CC BY
204. Региональные проблемы природопользования
УДК 332.32:504.052(477.75)
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЦЕНКИ ПОЧВ МАЛОПРОДУКТИВНЫХ УГОДИЙ
Захаров Р.Ю.1, Шадрина А.Ю.1,2
'Академия строительства и архитектуры (структурное подразделение) ФГАОУ ВО КФУ им. В.И. Вернадского, 295493, Республика Крым, г. Симферополь, ул. Киевская, 181, e-mail: ZakharovR@mail.ru 2ФГБУН «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма» 295493, г. Симферополь, ул. Киевская, 150, e-mail: shadrina_a_y@mail.ru
Аннотация. Малопродуктивные угодья - угодья, характеризующиеся низким естественным плодородием почв. Данные земли слабо используются в хозяйственной деятельности, и поэтому не приносят прибыли, для ведения их эксплуатации и проведения дальнейших работ по их улучшению необходим комплексный подход к исследованию данных участков, в котором важную роль играют современные методы дистанционного зондирования земли.
Ключевые слова: малопродуктивные угодья, методы ГИС-технологий, оценка почв, землевание.
ВВЕДЕНИЕ
Малопродуктивные угодья - угодья, характеризующиеся низким естественным плодородием почв за счет выраженности неблагоприятных свойств: песчаного или супесчаного механического состава, маломощности почвенного профиля, степени эродированности, солонцеватости, засоленности, оглеения, щебнистости, каменистости, высокой кислотности или щелочности, а также обедненности органическим веществом и питательными элементами [1]. Малопродуктивные земли не используются в сельском хозяйстве, так как для их дальнейшей эксплуатации, необходимо проведение комплекса работ по их улучшению. Часть таких земель оказывается заброшенной, так как требуют больших материальных затрат в связи с их низким естественным плодородием или деградацией (эрозией, заболачиванием, засолением, загрязнением и т.д.). В последние десятилетия в Российской Федерации вывод из оборота таких земель происходит мозаично исходя из местных природных и социально-экономических особенностей территории [2].
Главным объектом при оценке земель выступает почва, как основной земельный ресурс. Почва, как основное звено экосистемы, во многом определяет устойчивость биосферы и её очищение от загрязняющих веществ. Показатели экологического состояния почв играют существенную роль в оценке плодородия почв [3].
Первое что необходимо сделать, оценивая земли, определить площади не использованных в хозяйственной деятельности земель. Современные методы дистанционного зондирования земли позволяют найти и выделить площадь таких земель.
АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ; МАТЕРИАЛОВ, МЕТОДОВ
В литературе встречаются различные способы оценки земельных ресурсов, из разных направлений: экономики, сельского хозяйства, экологии, географии и др., каждый вид оценки зависит от поставленных задач.
В работах Кулика К.Н., Барабанова А.Т., проводится анализ малопродуктивных и деградированных земель Волгоградской области для оценки с помощью ГИС-технологий эффективности коренной мелиорации и адаптивно-ландшафтного земледелия. Данные работы наиболее интересные, так как в них проводится картографирование деградированных и малопродуктивных земель [4, 5].
Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Агроэкологическое состояние и перспективы использования земель России, выбывших из активного сельскохозяйственного оборота», которые посвящены проблеме оценки и использования почв, выведенных из сельскохозяйственного оборота. Рассмотрены экологические, экономические и социальные причины, различные позитивные и негативные последствия этого явления [2].Так же
стоит отметить работы, которые посвящены улучшению и оптимизации различных сельскохозяйственных и других земель.
Пименов В.В. и другие представляя рабочий проект землевания малопродуктивных угодий, в котором представлены методические рекомендации по оценки эффективности инвестиционных проектов, которые ориентированы на унификацию методов разработки и оценки эффективности проектов землевания, имеющих инвестиционный и природоохранный характер [6, 7].
ЦЕЛЬ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Целью исследования является определение типа почв на землях, не использованных в хозяйственной деятельности, и расчет площади этих участков. Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
-выделить контуры земель, не используемых в хозяйственной деятельности с помощью методов дистанционного зондирования земли;
- определить генетическую принадлежность типов почв на данных участках;
- рассчитать площади каждого из выделенных контуров.
ОСНОВНОЙ РАЗДЕЛ
Для проведения исследования нами была выбрана территория Керченского полуострова. При Украине (1991-2014) территория полуострова оставалась в стороне, так как основная дорога проходила по северу Крымского полуострова. Сейчас Керченский полуостров стал своеобразными «воротами» соединяющими Крым и континентальную Россию, значительно увеличился поток машин, и нагрузка на территорию возросла во много раз, особенно после окончания строительства автомобильной части крымского моста. Отсутствие постоянных водотоков и дефицит пресной воды, а также длительное слабое освоение данной территории объясняет наличие на Керченском полуострове не используемых в хозяйственной деятельности земель.
Для определения этих земель нам потребовалось выделить основные виды землепользования на территории Керченского полуострова. Для этого мы использовали открытое программное обеспечение QGIS 2.18, космический снимок спутника Landsat, скаченный с помощью программного обеспечения SAS.Планета, от 23.03.2016 года. В результате визуального или ручного дешифрирования мы выделили основные виды землепользования: особо охраняемые природные территории, сухостепные ландшафты, сады и виноградники, пашня, водные объекты, сельская застройка, городская застройка и земли промышленности [8]. Структура землепользования Керченского полуострова представлена на рисунке 1.
Для определения земель, не используемых в хозяйственной деятельности, мы взяли контуры сухостепных ландшафтов. Каждому контуру мы дали свой идентификационный номер, таким образом, у нас получилось 18 контуров, которые можно увидеть на рисунке 2.
Для каждого из контуров мы определили основные типы почв при помощи карты почв Крымской области, подготовленной Киевской землеустроительной экспедицией «Укрземпроект», 1970 года, масштаб карты 1:200 000, находящейся в открытом доступе.
Следующим этапом было определения площади каждого контура. Для этого использовались инструмент «вектор», встроенный в программное обеспечение QGIS 2.18, на основе выделенных ранее контуров программа самостоятельно рассчитывает площади, в зависимости от заданных параметров. Для каждого контура был произведен расчет в текущей проекции, а не в системе координат. Расчет был представлен в м2, для удобства мы перевели величины в км2. Полученные данные представлены в таблице 1.
Основные типы почв, встречающиеся на данных участках: черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах, темно-каштановые солонцеватые почвы на тяжелых засоленных глинах, солонцы степные, луговые глубоко-среднее и сильно солонцеватые почвы. Основные особенности данных почв это солонцеватость, слабо- и малогумусность и плотность пород.
<14 3
Рис. 1. Структура землепользования Керченского полуострова 1 - особо охраняемые природные территории; 2 - сухостепные ландшафты; 3 - сады и виноградники; 4 - пашня; 5 - водные объекты; 6 - сельская застройка; 7 - городская застройка; 8 - земли промышленного
использования
I_ г. Ил*»
1_ Кищ^тш К".!
Рис. 2. Контуры сухостепных ландшафтов.
Таблица 1.
Характеристика почв сухостепных ландшафтов Керченского полу острова
№ Тип почв Площадь, км2
1 Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. Темно-каштановые солонцеватые почвы на тяжелых засоленных глинах. 94,01
2 Черноземы южные слабогумусные мицилярно-высококарбонатные. Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. Черноземы карбонатные на элювии и делювии карбонатных пород. 81,40
3 Черноземы южные малогумусные мицилярно-высококарбонатные. Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. 39,84
4 Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. Черноземы преимущественно щебнистые и галечные на элювии плотной гальки, карбонатных пород. 43,23
5 Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. Луговые глубокосреднее и сильно солонцеватые почвы. 48,41
6 Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. Черноземы на плотных глинах. 20,04
7 Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. Темно-каштановые солонцеватые почвы на тяжелых засоленных глинах. 58,17
8 Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. Темно-каштановые солонцеватые почвы на тяжелых засоленных глинах. 27,46
9 Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. Темно-каштановые солонцеватые почвы на тяжелых засоленных глинах. 21,96
10 Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. Темно-каштановые солонцеватые почвы на тяжелых засоленных глинах. 324,77
11 Черноземы южные слабогумусные мицилярно-высококарбонатные. Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах 53,40
12 Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. Темно-каштановые солонцеватые почвы на тяжелых засоленных глинах. 10,54
13 Черноземы южные слабогумусные мицелярно-карбонатные. Черноземы южные слабогумусные мицилярно-высококарбонатные. Темно-каштановые солонцеватые почвы на тяжелых засоленных глинах. 58,82
14 Черноземы южные слабогумусные мицилярно-высококарбонатные. Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. 10,53
15 Черноземы преимущественно щебнистые и галечные на элювии плотной гальки, карбонатных пород. 4,93
16 Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. 16,32
17 Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. Дерново-карбонатные почвы на элювии плотных карбонатных пород. 23,41
18 Черноземы солонцеватые на плотных засоленных глинах. Луговые поверхностно-средние и сильно солонцеватые почвы 14,77
Всего 952,00
После определения типа почв стоит вопрос отнесения этих участков к малопродуктивным угодьям. Все почвы выделенных контуров отличаются солонцеватостью и слабогумусностью, это свидетельствует о том, что для введения на них хозяйственной деятельности, в частности сельского хозяйства, требуется проведения мелиоративных мероприятий, направленных на уменьшение солонцеватости (внесение извести, гипса, поваренной соли) и величения содержания гумуса в почве (проведение культуртехнических мероприятий). Однако выбор этих мероприятий должен зависеть от предполагаемой хозяйственной деятельности. Одним из способов витализации этих земель может выступать землевание. Землевание - это комплекс работ по снятию, транспортированию и нанесению плодородного слоя почвы и (или) потенциально-плодородных пород на малопродуктивные угодья с целью их улучшения [9,10]. В отличие от других проектов, разрабатываемых в землеустройстве, проекты землевания являются наиболее сложными, что обусловлено многоцелевым характером землевания. Любому виду нарушения почвенного покрова
должно предшествовать снятие плодородного слоя почв, его хранение и использование на малопродуктивных землях либо других целей.
Основные задачи проекта землевания малопродуктивных угодий заключаются в следующем:
• рациональном использование снятого плодородного слоя почв;
• улучшении не только плодородия почв малоценных угодий, но и рельефа,
конфигурации участка, на котором проводится землевание;
• организации рационального использования территории хозяйства после землевания;
• достижении социально-экономической, бюджетной и коммерческой эффективности
мероприятий [11].
Сохранение и использование плодородного слоя почв при нарушении почвенного покрова -важная экономическая и экологическая, отраслевая и хозяйственная проблема.
Однако лишь незначительная часть плодородного слоя почв используется для улучшения сельскохозяйственных угодий. Поэтому необходимо установить порядок использования плодородного слоя почвы в сельском хозяйстве. Когда землепользование несельскохозяйственного объекта образуется на землях с плодородным слоем почвы, его снимают, хранят и используют для повышения плодородия малопродуктивных угодий [12, 13].
Землевание в сельской местности, по своей сути, является природоохранным мероприятием, выполняемым в комплексе землеустроительных работ, имеющим инвестиционный характер и направленным на сохранение природной среды, повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий [14].
Однако данный способ не является высокоэффективным, так как он достаточно трудоемкий и затратный и для него требуется снятие и использования плодородного слоя почв, снимаемого со строительной площадки и перенесение его на земли, имеющие более низкое плодородие либо другие условия, определяемые собственником земельного участка, землепользователем или землевладельцем [15]. Площадь этих определенных нами земель достаточна большая для проведения работ по землеванию, так как оно больше направлено на использования снятых земель при строительстве на конкретном участке. Для полной картины состояния почв следует также учитывать деградацию почвы. Деградация почв - это устойчивое ухудшение свойств почвы как среды обитания биоты, а также снижение ее плодородия в результате воздействия природных или антропогенных факторов [16]. Задачей дальнейших исследований в этой области можно считать проведение эколого-экономической и мелиоративной оценки каждого из возможных мероприятий по каждому типу почв с учетом развития территории. Таким образом, изучения природных составляющих почв и влияния антропогенных факторов позволит произвести комплексную оценку и дать верные рекомендации по введению хозяйственной деятельности на данных участках.
ВЫВОДЫ
1. С помощью ГИС-технологий, а именно методов дистанционного зондирования Земли, в частности программы находящейся в открытом доступе QGIS 2.18 нам удалось выделить 18 контуров не использованных в хозяйственной деятельности земель
2. Для определения генетической принадлежности почв данных контуров мы взяли карты почв Крымской области, подготовленной Киевской землеустроительной экспедицией «Укрземпроект», 1970 года, масштаб карты 1:200 000. Таким образом, каждому контуру согласно карте мы определили тип почв.
3. При помощи этой же программы (QGIS 2.18) мы рассчитали площади для каждого контура и перевили имеющие величины в км2.
4. Вышеперечисленные действия позволили произвести оценку пригодности данных земель для хозяйственной деятельности, а также классифицировать их как малопродуктивные. Для введения хозяйственной деятельности на территории данных контуров Керченского полуострова следует проводить более комплексную оценку почв, затрагивающую коренные изменения антропогенного характера, в котором важную роль должны играть современные методы ГИС-технологий и дистанционного зондирования земли.
ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Задачей дальнейших исследований в этой области можно считать проведение эколого-экономической и мелиоративной оценки каждого из возможных мероприятий по каждому типу почв с учетом развития территории.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 17.5.1.06-84 «Охрана природы. Земли. Классификация малопродуктивных угодий для землевания (2002)». - [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.internet-law.ru/gosts/gost/39117/.
2. Агроэкологическое состояние и перспективы использования земель России, выбывших из активного сельскохозяйственного оборота / Под редакцией акад. Г.А. Романенко. - М.: ФГНУ «Росинформагротех» - 2008. - 64 с.
3. Половников, А.В. Рекультивация и мелиорация нарушенных земель [Текст] / А.В. Половников, Изд-во Пермской ГСХА - Пермь, 2016. - 51 с.
4. Барабанов, А.Т. Оценка эффективности коренной мелиорации малопродуктивных земель в зоне каштановых почв Волгоградской области / А.Т. Барабанов, А.И Узолин, А.В. Кулик // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование - 2016. - №4(44) - С. 45-51.
5. Кулик, К.Н. Адаптивно-ландшафтная трансформация малопродуктивных и деградированных земель Волгоградского Заволжья / К.Н. Кулик, Н.А. Ткаченко // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. - 2013. - №2(30). - С. 3-8.
6. Левыкин, С.В. Оптимизация структуры сельскохозяйственных угодий на примере модельного муниципального района / С.В. Левыкин, И.Г. Яковлев, Г.В. Казачков, Д.А. Грудинин // Степи Северной Евразии. Материалы VII Международного симпозиума. - 2015. - С. 472-475.
7. Участковое землеустройство. Рабочий проект землевания малопродуктивных угодий [Текст] / В.В. Пименов, В.С. Пестриков, Д.В. Новиков, П.А. Комаров. - М.: изд-во ГУЗ, 2004. -107 с.
8. Захаров, Р.Ю. Принципы эколого-экономической оценки структуры землепользования с учетом природно-ресурсного потенциала / Р.Ю. Захаров, А.Ю. Шадрина // Экономика строительства и природопользования. - 2017. - №3(64). - С. 26-32.
9. ГОСТ 17.5.1.01-83 (взамен ГОСТа 17.5.1.01-78) «Охрана природы. Рекультивация земель. Термины и определения (2003)» - [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://intemet-law.ru/gosts/gost/43745/.
10. Захаров, Р.Ю. Выделение малопродуктивных угодий для землевания с помощью методов дистанционного зондирования земли / Р.Ю. Захаров, А.Ю. Шадрина // IV научно-практическая конференция профессорско-преподавательского состава, аспирантов, студентов и молодых ученых «Дни науки КФУ им. В.И. Вернадского», сборник тезисов участников -Симферополь - 2018 - Т. 7 - С 133
11. Захаров, Р.Ю. Мелиоративное состояние земель как фактор рационального природопользования / Н.Е. Волкова, Р.Ю. Захаров // Экономика строительства и природопользования. - 2017 - №4(65) - С. 14-20.
12. Гайсарова, А.А. Теоретические основы эколого-экономического управления в природопользовании [Текст] / А.А. Гайсарова // Экономика строительства и природопользования.
- 2016. - №1. - С. 40-44.
13. Садыкова, Г.Э. Экологическое обоснование технических решений по рекультивации нарушенных земель в Республике Крым [Текст] / Г.Э. Садыкова // Экономика строительства и природопользования. - 2017. - №1(2). - С. 57-63.
14. Мурзаева, А.Д. Землевание малопродуктивных земель / А.Д. Мурзаева, Н.В. Корягина // Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России. Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. - 2017.
- С. 132-134.
15. Минкина, Т.М. Снижение риска и уменьшение последствий загрязнения почв [Текст] / Т.М. Минкина, С.И. Колесников, Т.В. Вардуни - Ростов-на-Дону: Печатная лавка, 2013. - 288 с.
16. Лопатовская, О.Г. Мелиорация почв. Засоленные почвы : учеб. пособие [Текст] / О.Г. Лопатовская, А.А. Сугаченко. - Изд-во Иркут.гос. ун-та - Иркутск 2010. - 101 с.
APPLICATION OF GIS TECHNOLOGY METHODS FOR ISOLATION AND EVALUATION OF SOIL UNPRODUCTIVE LANDS
Zakharov R.Yu.1, Shadrina A.Yu.2
1 V.I. Vernadsky Crimean Federal University, Simferopol, Crimea 2 FSBSI «Research Institute of Agriculture of Crimea», Simferopol, Crimea
Annotation. Unproductive land - land characterized by low natural soil fertility. These lands are used poorly in economic activity, and therefore do not bring profits to maintain their operation and of the further work to improve them requires an integrated approach to the study plots, where an important role is played by modern methods of remote sensing. Keywords: unproductive lands, methods of GIS technologies, assessment of soil, land cultivation.
