Эффективность фитомелиорации пастбищ на Черных землях Калмыкии

АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

УДК 613.616:52

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФИТОМЕЛИОРАЦИИ ПАСТБИЩ НА ЧЕРНЫХ ЗЕМЛЯХ КАЛМЫКИИ

К. Б. Мушаева, кандидат сельскохозяйственных наук Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации, г. Волгоград

Рассмотрены результаты реализации технологии фитомелиорации пастбищ, выявленные в ходе геоинформационного анализа данных, полученных в результате дешифрирования космоснимков высокого разрешения в пространственно-временном аспекте.

Ключевые слова: ландшафт, фитомелиорация, деградация, космоснимки, логиста, динамика.

Изменение экологического состояния на территории биосферного заповедника «Черные земли» можно рассматривать как модель возможного развития ситуации на территории Северо-Западного Прикаспия и, в частности, на Черных землях и Кизлярских пастбищах.

На основании ранее разработанной технологии картографо-аэрокосмического мониторинга нами была исследована динамика экологического состояния тестового участка с начала интенсивного использования для сельскохозяйственного производства (1954 г.) и по настоящее время. Данный участок площадью 6840 га расположен в 17 км западнее от пос. Ацан-Худук Яшкульского района Республики Калмыкия.

Основной участок заповедника расположен на Прикаспийской низменности между низовьями рек Кума и Волга, на территории Яшкульского и Черноземельского районов республики Калмыкия. Почти весь он находится ниже уровня моря. Рельеф территории -слабоволнистая равнина со слабым уклоном на юго-восток, с массивами мелкобугристых и бугристых песков, местами развеваемых. Водоемы на территории участка исключительно сезонные, представлены солоноватыми озерками, пересыхающими к лету.

Участок представлен ярко выраженным изменением экологического состояния. За время наблюдения, начиная с 1954 г., период нарастания пастбищной и земледельческой нагрузки [6], вплоть до 1990 года (11 июня 1990 г. - образование биосферного заповедника «Черные земли»), наблюдается быстрое разрушение травяного покрова с образованием очагов опустынивания.

По Петрову В. И. [1], в 1990-х гг. территория участка была представлена песками и примитивными песчаными почвами, из растительности преобладали злаково-полынные ассоциации.

По данным 1993-1995 гг. [5], в растительном покрове широко представлены пионерные и простые группировки эфемеров и однолетников с постепенно нарастающим участием в них ковыля - тырсы, а также сомкнутые сообщества ковыльников и белополынников с различной долей участия в них житняка ломкого, прутняка (Kochia prostrate) и других видов.

Динамика экологического состояния тестового участка исследовалась по снимкам 1954, 1979, 1989, 1991 и 2002 гг. масштаба 1:20000.

В результате были созданы фотокарты с 1954 по 2002 год. Математико-картографический анализ этих карт позволил выделить и подсчитать площади деградированных земель на тестовом участке.

Для установления диапазона фототона, соответствующего определенному уровню деградации пастбищ на тестовом участке, было проведено фотоэталонирование земель с известным, установленным полевыми исследованиями, уровнем деградации. В

итоге это позволило выявить диапазоны фототона соответствующие уровням деградации и применить их в качестве идентификатора деградации пастбищных угодий, расположенных в зонах калмыцких песков.

На основании принятого подхода, когда площадь проективного покрытия выступает идентификатором уровня деградации был разработан критерий деградации, учитывающий как площадь подверженную деградации (Si), так и величину проективного травянистого покрытия, определяемую по величине фототона (ФО:

Д= (SB > b

I С Л \ max

( SiBi >max

где Д - уровень деградации земель, балл; Bi - проективное травянистое покрытие; bmax -максимальная величина деградации по принятой шкале, балл.

По этому критерию была произведена оценка динамики деградации пастбищных ценозов на контрольном участке [2, 3, 4, 7].

Исследования на тестовом участке проводились по двум периодам с учетом его хозяйственного использования.

Первый период (1954-1989 гг.) обусловлен интенсивным использованием земель в качестве пастбищ, необоснованной распашкой земель, нерациональным бессистемным использованием естественных кормовых угодий, орошением, строительством дорог, разведочным бурением и т.д. Все это привело к дефляции почв, образованию барханов и котловин выдувания и, соответственно, интенсивному проявлению процессов опустынивания.

Второй период (с 1990 г.) начался с образования заповедника «Черные земли» и обусловлен отсутствием антропогенной нагрузки и проведением агролесомелиоративных работ на деградированных землях, что дало положительные результаты: уменьшилась площадь открытых песков; улучшилось состояние кормовых ресурсов; увеличилась площадь проективного растительного покрытия.

Анализ аэрокосмической информации, полученной с 1990 по 2002 год показал динамику процессов восстановления ландшафтов исследуемого тестового участка, что отмечено уменьшением площадей открытых (подвижных) песков и, соответственно, приростом площадей с травянистым покрытием (рис. 1). Улучшение состояния участка связано с проведением фитомелиоративных работ в заповеднике, начатых в 1981 г.

Динамика изменения площадей деградированных земель во II период описывается уравнением:

S

Si

1 + 12,8 • e

20 25 30 35 40 45 50

Время, год

Рисунок 1 - Изменение площади деградации пастбищных ландшафтов

Данные, полученные при проведении дистанционного мониторинга, и прогноз состояния экосистемы были подтверждены полевыми исследованиями проведенными в 2004 году. По всему участку наблюдается средне- и мелкобугристая равнина закрепленных песков, в стадии ближе к естественному зарастанию, наблюдался 1 очаг открытых песков (рис. 2).

Рисунок 2 - Незаросший песчаный массив на тестовом участке

Из растительного покрова на участке преобладали ковыль Лессинга, житняк сибирский, эбелек, гулявник, кияк. Проективное покрытие составляло примерно 3040 %. Высота травостоя верхнего яруса 50-70 см.

Дистанционный аэрокосмический мониторинг, применение компьютерных технологий и результатов дешифрирования с использованием пакетов прикладных программ Global Mapper, ENVI и др. на исследуемом участке показал сокращение площади деградированных пастбищ. В результате прогноза по разработанной модели было определено, что площадь открытых песков к 2007 году должна была составить 0,01 км2.

По результатам геоинформационного анализа космоснимка участка заповедника 2013 г. (рис. 3) была проведена верификация прогноза. Установлено, что суммарная площадь очагов открытых песков составляет 0,2 га (табл. 1), что соответствует модельным параметрам деградации на 2013 год с коэффициентом множественной корреляции 0,995.

Рисунок 3 - Геоинформационный картографический слой

Полученные математические модели носят прогнозный характер, что и подтверждено исследованиями современного состояния пастбищных ландшафтов на песчаных землях Республики Калмыкия.

Введение охранного, заповедного режима на исследуемой территории, отсутствие антропогенной нагрузки, проведение фитомелиоративных мероприятий обеспечило восстановление экологического состояния земель.

"аблица 1 - Шкала оценки тестового участка в 2013 г.

Уровень деградации Ранг деградации Оценка, балл Диапазон фототона Площадь, км2

Норма (фон) деградация отсутствует 0 0-30 25,601

очень слабый 1 31-60

слабый 2 61-90

слабо умеренный 3 91-110

Риск средне умеренный 4 111-120 25,355

выше среднего 5 121-130

менее сильный 6 131-140

Кризис сильный 7 141-146 17,442

очень сильный 8 147-150

слабо бедственный 9 141-170

Бедствие бедственный 10 171-210 0,002

катастрофический 11 211-255

Так, площадь деградированных земель на тестовом участке уменьшилась с 6600 га (1989 г.) до 20 га (2013 г.).

Улучшение экологической ситуации выражено в уменьшении площади открытых песков, как следствие прекращения и сокращения развития очагов дефляции, выдувания почвы и возникновения пыльных бурь. Кроме этого, сокращаются площади сильносбитых малоценных эбелековых пастбищ. На смену им приходят злаковые растительные ассоциации, в качестве идентификаторов которых выступают на целинных участках ковыль сарептский, реже тырса. Они составляют верхний ярус растительного покрова. Второй ярус сложен злаковым разнотравьем и однолетниками. Третий ярус образуют эбелек и осочка. На участках бывших барханных песков основу травостоя составляют бурьянистая растительность: гулявник Лозеля и дискурания.

Таким образом, технологии картографо-аэрокосмического мониторинга дают возможность не только определить уровни деградации тестового участка по космоснимкам в пространственно-временном аспекте, но и оценить динамику изменения площадей деградированных участков, выявить основные параметры, характеризующие процессы деградации и восстановления тестового участка (площади деградированных территорий на ключевом участке, средний фототон тестового участка и деградированных земель на участке, уровень деградации и т. д.). Кроме того, разработанная математическая модель прогноза деградации - восстановления агроландшафта на ключевом участке, позволяет установить закономерности изменения экологической ситуации как при антропогенном воздействии, так и после проведения агролесомелиоративных мероприятий, а также составить прогноз-предупреждение на несколько лет вперед с оценкой возможного состояния экосистем и экстраполяцией на ландшафты-аналоги.

Библиографический список

1. Агроресурсный потенциал Черных земель и Кизлярских пастбищ: атлас тематических карт [Текст]/ К. Н. Кулик [и др.]. - Волгоград : ВНИАЛМИ, 1996. - 42 с.

2. Бакурова, К. Б. Агролесомелиоративное картографирование деградированных ландшафтов на основе дистанционного мониторинга [Текст]/ К. Б. Бакурова // Материалы Всероссийской конференции аспирантов и студентов по приоритетному направлению «Рациональное природопользование», 18-22 сентября 2006 г., г. Ярославль /Яросл. гос. ун-т. -Ярославль: ЯрГУ, 2006. - С. 8-13.

3. Бакурова, К. Б. Агролесомелиоративное картографирование и оценка деградированных пастбищ на основе космосъемки [Текст]/ К. Б. Бакурова // Земледелие. - 2007.

- № 2. - С. 8-9.

4. Влияние агролесомелиорации на биоразнообразие опустыненных экосистем [Текст]/ К. Н. Кулик, К. Б. Бакурова, Н. Л. Бекеева, Л. Н. Ташнинова // Экология и экономика : матер. круглого стола, 30 марта 2005 г. / ВолГУ. - Волгоград : Изд-во ВолГУ , 2005. - С. 103106.

5. Мяло, Е. Г. Современное состояние и тенденции развития растительного покрова Черных земель [Текст]/ Е. Г. Мяло, О. В. Левит // Аридные экосистемы. - 1996. - № 2-3. - Т. 2.

- С. 145-151.

6. Фитомелиоративная реконструкция и адаптивное освоение Черных земель [Текст]/ С. Д. Дурдусов [и др.]. - Волгоград-Элиста, 2001. - 322 с.

7. Юферев, В. Г. Динамика изменения состояния деградированных земель на основе дистанционного мониторинга [Текст]/ В. Г. Юферев, К. Б. Бакурова // Эколого-мелиоративные аспекты научно-проиводственного обеспечения АПК / Под общ. ред. А. Л. Иванова - М. : Изд-во «Современные тетради», 2005. - С. 42-47.

E-mail: vnialmi@avtlg.ru