Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения в Республике Мордовия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева»

Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения в республике Мордовия

Овчинникова Анастасия Эдуардовна

г. Саранск

Рациональное использование и охрана земель - важнейшие условия эффективного природопользования и территориального планирования на всех уровнях организации государства и общества. В Земельном кодексе Российской Федерации от 25 октября 2001 г. № 136-ФЗ (ред. от 18 марта 2020 г.) [1] одним из ключевых механизмов, обеспечивающих выполнение данной задачи, является государственный мониторинг земель, под которым понимается система мероприятий по наблюдению, оценке и прогнозированию состояния и использования земель на основе ряда количественных и качественных характеристик.

В Российской Федерации система государственного мониторинга в зависимости от категории земель включает два направления: мониторинг земель сельскохозяйственного назначения и мониторинг земель, за исключением земель сельскохозяйственного назначения. Таким образом, на законодательном уровне государственный мониторинг земель, относящихся к категории сельскохозяйственного назначения (т. е. земель, находящиеся за границами населенного пункта и предоставленных для нужд сельского хозяйства, а также предназначенных для этих целей [1]), имеет особое значение. Это определяется, в первую очередь, важнейшей ролью земли как средства производства, базового природного ресурса в обеспечении продовольственной безопасности страны.

Мониторинг предотвращает исключение из оборота земель сельскохозяйственного назначения, обеспечивает их вовлечение в агропромышленный комплекс, служит основой для разработки программ сохранения и восстановления плодородия сельхозугодий, осуществления мероприятий по государственному земельному надзору и контролю за соблюдением земельного законодательства землевладельцами и землепользователями.

Ведущие позиции агропромышленного комплекса в структуре экономики и высокая сельскохозяйственная освоенность территории Республики Мордовия определяют исключительную значимость мониторинга земель сельскохозяйственного назначения для функционирования эффективной модели регионального землепользования. Интенсивное использование земельных ресурсов закономерно сопровождается комплексом неблагоприятных геоэкологических процессов, в разной степени характерных для земель региона: эрозия почв, снижение запасов гумуса и обеспеченности элементами питания почв, закисление почв, разрушение их структуры и др. Очевидно, что в основе минимизации указанных деструктивных процессов должны быть заложены ландшафтно-экологические принципы организации региональной системы землепользования [2, 3, 4 и др.], что справедливо и для мониторинга земель сельскохозяйственного назначения как важнейшего обеспечивающего механизма [5]. Важное направление мониторинга земель сельскохозяйственного назначения - агрохимические обследования. В Республике Мордовия такие мероприятия осуществляет Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Мордовия совместно с ФГБУ «Государственный центр агрохимической службы «Мордовский»». При проведении агрохимического мониторинга земель сельскохозяйственного назначения используются современные технологии, что дает возможность осуществлять качественный анализ, оперативную оценку состояния и использования земель. Перечень данных, полученных в результате агрохимического мониторинга, далее используется при подготовке отчетов ФГБУ «Государственный центр агрохимической службы «Мордовский»» [6] и Региональных докладов о состоянии и использовании земель в Республике Мордовия Управления Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии по Республике Мордовия [7]. Приведем основные результаты агрохимического мониторинга сельскохозяйственных земель региона на основе ряда показателей. В таблице 1 представлены результаты параметров плодородия наиболее распространенных почв в республике на 01.01.2019 г.

Таблица 1. Результаты агрохимического обследования почв Республики Мордовия (составлено на основе отчета ФГБУ «Государственный центр агрохимической службы «Мордовский»» [6])

Приведенные данные показывают, что почвенный покров Мордовии характеризуется значительной дифференциацией содержания гумуса, фосфора, калия и кислотности почв. С целью обобщения результатов мониторинга проведен кластерный анализ, позволивший объединить почвы в кластеры, исходя из их свойств (рисунок 1). Исходные данные были нормированы на основе общепринятой формулы линейного масштабирования. Анализ проведен в программном продукте STATISTICA на основе метода Joining (tree-clustering) c использованием алгоритмов Варда (Ward?s method) и полной связи (Complete Linkage).

Рис. 1. Результаты кластерного анализа почв Республики Мордовия
на основе функции Joining (tree-clustering)

Дальнейший анализ кластеров проходил с использованием метода K-means. Проведенный дисперсионный анализ для определения значимости различия между кластерами показал значения существенно меньше 0,05, что свидетельствует о значимом различии.

Статистический анализ на основе применения алгоритмов Ward?s method и Complete Linkage позволяет практически идентично выделить кластеры почв, сходных между собой по агрохимическим показателям. При анализе дендрограмм целесообразно выделить три кластера. Наиболее однозначно интерпретируется третий кластер, куда входят дерново-подзолистые, светло-серые лесные оподзоленные, серые лесные оподзоленные, пески гумусированные. Кластерный анализ методом K-means показал, что для данных почв характерны наиболее низкие показатели плодородия (рисунок 2). Так, среднее по кластеру значение средневзвешенного содержания гумуса ниже в 6,04 и 4,45 раза, чем во втором и первом кластерах соответственно; P2O5 - в 5,16 и 2,44 раза; K2O - в 5,45 и 2,87 раза; физической глины - в 3,57 и 3,30 раза.

Рис. 2. Результаты кластерного анализа почв Республики Мордовия на основе функции K-means

Алгоритмы Ward?s method и Complete Linkage показали определенные различия в выделении первого и второго кластеров. С учетом результатов метода K-means в первый кластер вошли темно-серые лесные оподзоленные, черноземы оподзоленные малогумусные, черноземы оподзоленные среднегумусные, аллювиальные дерновые слоистые, аллювиально-болотные почвы; во второй - черноземы оподзоленные тучные, черноземы выщелоченные малогумусные, черноземы выщелоченные среднегумусные, черноземы выщелоченные тучные, лугово-черноземные среднегумусные, аллювиальные дерновые зернистые и слоисто-зернистые почвы.

Почвы второго кластера имеют самые высокие агрохимические показатели. Основная метрика различия - содержание P2O5, K2O, гумуса. Среднее содержание P2O5 по почвам второго кластера в 2,12 раза больше аналогичного показателя первого кластера. По K2O регистрируется превышение в 1,90 раза, по гумусу - в 1,36 раза. Получение результаты дают основание полагать, что в основе выравнивания ситуации по уровню плодородия лежит устранение дисбаланса, в первую очередь, по этим трем параметрам. гумус мелиорация почва эрозионный

Не менее важный аспект анализа результатов мониторинга сельскохозяйственных земель - выявление динамики параметров во времени. Ранее проведенный ретроспективный анализ показателей [5] свидетельствует об общей отрицательной динамике и о некотором снижении качества земель сельскохозяйственного назначения в регионе. Наиболее плодородными почвами в республике остаются черноземы. В черноземах различного механического состава содержится 5-9,8 % гумуса, обменного калия - 127-235 мг/кг, обменного фосфора - 88-208 мг/кг и общего азота 0,3-0,65 %. Мощность гумусового горизонта (А+B1) достигает 50 см и более. Степень насыщенности основаниями очень высокая (84-95 %).

Одним из способов повышения и восстановления плодородия почв является внесение органических удобрений (компоста, подстилочного навоза, навозной жижи, торфа и др.). Так, по итогам 2018 г. в пашенные земли Мордовии было внесено 560,6 тыс. т органических удобрений. Среди административных единиц республики лидирующие позиции занимают Лямбирский (113,0 тыс. т), Чамзинский (93,4 тыс. т) и Старошайговский (73,5 тыс. т) районы.

С целью создания бездефицитного баланса гумуса необходимо ввести научно-обоснованную структуру посевных площадей и систему внесения удобрений, составленную с учетом особенностей почвенного плодородия и возделывания культур. Следует учитывать, что наибольшая минерализация гумуса происходит в чистом пару и под пропашными культурами. Под зерновыми и зернобобовыми она значительно ослабевает, при возделывании бобовых (клевер, люцерна) постепенно баланс гумуса восстанавливается. Поэтому в севооборотах рекомендуется расширить площади многолетних трав, особенно бобовых. Важным для поддержания уровня плодородия является сохранение стерни после плоскостной обработки. Для закрепления новообразованных гумусовых соединений необходимо вносить известь. Особенно хороший эффект достигается на дерново-подзолистых и серых лесных почвах. Однако в 2018 г. работы по известкованию почв не проводились.

Реакция почвенного раствора значительно колеблется - от сильнокислой до нейтральной. Черноземы, как правило, имеют слабокислую реакцию. Значительная часть дерново-подзолистых, серых лесных оподзоленных почв попадает в группу сильнокислых. Темно-серые лесные и аллювиальные почвы - преимущественно среднекислые и слабокислые почвы.

Основным способом восстановления оптимальных кислотно-основных свойств почв остается известкование. Известкование способствует длительному сохранению в доступной форме внесенных фосфорных удобрений, усиливает мобилизацию почвенных фосфатов и улучшает азотный режим почвы. В этих условиях в почвенном растворе проявляется антагонизм различных солей и значительно возрастает потребность в калийных удобрениях. Наиболее нуждаются в известковании дерново-подзолистые и серые лесные почвы.

Мероприятия по известкованию почвенного покрова имеют в регионе значительную ресурсную базу, на которой работают ряд профильных организаций. Самое широкое применение среди мягких известковых пород имеет доломитовая мука. В отличие от известковых туфов и озерной извести, доломитовая мука содержит кроме кальция много других питательных веществ, например, магний. Благодаря примеси магния, доломитовая мука значительно повышает свое полезное действие на таких культурах, как клевер, люцерна, свекла, картофель, люпин.

Результаты мониторинга сельскохозяйственных земель показывают, что для сельхозугодий республики, помимо проанализированных выше некоторых показателей плодородия, характерна значительная дифференциация по обеспеченности микроэлементами: пахотные почвы республики имеют высокое содержание подвижного бора - 85,4 %, меди - 92,8 % от площади пашни и среднее содержание молибдена - 59 %, подвижного марганца - 75 %, цинка - 37,6 %, кобальта - 57,9 %. Для серы характерна низкая обеспеченность - 79,4 % от обследованной площади пашни (таблица 2).

Таблица 2. Обеспеченность подвижными формами микроэлементов и серой, тыс. га [6]

Важным направлением мониторинга сельскохозяйственных земель является анализ неблагоприятных экзогеодинамических процессов, среди которых наибольшее негативное влияние оказывает водная и ветровая эрозия. По данным Управления Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии по Республике Мордовия [7] более 50 % почв региона характеризуются слабой эрозионной устойчивостью, около 20 % (307,8 тыс. га) являются эродированными. По оценкам, содержащимся в региональном докладе, наибольшие площади таких земель регистрируются в Атяшевском, Большеберезниковском, Инсарском, Ичалковском, Ковылкинском, Ромодановском и Чамзинском районах.

Наиболее эффективными мерами борьбы с эрозией почв являются агротехнические противоэрозионные мероприятия. В условиях республики они должны быть направлены на широкое применение приемов обработки почв, обеспечивающих уменьшение стока воды. Каждая борозда или гребень даже небольших размеров, образованные при вспашке, культивации, посеве или других видах работ поперек склона, будут уменьшать поверхностный сток и препятствовать смыву.

Экономическая эффективность мероприятий по повышению плодородия почв, оптимизации микроэлементного состава, минимизации деструктивных экзогеодинамических процессов, закономерности которых выявляются в ходе мониторинга земель сельскохозяйственного назначения, характеризуется увеличением роста урожайности сельскохозяйственных культур. Проведение такого анализа для различных почв сельскохозяйственных угодий региона - сложная и на практике трудновыполнимая задача, решение которой должно быть основано на поиске математико-статистических закономерностей. Так, на основании данных таблицы 1 в первом приближении была исследована зависимость урожайности почв республики и продуктивности от ключевых физико-химических показателей. Выявлена корреляционная связь между физико-химическими параметрами и урожайностью / продуктивностью в различных группах почв (таблица 3).

Таблица 3. Показатели зависимости средней урожайности / продуктивности от физико-химических показателей почв

Анализ результатов статистического анализа показывает, что коэффициенты корреляции варьируются в пределах от 0,44 (между содержанием фосфора в почве и урожайностью многолетних насаждений) до 0,96, т. е. почти до полной линейной зависимости (между содержанием физической глины в почве и урожайностью сахарной свеклы). В целом, большая часть коэффициентов свидетельствует о сильной степени связи (r ? 0,7) между показателями плодородия почв и урожайностью культур / продуктивностью сельскохозяйственных угодий. Безусловно, полученные значения требуют дальнейшей верификации с учетом агроклиматических, организационно-хозяйственных и иных факторов.

Анализ результатов мониторинга земель сельскохозяйственного назначения в Республике Мордовия показывает, что для совершенствования управленческих решений в сфере оптимизации сельскохозяйственного землепользования необходим ряд мер. Приведем некоторые из них:

обобщить данные по изученности земельного фонда Республики Мордовия, содержащиеся в разноотраслевых фондах;

организовать систему мероприятий по обновлению материалов почвенных и геоботанических обследований, последний раз проводимых в республике в 1980-1990-е гг. (по данным Управления Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии по Республике Мордовия [7] результаты таких обследований, содержащиеся в государственном фонде данных, полученных в результате проведения землеустройства, нуждаются в полном обновлении);

создать научно обоснованную сеть стационарных ключевых участков (тестовых полигонов) для наблюдения за негативными процессами, происходящими на землях сельскохозяйственного назначения;

организовать постоянную систему комплексного наблюдения за основными негативными явлениями на тестовых полигонах;

провести инвентаризацию и актуализировать карты размещения объектов, оказывающих негативное воздействие на состояние земельного фонда республики;

провести обследования и актуализировать карты загрязнения земель пестицидами, тяжелыми металлами и радионуклидами;

продолжить работу по созданию на основе дешифрирования многозональных космических снимков оперативных тематических карт, отражающих структуру посевных площадей, темпы урожайности и агрохимические параметры;

продолжить системную реализацию практических мероприятий по охране земель и повышению плодородия почв, включая мониторинг их проведения (организация рациональных севооборотов, реализация научно обоснованных систем обработки почв и внесения удобрений, применение современной агротехники и др.).

Таким образом, результаты проведения мониторинга земель сельскохозяйственного назначения являются основой для принятия верных управленческих решений по рационализации сельскохозяйственного землепользования. Проведенный анализ показал, что для дальнейшего выстраивания эффективной модели сельскохозяйственного освоения ландшафтов региона необходима реализация мероприятий по повышению почвенного плодородия, обеспечению оптимальных кислотно-основных свойств почв, минимизации деструктивных экзогеодинамических процессов и др. Научное обоснование данных работ должно быть основано на совершенствовании системы мониторинга земель сельскохозяйственного назначения, актуализации данных почвенных и геоботанических обследований, развитии имеющихся геоинформационных ресурсов, обеспечивающих информационную поддержку программ развития сельского хозяйства в регионе.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-05-00066.

Список использованных источников

1. Земельный кодекс Российской Федерации от 25 окт. 2001 г. № 136-ФЗ (ред. от 18 марта 2020 г.) : принят Гос. Думой Федер. Собр. Рос. Федерации 28 сент. 2001 г. : одобр. Советом Федерации Федер. Собр. Рос. Федерации 10 окт. 2001 г. : ввод. Федер. Законом Рос. Федерации № 136-ФЗ // Рос. газ. - 2001. - 30 окт. (№ 211-212).

2. Кимяева В. А., Ларина А. В. Результаты геоэкологического анализа сельскохозяйственных земель Ичалковского района Республики Мордовия // Структура, динамика и функционирование природно-социально-производственных систем: наука и практика : сб. науч. тр. / редкол.: А.А. Ямашкин (отв. ред.) [и др.]. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2019. С. 29-34.

3. Ландшафтно-экологические исследования в землеустройстве, кадастрах и управлении недвижимостью / А. А. Ямашкин, С. А. Ямашкин, О.А. Зарубин, А. Н. Фролов // Структура, динамика и функционирование природно-социально-производственных систем: наука и практика : межвуз. сб. науч. тр. / редкол.: А. А. Ямашкин (отв. ред.) [и др.]. - Саранск, 2018. С. 10-19.

4. Ландшафтно-экологическое зонирование Мордовии / А. А. Ямашкин, А. А. Борисов, С. А. Ямашкин, О. А. Зарубин // Междунар. науч.-исслед. журн. 2017. № 4-1 (58). С. 50-53.

5. Овчинникова А. Э., Зарубин О. А. Ландшафтно-экологические основы организации мониторинга сельскохозяйственных земель в Республике Мордовия // Журналистика и география : материалы Всерос. науч.-практ. конф. с муждунар. участием, 20-21 марта 2020 г., г. Воронеж : в 2 т. / сост.: В.В. Тулупов, В. В. Свиридов. Воронеж, 2020. Т.1. С. 231-236.

6. О проделанной работе ФГБУ «Государственный центр агрохимической службы «Мордовский» за 2018 г. : отчет. Саранск, 2019. 203 с.

Аннотация

Статья посвящена вопросам мониторинга земель сельскохозяйственного назначения в Республике Мордовия за 2018 г. Выполнен статистический анализ ряда мониторинговых показателей, который показал необходимость проведения мероприятий по устранению дисбаланса гумуса, мелиорации кислых почв, минимизации эрозионных процессов. Формулируется вывод о необходимости разработки мероприятий по совершенствованию системы мониторинга с целью оптимизации сельскохозяйственного землепользования в регионе.

Размещено на Allbest.ru