Геоинформационная оценка агроландшафтов (на примере тестового полигона «Перекрестное» Состинского ландшафтного района Сарпинской низменности)

Автор: Иванцова Елена Анатольевна, Комарова Ирина Анатольевна

Журнал: Природные системы и ресурсы @ns-jvolsu

Статья в выпуске: 3 т.12, 2022 года.

Бесплатный доступ

Применение геоинформационных технологий и данных дистанционной съемки для оценки, картографирования состояния и лесомелиоративного обустройства агроландшафтов являются современным методом исследований, позволяющим анализировать пространственные данные в дистанционном режиме и интерпретировать их в аналитические карты. Для изучения полигона «Перекрестное», заложенном на территории Состинского ландшафтного района Сарпинской низменности в 2015 г., была составлена космокарта на основе космоснимка сверхвысокого разрешения спутника WoldView 3. Геоморфологические характеристики тестового полигона построены в результате анализа на основе цифровой модели местности SRTM 3. Использование геоинформационных технологий и космических снимков для анализа агроландшафтов на тестовом полигоне, позволило выявить структуру и характеристики сельскохозяйственных угодий. В результате исследований установлено, что почва на полигоне представлена массивом солонцов с солончаками (95 % площади полигона) и песчаными массивами (5 %). Анализ изменений пахотных площадей показал прекращение хозяйственного использования сельскохозяйственных земель до 2018 г. и возобновление полевых работ на незначительной части тестового полигона в период 2018-2019 гг. Материалы, полученные при дешифрировании и картографировании агроландшафтов Сарпинской низменности, могут быть использованы для формирования экологического каркаса устойчивых ландшафтов, а также экстраполированы на ландшафты-аналоги.

Еще

Агроландшафты, геоинформационный анализ, дистанционное зондирование, геоинформационные системы, сарпинская низменность

Короткий адрес: https://sciup.org/149141721

IDR: 149141721 | DOI: 10.15688/nsr.jvolsu.2022.3.5

Текст научной статьи Геоинформационная оценка агроландшафтов (на примере тестового полигона «Перекрестное» Состинского ландшафтного района Сарпинской низменности)

DOI:

Применение геоинформационных технологий и данных дистанционной съемки для оценки и картографирования состояния и лесомелиоративного обустройства агроландшафтов являются современным методом исследований, который позволяет анализировать пространственные данные в дистанционном режиме и интерпретировать полученные данные в аналитические карты [3; 5; 6; 8; 9; 10; 12; 14; 16]. В качестве источников пространственной информации используются спектрозональные космоснимки, которые в цифровом виде содержат растровое изображение в определенном диапазоне спектра [7].

Экологическое состояние агроландшафтов оценивают по спектрозональным космоснимкам со спутников Sentiel 2, Landsat 7, 8 с использованием геоинформационных программ и их инструментов анализа изображения (например, QGIS3.10) [3; 4; 6; 11; 13; 15; 16; 17].

Оценка лесомелиоративного состояния агроландшафтов в первую очередь должна учитывать состояние сельскохозяйственных угодий и уровень их лесомелиоративного обустройства, так как состояние и динамика сельхозугодий зависит от такого обустройства [3; 5; 6; 7].

Для оценки состояния агролесоландшаф-тов используются критерии, для которых оп- ределено снижение хозяйственной значимости земель. Уменьшение качества земель по каждому критерию характеризуется уровнями деградации, установленными Б.В. Виноградовым [2].

Условия, материалы и методы

Сарпинская низменностьв соответствии природно-географическому районированию относится к полупустыне, светло-каштановые почвы занимают значительную площадь в ее северной части. В южной части преобладают бурые почвы и пески. В ландшафтном плане она представляет собой слабоволнистую низменность, расположенную в северо-западной части Прикаспийской низменности [1].

Для проведения исследований в 2015 г. на территории Сарпинской низменности были заложены 8 тестовых полигонов, охватывающие основные типологические группы ландшафтов региона (рис. 1).

Тестовый полигон «Перекрестное», расположенный на территории Состинского ландшафтного района, представляет собой песчаную равнину в южной пустынной зоне, имеющую слабо взбугренную поверхность. Рельеф образован массивами бугристых песков на хвалынских глинах и песчано-глинистых отложениях. В понижениях между буграми расположены засоленные земли. Растительные ассоциации представлены фитоценоза-микохии простертой (Kochia prostrata ) с житняком ( Agropyron fragile) , полынью Леха ( Artemisia lercheana ) и пыреем ( Elytrigiarepens). В результате мелиорации большие площади заняты мятликом луковичным ( Poabulbosa ) и терескеном серым ( Krascheninnikovia ceratoides ).

Рис. 1. Тестовые полигоны на территории Сарпинской низменности

Координаты центра полигона «Перекрестное» 45°14'с.ш., 45°22'в.д. Основные характеристики тестового полигона приведены в таблице 1.

Результаты исследований и их обсуждение

Для изучения полигона «Перекрестное»-была составлена космокарта на основе космоснимка сверхвысокого разрешения спутника WoldView 3 (рис. 2).

Основные характеристики полей тестового полигона «Перекрестное» приведены в таблице 2.

Известно, что территория тестового полигона использовалась ранее для выращивания сельскохозяйственной продукции. Анализ изменений пахотных площадей показал прекращение использования земель (см. рис. 3) до 2018 года. В 2018 и 2019 годах отмечено возобновление полевых работ на поле п1 (см. рис. 4).

В таблице 3 представлены характерсти-ки почвенных контуров.

Исследования показали, что почва на полигоне представлена массивом солонцов с солончаками (95 % площади полигона) и песчаными массивами (5 %).

Таблица 1

Рис. 2. Космокарта тестового полигона «Перекрестное». Спутник WoldView 3, 2017 год

Основные характеристики тестового полигона «Перекрестное»

Характеристика полигона
Тип участка	полигон
Площадь, га	6092,2
Периметр, м	32425,7
Экспозиция, румб (°)	E (91°)
Средняя высота над у,м,, м	8,1
Средняя крутизна склона, °	1,7
Максимальная высота над у,м,, м	19
Максимальная крутизна склона, °	17,3
Минимальная высота над у,м,, м	0
Стандартное отклонение высоты, м	2,5
Стандартное отклонение крутизны склона, °	0,9

Таблица 2

Наименование	Площадь, га	Периметр, м	Средняя высота над у.м., м	Средняя крутизна склона, °	Максимальная высота над у.м., м	Максимальная крутизна склона, °	Минимальная высота над у.м., м	Стандартное отклонение высоты, м	Стандартное отклонение крутизны склона, °
п1	110,4	4350,6	8,1	1,5	11,0	4,0	5,0	1,0	0,7
п2	143,7	4934,5	9,2	1,4	13,0	4,0	5,0	1,1	0,7
п3	174,4	5431,7	10,5	1,7	15,0	5,4	6,0	1,2	0,8
п4	178,6	6166,2	10,4	1,6	15,0	4,9	5,0	1,4	0,8
п5	278,9	7418,6	10,0	1,6	15,0	4,6	6,0	1,4	0,7
п6	384,2	8398,3	9,6	1,8	15,0	5,3	5,0	1,7	0,9
п 7	116,8	4724,0	9,4	1,9	14,0	5,5	5,0	1,3	0,8
п8	106,9	4761,6	8,1	2,0	13,0	5,5	3,0	1,4	0,9
п9	201,3	6095,7	7,1	2,0	14,0	7,5	0,0	1,8	0,9
п10	166,5	5451,0	5,6	1,9	11,0	6,4	1,0	1,6	0,9
п11	108,0	4432,5	8,1	2,0	15,0	6,4	2,0	2,4	0,9
п12	88,9	4278,6	8,4	1,9	16,0	5,4	3,0	2,0	0,8
п13	153,7	5233,4	8,6	1,9	15,0	5,7	4,0	1,9	0,9
п14	219,8	6123,4	9,9	1,8	15,0	6,0	4,0	2,0	0,9
п15	198,6	6029,2	10,3	1,6	19,0	5,5	5,0	2,1	0,8

Характеристики полей тестового полигона

Рис. 3. Карта полей тестового полигона «Перекрестное». Спутник WoldView 3, 2017 год

Рис. 4. Карта полей тестового полигона «Перекрестное». Спутник Copernicus, 2019 год

На рисунке 5 приведена разработанная карта почвенных контуров тестового полигона “Перекрестное”.

Геоморфологические характеристики тестового полигона «Перекрестное» постро- ены в результате анализа на основе цифровой модели местности SRTM 3. Характеристики рельефа приведены по линии профиля (рис. 6, 7). Начало профиля: 45° 16' 06" С.Ш., 45° 23' 23" В.Д. Высота над у.м. в начале профиля, м: 7;

Таблица 3

Характерстики почвенных контуров тестового полигона «Перекрестное»

Почвенный контур	Наименование	Площадь, га	Периметр, м
164	Солонцы с солончаками (163, 164)	5809,6	45457,3
74_1	Пески (71-75)	112,3	6996,1
74 2	Пески (71-75)	41,5	2357,4
74_3	Пески (71-75)	42,0	2661,9
74_4	Пески (71-75)	136,5	4409,4

Рис. 5. Карта почвенных контуров тестового полигона «Перекрестное»

Рис. 6. Карта рельефа тестового полигона

Рис. 7. Профиль рельефа тестового полигона

Конец профиля: 45° 13' 18", С.Ш., 45° 20' 52" В.Д.; Высота над у.м. в конце профиля, м: 7; Длина профиля, м: 6206; Разность высот, м: 0; Максимальная всота по профилю, м: 18; Минимальная всота по профилю, м: 4; Азимут линии профиля: 212° 09' 27". Средння крутизна склона,°: 0,0; Максимальная крутизна склона,°: 4,8 (1286 м по профилю).

Заключение

Использование геоинформационных технологий и космических снимков для анализа агроландшафтов на тестовом полигоне «Перекрестное», позволило выявить структуру и характеристики сельскохозяйственных угодий. В результате исследований установлено, что почва на полигоне представлена массивом солонцов с солончаками (95 % площади полигона) и песчаными массивами (5 %). Анализ изменений пахотных площадей показал прекращение хозяйственного использования сельскохозяйственных земель до 2018 г. и возобновление полевых работ на незначительной части тестового полигона в период 2018– 2019 годов. Материалы, полученные при дешифрировании и картографировании агроландшафтов Сарпинской низменности, могут быть использованы для формирования экологического каркаса устойчивых ландшафтов, а также экстраполированы на ландшафты-аналоги.

Список литературы Геоинформационная оценка агроландшафтов (на примере тестового полигона «Перекрестное» Состинского ландшафтного района Сарпинской низменности)

Бананова, В. А. Природное районирование северо-западного Прикаспия при современном хозяйственном использовании / В. А. Бананова, В. Г. Лазарева, В. В. Сератирова // Геология, география и глобальная энергия. – 2011. – № 3 (42). – С. 223–232.
Виноградов, Б. В. Дистанционные индикаторы опустынивания и деградации почв / Б. В. Виноградов // Почвоведение. – 1993. – № 2. – С. 98–103.
Геоинформационные технологии в агролесомелиорации / К. Н. Кулик [и др.]. – Волгоград: ВНИАЛМИ, 2010. – 102 с.
Геоинформационные технологии в обеспечении точного земледелия / А. С. Рулев [и др.] // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. – 2018. – № 4. – С. 115–122.
Геоинформационный анализ опустынивания Северо-Западного Прикаспия / К. Н. Кулик [и др.] // Аридные экосистемы. – 2020. – Т. 26, № 2. – С. 16–24.
Дистанционные исследования и картографирование состояния антропогеннотрансформированных территорий Юга России / В. В. Новочадов [и др.] // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. – 2019. – № 1 (53). – С. 151–158.
Иванцова, Е. А. Использование геоинформационных технологий и космических снимков для анализа агроландшафтов / Е. А. Иванцова, И. А. Комарова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. – 2021. – № 2 (62). – С. 357–366.
Иванцова, Е. А. Современное состояние ландшафтов Сарпинской низменности / Е. А. Иванцова, И. В. Комарова // Антропогенная трансформация геопространства: природа, хозяйство, общество: материалы V Междунар. науч.-практ. конф. – Волгоград. – 2019. – С. 54–57.
Комарова, И. А. Лесомелиоративная оценка агроландшафтов Сарпинской низменности по данным дистанционного зондирования / И. А. Комарова, Е. А. Иванцова // Успехи современного естествознания. – 2020. – № 9. – С. 7–12.
Кравцова, В. И. Космические методы исследования почв / В. И. Кравцова. – М.: Аспект Пресс, 2005. – 190 с.
Рулев, А. С. Анализ сезонной динамики NDVI естественной растительности Заволжья Волгоградской области / А. С. Рулев, С. Н. Канищев, С. С. Шинкаренко // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2016. – Т. 13, № 4. – С. 113–123.
Рулев, А. С. Прогнозирование изменений состояния ландшафтов в переходных природных зонах / А. С. Рулев, В. Г. Юферев // Природные и антропогенные изменения аридных экосистем и борьба с опустыниванием: труды института геологии Дагестанского научного центра РАН. Вып. 67. – Махачкала: АЛЕФ, 2016. – С. 234–238.
Шинкаренко, С. С. Влияние экспозиции склонов на сезонную динамику вегетационного индекса NDVI посевных площадей / С. С. Шинкаренко, В. Н. Бодрова, Н. В. Сидорова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. – 2019. – № 1. – С. 96–105.
Application of Remote Sensing Techniques to Discriminate the Effect of Different Soil Management Treatments over Rainfed Vineyards in Chianti Terroir / A. S. Puig [et al.] // Remote Sensing. – 2021. – Vol. 13 (4):716. – Р. 1–25.
Canopy Top, Height and Photosynthetic Pigment Estimation Using Parrot Sequoia Multispectral Imagery and the Unmanned Aerial Vehicle (UAV) / V. Kopaèková-Strnadová [et al.] // Remote Sensing. – 2021. – Vol. 13 (4):705. – Р. 1–27.
Degradation of Landscapes in the South of the Privolzhsky Upland / V. G. Yuferev [et al.] // Journal of Forest Science. – 2019. – № 65. – P. 195–202.
Sumfleth K. Prediction of Soil Property Distribution in Paddy Soil Landscapes Using Terrain Data and Satellite Information as Indicators / K. Sumfleth, R. Duttmann // Ecol. Indic. – 2008. – Vol. 8, № 5. – P. 485–501.

Еще

Статья научная