Курсовая работа: Факторы территориальной дифференциации агроландшафта и перспективы сохранения степей Белгородской области

В работе использованы данные дистанционного зондирования при выявлении сохранившихся целинных участков степной растительности Белгородской области (Tishkov et al., 2020). Всего было выявлено более 700 участков на площади около 39 тыс. га (около 2% площади области), часть которых была описана и верифицирована полевыми методами. Имеющиеся региональные ООПТ области мелкоконтурные и оказались на карте вне масштаба. Среди ООПТ наибольшую площадь и количество составляют комплексные заказники (табл. 1).

Таблица 1. Сеть региональных природных парков и заказников Белгородской области (Официальный сайт Управления ..., 2021) по состоянию на 1 августа 2021 г.

Для решения первой задачи исследования, в приложении MS Excel была составлена база данных (БД), вмещающая сведения об изменении площадей сельскохозяйственных угодий в пределах каждого МР Белгородской области за период 1990-2020 гг., что позволило установить направления динамики площадей агроландшафтов и рассчитать изменение их площадей.

В БД были добавлены показатели наличия нарушений природной среды (площади эрозионноопасных земель, площади распространения оврагов, площади закарстованных земель); показатели влагообеспеченности территории и сельскохозяйственной продуктивности климата (величина биоклиматического потенциала (БКП) и коэффициент увлажнения Сапожниковой (Кувл.), модификации которых отражают комплексное влияние изменений региональной климатической системы на продукционные возможности агроландшафта; Снакин, Хрисанов, 2001); показатели влияние хозяйственной деятельности на природную среду (площади, подверженные техногенному загрязнению в ходе функционирования промышленных предприятий, объектов ГДК и АПК; площади складирования отходов производства (ОП); количество предприятий по утилизации и переработке промышленных отходов (ПО); количество объектов, имеющих стационарные источники загрязнения природной среды); показатели, характеризующие ведение сельскохозяйственной деятельности (объем урожайности сельскохозяйственных культур в расчете на убранную площадь и объем минеральных удобрений, внесенных под посевы сельскохозяйственных культур); эсоциально-экономические показатели (численность экономически активного сельского населения; объем инвестиций, поступающих в АПК; объем продукции сельского хозяйства; количество прибыльных сельскохозяйственных организаций).

Выбор показателей связан с получением комплексной характеристики Белгородской области как региона, где происходит наращивание объемов сельскохозяйственного производства, наблюдается динамика площадей сельскохозяйственных угодий, возникают конфликты природопользования, происходит изменение численности экономически активного сельского населения и отмечается неравномерность поступления инвестиций в отрасли экономики.

На втором этапе исследования БД была интегрирована в программную среду ArcGIS, в которой был выполнен совместный пространственно-временной анализ влияния этих показателей на динамику площадей агроландшафтов на внутрирайонном уровне за период 1990-2020 гг.

Были установлены три ареала, вмещающие МР, идентичные по природным условиям, в которых сформировались агроландшафты, по характеру нарушений природной среды, по специфике хозяйственного освоения, а также по схожести экологической и социально-экономический обстановки: 1) агро-ресурсный ареал концентрации промышленности вблизи крупных городов в западной и центральной частях области, 2) агро-ресурсный ареал наличия конфликтов сельскохозяйственного и промышленного природопользования в северной части области, 3) агро- ресурсный ареал юго-восточной сельскохозяйственно-промышленной части области. Принимались во внимание межотраслевые связи между МР. Установленные ареалы демонстрируют внутрирегиональные различия организации природопользования и особенности связей, возникающих при взаимодействии природной среды, хозяйства и населения.

На третьем этапе исследования, для выявления взаимосвязи между изменением площадей агроландшафтов (в %) и изменением величины каждого показателя из БД (в %) в период 19902020 гг. на внутрирайонном уровне в границах каждого установленного ареала был выбран коэффициент линейной корреляции Пирсона, который рассчитывался с помощью приложения MS Excel (функция «коррел», которая выдает коэффициент корреляции двух массивов данных). Теснота корреляционной связи оценивалась по «шкале Чеддока»: слабая (0.1 < r < 0.3), умеренная (0.3 < r < 0.5), заметная (0.5 < r < 0.7), высокая (0.7 < r < 0.9), весьма высокая (0.9 < r < 0.99; Котеров и др., 2019). Все выявленные зависимости описываются линейными функциями с достоверным коэффициентом аппроксимации R2 > 0.71. Для проверки статистической значимости коэффициента корреляции использовался t-критерий Стьюдента. Частота измерений (n) для каждого ареала соответствовала количеству МР, образующих данный ареал. Число степеней свободы (df) для каждого ареала определялось по формуле: df = (n + n2) - 2. Критическое значение t-критерия Стьюдента (^р) для уровня значимости а = 0.05 (при котором корреляционная связь значимая) с учетом числа степеней свободы (df) сравнивалось с рассчитанным. Рассчитанное значение t-критерия Стьюдента оказалось больше t^, что свидетельствует о статистической значимости r (уровень значимости < 0.05). Корреляционный анализ позволил установить наиболее значимые факторы, обусловливающие динамику площадей агроландшафтов на внутрирайонном уровне в границах ареалов за анализируемый период.

На четвертом этапе исследования, данные по структуре современного агроландшафта и ее динамике в период с 1990 по 2020 гг. были сопоставлены с данными по сохранившимся целинным степным участкам Белгородской области и землям заповедного фонда.

В работе использованы официальные данные Федеральной службы государственной статистики по муниципальным районам области (Официальный сайт Росстата, 2021) и Белгородстата (Итоги ..., 2018; Статистический ..., 2019), доклады Росреестра (Доклад ..., 2015, 2020, 2021), Департамента агропромышленного комплекса и воспроизводства окружающей среды Белгородской области (Дегтярь и др., 2016; Государственный ..., 2020), Департамента экономического развития Белгородской области (Стратегия ..., 2019), картографические материалы ФГБУ «Центр агрохимической службы «Белгородский» (Природные ..., 2021) и НИУ «БелГУ», отчеты Министерства сельского хозяйства РФ (Гордеев и др., 2006), справочники по климату (Научноприкладной ..., 1990; Научно-прикладной ..., 2018) и базы данных Национального управления океанических и атмосферных исследований (База по осадкам и температуре ..., 2021).

Принято во внимание, что Постановлением Правительства Белгородской области 15 августа 2016 г. (№ 299-пп) был утвержден перечень ООПТ регионального значения области (всего 300), среди которых преобладают участки лесов (Постановление Правительства ..., 2016) на землях лесного фонда и поселений. К собственно степным ООПТ в агроландшафте (на сельскохозяйственных землях), по-видимому, можно отнести лишь территории некоторых региональных природных заказников, например, «участок нетронутой степи у с. Ковалево» (380 га), «Меловая гора вблизи с. Беломестное» (30 га) и т.п., которые целевым образом сохраняют степные экосистемы.

В Белгородской области наблюдается уникальное, с нашей точки зрения, явление - объектами территориальной охраны природы становятся не участки сохранившейся зональной растительности (луговые и настоящие степи), а фрагменты вторичных лесов и искусственные лесные насаждения, в т.ч. на землях поселений. Отчасти этим, а также различиями в ведомственных интересах (лесохозяйственных и аграрных) можно объяснить факт, что высвобождающиеся из-под пашни степные участки редко становятся объектами территориальной охраны.

По данным Управления лесами Белгородской области в регионе действуют 314 ООПТ на площади 301106.9 га (Официальный сайт Управления ..., 2021). В «Докладе о состоянии и использовании земель Белгородской области за 2020 год» (2021) на 1 января 2021 г. отмечено, что земли ООПТ, как и прежде, занимают 2.8 тыс. га или 0.1% от общей площади области. К ним относятся земли природного заповедника «Белогорье» и его участки: «Лес на Ворскле» в Борисовском районе, «Ямская степь» и «Лысые горы» в Губкинском районе, «Стенки Изгорья» в Новооскольском районе. Важно отметить, что эти цифры относятся к землям природоохранного назначения, а региональные ООПТ сосредоточены в основном на лесных и сельскохозяйственных землях и землях поселений и попадают в другие категории статистики. В итоге, например, региональные заказники, природные парки и памятники природы на сельскохозяйственных землях (в границах агроландшафта) фактически не представлены, хотя соответствующие данному статусу объекты (сохранившиеся участки степной растительности, старые залежи, деградированные степные выпасы и пр.) в их структуре имеются.

Результаты и обсуждение

С 1990 по 2020 гг. площади агроландшафтов Белгородской области уменьшились на 167.5 тыс. га. Динамика площадей составила: пашни - -44.5 тыс. га, пастбища - -48.7 тыс. га, сенокосы - +17 тыс. га, многолетние насаждения - +6.7 тыс. га в хозяйствах всех категорий (Официальный сайт Росстата, 2021). На протяжении 30-ти лет площади заброшенных сельскохозяйственных угодий постепенно уменьшались, степные залежи распахивались, либо переходили в земли промышленности и поселений. Шанс создания на старых залежах степных ООПТ был упущен (Китов и др., 2016). Согласно итогам Всероссийской сельскохозяйственной переписи в 2016 г. площади залежных земель составили 12.5 тыс. га - самое низкое значение в Центральном федеральном округе (Итоги ..., 2018), а к 2020 г. их площади не превысили 0.1 тыс. га (Доклад ..., 2020). Площади посевов сельскохозяйственных культур сократились на 161 тыс. га с 1990 по 2020 гг. Пахотные земли, не выбывшие из сельскохозяйственного оборота, не переведенные в другие виды сельскохозяйственных угодий или в другую категорию, а также не используемые под посевы сельскохозяйственных культур, отводилась под посевы многолетних трав (Природные ., 2007).

Начиная с 2014 г. в некоторых МР Белгородской области отмечаются положительные тренды динамики площадей посевов (в Белгородском - +4.9%, Краснояружском - +0.5%, Новооскольском - +6.4%; Доклад ..., 2015, 2020, 2021) на фоне сокращения площадей сельскохозяйственных угодий Белгородской области (на 11.2%). Несмотря на то что с 2014 г. рост площадей посевов не достиг значений 1990 г., продукция растениеводства в фактически действовавших ценах выросла на 70% при росте урожайности с 20 до 46 ц с 1 га убранной площади (Статистический ..., 2019). Данный факт можно объяснить переводом сельского хозяйства на адаптивно-ландшафтную основу, внедрением систем точного земледелия, применением агротехнологий в соответствии с ландшафтно-экологическими особенностями региона, внесением удобрений и поступлением инвестиций, наибольший объем которых освоен в сельском хозяйстве (Стратегия ..., 2019). В 2020 г. в России средняя урожайность зерновых культур составила 28.9 ц/га (Медведева, 2021), а в Белгородской области этот показатель достиг 55.3 ц/га, что вполне компенсирует «сжатие» аграрного пространства в области.

На территории Белгородской области выявлены ареалы, объединяющие МР со схожим изменением площадей сельскохозяйственных угодий в структуре агроландшафтов, схожей специализацией сельского хозяйства, идентичными изменениями природной, социальной, экономической и экологической ситуации в период 1990-2020 гг. (рис. 1).

Агро-ресурсный ареал концентрации промышленности вблизи крупных городов в западной и центральной частях области (рис., контур 1). Ареал расположен в лесостепной зоне и сформировался на месте злаково-разнотравных степей и остепненных лугов на слабо- и среднеэродированных черноземах типичных, черноземах выщелоченных и темно-серых лесных почвах. Среди главных природных факторов, лимитирующих развитие сельского хозяйства: карст (за период 1990-2020 гг. количество открытых карстовых форм рельефа увеличилось на 10% и составляет от 10 до 25 форм на 100 км2) и густая долинно-балочная сеть (густота долинно-балочной сети варьирует от 0.6 до 0.8 км/км2; Природные ..., 2021). Применяемая адаптивно-ландшафтная система земледелия, в сочетании с противоэрозионными мероприятиями, способствовала сдерживанию роста площадей эродированных угодий (Доклад ., 2020), удельный вес которых среди сельскохозяйственных угодий достигает 65% (Строков и др., 2019).

Рис. 1. Территориальная дифференцированность агроландшафтов Белгородской области. Условные обозначения: 1 - агро-ресурсный ареал концентрации промышленности вблизи крупных городов в западной и центральной частях области, 2 - агро-ресурсный ареал наличия конфликтов сельскохозяйственного и промышленного природопользования в северной части области, 3 - агро-ресурсный ареал юго-восточной сельскохозяйственно-промышленной части области.