Оценка состояния защитной гослесополосы в пределах города Волгограда средствами геоинформационного анализа

Неотъемлемой частью экологического каркаса города Волгограда являются государственные защитные лесные полосы. Климатические условия региона характеризуются категорическим недостатком осадков и высокой степенью засушливости, оба эти фактора в совокупности обуславливают серьезные проблемы роста и развития древесно-кустарниковых насаждений в городе. В.В. Докучаевым было предложено создать защитные лесные полосы, с помощью которых можно бороться с засухой, предотвращать разрушения почв, задержания снега, уменьшения испарения, преодоления вредного влияния суховеев на урожай, а также для защиты дорог от заносов среди пахотных земель, а вдоль автомобильных дорог задерживать вредные вещества и уменьшать шум [1].

Защитные лесные полосы представляют собой линейный природно-антропогенный комплекс, сформированный как система рядовых посадок деревьев и кустарников, как правило расположенных вдоль полей, преимущественно перпендикулярно направлению вредоносных ветров [3].

В степях Волгоградской области первые экспериментальные лесополосы достаточно часто погибали, не выдерживая засушливого климата. В результате долгих лесомелиоративных изысканий, лесоводам удалось создать деревесно-кустарниковые насаждения, менее требовательные к увлажнению и способные справляться со сложными климатическими условиями. При этом в течение первых 7 лет необходимым условием было проведение уход-ных работ, которые заключались в поддержании рыхлой структуры почвы и борьбе с сорной растительностью, для прочного укоренения и возможности дальнейшего развития древесных культур.

Государственная лесная полоса Камышин – Волгоград протяжённостью 297 км, расположена в Волгоградской области. Общая площадь лесных культур 4761 га: проектом определены три ленты шириной 60 м, расстояние междурядий 300 м. основные работы по посадке гослесополосы были начаты в 1949 г. и закончены в 1956 г. Гослесополоса была создана в зоне недостаточного и неустойчивого земледелия, где сумма осадков за год составляет от 280 до 450 мм, наблюдаются частые засухи и пониженная влажность воздуха. Суховеи наблюдаются 2 раза в 5-6 лет. Эрозионно – нарушенные почвы занимают от 25 до 65% [4].

Площади защитных лесных насаждений в Камышинском районе к концу 1960-х гг. достигали примерно 62000 га, из них: площади полезащитных полос составляли примерно 27000 га, культурные насаждения в балках и оврагах были доведены примерно до 23000 га, а насаждения на песках занимали площадь 12000 га. Стати- стика приведена по работам ведущего российского ученого в области агролесомелиорации, академика К.Н. Кулика. Активное участие лесхозов в лесомелиоративных мероприятиях, в том числе облесение песков, формирование защитных лесных насаждений способствовало увеличению площади защитных лесных насаждений, так к 2009 г. они составили 483200 га.

В последние десятилетия отмечается значительные деградация и сокращение защитных лесных насаждений. Резкое их сокращение обусловлено множеством причин. Так в 2006 г. было 112 пожаров в Волгоградском и Калачевском лесничествах. Из-за сухого климата в Волгоградской области усиливаются засухи, следовательно, высыхают, умирают посаженные деревья. Снизились площади защитных насаждений в результате большого уменьшения площади увлажнения земель в Волгоградской области в 1992-2010 гг. Увеличилась опасность лесных пожаров, в связи с увеличением заброшенных земель. Значительную роль гослесополос существенно повышается в условиях резкого сокращения площади защитных лесных насаждений.

С 1995-2001 год отмечается отсутствие стабильной финансовой поддержки, в связи с этим посадка древесных культурных насаждений массово не производилась. По данным К.Н. Кулика, в 1992-1995 гг. было высажено насаждений 63100 га в год, а в 1996-2000 гг. – 22500 га, а в 2001-2003 гг. – 17300 га. В 2003 г. было выделено 90 млн рублей из федерального бюджета из 163 млн рублей, предусмотренных Федеральной программой развития агролесомелиоративных работ в России, в 2004 г. 87 млн рублей из 173 млн рублей, в 2005 г. финансирования не было [5].

На основе анализа перечисленных выше причин, можно сделать вывод, что развитие защитных лесополос в Волгоградской области является достаточно сложной задачей в условиях лесодефицитного региона и периодического недофинансирования.

Для проведения геоинформационного анализа был выбран ключевой участок «Орловский» общей площадью 9547,6 га. Ключевой участок расположен в Городи-щенском районе города Волгограда, недалеко от Орловского сельского поселения и микрорайона Гумрак (рис. 1).

Рис. 1. Граница ключевого участка «Орловский»

Для проведения дальнейшего исследования было проведено дешифрирование компонентов ключевого участка. Для определения пространственного располо- жения компонентов ландшафта выполняется их векторизация и создание тематических слоев (рис. 2).

Рис. 2. Визуализация тематических слоев компонентов ландшафта ключевого участка «Орловский»

Для оценки сохранности гослесополосы на ключевом участке «Орловский» был применен пиксельный анализ. Уровень сохранности насаждения можно определить с помощью вычисления относительной плотности полога древостоя χПН, выраженную отношением площади полога (Sпн) к площади всего насаждения (Sн) (формула 1) [6].

хПН= 8пн/ Sh         (1)

Для оценки сохранности лесных насаждения гослесополос на исследуемой терри- тории, были проанализированы актуальные космические снимки 2019-2020 годов фотографирования.

В результате анализа полученной информации установлено, что сохранность древесной растительности гослесополосы Камышин-Волгоград, в пределах исследуемой территории ключевого участка «Орловский», составляет 78%, что соответствует 235,4 га горизонтальной проекции полога древостоя, находящегося в состоянии «Норма» [6].

Рис. 3. Схема состояния гослесополос на ключевом участке «Орловский»

Пиксельный анализ позволил выполнить дистанционную оценку состояния пашни на основе аэрокосмической информации и разработать тематические слои состояния пашни по содержанию гумуса.

Общая площадь используемой пашни в пределах ключевого участка равна 1884,7 га. Для классификации состояния почв используется четырех уровненная градация: «бедствие», «кризис», «риск» и «норма». На черно-белых космоснимках проводится пиксельный анализ и контур фотоизображения земель, выделяются однородные и неоднородные по тону контуры. Однородные контуры характеризуются однородно темно-серым фототоном и соответствуют на местности участкам, с не-смытыми почвами. Более светлые элементы неоднородного контура соответствуют поверхности почвы на местности с увеличением степени смытости, более темные – поверхности, покрытой плодородным слоем почвы. На ключевом участке в состоянии «норма» находятся 605,6 га (32,1%), риск – 493,7 га (26,2%), кризис – 531,9 га (28,2%) и бедствие – 253,5 га (13,5%).

В целом, по данным анализа ДЗЗ, можно выявить как негативные, так и благоприятные изменения территории, а также получить быструю и объективную информацию о состоянии объекта исследования как в настоящее время, так и заложить основу для создания моделей изменения территории в будущем.

Так как в Волгоградской области достаточно бедные почвы, господствуют пыльные бури, которые приводят к ветровой эрозии, все это создает неблагоприятные условия для развития земледелия. Для предотвращения этих отрицательных воздействий необходимо развивать лесную мелиорацию с расширением площадей защитных лесных насаждений, которые будут устойчивы к абиотическим и патологическим факторам.

Гослесополосы – каркас всей системы защитных лесных насаждений, способствуют качественному изменению ланд- шафта – преобразованию из агроландшафта в агролесоландшафт. Доказано положительное почво-преобразующее воздействие насаждений, которое заключается в улучшении водно–физических свойств почвы, накоплении гумуса, что обеспечит более благоприятные условия роста последующего поколения леса. Государственные защитные лесные полосы позволяют решать многие проблемы степного лесоразведения [2].

Исследование гослесополос, с целью ним из приоритетных направлений для сохранения зеленого каркаса города Волгограда. Применение геоинформационных методов исследования для изучения и картографирования сохранности гослесополос сокращает затраты на проектноизыскательские работы, ускоряет темпы их проведения, повышает качество и точность проектной документации, что в совокупности с системами глобально позиционирования создает условия для точной, координатной мелиорации нарушенных участков.

улучшения их сохранности, является од-