CC BY
122
doi: 10.24411/0235-2451-2021-10102
УДК 631.42
Опыт совмещенной оценки нейтрального баланса деградации земель Волгоградской области и их эколого-экономического ущерба*
Е. В. ЦВЕТНОВ1, О. А. МАКАРОВ12, О. Б. ЦВЕТНОВА1, Н. Р. КРЮЧКОВ1
'Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Ленинские горы, 1, стр. 12, ГСП-1, Москва, 119991, Российская Федерация
2Учебно-опытный почвенно-экологический центр МГУ имени. М. В. Ломоносова, пос. Чашниково, п/о Ударный, Солнечногорский р-н, Московская обл., 141592, Российская Федерация
Резюме. Исследования проводили с целью эколого-экономической оценки деградации земель Волгоградской области с использованием двух методологических подходов - определение нейтрального баланса деградации земель (НБДЗ) и расчет величины ущерба от деградационных процессов. На основании базовых установок, заложенных в платформу «Trends. Earth» и рекомендуемых Конвенцией ООН по борьбе с опустыниванием для расчета НБДЗ, установлено, что его величина для Волгоградской области имеет отрицательное значение (-46,8 %). За 15 лет (с 2000 по 2015 гг.) деградации земель было подвержено 60,4 % территории области, что свидетельствует о крайне неустойчивом землепользовании в регионе. При этом наибольшее влияние на компоненту деградации земель в области оказывает показатель продуктивности. Показатель почвенного органического углерода оказался малозначимым, что связано с недостаточным качеством встроенных в платформу «Trends.Earth» глобальных данных, поскольку расчет динамики ведется не по фактическому содержанию гумуса в почвах, а на основании усредненных данных для отдельных типов наземного покрова, что требует корректировок с учетом национальных данных. Оценку ущерба от деградации сельскохозяйственных угодий всех муниципальных районов Волгоградской области проводили на примере таких процессов, как агроистощение (уменьшение содержания обменного калия, подвижного фосфора, гумуса, изменение кислотности) и осолонцевание. Каждый из этих показателей оценивали по пятибалльной шкале. Величина ущерба от деградации для муниципальных районов области варьировала от 41 руб./га для Палассовского района до 38018 руб./га для Новониколаевского района. Это обусловлено различной степенью выраженности деградационных процессов, наибольшее проявление среди которых получила дегумификация. Осолонцевание и неблагоприятный кислотно-основной режим почв играли значительно меньшую роль.
Ключевые слова: деградация земель, нейтральный баланс деградации земель, ущерб, эколого-экономическая оценка, Волгоградская область.
Сведения об авторах: Е. В. Цветнов, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: [email protected]); О. А. Макаров, доктор биологических наук, зав. кафедрой, зав. лабораторией (e-mail: [email protected]); О. Б. Цветнова, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, (e-mail: [email protected]); Н. Р. Крючков, аспирант (e-mail: [email protected]).
Для цитирования: Опыт совмещенной оценки нейтрального баланса деградации земель Волгоградской области и их эколого-экономического ущерба / Е. В. Цветнов, О. А. Макаров О. Б. Цветнова и др. // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. № 1. С. 12-15. doi: 10.24411/0235-2451-2021-10102.
* Работа поддержана грантом РФФИ №19-29-05021 мк.
Experience of combined assessment of the neutral balance of land degradation in the Volgograd region and environmental and economic damage inflicted to this land
E. V. Tsvetnov1, O. A. Makarov12, O. B. Tsvetnova1 N. R. Kruichkov1
'Lomonosov Moscow State University, Leninskie gory, 1, str. 12, Moskva, 119991, Russian Federation
2Educational-Experimental Soil and Environmental Center, Lomonosov Moscow State University, pos. Chashnikovo, p/o Udarnyi, Solnechnogorskii r-n, Moskovskaya obl., 141592, Russian Federation
Abstract. We assessed land degradation in the Volgograd region using two methodological approaches: determination of the neutral balance of land degradation (NBLD) and calculation of damage from degradation processes. Based on the basic settings of platform Trends.Earth recommended by the UN Convention to Combat Desertification for calculating the NBLD, it was found that for the Volgograd region it has a negative value (-46.8%). For 15 years (from 2000 to 2015), 60.4% of the region's territory was subject to land degradation that indicates an extremely unstable land use in the region. At the same time, it is the productivity indicator that has the greatest impact on the component of land degradation in the region. The soil organic carbon indicator turned out to be insignificant, which is due to the insufficient quality of the global data built into platform Trends.Earth, since the dynamics are not calculated on the basis of the actual humus content in soils, but it is based on averaged data for individual types of land cover, which requires adjustments taking into account national data. The damage from the degradation of agricultural land in all municipal districts of the Volgograd region was assessed using the example of such processes as agrodepletion (a decrease in the content of exchangeable potassium, mobile phosphorus, humus, and changes in acidity) and alkalinization. Each of these indicators was evaluated on a five-point scale. The damage from degradation for the municipal districts of the region varied from 41 rubles/ha for the Palassovsky district to 38,018 rubles/ha for the Novonikolaevsky district. This is due to the varying severity of degradation processes to the greatest extent manifested by dehumification. Alkalization and unfavourable acid-base regime of soils played a much lesser role.
Keywords: land degradation; neutral balance of land degradation; damage; ecological and economic assessment; Volgograd region.
Author Details: E. V. Tsvetnov, Cand. Sc. (Biol.), leading research fellow (e-mail: [email protected]); O. A. Makarov, D. Sc. (Biol.), head of department, head of laboratory (e-mail: [email protected]); O. B. Tsvetnova, Cand. Sc. (Biol.), leading research fellow (e-mail: [email protected]); N. R. Kruichkov, post graduate student (e-mail: [email protected]).
For citation: Tsvetnov EV, Makarov OA, Tsvetnova OB, et al. [Experience of combined assessment of the neutral balance of land degradation in the Volgograd region and environmental and economic damage inflicted to this land]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2021;35(1):12-5. Russian. doi: 10.24411/0235-2451-2021-10102.
Концепция «нейтрального баланса деградации земель» («Land Degradation Neutrality» (LDN) в последние годы активно разрабатывается Конвенцией ООН по борьбе с опустыниванием (КБО ООН). Она вступила в силу в 1996 г. и используется мировым научным сообществом в качестве научно-практической платформы эффективного землепользования и рационального природопользования, а также для принятия соответствующих политических и хозяйственных решений [1, 2, 3]. В определении КБО нейтральный баланс деградации земель (НБДЗ) - такое их состояние, когда объем и количество земельных ресурсов, необходимых для поддержания экосистемных функций и услуг и усиления продовольственной безопасности, остаются стабильными или же увеличиваются в конкретно определенных временных и пространственных масштабах и экосистемах.
Методология нейтрального баланса деградации земель позволяет проследить динамику состояния земель, определить тенденции их деградации. Оценка проводится по трем основным индикаторам: наземному покрову, продуктивности земель и запасам почвенного органического углерода (ПОУ). Несмотря на ряд недостатков, которые отмечают отдельные исследователи [4], эта методика обладает многими существенными преимуществами, важнейшие из которых - относительная простота и удобство использования, сопоставимость результатов исследований для различных стран, а также возможность оперативного получения обзорной информации о динамике деградации в конкретный период времени.
Особенностью рассматриваемой методологии служит то, что она не позволяет оценить степень выраженности деградационных процессов, а также рассчитать соответствующий этим процессам ущерб в денежном выражении.
Цель исследований - применение концепции НБДЗ для условий России на уровне региона (на примере Волгоградской области) и соотнесение полученных данных с эколого-экономической оценкой ущерба от деградации.
Условия, материалы и методы. Объектом исследования послужили муниципальные образования Волгоградской области, объединенные в 5 крупных сельскохозяйственных районов - Северо-Западный, Центральный, Волгоградский пригородный, Южный, Заволжский районы, которые отличаются своими почвенно-климатическими характеристиками и сельскохозяйственной специализацией. Всего в пределах этих районов насчитывается 33 муниципальные единицы.
Волгоградская область - важнейшая промышленная и аграрная территория юга России, 80 % площади которой занимают земли сельскохозяйственного назначения. Почвы и земельные ресурсы региона испытывают существенную техногенную нагрузку: в регионе развиты машиностроение и металлообработка (выпуск тракторов, судов, башенных кранов, оборудования для нефтяной промышленности, производство бурового, транспортно-складского и медицинского оборудования), топливная (добыча нефти, газа), нефтеперерабатывающая, химическая, нефтехимическая промышленность, чёрная и цветная металлургия. Регион выступает крупнейшим производителем высококачественного зерна, кукурузы, крупяных культур, семян масличных культур и растительного масла, овощей, фруктов, бахчевых. Климат области засушливый, с резко выраженной континентальностью. Волгоградская область
расположена в пределах двух почвенных зон - черноземной и каштановой: различные варианты чернозёмов занимают здесь 31,5 % от общей площади региона, а каштановых почв - 31,2 % [5]. Для почв области характерны процессы деградации, типичные для аридных территорий - осолонцевание, засоление, ветровая эрозия, агроистощение и др. При этом, ввиду развития орошаемого земледелия, в регионе особенно остро стоят вопросы засоления и осолонцевания почв.
В своих исследованиях мы использовали стандартную методику расчёта НБДЗ. Для обеспечения сопоставимости результатов исследований в различных странах разработаны специальные модули «Trends.Earth» (http://trends.earth/docs/en/), которые анализируют несколько глобальных наборов спутниковых данных, включая доступные базы национального уровня, а затем интегрируют их в удобный интерфейс, имеющий ГИС-подоснову. Платформа «Trends.Earth» осуществляет облачные вычисления для обработки массивных спутниковых изображений и переводит в доступную пользователю информацию, оценивая тенденции в землепользовании с использованием одного «зонтичного» индикатора (доля деградированных земель) и трех субиндикаторов (продуктивность земель, наземный растительный покров, запасы ПОУ в слое 0...30 см). «По умолчанию» все показатели применяют с заданными параметрами, рекомендованными КБО ООН, то есть за период с 2001 по 2015 гг. Платформа «Trends.Earth» выводит полученную информацию в виде четырех карт (в растровом формате) с основными
Таблица 1. Расчет величины нейтрального баланса деградации земель муниципальных районов Волгоградской области по базовому алгоритму
Наименование муниципального района Деградированные земли, % от общей площади Улучшенные земли, % от общей площади НДБЗ
Алексеевский 66,52 12,44 -54,08
Быковский 76,46 1,39 -75,07
Городищенский 46,53 8,73 -37,80
Даниловский 60,20 7,40 -52,80
Дубовский 70,97 3,18 -67,79
Еланский 55,89 16,18 -39,71
Жирновский 58,50 9,62 -48,88
Иловлинский 74,91 6,20 -68,71
Калачёвский 73,75 1,86 -71,89
Камышинский 58,12 6,03 -52,09
Киквидзенский 60,13 16,21 -43,92
Клетский 79,04 4,56 -74,48
Котельниковский 75,06 1,41 -73,65
Котовский 37,84 9,85 -27,99
Кумылженский 52,67 15,70 -36,97
Ленинский 45,41 17,76 -27,65
Нехаевский 61,06 23,72 -37,34
Николаевский 57,21 16,85 -40,36
Новоаннинский 63,50 12,60 -50,90
Новониколаевский 40,49 24,20 -16,29
Октябрьский 77,09 1,80 -75,29
Ольховский 71,82 7,49 -64,33
Палласовский 49,27 21,68 -27,59
Руднянский 55,94 13,98 -41,96
Светлоярский 58,36 7,70 -50,66
Серафимовичский 58,49 7,34 -51,15
Среднеахтубинский 49,80 18,48 -31,32
Старополтавский 55,90 18,29 -37,61
Суровикинский 76,21 1,38 -74,83
Урюпинский 42,38 16,62 -25,76
Фроловский 69,03 4,78 -64,25
Чернышковский 59,47 2,85 -56,62
Волгоградская область 60,44 10,66 -49,78
показателями и итоговых табличных данных, а также в целом по показателю цели устойчивого развития (ЦУР) 15.3.1.
Применение модуля «ТгепСв.ЕагШ» с базовыми настройками к анализируемому региону позволило рассчитать нейтральный баланс деградации земель в период 2000-2015 гг.
Расчеты величины ущерба от деградации земель Волгоградской области в целом проводили в соответствии с методикой, утвержденной приказом Роскомзема и Минприроды России от 17 июля 1994 г. (Методика определения размеров ущерба от деградации почв и земель. М., 1994, http://docs.cntd.ru/ document/9014048). Использовали следующие показатели деградации земель: уменьшение содержания обменного калия, уменьшение содержания подвижного фосфора, уменьшение содержания гумуса, изменение показателя кислотности почв, а также показатель их осолонцевания. Источником информации послужили данные учреждений агрохимической службы Волгоградской области (ФГБУ ЦАС Волгоградский, ФГБУ САС Камышинская, ФГБУ САС Михайловская) за различные годы (2009-2020 гг.).
Для расчета степени деградации земель по указанным выше показателям по 5-балльной шкале применяли результаты группировок почв в соответствии с их кислотностью, а также обеспеченностью основными элементами питания растений и гумусом. Кроме того, использовали эталонные значения этих показателей состояния почв из литературных источников (Зонально-провинциальные нормативы изменений агрохимических, физико-химических и физических
показателей основных пахотных почв европейской территории России при антропогенных воздействиях. Метод. рекомендации/А. С. Фрид, И. В. Кузнецова, И. Е. Королева и др. М.: ГНУ Почв. ин-т им. В. В.Докучаева, 2010. 176 е.; [6]).
Некоторое несовпадение периодов времени, за которые проводили апробацию двух методов исследования - нейтрального баланса деградации земель и оценки ущерба земельных ресурсов от деградацион-ных процессов - обусловлено различием источников информации для расчетов (для НБДЗ использовали рекомендации КБО ООН, для оценки ущерба - результаты двух последних пятилетних циклов сплошного агрохимического обследования).
Результаты и обсуждение. За НБДЗ принимали разницу между улучшенными и деградированными землями. Величина НДБЗ для Волгоградской области, рассчитанная по базовым настройкам «ТгепСз.ЕагШ», в соответствии с данными табл. 1, имеет отрицательное значения (-46,8 %). С 2000 по 2015 гг. деградации земель было подвержено 60,4 % территории области, тогда как улучшение отмечено на площади всего 10,7 %, что свидетельствует о крайне неустойчивом землепользовании в регионе.
Отрицательный НДБЗ зафиксирован для всех без исключения муниципальных районов области. Наихудшие значения этого показателя (-75,3 %) отмечены для Октябрьского района. Величина деградации составляет здесь 77,1 %, а доля улучшенных территорий - 1,8 %. Низкие значения НДБЗ характерны также для Быковского, Суровикинского, Клетского муниципальных районов (см. табл. 1).
Муниципальный район Ущерб от агроистощения и осолонцевания, млн руб Удельный суммарный ущерб, млн руб./га
уменьшение содержания обменного калия уменьшение содержания подвижного фосфора изменение кислотности почв осолон-цевание уменьшение содержания гумуса суммарный ущерб
Алексеевский 1604,5 465,5 0,0 0,0 5710,7 6185,7 26,9
Быковский 159,5 5,7 0,0 0,0 1188,2 1210,1 3,5
Городищенский 127,1 476,5 0,0 0,0 263,3 866,9 4,0
Даниловский 331,5 1989,1 0,0 0,0 6940,4 8956,3 30,2
Дубовский 295,8 289,2 0,0 0,0 655,5 965,8 3,1
Еланский 39,5 634,6 0,0 0,0 1839,2 2489,0 9,3
Жирновский 1005,1 1009,3 0,0 0,0 7253,4 8335,1 28,1
Иловлинский 460,1 296,9 220,9 744,0 1421,4 2707,8 6,5
Калачёвский 60,7 583,1 65,4 220,2 777,8 1707,3 4,0
Камышинский 1008,1 806,2 0,0 0,0 3113,6 4014,3 11,3
Киквидзенский 31,3 807,5 0,0 0,0 3101,6 3926,5 19,0
Клетский 73,7 1794,6 609,8 2054,1 3134,1 7602,6 21,4
Котельниковский 2,3 387,3 109,0 367,2 1067,3 1930,8 5,6
Котовский 1244,5 1181,8 0,0 0,0 4714,8 5961,2 24,0
Кумылженский 1046,8 1000,7 0,0 0,0 5020,9 6028,6 20,4
Ленинский 20,4 49,6 0,0 0,0 40,7 90,4 0,3
Михайловский 166,1 563,8 0,0 0,0 5540,5 6142,4 16,8
Нехаевский 124,9 978,9 0,0 0,0 4753,9 5764,6 26,5
Николаевский 92,7 69,0 0,0 0,0 875,3 949,8 2,8
Новоанинский 398,4 498,0 0,0 0,0 2870,2 3385,2 11,0
Новониколаевский 321,6 357,9 0,0 0,0 11324,3 11713,3 38,0
Октябрьский 10,8 262,3 0,0 0,0 1453,7 1716,0 4,2
Ольховский 57,7 246,7 0,0 0,0 841,3 1089,5 3,4
Палассовский 0,0 0,8 0,0 0,0 50,1 50,9 0,0
Руднянский 178,5 617,9 0,0 0,0 5225,5 5856,8 30,1
Светлоярский 26,6 61,4 0,0 0,0 48,0 112,3 0,4
Серафимовичский 309,0 926,1 0,0 0,0 3053,9 3997,5 9,2
Среднеахтубинский 0,0 66,0 0,0 0,0 9,5 75,4 0,4
Старополтавский 1,7 19,1 0,0 0,0 137,3 156,5 0,4
Суровикинский 5,8 2092,1 121,6 409,5 435,5 3058,7 9,0
Урюпинский 2292,2 718,5 0,0 0,0 8507,4 9402,3 27,2
Фроловский 467,7 524,7 67,5 227,2 4736,2 5555,5 17,0
Чернышковский 10,8 122,8 566,7 1908,8 2319,8 4918,0 16,0
Таблица 2. Расчет ущерба от деградации земель муниципальных районов Волгоградской области
Основной вклад в динамику НДБЗ для Волгоградской области вносит показатель продуктивности. Показатель почвенного органического углерода оказался малозначимым, что связано с недостаточным качеством встроенных в платформу «Trends.Earth» глобальных данных, где расчет динамики показателя ведется не по фактическому содержанию гумуса в почвах, а на основании усредненных данных для отдельных типов наземного покрова.
Полученные по базовому алгоритму данные по НДБЗ в соответствии с поставленными целями были сравнены с количественными показателями ущерба, кроме того была проведена оценка степени деградации.
Ввиду значительного объема данных по исследуемым свойствам почв муниципальных районов (кислотность, осолонцевание почв, содержание обменного калия, подвижного фосфора, гумуса) полученные результаты не приведены. Более подробно остановимся на анализе ущерба от деградации почв муниципальных районов области в денежном выражении (табл. 2).
Почвы Волгоградской области подвержены различным процессам деградации, среди которых наибольший ущерб отмечен для показателей агроистощения почв, в первую очередь уменьшения содержания гумуса. Величина ущерба от дегумификации почв суммарно составляет 98545,3 млн руб., при этом максимальный ущерб отмечается в Новониколаевском муниципальном районе, минимальный - в Палассовском.
Меньший ущерб (в 5.8 раз) выявлен для показателей обеспеченности почв фосфором и калием. Максимальная величина ущерба от низкого содержания калия отмечена в Урюпинском районе, фосфора - в Суровикинском, а минимальная по обоим показателям - в Палассовском. При этом почвы Средне-ахтубинского района не испытывают недостатка в обменном калии.
Изменение кислотности и осолонцевания почв для территории Волгоградской области в целом характеризуются значительно меньшей величиной ущерба - 1760,8.5931,0 млн руб. Эти деградацион-
ные процессы зафиксированы только в 7-ми из 33-х районов области, среди которых наибольшее проявление они получили в Клетском, а наименьшее - в Калачевском районе.
На всей территории области выделены следующие степени деградации почв: 4-я и 3-я - по уменьшению содержания обменного калия; 4-я и 2-я - по уменьшению содержания подвижного фосфора; 4-я и 1-я - по уменьшению содержания гумуса; 2-я степень деградации - по изменению кислотности; 4-я - по осолонцеванию.
Выводы. На основании базовых установок, заложенных в платформу «Trends. Earth» и рекомендуемых КБО ООН для расчета нейтрального баланса деградации земель, величина НДБЗ для Волгоградской области отрицательная: за 15 лет (2000-2015 гг.) деградировало 60,4 % пахотных угодий области, а улучшение отмечено на 10,7 % территории региона. При этом отрицательные значения показателя зафиксированы во всех муниципальных районах области.
Наибольшее влияние на компоненту деградации земель в области оказывает показатель продуктивности. Показатель почвенного органического углерода оказался малозначимым, что связано с недостаточным качеством встроенных в платформу «Тренды. Земля» глобальных данных, где расчет динамики почвенного углерода ведется не по фактическому содержанию гумуса в почвах, а на основании усредненных данных для отдельных типов наземного покрова. Рассматриваемый показатель требует корректировок с учетом национальных данных.
На примере сельскохозяйственных угодий Волгоградской области оценен ущерб от проявления дегра-дационных процессов, связанных с агроистощением и осолонцеванием. Величина ущерба от деградации для муниципальных районов области варьирует по районам от 41 руб./га до 38018 руб./га, что обусловлено различной степенью их выраженности при наибольшем проявлении процессов дегумификации. Осолонцевание и неблагоприятные условия кислотно-основного режима почв играют значительно меньшую роль.
Литература.
1. Kust G. S. Land Degradation Neutrality: Concept development, practical applications and assessment // Journal of environmental management. 2017. Vol. 195. No. Pt 1. P. 16-24. doi: 10.1016/j.jenvman.2016.10.043.
2. Good Practice Guidance. SDG Indicator 15.3.1, Proportion of land that is degraded over total land area / N. C. Sims, C. Green, G. J. Newnham, et al. Bonn: United Nations Convention to Combat Desertification, 2017. 115 p.
3. Zero net land degradation. A sustainable development goal for Rio+20. To secure the contribution of our planet's land and soil to sustainable development, including food security and poverty eradication. Bonn: UNCCD Secretariat policy brief, 2012. 39 p.
4. Uncertainties and policy challenges in implementing Land Degradation Neutrality in Russia / G. S. Kust, O. V. Andreeva, V. Lobkovskiy, et al. //Environmental Science & Policy. 2018. Vol. 89. P. 348-356. doi: 10.1016/j.envsci.2018.08.010.
5. Единый государственный реестр почвенных ресурсов России. Версия 1.0 /А. Л. Иванов, С. А. Шоба, В. С. Столбовой и др. М.: Почвенный институт имени В.В. Докучаева, 2014. 768 с.
6. Красная книга почв Волгоградской области / К. Н. Кулик, В. М. Кретинин, А. С. Рулёв и др. Волгоград: Комитет природных ресурсов, лесного хозяйства и экологии Волгоградской области, 2017. 224 с.
References
1. Kust GS. Land Degradation Neutrality: Concept development, practical applications and assessment. Journal of environmental management. 2017;195(Pt 1):16-24. doi: 10.1016/j.jenvman.2016.10.043.
2. Sims NC, Green C, Newnham GJ, et al. Good Practice Guidance. SDG Indicator 15.3.1: Proportion of land that is degraded over total land area. Bonn: United Nations Convention to Combat Desertification; 2017. 115 p.
3. Zero net land degradation. A sustainable development goal for Rio+20. To secure the contribution of our planet's land and soil to sustainable development, including food security and poverty eradication. Bonn: UNCCD Secretariat policy brief; 2012. 39 p.
4. Kust GS, Andreeva OV, Lobkovskiy V, et al. Uncertainties and policy challenges in implementing Land Degradation Neutrality in Russia. Environmental Science & Policy. 2018;89:348-56. doi: 10.1016/j.envsci.2018.08.010.
5. IvanovAL, Shoba SA, Stolbovoi VS, et al. Edinyigosudarstvennyireestrpochvennykh resursov Rossii. Versiya 1.0 [Unified state register of soil resources of Russia. Version 1.0]. Moscow: Pochvennyi institut imeni V.V. Dokuchaeva; 2014. 768 p. Russian.
6. Kulik KN, Kretinin VM, RulevAS, et al. Krasnaya kniga pochv Volgogradskoi oblasti [Red Book of soils of the Volgograd region]. Volgograd (Russia): Komitet prirodnykh resursov, lesnogo khozyaistva i ekologii Volgogradskoi oblasti; 2017. 224 p. Russian.
