Методология оценки эрозионного состояния агроладшафтов по материалам дистанционного зондирования

АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

УДК 631.459.01:631.61

МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ ЭРОЗИОННОГО состояния АГРОЛАДШАФТОВ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИСТАНЦИОННОГО

ЗОНДИРОВАНИЯ

A.C. Рулев, доктор сельскохозяйственных наук

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институтагролесомелиорации Е.А. Литвинов, доктор сельскохозяйственных наук М.М. Кочкарь, кандидат сельскохозяйственных наук О.М. Воробьева, аспирант

ФГБОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

В статье приводится методология оценки эрозионного состояния агроландшафтов по материалам дистанционного зондирования.

Ключевые слова: агроландшафтные системы, дистанционное зондирование,защитные лесные насаждения, ключевой участок, ландшафтный профиль, противоэрозионная организация территории, эрозионные земельные фонды, эрозия почв.

В сложных агроклиматических условиях Волгоградской области интенсификация земледелия привела к деградации и опустыниванию земель, вторичному засолению, обострению неблагоприятного воздействия засух и суховеев, снижению устойчивости агроландшафтов. Для улучшения агроэкологического состояния сельскохозяйственных угодий региона необходим переход к адаптивно-ландшафтному землепользованию с использованием геоинформационных технологий.

Применение компьютерных технологий на основе современных программных и аппаратных средств, таких как системы глобального позиционирования (GPS и Глонас), различные геоинформационные системы, в т.ч. и доступные в сети «Интернет», позволяют говорить о новой ситуации в оценке агроландшафтных систем.

Системы дистанционного зондирования в последнее время получили широкое развитие, значительно улучшились характеристики систем оптической съемки, стала доступной регулярная цифровая съемка высокого разрешения со спутников IRS (Индия) с пространственным разрешением 6 м, Aster - 15-30 м, Spot - 6-10 м, QuickBeard - 1,6-2,4 м, GeoEye - 0,6-1 м (США) и др. При этом космоснимки с пространственным разрешением до 15 метров при использовании для решения управленческих задач не уступают по качеству аэрофотоснимкам. Большие возможности открываются к данным высокого разрешения со спутников

QuickBeard и «GeoEye», которые доступны для отдельных регионов России.

Их использование для проведения экспериментальных работ, необходимое программное обеспечение, внедрение системы GPS для прецизионной привязки координат обеспечивают возможность координатного подхода к технологиям управления агроландшафтными системами.

Методология оценки агроландшафтныхсистем предполагает использование картографических моделей территорий в трех пространственно-временных срезах: восстановленных

(доземледельческих), современных деградированных и фито-, лесомелиорированных с прогнозом динамики экологического состояния и экономической составляющей в перспективе.

В целом методология предполагает камеральное дешифрирование среднемасштабных аэрокосмических снимков природных территорий (М 1:10000 - 1:100000) при разрешении до 30 м, камеральное и полевое дешифрирование крупномасштабных аэрокосмических снимков отдельных объектов (до М 1:10000) при разрешении до 10 м; полевое дешифрирование аэрокосмических снимков высокого разрешения (до 1 м) малоразмерных объектов (рис.

1).

Многопараметрический картографический анализ делает возможным синтез информационных потоков, позволяет проанализировать наиболее важные процессы, изучить взаимосвязь и взаимозависимость, динамику и их развитие во времени и пространстве, установить тенденцию развития и прогноз будущих экологических состояний территорий. Использование современных компьютерных программ для выполнения многопараметрического анализа позволяет обобщить значительную по объему информацию, ускорить и уточнить необходимые расчеты, а также разработать космофотопланы.

Построение оценочной модели агроландшафтной системы основано на использовании нескольких источников информации, а именно космоснимка территории, ландшафтной карты, топографической карты на этот же участок поверхности, почвенной карты, карты растительности и др., а также данных GPS обследования модельных точек, с уточнением их топографических координат и отметок высот. Аэрокосмофотоснимки рассматриваются как основной источник данных для моделирования экологического состояния территории, при этом сам снимок, представленный в оцифрованном виде, уже является растровой моделью поверхности. В связи с этим,

задачей исследователей является извлечение, дешифрирование и анализ данных, носителем которых он является.

'± *5

1 В п £

ц ¡4 £ о € ю

—

9 Ю 5 5

V

Рисунок 1 - Поле масштабов картографо-аэрокосмических изображений

Важной для определения состояния агроландшафтов и разработки их планов восстановления (повышение устойчивости) является оценка состояния агроландшафтов, которая используется при построении синтезированной модели территории. В результате картографирования разрабатывается модель напряженности территории, наглядно показывающая наиболее опасные участки агроландшафтов.

Объектом исследований являлась территория Доно-Чирского междуречья.

Ключевой участок расположен в южной части Доно-Чирского междуречья на территории КСП «Осиновский» и КСП «Суровикинский» в Суровикинском районе Волгоградской области (рис.

2).

Рисунок 2 - Космоснимок ключевого участка «Нижнеосиновский»

В исследованиях использовались материалы космической съемки территории (космоснимки М 1:20 ООО с высокой разрешающей способностью). Полевые исследования с закладкой и построением ландшафтных профилей проводились на ключевых участках [3-6]. В качестве основных использовались общепринятые в агролесомелиоративных и ландшафтных исследованиях методики.

Ключевой участок представляет собой водосбор балки Осиновой, которая впадает в р. Чир в 2 км к западу от Суровикино. В балку Осиновую впадают многочисленные балки второго порядка: Голая, Пешечная, Грачева, Березовая и другие. Общая площадь водосбора составляет 151,5 км2, из которых 52,8 % занимает пашня (табл. 1).

Ключевой участок расположен в зоне каштановых почв, преобладают каштановые почвы преимущественно тяжелого (средний и

тяжелый суглинок) гранулометрического состава различной степени смытости. По днищам и склонам балок распространены аллювиальные почвы суглинистого и легкосуглинистого гранулометрического состава.

Естественная древесно-кустарниковая растительность представлена остатками байрачных дубрав в верховье балки Осиновой и в балках Лобакина и Кручинина на севере ключевого участка.

Таблица 1- Экспликация земель на ключевом участке «Нижнеосиновский»

Угодье Площадь

2 км в % от общей площади

Пашня 80,0 52,8

Пастбища 39,5 26,1

Овражно-балочная сеть 14,7 9,7

в т. ч. необлесенная 12,4 8,2

облесенная 2,3 1,5

Защитные лесные насаждения 0,2 ОД

в т. ч. полезащитные 0,06 0,04

прибалочные 0,05 0,03

другие (придорожные, садозащитные) 0,04 0,03

Лесные культуры (сосна) 4,8 3,2

Песчаные массивы 3,7 2,4

Сады 0,7 0,5

Населенные пункты 5,2 3,4

Дорожно-тропиночная сеть 2,7 1,8

ВСЕГО 151,5 100

Искусственная древесная растительность представлена полезащитными, прибалочными, придорожными и садозащитными лесными полосами и массивами сосны, созданными на песках в юго-восточной и северо-западной части ключевого участка.

На ключевом участке площадь распаханных земель составляет 80,0 км2, что составляет около 52,8% территории водосбора. При общей длине гидрографической сети 279,2 км, коэффициент овражнобалочного расчленения на ключевом участке составляет 1,84. Эрозионно-мелиоративные показатели участка представлены в табл. 2.

Таблица 2 - Эрозионно-мелиоративные показатели ключевого участка

«Нижнеосиновский»

Показатель Единицы измерения Значение

Овражно-балочное расчленение км/км 1,8

Коэффициент эрозии - 3,3

Естественная облесенность о/ /О 1,5

Искусственная облесенность о/ /О з,з

Защитная лесистость пашни о/ /О 0,3

Степень защищенности пашни о/ /О 4,8

Для установления взаимосвязей между компонентами изучаемой территории на ключевом участке был заложен ландшафтный профиль. Он проходит с юго-запада на северо-восток через водосбор балки Осиновая, его общая протяженность - 6 км. По ходу профиль пересекает балку Голую и непосредственно балку Осиновую. Все плакоры и большинство склонов распаханы. На нераспаханных склонах к балкам располагаются пастбищные угодья с типчаково-бедноразнотравным травостоем.

Почвообразующими породами на большей части территории являются четвертичные тяжелые суглинки и глины, и только на склонах и днищах балок они сменяются верхнечетвертичными песками. На плакорах преобладают слабосмытые почвы с солонцами (10-25 %). На склонах северо-восточной экспозиции преобладают среднесмытые почвы, на склонах юго-западной экспозиции - среднесмытые почвы с признаками размытости.

Использование материалов дистанционного зондирования выявило, что в Доно-Чирском междуречье деградационные процессы связаны с высокой степенью расчлененности рельефа, а также низкой долей защитных лесных насаждений, отсутствием ландшафтной организации территории землепользований.

При переходе земледелия на ландшафтную основу первоочередной задачей становится рациональная организация территории землепользования с максимальной адаптацией используемых приемов и технологий к экологическим, почвенноклиматическим, геоморфологическим и другим особенностям региона [7]. От этого во многом будет зависеть эффективность применяемых в дальнейшем почвозащитных мероприятий. Эта проблема особенно важна в связи с введением частной собственности на землю. Владельцы земельных участков и арендаторы, ведущие сельскохозяйственное производство, должны быть ответственны за сохранение почвенного плодородия используемого земельного участка. Эти вопросы должны решаться при непосредственном участии и контроле государства.

Составной частью адаптивно-ландшафтного земледелия является противоэрозионная организация территории. Она предусматривает

выделение севооборотных массивов с учетом крутизны склона, эродированности почв, интенсивности процессов эрозии; выбор схем севооборотов; определение размеров полей; рациональное размещение лесных полос и др. линейных рубежей, определение приемов и технологий обработки почвы, мест гидротехнических сооружений.

Таким образом, проведенная агроэкологическая оценка на основе дистанционного зондирования показала, что территории Доно-Чирского междуречья, используемые в сельскохозяйственных целях, нуждаются в оптимизации структуры землепользования и

комлексномагролесомелиоративном обустройстве, что будет способствовать снижению эрозионных процессов, созданию высокопродуктивных экологически устойчивых агроландшафтов.

Библиографический список

1. Агролесомелиоративное адаптивно-ландшафтное обустройство водосборов [Текст] / И. С. Кочетов, А. Т. Барабанов, Е. А. Гаршинев, И. Г. Зыков и др. - Волгоград :Изд-во ВНИАЛМИ, 1999.-84 с.

2. Агролесомелиорация[Текст]/ Под ред. академиков РАСХН A. JL Иванова и К. Н. Кулика. - Изд. 5-е. - Волгоград: Изд-во ВНИАЛМИ, 2006. - 746 с.

3. Кулик, К.Н. Агролесомелиоративное картографирование и фитоэкологическая оценка аридных ландшафтов [Текст] /К.Н. Кулик. - Волгоград: Изд-во ВНИАЛМИ, 2004. - 248 с.

4. Методические указания по дистанционному эколого-экономическому мониторингу аридных пастбищ на основе ГИС-технологий [Текст] /К.Н. Кулик [и др.]. - М.: РАСХН, 2009. - 37 с.

5. Методические указания по ландшафтно-экологическому профилированию при агролесомелиоративном картографировании [Текст] /К.Н. Кулик [и др.]. - М.: РАСХН, 2007. -41 с.

6. Применение информационных технологий в агролесомелиоративном картографировании [Текст]: метод.пособие /К.Н. Кулик [и др.]. - М.: РАСХН, 2003. -48 с.

7. Система адаптивно-ландшафтного земледелия Волгоградской области на период до 2015 года [Текст] / А. Л. Иванов [и др.]. - Волгоград: Волгоградская ГСХА, 2009. - 304 с.

E-mail: vnnport@vandex.ru