Применение информационных технологий в разработке мероприятий по управлению почвенными ресурсами западного Прикаспия

Залибеков Залибек Гаджиевич; Баламирзоев Марат Абдуллаевич; Биарсланов Ахмед Бийсолтанович

УДК 631.48

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В РАЗРАБОТКЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО УПРАВЛЕНИЮ ПОЧВЕННЫМИ РЕСУРСАМИ

ЗАПАДНОГО ПРИКАСПИЯ

1Дагестанский государственный университет, 1Dagestan State University,

ул. Гаджиева, 43а, Махачкала, Р. Дагестан, 367000, Gadjiev St., 43a, Makhachkala, Dagestan, 367000,

[email protected] [email protected]

2 Прикаспийский институт биологических ресурсов 2Caspian Institute of Biological Resources RAS

Дагестанского научного центра РАН, of Dagestan Research Centre,

ул. Гаджиева, 45, Махачкала, Р. Дагестан, 367000, Gadjiev St., 45, Makhachkala, Dagestan, 367025,

[email protected] [email protected]

Управление почвенными ресурсами в условиях аридной деградации и опустынивания требует создания базы данных и информационных систем на региональном и федеральном уровнях. На первом этапе работ создана электронная почвенная карта Тер-ско-Кумской низменности, которая содержит информацию по водно-физическим, химическим и биологическим свойствам почв. Степень соответствия и иерархов масштабов при дистанционном зондировании показывает точность более 2 раз по сравнению с полученной дешифровкой бумажных карт.

Ключевые слова: почвенные ресурсы, деградация, опустынивание, засоление, эрозия, почвенная карта.

Problem of soil's desertification control and restoration of degraded soils is based on the concept approving desertification as evolutionary process which development goes under influence of the factors subject to periodic change. The estimation and management of soil resources in arid regions are carried out by use of the data describing soil cover in dynamic condition.

Keywords: soil resources, degradation, desertification, salinization, soil erosion, soil map.

Управление почвенными ресурсами в условиях опустынивания и аридной деградации требует новых подходов и методов, осуществление которых связано с созданием базы данных (БД) и информационных систем (ИС) на региональном и федеральном уровнях. Общая площадь земель, подверженных опустыниванию, в Дагестане составляет 1,8 млн га, а в южных регионах Европейской части России - более 20 млн га. Из этого следует, что борьба с опустыниванием земель имеет определяющее значение в повышении продуктивности почвенно-растительного покрова. Одним из основных условий решения этой задачи на современном уровне является применение фондового и картографического материала, накопленного исследованиями прошлых лет, так как их использование дает возможность распознать процессы опустынивания в эволюционном развитии.

Объекты и методы

Значимость использования накопленного материала и необходимость хранения, систематизации и создании упорядоченной структуры видно из приводимых данных (табл. 1), где расширение площадей земель, подверженных опустыниванию в южных регионах Европейской части России, имеет прогрессирующий характер. Увеличение площадей земель, где проявляются процессы опустынивания за 24 года, составляет по России 5,3 %, по Дагестану - 15,9 %.

Таблица 1

Общая площадь аридных земель, подверженных опустыниванию в южных регионах Европейской части России

Стадия опустынивания 1980 г. 2005 г.

РФ Дагестан РФ Дагестан

млн га % млн га % млн га % млн га %

Не проявляется 4,9 17,7 1,3 44,8 3,0 16,4 0,8 28,6

Слабая 3,8 12,5 0,5 17,1 3,4 12,5 0,7 27,0

Средняя 7,1 32,8 0,4 21,0 9,6 31,2 0,4 16,0

Сильная 4,4 27,9 0,3 16,1 4,5 27,6 0,6 20,3

Очень сильная (очаги) 1,7 9,1 0,2 1,8 1,7 11,3 0,2 8,8

Всего 21,9 100,0 2,7 100,8 21,9 99,0 2,7 100,7

Одновременно расширяются площади с очень сильной степенью опустынивания: по России - 3,2 %, по Дагестану - 2,2 % [1 - 3]. Признаки восстановления имеют локальный, ограниченный характер, с уменьшением численности выпасаемого поголовья скота. Общий уровень деградации сохраняется с проявлением радионуклидного загрязнения, вызванного увеличением транспорта и дорожной техники. Современная структура земель, подверженных деградации и опустыниванию, характеризует их состояние в каче-

стве отдельных стадии эволюционного процесса, т.е. регрессивную эволюцию почв и ландшафтов. Сохранение их в качестве фундаментальной основы является важным условием для получения базовых данных

по картографии почв и разработке ИС-технологий. Учитывая эти особенности, нами в качестве первого этапа работы представлена база данных почвенного покрова Терско-Кумской низменности (рисунок).

4980000

4940000

4900000

4860000

4840000

500000

520000

540000

560000

580000

600000

620000

640000

660000

680000

700000

720000

светло-каштановые; лугово-каштановые;

лугово-каштановые солоневато-солончаковые; лугово-каштановые солончаковые; аллювиально-луговые; луговые солончаковые;

лугово-болотные солончаковые; лугово-болотные осушенные;

пески закрепленные:

пески закрепленные+пески развеваемые;

солончаки; озера

Почвенная карта Терско-Кумской низменности. Масштаб 1:900000

При разработке электронной почвенной карты Терско-Кумской низменности ставились цели:

1. Устранить дублирование информаций разномасштабных почвенных карт аридной зоны, сохраняя их содержание, наглядность.

2. Обеспечить компактное размещение контуров почв и их обзорность при обобщении и генерализации масштабов, применяя метод оптико-цифрового уменьшения.

3. Перевести фондовые и опубликованные материалы, находящиеся в бумажных носителях, в электронные, что дает возможность сохранить и использовать накопленную информацию в разные этапы работ по борьбе с опустыниванием земель [2].

Результаты

В настоящее время почвенные исследования осуществляются без обновления детальных и крупномасштабных почвенных карт, электронная БД гаран-

тирует сохранность накопленной информации. Это важно для изучения таких динамических явлений, как процессы опустынивания, развитие которых протекает с большой изменчивостью почвенно-растительного покрова. Выполнение этих работ связано, во-первых, с определением показателей изменений контуров, выделенных при разных масштабах картирования, и во-вторых, выбором способов создания упорядоченной структуры данных, позволяющих учесть и систематизировать наиболее важные свойства почв, подверженных опустыниванию и аридной деградации. Поскольку электронная карта есть функция географических координат, то ее содержание определяется цифровой информацией, являющейся содержательной ее нагрузкой, где отражается пространственное распределение базы данных [4]. Точность границ объектов, выделенных в аэрокосмических снимках, превосходит топографические карты. Установлено, что почвенная карта Терско-Кумской низменности, полученная на основе дистанционного зондирования масштаба 1:200 000, по содержательной нагрузке соответствует этому масштабу, а по точности - более крупному масштабу 1:50 000. На почвенной карте Терско-Кумской низменности с координатами дешифрируются различия по степени выраженности ветровой эрозии и контуры дефлируемого материала, т.е. одного из главных факторов опустынивания [5].

Главным условием обработки материала по управлению почвенными ресурсами является систематика полученных данных с дифференциацией по следующим направлениям: первое направление - результаты полевых и экспериментальных данных - морфология основных типов почв, условия их образования и ши-ротно-долготная ориентация в планетарном масштабе [2]. Важно выбрать данные по геопривязке процессов опустынивания, засоления, эродированности. Второе направление - сбор и систематизация аналитического материала с оценкой гумусового состояния почв, поглотительной способности, валового и минералогического состава почв. Для экологической мелиоративной, агропроизводственной характеристики первостепенное значение имеют данные, характеризующие динамику солевого режима и питательных веществ, включая площади функционирующих почв. Многофункциональность почв, природное их разнообразие определяют возможности многопланового использования в сельском, лесном и городском хозяйствах, дорожном строительстве и в других областях экономической и культурной жизни общества.

Учитывая эти обстоятельства при составлении Web-сайта по почвенным ресурсам, целесообразно выделить показатели, характеризующие роль органического вещества, химического состава и водно-физических свойств, определяющие возможности рационального использования почвенных ресурсов.

В настоящее время материалы почвенных ресурсов аридных регионов распределены по организациям многих министерств и ведомств РФ и РД. В такой ситуации разрозненные материалы при отсутствии единой стратегии препятствуют эффективному использованию почвенных и растительных ресурсов,

угрожая потерей их продуктивности и функционирующих площадей. Существует значительное количество региональных, локальных данных на бумажных носителях, где размещена общедоступная информация тематической направленности. В них содержатся неопубликованные данные (Национальная программа действий по борьбе с опустыниванием в Дагестане, Агроландшафтная карта Дагестана, Карта поч-венно-агроэкологического районирования Дагестана), которые находятся в ведении различных ведомств. Сотрудниками лабораторий биологической продуктивности ландшафтов, почвенных ресурсов, биогеохимии ПИБР ДНЦ РАН и кафедр почвоведения, ботаники и лесоводства ДГУ и другими учреждениями накоплен значительный материал по почвенным и растительным ресурсам, но не весь объем накопленного материала имеет доступ для широкого использования и остается вне сферы обработки при интерпретации закономерностей проявления дегра-дационных процессов. Поэтому вопросы создания БД и ИС по почвенным ресурсам приобретают особое значение.

Наиболее важным для аридных регионов являются общие показатели органической и водорастворимой минеральной части почв, подверженных изменению в процессе антропогенной деградации почвенного покрова: гидротермический режим верхних горизонтов почв; изменение величины фитомассы в зависимости от глубины залегания грунтовых вод и степени засоления почв; пространственное распространение почв по их составу, используемые при определении ресурсного потенциала (табл. 2).

Максимальную площадь в Терско-Кумской низменности занимают светло-каштановые карбонатные солонцеватые почвы, образуя с солончаковыми разностями гомогенное упорядоченное строение с фоновой структурой. В приморской части региона, подверженные влиянию процессов затопления, иссушения с многолетней цикличностью, характерна безфо-новая структура с комплексным распространением луговых, лугово-болотных почв и солончаков.

Из вышеизложенного следует, что проблема борьбы с опустыниванием земель и восстановлением деградированных почв базируется на концепции, утверждающей опустынивание как эволюционный процесс, развитие которого идет под влиянием факторов, подверженных периодическому изменению. Выявление закономерностей опустынивания связано с изучением динамики на процессном уровне, используя накопленную и получаемую в настоящее время информацию в виде картографического, текстового и цифрового материалов.

Оценка и управление почвенных ресурсов в аридных регионах осуществляются с использованием данных, характеризующих почвенный покров в динамическом состоянии. Периодичность стадий деградации почв во времени и закономерности расширения ареалов опустынивания в пространстве могут быть раскрыты при использовании данных, полученных как в настоящее время, так и в исследованиях, проведенных предыдущими поколениями.

Таблица 2

Функциональная структура базы данных по почвам Терско-Кумской низменности

Почвы Площадь, тыс. га Количество контуров Пестрота Комплексность, %

Светло-каштановая среднесолончаковая среднесуглинистая 40,0 1 - -

Светло-каштановые солончаковатые и солончаковые легкосуглинистые 143,0 6 По засолению средняя 10-20

Светло-каштановые солончаковатые и солончаковые супесчаные в комплексе с песками закрепленными 189,5 6 По засолению и дефляции, средняя 20-30

Лугово-каштановая сильносолончаковая среднесуглинистая 38,3 1 - -

Лугово-каштановая средне- и сильносолончаковая легкосуглинистая 40,5 2 По засолению средняя -

Лугово-каштановая среднесолончаковая супесчаная 89,5 1 - -

Луговая средне- и сильносолончаковая глинистая 20,0 2 По засолению средняя -

Луговая среднесолончаковая тяжелосуглинистая 16,0 1 - -

Луговая средне- и сильносолончаковая среднесуглинистая 31,4 3 По засолению средняя -

Луговая среднесолончаковая легкосуглинистая 30,8 1 - -

Луговая сильносолончаковая супесчаная 13,6 2 - -

Аллювиально-луговая слабосолончаковая легкосуглинистая 8,0 1 - -

Лугово-болотная среднесолончаковая 5,5 3 - -

Солончаки средне-, легкосуглинистые и супесчаные 190 6 По гранул-му составу средняя 40-50

Пески закрепленные 174,0 7 По засолению 20-30

Пески слабозакрепленные и развеваемые 162,4 3 По засолению и дефляции 20-30

Итого 1214,5 49 - -

Статья подготовлена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», госконтракт №П1290, 31.08.2009.

Литература

1. Почвы Дагестана. Экологические аспекты их рационального использования / М.А. Баламирзоев [и др.]. Махачкала, 2008. 336 с.

2. Добровольский Г.В. Значение почв в сохранении биоразнообразия // Почвоведение. 1996. № 6. С. 694-699.

Поступила в редакцию_

3. Залибеков З.Г. Опыт экологического анализа почвенного покрова Дагестана. Махачкала, 1995. 140 с.

4. Комплекс информационных систем и баз данных по инвентаризации биологических ресурсов / В.Г. Петросян [и др.] // Фундаментальные основы управления биологическими ресурсами. М., 2005. С. 4 -20.

5. Капустин Г.А. Картографирование опустынивания береговых геосистем с использованием данных дистанционного зондирования // Опустынивание и деградация почв. М., 1999. С. 334-335.

_1 декабря 2010 г.

Текст научной работы на тему «Применение информационных технологий в разработке мероприятий по управлению почвенными ресурсами западного Прикаспия»