Идея специального выпуска научного журнала “Известия РАН. Серия географическая”, посвященного проблемам деградации земель и устойчивого землепользования, возникла по итогам Международной конференции “Деградация земель и опустынивание: проблемы устойчивого природопользования и адаптации”, прошедшей в два этапа в Институте географии РАН: в ноябре 2020 и марте 2021 гг. Материалы для публикации из представленных на конференции докладов (доступны на eLIBRARY.RU: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44463100), были отобраны оргкомитетом конференции и обсуждены на расширенном заседании экспертного совета Центра по борьбе с опустыниванием и засухой имени Н.Ф. Глазовского.

Действия по оценке и борьбе с опустыниванием на международном уровне в настоящее время связаны, прежде всего, с реализацией новейшей методологии нейтрального баланса деградации земель (НБДЗ) в рамках достижения Целей устойчивого развития ООН (ЦУР) по задаче 15.3. Установлено, что в действующей российской системе статистического учета земель отсутствуют показатели для мониторинга деградации земель для всех категорий, кроме сельскохозяйственных, которые могли бы соответствовать индикаторам НБДЗ. В работе показаны возможности интеграции индикаторов и показателей качества земель, используемых в России, в глобальную систему. С этой целью предлагается упорядочить данные различных ведомств через общую согласованную непротиворечивую надстройку, базирующуюся на индикаторах НБДЗ, для которой предложен набор требований. Предложена принципиальная схема формирования и иерархическая структура для системы индикаторов деградации земель в России, включающая, с одной стороны, динамические индикаторы, характеризующие достижение НБДЗ, а с другой – индикаторы состояния, характеризующие качество земель (по рискам и результатам деградации) по отношению к целевым задачам их использования в рамках соответствующих категорий. С использованием этих подходов проведен предварительный анализ и отбор показателей из числа действующих в различных ведомственных системах для интеграции в систему глобальной оценки на основе методологии НБДЗ. Дальнейшие пути интеграции национальной и международной систем оценки деградации земель представляются следующим образом: а) разработка универсального федерального списка индикаторов и показателей для земель разного назначения (категорий и угодий); б) использование универсальных качественных шкал индикаторов при варьировании количественных значений их показателей (по регионам, отраслям, категориям земель и пр.); в) использование сравнительных шкал качества земель по отношению как к лучшим (максимизация показателей), так и/или к худшим (минимизация показателей) объектам в данной местности/регионе.

Среди субъектов степной зоны Российской Федерации Оренбургская область – типично степной регион с развитым зерновым производством. Практикуемые здесь на протяжении длительного времени традиционные почвозатратные технологии, ориентированные преимущественно на мобилизацию природного почвенного плодородия, привели к повсеместной деградации степных угодий, иссушению территории, снижению продуктивности агроценозов и кризисному сокращению ландшафтного и биологического разнообразия. Цель исследований заключалась в анализе современных вызовов устойчивому степному землепользованию, выявлении исторических, технологических и климатических предпосылок снижения качества земель и продуктивности сельскохозяйственных угодий (на примере Оренбургской области), разработке и научном обосновании подходов к адаптации степного землепользования к современным почвенным и климатическим изменениям. Использованы размещенные в свободном доступе электронные материалы о климатических ресурсах, результатах хозяйственной деятельности, а также материалы экспедиционных исследований. Анализ результативности полеводства, выявление климатических тенденций и определение их связи проведены в соответствии с природно-сельскохозяйственным районированием и агроэкологической группировкой земель. Подтверждено сохранение устойчивой почвозатратной направленности современной структуры сельскохозяйственных угодий. Выявлена крайне неблагоприятная динамика гидротермических условий, имеющих особенно выраженный засушливый тренд в Заволжской и Казахстанской провинциях степной и сухостепной зон области, сопровождающийся снижением продуктивности фитомассы искусственных и природных ценозов. Установлена сильная прямая связь продуктивности полевых культур (яровой пшеницы) с количеством осадков и гидротермическим коэффициентом Селянинова в период вегетации и обратная связь с суммой активных температур. Систематизированы проблемы оптимизации структуры земельных угодий юридического, землеустроительного и технологического характера, препятствующие официальному изменению их статуса. Предложено внедрение адаптивного стратегического подхода. Проанализированы научные теории оптимизации степного землепользования с использованием адаптивно-ландшафтных систем земледелия, оценена вероятность их внедрения в современных условиях. Обосновано применение природоподобных земледельческих технологий, способствующих более эффективному использованию природных ресурсов и щадящему антропогенному воздействию на прилегающие ландшафты.

Проведена оценка состояния геосистем (включая агроэкосистемы) Ростовской области. Для наиболее уязвимого региона – юго-востока области – рассчитаны площади земель, подвергающиеся деградационным процессам, в сравнении со средними показателями по области. Дана сравнительная оценка показателей аридности в пространственно-временном аспекте, особое внимание уделено дефициту увлажнения, являющемуся одним из основных индикаторов засушливости территории. Индекс аридности, определенный с использованием различных методов расчета по данным репрезентативных метеостанций, показал, что засушливость возросла во всех районах области, что свидетельствует об общей тенденции к нарастанию аридности климата. На основе архивных и актуальных спутниковых снимков выполнены расчет нормализованного вегетационного индекса (Normalized Difference Vegetation Index) и оценка изменения состояния естественного растительного покрова для территории Ростовской области: преобладающей для южных, юго-восточных и северных районов области является изреженная растительность, отмечена тенденция к снижению площадей с густой растительностью. В западных и центральных районах области отмечается тренд к постепенному увеличению территорий с густой растительностью. По результатам сплошного агрохимического обследования установлено, что с 1960 по 2000 г. в почвах агроландшафтов наблюдалось постепенное уменьшение гумусированности, кратность снижения за 40 лет составила 1.2–1.3. Однако начиная с 2000-х годов, содержание гумуса в пахотном слое находится в определенном равновесии, характерном для биоклиматических и производственных условий Ростовской области, при отсутствии процессов эрозии снижение содержания гумуса не наблюдается. Проведена также оценка состояния лесных полос на основе данных дистанционного зондирования с привлечением архивных материалов почвенного обследования. Снижение площади лесополос является одним из индикаторов изменения климата и его можно использовать для задач оценки процессов опустынивания.

В статье отражен многолетний опыт научных исследований определения роли и влияния биофизических, социально-экономических и территориально-организационных факторов на проявление деградационных процессов земель (включая почвы) и их эколого-экономические последствия в Республике Беларусь. Предложена научно обоснованная система национальных критериев и индикаторов деградации земель, гармонизированных со стратегическими целями реализации Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием (КБО ООН). Подробно изложена разработанная научно-методическая база, используемая при выявлении, картографировании, оценке состояния и ведении мониторинга земель (почв), подверженных водной и ветровой эрозии, ускоренной трансформации органогенных (торфяных) почв, радиационно загрязненных сельскохозяйственных земель, земель нарушенных при добыче торфа и песчано-гравийных смесей, расширения транспортной инфраструктуры. Процессы деградации земель в Беларуси соотнесены с методическими подходами и практическим применением мероприятий по их преодолению в аспекте действующей законодательной базы и технических нормативно-правовых актов. Рассмотрены территориальные аспекты проявления процессов деградации почвенно-земельных ресурсов с учетом почвенно-экологического районирования и административно-территориального устройства Республики Беларусь. Приводятся примеры практического использования результатов оценки деградации земель при подготовке Стратегии и Национального плана действий, направленных на ее предотвращение, достижениe нейтрального (нулевого) баланса деградации земель и их восстановления, обосновании и внедрении инновационных агротехнологий, совершенствовании территориально-планировочных мероприятий, смягчении последствий изменения климата. Предложена система мероприятий по совершенствованию нормативно-правового, институционального и научно-методического обеспечения для успешного решения проблемы, связанной с предотвращением и борьбой с деградацией земель/почв в республике.

В статье рассмотрено изменение трех основных факторов пространственной трансформации сельского хозяйства: природных, институционально-экономических и социальных. Показано, как исторически менялись результаты сельского хозяйства в зависимости от колебаний природных условий, в том числе – периодических засух. По изменению увлажнения в ХХ и ХХI вв. и индикатору объемов производства зерновых культур выявлены относительно благополучные и кризисные периоды. Приведены примеры катастрофического влияния засух и приспособления к ним в отдельных регионах. Показано, что любой кризис, в том числе и природный, высвечивает хронические социально-экономические проблемы организации хозяйства. Социально-экономическая дифференциация сельской местности, связанная с удаленностью от городов и транспортных магистралей, в значительной степени влияет на обеспеченность сельскохозяйственного производства трудовыми ресурсами. Последнее зависит от длительности и масштабов сельской депопуляции и современных миграционных процессов, приводящих в некоторых районах к социальному опустыниванию, также катастрофичному для сельского хозяйства. Особое внимание уделено постсоветским институциональным преобразованиям, которые, хотя и действовали по всей стране, имели различные последствия на территориях с разными природными условиями, в том числе в зонах переувлажнения и природного опустынивания. Важным фактором пространственной дифференциации результатов сельского хозяйства служит сочетание в разных регионах организационных форм хозяйствования: от агрохолдингов до личных подсобных хозяйств населения. Главными результатами стали изменение специализации сельскохозяйственного производства в ряде регионов, усиление его организационной и пространственной поляризации и концентрации (при общем увеличении объемов сельскохозяйственного производства в стране), сжатие сельскохозяйственного землепользования и сдвиг производства зерна в южные регионы. Это сделало сельское хозяйство постсоветской России более чувствительным к климатическим и погодным колебаниям, несмотря на модернизацию производства.

Определены особенности трансформации отдельных компонентов природной среды в районах юга Восточной Сибири (подробно проанализирована территория Бурятии) в условиях изменения климата, которые оказывают критическое влияние на экосистемные услуги лесных земель. Применена система последовательных и взаимодополняемых методов, позволяющая объективно провести анализ этого влияния и его оценку: методы дистанционного зондирования, картографирования, корреляционный анализ, методы выявления общей экономической ценности и “адаптации на основе экосистем”. Рассчитаны тренды температуры воздуха, количества осадков и нормированного разностного вегетационного индекса NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) для влажного (1982–1999 гг.) и засушливого (2000–2018 гг.) периодов. Рост температуры, как наиболее критический параметр состояния лесных земель, наблюдается для всей территории исследования; при этом зоны с невысокими темпами роста приземной температуры перемежаются с зонами с высокими темпами роста, как в широтном, так и в долготном направлениях. Влажный период характеризуется положительными трендами суммы осадков практически для всей территории юга Восточной Сибири. В засушливый период наблюдается отрицательная динамика количества выпавших осадков для преобладающей части рассматриваемой территории. Влажный период отмечен почти повсеместным ростом NDVI. В засушливый период для лесной растительности характерна разнонаправленность трендов NDVI и осадков; здесь влияние на динамику NDVI оказывает температура. Указанные закономерности предопределяют и изменения в развитии экосистемных услуг лесных земель. Определено, что изменение климата негативно влияет на преобладающую часть экосистемных услуг лесных земель. Наибольшее негативное влияние за длительный период наблюдений (1936–2015 гг.) оказали лесные пожары, которые к концу указанного периода значительно возросли как по количеству, так и по площади распространения. Рассмотрен комплекс мер, способствующих адаптации управления лесными землями к изменению климата.

По данным стандартизированного индекса осадков и эвапотранспирации исследована связь изменений годового увлажнения и весенне-летнего, а также летнего увлажнения в 12 субъектах РФ на юге Европейской территории России в 1901–2018 гг. Применение стандартизированного индекса осадков и эвапотранспирации для оценки изменений годового увлажнения обосновано установленной его тесной связью с индексом аридности. Выявлено, что изменения увлажнения в мае-июле более существенные, чем изменения увлажнения за летний сезон, были связаны с изменениями годового увлажнения. Изменения сезонного увлажнения в регионах Поволжья, Заволжья и Северо-Западного Прикаспия объяснили от половины до 65% изменчивости годового увлажнения, а в остальных субъектах юга Европейской территории России вклад сезонного увлажнения варьировал от 30 до 60%. Сравнение выделенных в каждом субъекте фаз аридизации и их систематизация по продолжительности показали, что изменение повторяемости весенне-летних и летних засух оказывает влияние на формирование чередующихся мультидекадных периодов усиления/
ослабления аридизации климата на исследуемой территории. Для большинства рассмотренных субъектов характерно два-четыре сухих периода и два-три влажных периода. Установлено, что в начале и середине XX в. на юге Европейской территории России наблюдались более сухие условия весенне-летнего и летнего периодов. Условия повышенного сезонного увлажнения во второй половине XX в. сменились в начале XXI в. более сухой фазой. Показано, что сезонные засухи в сухие периоды являются надежным индикатором засушливого года: весенне-летние засухи – для Ставропольского края и летние засухи – для Волгоградской области и Краснодарского края.

Неотъемлемым элементом степных равнин Алтайского края, в частности Кулундинской низменности, является наличие большого количества различных по площади реликтовых озер. На основе данных дистанционного зондирования (космические снимки Landsat и Sentinel-2) за период 1989–2020 гг. проведен анализ динамики площадей водоемов в двух бессточных озерных системах Кулундинской низменности – Кулундинской и Плотавской. Выявлено отсутствие выраженных тенденций к направленному сокращению площадей водоемов. Несмотря на наличие нескольких сильных засух за последние 30 лет, водоемы Кулундинской и Плотавской озерных систем не испытывали каких-либо чрезвычайно резких сокращений площадей водной поверхности. Для оценки продолжительности и интенсивности засушливых периодов в работе был использован индекс SPEI. Показано, что межгодовая динамика водоемов слабо зависит от колебаний метеорологических условий конкретного года. Статистически значимые взаимосвязи обнаружены только с длительными 24- и 36-месячными индексами засушливости SPEI, что в целом указывает на определенную устойчивость механизмов питания озерных систем в Кулунде. Несмотря на значительную разницу в площади водоемов и размерах водосборных бассейнов, Кулундинская и Плотавская озерные системы характеризуются высокой синхронностью межгодовых колебаний площадей водоемов. Относительный размах внутригодового варьирования внутри небольшой Плотавской озерной системы был существенно выше, чем в значительно большей Кулундинской системе. Определенная стабильность функционирования озерных систем Кулундинской равнины может быть связана с весьма умеренным антропогенным воздействием на питающие их водотоки в последние десятилетия: отсутствие масштабного забора воды и регулирования стока гидротехническими сооружениями.

Представлены результаты геоинформационного картографирования и анализа природных пожаров в естественных ландшафтах Астраханской и Волгоградской областей и Республики Калмыкии за 1997–2020 гг. На основе экспертного дешифрирования спутниковых изображений Landsat с верификацией по данным детектирования активного горения и выгоревших площадей идентифицировано более 13.5 тыс. гарей общей площадью без учета повторяемости более 150 тыс. км2. Наибольшая площадь гарей зафиксирована в 2006 г. – более 18 тыс. км2. Всего же в указанных регионах пройдено огнем 62.5 тыс. км2, что составляет треть естественных зональных ландшафтов. До 90% количества пожаров представлено гарями площадью до 10 км2, в то время как половина выгоревшей площади является следствием катастрофических пожаров площадью более 250 км2 каждый, которые случаются 2–3 раза в год. Максимальная частота пожаров составила 14 случаев за период исследований. Выявлены пространственные закономерности в распределении гарей. Участки с наибольшей частотой пожаров расположены в Волгоградском и Астраханском Заволжье с меньшим аграрным освоением, а также в заповеднике “Чёрные земли” и его окрестностях, где запрещен выпас скота. Рост поголовья скота в Калмыкии и правобережной части Астраханской области, вовлечение залежей в оборот в Волгоградской области в последнее десятилетие повлекли снижение количества и площадей пожаров. В Волгоградской области отмечен значимый отрицательный тренд количества пожаров, а в Калмыкии – количества и площади. Полученные результаты, кроме данных о динамике выгоревших площадей позволяют определить продолжительность пирогенных сукцессий, что даст возможность изучить закономерности изменения состояния ландшафтов после пожаров разных лет с учетом их повторяемости. Также результаты помогут оптимизировать противопожарную профилактику.

Необходимость автоматизации и упрощения пространственно-временного мониторинга хозяйственно важных почвенных характеристик, в частности содержания углерода интенсивно используемых земель, диктует продолжение поиска относительно простых способов их дистанционной оценки. В результате статистического анализа материалов полевых наблюдений, лабораторных экспериментов и полученных по данным дистанционного зондирования Земли из космоса цифровых моделей рельефа на модельных трансектах, заложенных на различающихся по характеру рельефа участках длительно используемых пахотных черноземов (Курская биосферная станция Института географии РАН, Курская область, Россия), обнаружены средние по силе положительные связи между крутизной склона, LS-фактором (Slope Length and Steepness factor, или фактор влияния длины и крутизны склона на эрозионную опасность) и почвенными характеристиками. Обнаруженные связи выражаются в снижении содержания ведущих биогенных элементов и соединений (углерод, азот и вода), а также в снижении присутствия и изменении активности микробиоты почвы. Вероятнее всего, это реализуется через водную эрозию и меньшую доступность воды на склонах большей крутизны. На основе полученных результатов можно говорить о применимости оцененного по данным дистанционного зондирования Земли LS-фактора для прогноза содержания углерода и других связанных с ним значимых физико-химических и биологических показателей состояния старопахотных типичных черноземов в крупном пространственном масштабе. Одновременно установлено, что полученные на основе космических снимков спектральные характеристики поверхности почвы менее применимы для этих целей, так как они зависят от условий съемки (погодные условия, приемы обработки почвы, растительный покров), а также имеют ограничения, накладываемые недостаточным разрешением доступных космических снимков.

Необходимость автоматизации и упрощения пространственно-временного мониторинга хозяйственно важных почвенных характеристик, в частности содержания углерода интенсивно используемых земель, диктует продолжение поиска относительно простых способов их дистанционной оценки. В результате статистического анализа материалов полевых наблюдений, лабораторных экспериментов и полученных по данным дистанционного зондирования Земли из космоса цифровых моделей рельефа на модельных трансектах, заложенных на различающихся по характеру рельефа участках длительно используемых пахотных черноземов (Курская биосферная станция Института географии РАН, Курская область, Россия), обнаружены средние по силе положительные связи между крутизной склона, LS-фактором (Slope Length and Steepness factor, или фактор влияния длины и крутизны склона на эрозионную опасность) и почвенными характеристиками. Обнаруженные связи выражаются в снижении содержания ведущих биогенных элементов и соединений (углерод, азот и вода), а также в снижении присутствия и изменении активности микробиоты почвы. Вероятнее всего, это реализуется через водную эрозию и меньшую доступность воды на склонах большей крутизны. На основе полученных результатов можно говорить о применимости оцененного по данным дистанционного зондирования Земли LS-фактора для прогноза содержания углерода и других связанных с ним значимых физико-химических и биологических показателей состояния старопахотных типичных черноземов в крупном пространственном масштабе. Одновременно установлено, что полученные на основе космических снимков спектральные характеристики поверхности почвы менее применимы для этих целей, так как они зависят от условий съемки (погодные условия, приемы обработки почвы, растительный покров), а также имеют ограничения, накладываемые недостаточным разрешением доступных космических снимков.