ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ПАШНИ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ ЗА ПЕРИОД 2015-2019 ГГ

АГРОНОМИЯ

DOI: 10.25930/2687-1254/001.3.13.2020 УДК 631/635: 528.8

ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ПАШНИ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ ЗА ПЕРИОД 2015-2019 гг.

С.А. Антонов, Е.О. Шестакова

В статье представлены результаты пространственного анализа пашни Ставропольского края, проведённого за период 2015-2019 гг. Общая площадь земельного фонда края составляет 6616,0 тыс. га. Основную часть территории занимают земли сельскохозяйственного назначения (87,5%), из которой на долю пашни приходится 62,5%. В крае остро стоит вопрос о рациональном использовании земельных ресурсов, поскольку значительные территории подвержены различным видам деградаций почвенного покрова. В связи с этим возникает необходимость в получении достоверных данных о пространственном положении пашни и установлении территорий, на которых отмечается нецелевое использование земель сельскохозяйственного назначения. Большое значение для получения объективных данных о пространственном положении пахотных земель имеют геоинформационные системы и данные дистанционного зондирования Земли. В Ставропольском крае в 2019 г. отмечался прирост фактической площади пашни более чем на 50 тыс. га по сравнению с 2015 г. Из-за особенностей текущего кадастрового учёта земель в России точную принадлежность дополнительно распаханных земель к сенокосам и пастбищам установить не представляется возможным. На основании морфометрического анализа дополнительно распаханных территории установлено, что их максимальный уклон составляет 24,54° при среднем уклоне 1,95° и стандартном отклонении уклона 1,54°. Полученные результаты являются косвенным признаком распашки сенокосов и пастбищ, для которых использовались в том числе и склоновые земли. Всего в Ставропольском крае суммарная площадь неучтённой пашни, способствующей развитию деградационных процессов, составляет 394,0 тыс. га. Представленные подходы и полученные результаты могут стать основой для разработки системы регулярного дистанционного мониторинга пашни не только в Ставропольском крае, но и в любом аграрном регионе.

Ключевые слова: пашня, ГИС-технологии, данные дистанционного зондирования Земли, пространственный анализ, мониторинг.

SPATIAL ANALYSIS OF ARABLE LAND IN STAVROPOL TERRITORY DURING THE PERIOD FROM 2015 TO 2019

S.A. Antonov, E.O Shestakova

The article presents the results of a spatial analysis of arable land in Stavropol Territory, which was carried out during the period from 2015 to 2019. The total area of the available land in Stavropol Territory is 6616.0 thousand hectares. The main part of the territory is occupied by agricultural land (87.5%), which accounted for 62.5% of arable land. There is a pressing issue of the rational land use in the region, because large areas are liable to various types of soil degradation. In this regard, there is a need to obtain reliable data on the spatial location of arable land and the identification of territories in which one can notice the misuse of agricultural land. Geographic Information Systems and Earth remote sensing data are important for obtaining objective data on the spatial location of arable land. In comparison to the year 2015, there was an increase in the actual area of arable land by more than 50 thousand

hectares in Stavropol Territory in 2019. Due to the specificities of the current cadastral registration of land in Russia, it is not possible to establish the exact belonging of additionally plowed lands to hayfields and pastures. Based on the morphometric analysis of the additionally plowed lands, it has been established that their maximum slope is 24.54° with an average slope of 1.95° and a standard deviation of the slope of 1.54°. The result is an indirect sign of plowing hayfields and pastures for which slope lands were also used. In Stavropol Territory, the total area of unrecorded arable land is 394.0 thousand hectares, which can enhance the development of degradation processes. The presented approaches and the obtained results can become the basis for the development of a system for regular remote monitoring of arable land not only in the Stavropol Territory, but also in any agrarian region.

Keywords: arable land, GIS-technology, Earth remote sensing data, spatial analysis, monitoring.

Введение. Наибольшую долю в структуре земельного фонда Ставропольского края занимают земли сельскохозяйственного назначения (92,3%). Основная специализация сельского хозяйства края - это выращивание продукции растениеводства [1].

Почвенно-климатические условия Ставропольского края разнообразны и имеют чёткую зональность, изменяясь с запада на восток. Для восточных районов края характерно преобладание засушливых условий со среднегодовой температурой воздуха >11 °С, суммой осадков менее 400 мм и гидротермическим коэффициентом 0,5-0,7. В восточных районах почвенный покров представлен каштановыми почвами. На западе Ставропольского края почвенно-климатические условия более благоприятные. Они характеризуются лучшими условиями влагообеспеченности (годовая сумма осадков превышает 500 мм) и теплообеспеченности (среднегодовая температура воздуха колеблется в пределах 10-11 °С). Для западных районов Ставропольского края характерны неустойчиво и умеренно влажные условия с гидротермическим коэффициентом 0,9-1,3 и преобладанием чернозёмов [2].

Доля пашни в структуре земель сельскохозяйственного назначения составляет 62,5%. Особенности ландшафтных и почвенно-климатических условий Ставропольского края определили её пространственную дифференциацию (рисунок 1).

Рисунок 1 — Распаханность территории Ставропольского края.

Большое значение для любого аграрного региона имеет развитие всех отраслей сельского хозяйства, которые должны быть экологически сбалансированы [3]. За последние 30 лет аграрные и рыночные преобразования существенно скорректировали зональную специализацию районов края в направлении увеличения производства продукции растениеводства с ориентацией на производство зерна, что связано с убыточностью животноводческих отраслей и снижением поголовья скота. За период 1990-2019 гг. доля товарной продукции животноводства по отдельным районам снизилась более чем в 3 раза [4].

Одним из драйверов развития зернового производства в Ставропольском крае является высокая рентабельность производства зерна и формирование благоприятных климатических условий для получения высоких урожаев. Так в 2017 г. был получен рекордный урожай зерна - 9,3 млн т (средняя урожайность 43,3 ц/га).

В связи с ростом доли продукции растениеводства и повышением её рентабельности остро встаёт вопрос о рациональном и экологически сбалансированном использовании земельных ресурсов Ставропольского края, поскольку в погоне за экономической выгодой нарушается экологический баланс агроландшафтов. Интенсификация сельскохозяйственного производства способствует развитию деградации почвенного покрова [5, 6].

Одним из факторов, способствующих развитию деградационных процессов, является выращивание продукции растениеводства на малопригодных землях, на которых ранее располагались пастбища и сенокосы, которые были незаконно распаханы [7, 8, 9].

По данным Управления Федеральной службы государственной статистики по Северо-Кавказскому федеральному округу за период 1991-2019 гг. отмечается снижение площади пашни в крае на 98,4 тыс. га (на 2,4%). Основная причина - неудовлетворительное финансово-экономическое положение сельхозтоваропроизводителей.

Однако достоверность статистического учёта вызывает сомнения. Таким образом, существует необходимость в получении достоверных данных для своевременного выявления и предотвращения нецелевого использования земель. Особый интерес в этом вопросе представляет использование данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и геоинформационных технологий (ГИС-технологий), на основании которых может быть создана система регулярного спутникового мониторинга за использованием земель. Ключевыми преимуществами дистанционного мониторинга являются оперативность, достоверность и точность получаемых данных [10].

В настоящее время вопросы проведения дистанционного мониторинга сельскохозяйственных угодий с использованием ГИС-технологий активно разрабатываются в рамках проведения научных исследований, а также для решения прикладных задач [11, 12].

Цель исследования: на основе данных дистанционного зондирования Земли и ГИС-технологий провести пространственный и морфометрический анализ пашни в Ставропольском крае за период 2015-2019 гг.

Материалы и методы исследований. Для проведения исследования были использованы данные космической съёмки со спутников Sentinel 2 a/b, а именно спектральные данные четырех каналов (Blue, Green, Red, NIR) и данные радиолокационной топографической съёмки (SRTM - ShuttleRadarTopographyMission). Они доступны на сайте проекта EarthExplorer «Геологическая съёмка США» (UnitedStatesGeological Survey) [13].

Радиолокационная съёмка SRTM позволяет с высокой степенью достоверности проводить моделирование рельефа и оценивать морфометрические характеристики территории, поскольку обладает достаточной вертикальной точностью с отклонением ±5,94 м и отсутствием «артефактов» и пустот на снимках [14].

Мониторинг пашни в районах Ставропольского края проводился в августе 2015 г. и сентябре 2019 г. Для дешифрирования пашни были использованы прямые дешифровочные признаки и комбинации «искусственные» (красная, зелёная и ближняя инфракрасная зоны спектра) и «естественные цвета» (красная, синяя, зелёная зоны спектра).

Исследование проведено на основе ГИС-программ, которые распространяются под свободной лицензией, такие как SNAPDesktop и QuantumGIS.

Результаты исследований и их обсуждение. Анализ площади пашни в Ставропольском крае, по данным дистанционного мониторинга, показал, что за период 2015-2019 гг. суммарная её площадь увеличилась с 4081,5 до 4132,2 тыс. га или 50774 га, что составляет 1,2% (таблица 1).

Таблица 1 - Площадь пашни по данным дистанционного мониторинга территории

Ставропольского края в 2015 и 2019 гг.

№ п/п Муниципальный район/городской округ Площадь пашни

2015 г. 2019 г. Разница

1 Арзгирский район 228584 242302 13718

2 Нефтекумский городской округ 104305 113347 9042

3 Левокумский район 186642 194201 7559

4 Ипатовский городской округ 292727 299132 6405

5 Апанасенковский район 215545 221800 6255

6 Кочубеевский район 115463 121254 5791

7 Туркменский район 181595 187309 5714

8 Шпаковский район 99016 102255 3239

9 Андроповский район 116773 118290 1517

10 Труновский район 129292 130140 848

11 Предгорный район 93737 93930 193

12 Новоалександровский городской округ 165226 165341 115

13 Красногвардейский район 179865 179867 2

14 Будённовский район 245801 245725 -76

15 Георгиевский городской округ 148784 148591 -193

16 Изобильненский городской округ 122855 122625 -230

17 Александровский район 133558 133311 -247

18 Степновский район 133286 133016 -270

19 Благодарненский городской округ 199735 199416 -319

20 Грачёвский район 115200 114785 -415

21 Петровский городской округ 193042 192436 -606

22 Новоселицкий район 138236 137566 -670

23 Кировский городской округ 111999 111238 -761

24 Минераловодский городской округ 90379 88914 -1465

25 Советский городской округ 168702 167018 -1684

26 Курский район 171128 168440 -2688

Ставропольский край 4081475 4132249 50774

Прирост площади пашни отмечается в 13 административно-территориальных единицах края (+60,4 тыс. га). Наибольших значений он достигает в Арзгирском районе (+13718 га) и Нефтекумском городском округе (+9042 га). В некоторых территориальных единицах Ставропольского края отмечается её сокращение, например: в Советском городском округе (-1684 га) и Курском районе (-2688 га).

На основании данных радиолокационной съёмки проведён морфометрический анализ территории, которая была распахана за период 2015-2019 гг. Установлено, что

максимальный уклон дополнительно распаханной территории составляет 24,54° при среднем уклоне 1,95° и стандартном отклонении уклона 1,54°. Полученные результаты свидетельствуют о том, что происходит распашка склоновых земель. Из-за особенностей текущего кадастрового учёта земель в России точную принадлежность дополнительно распаханных земель к сенокосам и пастбищам установить не представляется возможным. Однако по косвенным признакам, таким как снижение производства продукции животноводства, зерновая специализация сельского хозяйства и морфометриче-ские характеристики дополнительно распаханных территорий, можно сделать вывод об их исходном использовании в качестве сенокосов и пастбищ.

Для объективной оценки современного состояния пахотных земель в крае нами проведена сравнительная оценка данных, полученных в результате дистанционного мониторинга и информации, предоставленной органами Управления Федеральной службы государственной статистики по Северо-Кавказскому федеральному округу [1]. Так, по данным статистического учёта, суммарная площадь пашни в Ставропольском крае в 2019 году составила 3738,2 тыс. га, что меньше на 394046 га (10,5%), чем по данным дистанционного мониторинга (рисунок 2).

Рисунок 2 - Отклонение площади пашни в Ставропольском крае по результатам дистанционного мониторинга 2019 г. в сравнение с данными статистического учёта.

Прирост фактической площади пашни относительной данных статистического учёта отмечается по всем административно-территориальным единицам Ставропольского края. Наибольших величин он достигает на северо-востоке Ставропольского края, на территориях Туркменского (+45,0 тыс. га), Ипатовского (+36,1 тыс. га), Будён-новского (+29,6 тыс. га) муниципальных образований. Наименьший прирост площади

пашни отмечается в Кочубеевском (+1,8 тыс. га) и Новоалександровском (+2,7 тыс. га) муниципальных образованиях. Полученные результаты свидетельствуют о том, что 71% прироста площадей пахотных земель приходится на крайне засушливую и засушливую зоны Ставропольского края, что может значительно увеличить риск развития деградационных процессов, а в частности привести к развитию водной эрозии.

На примере дистанционного мониторинга пашни в Ставропольском крае показана эффективность использования современных свободно распространяемых данных дистанционного зондирования Земли и ГИС-программ для решения задач рационального использования земельных ресурсов.

Представленные подходы и полученные результаты могут стать основой для разработки системы регулярного дистанционного мониторинга использования земель сельскохозяйственного назначения не только в Ставропольском крае, но и в любом аграрном регионе.

Литература

1. Сельское хозяйство в Ставропольском крае: Статистический сборник / Управление Федеральной Службы государственной статистики по Северо-Кавказскому Федеральному округу. 2019. 130 с.

2. Антонов С.А. Тенденции изменения засушливости вегетационного периода на территории Ставропольского края // Земледелие. 2013. № 5. С. 3-6.

3. Хожанов Н.Н., Масатбаев М.К., Абдешов К.Б., Елюбаев С.З., Турсунбаев Х.И., Мусабеков К.К. Энергетическая концепция развития системы земледелия// Известия Горского государственного аграрного университета. 2018. Т. 55. № 1. С. 20-26.

4. Кулинцев В.В., Годунова Е.И., Желнакова Л.И. и др. Система земледелия нового поколения Ставропольского края: монография. Ставрополь, 2013. 520с.

5. Нипоклонов В.Б., Хабарова И.А., Хабаров Д.А. Мониторинг и рациональное использование земель сельскохозяйственного назначения Краснодарского края // Вестник СГУГиТ. 2018. Т. 23. № 1. С. 167-177.

6. Trukhachev V.I., Esaulko A.N., Antonov S.A., Loshakov A.V., Sigida M.S.Water Erosion Monitoring On The Territory Of Agrolandscapes Stavropol Territory By Remote Methods // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. November-December 2018. № 9(6). pp. 1766-1769.

7. Варламов А.А., Гальченко С.А., Клюшин П.В. Современные проблемы развития агропромышленного комплекса России // Аграрная Россия. 2015. № 6. С. 18-22.

8. Скрипчинский А.В., Антонов С.А. Космический мониторинг пастбищ восточных районов Ставропольского края // Наука. Инновации. Технологии. 2019. № 2. С. 125-136.

9. Ставропольская правда. Ответственность за распашку пастбищ будет ужесточена. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://stapravda.ru/20161109/otvetstvennost_za_raspashku_pastbisch_budet_uzhestochena_9 7835.html - Загл. с экрана (дата обращения: 01.06.2019).

10. Козубенко И.С., Савин И.Ю. Спутниковые данные в управлении агропромышленным комплексом региона // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2017. №5. С. 9-11.

11. Алдошин С.С., Горбачева Е.Н., Мышляков С.Г. Космический мониторинг сельскохозяйственного землепользования Калужской области // Геопрофи. 2015. № 4. С. 10-14.

12. Белоусова А.П. Анализ использования пахотных земель по спутниковым снимкам Landsat на примере Курганской лесостепи // Географический вестник. 2018. №4 (27). С. 133-143

13. EarthExplorerUSGS. [Электронный ресурс] - Режим доступа:

https://earthexplorer.usgs.gov/ - Загл. с экрана (дата обращения: 14.08.2019).

14. Elkhrachy I. Vertical accuracy assessment for SRTM and ASTER Digital Elevation Models: A case study of Najran city, Saudi Arabia. // Ain Shams Engineering Journal, 2018. V. 9. Iss. 4. P. 1807-1817. DOI: 10.1016/j.asej.2017.01.007.

Антонов Сергей Анатольевич, кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией ГИС-технологий ФГБНУ «СевероКавказский федеральный научный аграрный центр», Тел.: +79034093827 E-mail: santosb@mail.ru

Шестакова Елена Олеговна, научный сотрудник лаборатории ГИС-технологий, ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр», Тел.: +7988 858-18-85 E-mail: shestakova.e.o@yandex.ru

Antonov Sergey Anatolevich, Candidate of Geographical Sciences, Leading Researcher, Head of Laboratory for GIS technology FSBSI "North-Caucasus Federal Agricultural Research Center", Russia, Stavropol Territory, Mikhailovsk, Tel.: +79034093827, E-mail: san-tosb@mail.ru

Shestakova Elena Olegovna, Researcher, laboratory of GIS technology, FSBSI "North-Caucasus Federal Agricultural Research Center", Russia, Stavropol Territory, Mikhailovsk, Tel.: +7988 858-18-85, E-mail: shestakova.e.o@yandex.ru

DOI: 10.25930/2687-1254/002.3.13.2020 УДК 635.92

ДЕКОРАТИВНЫЕ ЗЛАКИ И ОСОКИ ДЛЯ КАМЕНИСТЫХ САДОВ

Л.А. Гречушкина-Сухорукова

Каменистые сады - элемент садового дизайна, имитирующий горный ландшафт. Чаще всего здесь высаживают хвойные и лиственные карликовые кустарники и деревья, почвопокровные растения, декоративные многолетники и злаки. Цель настоящего исследования - разработать ассортимент декоративных злаков и осок, перспективных для использования в декоративных композициях каменистых садов. Для этих ландшафтов нами рекомендованы низкорослые злаки, растущие в естественных условиях в горах или на каменистых почвах: овсяница Готье (Festucagautieri(Hack.) K. Richt.), овсяница голубая (FestucaglaucaVill.), сорта BlueSpreader, ElijahBlue, IntensiveBlue, Com-pactBlue, овсяница бледноватая (FestucapallensHost), сорт Superba, сеслерияХефлера (SesleriaheuflerianaSchur). Высокодекоративные сочетания в композициях с другими растениями каменистых садов создают пурпурнолистный сорт императы цилиндрической (Imperatacylindrica(L.)Rauscht) - Redbaron, ярко-голубой колосняк песчаный (Leymusarenarius(L.)Hochst.), пестролистные сорта мискантуса китайского (Miscan-thussinensisAndersson) - GoldBar, LittleZebra. Разнообразные цветовые акценты в композицию вносят виды и сорта осок: бледно-коричневый цвет с оттенком высохшей травы имеют листья осоки Бухананана (CarexbuchananiiBerggr.), листья медно-шоколадного цвета с розоватым оттенком у осоки косматой (CarexcomansBerggr.), сорт MilkChocolate, голубые листья у осоки голубой (CarexflaccaSchreb). В сюжетном рисунке каменистых садов высокорослые злаки могут выполнять роль фона, живой изгороди или солитера: шерстоцветравенский (Erianthusravennae(L.) P. Beauv.); сорта мискантуса китайского - Zebrinus, Strictus, Variegatus, GrosseFontane, KarlFoerster; сорта