Дистанционные индикаторы опустынивания земель Текст научной статьи по специальности «Социальная и экономическая география»

АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2015, том 21, № 1 (62), с. 36-40

=——— ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ ЗЕМЕЛЬ—==—

УДК502/504; 577.4; 631; 911,8

ДИСТАНЦИОННЫЕ ИНДИКАТОРЫ ОПУСТЫНИВАНИЯ ЗЕМЕЛЬ © 2015 г. И.А. Трофимов, Л.С. Трофимова, Е.П. Яковлева

Всероссийский научно-исследовательский институт кормов имени В.Р. Вильямса Россия,14105, Московская область, Лобня, ул. Научный городок, корпус 1

E-mail: [email protected]

Поступила 23.05.2014

Россия имеет сложнейшие проблемы, связанные с процессами опустынивания земель на юге страны. В результате глобального изменения климата, возможно их дальнейшее иссушение. Предложена система геоботанических, почвенных и дистанционных индикаторов для оценки опустынивания земель.

Ключевые слова: опустынивание земель, оценка, геоботанические, почвенные, дистанционные индикаторы.

Опустынивание в настоящее время охватывает почти 30% общей площади земель в мире и имеет тенденцию дальнейшего расширения. До 5% опустыненных земель находится на территории России.

Общая площадь всех аридных территорий России составляет свыше 75 млн. га (Земельные и агроклиматические ресурсы, 1998; Зонн и др., 2004), а с учётом периодически засушливой субаридной зоны, общая площадь превышает 112 млн.га. По другим источникам, площади засушливых земель России составляют от 50 до 150 млн.га (Бабаев и др., 1966; Глазовский и др. 1996).

Такая неоднозначность определения площадей и оценок опустынивания земель связана с недостаточной разработанностью показателей и критериев оценок опустыненных земель, недостаточной их изученностью, практическим отсутствием их картографирования и мониторинга, оценки и учёта на территории России. Исследования по этой проблеме велись главным образом в Прикаспии на территории Чёрных земель Калмыкии и Кизлярских пастбищ Дагестана, где сформировалась настоящая антропогенная пустыня.

Международное сообщество уже давно признало тот факт, что опустынивание представляет собой крупную экономическую, социальную и экологическую проблему для многих стран во всех регионах мира. Россия имеет свои сложнейшие проблемы, связанные с опустыниванием. Опустынивание земель является в настоящее время одним из наиболее интенсивных и широко распространённых негативных процессов на засушливых территориях юга России. При этом причины опустынивания на 87 % обусловлены нерациональным использованием природных ресурсов и только на 13 % - природными условиями (Проблемы деградации, 2007).

Опустынивание территории происходит при определённых условиях и воздействии определённых факторов последующей деградацией экономики. Основными условиями, определяющими развитие процессов опустынивания аридизации территории, являются: особенности климата, рельефа, почв, поверхностных подземных вод, растительности, а также воздействие животных и человека. Опустынивание земель проявляется в развитии процессов ветровой, водной эрозии и засоления почв. Развитие этих деградационных процессов связано с задернованностью почв растительностью, водным, воздушным режимом и механическим составом почв и грунтов (Трофимов, 2001).

Методы исследования.

Опасность опустынивания возрастает (а темпы восстановления нарушенных земель соответственно снижаются) при уменьшении задернованности (закреплённости) почвы растительностью, что повышает её открытость воздействию засух, ветров и поверхностного стока, а также способствует ослаблению и большей подвижности почвенного субстрата.

Неудовлетворительный водный и воздушный режим почв в условиях засушливого климата приводит к почвенной засухе, лимитирующей развитие растений и способствующей опустыниванию

земель. Опасность опустынивания возрастает с увеличением почвенной засухи и аридизации климатических условий.

Засолённость почв и грунтов является фактором, способствующим опустыниванию. С увеличением засолённости почв опасность опустынивания возрастает.

Утяжеление гранулометрического состава почв способствует развитию водной эрозии, облегчение фракций - ветровой эрозии.

Очагами опустынивания территории являются лишённые растительности оголённые такыровидные солонцы, солончаки, развеваемые пески, земли, сильно нарушенные водной эрозией. Все они относятся к землям очень сильной степени опустынивания.

Крайне неблагоприятные природные условия существования естественной растительности усугубляются интенсивным хозяйственным использованием, высокими антропогенными нагрузками. Характерными чертами растительности аридных и полуаридных территорий является её низкорослость и изреженность, низкая продуктивность, комплексность, преобладание в растительном покрове засухоустойчивых, солевыносливых и устойчивых к выпасу многолетних трав и полукустарничков, а также значительного количества однолетников, эфемеров и эфемероидов.

Низкорослость и изреженность растительности способствует открытости поверхности почвы воздействию засушливого климата, высоких температур и сильных ветров. Растительность слабо закрепляет почву аридных и полуаридных территорий, что увеличивает опасность опустынивания земель.

Свойство растительности чутко реагировать даже на слабые изменения увлажнённости, засоления, ветровой и водной эрозии почв, антропогенных нагрузок делает её исключительно ценным индикатором опустынивания земель.

Поверхностный сток при определённых условиях является одним из факторов опустынивания территории. Вода, стекая по поверхности земли, разрушает и увлекает с собой отдельные частички почвы. Разрушение (эрозия) почвы и подстилающих пород поверхностными водами совершается настолько быстро, что почва не успевает восстанавливаться, а возникающие обнажения -закрепляться растительностью. Эрозия почв часто связана с хозяйственной деятельностью человека, нарушением почвенно-растительного покрова. Естественными факторами, благоприятствующими её развитию, являются крутизна и большая длина склонов, бесструктурность, тяжёлый гранулометрический состав и слабая закреплённость почвы растительностью, иссушение почв и сильные ливни.

С питанием минерализованными подземными водами связано образование солончаков, которые при периодическом понижении грунтовых вод иссушаются, покрываются солевым налётом и становятся очагами опустынивания территории.

Водная эрозия и дефляция - самые опасные негативные процессы для сельскохозяйственных земель. В результате их развития происходит необратимая деградация агроландшафтов, ведущая к опустыниванию земель. Эти негативные процессы угнетают развитие растительности, снижают ее продуктивность, ослабляют корневую систему и задернованность почвы корнями растений. Ослабление почвозащитного слоя растительности сопровождается созданием благоприятных условий для смыва, размыва и выдувания почв, ведет к разрушению их структуры, дегумификации, потере плодородия.

Угрожающую опасность представляют деградация земель (опустынивание) и снижение их биологической продуктивности в аридном поясе юга России, где эти процессы усугубляет засуха. По экспертной оценке в настоящее время здесь находится 50-70 % многократно деградировавших, а в ряде случаев продолжающих деградировать, малопродуктивных аридных территорий. Прогнозные оценки развития процессов опустынивания позволяют говорить о достаточно серьезных физико-географических и агроэкологических изменениях в ближайшие годы в аридных зонах. Особенно заметными они окажутся в сухой степи и полупустыне Прикаспия (Проблемы деградации, 2007; Агроландшафтно-экологическое районирование, 2009; Агроландшафты поволжья, 2010).

В результате опустынивания аридных территорий природные пастбища теряют свою продуктивность, почвы подвергаются эрозии и засолению, пески оголяются и приходят в движение. Опустынивание является результатом интегрального воздействия на земли нескольких негативных факторов (засушливости климата, сбитости и деградации природных пастбищ, ветровой и водной эрозии почв, их засолённости и осолонцованности, техногенной нарушенности и др.).

Иссушение, аридизация и опустынивание сказываются не только на состоянии компонентов природной среды, но и на их структурно-функциональной организации, продуктивности и устойчивости.

В природных биогеоценотических системах живые организмы выступают как система, отвечающая за почвенные, климатические, гидрологические, геохимические изменения в среде обитания и за условия, которые создаются самими организмами. В настоящее время, когда активизируется деятельность человека, а биологические ресурсы в значительной степени растрачены, экологические системы не в состоянии собственными ресурсами регулировать противоречия между характером и направлением природных и антропогенных процессов. Эти противоречия углубляются при интенсификации антропогенных воздействий, последствия которых соизмеримы с величиной годичной биомассы, создаваемой организмами автоморфных ландшафтов. В этой связи особую значимость приобретает разработка индикаторов опустынивания и выяснение их роли в формировании потенциала аридных экосистем. Для этой цели нами предпринята попытка ранжировать нарушения экосистем по биологическим объектам: растительности, животному миру и почвенному покрову (Методические основы, 1983).

Основной причиной опустынивания земель является нерациональное, неправильное использование земельных и других природных ресурсов, превышающее порог экологической устойчивости земель, за которым следует их разрушение, часто необратимое. Недостаточно регламентируемые антропогенные нагрузки в сочетании с недостаточным контролем развития негативных процессов усиливают опасность опустынивания. Развитие процессов опустынивания в одном районе увеличивает антропогенное давление на земельные и другие природные ресурсы соседних районов, усиливая опасность распространения опустынивания земель на территории России (Муратчаева и др., 2013).

Актуальными государственными проблемами России становятся научно обоснованное управление засушливыми землями и борьба с опустыниванием, осуществляемые на основе систематического контроля, оценки и учёта состояния и динамики опустынивания земель. Оптимальное решение государственной проблемы управления засушливыми землями целесообразно осуществлять в рамках международной и специальной федеральной программ, при поддержке регионов и региональных программ по борьбе с опустыниванием земель. Первоочередной задачей на этом направлении является создание государственной системы информационного обеспечения, включая картографирование и мониторинг, оценку и кадастровый учёт земель России, подверженных опустыниванию (Трофимов и др., 1998; 1998а; 1998б).

Обсуждение

Картографирование и мониторинг, оценка и учёт опустынивания земель непременно базируются на единой научной нормативно-методологической основе. Такая основа включает Систему показателей и критериев оценки состояния и динамики опустынивания земель.

Система индикаторов опустынивания базируется на изучении международного опыта, опыта Института пустынь, многолетнем собственном опыте изучения опустынивания земель России [9-14]. Требования, предъявляемые к выбору индикаторов - простота и надёжность в использовании, экономичность и эффективность контроля опустынивания.

Для объективного контроля состояния и динамики опустынивания важно использовать систему индикаторов, составленную для территории России на основе объединения ряда основных показателей деградации растительности, ветровой, водной эрозии и засоления почв, а также дистанционных индикаторов опустынивания. В Систему индикаторов входят группы геоботанических, почвенных и дистанционных индикаторов.

Геоботанические индикаторы опустынивания включают:

- смену растительных сообществ под влиянием деградации,

- сбитость пастбищ,

- проективное покрытие коренной и рудеральной растительности,

- количество видов в растительных сообществах и участие в них галофитов,

- урожайность и продуктивность природных пастбищ.

- задернованность растительностью поверхности почвы,

Почвенные индикаторы дефляции и водной эрозии почв:

- площадь выделов, где поверхность почвенного покрова нарушена эрозией,

- степень разрушения эрозией поверхностных горизонтов почвы,

- глубину форм линейной эрозии и их количество на единицу площади,

- интенсивность эрозии.

Почвенные индикаторы засоления:

- площадь выделов, занятую засолёнными почвами и солонцами,

- степень и химизм засоления почв,

- глубину залегания и минерализацию грунтовых вод.

Дистанционные индикаторы опустынивания включают:

- тон и цвет изображения, площадь и форму контуров,

- контрастность выделов на общем фоне,

- выраженность их структуры,

- коэффициенты спектральной и интегральной яркостей,

- сопряжённость с опустыненными и неопустыненными землями.

Заключение

Наличие или отсутствие этих индикаторов, их количество или перемена состояния, регистрируемые при наземных наблюдениях или дистанционной съёмке, указывают на характер, тип, степень, причины и динамику опустынивания земель (направленность и скорость процессов). Оценивается комплекс индикаторов в систематизированном виде. Отдельно взятый индикатор, не отражает в полной мере развитие процесса опустынивания. Предлагается использовать всю систему показателей, составленную на основе сочетания основных индикаторов опустынивания земель.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Земельные и агроклиматические ресурсы аридных территорий России / В. П. Зволинский, И. С. Зонн,

И. А. Трофимов, З. Ш. Шамсутдинов. 1998. М: ПАИМС. 56 с. Зонн И.С., Трофимов И.А., Шамсутдинов З.Ш., Шамсутдинов Н.З. 2004. Земельные ресурсы

аридных территорий России // Аридные экосистемы. Т. 10. № 22-23. С. 87-101. Бабаев А.Г., Зонн И.С., Дроздов Н.Н., Фрейкин З.Г. 1966. Пустыни. М.: Мысль. 318 с. Опустынивание и деградация почв. Материалы международной науч. конф. Москва, Российская Федерация, 11-15 ноября 1999 г. / Под ред. Г.В. Добровольского, Г.С. Куста. 1999. М.: Изд-во Моск. гос. ун-та. 508 с.

Глазовский Н.Ф., Орловский Н.С. 1996. Проблемы опустынивания и засуха в СНГ. Пути их решения //

Проблемы освоения пустынь. № 2. С.13-24. Проблемы деградации, охраны и восстановления продуктивности сельскохозяйственных земель

России / Под ред. Г.А. Романенко, 2007. М.: ВНИИА. 76 с. Агроландшафтно-экологическое районирование и адаптивная интенсификация кормопроизводства Поволжья. Теория и практика / Под ред. В. М. Косолапова, И. А. Трофимова. 2009. М.: Вятка. 550 с.

Агроландшафты Поволжья. Районирование и управление / В. М. Косолапов, И. А. Трофимов, Л. С.

Трофимова, Е. П. Яковлева. 2010. - Москва-Киров: "Дом печати - ВЯТКА". 335 с. Методические основы изучения и картографирования процессов опустынивания (на примере аридных территорий Туркменистана) / Н. Г. Харин, Н. Т. Нечаева, В. Н. Николаев и др. 1983. Ашхабад: Ылым. 104 с.

Муратчаева П.М.-С., Хабибов. 2013. О закономерностях проявления дигрессий в эфемерово-полынных сообществах Терско-Кумской низменности // Аридные экосистемы. Т. 19, №1. С. 67-77.

Трофимов И.А., Кравцова В.И., Карпович Л.А. 1998. Хозяйственное использование земель и процессы опустынивания. Калмыкия. Карта // Космические методы геоэкологии. Атлас.- М.: Географический ф-т МГУ. Л. 52. Трофимов И.А., Кравцова В.И. 1998а. Факторы и типы опустынивания. Калмыкия // Космические

методы геоэкологии. Атлас. М.: Географический ф-т МГУ. Л. 53 с. Трофимов И.А., Кравцова В.И. 1998б. Характеристика природных кормовых угодий по районам, рекомендации по их использованию. Состояние кормовых угодий в связи с опустыниванием.

Калмыкия. Карта // Космические методы геоэкологии. Атлас. М.: Географический ф-т МГУ, Л. 55 с.

Трофимов И. А. 2001. Методологические основы аэрокосмического картографирования и мониторинга природных кормовых угодий. М.: Россельхозакадемия. 74 с.

REMOTE INDICATORS OF LAND DESERTIFICATION

© 2015. I.A. Trofimov, L.S. Trofimova, E.P.Yakovleva

V.R. William's Russian Scientific-research Institute of feed Russia, Moscow oblast', 141055, Lobnia, Nauchniy gorodok str., corp.1 E-mail: [email protected]

Russia has the most complicated problems associated with the processes of desertification in the south. As a result of global climate change, perhaps to further desiccation. The system geobotanical, soil and distance indicators for assessing desertification of land are proposed. Key words: desertification, assessment, geobotanical, soil, remote indicators.