Составление карты засоления почв на основе обработки космических изображений и меры борьбы с засолением

Влагообеспеченность осеннего периода в целом то в ноябре повторяемость положительных и отрица-

также повышалась. Однако если в сентябре и октябре тельных аномалий была примерно одинакова, а в де-

месячное количество осадков в основном более чем кабре наиболее часто отмечалось количество осадков,

на 20% превышало их среднемноголетнее значение, близкое к климатической норме (табл. 2).

Таблица 2. - Среднее месячное количество осадков

Климатическая характеристика Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь

Средняя по краю месячная сумма осадков Рм, мм 37 38 31 27

Число случаев с положительными отклонениями Р^ отРм(%) 46 58 40 35

Число случаев с отрицательными отклонениями Р^ отРм(%) 21 21 43 26

Число случаев с Рф близкими к Рм (%) 33 21 17 39

Изменение климатических параметров не является равномерным процессом с постоянным направлением. Метеорологические показатели отдельных лет могут существенно различаться и даже иметь аномалии разных знаков. Однако чаще всего, даже если внутри анализируемого периода вариации характеристик отдельных временных составляющих этого периода существенны и разнонаправлены, весь период в целом все же соответствует климатическому тренду. Поскольку анализируемый период по продолжитель-

ности довольно близок к наиболее устойчивому периоду осреднения значений температуры [1], отмеченный климатический тренд можно считать достаточно устойчивым.

Климатические знания, накопленные за последние десятилетия, являются ценным ресурсом, использование которого может сыграть огромную роль в деле сведения к минимуму климатических рисков и обеспечения устойчивого развития региона.

Список литературы:

1. Бадахова Г. Х. Исследование устойчивости средних многолетних значений температуры воздуха//«Вопросы физической географии», вып. 47. Изд-во Ставр. гос. ун-та, Ставрополь, 2003. С. 3-8.

2. Бадахова Г. Х. Каплан Г. Л., Кравченко Н. А. Вариации и тренды увлажнения степных ландшафтов Ставропольского края//Естественные и технические науки», 2009, № 4. С. 247-252.

3. Badakhova G.Kh., Kaplan G. L., Knutas A. V. Agriculture adaptation of the South Region of Russia to conditions ofpresent climate change//7th European Сю^ете^е On Adaptation Climate. Holland, Amsterdam, 29-30 September 2008. P. 183-186.

Nagiyev Polad Yusif, Asadova Naida Mail, Ibadova Sevda Mahyaddin, Agayev Amil Tofik, Institute for Space Research of Natural Resources named after acad. T. K. Ismayilov, National Aerospace Agency, Baku, Azerbaijan E-mail: polad-nagiev39@mail.ru

Compilation of map of soils salinization on basis of processing of space images and measures of struggle with salinization

Abstract: In the article compilation of map of soils salinization of the Kur-Araz lowland is considered. This map is compiled on basis of prepared electronic map of the agricultural lands by results of the digital processing of the space images taken from the LANDSAT-TM (in 1998) and LANDSAT-8 (in 2014) artificial satellites of the

Earth, with using of contact method. It is showed the measures and ways of struggle against soils salinization and agro-ameliorative activities are given.

It is established that during 16 years, passed from 1998 till 2014, in result of bad condition of collector-drainage net on research territory square of middle salinity soils increased on 33,2 ths hectares, and squares of strong salinity and solonchack increased on 41 ths hectares.

Keywords: Kur-Araks lowland, soils salinization, agricultural lands, collector-drainage net, agro-ameliorative activities, space images, digital processing, LANDSAT-TM (in 1998) and LANDSAT-8 (in 2014) artificial satellites.

Нагиев Полад Юсиф Оглы, Асадова Наида Маил Кызы, Ибадова Севда Махяддин Кызы, Агаев Амиль Тофик Оглы, Институт Космических Исследований Природных Ресурсов

им. акад. Т. К. Исмаилова, Национальное Аэрокосмическое Агентство, Баку, Азербайджан

E-mail: polad-nagiev39@mail.ru

Оставление карты засоления почв на основе обработки космических изображений и меры борьбы с засолением

Аннотация: В статье рассматривается составление карты засоления почв Кура-Араксинской низменности на основе подготовленной электронной карты сельскохозяйственных угодий по результатам цифровой обработки космических изображений с ИСЗ "LANDSAT-TM" В 1998 г. и "Landsat-8" в 2014 г. с использованием контактного метода. Показаны меры и пути борьбы с засолением почв, даются агромелиоративные мероприятия.

Установлено, что за прошедшие 16 лет с 1998 г. по 2014 г. в результате плохого состояния коллекторно-дре-нажной сети на исследуемой территории площадь средне засоленных почв увеличилась на 33,2 тыс.га, а сильно засоленных и солончака на 41 тыс.га.

Ключевые слова: Кура-Араксинская низменность, засоление почв, сельскохозяйственные угодья, коллек-торно — дренажная сеть, агромелиоративные мероприятия, космические снимки, цифровая обработка, ИСЗ "LANDSAT-TM" и "Landsat-8".

Территория Азербайджана является древним земледельческим регионом, в результате тысячелетнего влияния антропогенных факторов засоление почв орошаемых земель получили широкое распространение.

Охрана почв и их рациональное использование под пашни является одной из важных задач в сельском хозяйстве.

Статистические данные показывают, что в настоящее время на земном шаре в земледелии используется 1,78 млрд. га почв. Из них орошаемые почвы составляют 270 млн.га. Несмотря на то, что в земледелии под посевные площади занято 15,1% орошаемых почв, полученный с них урожай составляет 35-40%

Во многих странах мира (Китай, Индия, США, Пакистан и т. д.) с орошаемых земель урожай снимается 2-3 раз в году. Наряду с положительными проявлениями орошение почв имеет также ряд недостатков. В зависимости от природных условий и почвообра-зующих свойств, вследствие несоблюдения агроме-

лиоративных мероприятий на сельскохозяйственных угодьях, на орошаемых почв идет процесс засоления.

Из данных ООН на сельскохозяйственные продукции следует, что из-за отрицательного воздействие антропогенных факторов в течение года площадь орошаемых земель нашей планеты за счет засоления уменьшается на более 1 млн. га.

Кура-Араксинская низменность расположена в восточной части Азербайджана, между Каспийским морем и горными системами Большого и Малого Кавказа. Земельный фонд Кура-Араксинской низменности составляет 21536 км 2 или 24,5% всей площади Азербайджана.

Климат низменности относится к субтропическому сухому, теплому, континентальному. Лето сухое и жаркое, зима относительно теплая и малоснежная. Среднегодовая температура в низменности колеблется в пределах от + 14,5 ° до + 16 ° Сумма эффективной температуры обеспечивает возможность возделывания ценных технических и теплолюбивых культур.

Растительный покров Кура -Араксинской низменности относится к ботанико-географическому региону полупустынь восточно-закавказской низменности.

Современный покров низменности по существу является вторичным и гораздо беднее того, каким он был в начале своего развития. На территории низменности выделяются следующие типы растительности: пустынная, полупустынная, чально, чально-луговая и лесная.

Изучение генетических особенностей почв, развитием и распространением процессов засоления и разработкой мер борьбы с засоленим почв в Кура-Араксинской низменности в разное время занимались многие ученые и исследователи. Установлено, что здесь сероземный тип почвообразования формируется в качество основного зонального почвенного типа.Исходя из географических закономерностей изменения общей засоленности почв, в предгорных районах развито делювиальное засоление, выражающееся в перемещении вниз по склону солей, содержащихся в породе. В конусах выноса горных рек широко распространено пролювиально-аллювиальное засоление. Источником этого типа засоления являются минерализованные грунтовые воды.

В зоне мощных аллювиальных отложений выделяется аллювиальное засоление, имеющее широкое распространение. Эта форма засоления, происходящая за счет капиллярного поднятия на поверхность сильно минерализованных грунтовых вод, не имеющих оттока. В юго-васточной части низменности выделено засоление приморского типа [1].

В зависимости от почвенно-грунтовых условий и мелиоративной обстановки в 1934-1935 гг. на территории Кура -Араксинской низменности в Мугань-Сальянского массиве была построена коллектор-но-дренажной сеть длиной 104 км, в 1951-1952 гг. в Мильской степи длиной 830 км, в 1958-1980 гг. в Ширванской и Карабахской степях более 10 тыс.км.

В настоящее время на исследуемой низменности длина коллекторно-дренажной сети составляет более 25 тыс. км на площади около 650 тыс. га.

В результате проведенного ирригационно-мели-оративного строительства в Кура-Араксинской низменности произошли крупные изменения и улучшение мелиоративной обстановки отдельных массивов.

С 1954 г. по 1965 г. год включительно в Каспийское море отведено 4604 млн. м 3 соленых вод, содержащих 113 млн. т. дренажного стока, соленость снизилась 29,2 г/л 20,2 г/л.

В науках о Земле все чаще стремятся перейти от качественных, описательных методов изучения

природной среды к количественным. Космическое снимки, обладающие измерительными возможностями, могут служить одним из важнейших способов непосредственного количественного изучения географических закономерностей.

Особенности каждого региона проявляются в характерных оптических свойствах ландшафта, формирующих его внешний облик. Выявляя однородные области по их оптическим характеристикам, мы можем решать задачи физико-географического районирования. Таким образом, при фотографирования земли из космоса, мы фиксируем его мгновенное состояние. Пространственная структура это поля такова, что его можно делить на составные части — объекты. Понятие "объект" формируется на основу критериев, вытекающих из решаемых задач.

В 1998 г. была осуществлена космическая съемка всей территории Азербайджана с искусственного спутника земли (ИСЗ) "LANDSAT-TM". По полученным снимкам в диапазоне 0,45-0,52; 0,52-0,60; 0,63-0,69; 0,76-0,90; 1,55-1,75; 2,08-2,35 и 10,4512,50 мкм проведена их цифровая обработки.

По результатам обработки космических изображений с использованием ГИС технологий была подготовлена электронная карта сельскохозяйственных угодий Азербайджана в масштабе 1:50000. Из этой карты выделена территория Кура-Араксинской низменности.

Для картирования сельскохозяйственных угодий при обработке космических снимков использован метод кластерного анализа на основе алгоритм ERDASIsodata "LANDSAT-TM" TM3, TM4, TM5.

Обработка космической информации проводилась в два этапа: первый этап — сегментации (выделение однородных образований) и второй этап — классификация полученных сегментов исходного изображения.

Первый этап основан на алгоритме выделения квазиоднородных образований. На втором этапе сегментированное изображение подвергается классификации одним из методов. В работе был использован метод минимального расстояния, в результата проведенной обработки каждая структурная единица исследуемый территории охарактеризована одной или группой спектральных каналов. Границы исследуемых ареалов устанавливаются по оптическим свойствам природных объектов и по ландшафтным индикаторам. Далее на основе этой карты с использованием контактного метода и помощью ГИС технологии составляется карта засоления почв Кура- Араксинской низменности.

Следует отметить, что на электронной карте сельскохозяйственных угодий на основе космических изображений распознаются не только участки пашни (зерновое культуры, хлопок, овощи и бахчевые), многолетние насаждения (сады, виноградник), выгоны, лес, водные объекты и т. д., а также площади сильно засоленных почв и солончаки, поэтому при составлении карты засоления исследуемой территории из карты сельхозугодий площади сильно засоленных почв и солончаки переносятся на карту засоления почв.

Проведенная солевая съемка почв Кура-Араксин-ской низменности показывает, что количество солей на глубине 0-50 см почв под пашнями и многолетними насаждениями колеблется в пределах 0,18-0,40%

что характеризует незасоленные и слабозасоленные почвы. Поэтому на подготовленной электронной карте сельскохозяйственных угодий эти участки относят на карте засоления к незасоленными и слабозасолен-ными почвами.

Для изучения площади средне засоленных почв на исследуемой территории были взяты почвенные пробы, проведен анализ водной вытяжки, на основе суммы солей на карте засоления определены их площади.

Таким образом, используя электронную карту сельхозугодий Кура-Араксинской низменности, предлагаемым нами методом составляется карта засоления почв исследуемой территории (рис 1).

Карта засолении почв Кура-Араксинской низменности . подготовленная на основе обработки космических изображений с ИСЗ "ЬАГТОБАТ-ТМ" в 1998г.

Щ незаселенные и слабо засоленные

средне засоленные  сильно засоленные и солончак

к

Рис. 1. Карта засоления почв (1998 г

Рис. 2. Карта засоления почв

В 2014 г. ИСЗ "Landsat-8" была проведена съемка территории Азербайджана. По результатам цифровой обработки космических изображений с помощью ГИС технологий была подготовлена карта сельхозугодий Кура-Араксинской низменности в масштабе 1:50000 и на основе разработанного метода нами составлена карта засоления почв (рис. 2).

Таблица 1. - Засоления почв

Из карты засоления почв Кура-Араксинской низменности в 2014 г. видно, что на исследуемой территории площадь засоления в течение 16 лет, прошедших с 1998 г., значительно увеличилась.

В нижеприведенной таблице показано изменение мелиоративного состояния почв Курв-Араксинской низменности по результатам космических снимков (1998 г. и 2014 г.). за-Араксинской низменности

№ Степень засоления 1998 г. 2014 г.

Площадь, тыс. га

1 Незасоленные и слабозасоленные 894,2 820,0

2 Средне засоленные 545,1 578,3

3 Сильно засоленные и солончак 364,0 405,0

Из таблицы видно, что на исследуемой территории площадь незасоленных и слабозасоленных почв в 1998 г. составляла 894,2 тыс. га.

В результате несоблюдения агромелиоративных мероприятий на территории Кура-Араксинской низменности площадь незасоленных и слабозасоленных почв с 1998 г по 2014 г. уменьшилась на 74,2 тыс.га, а сильно засоленных и солончака увеличились на 41 тыс.га.

Следует отметить, что увеличение площади засоления почв Кура-Араксинской низменности за указанной период (1998-2014 гг.) в основном связано с плохим состоянием коллекторно-дренажной сети на исследуемой территории, а также несоблюдением

агротехнических и агромелиоративных мероприятий на территориях под пашни.

Эксплуатационный срок мелиоративной конструкции по принятым нормам предусмотрен на 3540 лет. На сегодняшний момент срок эксплуатации коллекторно-дренажной сети на территории многих районов Кура -Араксинской низменности истек. Поэтому эта сеть не может работать на проектную мощность.

Итак, в результате исследований почв определено, что одним из основных причин процесса засоления посевных площадей является подъем грунтовых вод на верхние слои почвы.

Рис. 3. Камыш и другие водолюбивые растения внутри дренажной сети Для предотвращения процесса засоления, а так же вием является правильное проведение чередования улучшения развития растений самым важным усло-

посевов на пашнях.

Проведенные опыты показали, выращивание бобовых культур, в частности люцерны, значительно улучшает почвенную структуру. Этот вид растений покрывает поверхность почвы, что и защищает поля от избыточного испарения.

Корневая система люцерны достигает 1-1,5 метров глубины. Почвы, засеянные люцерной, обладают высокой степенью поглощения благодаря специфике его корневой системы. При правильно проведенной поливке впитывание почв на таких полях благоприятствует понижению уровня грунтовых вод на этих площадях, что дает возможность улучшения физико-химических свойств почвы. Накапливаются химические элементы, особенно азот, которые являются питательным элементом для почвы. Посевы в последующие годы на этих почвах дает более богатый урожай.

Проверка Экологического состояния Кура-Арак-синской степи показала, что коллекторно-дренажная система, особенно в Ширванской и Мильской степях, разрушены. Во многих местах произошло разрушение стенок дренажа, также внутри появились зарос-

ли камыша и другой водолюбивой растительности (Рис. 3.). Такое положение привело к повышению уровня грунтовых вод до 1,5 м, а в некоторых местах даже до 1 м, что и является причиной роста засоления на этих почвах.

Для предотвращения процесса засоления Кура-Араксинской низменности следует правильно выполнять нижеприведенные агромелиоративные мероприятия:

1. на пашнях собюдать агротехнические правила, полив посевных площадей почв проводить по указанным нормам для растений;

2. контролировать течение воды коллекторно — дренажных сетей;

3. повсеместно провести очистку коллекторно-дренажной сети и углубить ее до проектной отметки (3 м);

4. по обоим берегам поливочных каналов посевных площадей провести 1 и 2-рядную лесополосы;

5. проводить промывку солончаковых участков.

Список литературы:

1. Волобуев В. Р. Генетическая форма засоления почв Кура -Араксинской низменности. Изд. АН. Азерб. СС Баку 1965 с.

2. Нагиев П. Ю. Гейдарова Р. М. Изучение изменения засоления почв кура-Араксинской низменности. Земля из Космоса наиболее эффективные решение выпуск 16. Зима 2013. С. 78-83.

3. Гейдарова Р. М. Нагиев П. Ю. Изучение мелиоративного состояния почв Кура-Араксинской низменности на основе обработки космических изображений.