.2 Характер изменения морфологических свойств почв хронорядов пашня-залежь 42
3.3 Изменение величин агроклиматического потенциала и почвенно- экологического индекса почв хронорядов 43
3.4 Анализ фактической урожайности изученных почв хронорядов пашня-залежь и пашня-пашня по состоянию на 1979-1989 гг. и современный период 46
3.5 Нормативная урожайность, вычисленная для почв хронорядов пашня-пашня и пашня-залежь 48
Выводы 58
Приложение 1 59
Таблица «Физико-химические и химические свойства почв разновозрастных залежей и исходных агропочв (разрезы заложены в 1986-1990 гг.), баллы ПЭи и их составляющие»
Приложение 2 60
Описание разрезов районов Ярославской области
Приложение 3 70
«Архивные данные по почвам землепользования хозяйств Ярославской области, хранящиеся на кафедре почвоведения и экологии почв СПБГУ»
Приложение 4 71
Поправочные коэффициенты для расчета Ун зерновых культур
Список литературы 74
Глава 1. Обзор литературы 6
1.1 Факторы почвообразования Ярославской области 6
1.2 Общая характеристика залежных почв Ярославской области 10
1.3 Способы оценки потенциального плодородия земель с/х назначения 15
Глава 2. Объекты и методы исследования 21
2.1 Объекты исследования 21
2.2 Методы исследования 25
Глава 3. Результаты и обсуждения 28
3.1 Выявление тренда изменения свойств почв, важных для расчета Ун 28
3.2 Характер изменения морфологических свойств почв хронорядов пашня-залежь 42
3.3 Изменение величин агроклиматического потенциала и почвенно- экологического индекса почв хронорядов 43
3.4 Анализ фактической урожайности изученных почв хронорядов пашня-залежь и пашня-пашня по состоянию на 1979-1989 гг. и современный период 46
3.5 Нормативная урожайность, вычисленная для почв хронорядов пашня-пашня и пашня-залежь 48
Выводы 58
Приложение 1 59
Таблица «Физико-химические и химические свойства почв разновозрастных залежей и исходных агропочв (разрезы заложены в 1986-1990 гг.), баллы ПЭи и их составляющие»
Приложение 2 60
Описание разрезов районов Ярославской области
Приложение 3 70
«Архивные данные по почвам землепользования хозяйств Ярославской области, хранящиеся на кафедре почвоведения и экологии почв СПБГУ»
Приложение 4 71
Поправочные коэффициенты для расчета Ун зерновых культур
Список литературы 74
В рамках Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации (далее - РФ), утвержденной Указом Президента РФ от 1 декабря 2016 г., указано, что в числе приоритетного и перспективного направления научно-технологического развития РФ в ближайшие 10-15 лет является переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству и созданию безопасных и качественных продуктов питания (Стратегия..., 2016).
В этом контексте важной задачей остается увеличение производства сельскохозяйственной продукции (далее - с/х продукции), что требует вовлечения в оборот залежных земель и повышения их плодородия. Согласно Государственном национальному докладу 2023 г. и экспертной оценке специалистов Россельхознадзора в России имеется порядка 4381,1 тыс. га залежных почв, преимущественно в Центральном и Северо-Западном федеральных округах.
С 2021 г. Реализуется Государственная программа эффективного вовлечения в оборот земель сельскохозяйственного назначения (далее - с/х назначения) и развития мелиоративного комплекса РФ на 2021-2030 гг., которая предполагает возвращение 12 млн. га из 44 млн. га всех неиспользуемых земель РФ (Постановление Правительства РФ № 731, 14.05.2021). Стоимость Программы превышает 1,41 трлн. руб.
Реализация комплекса мероприятий Государственной программы позволит при выходе мелиоративного комплекса на запланированную мощность в 2030 г. обеспечить годовой прирост продукции растениеводства не менее 60 млн. т зерновых единиц, что в стоимостном выражении может составить не менее 463 млрд. руб. Налоговые поступления в бюджеты различных уровней в период реализации Госпрограммы оцениваются в 136 млрд руб.
В настоящее время большое внимание уделяется государственной кадастровой оценке земель с/х назначения, поскольку именно эти земли имеют приоритет по сравнению с другими категориями земель в обеспечении продовольственной безопасности страны, отличаются социально-экономической важностью и являются незаменимым средством производства в сельском хозяйстве. Правовой режим данных земель имеет отличительные особенности, среди которых выделяют обеспечение почвенного плодородия, предотвращение сокращения их площадей и защиту земель от негативных внешних воздействий (Быкова, и др., 2022).
Особенно это актуально в рамках современной парадигмы почвоведения, где почва рассматривается как сложная и динамичная система, проблемы, связанные с изменением климата, приобретают особую актуальность. Изменения климата представляют серьезную угрозу для устойчивости сельского хозяйства и землепользования, воздействуя напрямую на почвенные ресурсы, включая залежные почвы, традиционно используемые в сельском хозяйстве. Эволюция этих почв под воздействием климатических изменений поднимает важные научные и практические вопросы.
Необходимость в устойчивом земледелии, адаптированном к изменениям климата, поднимает вопросы эффективного управления залежными почвами. Эти почвы, с их уникальными свойствами и биоразнообразием, требуют комплексных и научно обоснованных стратегий для сохранения их плодородия и предотвращения деградации.
Оценка потенциального плодородия почв в контексте перехода из залежного состояния в пахотное представляет собой научный процесс, включающий изучение изменений, происходящих в характеристиках почвенного профиля при воздействии антропогенных факторов, таких как пашня. В данной магистерской диссертации верификация модели потенциального плодородия является неотъемлемой частью научного исследования, учитывающих множество факторов, влияющих на почвенные свойства. Модель учитывает физические, химические и биологические аспекты взаимодействия почвы с антропогенными воздействиями, связанными с их распашкой.
Верификация модели потенциального плодородия включает сопоставление результатов, предсказанных моделью, с фактическими данными по урожайности почв по хозяйствам Ярославской области. Этот процесс подразумевает статистический анализ и сравнение параметров моделирования с реальными показателями почвенного состояния исходно пахотных почв, этих почв, переведенных в разновозрастные залежи, а также почв, постоянно находящихся в распашке.
Экономические аспекты также подчеркивают актуальность проблемы, поскольку сельскохозяйственная деятельность тесно связана с состоянием почвы. Эффективное адаптивное управление залежными почвами в условиях изменяющегося климата имеет значение для обеспечения продовольственной безопасности и устойчивого развития агропромышленного комплекса и социально-экономического развития России, в частности, Ярославской области.
Актуальность и оригинальность исследований заключается также и в том, что мы владеем информацией по фактической урожайности почв (или агрогрупп почв) на момент 1990 г., когда эти почвы впоследствии 1) были переведены в разновозрастные залежи или 2) находились в пахотном состоянии еще не менее 30 лет. Наряду с этим, на основе современных методов и подходов, мы имеем возможность оценить климатический потенциал для исчисления нормативной урожайности пашни/залежи не только на современный момент, но пахотных почв на период 1961-1991 г., что, по-нашему мнению, позволит наиболее объективно оценить агроклиматический потенциал почв на конкретный период оценки...
В этом контексте важной задачей остается увеличение производства сельскохозяйственной продукции (далее - с/х продукции), что требует вовлечения в оборот залежных земель и повышения их плодородия. Согласно Государственном национальному докладу 2023 г. и экспертной оценке специалистов Россельхознадзора в России имеется порядка 4381,1 тыс. га залежных почв, преимущественно в Центральном и Северо-Западном федеральных округах.
С 2021 г. Реализуется Государственная программа эффективного вовлечения в оборот земель сельскохозяйственного назначения (далее - с/х назначения) и развития мелиоративного комплекса РФ на 2021-2030 гг., которая предполагает возвращение 12 млн. га из 44 млн. га всех неиспользуемых земель РФ (Постановление Правительства РФ № 731, 14.05.2021). Стоимость Программы превышает 1,41 трлн. руб.
Реализация комплекса мероприятий Государственной программы позволит при выходе мелиоративного комплекса на запланированную мощность в 2030 г. обеспечить годовой прирост продукции растениеводства не менее 60 млн. т зерновых единиц, что в стоимостном выражении может составить не менее 463 млрд. руб. Налоговые поступления в бюджеты различных уровней в период реализации Госпрограммы оцениваются в 136 млрд руб.
В настоящее время большое внимание уделяется государственной кадастровой оценке земель с/х назначения, поскольку именно эти земли имеют приоритет по сравнению с другими категориями земель в обеспечении продовольственной безопасности страны, отличаются социально-экономической важностью и являются незаменимым средством производства в сельском хозяйстве. Правовой режим данных земель имеет отличительные особенности, среди которых выделяют обеспечение почвенного плодородия, предотвращение сокращения их площадей и защиту земель от негативных внешних воздействий (Быкова, и др., 2022).
Особенно это актуально в рамках современной парадигмы почвоведения, где почва рассматривается как сложная и динамичная система, проблемы, связанные с изменением климата, приобретают особую актуальность. Изменения климата представляют серьезную угрозу для устойчивости сельского хозяйства и землепользования, воздействуя напрямую на почвенные ресурсы, включая залежные почвы, традиционно используемые в сельском хозяйстве. Эволюция этих почв под воздействием климатических изменений поднимает важные научные и практические вопросы.
Необходимость в устойчивом земледелии, адаптированном к изменениям климата, поднимает вопросы эффективного управления залежными почвами. Эти почвы, с их уникальными свойствами и биоразнообразием, требуют комплексных и научно обоснованных стратегий для сохранения их плодородия и предотвращения деградации.
Оценка потенциального плодородия почв в контексте перехода из залежного состояния в пахотное представляет собой научный процесс, включающий изучение изменений, происходящих в характеристиках почвенного профиля при воздействии антропогенных факторов, таких как пашня. В данной магистерской диссертации верификация модели потенциального плодородия является неотъемлемой частью научного исследования, учитывающих множество факторов, влияющих на почвенные свойства. Модель учитывает физические, химические и биологические аспекты взаимодействия почвы с антропогенными воздействиями, связанными с их распашкой.
Верификация модели потенциального плодородия включает сопоставление результатов, предсказанных моделью, с фактическими данными по урожайности почв по хозяйствам Ярославской области. Этот процесс подразумевает статистический анализ и сравнение параметров моделирования с реальными показателями почвенного состояния исходно пахотных почв, этих почв, переведенных в разновозрастные залежи, а также почв, постоянно находящихся в распашке.
Экономические аспекты также подчеркивают актуальность проблемы, поскольку сельскохозяйственная деятельность тесно связана с состоянием почвы. Эффективное адаптивное управление залежными почвами в условиях изменяющегося климата имеет значение для обеспечения продовольственной безопасности и устойчивого развития агропромышленного комплекса и социально-экономического развития России, в частности, Ярославской области.
Актуальность и оригинальность исследований заключается также и в том, что мы владеем информацией по фактической урожайности почв (или агрогрупп почв) на момент 1990 г., когда эти почвы впоследствии 1) были переведены в разновозрастные залежи или 2) находились в пахотном состоянии еще не менее 30 лет. Наряду с этим, на основе современных методов и подходов, мы имеем возможность оценить климатический потенциал для исчисления нормативной урожайности пашни/залежи не только на современный момент, но пахотных почв на период 1961-1991 г., что, по-нашему мнению, позволит наиболее объективно оценить агроклиматический потенциал почв на конкретный период оценки...
1. В большинстве профилей залежных почв, через 10 лет, проявляется процесс образования дернины, у почв южного агроклиматического района диагностировано наличие темногумусового AUpa и серогумусового AYpa горизонтов. Как правило, под ними залегают пахотные постагрогенные слои (от одного до трех); они же полностью слагают прогумусированную толщу в случае отсутствия указанных выше горизонтов.
Характерной особенностью почв изученного постагрогенного ряда является появление устойчивых морфологических признаков оглеения, в большей степени в северных районах Ярославской области, не диагностируемых ранее у автоморфных агропочв до перевода их в залежь.
2. В исследованных агродерново-подзолистых почвах разного срока залежности в ряду пашня-залежь северном агроклиматическом районе содержание гумуса практически не изменилось, выявлен тренд увеличения его содержания в южном агроклиматическом районе, что указывает здесь на проградационные процессы в залежных почвах. В ряду пашня -пашня выявлено уменьшение содержания гумуса, отражающего деградационный тренд при постоянном сельскохозяйственном использовании этих почв.
3. В практической плоскости впервые оценена модель Ун по ГОСТ Р 70229-2022 в хронорядах пашня-залежь и пашня-пашня. В подавляющих случаях фактическая урожайность исходных пахотных почв по состоянию на 1979-1989 гг. оказалась существенно ниже по сравнению с рассчитанной для этих почв нормативной на этот же период и при условии перевода залежей на этом месте в пашню. Несмотря на локальные проявления гидроморфизма в почвах и разнонаправленные тенденции по содержанию гумуса, увеличение климатической составляющей Ун в северном агроклиматическом районе увеличилось на 11%, а в южном агроклиматическом районе на 14%, что в целом способствовало росту расчетных показателей Ун как залежных почв, так и почв, не испытавших трансформацию перевода в залежь.
4. Использование подхода определения потенциального плодородия пахотных почв и почв разновозрастных залежей с помощью определения Ун по ГОСТ Р 70229-2022, тесно коррелирующей с ПЭи (где учтена агрохимическая составляющая) подтверждает необходимость использования в кадастровых работах именно расчетных показателей (в том числе - климатической составляющей) вместо данных по фактической урожайности.
Характерной особенностью почв изученного постагрогенного ряда является появление устойчивых морфологических признаков оглеения, в большей степени в северных районах Ярославской области, не диагностируемых ранее у автоморфных агропочв до перевода их в залежь.
2. В исследованных агродерново-подзолистых почвах разного срока залежности в ряду пашня-залежь северном агроклиматическом районе содержание гумуса практически не изменилось, выявлен тренд увеличения его содержания в южном агроклиматическом районе, что указывает здесь на проградационные процессы в залежных почвах. В ряду пашня -пашня выявлено уменьшение содержания гумуса, отражающего деградационный тренд при постоянном сельскохозяйственном использовании этих почв.
3. В практической плоскости впервые оценена модель Ун по ГОСТ Р 70229-2022 в хронорядах пашня-залежь и пашня-пашня. В подавляющих случаях фактическая урожайность исходных пахотных почв по состоянию на 1979-1989 гг. оказалась существенно ниже по сравнению с рассчитанной для этих почв нормативной на этот же период и при условии перевода залежей на этом месте в пашню. Несмотря на локальные проявления гидроморфизма в почвах и разнонаправленные тенденции по содержанию гумуса, увеличение климатической составляющей Ун в северном агроклиматическом районе увеличилось на 11%, а в южном агроклиматическом районе на 14%, что в целом способствовало росту расчетных показателей Ун как залежных почв, так и почв, не испытавших трансформацию перевода в залежь.
4. Использование подхода определения потенциального плодородия пахотных почв и почв разновозрастных залежей с помощью определения Ун по ГОСТ Р 70229-2022, тесно коррелирующей с ПЭи (где учтена агрохимическая составляющая) подтверждает необходимость использования в кадастровых работах именно расчетных показателей (в том числе - климатической составляющей) вместо данных по фактической урожайности.
