Почвы наиболее продуктивных сельскохозяйственных земель Иркутской области: картографирование, использование, оценка современного состояния

Иркутская область составляет 4,5% от площади всей России. На значительной части территории области располагаются горные хребты, нагорья, средневысотные плато. Большую часть земель области (более 70%) занимают земли под лесной растительностью. Площадь земель сельскохозяйственного назначения составляет около 4% по области, из них около половины — заброшенные сельскохозяйственные земли. 7% территории области находятся в пользовании предприятий и хозяйств, занимающихся сельскохозяйственным производством.
Согласно официальной статистике Росстата, площадь сельскохозяйственных земель в Иркутской области в 1990 г. составляла 1,57 млн га, а в 2016-м — 0,71 млн га. С развалом колхозов и совхозов были заброшены около 50% бывших сельскохозяйственных угодий.
Иркутско-Черемховскую равнину с соседними остепненными участками, занимающую 11% площади территории области, сибирские ученые называют «Иркутский амфитеатр», земли которых интенсивно используются в сельском хозяйстве.
В общем объеме производства сельское хозяйство наиболее развитых районов (Баяндаевского, Эхирит-Булагатского, Черемховского и др.) занимает до 60%. Основу сельского хозяйства составляют 194 сельхозорганизации. Первые места в производстве сельхозпродукции (зерна, картофеля, овощей, молока, мяса, яиц и пр.) занимают объединения СХПК «Усольский свинокомплекс», ОАО «Белореченское», СПК «Окинское», ООО «Саянский бройлер» и ОАО «Иркутский масложиркомбинат».
Многие предприятия животноводства сами себя обеспечивают растительными кормами, занимаются и земледелием. В области 3266 крестьянско-фермерских хозяйств.
Многие работы посвящены оценке современного состояния российских сельхозугодий и повышению уровня плодородия почв. Ученые отмечают малое содержание основных элементов питания растений в почвах сельскохозяйственных угодий в разных регионах страны. В.Г. Сычев, С.А. Шафран, С.Б. Виноградова пишут: «Многочисленные эксперименты показали, что увеличить урожайность можно только за счет систематического и целенаправленного использования удобрений, химической мелиорации и средств защиты растений…».
По оценкам ВНИИ агрохимии, при использовании удобрений производство зерна возрастает в 2 раза и более. Со времени перестройки произошло сокращение применение удобрений. «Баланс питательных веществ в агропочвах в стране стал складываться в негативную сторону, объем их выноса из почв вырос в 3–4 раза относительно поступления». Эти отрицательные изменения свойственны нечерноземным регионам, к которым относятся и исследуемые районы. Процесс восстановления сельского хозяйства в отдаленных регионах только начинается, в том числе и в области.
Агрохимической характеристике почв Иркутской области и прилегающих территорий посвящены работы разных авторов. А.А. Шпедт и соавт. дали краткую сравнительную характеристику некоторых почвенных показателей и климатических условий формирования почв сельскохозяйственных земель Красноярского края, Иркутской области, Республики Бурятия. А.А. Козлова, И.А. Белозерцева, Д.Н. Лопатина рассмотрели разнообразие и закономерности пространственного распространения почв Южного Предбайкалья, составили карту почв исследуемой территории. Л.Л. Убугунов дал характеристику почвенным ресурсам Республики Бурятия, агроэкологическому состоянию и рациональному использованию почв. В.А. Серышев и В.И. Солодун предложили методические принципы агроландшафтного районирования Иркутской области. Ш.Д. Хисматуллин составил карту эрозии почв сельскохозяйственных земель Иркутской области. Л.И. Калеп занималась проблемами использования почв сельскохозяйственных земель, составлена карта землепользования в Иркутской области.
А.В. Мартынов и соавт. опубликовали карту «Почвенное районирование. Атлас Байкальского региона». В.А. Кузьмин составил карту «Почвенно-географическое районирование. Атлас Иркутской области», Ш.Д. Хисматуллин и соавт. — карты «Эрозия почв», «Трансформация пахотных земель», И.А. Белозерцева и соавт. — карту «Почвы. Экологический атлас Байкальского региона». О.Г. Лопатовской и А.А. Сугаченко осуществлено природно-мелиоративное районирование Приангарья.
Несмотря на то что в регионе имеются относительно большие площади заброшенных земель, только авторами ранее были проведены единичные работы по исследованию почв залежных сельскохозяйственных земель Иркутской области с целью их возможного возвращения в сельскохозяйственный оборот. Региональных работ, проведенных другими учеными, связанных с обследованием постагрогенных почв Иркутской области, нет. В связи с этим исследование авторов актуально, имеет практическое значение для развития региона и страны в целом. Возвращение залежных земель в производство может рассматриваться как потенциал увеличения сельскохозяйственного производства. Использование этого потенциала позволит уменьшить импорт продовольствия и поддержать отечественных производителей сельхозпродукции в Сибири.
Цели исследования — составить карту почв наиболее освоенной части Иркутской области (Южного Предбайкалья) на основе новой классификации почв России; создать карту используемых и залежных сельскохозяйственных земель, дать оценку уровню плодородия почв и возможности возврата заброшенных земель в сельскохозяйственный оборот.
Объекты и методы исследования
В 2023–2024 гг. отобраны более 300 почвенных образцов из 87 основных разрезов и 65 прикопок в соответствии с действующим ГОСТ 58595-2019 на пахотных и залежных землях и на фоновых участках. Объект исследования — почвы Иркутского, Черемховского, Боханского, Осинского, Баяндаевского и Эхирит-Булагатского районов Иркутской области. Систематика почв проведена по принципам «Классификации и диагностики почв России».
Химико-аналитические исследования проведены в соответствии с общими требованиями в Химико-аналитическом центре Института географии Сибирского отделения Российской академии наук.
Величина рН определена потенциометрическим методом, содержание гумуса — методом Тюрина.
Для определения содержания подвижного калия и фосфора применен метод Кирсанова (Мачигина).
Метод ЦИНАО применялся для обменного аммония и нитратов, метод Савинова — для структурности почв.
В Quantum-GIS (разработчик Фонд по открытому геопространственному программному обеспечению, OSGeo, Россия) создана карта-схема землепользования района с использованием крупномасштабных карт (топографических, космических и авиационных снимков), описаний основных площадок.
Для создания карт используемых и неиспользуемых земель в сельском хозяйстве применили космоснимки (LandsatLookViewer, SRTM и др.) 1988, 2013 и 2023 гг.
Результаты и обсуждение
С помощью полевых и камеральных работ созданы карты: почвенная, использования земель Южного Предбайкалья и прилегающей территории в 1988, 2013 и 2023 гг. (рис. 1, 2, табл. 1).



На территории наиболее освоенных земель в сельском хозяйстве распространены почвы темногумусовые, черноземы, черноземы глинисто-иллювиальные (глееватые), серые, дерново-подзолистые. По долинам рек находится комплекс аллювиальных почв (слоисто-аллювиальные, аллювиальные гумусовые, торфяно(перегнойно)-глеевые), встречаются черноземы глинисто-иллювиальные глеевые, гумусово-гидроморфические, перегнойно-гидроморфические и другие почвы. Большая часть земель с черноземами, серыми и темногумусовыми почвами обрабатывалась, часть их заброшена.
Используемые в сельском хозяйстве земли заняты антропогенными аналогами природных почв (агроземы темные, агрочерноземы глинисто-иллювиальные, агротемногумусовые, агросерые и др.) на месте естественных черноземов, темногумусовых, серых почв и др. Ранее природные почвы района формировались на суглинистых отложениях под степями и светлохвойными кустарничково-травяными лесами. Значительная часть пахотных земель расположена вблизи основных населенных пунктов.



По данным составленных карт в 2023 году, 34% наиболее освоенных районов области составляют сельскохозяйственные земли (из них 46% — заброшены, 14% — отведены под пашни, 32% — пастбища, сенокосы). Остальная территория исследуемых районов составляет 54% от общей площади — это главным образом земли под лесами и населенными пунктами.
В 1988 году весь потенциал сельскохозяйственных земель практически использовался полностью под пашни. С 1990 годов после перестройки государственной системы произошло увеличение площади заброшенных земель. В результате возникли временные социально-экономические проблемы, которые уже решаются. Процесс возрождения отечественного сельского хозяйства ускорился в последние годы из-за западных санкций, когда их продукция (зачастую некачественная) ушла с рынка.
За последние 10 лет площадь пахотных земель в исследуемых районах несколько увеличилась (на 13%). Возвращение заброшенных земель в оборот может рассматриваться как потенциал увеличения сельскохозяйственного производства.
Условия произрастания культурных растений в наиболее освоенной Иркутско-Черемховской равнине одни из лучших по Иркутской области, так как представляют участок суббореального пояса, окруженного горными провинциями бореального пояса. Выровненный рельеф, средняя высота над уровнем моря — 600–700 м, от 400 до 1509 м. Естественная растительность представлена сосновыми и лиственнично-сосновыми травяными и мелкотравно-разнотравными, остепненными лесами и лугами, степями высокой и средней продуктивности (40–80 ц/га). Условия недостаточного увлажнения (коэффициент сухости от 1,5 до 2,5 по), умеренно теплые и теплые (сумма активных температур ∑t от 1400 до 1800 °С). Периодически наблюдается засушливость первой половины лета. Породы: аргиллиты, алевролиты, бескарбонатные песчаники, известняки, красноцветные карбонатно-силикатные отложения. Многолетняя мерзлота отсутствует, теплый период с температурой воздуха более 10 °С — 90–104 дня, количество месяцев с отрицательной температурой воздуха — 5–6 месяцев. Земли под лугово-степной растительностью с черноземами, темногумусовыми, перегнойно(гумусово)-гидроморфическими, серыми, аллювиальными гумусовыми и перегнойно-глеевыми почвами занимают более 50% площади основных освоенных районов и пригодны для земледелия и выпаса скота.
В качестве индикаторов уровня плодородия почв рекомендуется использовать следующие показатели: реакцию среды, плотность, содержание гумуса, основных элементов питания растений (азота, фосфора, калия), физической глины, агрономически ценных агрегатов.
Известно, что накопление нитратов в почве свидетельствует о ее хорошем «санитарном» состоянии: те же физические и химические свойства и условия, которые благоприятны для большинства культурных растений. Мобильностью в почве отмечаются нитраты. Относительно малоподвижен в почве аммонийный азот. Шкала и гигиеническая норма содержания аммонийного азота в почвах пока не разработаны, так как этот показатель динамичен, а увеличение его количества не оказывает токсического воздействия на культурные растения.
Агрономически ценные агрегаты (0,25–10 мм) положительно влияют на воздухопроницаемость и водопроницаемость. Нормальной плотностью почв принято считать показатели до 1,0–1,1 г/см3, переуплотненные — со средней степенью уплотнения 1,3–1,5 г/см3 и с сильной степенью уплотнения более 1,5 г/см3.
На основе полученных результатов и различным шкалам составлена схема качественной оценки состояния почв по реакции среды, плотности, содержанию гумуса, нитратов, подвижного фосфора и калия (для зерновых культур), физической глины, агрономически ценных агрегатов (табл. 2).

Сводные показатели по сумме баллов отдельных показателей (ОП — оценка плодородия почв) приведены в таблице 3. Однако обобщающие характеристики и оценки маскируют плохое состояние отдельных показателей. Поэтому, принимая во внимание законы равнозначности, незаменимости и лимитирующего фактора, была разработана оценка состояния уровня плодородия почв в экспоненциальной форме (индекс плодородия — ИП), при этом указана оценка всех показателей. Например, ИП первой площадки (табл. 2):

где: рН5 — реакция водной вытяжки (актуальная кислотность) (состояние — отличное); С4 — содержание гумуса выше среднего (хорошее); Р3 — содержание подвижного фосфора среднее (удовлетворительное); Г5 — содержание физической глины низкое (отличное); N2 — содержание нитратного азота низкое (неудовлетворительное); К2 — содержание подвижного калия низкое (неудовлетворительное); D2 — плотность почв высокая (неудовлетворительная); А1 — содержание агрономически ценных агрегатов очень низкое (плохое).
Используемые в ИП показатели: рН — актуальная кислотность, С — содержание гумуса, N — содержание нитратного азота, P — содержание фосфора, K — содержание калия, А — содержание агрономически ценных агрегатов, Г — содержание физической глины, D — плотность почв. Числитель дает показатели с удовлетворительными (3), хорошими (4) и отличными (5) состояниями, а в знаменателе — с неудовлетворительными (2) и плохими (1).
Из ИП первого участка видно, что почвы на данной площадке по таким показателям, как реакция среды, содержание гумуса, подвижного фосфора и фракций физической глины, находятся в благоприятном состоянии (отличном, хорошем и удовлетворительном). В плохом и неудовлетворительном состоянии находятся плотность, содержание нитратов, калия и агрономически ценных агрегатов. По сумме баллов всех показателей (ОП = 23) почвы находятся в удовлетворительном состоянии (У).
По предложенной схеме проведена оценка уровня плодородия почв некоторых ключевых участков района в баллах и в виде индекса (табл. 3).
Дерново-подзолистые, серые, черноземы глинисто-иллювиальные и их антропогенные аналоги в большинстве районов Иркутско-Черемховской равнины имеют близкую к нейтральной, нейтральную и слабощелочную реакцию (рНводн. от 7,3 до 6,5). Актуальная кислотность почв сельхозугодий варьирует от нейтральной до щелочной (рНводн. 6,5–8,6), что обусловлено припахиванием нижних карбонатных горизонтов.
рНkcl солевой вытяжки используется для характеристики кислых почв и расчета нормативов внесения извести. В нашем случае кислые почвы не встречаются. Почвы в известковании не нуждаются. Исключение составили почвы Иркутского района, где иногда наблюдается слабокислая реакция (рНводн 5,6–6,0, рНkcl5,1–5,5) пахотных и естественных горизонтов, у них имеется слабая потребность в известковании.


Концентрация гумуса в почвах колеблется от низкого (2,6%) уровня на пашнях до высокого (14,2%) уровня на условно «фоновых» участках с естественной растительностью. В почвах большей части исследованных почв концентрация гумуса имеет значения среднего, выше среднего и высокого уровня (удовлетворительное, хорошее и отличное состояние). В агроземах под паром и на пашне (Эхирит-Булагатский и Иркутский районы) зафиксировано самое низкое содержания гумуса — 0,6–3,1%. В аллювиальных перегнойно-глеевых, аллювиальных агроперегнойно-глеевых, черноземах и агрочерноземах фоновых, используемых и заброшенных участков Баяндаевкого, Боханского и Осинского районов наблюдается самая высокая концентрация гумуса — 12,1–19,0%.
Содержание подвижного фосфора в гумусовых горизонтах исследованных почв варьирует от низкого и очень низкого (5–39 мг/кг) на фоновых, используемых и залежных участках до высокого (230–715 мг/кг) в естественных ландшафтах, что связано с разнообразием пород. Около половины образцов почв изученных площадок имеют средневысокий уровень содержания калия (204–670 мг/кг). Высокая (более 400 мг/кг) и низкая (менее 50 мг/кг) концентрация калия установлена в почвах фоновых, используемых и заброшенных участков, что связано с разнообразием пород.
Содержание аммиачного азота в верхних горизонтах составляет 3,0–55,7 мг/кг. Концентрация нитратов в почвах не превышает гигиенические нормы (130 мг/кг), варьирует от 0,7 мг/кг (в Иркутском районе) до 60,7 мг/кг (в Боханском районе). Большинство исследуемых участков характеризуются содержанием нитратов в почвах от среднего до высокого. Содержание нитратов в дерново-подзолистых почвах под лесом, в черноземе и агрочерноземе глинисто-иллювиальном некоторых пашен и залежей очень низкое.
Самые высокие значения нитратов в почвах встречаются на пашнях (как следствие применения удобрений) и залежах более 20 лет вблизи заброшенных крупных скотоводческих ферм.
По содержанию физической глины (фракции частиц < 0,001 мм от 19 до 62%) почвы наиболее освоенных Черемховского, Баяндаевского и Эхирит-Булагатского районов в основном находятся в плохом состоянии, иногда в отличном, что связано в большей части с естественными факторами и наследовано от подстилающих пород. Лучшие значения данного показателя в почвах отдаленных районов — Боханском и Осинском.
Показатели плотности почв варьируют от 0,60 до 1,56 г/см3 в верхних горизонтах почв наиболее освоенных районов, что говорит об их различном состоянии — от отличного до неудовлетворительного. Самые высокие показатели плотности установлены в пахотных и подпахотных горизонтах почв Черемховского, Баяндаевского и Эхирит-Булагатского районов. Самые лучшие (низкие) показатели по плотности зафиксированы в почвах фоновой территории, в агропочвах отдаленных районов (Осинский и др.).
Содержание агрономически ценных агрегатов в гумусовых и пахотных горизонтах почв составляет от10 до 84%, что свидетельствует о плохой — отличной структуре. Отличное состояние структуры зафиксировано в темногумусовых горизонтах фоновых участков и в подпахотных горизонтах агрочерноземов и агроземов темных под паром и залежью.
Таким образом, в связи с благоприятными климатическими условиями небольшого участка Иркутско-Черемховской равнины относительно всей области, окруженного средневысотными плато и горными хребтами, большая часть земель освоенных районов характеризуется положительными характеристиками агрохимических и агрофизических свойств.
Земли заброшенных сельскохозяйственных угодий при рациональном применении различных мероприятий пригодны для: производства зерна, картофеля, мяса и молока крупного рогатого скота; узкоспециализированной сельскохозяйственной деятельности (свинина, птица и яйцо, овощеводство, плоды и ягоды). Возможно выращивание ранних культур (зернобобовые, картофель, зерновые колосовые и др.). Рекомендуемые севообороты: зернопропашные, зернопаропропашные, зернопаротравяные, зернотравяные, зернопаротравяные, овощные, картофельные.
Выводы
В результате проведенных исследований выявлено, что состояние плодородия почв большей части площади используемой территории освоенных районов в сельском хозяйстве Иркутской области оценивается как благополучное. Составленные карты показывают, что 46% сельскохозяйственных земель в целом по области заброшены, а в отдаленных районах — более 70%. Отличными показателями характеризуются почвы фоновых территорий, залежи более 20 лет и некоторых пашен отдаленных районов (например, Боханского и Осинского). Содержание подвижного фосфора и калия, физической глины в почвах сильно варьирует независимо от использования, что обусловлено разнообразием подстилающих пород.
В некоторых случаях наиболее освоенных центральных районов в ряду отрицательных характеристик почв находятся такие показатели, как плотность, содержание основных элементов питания, физической глины, агрономически ценных агрегатов. Часто в исследованных почвах во всех районах наблюдается малое количество подвижного фосфора и калия, иногда нитратного азота. Некоторые почвы сельхозугодий Иркутского района имеют слабую нуждаемость в известковании. Почвы большей части наиболее освоенных районов в известковании не нуждаются.
Почвы некоторых участков наиболее освоенных районов (Черемховского, Баяндаевского и Эхирит-Булагатского) находятся в плохом и удовлетворительном состоянии по показателям «содержание физической глины» и «содержание агрономически ценных агрегатов». Почвы на большей части заброшенных земель региона имеют хороший и средний уровень плодородия и могут быть введены в сельскохозяйственный оборот (иногда с применением агротехнических мероприятий, органических и минеральных удобрений).
Об авторах
Ирина Александровна Белозерцева; кандидат географических наук, заведующая лабораторией
belozia@mail.ru; https://orcid.org/0000-0001-7995-2298
Дарья Николаевна Лопатина; кандидат географических наук, старший научный сотрудник.
daryaneu@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-2696-0822
Институт географии им. В.Б. Сочавы Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Улан-Баторская, 1, Иркутск, 664033, Россия
УДК 528.9, 502(571.53)
DOI: 10.32634/0869-8155-2024-389-12-125-132