Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут агроекології

Української академії аграрних наук

УДК 631.111.3

Агроекологічна оцінка земель сільськогосподарського призначення

Спеціальність 03.00.16 - екологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Ракоїд Олена Олександрівна

Київ - 2007



Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Інституті агроекології Української академії аграрних наук.

Науковий керівник: кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Козлов Микола Васильович, Інститут агроекології УААН, провідний науковий співробітник лабораторії моніторингу земельних і водних ресурсів агросфери

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, Гриник Ігор Володимирович, в.о. академіка-секретаря відділення наукового забезпечення трансферу інновацій Української академії аграрних наук

кандидат сільськогосподарських наук, Нагорнюк Оксана Миколаївна, Національний аграрний університет, доцент кафедри методики навчання

Провідна установа: ННЦ „Інститут землеробства” Української академії аграрних наук, смт. Чабани, Київська обл.

Захист відбудеться 27 лютого 2007 р. об 11 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.371.01 в Інституті агроекології УААН за адресою: 03143, Київ, вул Метрологічна, 12.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституті агроекології УААН за адресою: 03143, Київ, вул Метрологічна, 12.

Автореферат розісланий 25 січня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат хімічних наук Л.І. Моклячук



АНОТАЦІЯ

Ракоїд О.О. Агроекологічна оцінка земель сільськогосподарського призначення. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16. - екологія. - Інститут агроекології УААН, Київ 2007.

Дисертація присвячена комплексній оцінці агроекологічного стану земель сільськогосподарського призначення та обґрунтуванню системи ефективних заходів щодо його поліпшення на прикладі Київської області. Дослідження базувалися на використанні фондових і статистичних матеріалів. сільськогосподарський екологічний агроландшафт ґрунтовий

Комплексну оцiнку здiйснено шляхом iнтегрування ряду показникiв, що прямо або опосередковано характеризують агроекологічний стан земель сільськогосподарського призначення і до яких належать: еколого-агрохiмiчний стан ріллі, ступiнь порушення рiвноваги у спiввiдношеннi угiдь в агроландшафтах, територiальне поширення та iнтенсивнiсть прояву грунтових деградацiйних процесiв.

За показниками структури агроландшафтів визначено їх екологічний стан та стійкість до деградації. Надано бальну оцінку еколого-агрохімічному стану орних земель та деградованості ґрунтового покриву. Визначено ступінь порушення екологічної рівноваги в біотичному кругообігу речовин. За комплексом показників проведено агроекологічну оцінку земель сільськогосподарського призначення, результати якої стали основою для прогнозування їх агроекологічного стану за різних систем землекористування та обгрунтування основних природоохоронних заходів.

Ключові слова: агроекологічний стан, агроландшафт, грунт, екологічна рівновага, деградаційні процеси, оптимізація землекористування.



АННОТАЦИЯ

Ракоид Е.А. Агроэкологическая оценка земель сельскохозяйственного назначения. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16. - экология. - Институт агроэкологии УААН, Киев 2007.

Диссертация посвящена комплексной оценке агроэкологического состояния земель сельскохозяйственного назначения, научному обоснованию природоохранных мероприятий по оптимизации соотношения угодий и систем землепользования, сохранению и восстановлению плодородия почв, повышению продукционной способности агроэкосистем на принципах устойчивого развития.

Комплексную оценку осуществлено в результате интегрирования показателей, которые как прямо, так и косвенно характеризуют агроэкологическое состояние земель сельскохозяйственного назначения, и к которым отнесены: эколого-агрохимическое состояние пахотных земель, деградированность почвенного покрова и степень нарушения экологического равновесия в соотношении угодий. Исследования основывались на использовании фондовых материалов, результатов агрохимической паспортизации полей и земельных участков, официальных статистических данных.

В разрезе административных районов, природно-сельскохозяйственных зон и в целом по Киевской области по критерию соотношения пахотных и экологостабилизирущих угодий оценено экологическое состояние сельскохозяйственных ландшафтов, определена экологическая устойчивость территории и уровень антропогенной нагрузки на земельные ресурсы. Проведена количественная оценка степени нарушения экологического равновесия в биотическом круговороте веществ, проанализирована динамика основных показателей плодородия за 35-летний период землепользования, дана бальная оценка эколого-агрохимическому состоянию пахотных почв. Оценена общая деградированность почвенного покрова с учетом территориального распространения и интенсивности проявления основных почвенных деградационных процессов.

Разработан прогноз агроэкологического состояния земель сельскохозяйственного назначения Киевской области при различных системах землепользования и предложены рекомендации производству по оптимизации современных агроландшафтов, экологически обоснованной потребности сельского хозяйства в химических мелиорантах, органических и минеральных удобрениях, применении средств биологизации земледелия.

Ключевые слова: агроэкологическое состояние, агроландшафт, почва, экологическое равновесие, деградационные процессы, оптимизация землепользования.



SUMMARY

Rakoid O.O. Аgroecological estimation of rural lands. - Manuscript.

Thesis for searching of scientific degree of candidate of agricultural sciences on the speciality 03.00.16. - ecology. - Institute of Agroecology UAAN, Kyiv 2007.

The thesis is dedicated to the complex estimation of rural lands аgroecological conditions and motivation of effective improvement actions system on the example of Kyiv region.

The complex estimation of аgroecological condition of rural lands was carried out on the basis of integration a number of parameters, which directly or indirectly characterize аgroecological condition of rural lands. There are ecologo-agrocamical condition of soils, degree of infringement of balance in the ratio of parameters of agrolandscape and degradation of a soil cover. The researches were based on both use of share and statistical materials.

On parameters of agrolandscape structure, the ecological condition of territory and its resistance to degradation was established. The status of ecological balance of humus and biological circulation of basic biogene elements were determined. Ecologo-agrocamical condition of soils and degradation of a soil cover were investigated. The complex estimation of аgroecological condition of rural lands of Kyiv region was carried out, and the results were used for forecasting its аgroecological condition in various systems of land tenure and nature protection measures is developed.

Key words: аgroecological state, agrolandscape, soil, ecological balance, degradative processes, optimisation of land tenure.



Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Значна увага, що приділяється останніми роками проблемі охорони родючості та призупинення деградації ґрунтів, пов`язана із стурбованістю суспільства станом довкілля та усвідомленням ролі ґрунтового покриву в забезпеченні екологічної та продовольчої безпеки будь-якої держави. На межі тисячоліть все більшого визнання набуває ідеологія паритетного розвитку природи і суспільства, основні положення якої були сформульовані на Міжнародній конференції ООН з питань навколишнього середовища і розвитку (Ріо-де-Жанейро, 1992). Вітаючи намір України приєднатися до світового руху за гармонійний розвиток, академік Б. Патон наголосив, що однією з найбільш актуальних проблем сучасної науки є системне дослідження природних процесів, прогнозування та комплексна оцінка змін у навколишньому середовищі під дією антропогенного навантаження, а результати таких досліджень мають стати науково обґрунтованою основою для вирішення актуальних проблем охорони довкілля і сталого розвитку.

Екологобезпечне використання земель є однією з необхідних умов сталого розвитку агросфери і суспільства в цілому. Сучасний кризовий стан земельних ресурсів України, в тому числі і Київської області, погіршення екологічного стану земель інтенсивного сільськогосподарського використання, падіння родючості ґрунтів та масштабне поширення ґрунтових деградаційних процесів зумовлюють потребу істотних змін у господарській діяльності людини та природокористуванні. У зв'язку з цим, надзвичайно важливим та актуальним є застосування комплексного підходу до оцінки сучасного агроекологічного стану земель сільськогосподарського призначення як основи для надання науково обґрунтованих рекомендацій щодо раціонального, екологічно безпечного сільськогосподарського землекористування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною науково-технічної програми комплексних досліджень Інституту агроекології Української академії аграрних наук “Агроекологічний моніторинг та моделювання сталих ландшафтів та агроекосистем” на період 2001-2005 рр. (державний реєстраційний №0101U003298), в якій автор приймала безпосередню участь.

Мета і завдання досліджень. Метою досліджень є вдосконалення методичних підходів до оцінки агроекологічного стану земель сільськогосподарського призначення на прикладі Київської області та обгрунтування заходів щодо його поліпшення на регіональному, зональному та районному рівнях землекористування.

Досягнення поставленої мети передбачало вирішення таких завдань:

1) обґрунтувати вибір критеріїв, за яким буде здійснюватися оцінка агроекологічного стану сільськогосподарських земель, узагальнити базові матеріали;

2) визначити ступінь порушення екологічного балансу у співвідношенні основних видів угідь в агроландшафтах Київської області, визначити рівень екологічної стабільності території та антропогенного навантаження на земельні ресурси;

3) дослідити фактичний стан біодинамічної рівноваги в системі “ґрунт-рослина”;

4) проаналізувати динаміку основних показників родючості та визначити сучасний еколого-агрохімічний стан орних земель;

5) оцінити інтенсивність прояву та територіальне поширення деградаційних процесів ґрунтового покриву;

6) провести комплексну оцінку агроекологічного стану сільськогосподарських земельних угідь на районному, зональному та регіональному рівнях;

7) розробити прогноз зміни агроекологічного стану інтенсивно експлуатованих земель та обґрунтувати рекомендації щодо їх екологічно безпечного використання.

Об'єкт дослідження - землі сільськогосподарського призначення.

Предмет дослідження - агроекологічний стан земель сільськогосподарського призначення в розрізі адміністративних районів та природно-сільськогосподарських зон на прикладі Київської області.

Методи дослідження. У дослідженні використовували системний метод, який враховує взаємозалежність між агроекологічним станом земель сільськогосподарського призначення і природними та антропогенними чинниками (функціональне використання земельних угідь, техногенне забруднення, застосування агротехнологій). При проведенні дослідження використовували теоретичні методи: збору та опису фактів, аналізу (співставлення, порівняння, класифікації, впорядкування, систематизації), синтезу, експертної оцінки, оптимізації. Для формалізації результатів дослідження застосовано картографічний метод.

Наукова новизна результатів дослідження. Розроблено методику комплексного оцінювання агроекологічного стану земель сільськогосподарського призначення, яка грунтується на даних щодо складу та співвідношення основних видів угідь в агроландшафтах, ступеня прояву та територіального поширення сучасних ґрунтових деградаційних процесів, еколого-агрохімічного стану орних земель на різних рівнях землекористування.

Практичне значення одержаних результатів. Запропоновані методичні підходи з комплексної агроекологічної оцінки земель сільськогосподарського призначення можуть використовуватися державними органами територіального управління, які діють у межах адміністративних кордонів, для виявлення кризових ситуацій у сільськогосподарському землекористуванні, контролю і прогнозування змін функціонування агроландшафтів, а також прийняття експертних управлінських рішень щодо планування (розробки) оперативних і довгострокових заходів з поліпшення агроекологічного стану земель сільськогосподарського призначення.

Результати роботи використані при складанні методичних рекомендацій „Агроекологічний стан орних земель Київщини: комплексна оцінка та заходи поліпшення”, розглянутих і затверджених на засіданнях науково-технічної ради Державного технологічного центру охорони родючості ґрунтів (протокол № 5 від 03.11.2005 р.); науково-технічної ради Київського обласного державного проектно-технологічного центру охорони родючості ґрунтів і якості продукції (протокол № 4 від 20.11.2005 р.) та на засіданні Вченої ради Інституту агроекології та біотехнології (протокол № 9 від 29.11.2005 р.).

Вперше на районному, зональному та регіональному рівнях Київської області проведено комплексну агроекологічну оцінку земель сільськогосподарського призначення, здійснено прогноз змін їх агроекологічного стану за різних систем землекористування та запропоновано систему конкретних грунто- і природоохоронних заходів.

Особистий внесок здобувача полягає у визначенні мети та завдань дослідження; обґрунтуванні методики дослідження екологічного стану агроландшафтів, прояву деградаційних процесів грунтового покриву, еколого-агрохімічного стану земель сільськогосподарського призначення; збиранні та систематизації вихідних матеріалів (даних грунтово-агрохімічного моніторингу, земельного кадастру, статистичної звітності); аналізі наукової літератури; узагальненні та формалізації отриманих результатів та розробці пропозицій виробництву.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на: Міжнародній науковій конференції “Сталий розвиток агроекосистем” (Вінниця, 2002), науково-практичній конференції молодих вчених “Стабілізація землекористування та сучасні агротехнології” (Чабани, 2003), VІІ Міжнародній науково-практичній конференції “Наука і освіта `2004” (Дніпропетровськ, 2004), ІІІ Міжнародній науково-практичній конференції “Динаміка наукових досліджень `2004” (Дніпропетровськ, 2004), Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених і спеціалістів „Стан та перспективи розвитку агропромислового виробництва в сучасних умовах” (Кіровоград, 2005), Всеукраїнській науково-практичній конференції „Проблеми землеробства сухого Степу в сучасних умовах” (Херсон, 2006).

Публікації. Основні положення дисертації викладено у 7 наукових працях, у тому числі 5 - у фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, шести розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаних джерел і додатків. Робота викладена на 203 сторінках і включає 124 сторінки основного тексту, 17 ілюстрацій, 35 таблиць, 9 додатків, список використаних джерел, який містить 262 найменування, з них 26 - латиницею.

Основний зміст роботи

Світовий та вітчизняний досвід з методології оцінки та природоохоронного використання земельних ресурсів (огляд літератури).

У розділі наведено критичний огляд вітчизняних та зарубіжних досліджень у галузі екологічного оцінювання земельних ресурсів, у тому числі земель сільськогосподарського призначення. Проаналізовано існуючі методичні підходи з оцінки агроекологічного стану земель залежно від складу та співвідношення угідь у ландшафтах, нормування антропогенного навантаження на довкілля та оптимізації землекористування, висвітлено досвід якісного оцінювання рівня родючості ґрунтів і деградованості ґрунтового покриву, спричиненої діяльністю людини. Доведено, що найбільш об'єктивну інформацію про фактичний агроекологічний стан інтенсивно експлуатованих земельних угідь можна отримати лише на основі найбільш повного врахування прямих і непрямих чинників, що формують екологічну ситуацію будь-якого регіону, тобто на основі комплексного підходу.

Умови та методика проведення досліджень.

Природно-кліматичні умови Київської області. Основні риси рельєфу, кліматичних і ландшафтних умов, параметри гідрологічного режиму, характер рослинності та ґрунтів Київщини визначили особливості географічного положення території області на межі Полісся і Лісостепу.

Київська область розміщена переважно на правобережжі середньої течії Дніпра. Клімат області помірно континентальний. Пересічна річна температура повітря в північній частині регіону дорівнює 6,5⁰, на півдні - 7,5⁰С, тривалість періоду з позитивною середньодобовою температурою становить 245-250 днів. Середньорічна кількість опадів варіює в межах 480-620 мм, більша їх частина (360-435 мм) припадає на теплий період року. Північна частина регіону належить до області Київського Полісся, де поширені ландшафти водно-льодовикових та алювіально-водно-льодовикових рівнин з дерново-слабопідзолистими ґрунтами, боровими та суборовими лісами, болотними комплексами. У районах Правобережного Лісостепу переважають ландшафти височинного підкласу різного ступеня розчленування, з лучно-степовими та широколистяно-лісовими рослинними угрупованнями. В районах Лівобережного Лісостепу значну площу займають терасові слабкодреновані рівнини з чорноземами глибокими, лучно-чорноземними ґрунтами, плямами солонців, поширені також заплавні лучні та болотні ландшафти та борові комплекси; гідроморфні ґрунти мають ознаки содового засолення.

Агроекологічні особливості та сучасні деградаційні процеси ґрунтового покриву Київщини. Значна різнорідність та складність структури ґрунтового покриву території Київської області зумовлена як особливостями геологічного розвитку регіону, що визначили різноманітність ґрунтотворних порід, відмінності форм рельєфу, умов поверхневого і ґрунтового стоку, так і давньою господарською освоєністю території. У зоні Полісся домінують дерново-підзолисті ґрунти (93,5%), для міжзональної території найбільш характерними є дерново-підзолисті та опідзолені ґрунти (87,9%), а в лісостеповій частині області переважають ґрунти чорноземного ряду (67,2%).

Найсерйознішим фактором зниження продуктивності земельних ресурсів та деградації агроландшафтів Київської області є водна і вітрова ерозія, поширені на чорноземних та близьких до них за родючістю ґрунтах Лісостепу (відповідно 134,6 та 55,5 тис. га). Підкислення ґрунтового розчину спостерігається на 195,0 тис. га, або на 19,4% орних ґрунтів, процеси засолення та осолонцювання лімітують родючість майже на 42 тис. га, або 3,4% орних земель. У Поліссі та в перехідній смузі перезволожено і заболочено майже третина земельних угідь (37,2 тис. га). Значна частина ґрунтового покриву області зазнала забруднення радіонуклідами Cs¹³⁷ та Sr⁹⁰ внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС.

Аналіз грунтово-екологічних умов показав, що земельному фонду області притаманна певна двоїстість: з одного боку, у ґрунтовому покриві переважають родючі чорноземні ґрунти, а з другого - процеси деградації ґрунтів охоплюють практично всю її територію. Це зумовлено як природними, так і антропогенними факторами, серед яких вирішальна роль належить чинникам, пов'язаним із функціональним використанням земель.

Методика досліджень. При проведенні комплексної оцінки застосовувались як загальноприйняті, так і модифіковані методи оцінки, в основу яких було покладено узагальнення фондових матеріалів, статистичних даних, результатів суцільного грунтово-агрохімічного моніторингу та агрохімічної паспортизації полів і земельних ділянок. Оскільки більшість інформації, що характеризує агроекологічний стан земель, зведена за адміністративними районами, за основу взято природно-сільськогосподарське районування, що дозволило виділити на території Київської області, крім Поліської та Лісостепової природно-сільськогосподарських зон, перехідну міжзональну територію, до якої віднесено Броварський, Києво-Святошинський і Макарівський райони.

Екологічну стабільність території та рівень антропогенного навантаження на земельні ресурси області визначали за рекомендаціями ДП “Головний науково-дослідний та проектний Інститут землеустрою”, враховуючи інтенсивність використання всіх видів угідь та ступінь антропогенної трансформації природних елементів ландшафту.

Фактичний стан біодинамічної рівноваги в системі “ґрунт-рослина” визначали за класичною схемою Д.М. Прянішнікова, баланс гумусу в ґрунті розраховувався за методикою ННЦ “Інститут ґрунтознавства і агрохімії ім. О.Н. Соколовського”. Для оцінки ступеня порушення рівноваги в біотичному кругообігу речовин використовували критерій інтенсивності балансу.

Динаміку основних показників родючості ґрунту за 35-річний період землекористування і визначення тенденцій в розподілі площ орних земель за класами забезпеченості гумусом і поживними елементами аналізували за узагальненими нами даними суцільного грунтово-агрохімічного моніторингу. Для визначення ступеня агрохімічної деградації ґрунтів були використані методичні підходи Чернігівського центру “Облдержродючість”. Еколого-агрохімічний стан орних земель оцінювали за модифікованим агроекологічним методом А.І.Зражевського - А.І.Сірого.

Площі деградованих і малопродуктивних земель та напрями їхньої консервації визначали згідно з методичними підходами ДП “Головний науково-дослідний та проектний Інститут землеустрою”. Потребу в органічних добривах для досягнення бездефіцитного балансу гумусу розраховували за методикою ННЦ “Інститут ґрунтознавства і агрохімії ім. О.Н.Соколовського”. Дози мінеральних добрив та обсяги хімічної меліорації визначали за методичними вказівками та нормативами ЦІНАО. Для прогнозування змін агроекологічного стану орних земель за різних систем землекористування використані методичні розробки ДП “Головний науково-дослідний та проектний Інститут землеустрою”, ННЦ “Інститут ґрунтознавства і агрохімії ім. О.Н. Соколовського” та Інституту агроекології УААН.

Методика, яку було запропоновано нами для оцінки агроекологічного стану земель сільськогосподарського призначення Київської області, ґрунтується на використанні комплексу як прямих, так і непрямих показників. До першої групи відносяться показники, за якими визначається еколого-агрохімічний стан орних земель, до другої - ступінь порушення екологічної рівноваги у співвідношенні угідь в агроландшафтах і територіальне поширення та інтенсивність прояву грунтових деградаційних процесів.

Ступінь порушення екологічної рівноваги у співвідношенні основних типів угідь в агроландшафтах оцінювали за модифікованою нами п'ятибальною шкалою, згідно з якою, з підвищенням у складі ландшафтів частки природних комплексів, ландшафти із стану порушених переходять до більш стійких. З одного боку, це рілля (Р), як головний дестабілізуючий чинник агроландшафтів, з іншого, - сумарна площа природних компонентів ландшафту (ЕСУ), що виконують екологостабілізуючу функцію.

Екологічний стан сільськогосподарських земель за проявом основних деградаційних процесів, до яких віднесено дегуміфікацію, виснаження ґрунту на азот, фосфор і калій, ерозію і дефляцію, засолення і осолонцювання, підкислення, заболочення і перезволоження, забруднення радіонуклідами, визначали за розробленою нами методикою, яка ґрунтується на оцінюванні прояву окремих деградаційних процесів за часткою середньо- та сильнодеградованих ґрунтів у ґрунтовому контурі.

Комплексну оцінку агроекологічного стану земель сільськогосподарського призначення проводили шляхом інтегрування вихідних показників в єдиний зведений індекс, який розраховували за результатами оцінки стану екологічної рівноваги у співвідношенні ріллі та екологостабілізуючих угідь, еколого-агрохімічного стану орних земель та деградованості ґрунтового покриву. Кожному з вихідних показників присвоювали певний бал за п'ятибальною шкалою, причому зростання балу свідчило про погіршення показника, що оцінювався (табл. 1). Оскільки ці показники мають різний вплив на агроекологічний стан сільськогосподарських земель, при інтегруванні кожному з них присвоювали коефіцієнт вагомості, величину якого встановлювали експертним шляхом з урахуванням прямого або опосередкованого впливу кожного фактора на ріст, розвиток і продуктивність сільськогосподарських культур.

Агроекологічну оцінку земель сільськогосподарського призначення визначали як середньозважене значення вихідних показників за формулою:

де І - інтегральний показник агроекологічного стану земель сільськогосподарського призначення, бал;

Б - показник еколого-агрохімічного стану ріллі, бал;

Д - індекс деградованості ґрунтового покриву, бал;

С - співвідношення ріллі (Р) до екологостабілізуючих угідь (ЕСУ), бал;

k₁ - k₃ - коефіцієнти вагомості показників.

Обробку, інтегрування і формалізацію показників агроекологічного стану орних земель здійснено з використанням програм Microsoft Excel 2000, Adobe PhotoShop 7.0, MapInfo 6.0.

Діагностика та оцінка ступеня порушення стану екологічної рівноваги у співвідношенні угідь.

Аналіз функціонального використання земельного фонду. Основним землекористувачем у Київській області є сільське господарство. Природні та соціально-економічні фактори зумовили формування певних територіальних відмінностей у структурі сільськогосподарського землекористування, що носять зональний характер. Найбільші площі сільськогосподарських угідь (індекс сільськогосподарської освоєності території 0,74), у складі яких домінує рілля, зосереджені в лісостеповій, найбільш ерозійно небезпечній частині області. Для сільськогосподарських земель поліських районів (індекс сільськогосподарської освоєності - 0,26) характерне помітне зменшення (у порівнянні з Лісостепом) ступеня розораності за рахунок збільшення частки природних кормових і лісових угідь.

Оцінка екологічної стабільності, рівня антропогенного навантаження та екологічного стану сільськогосподарських ландшафтів за показниками функціонального використання земель. Одним з найбільш об'єктивних показників стійкості агроландшафтів до деградації є наявність достатньої кількості елементів природної інфраструктури. Визначення екологічної стабільності території та рівня антропогенного навантаження на земельні ресурси показало, що найбільш наближеною до екологічно оптимальної структури територією є Київське Полісся, яке завдяки низькому ступеню розораності земель та середньому рівню антропогенного навантаження (Кан=2,52) має найкращий в області показник екологічної стійкості (Кес=0,74).

Збільшення розораності земель (до 50,4%) зумовило різке підвищення рівня антропогенного тиску на довкілля і зниження екологічної стабільності території перехідної міжзональної смуги та 5-ти районів лісостепової частини області (Кан=3,33, Кес=0,41). Найбільш небезпечна екологічна ситуація склалася на території 13-ти районів Правобережного Лісостепу загальною площею 1135,9 тис. га (42,1% території області), де значне перевищення екологічно обгрунтованих нормативів розораності призвело до втрати притаманної ландшафтам здатності протистояти деградаційним процесам та руйнуванню (Кес=0,28, Кан=3,68).

Оцінка екологічної ефективності систем землекористування за період після проведення земельної реформи засвідчила, що нові земельні відносини загострили проблеми землекористування області, зумовивши зниження екологічної стійкості агроландшафтів та зростання антропогенного тиску на земельні ресурси (на 2,3 і 3,0% відповідно).

Згідно з результатами оцінки екологічного стану сільськогосподарських ландшафтів, проведеної за співвідношенням ріллі (Р) до сумарної площі екологостабілізуючих угідь (ЕСУ), у межах Київської області виділено 5 екотипів територій з екологічним станом від оптимального до критичного (рис. 1).

Оптимальне співвідношення площ Р і ЕСУ (0-й екотип) властиве єдиному поліському району - Вишгородському. Території трьох інших районів зони Полісся належать до І-го, досить стійкого екотипу і також характеризуються підвищеною буферністю та задовільним екологічним станом. Порогостійкі агроландшафти (ІІ-й екотип) локалізовані у перехідній зоні. Їх екологічний стан оцінюється як задовільний, проте навіть незначні структурні зміни можуть погіршити екологічну рівновагу між угіддями. Деградовані агроландшафти з кризовим і критичним екологічним станом (III-й та IV-й екотипи) панують на всій території лісостепової частини області, займаючи близько двох третин загальнообласної площі сільськогосподарських ландшафтів.

Отже, згідно з оцінкою стану агроландшафтів Київської області, проведеною за співвідношенням та складом основних типів угідь, лише райони Полісся характеризуються благополучним екологічним станом, а найбільш вразливою є лісостепова частина області внаслідок високого рівня антропогенної трансформації природних екосистем.

Територіальне поширення, інтенсивність прояву деградаційних процесів та їхній вплив на агроекологічний стан орних земель.

Узагальнені матеріали з характеристики якості ріллі, дані еколого-агрохімічного, екотоксикологічного та радіонуклідного моніторингу свідчать, що на території Київської області поширені грунти, родючість яких обмежена негативними процесами.

Встановлено, що за сучасних умов землекористування пануючими видами деградації ґрунтів є дегуміфікація та виснаження орного шару на азот, фосфор і калій, інтенсивність прояву яких характеризується значними щорічними втратами гумусу та поживних елементів, а найбільш шкодочинним видом деградації є водна ерозія.

Порівняння загальної деградованості ріллі Київської області на районному та зональному рівнях в результаті проведення інтегральної оцінки показало що у найгіршому стані знаходяться сільськогосподарські землі Поліської зони (Д=2,3 бала). Напружений екологічний стан мають землі лісостепової частини області (Д=2,1 бали), які характеризуються значною, а угіддя 6-ти районів - високою деградованістю. Дещо у кращому стані знаходяться орні землі перехідної міжзональної території (Д=1,9 бала), а ґрунтовий покрив Києв-Святошинського району оцінюється як найменш деградований у області.

Результати досліджень дозволили обґрунтувати зміну пріоритетів у ряду традиційних і нових видів деградації для природно-сільськогосподарських зон Київ-ської області. Для зони Полісся найбільш значимими виявилися процеси дегуміфікації, виснаження на калій, забруднення радіонуклідами, підкислення та перезволоження. На території Лісостепової зони значних масштабів набули: виснаження ґрунту на поживні елементи, дегуміфікація, ерозія та дефляція, забруднення Cs¹³⁷, підкислення та засолення. На орних землях перехідної міжзональної території найбільше лімітують родючість ґрунтів процеси дегуміфікації, виснаження на основні поживні елементи, підкислення та перезволоження.

Оцінка еколого-агрохімічного стану орних земель.

Інтенсивність балансу гумусу і поживних елементів у ґрунті. Потужним фактором, що визначає не тільки еколого-агрохімічний стан ґрунтів, але й замкненість біотичного кругообігу речовин, є співвідношення між втратами і надходженням основних поживних речовин у ґрунт.

Проведені дослідження засвідчили, що зменшення обсягів внесення органічних добрив та кількості пожнивних і кореневих решток у результаті зниження урожайності культур призвели до гострого дефіциту балансу гумусу у землеробстві області (з -0,31 т/га у 1991 р. до -0,51 т/га у 2002р.), що спричинило зростаючу дегуміфікацію ґрунтів області, особливо у поліських районах, де в 1996-2001 рр. втрати гумусу перевищили 500 кг/га. Встановлено також, що останніми роками у всіх природно-сільськогосподарських зонах Київської області сальдо балансу азоту, фосфору і калію було від'ємним і щороку перевищувало 90 кг/га NPK. Найбільше вичерпуються запаси елементів живлення в зоні Лісостепу, де винос перевищує надходження у середньому на 104 кг/га. Реальні показники балансу основних поживних елементів у землеробстві Київської області значно перевищують нижню гранично допустиму межу, обґрунтовану Д.М.Прянішніковим, що свідчить про інтенсивний розвиток агрохімічної деградації ґрунтів області.

Кількісна оцінка ступеня порушення балансової рівноваги, проведена за критерієм інтенсивності балансу гумусу та поживних речовин, показала, що у 1996-2001 рр. до ґрунту було повернуто лише 39% поживних елементів, винесених урожаєм, а темпи мінералізації органічної речовини переважали її відновлення на 65%. Інтенсивність балансу азоту в середньому по області становила 50%, фосфору - 39 і калію - 27%, що відповідно у 2, 3,8 та 3,7 рази менше оптимальних нормативів.

Динаміка показників вмісту гумусу і основних поживних елементів у ґрунті за 35-річний період використання орних земель. В результаті узагальнення даних суцільного ґрунтово-агрохімічного моніторингу Київської області встановлено, що еколого-агрохімічний стан ґрунтів області за 35-річний період інтенсивного землекористування зазнавав істотних змін, які відбулися в три етапи. Протягом першого етапу, що співпав з періодом інтенсивної хімізації (1970-1990 рр.) вміст рухомого фосфору збільшився на 48 мг/кг ґрунту, або на 65%, обмінного калію - на 55 мг/кг (122%), а щорічне підвищення вмісту цих елементів становило відповідно 2,3 і 4,4%. Другий етап (1993-1996 рр.) характеризувався стабілізацією основних агрохімічних показників в орному шарі на рівні 122-124 мг Р₂О₅ та 100-101 мг К₂О в перерахунку на 1 кг ґрунту. Третій етап за часом співпадає з останнім туром грунтово-агрохімічного моніторингу, коли зниження вмісту поживних елементів в орному шарі становило 2-3 мг рухомого фосфору та 4-5 мг обмінного калію на 1 кг ґрунту.

Паралельно із зростанням або падінням агрохімічних показників родючості ґрунту спостерігалася стійка тенденція до підкислення ґрунтів чорноземного ряду (в Лісостеповій зоні за період спостережень питома вага кислих ґрунтів зросла з 6,9 до 42,8%), тоді як вміст гумусу залишався стабільно низьким (3,0% в Лісостепу та 1,7% у Поліссі) внаслідок неадекватної компенсації органічними добривами його втрат через інтенсивну мінералізацію.

Оцінка якості орних земель Київської області за основними показниками родючості. Проведена агроекологічним методом якісна оцінка грунтів Київській області засвідчила, що їх бонітет становив у середньому по області 53 бали, у тому числі у Поліссі - 40, в Лісостепу - 57, в районах міжзональної території - 43 бали. Встановлено, що на зниження оціночного балу агрохімічного стану ґрунтів області порівняно із значеннями параметрів еталонного ґрунту найбільшою мірою вплинули вміст гумусу (його частка сягає 55%), обмінного калію (52%), рухомого фосфору (40%), лужногідролізованого азоту (39%), що можна представити у вигляді такого ряду пріоритетності: гумус>К₂О>Р₂О₅>N.

Результати оцінки взято за основу групування грунтів області за класами якості еколого-агрохімічного стану та дали підставу класифікувати орні землі Київської області за придатністю для сільськогосподарського виробництва як землі високої, середньої та низької якості, що займають відповідно 14,1, 80,5 і 5,4% загальної площі ріллі.

Аналіз ефективності використання ґрунтів показав, що, незважаючи на досить високу потенційну продуктивність, у середньому в районах Полісся, Лівобережного Лісостепу та перехідної міжзональної території урожай зернових культур у 1996-2001 рр. був нижчий, ніж ресурс родючості, а загалом у 12 районах області він не був реалізований, що свідчить про нагальну необхідність впровадження комплексу організаційно-господарських та еколого-агрохімічних заходів для поліпшення становища.

Комплексна оцінка агроекологічного стану земель сільськогосподарського призначення Київської області та система практичних заходів щодо його поліпшення.

Оцінка агроекологічного стану сільськогосподарських земель за комплексом показників. Ситуація, що склалася у сільськогосподарському землекористуванні Київської області, потребує негайного застосування комплексу ефективних природо- та ґрунтоохоронних заходів. Для цього, а також з метою порівняння відносного стану районів області між собою, проведена інтегральна агроекологічна оцінка земель сільськогосподарського призначення, яка розраховується за результатами диференційованих оцінок стану екологічної рівноваги у співвідношенні ріллі та екологостабілізуючих угідь, еколого-агрохімічного стану орних земель та деградованості ґрунтового покриву.

Реалізацію інтегральної оцінки було представлено у вигляді якісної класифікації агроландшафтів Київської області і групування земельних угідь за їхнім агроекологічним станом у діапазоні від доброго до кризового. Встановлено, задовільний стан мають лише два лісостепові райони - Обухівський і Тетіївський, висока оцінка яких (відповідно 2,2 та 2,3 бала) одержана за рахунок природної родючості ґрунтів та середньої деградованості ґрунтового покриву. В найгіршому, на межі критичного та кризового, стані знаходяться землі Київського Полісся (3,0-3,7 бала) через невисокий потенціал родючості та значний ступінь деградованості дерново-підзолистих ґрунтів. Переважна частина земель області перебуває у критичному агроекологічному стані (інтегральний показник - 2,6-3,3 бала), а підвищена та висока деградованість ґрунтового покриву на фоні вкрай розбалансованого співвідношення угідь в агроландшафтах Лісостепової зони нівелює природну родючість поширених тут ґрунтів чорноземного ряду.

За результатами комплексної оцінки агроекологічного стану сільськогосподарських земель було проведено агроекологічне зонування території Київської області, у межах якої виділено території з приблизно однаковим екологічним станом агроландшафтів (агроекологічні зони): зону економічно доцільного землекористування, зону використання земель у режимі збереження, зону екологічно адаптивного використання земель та зону екологічного лиха, на основі якого запропоновано стратегію подальшого екологічно безпечного та економічно обґрунтованого землекористування.

Практичні заходи з оптимізації агроландшафтів та відтворення родючості ґрунтів. Незадовільний агроекологічний стан, яким характеризується більшість агроландшафтів Київської області, значною мірою є наслідком надмірної сільськогосподарської освоєності та розораності території. Оскільки практичне здійснення оптимізації землекористування безпосередньо через зміну співвідношення угідь на сучасному етапі неможливе, одним із напрямків раціонального використання деградованих і малопродуктивних ґрунтів є вилучення їх із інтенсивного обробітку та подальша консервація, обсяги якої, за нашими розрахунками, становлять 126,7 тис. га. За рахунок скорочення площі орних земель при одночасному підвищенні частки екологостабілізуючих природних комплексів розораність території області знизиться з 48,6 до 43,7%, на 6,2% зросте питома вага сіножатей і пасовищ, а загальна лісистість підвищиться до 24,2%.

Для істотного поліпшення еколого-агрохімічного стану земель сільськогосподарського призначення, збереження та розширеного відтворення родючості грунтів щорічно має вноситися 12852 тис. т (10,7 т/га) органічних добрив, у тому числі у Лісостепу - 10,8 т/га, у районах перехідної території та Полісся - 12,0-13,7 т/га. Хімічної меліорації потребують 583,9 тис. га кислих та 13,7 тис. га солонцевих ґрунтів, а щорічна потреба області в мінеральних добривах становить 1864,4 тис. ц. При цьому на 1 га посівної площі необхідно вносити по 156 кг д.р. NPK, у тому числі азоту - 76, фосфору - 37, калію - 44 кг на 1 гектар посівної площі.

Прогноз агроекологічного стану ґрунтів Київської області за різних систем землекористування. Для обґрунтуваня пропозицій щодо організації використання і охорони земель розроблено модель сталого землекористування Київської області, яка базується на розподілі земельного фонду за основними функціональними типами угідь - агроландшафтним, середовищестабілізуючим і селітебним.

Стратегічним напрямом використання угідь агроландшафтного типу (1654,0 тис. га, або 58,86% загальнообласної території) є еколого-економічна оптимізація співвідношення між різними видами сільськогосподарських угідь шляхом вилучення з інтенсивного обробітку деградованих і малопродуктивних земель, їхня трансформація в інші угіддя, тимчасова консервація та зосередження товарного сільськогосподарського виробництва на родючих, високопродуктивних та екологічно стійких землях.

За існуючої структури землекористування землі середовищестабілізуючого значення займають 875,3 тис. га (31,15% загального земельного фонду області). Заліснення, залуження та регенерація найбільш деградованих орних земель, які пропонується провести відповідно на 28,7, 48,2 та 9,3 тис. га, має бути першим кроком на шляху оптимізації співвідношення зазначеного функціонального типу. За прогнозом, загальна площа середовищестабілізуючого типу землекористування в Київській області становитиме 982,32 тис. га, або 34,96% території регіону.

Селітебні землі займають нині 173,77 тис. га, або 6,18% території області. Їх оптимізація має переважно господарську спрямованість, ґрунтуючись на зниженні техногенного тиску в перевантажених промислових районах (околиці м. Київ), більш рівномірному розміщенні продуктивних сил на території регіону, підвищенні господарської ролі малих і середніх поселень, рекультивації порушених земель на засадах природоохоронного відновлення.

На основі проведених досліджень було здійснено прогноз агроекологічного стану орних земель за різних систем землекористування, що дало можливість намітити економічно доцільні та екологічно обгрунтовані заходи по стабілізації рівня грунтової родючості, а в подальшому - і підвищення.

Можна стверджувати, що за існуючої системи землекористування, коли рівень розораності сільськогосподарських угідь перевищує екологічно безпечні межі, прогресує агрохімічне виснаження орних ґрунтів, а масштаби прояву таких негативних процесів як ерозія, підкислення, техногенне забруднення загрожують сьогодні самому існуванню грунту як провідному засобу сільськогосподарського виробництва, агроекологічний стан сільськогосподарських угідь буде і далі погіршуватися.

Для поліпшення системи землекористування слід вилучити з інтенсивного обробітку найбільш деградовані землі, забезпечити шляхом застосування сучасних ресурсоощадливих агротехнологій дефіцитний на 20% баланс по гумусу, на 40% - калію та рівноважний баланс по фосфору, стабілізувати все зростаючі площі кислих ґрунтів.

Оптимальним стан землекористування буде за умови досягнення екологічно безпечних показників балансу гумусу та основних елементів живлення, проведення хімічної меліорації у повних обсягах, а консервація всіх деградованих і малопродуктивних орних земель наблизить структуру агроландшафтів області до екологічного оптимуму, знизить антропогенний тиск на сільськогосподарські угіддя та підвищить їхню стійкість до деградації.



Висновки

1. У результаті аналізу світового і вітчизняного досвіду доведено, що агроекологічний стан земель сільськогосподарського призначення будь-якого регіону, у тому числі Київської області, має оцінюватися комплексно, з використанням як прямих, так і непрямих показників. До першої групи нами віднесено показники, за якими визначається еколого-агрохімічний стан орних земель, до другої - територіальне поширення та інтенсивність прояву деградаційних процесів ґрунтового покриву і ступінь порушення екологічної рівноваги у співвідношенні угідь в агроландшафтах.

2. Оцінка екологічного стану агроландшафтів, проведена за складом і співвідношенням угідь, дозволила виокремити у межах Київської області території, що різняться за екологічним станом, стійкістю до деградації та рівнем антропогенного навантаження на земельні ресурси. Показано, що задовільним станом характеризуються лише райони Полісся, а найбільш вразливою є територія лісостепової частини Київщини (63,2% агроландшафтів області), що перебуває у незадовільному та критичному екологічному стані, маючи високий рівень антропогенної трансформації природних екосистем і найнижчу екологічну стабільність.

3. Встановлено, що різке зниження обсягів застосування органічних і мінеральних добрив протягом останніх 10-15 років зумовило від'ємний баланс гумусу (-0,45 т/га) і поживних елементів (-98 кг/га) у землеробстві області, що призвело до масштабного поширення на території регіону таких негативних процесів, як підкислення, дегуміфікація, агрохімічна деградація. Узагальнення матеріалів останнього циклу суцільного грунтово-агрохімічного моніторингу засвідчило зниження вмісту рухомого фосфору в орному шарі ґрунтів Лісостепу на 10, Полісся - на 15%, а вмісту обмінного калію - відповідно на 4,8 і 2,5 %. Підкислення чорноземів, що спостерігалося протягом усього періоду спостережень, переважання площ з низьким вмістом гумусу на території області, незадовільні параметри азотного режиму ґрунтів зумовили погіршення загального еколого-агрохімічного стану ріллі, який оцінюється пересічно по області 53 балами за 100-бальною оціночною шкалою.

4. За результатами оцінки рівня деградованості орних земель обґрунтовано пріоритетний ряд традиційних і нових видів деградації для природно-сільськогосподарських зон Київської області. Для зони Полісся найбільш значимими виявилися процеси дегуміфікації, виснаження на калій, забруднення радіонуклідами, підкислення та перезволоження. На території Лісостепової зони значних масштабів набули виснаження ґрунту на поживні елементи, дегуміфікація, ерозія та дефляція. На орних землях перехідної міжзональної території найбільше лімітують родючість ґрунтів процеси дегуміфікації, виснаження на основні елементи живлення рослин, підкислення та перезволоження.

5. Комплексна агроекологічна оцінка земель сільськогосподарського призначення дозволила встановити, що у межах області немає жодного адміністративного району, ґрунти якого характеризувалися б добрим агроекологічним станом. В найгіршому, на межі критичного та кризового, стану знаходяться землі Київського Полісся через невисокий природний потенціал родючості та значний ступінь деградованості дерново-підзолистих ґрунтів. Переважна ж частина сільськогосподарських земель Київщини перебуває у критичному агроекологічному стані, а підвищена та висока деградованість ґрунтового покриву на фоні вкрай розбалансованого співвідношення угідь в агроландшафтах нівелює природну родючість ґрунтів чорноземного ряду.

6. Використання комплексного підходу при визначенні агроекологічного стану земель сільськогосподарського призначення Київської області дало змогу виявити потенційно небезпечні території та оцінити екологічні ризики при веденні сільськогосподарського виробництва, а також стало основою для обґрунтування ефективних екологостабілізуючих заходів, починаючи з оптимізації співвідношення угідь, систем землекористування та ресурсо- і енергозберігаючих агроекотехнологій вирощування сільськогосподарських культур, спрямованих на збереження і відтворення родючості ґрунтів, підвищення їхньої продуктивності та якості сільськогосподарської продукції на засадах сталого розвитку агросфери.

рекомендації виробництву

Запропоновані методичні підходи з комплексної агроекологічної оцінки земель сільськогосподарського призначення можуть використовуватися державними органами територіального управління, які діють у межах адміністративних кордонів, для виявлення кризових ситуацій у сільськогосподарському землекористуванні; контролю та прогнозування змін функціонування агроландшафтів; прийняття експертних управлінських рішень, що можуть бути основою для розробки програм оперативних і довгострокових заходів щодо поліпшення агроекологічного стану земель сільськогосподарського призначення на районному, зональному та регіональному рівнях.

Апробація результатів дослідження, проведена у 2005 році на прикладі Білоцерківського, Таращанського, Ставищенського, Іванківського, Поліського та Бориспільського районів Київської області, засвідчила можливість їхнього використання як при узагальненні результатів грунтово-агрохімічного моніторингу, так і обґрунтуванні управлінських рішень щодо нормування рівня антропогенного навантаження на довкілля, підвищення родючості ґрунтів, призупинення та попередження деградаційних процесів ґрунтового покриву.



Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Агроекологічний стан орних земель Київщини: комплексна оцінка та заходи поліпшення Методичні рекомендації / Н.А. Макаренко, О.О. Ракоїд, Є.Л. Москальов та ін.; За ред. академіка УААН О.І. Фурдичка. - К., 2005. - 54 с (обґрунтування методики дослідження, аналіз та узагальнення вихідної інформації, розробка практичних рекомендацій).

2. Сірий А.І., Козлов М.В., Ракоїд О.О. Оцінка та паспортизація сільськогосподарських земель з використанням агроекологічного методу // Агроекологічний моніторинг та паспортизація сільськогосподарських земель /За ред. В.П. Патики, О.Г. Тараріко. - К.: Фітосоціоцентр, 2002. - С. 114 - 118 (узагальнення вихідних даних, редагування).

3. Ракоїд О.О. Динаміка поживних речовин у ґрунтах Київщини // Міжвідомчий науковий збірник “Землеробство” (випуск 76). - К.: ЕКМО, 2004. - С.23-27.

4. Ракоїд О.О. Ступінь кислотності як найважливіший критерій еколого-агрохімічного стану ґрунтів // Вісник Львівського державного аграрного університету: Агрономія. - 2004. -№8. - С. 38-43.

5. Ракоїд О.О. Оптимізація співвідношення угідь як необхідна умова сталого розвитку агроекосистеми // Агроекологічний журнал. - 2005. - №2. - С. 44-47.

6. Крикунов В.Г., Крикунова О.В., Палапа Н.В., Ракоїд О.О. Оцінка орних ґрунтів Київської області // Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН (випуск 4). - К.: ЕКМО, 2005. - С. 12-17 (розрахунки, узагальнення експериментальних даних).

7. Ракоїд О.О., Москальов Є.Л. Оцінка екологічного стану орних земель за проявом деградаційних процесів // Агроекологічний журнал. - 2006. - №1. - С. 41-45 (розроблення і обгрунтування методики досліджень, збір вихідних даних, експериментальна частина, висновки).

8. Ракоїд О.О. Гумусний стан орних земель Лісостепової зони // Матеріали міжнародної наукової конференції “Сталий розвиток агроекосистем”, - Вінниця, 2002. - С.35-36.

9. Ракоїд О.О. Стан і оптимізація структури деградованих агроландшафтів Правобережного Лісостепу // Матеріали Науково-практичної конференції молодих вчених “Стабілізація землекористування та сучасні агротехнології”, - Чабани, 2003. - С. 10-11.

...