Картографирование, оценка состояния, типизация агролесоландшафтов - решение базовых научных задач при адаптивно-ландшафтном агролесомелиоративном обустройстве территорий

used for seed treatment. It provides a high percentage of germination, rapid growth, plant survival and high yield of up to 2.37 t/ha of alfalfa hay and up to 39.4 t/ha of green mass of African millet. The introduction of phytomelioration based on the use of a biostimulator with a 20% concentration of glauconite sand makes it possible to obtain a stable crop production even on low-fertile soils, does not require large capital investments, both in technical equipment and in the application of mineral fertilizers. These and other positive aspects of phytomelioration make it possible to influence the stabilization of the agricultural production level under the current conditions, and thus to ensure large-scale improvement of agricultural landscapes without introduction of energy-intensive technologies.

Soil degradation, glauconite, multifactorial fertilizer, improvement of soil properties,

chisel plowing, double-layer plowing, alfalfa, African millet, crop capacity.

References

1. Betehtin A.G. Mineralogiya. - М.: Go-sudarstvennoe izdatelstvo geologicheskoj lite-ratury, 1950. - 956 s.

2. Materialy yibilejnoj nauchno-praktiches-koj konferentsii «Аktualnye problemy tehno-logii prigotovleniya kormov i kormleniya sel-skohozyajstvennyh zhivotnyh». - Dubrovitsy: VIZH, - 2006. - 105 s.

3. Engelgardt A.N. Himicheskie osnovy zemledeliya / [Soch.] А.N. Engelgardta. - Smolensk: tip. nasl. Perepletchikova, 1877. - 150 s.

4. https://glaukonit.pulscen.ru/articles/123825.

5. Dobrovolsky G.V. Mesto i rol pochvo-vedeniya v izuchenii i reshenii sovremenyh problem // Ispolzovanie i oharana prirodnyh resursov Rossii. - 2005. - № 4. - S. 54-56.

6. Mukhamedzhanov V.N., Baranov R.K., Zhadanov G.N. Ekologo-ekonomichesky aspect ispolzovaniya vodno-zemelnyh resursov aridnoj zony: monografiya. - Taraz: Izd-vo NTS, 1991. -146 s.

7. Pochvovedenie / pod redaktsiej I.K ^un-cheva, L.N. Аleksandrova, N.P. Panova i dr. -М.: Eclos, 1982. - 496 s.

The material was received at the editorial office

04.09.2019 g.

Information about the authors Masatbaev Muratbek Kuatbekovich,

doctorant of the department «land reclamation and agronomy», Таrazsky state university named after M.H. Dulati, the Republic of Kazakhstan, Taraz, ul. Sulejmenova, 7, e-mail: m-muratbek@list.ru

Khozhanov Nietbaj Nurzhanovich,

candidate of agricultural sciences, associate professor of the department «land reclamation and agronomy», Таrazsky state university named after M.H. Dulati, the Republic of Kazakhstan, Taraz, ul. Sulejmenova, 7, e-mail: Khozhanov55@mail.ru

Bezborodov Yurij Germanovich, doctor of technical sciences, professor of the department of agricultural land reclamation, forestry and land management FSBEI HE RGAU-MAA named after C.A. Timirya-zev, 127550, Moscow, ul. Timiryazeva, d. 49, e-mail: ubezborodov@rgau-msha.ru

УДК 502/504:631.6.02(470.45) DOI 10.34677/1997-6011/2019-5-50-56

А.А ТУБАЛОВ

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук», г. Волгоград, Российская Федерация

КАРТОГРАФИРОВАНИЕ, ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ, ТИПИЗАЦИЯ АГРОЛЕСОЛАНДШАФТОВ -РЕШЕНИЕ БАЗОВЫХ НАУЧНЫХ ЗАДАЧ ПРИ АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНОМ

АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОМ ОБУСТРОЙСТВЕ ТЕРРИТОРИЙ

Картографирование территории является важнейшим средством информационного сопровождения комплексных мелиораций, позволяющим существенно повысить их эффективность. Целью проведенных исследований является выявление современного состояния основных компонентов агролесоландшафтов изучаемого

É0)

№ б' 2019

региона и проведение агролесомелиоративной оценки территорий с выделением групп водосборов, различающихся потребностью проведения, объемами и спецификой требуемых агролесомелиоративных мероприятий. Теоретической основой достижения поставленной цели являются методические наработки по применению дистанционных технологий картографирования лаборатории геоинформационного моделирования и картографирования агролесоландшафтов ФНЦ Агроэкологии РАН. Результат проведенных исследований выражен в создании картографических моделей и массива параметрической информации, характеризующей исследуемую территорию, проведении статистической оценки и агролесомелиоративной группировки территорий. Правобережья реки Хопер было исследовано по следующим основным направлениям: выявлена ландшафтно-водосборная структура региона, произведен мониторинг развития эрозионных процессов, в рамках водосборной структуры произведена оценка параметров, характеризующих крутизну рельефа и участие склонов с различной экспозицией, осуществлена оценка структуры природопользования, а также ранее проведенных агролесомелиоративных работ. Корреляционные исследования взаимосвязей между параметрами, характеризующих развитие эрозии, и причинами, обуславливающими ее развитие, позволили выбрать параметры, на основе которых была произведена агролесомелиоративная оценка исследуемой территории. Наряду с показателями, характеризующими развитие эрозионных процессов, были применены новые показатели: площадь обрабатываемых в водосборе склонов с крутизной поверхности более 3° (доля водосбора); площади склонов с крутизной более 8°, не покрытых лесом (доля водосбора). Проведенный анализ и обобщение территориальных особенностей экологического состояния основных компонентов агролесоландшафтов в регионе исследования позволили объединить водосборы в однородные группы. Всего было выделено четыре агроэкологических состояния территорий: «норма», «риск», «кризис», «бедствие». Данные агролесомелиоративные группы различаются направленностью и набором применяемых мелиоративных приемов.

Комплексная мелиорация, агролесомелиорация, водосбор, агроэкологическое

состояние территории, правобережье р. Хопер, Волгоградская область.

Введение. Перманентный научно-технический прогресс средств и технологий в сфере дистанционных исследований земли актуализирует необходимость совершенствования методик картографического моделирования, применяемого для целей эффективного мелиоративного освоения территорий.

Объектом изучения являлись агроле-соландшафты правобережья р.Хопер в пределах Волгоградской области. Северо-западные районы Волгоградской области традиционно являются источником промышленного производства большого количества высококачественной сельскохозяйственной продукции. Данная особенность региона обусловлена природными условиями и ресурсами, т.к. бассейн р. Хопер - это зона распространения наиболее плодородных земель, черноземов (чернозема южного и чернозема обыкновенного). Правобережье р. Хопер отличается от остальной территории существенно большим развитием процессов водной деградации почвенных ресурсов. Общая площадь района исследований составляет 3735 км2.

Материал и методы. Реализация поставленной цели потребовала решения задач, которые можно сгруппировать в три основных блока:

• создание на основе дешифрирования дистанционной информации и применения картографической информации (топографических, почвенных и других тематических карт), а также материалов полевых исследований на ключевых участках, картографических моделей исследуемой территории: структуры водосборов; распространения оврагов; структуры природопользования; распространения лесных насаждений и естественных лесов; крутизны поверхностей; экспозиций склонов [1]:

• формирование на основе функциональных возможностей геоинформационных пакетов прикладных программ компьютерной базы параметрической информации по каждому исследуемому территориальному комплексу в отдельности и осуществление статистического анализа удельных величин [2].

• осуществление на основании статистических процедур оценки выбора наиболее

информативных показателей, отражающих состояние агролесоландшафта и проведение агролесомелиоративной группировки территорий [3].

Важным дополнением к методике проводимых исследований следует отнести то обстоятельство, что все исследования были проведены в рамках ландшафтно-во-досборного подхода [4].

Результаты и обсуждение. Результатом исследований структуры водосборов исследуемого региона было установление водоразделов трех иерархических уровней: водораздел р. Хопер - первый порядок, водораздел притоков р. Хопер - второй порядок (малые реки: Топкая, Растеряевка, Тишан-ка, Евдовля, Добринка), и третий порядок -выделены границы водосборов суходолов, непосредственно впадающие в русло р. Хопер, или в водосборы малых рек (всего 229 шт.).

Картографическая модель распространения современных форм эрозии стала основой для проведения параметрических исследований деградационных явлений в водосборах [5]. С помощью инструментов компьютерных прикладных программ создания и обработки картографической продукции были подсчитаны основные параметры гидрографической сети исследуемого региона. Значения всех параметров внесены в электронную таблицу для каждого водосбора. Цифровая обработка собранных материалов позволила установить статистические характеристики картографируемых ландшафтов. Среднеарифметические значения основных показателей эрозионного состояния водосборов следующие: балочное расчленение, 0,4 км/км2; количество вершин оврагов, 0,6 шт./км2, расчленение оврагами 0,4 км/км2; напряженность оврагообразова-ния 0,98 (коэффициент, характеризует отношение овражного и балочного расчленения).

Рельеф территории является одной из основных причин обусловливающей развитие современных эрозионных процессов. Углы склона земной поверхности и экспозиционная характеристика склонов служат основой для оценки предрасположенности территории к развитию процессов водной деградации почв. Пространственные модели крутизны и экспозиций склонов строились на результатах анализа распространения горизонталей топографических карт М 1:100 000 [5]. Ядро легенды для картографической модели крутизны склонов составляет цветовая кодировка обозначения

поверхностей с различной крутизной: 0-0,5°; 0,6-3°; 4-7°; 8-35°. Среднеарифметическая величина доли склонов с крутизной 0-0,3°, рассчитанная по всей выборке водосборов, равна 12,2%, для склонов крутизной 0,6-3° -43,3%; крутизной 4-7° - 28%; 8-35° - 7,6%. Распространение доли склонов с определенной экспозицией характеризуется следующими среднеарифметическими значениями доли от площади водосборов (%):

С - 9,4; СВ - 18,1; В - 16,9; ЮВ - 20,1;

Ю - 7,7; ЮЗ - 12; З - 4,4; СЗ - 11.

Для достяжения поставленной цели исследований потребовалось решение задач, связанных с оценкой антропогенной нагрузки на изучаемые терриории и определение характера взаимоотношений между природной и антропогенной компонентами геосистем. Были созданы пространственные модели структуры использования земель (рис. 1), и распространения защитных лесных насаждений и лесов (рис. 2). Созданные картографические модели обьекта исследований послужили основой для расчета удельных показателей - показателей доли площадей, которые занимают геосистемы различной степени приеобразованности на площади каждого балочного водосбора. Так в среднем пашня занимает 40%; пастбища - 35%; сельские поселения - 1%; лес - 14%. Облесенность пашни полезащитными лесными полосами составляет 0,7% (от площади пашни); облесенность водосборов противоэрозионными лесными полосами - 0,17% (от площади водосбора).

Проведение процедуры агролесомелиоративной группировки агролесоландшафтов основывалась на математических процедурах (нормализации, взвешивании, итоговом суммировании) четырех параметров бальной оценки: эрозионного расчленения (км/км2), плотности вершин оврагов (шт./км2), площадь обрабатываемых в водосборе склонов с крутизной поверхности более 3° (доля водосбора); площади склонов с крутизной более 8°, не покрытых лесом (доля водосбора).

Кодирование диапазонов величин выделенных параметров отражено в таблице. Процедура относительной оценки проведена по пятибалльной шкале на основе правила - территориям со значением параметра, соответствующего наибольшему развитию эрозионных процессов, соответствует максимальный балл оценки, а с наименьшим значением - минимальный.

Рис. 1. Карта структуры сельскохозяйственного использования земель правобережья р. Хопер

Проведение математической процедуры «взвешивания» позволило выполнить агролесомелиоративную оценку территорий по четырем параметрам. Коэффициенты

«взвешивания» отражают степень связи вспомогательных параметров с основным параметром — эрозионным расчленением водосборов (км/км2). Вес первого параметра (табл.) равен 1; второго - 0,9; третьего - 0,78; четвертого — 0,68.

Рис. 2. Карта защитных лесных насаждений и лесов правобережья р. Хопер

Таблица

Кодирование показателей агролесомелиоративной оценки

№ Параметр Диапазон Балл

0 1

0,1-0,5 2

1 Эрозионное расчленение водосборов, км/км2 0,6-1 3

1,1-1,5 4

более 1,6 5

0 1

0,1-1 2

2 Плотность вершин оврагов, шт./км2 1,1-2 3

2,1-3 4

более 3,1 5

25-30 1

Площадь обрабатываемых в водосборе склонов с крутизной поверхности более 3°, % 31-35 2

3 36-40 3

41-45 4

46-52 5

15-25 1

Площадь склонов с крутизной более 8° не покрытых лесом, % 26-35 2

4 36-45 3

46-55 4

56-65 5

Заключительной процедурой оценки относительного агроэкологического состояния территорий являлась процедура нормирования суммы взвешенных баллов агролесомелиоративной оценки. Было выделено четыре условных экологических состояния территории с следующими градациями сумм «взвешенных» баллов: состояние «нормы» (6-8,5 баллов); «риска» (8,6-11); «кризиса» (11,1-13,5); «бедствия» (более 13,6). Градация сумм взвешенных баллов для каждого водосбора стала основой для составления картографической модели распространения агролесомелиоративных групп водосборов по правобережью р. Хопер (рис. 3).

Рис. 3. Карта агролесомелиоративной группировки водосборов

Полученные материалы позволили оценить современное экологическое состояние территорий региона исследования. Наиболее распространенной группой водосборов являются группа «риска», она занимает 52% площади региона исследований (2035 км2). Территории с условным агроэкологическим состоянием «норма» занимают 1212 км2, что составляет 31% площади исследуемого региона; «бедствия» — 160 км2, или 4% площади; «кризис» — 523 км2, или 14% площади региона исследования.

Среднеарифметические значения, основных показателей агролесомелиоративной оценки, рассчитанные по выборке водосборов, вошедших в группу с условным агро-экологическим состоянием «бедствие», следующие: эрозионное расчленение 1,4 км/км2; плотность вершин оврагов 3,4 шт./км2; площадь пашни с крутизной рельефа более 3° равна 24,7%; доля склонов гидрографической сети и присетевых склонов, не покрытых лесом, составляет 60%. Водосборы данной группы относительной оценки агроэко-логического состояния в основном приурочены к пойме р. Хопер. Рельеф данной территории характеризуются большими в сравнении с средними значениями по региону значениями площади склонов крутизной от 4 до 35° (40%). Структура природопользования отличается наибольшей площадью поселенческих территорий. Водная деградация в данных водосборах опасна не только потерей плодородия почв, но и заилением русла р. Хопер. Основные рекомендуемые мелиоративные мероприятия заключаются в залужении части пашни и выполнении комплекса агролесомелиоративных мероприятий, направленных на формирование кольматирующих твердый сток насаждений.

Агролесомелиоративная группа водосборов «кризис» отличается величинами картографируемых параметров. Они следующие: эрозионное расчленение 0,6 км/км2; количество вершин оврагов 1,1 шт. /км2; площадь пашни на склонах с крутизной 3° и более, 36%; площадь склонов с крутизной более 8°, не покрытых лесом, составляет 45%. Деградационные процессы, протекающие в данной группе водосборов, являются следствием как особенностей природных компонент агроландшафта (большая крутизна склонов, минимальная лесистость), так нерационального характера антропогенной нагрузки (укороченные севообороты (пар -пшеница, пар - подсолнух)). На данных территориях достижение сохранения и увеличения достигнутого уровня производства сельскохозяйственной продукции невозможно без реализации целого комплекса мелиоративных мер (гидротехнических, лесомелиоративных, лугомелиоративных, агротехнических). Особое значение при этом приобретают организационные мероприятия с большим временным горизонтом планирования.

Группа «риск» определяется следующими значениями показателей: эрозионное расчленение 0,3 км/км2; плотность

вершин оврагов 0,4 шт./км2; площадь пашни с крутизной более 3°, 42%; площадь гидрографической сети и присетевых склонов, не покрытых лесом, — 33%. Данные агро-ландшафты являются наиболее распространенной группой. Именно на территории водосборов данной агролесомелиоративной группы сосредоточено основное производство сельскохозяйственной продукции. Среди предложенных рекомендаций комплекса адаптивно-ландшафтных мер следует отметить их нацеленность на создание структурных элементов природно-антропогенных систем, обеспечивающих простое и расширенное воспроизведение почвенного плодородия. Примером таких элементов могут быть завершенные системы полезащитных и противоэрозионных лесных полос.

Агролесомелиоративная группа «норма». Данные территории проявляются отсутствием или минимальным проявлением процессов водной деградации - средняя величина эрозионного расчленения равна 0,1 км/км2. Структура природопользования на данных водосборах оптимальна и может быть принята в качестве ориентира для проектирования адаптивно-ландшафтных систем всего региона. Для нее характерны некоторые особенности структурного соотношения угодий. При общем количестве пашни 39% от площади водосбора, количество пашни, расположенной на склонах крутизной более 3°, составляет около 22%. Показатель естественной лесистости территории равен 27%. Доля склонов гидрографической сети и присетевых склонов (склоны крутизной более 8°), находящихся не под пологом леса, составляет только 17% площади водосборов. В данной группе водосборов необходимость проведения мелиоративных мероприятий, направленных на непосредственную борьбу с деградационными явлениями, мала. Агролесомелиоративные мероприятия должны быть направлены на поддержание уже достигнутого высокого потенциала защищенности к действию неблагоприятных факторов.

Заключение

На территории региона проведены исследования эрозионных процессов и комплекса факторов, обуславливающих их распространение. На основе картографических методов проведения исследований для каждого балочного водосбора создана параметрическая база данных. Статистическая обработка собранных материалов, анализ

и обобщение позволили выделить наиболее информативные параметры. Такими параметрами являются удельные показатели: эрозионное расчленение водосборов (км/км2), плотность вершин оврагов (шт./км2), площадь обрабатываемых в водосборе склонов с крутизной поверхности более 3° (%); площади склонов с крутизной более 8°, не покрытых лесом (%). На основе значений данных четырех показателей была выполнена процедура относительной оценки агроэкологического состояния территорий, выделены агролесомелиоративные группы водосборов. Обособленные группы территорий различаются спецификой, направленностью и объемами требуемых мелиоративных мероприятий.

Материал поступил в редакцию 21.10.2019 г.

Библиографический список

1. Кулик К.Н., Юферев В.Г. Компьютерное математико-картографическое моделирование агролесоландшафтов на основе аэрокосмической информации // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2010. - № 1 - С. 52-54.

2. Кулик К.Н. Картографо-геоинформаци-онное обеспечение ландшафтно-экологических исследований // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 11: Естественные науки. - 2011. - № 2 (2). - С. 76-81.

3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов). - М.: Книга по Требованию, 2012. - 352 с.

4. Гаршинев Е.А. Эрозионно-гидрологи-ческий процесс и лесомелиорация. Монография. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 1999. - 196 с.

5. Тубалов А. А. Агролесомелиоративное картографирование территории водосборов на примере правобережья р. Хопер (в пределах Волгоградской области). Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. - Волгоград: ВНИАЛМИ, - 2007.

Материал поступил в редакцию 01.10.2019 г.

Сведения об авторе

Тубалов Алексей Александрович, кандидат с.-х. наук, старший научный сотрудник лаборатории исследования агро-ландшафтов и адаптивных систем земледелия ФГБНУ ФНЦ Агроэкологии РАН, 400062, г. Волгоград, пр-т. Университетский, 97. e-mail: tubalovlexa1@rambler.ru

A.A TUBALOV

Federal state budgetary scientific institution «Federal research center of agroecology, complex land reclamation and protective afforestation of the Russian academy of sciences», Volgograd, Russian Federation

MAP MAKING, ASSESSMENT OF THE STATE, TYPIFICATION OF AGROFOREST LANDSCAPES -SOLUTION OF BASIC SCIENTIFIC TASKS UNDER ADAPTIVE - LANDSCAPE AGROFOREST RECLAMATION DEVELOPMENT OF AREAS

Territorial mapping is the most important means of information support of complex land reclamation which can significantly increase their effectiveness. The purpose of the research was to identify the current state of the main components of agroforestry landscapes of the studied region, to conduct agroforestry reclamation assessment of the areas and to allocate water catchment groups differing in the need for carrying out, volumes and specificity of the required agroforestry reclamation activities. The theoretical basis for achieving this goal is methodological developments on the use of remote mapping technologies of the laboratory of geo information simulation and mapping of agroforestry landscapes of the Federal Research Center for Agroecology of the Russian Academy of Sciences. The result of the research is expressed in the creation of cartographic models and an array of parametric information characterizing the study area, the statistical assessment and agroforestry grouping of territories. The right bank of the Khoper river was investigated in the following main directions: the landscape-water catchment structure of the region was identified, development of erosion processes was monitored, parameters characterizing the relief steepness and participation of slopes with different exposures within the catchment structure, structure of nature management as well as previously conducted agroforestry were estimated. Correlation studies of the relationship between the parameters characterizing the erosion development and reasons causing its development made it possible to choose the parameters on the basis of which the agroforestry assessment of the study area was made. Along with indicators characterizing the development of erosion processes, new indicators were applied: the slopes area processed in the water catchment with a surface steepness of more than 3° (share of the catchment area); slope areas with a steepness of more than 8° not covered by forest (share of the catchment area). The analysis and generalization of the territorial features of the ecological state of the main components of agroforest landscapes in the study region made it possible to combine water catchments into homogeneous groups. In total, four agro ecological conditions of the territories were identified: «norm», «risk», «crisis», «disaster». These agroforest reclamation groups differ in their direction and set of reclamation techniques used.

Complex land reclamation, agroforest reclamation, water catchment area, agro ecological

condition of the territory, the right bank of the Khoper river, Volgograd region.

References

1. Kulik KN., Yuferev V.G. Kompyuternoe matematiko-artograficheskoe modelirovanie ag-rolesolandshaftov na osnove aerokosmicheskoj in-formatsii // Doklady Rosssijskoj akademii selsko-hozyajstvennyh nauk. - 2010. - № 1. - S. 52-54

2. Kulik E.N. Kartografo-geoinformatsi-onnoe obespechenie landshaftno-ekologiches-kih issledovanij // Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya 11: Es-testvennye nauki. - 2011. - № 2 (2). - S. 76-81.

3. Dospehov B.A. Metodika polevogo opy-ta (s osnovami statisticheskoj obrabotki resul-tatov). Monografiya. - М.: Kniga po Trebova-niyu, 2012. - 352 s.

4. Garshinev Е.А. Erozionno-gidrologi-chesky protsess i lesomelioratsiya. Monografiya. - Volgograd: VNIALMI, 1999. - 196 s.

5. Tubalov А.А. Аgrolesomeliorativnoe kartografirovanie territorii vodosborov na pri-mere pravoberezhya r. Hoper (v predelah Vol-gogradskoj oblastii). Dissertatsiya na soiska-nie uchenoj stepeni kandidata selskohozyaj-stvennyh. - Volgograd: VNIALMI. - 2007.

The material was received at the editorial office

21.10.2019 g.

Information about the author Tubalov Alexej Alexandrovich, candidate of agricultural sciences, senior researcher of the research laboratory of agro landscapes and farming adaptive systems FGBNU FRC of Agroecology RAS, 400062, Volgograd, prospect Universitetsky, 97. e-mail: tubalovlexa1@rambler.ru

№ 5' 2019