Известия РАН. Серия географическая, 2022, T. 86, № 1, стр. 41-54

ВВЕДЕНИЕ

Деградация земель на юге России является одной из важнейших экологических проблем, последствия которой сказываются как на состоянии окружающей природной среды, так и на темпах экономического развития региона. Под термином “земли” нами понимаются “территории, ограниченные однотипным хозяйственным использованием или назначением в рамках естественных или искусственных оконтуривающих границ и обладающие тем или иным почвенным покровом”¹¹. Следовательно, наиболее общим свойством земель является их почвенный покров, деградация которого неминуемо приводит к деградации земель. Однако однотипное хозяйствование обеспечивается не только однотипностью почвенных свойств, но и схожими климатическими условиями. Именно поэтому, рассматривая вопросы деградации земель, прежде всего, следует обратить внимание на климатические условия и характеристики почвенного покрова, в том числе проявление эрозии почв, состояние растительности по вегетационному индексу, состояние лесных полос.

Ростовская область является примером разнообразия природных условий: на ее территории в меридиональном направлении степная зона черноземных почв сменяется сухостепной зоной с каштановыми почвами, а на крайнем юго-востоке находится зона полупустыни со светло-каштановыми почвами, на долю которой приходится всего 1.2% от общей территории области. Одной из основных причин деградационных процессов является усиление аридизации территорий, в пределах Ростовской области это особенно актуально для условий полупустыни (Безуглова и др., 2019; Bezuglova et al., 2020).

Одним из главных этапов перехода к стабильному развитию является оценка устойчивости локальных и региональных экосистем, определение допустимого на них антропогенного воздействия (Булатов, Игенбаева, 2008; Cardinale et al., 2012). В настоящее время эта задача не имеет достаточного теоретического обоснования (Bengtsson et al., 2003; Ускова, 2020), хотя в прикладном аспекте сделано достаточно много (Sachs et al., 2021). Особенно актуальна она для территорий, где антропогенные (природно-антропогенные) системы сформировались на основе слабоустойчивых уязвимых ландшафтов: превышение на них антропогенной нагрузки приводит к деградации и резкому ухудшению качества природы и условий хозяйствования (Elizbarashvili et al., 2018; Hector et al., 1999; Tilman and Downing, 1994). Примером подобной ситуации могут служить юго-восточные районы Ростовской области, граничащие с Калмыкией и Волгоградской областью. Административно это Дубовский, Заветинский, Зимовниковский и Ремонтненский районы, занимающие около 17.5% площади области, или примерно 17 520 км².

В пределах означенной территории среди деградационных процессов наиболее интенсивно проявляются ветровая и водная эрозия, дегумификация, засоление почв, опустынивание. Здесь опустыниванием в различных его формах охвачено более половины территории (около 800 тыс. га земель), а остальная часть потенциально опасна в этом отношении (Закруткин и др., 2002б). Развитию этого процесса способствуют засухи и частые суховейные явления, малое количество атмосферных осадков, которое варьирует от 428 мм в год в Дубовском районе до 322 мм в Ремонтненском, что существенно ниже среднеобластного значения (Лурье, Панов, 2018). Коэффициент увлажнения изменяется от 0.32 в Заветинском районе до 0.37 в Зимовниковском, а в летний период снижается до 0.17, что близко к условиям пустыни.

Солонцовые комплексы занимают до 75% всей территории юго-восточных районов, дефлированные почвы – 32%, а подверженные водной эрозии – 36%. Совместное развитие водной и ветровой эрозии наиболее интенсивно проявлено на территории Ремонтненского района. Примечательно, что средние значения по районам в 4 раза превышают среднеобластной показатель (Закруткин и др., 2002б).

Цель исследований – всесторонний анализ динамики деградационных процессов и их предпосылок (с акцентом на самый уязвимый регион Ростовской области – юго-восток), включающий сопоставление климатических изменений и степени аридности климата за периоды 1961–1990 и 2010–2020 гг., изучение состояния растительного покрова посредством расчета нормализованного вегетационного индекса (NDVI) за эти же годы, динамики содержания гумуса, как интегрального показателя уровня плодородия.

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Ростовская область находится на юго-западе европейской части России и занимает обширную территорию в речном бассейне Нижнего Дона. По состоянию на 1 января 2021 г. земельный фонд Ростовской области составил 10096.7 тыс. га, из которых земли сельскохозяйственного назначения занимают 8863.1 тыс. га²². Согласно природно-сельскохозяйственному районированию земельного фонда России область преимущественно расположена в умеренном природно-сельскохозяйственном поясе. Среднегодовое количество осадков составляет 424 мм. Отличительной особенностью климата является уменьшение осадков с запада (650 мм) на восток (400 мм). Сумма активных температур составляет 3200–3400°С, продолжительность безморозного периода 175–185 дней. Количество дней с суховеями в период с апреля по октябрь колеблется от 90 до 100, индекс аридности равен 0.5 (Золотокрылин и др., 2020; Bezuglova et al., 2020).

Для сравнения климатических характеристик за период 1961–1990 гг. с последним пятилетним периодом 2016–2020 гг. использовали показатели пяти репрезентативных метеостанций (рис. 1). Метеостанция Заветное обслуживает юго-восточную часть Ростовской области на границе с Калмыкией, характеризующуюся крайне засушливым климатом и почти сухим вегетационным периодом с суммой осадков 200 мм и менее. Продолжительные периоды бездождья, суховеи и пыльные бури – обычное явление для данной зоны. Распределение ландшафтов по территориям юго-восточных административных районов Ростовской области характеризуется крайне узким спектром природного разнообразия ресурсов сельскохозяйственного производства. При практическом отсутствии полупустынного ландшафта в Дубовском и Зимовниковском районах в Заветинском и Ремонтненском он занимает соответственно 32 и 38% их территории (табл. 1).

Данные других четырех метеостанций (Ростов-на-Дону, Зерноград, Мартыновка, Зимовники позволяют охарактеризовать остальные административные районы Ростовской области. В общих чертах климат этой части области можно описать как умеренно жаркий недостаточного увлажнения. Сумма активных температур за вегетационный период достигает 3000–3700°С. Число суховейных дней с относительной влажностью воздуха менее 30% составляет 40–55 дней. Количество атмосферных осадков по сравнению с первым районом возрастает до 250–330 мм (Ильинская, 2005).

С целью изучения процессов опустынивания на территории Ростовской области были выделены 5 мониторинговых площадок (МП), отличающихся по географическому положению, почвенному покрову, характеру растительности, геоморфологии и климатическим особенностям (см. рис. 1). Мониторинговые площадки подбирались с учетом расположения репрезентативных метеостанций.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для решения задач изучения динамики процессов опустынивания на территории Ростовской области были использованы архивные и актуальные материалы почвенного обследования и данные дистанционного зондирования Земли. Архивные материалы о почвенном покрове были предоставлены Государственным центром агрохимической службы “Ростовский”, данные дистанционного зондирования территории области получены из открытых источников³³. По методике, разработанной на базе Московского государственного и Южного федерального университетов (Голозубов и др., 2020), проведена выборочная оцифровка материалов средне- и крупномасштабного почвенного обследования⁴⁴ и карт землепользований.

Для классификации климата были использованы следующие показатели: гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК), коэффициент увлажнения по Н.Н. Иванову (Ку), испаряемость (Е₀). Рассчитывали также дефицит увлажнения D_у по разности значений испаряемости и атмосферных осадков; индексы аридности по Торнтвейту и по Стенцу (Иванов, 1954; Селянинов, 1928; Хромов, Мамонтова, 1974).

Для межрегиональной оценки биологической продуктивности почв использована величина биоклиматического потенциала (БКП), учитывающего влияние тепла и влаги на продуктивность растений. С ростом температуры до оптимальных значений ускоряются не только биоклиматические, но и биофизические процессы, влияющие на продуктивность растений и почвенное плодородие. Совокупное влияние температурного фактора на продуктивность растений выражено суммой среднесуточных температур более 10°С за период вегетации, т.е. их продуктивность пропорциональна увеличению суммы температур. Такое влияние выражается формулой для относительных значений биоклиматического потенциала (Шашко, 1985).

где БКП – относительное значение биоклиматического потенциала; К_р(КУ) – коэффициент роста урожайности по показателю атмосферного увлажнения; $\sum {{{t}_{{{\text{ак}}}}}} $ – сумма средних суточных температур воздуха за период активной вегетации в данном месте, °С; $\sum {{{t}_{{{\text{ак(баз)}}}}}} $ – базисная сумма средних суточных температур воздуха за период активной вегетации, относительно которой проводится сравнительная оценка, °С.

За $\sum {{{t}_{{{\text{ак(баз)}}}}}} $ принимается сумма на границе полевого земледелия (1000°С).

В приведенной формуле К_р(КУ) представляет собой отношение урожайности в данных условиях влагообеспеченности к урожайности в условиях оптимальной влагообеспеченности. На ограниченных территориях оценку БКП целесообразно проводить в баллах (Б_к) относительно средней по региону и оптимальной продуктивности по формуле (Шашко, 1985): Б_к = 55БКП, где: Б_к – биоклиматический индекс, 55 – эмпирический коэффициент. Цена балла определяется отношением продуктивности культуры в зерновых единицах к баллу оценки биологической продуктивности земель Б_к и является показателем сопоставимой оценки интенсивности земледелия при сравнимом уровне плодородия почвы.

Одним из главных критериев определения устойчивости экосистем выступает величина биомассы. Чем больше биомасса и ее разнообразие, тем выше устойчивость системы. Альтернативным методом определения устойчивости природных и антропогенных систем является прямое измерение соотношения использованной растениями лучистой энергии к общей массе поглощенной на этой территории энергии (Акимова, Хаскин, 1994).

Изучение состояния растительного покрова выполнено посредством расчета нормализованного вегетационного индекса (NDVI) по данным Landsat⁵⁵ за 1979, 1990, 2000, 2010 и 2020 гг. Расчет NDVI производился в программном обеспечении Quantum GIS с применением инструмента “калькулятор растров”. Алгоритм расчета представляет собой формулу расчета NDVI, записанную в виде отношения разности и суммы значений ближнего инфракрасного и красного каналов⁶⁶.

Оценку состояния растительности проводили на территориях, не использующихся в качестве пашни, на которых полностью или частично сохранилась естественная растительность: сенокосы, пастбища, залежь, неудобья. Выделение подобных участков стало возможным после выполнения оцифровки карт землепользований территории МП. В пределах площадок были отобраны спутниковые снимки Landsat с временным диапазоном 10–11 лет (1979, 1990, 2000, 2010, 2020 гг.), что позволило отследить динамику изменения состояния растительности за последние 40 лет. Для получения оперативной оценки состояния растительности и оценки фитомассы были использованы снимки, выполненные в июне−июле, в момент максимальной вегетации растений.

Оценку изменения содержания гумуса в почвах земель сельскохозяйственного назначения осуществляли по данным Агрохимической службы Ростовской области. Сбор информации получен при сплошном агрохимическом обследовании, которое осуществляется раз в пять лет, и при проведении ежегодных наблюдений на реперных участках агроэкологического мониторинга. Реперные участки (поле или часть поля) заложены как на пахотных землях, так и на сенокосах и пастбищах практически в каждом административном районе.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Динамика климата. За последние тридцать лет выявлено, что сумма атмосферных осадков в среднем по пяти репрезентативным метеостанциям снизилась на 52 мм, или на 19.8%, что подтверждает величина ГТК Селянинова, который изменяется от 0.7 до 0.46 при движении с запада на восток, составив в среднем 0.58 (табл. 2).

Для оценки степени аридности территории были использованы ряды длительных наблюдений за основными метеорологическими показателями указанных метеостанций за периоды 1961–1990 и 2016–2020 гг. с целью их сравнения. При движении с запада на восток испаряемость за вегетационный период увеличивается, за последние пять лет она составила 952–1118 мм, что в три и более раз превышает сумму атмосферных осадков. Дефицит увлажнения вырос с 709 до 969 мм. При этом коэффициент увлажнения снизился с 0.25 до 0.17 (табл. 3).

При сравнении значений осредненных показателей за период 1961–1990 гг. с осредненными показателями за последние пять лет установлено увеличение испаряемости на 32.1%, дефицита увлажнения на 57.2%, коэффициента увлажнения на 33.3%. При этом рост индекса аридности по Стенцу составил 64.9%, а по Торнтвейту – 18.8%.

В географическом аспекте наиболее существенные изменения в сторону усиления аридности наблюдаются в Зимовниковском районе, что хорошо иллюстрирует коэффициент кратности увеличения показателя за последние 30 лет. Далее по напряженности идут районы, попадающие под наблюдение метеостанции в Зернограде. Направленность изменений в климатических характеристиках здесь такая же, как и на крайнем юго-востоке области (Заветинский район). Однако показатели, характеризующие степень аридности, возросли по всей области, что свидетельствует об общей тенденции к нарастанию аридности климата.

Динамика состояния растительного покрова. Такие изменения в климатических характеристиках не могли не сказаться на растительном покрове. На территории МП были выделены участки с естественной или малоизмененной естественной растительностью (см. рис. 1). Выбор участков определен тем, что на сельскохозяйственных территориях проективное покрытие определяется не только свойствами почв и климатическими условиями, но и технологиями возделывания, уровнем хозяйствования. Динамика состояния растительного покрова оценивалась по изменению площади изреженной (0–0.33) и густой (0.33–0.66) растительности для выбранных площадок (рис. 2).

Результаты расчета индекса NDVI показали, что преобладающей для территории МП 1, 2 и 4 (см. рис. 1) является изреженная растительность. Отмечается тенденция к снижению площади густой растительности (см. рис. 2а, б, г). Для территории МП 3 и 5 ситуация более разнообразная. Преобладающей является густая растительность, но в 1979 г. на МП 3 доминировала изреженная растительность. Тем не менее в целом отмечается тенденция к постепенному увеличению площади густой растительности (см. рис. 2в). На юго-западе Ростовской области, на территории Усть-Донецкого района (МП 5), преобладающей является густая растительность в период с 1990 по 2010 г., и изреженная растительность в 1979 и 2020 гг. Отмечается тенденция к незначительному снижению площади густой растительности и, соответственно, увеличению площади изреженной (см. рис. 2д).

Динамика состояния лесополос. Для изучения состояния лесных полос на территории Ростовской области были выбраны два полигона, отличающиеся по особенностям рельефа, растительности и почвенного покрова: территория бывшего колхоза им. Кирова Песчанокопского района и совхоза “Заветинский” Заветинского района. Колхоз им. Кирова находится в степной зоне Ростовской области с преобладанием чернозёмов обыкновенных карбонатных (предкавказских) с различной степенью проявления плоскостной водной эрозии. Совхоз “Заветинский” расположен на границе сухостепной и полупустынной зон. Почвенный покров хозяйства представлен светло-каштановыми почвами, лугово-каштановыми и солонцами каштановыми. Расчет площади лесных полос выполнялся с привлечением актуальных спутниковых снимков ESRI Imagery с пространственным разрешением 0.6–15 м/пиксель. Сравнение с архивными материалами за 1971–1979 гг. показало, что в совхозе ”Заветинский” площадь лесополос за 41 год уменьшилась на 59 га (с 241 до 182 га), уменьшение площади составляет 24.5%. Скорость уменьшения площади лесополос в хозяйстве составляла 1.4 га в год. На территории колхоза им. Кирова Песчанокопского района в сравнении с 1972 г. площадь лесополос снизилась на 17.3 га, или на 2%.

Сокращение площадей, занятых лесополосами в рассмотренных хозяйствах, можно отнести к естественным причинам, таким как возраст деревьев, засушливый климат, особенности почвенного покрова. В совхозе “Заветинский” решающими факторами выпадения лесных полос являются также высокий процент почв с низким уровнем плодородия, обусловленным наличием солонцов в почвенном покрове, проявление процессов дефляции в светло-каштановых почвах. В то же время незначительное уменьшение площади лесополос в Песчанокопском районе можно связать с высоким уровнем почвенного плодородия чернозёмов обыкновенных. И следовательно, не только возраст лесных полос определяет их состояние и долговечность, но и окружающие условия: низкий уровень почвенного плодородия и засушливость климата способствуют гибели лесных полос.

ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ архивных и актуальных данных по самой неблагополучной территории Ростовской области – юго-востоку – показал, что по среднемноголетним данным биомасса и продуктивность сухостепного и полупустынного ландшафтов значительно уступают соответствующим показателям степного ландшафта, зона которого охватывает практически всю остальную часть области (табл. 4).

Биомасса сухостепного ландшафта в 1.4 раза меньше биомассы степного, а полупустынного – в 2.4 раза. Таким образом, по этому показателю, как и по данным, полученным с помощью ГИС-технологий (см. рис. 2а), природные геосистемы юго-восточных районов области характеризуются наиболее низкой устойчивостью. Данные по расчету индекса устойчивости природных ландшафтов, приведенные в табл. 5, свидетельствуют, что этот показатель для экосистем сухостепных и полупустынных ландшафтов значительно меньше, чем для ландшафтов степного типа.

В отличие от природных систем, обладающих различной степенью устойчивости, агроэкосистемы, как известно, относятся к категории неустойчивых, что подтверждается данными табл. 5 (Акимова, Хаскин, 1994). Величина индекса устойчивости пахотных агроэкосистем показывает, что юго-восточные районы по этому показателю уступают Зерноградскому району, где основой современных агроэкосистем выступает степной тип ландшафта, а также среднеобластному показателю. Наблюдается закономерное повышение индекса устойчивости пахотных агроэкосистем от Заветинского района (32% территории составляет полупустынный тип ландшафта) к Дубовскому (сухостепной тип). В соответствии с классификацией обобщенного индекса устойчивости (Закруткин и др., 2002а) агроэкосистемы восточных районов относятся к классу крайне неустойчивых. В целом агроэкосистемы области относятся к классу неустойчивых.

Интенсивность проявления перечисленных выше деградационных процессов связана не только с устойчивостью природных и агроэкосистем, но и с особенностями землепользования и землеустройства. В этих районах землепользование было направлено на создание крупных механизированных хозяйств, что привело к упрощению технологии земледелия и подчинению его одной задаче – получению наиболее дешевым способом конечной продукции – зерна. Упор на зерновое полеводство отразился и на животноводческой отрасли, превращенной в придаток, а не в необходимый компонент аграрного производства, в том числе и для пополнения органических удобрений, без которых невозможно развитие интенсивного земледелия. Данное обстоятельство однозначно определило общее направление агрогенной эволюции этих систем в сторону биологической и физической деградации, антропогенного опустынивания, что сказывается на уровне продуктивности почв.

С запада на восток по мере уменьшения влагообеспеченности и значений почвенного бонитета изменяется урожайность сельскохозяйственных культур, в частности, озимой пшеницы – с 4.83 до 2.53 т/га (рис. 3). Сравнительный анализ результатов оценки земель показывает, что наиболее плодородные земли имеет южная зона, балл бонитета которой равен 70 (Полуэктов, Цвылев, 2008). Наименее благоприятны условия для земледелия в восточной зоне, где дефицит увлажнения территории на 26% выше, балл бонитета снижается до 21 (Заветинский район), а средняя урожайность озимой пшеницы уменьшается почти вдвое. В этой связи показательна связь урожайности озимой пшеницы с индексом аридности по Стенцу, подтвержденная наивысшим значением достоверности аппроксимации R² = 0.9711.

Для межрегиональной оценки биологической продуктивности почв использовали величину биоклиматического потенциала (Шашко, 1985). Показатели оценки земли по природным агропроизводственным свойствам, определяющим ее биологическую активность, характеризуют землю со стороны ее природного БКП и степени его использования. Его величина дифференцируется в зависимости от типа почв, степени природной увлажненности территории и суммы положительных температур воздуха свыше 10°С, а также продуктивности сельскохозяйственных культур за ряд лет.

По данным табл. 6 ожидаемо выделился максимальный коэффициент роста продуктивности озимой пшеницы в Зерноградском районе (К_р = 0.97), где сложились наилучшие условия для ее произрастания и формирования урожая при высоком балле бонитета почвы. Здесь же отмечен и наивысший биоклиматический потенциал территории (БКП = 3.44), превышающий таковой в остальных районах на 6–12%.

Такой же закономерности подчиняется и величина биоклиматического индекса, который возрастает от 168 баллов на востоке области до 172 и 178 в приазовской и центральной орошаемой зоне, достигая максимума 189 баллов в Южной зоне (см. табл. 6).

Цена балла биоклиматического индекса зависит от урожайности культуры, сложившейся под воздействием условий тепловлагообеспеченности и свойств почвенного покрова. Она варьирует от 15.1 кг в восточной зоне области до 25.5 кг в южной зоне. Показатели оценки земли по природным агропроизводственным свойствам, определяющим ее биологическую активность, характеризуют земли со стороны их природного биоклиматического потенциала, а показатели оценки использования земли – со стороны достигнутого уровня производства, экономического плодородия почвы, степени использования БКП. Сравнительная оценка степени использования БКП проведена с помощью шкалы биологической продуктивности по условиям климата (Шашко, 1985); в результате было выявлено, что на землях всех исследуемых объектов уровень плодородия охарактеризован как средний, за исключением Заветинского района, где уровень плодородия оценивается как пониженный.

Значительные резервы повышения урожайности культур демонстрируют результаты долговременных полевых опытов в приазовской и восточной сельскохозяйственных зонах. Так, на опытной станции “Красноармейская” в Орловском районе (восточная зона) в среднем по плодосменному севообороту с многолетними травами и по зернопаропропашному севообороту максимальные весенние влагозапасы отмечены при безотвальной и нулевой обработке почвы (46.5 и 54.1 мм соответственно). Имеются опытные данные, согласно которым средние значения локальной дефляции на паровом поле опытного стационара составили в порядке убывания: при отвальной, безотвальной и нулевой обработках почвы соответственно 20.9; 9.2; 1.6 т/га (Кузнецов, Маркарова, 2014). Использование адаптивно-ландшафтного подхода указывает на возможность роста продуктивности зерновых, зерновых колосовых и кормовых культур, в том числе в восточной сельскохозяйственной зоне Ростовской области, имеющей наиболее низкий уровень почвенно-климатических ресурсов.

Одним из важнейших показателей почвенного плодородия является уровень гумусированности (табл. 7). По результатам восьми туров сплошного агрохимического обследования, проведенного в Ростовской области, установлено, что начиная с 2000-х годов, содержание гумуса в пахотном слое находится в определенном равновесии, характерном для биоклиматических и производственных условий Ростовский области. С 1960 по 1990 г. наблюдалось медленное, но постоянное снижение содержания гумуса в пахотных почвах Ростовской области. В среднем по области это уменьшение было кратным 1.2 раза, в отдельных сельскохозяйственных зонах (северо-западная, центральная, приазовская) кратность снижения достигала 1.3. Начиная с 1990-х годов, установились равновесные условия для накопления и минерализации органического вещества в структуре севооборота с преобладанием колосовых культур, и снижение содержания гумуса прекратилось при условии отсутствия процессов эрозии.

Однако сложный рельеф предопределил широкое развитие эрозионных процессов на территории Ростовской области (рис. 4). В последнее десятилетие площади земель, подверженных эрозии, стабилизировались, причем водной эрозии подвержено 3 793 261.3 га, совместное действие водной и ветровой эрозии проявляется на 241 036.7 га, ветровой эрозией охвачены 1 017 767.3 га⁷⁷. Иными словами, проблема стоит очень остро и требует постоянных наблюдений и мероприятий по стабилизации ситуации.

С целью изучения приемов защиты почв от водной эрозии учеными Донского зонального научно-исследовательского института сельского хозяйства в 1986 г. был заложен опытный стационар в приазовской сельскохозяйственной зоне на склоне чернозёмов обыкновенных, зарегистрированный в Географической сети опытов с удобрениями под № 169. На основе результатов этих полевых опытов предложен способ организации территории эрозионно-опасных склонов чернозёмов обыкновенных, обеспечивающий влагосбережение, защиту почв от водной эрозии и повышение продуктивности сельскохозяйственных культур. Способ заключается в контурно-полосном размещении полей конструкции севооборота (рис. 5).

Поле с уклоном 3.5–4° разбивается на полосы поперек длины склона и предполагает размещение на одном поле в полосах пяти культур с соблюдением принципа размещения на смежных полосах культур, обладающих различной степенью устойчивости к эрозионным процессам. Применение почвозащитных обработок почвы при контурно-полосной организации территории способствует снижению смыва почвы до 4.4–2.0 т/га в сравнении с незарегулированным склоном (19.2 т/га). Наименьший смыв почвы (2.0 т/га) отмечен при чизельной обработке почвы в севообороте с 40% многолетних трав в структуре севооборота, что на 16% меньше, чем при отвальной. Снижение доли чистого пара в структуре севооборота до 10% способствовало сокращению смыва почвы в среднем по обработкам на 24.2%, а при отсутствии чистого пара и доле многолетних трав до 40% смыв почвы сокращался на 45.4%. Внедрение этого способа позволяет сократить смыв почвы до безопасных пределов (2.8–3.4 т/га), повысить урожайность озимой пшеницы в 1.7 раза и повысить продуктивность севооборота на 3–5%. Использование чизельной обработки сокращает потери органического вещества почвы в севооборотах до 16.5 и 14.1% в сравнении с отвальной и в 5.3–9.1 раза в сравнении с контролем, что позволяет снизить затраты на востановление почвенного плодородия на 86.9%.

ВЫВОДЫ

1. Сравнительный анализ осредненных показателей аридности территории за периоды наблюдений 1961–1990 и 2016–2020 гг. по репрезентативным метеостанциям Ростовской области показал увеличение степени засушливости климата в ряде сельскохозяйственных зон в аспекте широтной зональности. Количество осадков уменьшилось за этот период времени на 19.8%, одновременно возросла испаряемость на 32.1%, дефицит увлажнения увеличился на 57.2%. Основные параметры, характеризующие процесс аридизации климата, также изменились в сторону увеличения: индекс аридности по Торнтвейту повысился на 18.8%, тот же показатель по Стенцу – на 64.9%. Коэффициент увлажнения, рассчитанный по Н.Н. Иванову, снизился на 33.3%.

2. Наблюдается закономерное повышение индекса устойчивости пахотных агроэкосистем от Заветинского района (32% территории составляет полупустынный тип ландшафта) к Дубовскому (сухостепной тип). В целом агроэкосистемы восточных районов Ростовской области относятся к классу крайне неустойчивых.

3. Анализ состояния растительного покрова территорий с естественной или мало измененной растительностью (сенокосов, пастбищ, особо охраняемых природных территорий) с использованием ГИС-технологий и расчетом индекса ND‑VI показал тенденцию к преобладанию изреженной растительности на временном отрезке с 1979 по 2020 г. для мониторинговых площадок на юго-востоке, юге и севере Ростовской области. Для западной и центральной частей области тенденция обратная (увеличение площадей с густой растительностью), что, вероятно, обусловлено вторжением влажных масс со стороны Азовского моря.

4. Для юго-востока установлено снижение площади лесополос на 24.5% по сравнению с 1991 г. В степной зоне также наблюдается уменьшение площади, занятой лесополосами, но только на 2%. Это позволяет считать снижение площади лесополос одним из индикаторов изменения климата и рекомендовать его для оценки процессов опустынивания в полупустынной и сухостепной зонах.

5. Применение различных методов оценки степени засушливости климата констатируeт общую тенденцию нарастания аридизации на территории Ростовской области, и особенно ее юго-востока, обусловленную не только природными, но и антропогенными факторами, что диктует необходимость разработки специальных организационно-хозяйственных мероприятий по повышению увлажненности территории. Использование адаптивно-ландшафтного подхода в земледелии доказывает возможность сохранения влаги в почве, повышения ее плодородия и роста продуктивности сельскохозяйственных культур даже в условиях аридизации климата. А применение почвозащитных обработок почвы при контурно-полосной организации территории способствует снижению смыва почвы и существенному замедлению процессов водной эрозии.