Варьирование оценок эрозии почв при использовании разных карт землепользования Тульской области

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 22-17-00071-П, .

The work was carried out within the support of the Russian Science Foundation (project No. 22-17-00071-П, .

7 Bld. 2 Pyzhevskiy per., Moscow 119017, Russian Federation, *, e-mail: , **

Современные методы эрозионного моделирования при должной верификации и детальности входных параметров позволяют проводить оценки темпов эрозионно-аккумулятивных процессов в различных масштабах. Оценки эрозии почв, проводимые в масштабе субъектов РФ, имеют важное значение для принятия эффективных управленческих решений по сохранению окружающей среды региональными и федеральными органами государственной власти.

В последнее десятилетие проводятся многочисленные исследования по параметризации и детализации входных параметров моделирования эрозионно-аккумулятивных процессов в различных частях мира (Allewell et al., 2019). Основное внимание исследователей направлено на уточнение эрозионного потенциала осадков, эрозионного потенциала рельефа, эродируемости почв, агроэрозионных индексов ценозов и других факторов. Однако недостаточное внимание уделяется изменению границ пашни.

В России проблема картографирования границ пахотных угодий является насущной, в связи с существенными изменениями площадей обрабатываемой пашни в постсоветский период (Ларионов и др., 2017). В настоящее время появляются различные глобальные и национальные карты, отражающие границы землепользования в разные периоды времени, составленные на основе раз- ных источников. При этом различия в границах пашни по разным картографическим источникам и влияние данного параметра на оценки темпов эрозии почв слабо изучены в отечественной литературе.

Авторами ранее были проведены подобные исследования для всей пашни Белгородской области (Жидкин и др., 2024), и удалось установить относительно небольшое варьирование площади пашни и потенциальных (смоделированных) темпов эрозии почв при использовании разных карт пахотных угодий в Белгородской области. Карты единой федеральной системы земель сельскохозяйственного назначения (ЕФИС ЗСН) оказались наиболее близки к средним оценкам площадей пашни, полученным с разных карт. Однако важно отметить, что в Белгородской области в постсоветский период была заброшена относительно небольшая доля пашни – лишь 6.2%, в связи с преобладанием высокоплодородных черноземов (Ларионов и др., 2017). Представляется актуальным проведение аналогичных исследований в субъекте РФ с высокими темпами эрозии почв и большой долей убыли обрабатываемой пашни в постсоветский период.

Одним из наиболее эрозионно-опасных субъектов РФ является Тульская область. По карте 1980-х годов “Эрозионная опасность сельскохозяйственных земель Европейской части СССР” (Ларионов, Белоцерковский, 1987) средние темпы эрозии почв для всей Тульской области составляли 7.5 т/га в год. По Почвенноэрозионной карте России 1 :5 000 000 темпы смыва в Тульской области выше и составляют 10–20 т/га год (Национальный атлас, 2011). Потенциальные темпы эрозии распахиваемых почв Тульской области оцениваются на чистом пару как 14.3 т/га год, а в агроценозах как 3.3 т/га год (Мальцев и др., 2019). Согласно общегосударственным оценкам (Литвин, 2017), темпы эрозии почв в Тульской области в 1980-е годы составляли 7.1 т/га в год, но к 2014 г. снизились на 7% и составили 6.6 т/га в год. Более подробный анализ оценок темпов эрозии почв в Тульской области представлен в литературном обзоре (Жидкин и др., 2023).

В Тульской области в постсоветский период произошло существенное сокращение площади сельскохозяйственных земель: за период с 1897 по 1990 гг. площадь пашни уменьшилась в сред- нем на 7.3%, с 1990 по 2007 гг. – еще на 38% (Люри и др., 2010). Сравнительный анализ данных сельскохозяйственных переписей за 2006 и 2016 гг. и данных Росреестра Тульской области показал, что информация о площадях пашни в Росреестре завышена на 3– 10%, а данные о залежах занижены в десять раз (Скобеев, 2017).

Цель данного исследования состояла в сравнительном анализе оценок темпов эрозии почв и массы ежегодно смываемой почвы со всей пашни Тульской области, получаемых на основе моделирования с использованием различных карт пахотных угодий.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Тульская область находится в северной части Среднерусской возвышенности, что обуславливает относительно высокую степень расчленения рельефа. Область находится на пологоволнистой равнине, пересеченной долинами рек, балками и оврагами. Водораздельные участки имеют высоты 240–280 м, долины рек расположены на высотах 130–160 м. Наиболее возвышенной частью Тульской области является Плавское плато. Развитие эрозионных процессов в агроландшафтах Тульской области в основном обусловлено длинными склонами до 1.5–2.0 км.

В безморозный период выпадает около 70% осадков, наибольшее их количество приходится на июль. Годовое количество осадков изменяется от 575 мм на северо-западе до 470 мм на юго-востоке.

Почвенный покров Тульской области также изменяется с северо-запада на юго-восток. В северо-западной части Тульской области преобладают светло-серые лесные и дерново-подзолистые почвы (рис. 1). В этой части области находятся районы: Заокский, Алексинский, Дубненский, Суворовский. Дерново-подзолистые почвы встречаются также в Белевском, Арсеневском и Черском районах. В Тульском районе почвенный покров представлен в основном светло-серыми почвами. Темно-серые почвы и черноземы оподзоленные распространены в районах: Веневский, Новомосковский, Щекинский, Плавский, Черский. Выщелоченные черноземы занимают юго-восточную часть области в районах: Ефре- мовский, Каменский, Кимовский.

Воловский, Богородитский, Куркинский,

Рис. 1. А) Фрагмент Почвенной карты РСФСР 1 : 2 500 000 (под ред. Фридланда В.М., 1988). Б) Районы Тульской области (номера районов соотвествуют таблице 1).

Fig. 1. A) Soil Map of the RSFSR 1 : 2 500 000 fragment on Tula Region (Friedland V.M. et al., 1988). Б) Districts of the Tula Region (district numbers correspond to table 1).

Расчеты эрозии почв были проведены в границах пахотных угодий для трех карт: единой федеральной информационной системы земель сельскохозяйственного назначения (ЕФИС ЗСН) и моделей землепользования, имеющихся в открытом доступе: ESA World Cover 2020 (ESA WC) и Global Land Cover and Land Use (GLCLU) . Данные картографические источники границ пашни лучше всего подходят для моделирования эрозии почв (Жидкин и др., 2024).

В модели ESA WC (Zanaga, 2021) исходными данными являются радарные съемки поверхности земли Sentinel-1 и многока- нальные снимки Sentinel-2 с разрешением 10 м. Земной покров подразделяется на 11 классов в соответствии с классификацией продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН. Результирующая модель земного покрова актуальна на 2020 г.

Для модели GLCLU как исходные данные используются 16-дневные композиты снимков Landsat с 30-метровым разрешением (Hansen, 2021). В модели GLCLU представлено 19 классов земного покрова. Картографическая информация из моделей была преобразована в карту границ пахотных угодий на территории Тульской области в виде растра с разрешением 30 × 30 м.

Эрозионный потенциал рельефа был рассчитан по цифровой модели рельефа COPERNICUS GLO-30 DEM с разрешением 30 × 30 м и уравнений (McCool, 1989). Эрозионный потенциал осадков (R-фактор) варьирует от 280 до 345 МДж·мм/(м2·ч·год) согласно (Panagos, 2017).

Почвозащитный потенциал растительности (C-фактор) был принят равным 0.34 по агроэрозионному индексу культур в данной зоне по Г.А. Ларионову (Ларионов, 1993), важным этапом работы стало уточнение долевого участия сельскохозяйственных культур в составе севооборота в Тульской области. Это уточнение было сделано благодаря обобщению данных Росстата о площадях, занимаемых различными культурами за 1996–2020 гг.

Эродируемость почв (K-фактор) была изучена в Мценском районе Орловской области для различных подтипов серых лесных почв, черноземов оподзоленных и выщелоченных разной степени смытости (Фомичева и др., 2024). Эродируемость почв уменьшается в следующем зональном ряду почв: дерново-подзолистые и светло-серые лесные почвы – 63 кг·ч/(МДж·мм), серые лесные – 50 кг·ч/(МДж·мм), темно-серые лесные – 45 кг·ч/(МДж·мм), черноземы оподзоленные – 38 кг·ч/(МДж·мм), черноземы выщелоченные – 36 кг·ч/(МДж·мм).

Расчет максимального по модулю отклонения от среднего проводился для следующих показателей: а) площадь пашни; б) темпы эрозии почв; в) масса ежегодно смываемой почвы, осред-ненных по районам. Максимальные отклонения от среднего (µ) рассчитывали по формуле:

^^^^™

|max(Xi- X)|

---                  •

X      , где Xi – величина, полученная при использовании карт ЕФИС ЗСН, ESA WC, GLCLU, (га); X - среднее из трех величин, полученных при использовании карт ЕФИС ЗСН, ESA WC, GLCLU.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Площадь пашни

Площадь пашни в Тульской области по карте ЕФИС ЗСН составляет 1647 тыс. га (табл. 1), что в 1.5–2.0 раза больше, чем по картам ESA WC и GLCLU. По карте ESA WC площадь пашни составляет 1129 тыс. га; по GLCLU – всего 859 тыс. га.

Площадь пашни, по данным ЕФИС ЗСН, близка к площади распахиваемой пашни в 1980 г. – 1580.7 тыс. га (Литвин, 2017). При этом убыль обрабатываемой пашни в постсоветский период в Тульской области составила 47.9%, по данным Л.Ф. Литвина (Литвин, 2017), что полностью согласуется с разницей между площадью пашни по ЕФИЗ ЗСН и современными моделями землепользования, полученными на основе ДЗЗ за 2019 и 2020 гг. Таким образом, полученные результаты позволяют сделать предположение о том, что в ЕФИЗ ЗСН содержатся границы пашни, которые распахивались в 1980-е годы, но почти половина из этих земель в настоящее время не обрабатывается.

Площадь объединения данных трех карт границ пашни (ЕФИС ЗСН, ESA WC, GLCLU), составляет 1690 тыс. га. В результате карта ЕФИС ЗСН охватывает почти все площади, показанные на картах ESA WC и GLCLU в качестве пашни.

Минимальная фиксируемая площадь пашни, полученная при пересечении границ пашни трех карт, составляет 760 тыс. га. Соответственно, 88% от площади пашни на GLCLU совпадает с пашней на остальных картах. Но на ЕФИС ЗСН и ESA WC границы пашни показаны шире, чем на GLCLU. Соотношение площади пересечения к площади объединения составило лишь 0.45. К примеру, в аналогичных исследованиях в Белгородской области соотношение площади пересечения к площади объединения пашни по тем же картографическим источникам составило 0.73.

Доля площади пашни от площади районов Тульской области (распаханность земель)

По карте ЕФИС ЗСН средняя распаханность территории Тульской области составляет 64%. Пашня занимает от 45% до 85% территории районов Тульской области (табл. 1). Наименьшая доля пахотных угодий отмечена в Суворовском и Тульском районах – 45%. Наибольшая распаханность земель отмечена в Одоевском районе, где, согласно ЕФИС ЗСН, пашня занимает 85% территории. Также высокая распаханность земель (более 70% по ЕФИС ЗСН) отмечена в районах: Плавский, Тепло-Огаревский, Киреевский, Богородицкий, Воловский, Каменский, Куркинский.

По данным моделей землепользования, полученных на основе ДЗЗ, средняя распаханность территории Тульской области составляет 44% (по ESA WC) и 33% (по GLCLU), что в 1.5–2.0 раза меньше, чем по данным ЕФИС ЗСН (табл. 1).

Варьирование площадей пашни, оцененных по разным картографическим источникам

Максимальные отклонения от средних по районам площадей пашни, полученных по разным картографическим источникам, варьируют от 0.09 до 1.43 (табл. 1). Наиболее высокие значения данного показателя отмечены в северо-западной части Тульской области (рис. 2). Например, в Суворовском районе площадь пашни по данным разных карт различается в несколько раз: 49.7 тыс. га (по ЕФИС ЗСН), 8.5 тыс. га (по ESA WC) и 3.1 тыс. га (по GLCLU). Средняя площадь пашни в Суворовском районе, оцененная по трем картам, составила 20.4 тыс. га, а максимальное отклонение от средней площади пашни – 1.43.

В центральной части Тульской области максимальные отклонения от средних по районам площадей пашни, полученных по разным картографическим источникам, ниже и находятся в диапазоне 0.2–0.6. В юго-восточной части данный показатель еще ниже и составил < 0.2. Например, в Куркинском районе площадь пашни по данным ЕФИС ЗСН и ESA WC составляет 70.4 тыс. га, по GLCLU – 59.2 тыс. га; максимальные расхождения площади пашни в этом районе составили лишь 0.11.

Таблица 1. Площадь пашни и ее доля от площади районов Тульской области, оцененные по разным картографическим источникам

Table 1. The area of arable land and its share in the area of the district of the Tula region, estimated from various cartographic sources

№	Район	ЕФИС ЗСН		ESA		GLCLU		µ
		S	%	S	%	S	%
1	Заокский	60.6	66	19.4	21	8.1	9	1.06
2	Алексинский	49.2	53	19.9	21	29.0	31	0.51
3	Дубенский	45.7	57	8.8	11	4.5	6	1.32
4	Суворовский	49.7	46	8.5	8	3.1	3	1.43
5	Белевский	62.8	53	25.4	21	13.4	11	0.85
6	Арсеньевский	62.9	59	35.9	34	24.8	23	0.53
7	Одоевский	99.4	85	48.3	41	34.0	29	0.64
8	Тульский г.о.	69.1	45	17.9	12	8.6	6	1.17
9	Ясногорский	75.6	58	26.2	20	18.3	14	0.89
10	Веневский	103.6	64	58.6	36	31.2	19	0.61
11	Киреевский	67.6	73	48.0	52	32.6	35	0.37
12	Щекинский	84.3	61	61.7	44	54.1	39	0.26
13	Плавский	73.2	71	67.3	65	53.9	52	0.17
14	Чернский	101.2	63	83.0	51	60.4	37	0.26
15	Тепло-Огаревский	76.1	75	72.5	72	59.6	59	0.14

Продолжение таблицы 1

Table 1 continued

№	Район	ЕФИС ЗСН		ESA		GLCLU		µ
		S	%	S	%	S	%
16	Богородицкий	67.0	70	60.8	63	46.4	48	0.20
17	Узловский	36.1	59	34.6	56	26.9	44	0.17
18	Новомосковск г.о.	63.3	71	57.3	65	49.5	56	0.13
19	Кимовский	70.8	63	65.6	58	51.6	46	0.18
20	Куркинский	70.4	74	70.4	74	59.2	62	0.11
21	Воловский	79.5	74	73.9	69	63.7	59	0.12
22	Каменский	58.0	73	56.2	71	49.8	63	0.09
23	Ефремов г.о.	119.6	73	108.4	66	90.8	55	0.15
Область		1647.2	64	1129.1	44	859.2	33	0.48

Примечание. S – площадь пашни (тыс. га); % – доля площади пашни от площади районов, µ – наибольшие отклонения от среднего.

Note. S – arable land area (thousand hectares); % – share of arable land area relative to district area; µ – maximum deviations from the mean.

Таким образом, варьирование площади пашни, полученное на основе разных картографических источников, уменьшается с северо-запада на юго-восток Тульской области. Данная пространственная закономерность находится в соответствии с изменениями структуры почвенного покрова и косвенно подтверждает наблюдения за изменениями землепользования в последние десятилетия (Королева П.В., 2021; Rukhovich et. al., 2025), согласно которым изменения интенсивности землепользования в постсоветский период находились в тесной зависимости с убыванием плодородия почв в зональном ряду: черноземы выщелоченные, черноземы оподзоленные, темно-серые лесные, серые лесные, светло-серые лесные, дерново-слабоподзолистые, дерново-среднеподзолистые, дерново-сильноподзолистые.

Рис. 2. Площадь пашни и максимальные отклонения площади пашни, полученные на основе разных картографических источников, в районах Тульской области.

Fig. 2. Arable land areas and maximum deviations in arable land areas, obtained from various cartographic sources, in the districts of the Tula Region.

Тульскую область можно разделить на три группы районов (рис. 1), различающихся по преобладающему типу почв и, как следствие, варьированию границ обрабатываемой пашни по разным картографическим истоникам. К I группе можно отнести районы в северо-западной части области с преобладанием дерновоподзолистых и свело-серых лесных почв и высокой неопределенностью границ пашни (максимальные отклонения 0.64–1.43): Суворовский, Дубенский, Заокский, Ясногорский, Тульский, Белевский. Алексинский район также включен в I группу, однако максимальное отклонение в этом районе ниже и составляет 0.51. Ко II группе можно отнести районы в центральной части с преобладанием серых лесных почв и средней неопределенностью границ пашни (максимальные отклонения 0.26–0.61): Веневский, Киреевский, Щекинский, Чернский. Плавский район также включен во II группу, однако максимальное отклонение в этом районе ниже и составляет 0.17. К III группе можно отнести районы в юговосточной части области с преобладанием черноземов и низкой неопреденностью границ пашни (максимальные отклонения 0.09– 0.2): Каменский, Воловский, Куркинский, Богородский, Кимов-ский, Тепло-Огаревский. Отметим, что максимальные отклонения от средних площадей пашни, полученных по разным картам, в Тульской области существенно выше даже для III группы районов, чем в Белгородской области, где данный показатель варьировал от 0.03 до 0.10 (Жидкин и др., 2024).

Темпы эрозии почв

Средние смоделированные для Тульской области темпы эрозии почв, полученные при использовании разных карт пашни, варьируют от 3.3 до 4.0 т/га в год. Данные оценки наиболее близки к современным отечественным оценкам, представленным в работе (Мальцев и др., 2019), составившим 3.3 т/га в год. Тем не менее, данные оценки ниже, чем оценки других авторов, представленные во введении к данной статье. Верификация эрозионного моделирования проводилась на малом водосборе, расположенном в Плав-ской районе Тульской области (Zhidkin et al., 2023) на черноземах оподзоленных и выщелоченных, в бассейне р. Локна (Иванова и др., 2023), а также на малом водосборе и в агрохозяйстве в Мцен- ском районе в Орловской области с преобладанием серых лесных почв (Голосов и др., 2024; Жидкин и др., 2024).

Максимальные расчетные темпы эрозии почв получены при использовании ЕФИС ЗСН, а минимальные – ESA WC (рис. 3). В среднем по районам темпы эрозии почв, смоделированные на основе карты ЕФИС ЗСН, варьируют от 1.7 до 6.6 т/га в год в разных районах Тульской области. Примерно такой же разброс значений, от 1.6 до 6.5 т/га в год в пределах пахотных угодий, получен на основе карты GLCLU. Темпы эрозии почв, рассчитанные на основе карты ESA WC, немного ниже – от 1.5 до 5.5 т/га в год.

Рис. 3. Темпы эрозии в пределах пашни Тульской области: А) ЕФИС ЗСН; Б) ESA World Cover; В) Global Land Cover and Land Use.

Fig. 3. Erosion rates within the arable land of the Tula region: А) EFIS ZSN; Б) ESA World Cover; В) Global Land Cover and Land Use.

Варьирование темпов эрозии почв, оцененных по разным картографическим источникам

Рисунок 3 отчетливо демонстрирует значительные различия в расчетных темпах эрозии почв по разным картам пашни в I группе районов, расположенных в северо-западной части Тульской области; средние различия – во II группе районов в средней части области; и слабые различия – в III группе районов в южной части области.

Однако при осреднении темпов эрозии почв по районам различия проявляются менее отчетливо. Максимальные отклонения от средних по районам темпов эрозии почв, полученных при использовании разных карт пахотных угодий, варьируют от 0.01 до 0.71 (табл. 2). Наиболее сильные различия в темпах эрозии почв, составившие от 0.26 до 0.71, выявлены в Алексинском, Белевском, Суворовском и Тульском районах, расположенных в северозападной части области (рис. 4) в связи с сильными различиями размеров и расположения пашни в данной части Тульской области.

Рис. 4. Темпы эрозии и максимальные отклонения от средних по районам темпов эрозии почв, рассчитанные на основе разных картографических источников, в районах Тульской области.

Fig. 4. Erosion rates and maximum deviations from the average soil erosion rates in the districts, obtained on the basis of different cartographic sources, in the districts of the Tula Region.

Таблица 2. Темпы эрозии почв, суммарная масса смываемой с полей почвы и их варьирование, оцененные по разным картографическим источникам

Table 2. The total mass of soil washed away from fields and its variation, estimated from various cartographic sources

№	Район	ЕФИС ЗСН		ESA		GLCLU		µ
		ТЭ	М	ТЭ	М	ТЭ	М	ТЭ	М
1	Заокский	-3.9	-233.6	-4.2	-80.9	-5.3	-42.4	0.19	0.96
2	Алексинский	-4.7	-233.6	-3.0	-60.2	-4.6	-132.0	0.26	0.65
3	Дубенский	-6.1	-277.1	-5.2	-45.4	-6.5	-29.5	0.13	1.36
4	Суворовский	-4.5	-224.7	-1.8	-15.4	-1.6	-5.0	0.71	1.75
5	Белевский	-4.8	-304.0	-2.3	-58.5	-2.7	-35.6	0.48	1.29
6	Арсеньевский	-3.3	-208.9	-3.1	-109.9	-3.1	-78.1	0.05	0.58
7	Одоевский	-6.6	-657.2	-5.5	-267.2	-5.8	-196.8	0.11	0.76
8	Тульский г.о.	-4.2	-290.7	-2.7	-47.7	-4.7	-40.2	0.31	1.30
9	Ясногорский	-3.5	-261.0	-2.5	-66.7	-2.9	-53.7	0.16	1.05
10	Веневский	-2.0	-203.8	-1.9	-110.8	-2.3	-72.6	0.13	0.58
11	Киреевский	-3.4	-228.6	-3.6	-174.1	-3.9	-126.6	0.07	0.30
12	Щекинский	-4.8	-407.0	-4.7	-287.9	-4.9	-262.6	0.03	0.28
13	Плавский	-5.6	-413.5	-4.6	-309.2	-4.6	-250.0	0.14	0.28
14	Чернский	-5.7	-581.1	-4.4	-367.9	-4.8	-288.1	0.15	0.41
15	Тепло-Огаревский	-4.3	-329.8	-4.1	-299.4	-3.9	-234.3	0.05	0.19

Продолжение таблицы 2

Table 2 continued

№	Район	ЕФИС ЗСН		ESA		GLCLU		µ
		ТЭ	М	ТЭ	М	ТЭ	М	ТЭ	М
16	Богородицкий	-2.3	-154.2	-2.1	-130.1	-2.1	-98.1	0.05	0.23
17	Узловский	-1.7	-61.8	-1.7	-58.8	-1.7	-46.2	0.01	0.17
18	Новомосковск г.о.	-1.8	-113.6	-1.5	-85.3	-1.6	-80.1	0.10	0.22
19	Кимовский	-1.7	-120.4	-1.5	-95.7	-1.6	-81.3	0.08	0.21
20	Куркинский	-2.8	-197.6	-2.5	-178.6	-2.3	-135.9	0.10	0.20
21	Воловский	-4.3	-340.1	-3.9	-289.3	-3.9	-246.9	0.06	0.16
22	Каменский	-5.1	-294.5	-4.6	-256.5	-4.6	-231.0	0.07	0.13
23	Ефремов г.о.	-4.0	-483.4	-3.3	-363.0	-3.4	-304.8	0.13	0.26
Область		-4.4	-6620.2	-3.47	-3758.4	-4.07	-3071.9	0.10	0.48

Примечание. ТЭ – темпы эрозии (т/га в год); М – масса смываемой с полей почвы (тыс. тонн в год); µ – наибольшие отклонения от среднего.

Note. ТЭ – erosion rates (t/ha per year); M – mass of soil washed off fields (thousand tonnes per year);

µ – maximum deviations from the mean.

Важно отметить, что варьирование средних по районам темпов эрозии почв оказалось существенно ниже, чем варьирование площадей пашни. Осредненные по районам темпы эрозии почв слабо связаны с площадью пашни; значительно более сильное влияние на темпы эрозии почв оказывает положение пашни относительно элементов рельефа. В случае забрасывания больших массивов пашни изменение средних по районам темпов эрозии почв определяется изменением эрозионного потенциала рельефа на оставшихся в обработке землях по сравнению с общим массивом ранее распахиваемых земель.

В большинстве районов темпы эрозии почвы, рассчитанные на ESA WC и GLCLU, ниже, чем на основе ЕФИС ЗСН, что связано со снижением эрозионного потенциала рельефа пашни и, вероятно, обусловлено забросом земель на крутых склонах, которые менее удобны для обработки. Однако в некоторых районах средние темпы эрозии почв слабо различаются даже при существенном сокращении площади пашни. Например, в Щекинском районе площадь пашни по ЕФИС ЗСН и GLCLU различается на треть (84.3 тыс. га и 54.0 тыс. га), а расчетные средние по району темпы эрозии почв почти одинаковые – 4.8–4.9 т/га в год. В некоторых случаях сокращение площади пашни привело к увеличению потенциальных темпов эрозии почвы, осредненных по районам. Например, в Дубенском районе площадь пашни по ЕФИС ЗСН и GLCLU различается десятикратно (45.7 тыс. га и 4.5 тыс. га), а расчетные средние по району темпы эрозии почв по ЕФИС ЗСН ниже, чем по GLCLU (6.1 т/га в год и 6.5 т/га в год).

Суммарная масса смываемой с полей почвы

Суммарная масса ежегодно смываемой с полей почвы, рассчитанная на основе разных карт пахотных угодий, значительно различается, несмотря на относительно близкие расчетные темпы эрозии почв, осредненные по районам (рис. 5). Максимальные значения данного показателя получены при использовании карты ЕФИС ЗСН и составили 6620.2 тыс. т в год, минимальные – GLCLU, в два раза меньше – 3071.9 тыс. т в год (табл. 2).

Самое большое количество ежегодно смываемой почвы отмечено в следующих районах: Одоевском, Чернском, Щекинском,

Плавском и Воловском. Средние темпы эрозии почв в этих районах варьируют от 3.9 до 6.6 тонн/га в год, однако площадь пашни относительно велика, что способствует большой массе ежегодно смываемой почвы (табл. 1, 2).

Рис. 5. Масса смываемой почвы и максимальное отклонение от средних по районам, полученные на основе разных картографических источников, в районах Тульской области.

Fig. 5. Masses of washed away soil and maximum deviations from the average in the districts, obtained based on different cartographic sources, in the districts of the Tula Region.

Варьирование массы ежегодно смываемой почвы, оцененной по разным картографическим источникам

Различия в суммарной массе ежегодно смываемой с полей почвы в значительной степени обусловлены различиями в площади пашни, поскольку данные показатели сильно связаны. В силу этого связь между площадью пашни и массой смываемой почвы, полученная по разным картам, очень близка. Наибольшие отклонения от средней по районам суммарной массы смываемой почвы наблюдаются в северо-западной части Тульской области в районах I группы и составляют 0.65–1.75 (табл. 1). В районах II группы максимальные отклонения от средней по районам массы смываемой почвы варьируют от 0.28 до 0.58. В районах III группы данный показатель варьирует от 0.13 до 0.23. В г. о. Ефремов он несколько выше и составляет 0.26.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Площадь пахотных угодий в Тульской области, по данным ЕФИС ЗСН, больше в 2–2.5 раза, чем по оценкам моделей землепользования ESA WC и GLCLU, вероятно, в связи с тем, что в ЕФИЗ ЗСН указаны границы пашни, которая использовалась в 1980-е годы. Почти половина ее в настоящее время не обрабатывается.

По степени варьирования в площади пахотных угодий, темпов смыва и массы смываемой почвы можно выделить три группы районов Тульской области. Эти группы совпадают с распространением основных типов почв.

Первая группа – северо-западные районы (Суворовский, Дубенский, Заокский, Ясногорский, Тульский, Белевский) со светлосерыми лесными и дерново-подзолистыми почвами. В I группе максимальные отклонения от средних по районам площади пашни составили от 0.64 до 1.43; отклонения темпов эрозии почв – 0.11– 0.48; отклонения массы смываемой почвы – 0.65–1.75. Пограничным по значениям варьирования показателей между I и II группами оказался Алексинский район.

Вторая группа – центральные районы (Веневский, Киреевский, Новомосковск г. о., Щекинский, Чернский) с серыми и темно-серыми почвами. Во II группе районов максимальные отклонения от средних по районам площади пашни составили 0.26–0.61; отклонения темпов эрозии – 0.03–0.15; отклонения массы смываемой почвы – 0.28–0.58. Пограничным по значениям варьирования между II и III группами оказался Плавский район и г. о. Ефремов.

Третья группа – юго-восточные районы (Каменскай, Волов-ский, Куркинский, Богородский, Кимовский, Тепло-Огаревский) с черноземами выщелоченными и оподзоленными. В III группе максимальные отклонения от средних по районам площади пашни составили 0.09–0.20; темпов эрозии – 0.05–0.08; отклонения массы смываемой почвы – 0.13–0.26.

Смоделированные темпы эрозии почв в меньшей степени варьируют при использовании разных карт пашни, чем масса смываемой почвы, поскольку темпы эрозии почв определяются положением границ пашни относительно элементов рельефа и слабо зависят от площади пашни. В некоторых районах выявлено забрасывание земель на эрозионно-опасных участках склонов, что привело к снижению средних по районам темпов эрозии почв.

Установленные количественные показатели варьирования смоделированных оценок эрозии почв по разным картографическим источникам следует учитывать при разработке противоэро-зионных мероприятий в Тульской области. Рекомендуется актуализировать границы пашни; при разработке противоэрозионных мероприятий оперировать средними темпами эрозии почв, а не массой смываемой почвы, особенно в северо-западных районах Тульской области.