Дистанционный мониторинг землепользования природоохранных объектов (на примере Джаныбекского стационара)

АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ , 2004, том 10 ,№ 21

УДК 631.47

ДИСТАНЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДООХРАННЫХ ОБЪЕКТОВ (НА ПРИМЕРЕ ДЖАНЫБЕКСКОГО СТАЦИОНАРА)*

© 2004 М.В. Габченко

Почвенный институт им. В. В. Докучаева Российской академии сельскохозяйственных наук

Охраняемые природные объекты требуют постоянного контроля за их состоянием и использованием. Наиболее объективную информацию об этом дают космические снимки (рис. 1), так как на них четко проявляются границы и состояние объектов (Андроников, 1979; Буров, Глушко, Ермаков, 1980).

На территории Джаныбекского стационара института лесоведения РАН располагается участок государственных полезащитных лесополос Чапаевск-Владимировка, который является памятником природы.

Рис. 1. Фрагмент спектрозонального космического снимка: 1 - объекты агролесомелиорации; 2 -древесные насаждения; 3 - пашни; 4 - сенокосы; 5 -деградированные пастбища. Fig. 1. A fragment of multispectral satellite photograph: 1 - agricultural afforestation lands; 2 - tree plantations; 3 - ploughed lands; 4 - hayfields; 5 - degraded lands (overgrazed

Нами Джаныбекского окружения дистанционный

на территории

стационара и его был реализован

мониторинг

землепользования, основанный на сопоставлении информации,

полученной по космическим снимкам 1979, 1993 и 1999 гг. Общая площадь района исследования составила около 70 км2.

Мы благодарим руководителя стационара М.Л. Сиземскую и М.К. Сапанова за оказанную помощь в выполнении данной работы.

Целью мониторинга было выявление на территории стационара различных объектов землепользования за 20-летний период (1979-99 гг.) для обоснования выбора участков наблюдений за изменением природной среды и, в том числе, для наблюдения за солевым состоянием почв и его изменением в связи с антропогенным воздействием. В рамках данного исследования были выполнены полевые почвенно-картографические работы на территории стационара и его окружения в 2002-03 гг.

pastures).

Характеристика района исследования. Джаныбекский стационар расположен в северо-западной части Прикаспийской низменности, в природной зоне сухих степей и

ГАБЧЕНКО

полупустынь. Почвенный покров представлен черноземовидными почвами в больших падинах (~ 15-20% территории) и солонцовым комплексом, состоящим из солонцов (~ 50 % от площади межпадинных водоразделов), светло-каштановых почв (~ 25%) и лугово-каштановых почв

западин (~ 25%; Роде, Польский, 1961). Стационар был организован весной 1950 г. Первоначальной задачей стационара была разработка приемов выращивания полезащитных насаждений на почвах солонцового комплекса прикаспийской полупустыни применительно к государственной лесной полосе Чапаевск-Владимировка, в ее южном отрезке. Позднее в задачу стационара была включена разработка методов земледельческого освоения почв солонцового комплекса путем получения дополнительного увлажнения за счет накопления снега в защитных насаждениях, а также проведения мелиоративной вспашки с вовлечением в пахотный слой гипсового горизонта, способствующего мелиорации солончаковых солонцов, площади которых в почвенном покрове исследуемой территории достигают 50 % (Роде, Польский, 1961).

Климат исследуемого района характеризуется как континентальный и засушливый. Испаряемость значительно превышает осадки, вследствие чего коэффициент увлажнения в теплые месяцы колеблется от 0,12 до 0,42 (Роде, Польский, 1961).

Исторически сложившейся формой землепользования в данном регионе было отгонное скотоводство и связанное с ним выборочное падинное бесполивное земледелие (Добровольский, Урусевская, 1984; Голованов, Панкова, Сотнева, 2003). Широкомасштабные преобразования природы, начавшиеся в 1950-х годах, кардинально изменили облик местности: были посажены лесные полосы; часть падин засажена древесными культурами (дубом, вязом и др.); распаханы участки степи с комплексным почвенным покровом, включающим в себя почвы солонцов. В 1976 г. был проведен магистральный канал Палласовской оросительно-обводнительной системы с водозабором из Волгоградского водохранилища, что привело здесь к развитию орошаемого земледелия и, как следствие, частичному подтоплению приканальной территории.

Материалы и методы исследования

В наших исследованиях мы использовали космические спектрозональные (зеленая, красная, инфракрасная зоны спектра) снимки с разрешением на местности 6-7 метров за 1979, 1993, 1999 гг. Съемка производилась в следующие сроки: в августе 1979 г., в сентябре 1993 г., в октябре 1999 г.

Летом 2002 и 2003 гг. было проведено полевое дешифрирование снимков с осмотром всех объектов, отраженных на снимках.

На снимках хорошо отображается комплексность почвенного покрова (мелкопятнистый рисунок), а также четко выделяются падины. Легко дешифрируются объекты землепользования: пашни характеризуются прямоугольной формой и светлым тоном; агролесомелиоративные системы и древесные насаждения выделяются по темным полосам и темным массивам посадок; сенокосы - по осветленному тону и неправильной форме с извилистыми границами; сильно вытоптанные территории - по мелким светлым пятнам.

Камеральное дешифрирование снимков производилось при помощи компьютерной программы MapInfo Professional 5.5. Компьютерная картографическая программа MapInfo сочетает возможности компьютерной обработки изображения в растровом и векторном форматах, пространственного анализа и работы с табличными базами данных, а также оформления карт для отображения их на экране компьютера и в бумажном виде. Эта программа позволяет, в частности, производить автоматический подсчет площадей.

Этапы работы на компьютере заключались в следующем:

рассчитываться следующим образом: А>2,54/(В*С); B и C в одних единицах измерения (см, м и т.д.).

Результаты исследования

Согласно данным, полученным по всем трем снимкам, была составлена карта землепользования по состоянию на 1999 г. (рис. 2).

Рис. 2. Карта землепользования по состоянию на 1999 г.:

ГАБЧЕНКО

На основании этой карты и полевых исследований были выбраны участки для детального исследования засоления почв территории Джаныбекского стационара и его окружения (по состоянию на 2001-2003 гг.) и для мониторинга засоления почв. При этом учитывались согласно фотоизображению на снимках природные особенности ландшафтов и их антропогенная нарушенность. Природные особенности ландшафта определялись по проценту участия в почвенном покрове больших падин, а также по процентному участию лугово-каштановых почв западин в комплексах межпадинных водоразделов.

Для исследования были выбраны следующие участки с учетом различного землепользования территории (рис. 2): 1) в пределах целинной степи; 2) на деградированных пастбищах; 3) на залежных землях (5- и 20-летней); 4) на агролесомелиоративных землях; 5) под древесными насаждениями. При этом учитывалось расстояние от канала.

На основе сопоставления карт, составленных по снимкам 1979, 1993, 1999 гг., проведен анализ изменения площадей и состояния объектов землепользования (табл.) за 20-летний период (1979-99 гг.).

Таблица. Характеристика землепользования района исследования. Table. Land use in the investigated region.

Объекты землепользования 1979 г. 1993 г. 1999 г.

Площадь га % от общей площади Площадь га % от общей площади Площадь га % от общей площади

Целинные земли и сенокосы: Из них целинные земли: Сенокосы: 4551 66 4538 66 4397 64

Агролесомелиоративные земли 385 5.5 382 5.5 380 5.5

Сады и древесные насаждения 83 1 79 1 78 1

Пашни 1049 15 915 13 88 1

Залежи 225 3 318 5 1164 17

Сильно выбитые земли 196 3 492 7 508 7

Населенные пункты 423 6 431 6 439 6

Общая площадь 6903 100 6903 100 6903 100

Данные таблицы показывают, что за период 1979-99 гг. произошло уменьшение площади пахотных земель (с 15 до 1 % от общей площади исследованной территории) и соответственное увеличение залежных земель (с 3 до 17 %). Увеличение площади сильно выбитых земель (примерно на 300 га) за указанный период связано с тем, что на месте современного выпаса (около населенного пункта) в 1979 году была пашня и выпас, по-видимому, проводился за пределами исследуемой нами территории. Показатели площадей остальных объектов землепользования остаются примерно на одном уровне.

Выводы:

Анализ приведенных выше материалов позволил констатировать следующее:

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

REMOTE MONITORING OF LAND USE OF THE ENVIRONMENTAL RESERVED AREAS (ON THE EXAMPLE OF DZHANIBEK EXPERIMENT STATION)

© 2004 г. M. Gabchenko

Soil Institute RAAS, 119017, Russia, Moscow, Pijevsky lane, 7, pankova@agro.geonet.ru

It is space photographs that give the most impartial information about boundaries and state of various types of lands. In order to take into account the anthropogenic influence on the soil salinization with the aim at compiling the soil and salinization maps for the area of Dzhanibek experiment station (Volgograd region), different types of land use were picked out using satellite photographs for 1979, 1993, 1999 years. Digitizing of outlines of the land use units and calculation of its areas were realized with computer cartography program Maplnfo 5.5. The total area of the investigated region is about 70 km2.

The types of land use within Dzhanibek experiment station and its surroundings were distinguished as follows: 1 - virgin lands; 2 - agricultural afforestation systems; 3 - plantations of trees; 4 - ploughed lands; 5 - idle lands; 6 - hayfields; 7 - degraded lands (overgrazed pastures); 8 - settlements; 9 - canal. Within each unit the control points were put up to obtain information about soil salinization.

A comparative analysis of the data obtained from satellite photographs for three periods (1979, 1993, 1999) shows the changes in areas of the above units. The area of ploughed lands decreased from 15 to 1 % of the total area and hence the area of idle lands increased from 3 to 17 %. The areas of agricultural afforestation systems and tree plantations remained the same after 20 years.

The control points were chosen as based upon the land use maps to conduct the survey of salt-affected soils. The control points are located within virgin and idle lands, agricultural afforestation lands, degraded lands and tree plantations.