Белгородский государственный национальный исследовательский университет
Пространственное распределение и ренатурационная динамика постселитебных геосистем Центрально-Черноземного района
Голеусов П.В., Чугунова Н.В., Марциневская Л.В., Польшина М.А., Симон А.И.
Россия, г. Белгород
Аннотация
В статье представлены результаты картографических и экспедиционных исследований постселитебных геосистем Центрально-Чернозёмного района. Произведён пространственный анализ распространения исчезающих сельских населённых пунктов в регионах Черноземья. Проведено обобщение результатов полевых исследований геосистем заброшенных сельских поселений. Дано эмпирическое обоснование математических моделей, описывающих ресурсоформирующие процессы в постселитебных геосистемах (формирование надземной фитомассы, формирование регенерационного гумусового горизонта почв, восстановление запасов гумуса). Проведён анализ моделей, с оценкой скорости процессов, в сопоставлении с ранее полученными сведениями о воспроизводстве данных компонентов в посттехногенных геосистемах.
Ключевые слова: сельские поселения, расселение, постселитебные геосистемы, экологическая ренатурация, экологическая реабилитация, восстановительные сукцессии, воспроизводство почв
Abstract
Spatial distribution and renaturation dynamics of post-settlement geosystems of the Central Chernozem region
Pavel V. Goleusov, Nadezhda V. Chugunova, Larisa V. Martsinevskaya,
Marina A. Polshina, Anna I. Simon
Belgorod State National Research University
Belgorod, Russia
The process of urbanization in Russia is accompanied by the disappearance of a large number of small rural settlements. In the Central Chernozem Region, the authors carried out a cartographic identification of 1,714 abandoned rural settlements. The highest spatial density of the distribution of abandoned settlements is characteristic of the Kursk region, the lowest - the Voronezh region. The results of field studies of 110 geosystems of abandoned rural settlements are summarized. Mathematical models describing resource-forming processes in post-human geosystems (formation of aboveground phytomass, formation of a regenerative humus horizon of soils, restoration of humus reserves) are empirically substantiated. The assessment of the rate of the processes is given in comparison with the previously known information about the reproduction of these components in post-technogenic geosystems. The rate of formation of the total stock of phytomass reaches 80-120 g/m2-year in the first decades of the regeneration succession. The rate of formation of the humus horizon in newly formed soils exceeds 2 mm / year and begins to decrease after 20 years of soil formation. The obtained models can be used in predicting regeneration processes in post-settlement geosystems, monitoring them, in assessing environmental services and resource potential.
Key words: rural settlements, resettlement, post-settlement geosystems, ecological renaturation, ecological rehabilitation, restorative succession, soil reproduction
Введение
Острота проблем сельской местности, трансформация ее расселения привели к повышению интереса к ним социальных географов (географов-обществоведов), им посвящен ряд интересных работ [Турун, 2013; Алексеев, Сафронов, 2015]. По мнению А.И. Алексеева, трансформация сети сельского расселения - лишь индикатор двух типов факторов: экзогенных, вызванных влиянием на сельскую местность внешних причин (урбанизации) и эндогенных, связанных с коренной трансформацией сельской местности (изменениями экономической основы села, его функций, ростом территориальной подвижности сельских жителей).
Широкую известность приобрели исследования взаимосвязей социальных и экономических изменений в сельской местности, процессов формирования контрастов между центрами, пригородами и периферией [Нефедова, 2013; Нефедова, Трейвиш, 2015].
Одним из существенных направлений исследований сельских территорий стало изучение процессов модернизации на селе. Переход от аграрного типа общества к индустриальному и постиндустриальному привел к уменьшению доли сельскохозяйственного производства в структуре экономики, численности сельских жителей [Шкерин, 2010], значимости несельскохозяйственных отраслей сельских территорий.
Монопольное положение агрохолдингов в производстве продукции животноводства в ряде областей [Лихневская и др., 2017], отсутствие диверсификации сельской экономики приводят к системной безработице, оттоку населения в города, деградации сельского расселения. Изменение роли и функций села вынуждает жителей искать новые формы занятости.
Центрально-Чернозёмный район, согласно итогам Всероссийской переписи населения, не является лидером по количеству заброшенных сельских населённых пунктов в Центральном Федеральном округе и среди других регионов России. Процессы деградации села здесь сдерживаются благоприятными природными условиями ведения сельского хозяйства, наличием развитых в годы существования СССР инфраструктуры и средств сельского хозяйства, «унаследованных» при распаде коллективных хозяйств фермерами, а также новым ростом сельскохозяйственного производства, осуществлённым уже в рамках нового технологического уклада.
Геосистемы заброшенных сельских поселений характеризуются интенсивным протеканием восстановительных процессов, являющихся составными частями экологической рена- турации [Голеусов, Лисецкий, 2009]. Особенности постселитебных сукцессий в фитоценологическом отношении исследованы [Миркин и др., 2006; Saifullina et al., 2008; Yamalov et al., 2008; Muchiru et al., 2009] сравнительно более полно, чем воспроизводство почв и их свойства [Santrnckova et al., 2020] в этих специфических геотопах. Имеющиеся исследования в России касаются преимущественно её бореальной зоны [Martynenko et al., 2019].
Актуальность данного исследования, с одной стороны, связана с необходимостью интегрального выявления и оценки неизбежных количественно-качественных изменений в пространственной организации расселения территорий Центрально-Черноземного района. С другой стороны, для прогнозирования естественного развития заброшенных поселений нужны надёжные эмпирические оценки ренатурационных процессов: формирования запасов фитомассы, воспроизводства почв и др.
Объекты и методы исследования
Объектами нашего исследования являются система расселения Центральночерноземного района (Белгородская, Воронежская, Курская, Липецкая, Тамбовская области) и постселитебные геосистемы, находящиеся в трендах ренатурационного развития на хроносрезе пЧ0 лет. Основная часть исследованных исчезающих населённых пунктов (ИНП) заброшена в период 1970-2000-х годов, т.е. имеет возраст регенерационных экосистем от 15 до 50 лет.
Путём анализа картографических баз открытого доступа (Яндекс.Карты, Google Maps, Bing Maps) нами были определены местоположения заброшенных поселений ЦЧР с визуальной дифференциацией по космическим снимкам на вымершие (без обрабатываемых участков земли - огородов, с зарастающими грунтовыми дорогами) и жилые (с единичными огородами и используемыми грунтовыми дорогами). Всего идентифицировано 1714 исчезающих сельских населённых пунктов, из них 1170 - вымерших, 544 - вымирающих. В итоге в программе MapInfo была построена картограмма распределения исчезающих сельских населённых пунктов (рис. 1).
Рис. 1. Распределение картографически идентифицированных исчезающих сельских населённых пунктов в Центрально-Чернозёмном районе Fig. 1. Distribution of cartographically identified endangered rural settlements in the Central Chernozem region
Для выявления закономерностей регенерационных процессов в постселитебных геосистемах в 2018-2019 гг. были проведены экспедиционные исследования заброшенных деревень во всех 5 областях ЦЧР. Всего обследовано 110 объектов. Полевые исследования включали описание фитоценозов (видовой состав, отбор проб фитомассы травянистых группировок методом укосов), новообразованных почв (описание профилей, отбор образцов для выполнения химических анализов).
По результатам анализа проб, отобранных в ходе экспедиционных исследований, сформированы ряды данных, описывающих важнейшие регенерационные процессы в постселитебных геосистемах. Нелинейное оценивание параметров математических моделей проведено с использованием программы St.atistica, анализ моделей - с использованием программы MathCad.
Результаты и обсуждение
Из рис. 1 следует, что муниципальные районы с наибольшим числом исчезающих сельских поселений занимают периферийное положение в регионах ЦЧР, причём в Курской и Липецкой областях - в больше степени на их северных окраинах. В ЦЧР регионом, имеющим наибольшее количество и плотность расположения исчезающих сельских населённых пунктов, является Курская область, в которой на 1 ИНП приходится в среднем 56 км2. В Воронежской области плотность распределения ИНП почти в 4 раза ниже, чем в Курской области (рис. 2).
Рис. 2. Распределение идентифицированных ИНП по областям ЦЧР Fig. 2. Distribution of identified endangered settlements by regions of the Central Chernozem Region
В ходе исследований растительности заброшенных поселений установлено, что наряду с повсеместными для ЦЧР сукцессионными сериями, контролируемыми адвентивным видом Acer negundo, в Курской области на заброшенных сельхозугодьях распространены сукцессии, ведомые Betula pendula, в Тамбовской области - Pinus sylvestris (вследствие широкого распространения сосновых лесонасаждений) и Populus tremula. В Белгородской и Воронежской областях значительную конкуренцию Acer negundo составляют местный Fraxinus excelsior и адвентивный вид Fraxinus pennsylvanica.
В Тамбовской области описаны объекты, в которых по лесному направлению развивается не только фитоценоз, но и почвы, в которых происходит интенсивное выщелачивание карбонатов (при их наличии) и развитие оподзоливания (на песчаных субстратах), в зависимости от литологического состава материнских пород. Однако основная часть постселитебных геосистем с лесными сукцессиями относится к «опушечному типу». картографический геосистема сельский поселение
Кроме того, в Воронежской области в «лесостепных» районах, в которых преобладают сукцессии лесного типа, простимулированные посадкой садовых и адвентивных видов деревьев, обнаружены экосистемы со степным направлением сукцессий, что связано с продолжающимся антропогенным воздействием (выпас овец - 2 объекта и выжигание растительности + сенокошение - 1 объект).
Таким образом, в ходе экспедиционных исследований ренатурационных процессов в заброшенных сельских поселениях ЦЧР установлено, что основным направлением постселитебных сукцессий является лесное, простимулированное садовыми и декоративными посадками поселений, с деградацией культурных насаждений, с замещением их на моно- доминантные группировки Acer negundo и последующим внедрением и конкуренцией с ним местных лесных видов (особенно активно замещение происходит после 50-60 лет сукцессии). Более раннее замещение антропогенных посадок на местные виды происходит только в лесных поселениях Тамбовской области и в некоторых опушечных поселениях остальных областей ЦЧР. Степное направление сукцессий характерно только для южных районов Белгородской (Ровеньский р-н) и Воронежской (Воробьёвский, Богучарский р- ны) областей, где есть климатические и литологические предпосылки для существования степного климакса сообществ. В более северных районах, даже формально считающихся «степными», данное направление сукцессий возможно только при антропогенном воздействии (выпас, сенокошение, выжигание), угнетающем древесные виды.
Полученные данные о формировании надземной фитомассы травянистых группировок свидетельствуют о высоких темпах данного процесса: в исследованных экосистемах её запасы составили в среднем 478,35 ± 88,38 г/м2. Несмотря на существенный разброс данных (коэффициент вариации 56,51 %), в связи с различием экологических условий, отмечено, что запасы надземной фитомассы травянистых группировок постселитебных экосистем достигли фонового уровня и даже превышают его в ряде случаев. Это позволяет использовать данный ресурс местным крестьянам для заготовки сена и выпаса скота, что зафиксировано нами во многих объектах. Такому быстрому формированию данного ресурса способствует как молодость экосистемы, так и повышенная обеспеченность экото- пов биогенными элементами.
Полученные данные в целом соответствуют трендовой модели формирования запасов фитомассы, основанной на экспоненциальной функции вида Ft = Flim*(l-a exp (-b-t)). График функции представлен на рис. 3. При построении модели, наряду с данными исследований 2019 г., использованы собственные результаты, полученные ранее для посттехногенных экосистем карьерно-отвальных комплексов и беллигеративных ланшафтов в Белгородской области [Голеусов, 2012], а также данные, полученные другими исследователями для посттехногенных экосистем лесостепной зоны [Бурыкин, 1982; Трофимов и др., 1986; Титлянова и др., 1988; Титлянова и др., 1993; Подурец, 2011].
Эмпирические точки объектов с доминированием разнотравной растительности локализованы по верхней огибающей кривой, что свидетельствует о более высоком регенерационном потенциале постселитебных экосистем, по сравнению с посттехногенными. Однако, в ряде случаев, в условиях недостаточного увлажнения, при доминировании злаков, значения запасов фитомассы «отстают» от трендовых. В целом, высокий разброс точек приводит к невысокой оценке показателя аппроксимации (п = 0,4). Это предполагает необходимость дифференцированного подхода к оценке динамических характеристик формирования надземной фитомассы травянистых группировок постселитебных экосистем.
Рис. 3. Модель трендовой составляющей процесса формирования надземной фитомассы травянистых фитоценозов
Fig. 3. Model of the trend component of the formation of the aboveground phytomass of herbaceous phytocenoses
Линейная скорость формирования общего запаса фитомассы достигает 80-120 г/м2тод в первые десятилетия регенерационной сукцессии. Средняя «мгновенная» скорость данного процесса уменьшается с возрастом растительных группировок, как это показано на графике первой производной полученной модели (рис. 4).