CC BY
27
УДК 004.932.2+913
МОНИТОРИНГ СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАНСГРАНИЧНОЙ ТЕРРИТОРИИ «КУЛУНДА» ПО ДАННЫМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
Т.Г. Плуталова
Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, E-mail: plutalova.tg@gmail.com
В статье рассматривается возможность мониторинга системы землепользования траснсграничных территорий с помощью данных дистанционного зондирования Земли среднего разрешения Landsat 7ETM+, 8 OLI и SPOT-4.
Ключевые слова: землепользование, трансграничная территория, мониторинг, данные дистанционного зондирования Земли.
Дата поступления 6.03.2018
Трансграничная территория «Ку-лунда», расположенная в Обь-Иртышском междуречье, с начала хозяйственного освоения развивается как регион с аграрной специализацией (рис. 1). Принятие Декларации Совета Республик ВС СССР от 26.12.1991 г. № 142-К привели к повышению статуса границы между территориями Российской Федерации (РФ) и Республики Казахстан (РК), изменению институциональных условий и возникновению новых экономических, социальных и экологических проблем. Отмечается два разнонаправленных процесса: усиление глобализации и регионализации экономики, а также возникновение разногласий в межгосударственных отношениях в сфере управления природными ресурсами. В этих условиях приграничное сотрудничество становится важным процессом, в результате которого могут быть сформированы трансграничные регионы, максимально эффективно использующие внутренние особенности территорий отдельных государств, усиливающих их сильные стороны.
Для территории «Кулунды» в силу ее аграрной специализации большое значение имеет принятие оперативных решений в сельскохозяйственном землепользовании. В связи с этим необходима информация о его непосредствен-
ной структуре. Анализ статистических данных не позволяет сделать выводы о реальном использовании земель и принимать меры по согласованному управлению земельными ресурсами.
Рис. 1. Территория исследования [1].
Муниципальные образования Алтайского края (РФ): 1 - Славгородский г.о.; 2 - Табунский; 3 - Кулундинский; 4 - Ключевский; 5 - Михайловский. Акиматы Павлодарской области (РК): 6 - Лебяжинский; 7 - Щербактинский; 8 - Успенский.
Это связано с разницей в методиках сбора и представлением статистической отчетности, их периодичностью, а также большой разрозненностью самих участников землепользования - многочисленные К(Ф)Х и мелкие сельхозор-ганизации.
Важным направлением совершенствования данного процесса является применение современных информационных систем и технологий. Они позволяют составлять актуальные карты использования земель как в границах отдельных сельскохозяйственных предприятий, так и в природных границах, отслеживать систему севооборотов, использование земель по назначению, наблюдать степень биологического загрязнения (зарастание прибрежных территорий, лесополос, посевов культур), проводить анализ производственной деятельности и определять перспективы развития. Оперативным и объективным источником информации для них являются данные дистанционного зондирования Земли.
Материалы и методы исследования
Целью исследования было определение значения экологического мониторинга на сопредельных территориях России и Казахстана для их устойчивого развития системы землепользования на основе данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).
Объектом исследования взята трансграничная территория «Кулунда» в административных границах районов Российской Федерации и Республики Казахстан; предметом - система сельскохозяйственного землепользования. В работе применялись данные со спутников серий Landsat 7ETM+, 8 OLI и SPOT-4 за летние периоды 2000, 2010 и 2016 гг. (рис. 2) [2]. Дополнительными источниками информации выступали «Сельскохозяйственная карта Кулун-динского района Алтайского края» (2001) и «Структура посевных площадей» (2010), статистические данные по ключевым участкам за 2000 г. и 2010 г.
Рис. 2. Серия космических снимков SPOT-4 20 м, август-сентябрь 2010 г.
Рис. 3. Структура землепользования Ку-лундинской равнины по данным серии космических снимков 8РОТ-4
Для каждой серии космических снимков дешифрирование проводилось методам параметрической классификации по пяти классам: пашня, сенокосы и пастбища, травянистая и древесно-кустарниковая растительность, водные объекты (рис. 3) [3].
Результаты и их обсуждение
Четко прослеживается высокая рас-паханность приграничных районов Алтайского края, в то время как в приграничной зоне Павлодарской области преимущественно сосредоточены естественные пастбища и сенокосы, неиспользуемые поля, занятые степной растительностью. Что подтверждает наши выводы об асимметричном развитии «Кулунды» по обеим сторонам государственной границы.
За период 2000-2016 гг. произошло сокращение распаханных площадей и увеличение площадей занятых травянистой и древесно-кустарниковой растительностью, при этом, согласно официальным статистическим данным, изменений не происходит (рис. 4) [4]. Наибольшее сокращение (на 10 %) произошло в Лебяжинском, Михайловском, Табунском и Успенском районах. Высокая доля распаханности сохранилась в Ключевском, Кулундинском и Щербак-тинском районах.
На всех участках, находящихся вблизи населенных пунктов, отмечена пастбищная дигрессия - сильно разреженный покров (значения нормализованного вегетационного индекса растительности (NDVI) не превышают 0,3). Аналогичные процессы наблюдаются на прибрежной территории пресных водоемов. Такая ситуация складывается как раз вследствие неорганизованных выпасов крупного и мелкого рогатого скота из частных подворий и небольших К(Ф)Х и водопоев для них.
При усилении выпаса в степном травостое меняется соотношение естественных степных растений. Увеличивается преобладание видов полыни, которые характеризуются более сильной устойчивостью к опустыниванию и деградации. Однако при допустимых пастбищных нагрузках выпасающиеся животные могут оказывать благоприят-
ное воздействие на травостой пастбищ. При стравливании снижается закуста-ренность и количество ветоши в травостое, что способствует увеличению доли зеленого корма и сомкнутости травяного покрова.
Экологическая оптимизация пастбищной нагрузки должна проводиться за счет улучшения состояния естественных кормовых угодий. Необходимо увеличение площади пастбищ через выведение из пахотного использования малопродуктивных земель, введение пастбище-оборота и организации культурных пастбищ, которые создают путем поверхностного улучшения природных кормовых угодий или малопродуктивных пашен. Себестоимость кормов, выращенных на культурных пастбищах, как правило, низкая, т.к. не требуются ежегодная обработка почвы и посев однолетних культур для зеленой подкормки, нет необходимости уборки, подвозки кормов и раздачи их животным [5].
Наибольшее различие между данными, полученными по SPOT-4, и статистическими имеется в классе «дре-весно-кустарниковая растительность». Это происходит в силу того, что в статистике представлены только учтенные лесополосы и естественные ленточные боры. Помимо этого некоторые участки защитных лесных насаждений официально списаны, как утратившие свои функции.
^ 100
вводные объекты
" древесно-кустарниковая растительность ^травянистая растительность ш сенокосы и пастбища ®пашня
Рис. 4. Изменение структуры землепользования трансграничной территории Кулунды:
по данным серий космических снимков за 2000-2016 гг.
По снимкам можно выделить все очаги распространения древесно-кустарниковой растительности, в т.ч. зарастание лесополос, распространение древесно-кустарниковых видов (например, лох серебристый) в прибрежной зоне многочисленных степных озер, вдоль проселочных дорог и на сельскохозяйственных полях. Также увеличение доли кустарников и полукустарников в структуре растительных сообществ наблюдается на залежах [6].
Заключение
Решением проблем в сложившейся ситуации является оптимизация структуры сельхозугодий ТТ «Кулун-да», т.е. соблюдение баланса между пашнями, пастбищами и сенокосами, а также древесными насаждениями.
Сокращение уровня распаханности до 40 % от общей площади земель сельхозназначения за счет вывода пашен на дефлированных низкопродуктивных землях (преимущественно солонцы и солончаки) и их перевода в сенокосы. При наличии в севообороте 45-50 % многолетних трав воспроизводство гумуса в почве обеспечивается без внесения органических удобрений.
Фитомелиорация (залужение деградированных участков пашен и пастбищ вблизи населенных пунктов, а также создание кулисных паров).
Восстановление травяного покрова за счет их коренного улучшения и ведения пастбищеоборотов, особенно на землях непосредственно примыкающих к границе РФ и РК.
Реконструкция сети защитных лесополос (расчистка от погибших и гнилых деревьев, зарослей кустарников, уборка мусора, высадка новых древесно-кустарниковых насаждений) [7-8].
Основное внимание следует уделять севообороту, который является важным фактором, определяющим здоровое состояние почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур. Таким образом, подбором или сменой культур можно избавить почвенный покров от
Список литературы
1. Ландшафтная карта СССР, м-б 1:2500000. - М.: Мин-во геологии СССР, 1980.
ряда специфических заболеваний отдельных видов растений, вспышек увеличения численности насекомых-вредителей (саранча, совка, тля).
Соблюдение экологоприемлемых соотношений между различными видами землепользования является наиболее дешевым и эффективным методом создания благоприятных условий для каждого землепользователя, а также единственным для получения экологически чистой и безопасной сельскохозяйственной продукции.
Учитывая трансграничный характер территории «Кулунды» необходимо развитие сотрудничества между странами в сельскохозяйственной сфере, которое будет осуществляться на уровне приграничных муниципальных районов: экспорт / импорт сельскохозяйственной продукции; координации усилий по борьбе с болезнями животных и растений, нашествиями саранчи; обмене опытом в проведении агротехнических работ.
Устойчивость для антропогенно-измененных систем определяется как способность комплекса, испытывая внешние воздействия, выполнять свою социально-экономическую функцию. Один из способов сохранения устойчивости таких систем - экологический мониторинг, основанный на единых принципах проведения. Контроль отдельных показателей ЗП позволяет выявить нарушение устойчивости и оперативно оказать поддержку при стабилизации системы. Для международных трансграничных территорий необходимо сотрудничество по обе стороны от границы в целях организации и проведении мониторинга. Оперативным и объективным источником информации в таком случае служат данные ДЗЗ. Результаты оценки следует учитывать при развитии системы экологического мониторинга, территориальном планировании размещения сельскохозяйственных объектов и прогнозировании последствий землепользования.
2. USGS Global Visualization Viewer [Электронный ресурс]. - URL: http://glovis.usgs.gov/.
3. Ковалевская Н.М., Денисова Т.Г. Оценка площадей посевов по многоспектральным спутниковым данным SPOT-4 и Landsat ETM+ // Изв. ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка. - М., 2013. - № 4. - С. 46-51.
4. Красноярова Б.А., Шарабарина С.Н., Денисова Т.Г. Трансформация системы землепользования в степных территориях трансграничного Алтая в условиях изменения и формирования многоукладной экономики // Степи Северной Евразии: матер. VI междунар. симп. и VIII международ. школы-семинара «Геоэкологические проблемы степных регионов». - Оренбург, 2012. - С. 419-422.
5. Пастбища и сенокосы СССР. - М.: Колос, 1974. - 512 с.
6. Шибанова А.А., Курепина Н.Ю., Плуталова Т.Г., Кирина А.О. Территориальные особенности распространения сообществ чужеродных видов растений в степной зоне алтайского края (на примере рода Elaeagnus L.) // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 11. - Ч. 1. - С. 133-137.
7. Проблемы геоэкологии и степеведения. Развитие научной школы в институте степей УрО РАН. - Екатеринбург, 2010. - Т. II. - 364 с.
8. Российско-Казахстанский трансграничный регион: история, геоэкология и устойчивое развитие. - Екатеринбург, 2011. - 216 с.
References
1. Landshaftnaya karta SSSR, m-b 1:2500000. - M.: Min-vo geologii SSSR, 1980.
2. USGS Global Visualization Viewer [Elektronny resurs]. - URL: http://glovis.usgs.gov/.
3. Kovalevskaya N.M., Denisova T.G. Otsenka ploshchadey posevov po mnogospek-tralnym sputnikovym dannym SPOT-4 i Landsat ETM+ // Izv. VUZov. Geodeziya i aerofoto-syemka. - M., 2013. - № 4. - S. 46-51.
4. Krasnoyarova B.A., Sharabarina S.N., Denisova T.G. Transformatsiya sistemy zem-lepolzovaniya v stepnykh territoriyakh transgranichnogo Altaya v usloviyakh izmeneniya i formirovaniya mnogoukladnoy ekonomiki // Stepi Severnoy Yevrazii: mater. VI mezhdunar. simp. i VIII mezhdunarod. shkoly-seminara «Geoekologicheskiye problemy stepnykh re-gionov». - Orenburg, 2012. - S. 419-422.
5. Pastbishcha i senokosy SSSR. - M.: Kolos, 1974. - 512 s.
6. Shibanova A.A., Kurepina N.Yu., Plutalova T.G., Kirina A.O. Territorialnye oso-bennosti rasprostraneniya soobshchestv chuzherodnykh vidov rasteny v stepnoy zone altayskogo kraya (na primere roda Elaeagnus L.) // Fundamentalnye issledovaniya. - 2013. -№ 11. - Ch. 1. - S. 133-137.
7. Problemy geoekologii i stepevedeniya. Razvitiye nauchnoy shkoly v institute stepey UrO RAN. - Yekaterinburg, 2010. - T. II. - 364 s.
8. Rossysko-Kazakhstansky transgranichny region: istoriya, geoekologiya i ustoychi-voye razvitiye. - Yekaterinburg, 2011. - 216 s.
THE MONITORING OF THE LAND USE SYSTEM OF THE TRANSBOUNDARY TERRITORY «KULUNDA», USING EARTH OBSERVATION DATA T.G. Plutalova
Institute for Water and Environmental Problems SB RAS, Barnaul, E-mail: plutalova.tg@gmail.com
This article observes the possibilities of the land using system monitoring in transbounda-ry territories using earth observation data of medium resolution of Landsat 7ETM+, 8 OLI and SPOT-4.
Keywords: land use, transboundary territory, monitoring, earth observation data.
Received March 6, 2018
