CC BY
224
Использование ГИС-технологий при оценке антропогенной нагрузки на агроландшафты волгоградского Заволжья
К.Н. Кулик, академик РАН, Н.А. Ткаченко, аспирант, A.B. Кошелев, к.с.-х.н, ФГБНУ ВНИАЛМИ
Волгоградское Заволжье представлено совокупностью ландшафтных комплексов, остро реагирующих на антропогенную нагрузку из-за недостаточного увлажнения, засолённости почво-грунтов, податливости земель, дефляции и эрозии.
Нерациональная хозяйственная деятельность, отсутствие своевременной информации о состоянии природной среды приводят к разрушению агроэкосистем. Жёсткие климатические условия дополняются антропогенными нагрузками, которые нередко превышают возможности экосистем к самовосстановлению [1, 2]. В связи с этим для сельскохозяйственного освоения земель данной территории необходимо обоснование допустимой антропогенной нагрузки на них, а для его интенсификации — применение технологий агролесомелиоративного обустройства территорий.
Наземные методы исследований требуют больших затрат времени и материальных средств [3]. В связи с этим современными методами, позволяющими оценить антропогенную нагрузку на агро-ландшафты волгоградского Заволжья, являются методы геоинформационных (ГИС) технологий.
Цель исследования — оценить антропогенную нагрузку на агроландшафты волгоградского Заволжья на основе ГИС-технологий.
Оценка антропогенной нагрузки на агроланд-шафты волгоградского Заволжья осуществлялась на основе сопряжённого анализа космоснимков высокого разрешения, находящихся в свободном доступе в сети Интернет, ландшафтной карты (рис. 1) и показателя антропогенной изменён-ности земель.
Материалы и методы исследования. При проведении ландшафтного районирования нами использовалась методика ландшафтного дешифрирования космоснимков [4], которая осуществляется по следующим этапам: предварительный, топографический и собственно ландшафтного дешифрирования.
На предварительном этапе при ознакомлении с географическими источниками выявляется общая картина ландшафтной дифференциации территории и составляется предварительная классификация ландшафтов.
На этапе топографического дешифрирования производят ориентацию и привязку ландшафтных объектов и получают информацию об их общей физико-географической характеристике, выявляют главные черты строения территории: структурные особенности устройства поверхности и её расчле-
нение, степень дренированности и обводнённости, интенсивность освоения и т.д.
Ландшафтное дешифрирование заключается в выявлении и обособлении природных комплексов. Раскрывается морфологическая структура ландшафтов и соответственно — структурные особенности её изображения на снимках. Выясняются дешифровочные признаки урочищ.
Ландшафтно -типологическое районирование территории Заволжья осуществлялось на основе дешифрирования космоснимков Landsat, которые позволили выделить морфологическую структуру ландшафтов и провести анализ ландшафтной структуры территории. Дешифрирование космоснимков позволило выделить 10 ландшафтных районов (рис. 1).
Антропогенная изменённость земель — интегральный показатель, который ранжируется от вида землепользования [5—8].
Индекс антропогенной нарушенности земель рассчитывали по следующей формуле [9]:
ИЛ =
Е NS,
/ S.
ck'
где 8 — площадь вида землепользования (км2, %); N — ранг, или коэффициент нарушенности ландшафта;
8ск — площадь квадрата сканирования; I — порядковый номер вида нарушений; т — количество видов нарушений.
При проведении картографирования территории волгоградского Заволжья была использована шкала рангов антропогенной изменённости земель [7]: 1 — лесные площади и древесно-кустарниковые насаждения, 2 — под водой и болотами, 3 — пастбища, 4 — пашня (включая орошаемую), 5 — промышленно-транспортные и селитебные территории.
По степени антропогенной изменённости агро-ландшафта были выделены основные классы земельных угодий:
1. Лесной фонд — искусственно созданные защитные лесные насаждения и массивы.
2. Водный фонд — искусственно созданные водные объекты.
3. Кормовые угодья — пастбища и сенокосы.
4. Пахотные земли — постоянно или периодически распахиваемые земли.
5. Промышленно-транспортные и селитебные территории.
Все ландшафты Заволжья включают различные виды землепользований и почти в каждом присутствуют в той или иной степени все ранги нарушенности земель.
В программе Global Mapper при помощи инструмента «дигитайзер» была сформирована регулярная сетка на территорию Заволжья (исключая на юге территорию Волго-Ахтубинской поймы), состоящую из 87 квадратов сканирования, средней площадью 30 тыс. га. По каждому квадрату были определены площади земель по видам использования (согласно представленному выше ранжированию). И по формуле (1) произвели расчёт индекса антропогенной изменёности агроландшафта.
Результаты исследования. На основе полученных данных антропогенной изменённости агроландшафта в программе Surfer была создана интерполированная регулярная сетка — файл с расширением grd, содержащий координаты точки (центр квадрата) X, Y и величину Z — значение изменённости агроландшафта. Затем на основе сформированного файла в автоматическом режиме была построена изолинейная карта антропогенной изменённости агроландшафтов (рис. 1).
Рис. 1 - Ландшафтная карта Заволжья:
1 - границы ландшафтных районов и их номера;
2 - степная зона (1-1У); 3 - пустынно-степная зона (У-Х). Степные ландшафтные районы: I - Приволжский низменный грядовый полого-волнистый опесчаненный; II - Иловатский надпойменно-террасовый опесчаненный; III - Сыртовый аккумулятивно-эрозионный плоско-увалистый;
IV - Еруслано-Торгунский плоско-увалистый слаборасчленённый. Пустынно-степные районы:
V - Торгунский плоский суглинисто-солонцовый с цепью отдельных поднятий; VI - Джаныбек-ский плоский падинный суглинисто-солонцовый; VII - Заволжский плоско-волнистый лимано-солончаково-солонцовый суглинистый; VIII - Эль-тонский ложино-плоско-волнистый супесчаный с рельефом, осложнённым солянокупольной тектоникой; IX - Боткульский плоский озерно-соровый; Х - Приахтубинский плоский легкосуглинистый.
Для оценки территории по величине антропогенной изменённости агроландшафтов выделяли четыре уровня [9]: норма, риск, кризис, бедствие.
К первому уровню относятся неизменённые и слабоизменённые агроландшафты. Суммарная ИЛ не превышает 1,9—2,5 балла. Слабому антропогенному воздействию подвержены только некоторые компоненты ландшафта, не претерпевающие существенных изменений. В целом ландшафтная структура не нарушена и система не выходит из состояния динамического равновесия.
Ко второму относятся агроландшафты, в которых антропогенным воздействием затронуты практически все его компоненты. Это приводит к изменению многих природных взаимосвязей, а иногда и перестройке всей структуры ландшафта. В ряде случаев это провоцирует развитие экзогенных процессов. Суммарная величина ИЛ находится в пределах 2,6—3,2 балла.
В третий уровень объединяются агроландшафты, в которых антропогенным воздействием охвачены все компоненты. Многие из них кардинально преобразованы, что приводит к нарушению природных связей и изменению структуры ландшафта. Суммарный уровень ИЛ 3,3—3,8 балла.
Четвёртый включает в себя преобразованные агроландшафты, т.е. территории, где естественные природные взаимосвязи разрушены коренным образом. Здесь самый высокий суммарный уровень ИЛ (>3,8 балла).
В результате сопряжённого анализа и контуров ландшафтной карты (рис. 1) изолиненйной карты (рис. 2) была создана карта антропогенной изме-нённости агроландшафтов (рис. 3).
Выводы. Анализ карты (рис. 3) антропогенной изменённости агроландшафтов Заволжья показал,
Рис. 2 - Изолинейная карта антропогенной изменённости агроландшафтов
Рис. 3 - Карта антропогенной изменённости агроландшафтов Заволжья
что большая часть агроландшафтов Заволжья (порядка 68%) относится к третьему уровню ИЛ. На втором месте (32%) агроландшафты с величиной ИЛ 1,9-3,2 балла. Высокий уровень антропогенной изменённости определяется уровнем развития
сельскохозяйственного производства (орошаемое земледелие, пастбища и сенокосы).
Полученные материалы, опирающиеся на применение ГИС-технологий, дают возможность решить проблему оперативной, экономичной и достоверной оценки антропогенной нагрузки на агроландшафты Заволжья и могут стать основой для разработки региональных и детальных локальных крупномасштабных проектов адаптивно-ландшафтного агролесомелиоративного обустройства исследуемого региона.
Литература
1. Несват А.П., Родимцева А.В. Современное состояние и перспективы развития защитного лесоразведения // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2011. № 2 (30). С. 15-17.
2. Иванов А.Л., Кулик К.Н., Барабанов А.Т. др. Система адаптивно-ландшафтного земледелия Волгоградской области на период до 2015 года. Волгоград: ИПК ВГСХА «Нива», 2009. 304 с.
3. Юферев В.Г. и др. Геоинформационные технологии в агролесомелиорации. Волгоград: ВНИАЛМИ, 2010. 102 с.
4. Николаев В.А. Концепция агроландшафта // Вестник МГУ, сер. геогр. 1987. № 2. С. 22-27.
5. Кочуров Б.И. География экологических ситуаций. Экоди-агностика территорий. М.: ИГРАН, НЦЭБП, 1997. 132 с.
6. Нефедова Т.Г. Имитационная картографическая модель влияния хозяйства на природную среду (опыт разработки) // Известия АН СССР. Сер.: Географ. 1986. № 2. С. 114-127.
7. Плюснин В.М. О нарушенности естественных ландшафтов Предбайкалья // География и природные ресурсы. 1990. № 1. С. 22-28.
8. Трофимов А.М. Количественный метод определения величины антропогенной (суммарной экологической) нагрузки на территорию // География и природные ресурсы. 1992. № 2. С. 22-28.
9. Рулев А.С. Ландшафтно-географический подход в агролесомелиорации. ВНИАЛМИ. Волгоград: изд-во ВНИАЛМИ, 2007. 160 с.
