Оценка современного состояния агропастбищных ландшафтов полупустынной зоны Республики Калмыкия с применением ГИС-технологий

DOI:

Состояние земель засушливых территорий юга России всецело зависит от состояния природных степных, сухостепных и полупустынных экосистем. Деградация природных пастбищ в результате чрезмерных антропогенных нагрузок сопровождается интенсивным разрушением почвенного покрова, появлением пыльных бурь, увеличением площадей развеваемых песков. Эти процессы приводят к быстро протекающему разрушению природных экосистем, опустыниванию земель и дальнейшему расширению опустыненных территорий.

Республика Калмыкия – уникальная территория, на которой представлены черноземы и каштановые почвы, бурые полупустынные почвы и пески. Почвенный покров отличается комплексностью, которая обусловлена развитым микрорельефом, недостаточным и неустойчивым атмосферным увлажнением.

По своим почвенно-климатическим условиям территория республики типична для всей аридной зоны юга Европейской части России. Анализ природных и социально-экономических условий позволяет выявить ведущие факторы опустынивания, определить интенсивность их воздействия на окружающую среду и наметить эффективные пути по их ослаблению и предотвращению. Основными факторами опустынивания на территории Калмыкии являются биоклиматические условия (в качестве природного фактора) и нерациональное природопользование (в качестве антропогенного фактора), которые привели к нарушению природного равновесия в пастбищных ландшафтах, к изменению почвенного и растительного покрова.

Изучение растительного покрова традиционно занимает главное место в синэкологи-ческих исследованиях, поскольку растительные сообщества образуют каркас наземных экосистем. При геоэкологических исследованиях большое внимание уделяется как естественным, так и в разной степени антропогенно измененным растительным сообществам.

В ходе исследований было изучено биоразнообразие растительности в условиях степной и пустынной зон аридного региона. В задачи входило описание фитоценозов степных и пустынных зон аридного региона, отработка методов полевых геоботанических исследований, а также применение методов оценки дешифрирования космоснимков с применением ГИС-технологий [2; 4; 5; 7; 12; 14; 16–20].

Были проведены полевые исследования на 6 полигонах.

Одним из выбранных полигонов являлся полигон «Ергенинский», находящийся в окрестностях поселка Ергенинский Кетченеровско-го района, расположенного на южном склоне одного из хамуров Ергенинской возвышенности, на левом берегу реки Кёке-Булук. Кетче-неровский район относится к полупустынной зоне, отличительной чертой которой является уменьшение злаков и разнотравья в травостое. В настоящее время для данной территории характерна проблема перевыпаса припоселко-вых пастбищ, что необходимо учитывать при оценке влияния пастбищных нагрузок [10]. Почвенный покров представлен светло-каштановыми почвами в комплексе с солонцами [1].

На полигоне были выбраны тестовые участки (рис. 1), на каждом из которых сделаны фотоэталоны почв (рис. 2) [11], которые в последствии были обработаны, проанализированы и вошли в базу данных фотоэталонов почв полупустынной зоны исследуемого региона. Создание данной базы позволит повысить качество дистанционных исследований в регионе. Фотоэталон представляет собой совокупность данных, имеющихся об объекте исследования и, прежде всего, данных, полученных на основе применения современных технологий – GPS навигации, цифровых камер при натурных исследованиях, а также данных дистанционных спутников.

Рис. 1. Распределение тестовых участков на полигоне Ергенинский

Полученные фотоэталоны будут применены в качестве идентификатора деградации пастбищных угодий, расположенных в полупустынной зоне республики.

В ходе полевого обследования на данном тестовом полигоне было сделано подробное геоботаническое описание (см. таблицу).

Рис. 2. Фотоэталоны почв на тестовых участках полигона «Ергенинский»

Таблица

Характеристика тестового полигона «Ергенинский» по данным полевого обследования

№ точек	Координаты точек	Описание участка. Растительность	Степень деградации
1	47° 3' 56.300148" с.ш. 44° 28' 9.400152" в.д.	Светло-каштановые почвы в комплексе с мелкими солонцами (60 %). Мятликово-чернополынно-белополынное. Artemisia abrotanum (10 см, 60 %), Stipa lessin-giana (40 см, 80 %), Chamomilla recutita, Poa, Leymus ramosus, Anabasis aphylla, Stipa sarep-tana, Artemisia lercheana	II
2	47° 6' 13.6404" с.ш. 44° 24' 55.872" в.д.	Солонцы средние. Среднесбитые пастбища (проективное покрытие 60 %). Мятликово-ромашниково-белополынное. Poa, Chamomilla recutita, Artemisia lercheana, Tanacetum parthenium, Phlómis púngens, Stīpa ucraīnica, Cárduus, Achilléa, Festúca valesiáca, Cárex, Linum perenne, Íris púmila, Brómus, Artemisia austriaca , Thýmus, Euphórbia, Anabasis aphylla, Cárduus, Veronica verna	II
3	47° 7' 18.900192" с.ш. 44° 29' 11.800176" в.д.	Светло-каштановые почвы в комплексе с мелкими солонцами. Ковыльно-полынное-мятликовое. Poa, Stipa lessingiana, Stipa sareptana, Alýssum desertórum, Artemisia lercheana, Chamomilla recutita, Phlómis púngens, achillea leptophylla, Descurainia, Brómus, Meni-ocus linifolius, Festúca valesiáca (менее 5 %)	III

Окончание таблицы

№ точек	Координаты точек	Описание участка. Растительность	Степень деградации
4	47° 8' 15,399996" с.ш. 44° 29' 32,800164" в.д.	Светло-каштановые суглинистые слабосолонцеватые, не засоленные. Типчаково-ковыльно-белополынно-мятли-ковое. Stipa lessingiana (50 см, 50 %), Poa (20 см, 70 %), Festúca valesiáca, Brómus, Artemisia lercheana, Phlómis púngens, Stípa capilláta, Koeléria, Festúca valesiáca (60 %), Tanacetum parthenium, Achillea, Ornithógalum, Kóchia, Veronica multifida	II
5	47° 5' 26,25" с.ш. 44° 34' 31,4832" в.д.	Разнотравно-белополынно-мятликовое. Сильносбитые пастбища. Poa (90 %), Artemisia lercheana, Stipa lessingia-na, Lepídium, Leymus ramosus, Anabasis aphyl-la, Galatella	III

На выровненных и незначительно пониженных участках микрорельефа на светлокаштановых почвах распространены ксеро-фильные дерновинные злаки (типчак, ковыль Лессинга и тырса, житняк, тонконог).

На микроповышениях с солонцами автоморфными – полынь черная и белая, прутняк, грудница, камфоросма. В западинах и потя-жинах на лугово-каштановых почвах преобладают пырей ползучий, шалфей, острец, лапчатка, гречишка, подмаренник.

Под влиянием неумеренного выпаса скота в полынно-злаковых степях Ергеней наблюдается уменьшение доли злаков и увеличение доли полыни, а количество и площади очагов опустынивания при этом увеличиваются. На солонцах и солонцовых пятнах преобладает растительность (Artemisia abrotanum + Poa + Lepídium) с проективным по- крытием 40–50 %. Встречаются участки с проективным покрытием менее 10 %.

В ходе компьютерной обработки материалов с применением различных пакетов прикладных программ (Global Mapper, MapInfo, ENVI) и ряда методик [3; 7–9; 12] был получен космоснимок полигона, который впоследствии был преобразован в космофотокарту и, в результате чего, был проведен геоинформа-ционный анализ деградации земель на рассматриваемой территории и рассчитаны площади данных земель по уровням деградации (рис. 3). За основу была взята методика определения состояния пастбищ, подверженных деградации [6; 13], разработанная во ВНИАЛМИ. В дальнейших исследованиях будут созданы прогнозные цифровые модели ландшафта и прогнозно-динамические карты.

• ■ бедствие □ кризис Ориск О норма

Рис. 3. Распределение площади земель по уровням деградации на тестовом полигоне «Ергенинский», %

Таким образом, применяя методику определения состояния пастбищ, различные пакеты прикладных программ и ГИС-техноло-гии, мы можем произвести дистанционную оценку территории, проанализировать изменение уровня фототона изображения в шкале RGB для снимков с цветовой информацией. Анализ распределения такой цветовой гаммы пикселей по изображению возможен только с применением компьютерных технологий и дает возможность получить разностороннюю информацию о состоянии объекта исследования на момент съемки, а при использовании разновременных снимков позволяет установить протекающие динамические процессы и проанализировать их ход. Изучение агроландшафтов проводится с использованием аэро-и космосъемок и основано на результатах их геоморфологического, геоботанического, почвенно-мелиоративного, эрозионного и др. обследований. Кроме того, современные ГИС-технологии позволяют во временном режиме выполнять целенаправленную обработку и автоматизированную интерпретацию огромных массивов картографических данных и дают возможность решить проблему оперативной, экономичной и достоверной оценки экологического потенциала агроландшафтов различных природных зон России, позволяют дать соответствующие рекомендации по улучшению агроэкологической ситуации в них.