CC BY
7в
естник АПК
Науки о земле -! № 2(26), 2017 1
УДК 624.131.47:631.92(470.47)
137
Н. А. Ткаченко, А. В. Кошелев Tkachenko N. A., Koshelev A. V.
КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ЗАЩИТНОЙ ЛЕСИСТОСТИ АГРОЛАНДШАФТОВ ВОЛГОГРАДСКОГО ЗАВОЛЖЬЯ1
MAPPING OF АPROTECTIVE WOODINESS OF AGROLANDSCAPES OF VOLGOGRAD ZAVOLZHYE
Рассмотрена методика изолинейного картографиро- The method of isoline mapping protective woodiness on
вания защитной лесистости на примере Волгоградского the example of Volgograd Zavolzhye was considered. Spatial
Заволжья. Выявлено пространственное размещение за- distribution of protective forestation was revealed, was identified
щитных лесных насаждений, определены их площади, про- their area, assessment of provision of the arable land in the
ведена оценка обеспеченности пашни защитными насажде- protective forestation was conducted. ниями.
Ключевые слова: защитные лесные насаждения, кос- Key words: protective forestation, satellite images, isoline
мические снимки, изолинейное картографирование, леси- mapping, woodiness. стость.
Ткаченко Наталья Александровна -
кандидат сельскохозяйственных наук,
младший научный сотрудник лаборатории
геоинформационного моделирования
и картографирования агролесоландшафтов
ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии,
комплексных мелиораций и защитного
лесоразведения Российской академии наук»
г. Волгоград
Тел.: 8(8442)46-25-67
E-mail: natulyat@mail.ru
Кошелев Александр Валентинович -
кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник - заведующий лабораторией анализа почв и агроландшафтов ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук» г. Волгоград Тел.: 8(8442)46-25-67 E-mail: alexkosh@mail.ru
За последние 50-60 лет на территории Волгоградского Заволжья из-за недостаточного и нерегулярного атмосферного увлажнения, засоления почво-грунтов и нерационального природопользования резко возросла экологическая напряженность и снизилась продуктивность сельскохозяйственных угодий, большая часть деградировала до стадии опустынивания [1-4].
Защитные лесные насаждения играют немаловажную роль в комплексе эффективных мер по устранению последствий негативного влияния природных и антропогенных факторов. Они нормализуют и стабилизируют экологическую обстановку, повышают влагообеспеченность территорий, восстанавливают и повышают по-
Tkachenko Natalia Alexandrovna -
Ph.D of Agricultural Sciences, Junior researcher
Laboratory of geoinformation modeling and mapping of agroforest landscapes
FSBSI «Federal Scientific Centre of agroecology, complex reclamation and protective afforestation of the Russian Academy of Sciences» Volgograd
Tel.: 8(8442)46-25-68 E-mail: natulyat@mail.ru
Koshelev Alexander Valentinovich -
Ph.D of Agricultural Sciences, Leading researcher
Head of Laboratory «Analysis of soils and agricultural landscapes»
FSBSI «Federal Scientific Centre of agroecology, complex reclamation and protective afforestation of the Russian Academy of Sciences» Volgograd
Tel.: 8(8442)46-25-67 E-mail: alexkosh@mail.ru
чвенное плодородие, увеличивают биоразнообразие, образуют устойчивые агролесоланд-шафты с высокой степенью саморегуляции.
На сегодняшний день показатель лесистости один из наиболее часто используемых в практике оценки состояния ландшафтов с наличием лесных насаждений. По мнению А. А. Молчанова, оптимальная лесистость - это такой размер лесной площади, при котором находящиеся на территории древостои вместе с остальными компонентами леса наиболее полно и разносторонне удовлетворяли бы запросам народного хозяйства, выполняли водоохранную, почвозащитную и климаторегулирующую роль, создавали благоприятные условия для жизни рыб, диких животных и способствовали повышению продуктивности сельского хозяйства»
1 Работа выполнена по теме Государственного задания № 0713-2016-0504 «Провести теоретическое и геоинформационное моделирование, мониторинг, прогноз процессов деградации компонентов агролесоландшафтов на основе аэрокосмических исследований в лесостепной, степной и пустынной зонах и разработать способы управления противодеградационными агролесомелиоративными технологиями предотвращения опустынивания земель, повышения их плодородия и формирования экологического каркаса» ФНЦ агроэкологии РАН.
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
[5]. Под защитной лесистостью понимают степень защищенности всех элементов агроланд-шафта зелеными насаждениями [6].
Территория Заволжья находится в границах 6 административных районов - Быковского, Ленинского, Николаевского, Палласовского, Среднеахтубинского, Старополтавского и 10 ландшафтных - Приволжского (I), Иловатского (II), Сыртового (III), Еруслано-Торгунского (IV), Горьковско-Торгунского (V), Джаныбекского (VI), Заволжского (VII), Эльтонского (VIII), Боткульского (IX), Приахтубинского (X) (рис. 1) [7].
Для выявления пространственного размещения защитных лесных насаждений, их дальнейшего картографирования и получения информации о площадях ЗЛН на территории Заволжья в качестве основных источников информации использовались космические снимки высокого разрешения SPOT и топографическая карта масштабом М 1:100000, которые были обработаны в программе Global Mapper.
Для проведения изолинейного картографирования 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. Интерполированная регулярная сетка - файл с расширением grd, содержащий координаты точки (центр квадрата) X, Y и величину Z - доля ЗЛН от площади квадрата сканирования. Таким образом, были определены площади ЗЛН по каждому квадрату и по каждому ландшафтному району. На основе этого файла в автоматическом режиме была построена изолинейная карта пространственного распределения ЗЛН.
Для оценки степени обеспеченности пашни защитными лесными насаждениями произвели расчет защитной лесистости пашни по формуле (1) [4, 8, 9]
3 = 100 %, (1)
S
где З - защитная лесистость, %;
S^h - площадь ЗЛН, га;
S - площадь пашни, га.
Полученные данные внесли в программу Surfer и построили изолинейную карту лесистости пашни.
В результате сопряженного анализа изо-линейной карты лесистости пашни и контуров ландшафтной карты была создана карта лесистости пашни по ландшафтным районам.
В результате работы в программе Global Mapper с космическими снимками высокого разрешения и топографической картой М 1:100000 составлена карта защитных лесных насаждений Заволжья (рис. 2).
По регулярной сетке квадратов сканирования определены площади ЗЛН по каждому квадрату и по каждому ландшафтному району (табл.).
В результате дешифрирования космосним-ка SPOT были выделены виды защитных лесных насаждений, которые объединили в следующие группы: придорожные лесные полосы, полезащитные лесные полосы и массивные насаждения на песках.
В группу придорожных лесных полос мы отнесли лесные полосы вдоль автомобильных и
железных дорог, приканальные лесные полосы. Данные насаждения очень четко дешифрируются по космоснимкам по приуроченности к соответствующим объектам (автомобильные дороги, ж/д, каналы). Площадь насаждений составляет 3,6 тыс. га.
В группу полезащитных лесных полос включили насаждения, размещенные на богарной и орошаемой пашне, а также прибалочные лесные полосы, хорошо идентифицирующиеся по приуроченности к пашне и овражно-балочной сети. Площадь насаждений составляет 4,1 тыс. га.
Массивные насаждения на песках представляют собой в основном насаждения из сосны обыкновенной, которые дешифрируются по космоснимку по четким выраженным рядам или массивам с неправильной геометрической формой (рис. 3). Площадь данных насаждений составляет 4,9 тыс. га.
Масштаб 1:1500 ООО А 15_30 43 60
Рисунок 2 - Карта защитных лесных насаждений Заволжья
140
"" — — Jj Ставрополья
научно-практический журнал
Таблица - Площадь ЗЛН в ландшафтных районах
Ландшафтные районы Площадь, тыс. га Площадь ЗЛН, тыс. га Доля ЗЛН, %
I Приволжский 153,3 1,3 0,85
II Иловатский 119,5 0,9 0,75
III Сыртовый 106,0 0,3 0,28
IV Еруслано-Торгунский 316,8 1,3 0,41
V Горьковско-Торгунский 84,5 0,2 0,24
VI Джаныбекский 788,8 0,5 0,06
VII Заволжский 450,0 2,9 0,64
VIII Эльтонский 205,4 0,1 0,05
IX Боткульский 108,4 0 0,000
X Приахтубинский 314,9 0,3 0,10
а б *
Рисунок 3 - Дешифрирование насаждений сосны на песках:
а) массивы; б) кулисные насаждения
На основе файла grd с данными о координатах точек в регулярной сетке и о доле ЗЛН от площади квадрата сканирования в программе Surfer в автоматическом режиме построена изолинейная карта пространственного распределения ЗЛН (рис. 4, а).
Для отображения полученных данных были сформированы 4 диапазона: 0-0,4; 0,4-0,8; 0,8-1,2; 1,2-1,6, которые окрашены в соответствующие цвета. Изолинейная карта показывает ареалы минимума и максимума распределения защитных лесных насаждений от площади квадрата сканирования.
В результате сопряженного анализа изо-линейной карты (рис. 4, а) и контуров ландшафтной карты (см. рис. 1) создана карта распределения защитных лесных насаждений по ландшафтным районам (рис. 4, б).
Анализ карты показывает, что основная доля насаждений сосредоточена в Николаевском районе на орошаемой пашне и принадлежит диапазону от 0,4 до 1,6 %. Диапазоны 0,4-1,2 % характеризуют территории
в северо-западной части Старополтавского района, в районе г. Палласовка, и в районе р.п. Быково. Эти территории являются ареалами максимума распространения ЗЛН по Заволжью. В южной части карты территория, ограниченная «0» изолинией, характеризуется отсутствием лесных насаждений. На этой территории находятся земли, которые не используются для целей сельского хозяйства. В целом же по Заволжью распределение ЗЛН равномерное и лежит в диапазоне от 0 до 0,4 % [4].
Результаты оценки степени обеспеченности пашни защитными лесными насаждениями (процентное отношение площади ЗЛН к площади пашни) занесли в программу Surfer и построили изолинейную карту лесистости пашни (рис. 5, а).
В результате сопряженного анализа изо-линейной карты (рис. 5, а) и контуров ландшафтной карты (см. рис. 1) создана карта распределения защитных лесных насаждений по ландшафтным районам (рис. 5, б).
а б
Рисунок 4 - Распределение защитных лесных насаждений:
а) изолинейная карта; б) изолинейная карта в границах административных и ландшафтных районов
а б
Рисунок 5 - Лесистость пашни
а) изолинейная карта; б) изолинейная карта в границах административных и ландшафтных районов
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
Анализ карты показывает, что ареалы максимума (более 2 %) лесистости пашни сосредоточены в Николаевском районе в северной части Заволжского ландшафтного района, в Старополтавском районе в северо-западной и юго-восточной частях Иловатского ландшафтного района, в Палласовском районе в юго-восточной части Еруслано-Торгунского и северной части Горьковско-Торгунского, в восточной части Джаныбекского ландшафтных районов. Ареалы минимума облесенности пашни ограничены «0» изолинией и располагаются в южной части карты [4].
Наибольшая площадь ЗЛН сосредоточена в Заволжском ландшафтном районе и составляет 2,9 тыс. га от площади района. Полностью отсутствуют лесные полосы в Бот-кульском ландшафтном районе. В Приволжском и Еруслано-Торгунском районах ЗЛН занимают 1,3 тыс. га. В остальных районах насаждения-занимают площадь от 0 до 0,9 тыс. га. Средняя лесистость пашни в ландшафтах Заволжья составляет 0,85 % и является недостаточной, так как, по исследованиям ряда авторов [10, 11], данный показатель для сухостепных районов должен составлять от 2,5 до 4 %.
Литература
1. Кулик К. Н. Оценка, картографирование, мониторинг и прогноз опустынивания // Антропогенная деградация ландшафтов и экологическая безопасность : сб. лекций междунар. учеб. курсов ЮНЕП / ЦМП / ВНИАЛМИ. М. ; Волгоград, 2000. С. 142150.
2. Система адаптивно-ландшафтного земледелия Волгоградской области на период до 2015 года / А. Л. Иванов, К. Н. Кулик, А. Т. Барабанов [и др.]. Волгоград : ИПК ВГСХА «Нива», 2009. 304 с.
3. Субрегиональная национальная программа действий по борьбе с опустыниванием для юго-востока Европейской части Российской Федерации / Е. С. Павловский, К. Н. Кулик, В. И. Петров [и др.] / ВНИИ агролесомелиорации. Волгоград, 1999. 314 с.
4. Ткаченко Н. А. Лесомелиоративная оценка, картографирование и обустройство деградированных и малопродуктивных земель Заволжья Волгоградской области : дис. ... канд. с.-х. наук : 06.03.03. Волгоград, 2015. 233 с.
5. Молчанов А. А. Научные основы ведения хозяйства в дубравах лесостепи. М., 1964. 225 с.
6. Лесистость и ее оптимальность для условий Центрального Черноземья // Динамика лесистости в малолесных районах Европейской части России. Проблемы и перспективы : межвуз. сб. Воронеж, 2003. С. 9-12.
7. Рулев А. С. Ландшафтно-географический подход в агролесомелиорации / ВНИАЛМИ. Волгоград : Изд-во ВНИАЛМИ, 2007. 160 с.
8. Ивонин В. М. Лесные мелиорации ландшафтов. Ростов н/Д : Изд-во СКНЦ ВШ, 2004. 280 с.
9. Кирюшин В. И. О методологии оценки и предотвращении деградации почв и агро-ландшафтов // Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения : материалы Всерос. конф. М., 1998. Т. 1. С. 8-11.
References
1. Kulik K. N. Evaluation, mapping, monitoring and forecast of desertification // Anthropogenic degradation of landscapes and ecological safety : Sat. Intern. lectures. Proc. UNEP / CIP / VNIALMI courses. M. ; Volgograd, 2000. Р. 142-150.
2. The adaptive-landscape system of agriculture Volgograd region for the period up to 2015 / A. L. Ivanov, K. N. Kulik, A. T. Barabanov [et al.]. Volgograd : IPK VSAA «Niva», 2009. 304 p.
3. Subregional National Action Programme to prevent desertification for the southeast of the European part of the Russian Federation / E. S. Pavlovsky, K. N. Kulik, V. I. Petrov [et al.] / The All-Russian Research Institute of agricultural afforestation. Volgograd, 1999. 314 p.
4. Tkachenko N. A. Forest reclamation assessment, mapping and improvement of degraded and unproductive lands in Zavolzhye, Volgograd region : diss. ... candidateof agricultural sciences : 06.03.03. Volgograd, 2015. 233 p.
5. Molchanov A. A. Scientific bases of housekeeping in oak the forest steppe. M., 1964. 225 p.
6. Woodiness and its optimal for the conditions of Central Black Soil / The dynamics of the woodiness in the sparsely wooded areas of the European part of Russia. Problems and prospects : Interuniversity collection. Voronezh, 2003. P. 9-12.
7. Rulev A.S. Landscape-geographical approach in agricultural afforestation / VNIALMI. Volgograd : Publishing house VNIALMI, 2007. 160 p.
8. Ivonin V. M. Forest landscape reclamation. Rostov-on-Don : Publishing house SKNTS HS, 2004. 280 p.
9. Kiryushin V. I. About the methodology of assessment and prevention of soil degradation and agricultural landscapes // Anthropogenic degradation of the soil and its prevention measures : materials of the All-Russian conference. M., 1998. Vol. 1. Р. 8-11.
10. Баранов В. А., Иванов А. В. Агролесоланд-шафты юго-востока Европейской России: структура, эволюция, оптимизация. Саратов : Научная книга, 2006. С. 52-56.
11. Павловский Е. С., Кулик К. Н. Аэрокосмический мониторинг защитных лесных насаждений // Аэрокосмический мониторинг лесных ресурсов зоны интенсивного ведения хозяйства. Львов, 1988. С. 12-14.
10. Baranov V. A., Ivanov A. V. Agro-forestlandscapes of the south-east of European Russia: structure, evolution and optimization. Saratov : Publishing house Science Book, 2006. Р. 52-56.
11. Pavlovsky E. S., Kulik K. N. Aerospace monitoring of protective forest plantations // Aerospace monitoring of forest resources areas of intensive farming. Lviv, 1988. P. 12-14.
