CC BY
40
НАУЧНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ SCIENTIFIC CONFERENCE
Тезисы, подготовленные в рамках Международной научно-практической конференции «Цифровые технологии в управлении недвижимостью и природопользованием», организованной факультетом Землеустройства и кафедрой Экономики недвижимости Государственного университета по
землеустройству (15-17 апреля 2020 г.)
Проблемы мелиоративных земель Гиссарской долины Республики Таджикистан и
пути решения с применением ГИС—технологий
Problems of reclamation lands of the Gissar valley of the Republic of Tajikistan and ways
to solve them using GIS technologies
УДК 332.68 DOI 10.24411/2658-3569-2020-10065 Алиев Нозим Нумонович,
соискатель, «Таджикский аграрный университет им. Ш. Шотемур (ТАУ)», г. Душанбе, Республика Таджикистан Лепехин Павел Павлович,
к.г.н., ст.преп. ФГБОУ ВО «Государственный университет по землеустройству», г. Москва, Россия
Фомин Александр Анатольевич,
к.э.н., проф. ФГБОУ ВО «Государственный университет по землеустройству», г. Москва, Россия Aliev N.N., [email protected] Lepekhin P.P., [email protected] Fomin A.A., [email protected]
Аннотация. В статье рассматривается применение геоинформационных систем и космических снимков для установления состояния, использования, оценки и прогнозирования процессов, оказывающих негативное влияние. Получены результаты по состоянию рельефа на территории Гиссарской Долины, определены требования, которые должны быть предъявлены к разрабатываемой информационной системе для мелиоративных земель, которые должны обеспечить получение обязательных показателей.
Summary. The article discusses the use of geographic information systems and satellite images to determine the status, use, assessment and prediction of processes that have a negative impact. The results on the state of the relief of the Hissar Valley are obtained. The requirements that must be presented to the developed information system for reclamation lands are determined, which should ensure the receipt of mandatory indicators.
Ключевые слова: геоинформационные системы (ГИС), мелиоративные земли, оценка состояния, прогнозирование, показатели оценки, космические снимки Key words: geographic information systems (GIS), reclamation lands, state assessment, forecasting, assessment indicators, satellite images.
Республика Таджикистан горная и аграрная страна, где 93% территории заняты горными массивами и всего 7% территории составляют земли, пригодные для земледелия. Плотность населения Таджикистана достаточно высока и составляет 60 человек на 1 квадратный километр площади. Количество населения на 1 гектар пахотной земли в полтора раза больше, чем в Узбекистане, более чем в два раза больше, чем в Туркмении, и составляет 2.7 чел./га. Численность населения увеличивается, и, по официальным прогнозам, к 2020 году составит 10 миллионов человек, на 2016 год численность населения составила 8,65 миллионов [1].
Вопросы сохранения и улучшения мелиоративного состояния орошаемых земель в Таджикистане занимают одно из главных мест в экологических проблемах Республики. Для разработки и проведения природоохранных мероприятий необходима объективная и достоверная информация, которая помогает оценить, проанализировать, и спрогнозировать состояние в области проблем землепользования. И на основе этих данных следует принимать управленческие решения и осуществлять политику устойчивого развития землепользования в стране.
Для этого необходимо в первую очередь хорошее знание специфики местных природных ландшафтов, а потому требуется создания обширной пространственной и тематической информационных баз. Такая информация, в основном, представлена на
бумажных носителях и содержится в архивах специальных организаций. Традиционная технология анализа этих материалов ведет к значительным затратам сил, времени, потере части информации, а также может вызывать ошибки, снижающие ценность окончательных выводов. Отсутствие актуальных карт и информации об экологическом состоянии орошаемых земель не позволяет эффективно решать существующие проблемы. Оптимизировать процесс анализа могут современные информационные ГИС-технологии и дистанционные методы зондирования, позволяющие значительно повысить качество проводимых исследований [2].
Таким образом, обеспечение сохранения благоприятных условий окружающей среды при ведении любой деятельности человека является самой насущной задачей системы природопользования. По мнению Н.И. Моисеева [3] на рубеже ХХ-ХХ1 веков наступил 3 этап взаимодействия человека и природы, на котором антропогенные воздействия приобрели глобальный характер.
Особенно важно добиться рационального природопользования в области мелиорации. Важно отметить, что негативные экологические и социально-экономические последствия возникают как при научно необоснованном массированном орошении (вопиющий пример — гибель Аральского моря в конце 80-х годов прошлого века), так и при недостаточном внимании к природным и техногенным объектам мелиоративных систем [4].
Осуществление мониторинга мелиоративных земель обуславливает необходимость решения многих вопросов: создание географической сети слежения за параметрами состояния орошаемых земель, проведение экспедиционных, лабораторных и вегетационных исследований, создание информационного банка почвенных данных и системы их использования, непрерывного обновления баз данных, обработки актуальных данных для решения управленческих решений с целью предотвращения или ликвидации влияния негативных природных и антропогенных последствий.
Кроме этого, целями мониторинга мелиорируемых земель являются: своевременное выявление изменений, их оценка, прогноз; контроль за использованием мелиорируемых земель; информационное взаимодействие со структурами мониторинга различного уровня; информационное обеспечение управления сельскохозяйственными землями.
Учитывая крайнюю необходимость ведения локального мониторинга эколого-мелиоративного состояния агроландшафтов с использованием передовых информационных технологий, позволяющих оперативно обрабатывать, надежно хранить получаемую информацию о состоянии земель и своевременно принимать оптимальные решения по вопросам использования земель и слабую разработанность вопроса в
Республике Таджикистан, нами было выбрано это направление в качестве основного, направленного на исследование мелиоративных земель Гиссарской Долины (рис.1).
Рис. 1. Схема расположения Гиссарской Долины на территории
Республики Таджикистан
Таблица1
Природно-климатические пока за тел и объекта иссл ед овя ния
Агроклиматический показатель Ед. Изм. Показатель измерения
2014 2015 2015
Среднегодовая температура воз- 3С +2=8 +2=3 +2=2
духа
Дата перехода сред г3 воздуха через +53С весной - 3 апрель 17 апрель 12 апрель
Дата перехода сред воздуха через +5ЭС осенью 18 сентябрь 24 сентябрь 30 сентябрь
Продолжительность период в ле- Слтки 158 154 150
гации
Сумма активныхг3 воздуха ЭС 3400 3100 3230
>10°- ый период
Последний заморозок 20 март 16 март 22 март
Первый заморозок осенью 10 нояорь 15 нояорь 18 нояорь
Безморозный период в воздухе СУТКИ 275 280 270
Годовая сумма осадка Мм 300 280 320
Осадок за период вегегапии Мм 230 228 232
Среднее атмосферное давление мм РТ.ст 725:2 722,9 725
Таким образом природно-климатические условия Гиссарской долины Центрального Таджикистана являются оптимальными в экологическом отношении для вегетации сельскохозяйственных растений.
Однако, ежегодный ущерб от этих динамических процессов составляет несколько миллионов рублов. Деградация почв резко снижает плодородие почв и биопродуктивность природных угодий, сокращает площади орошаемых земель, лесов, пастбищ, уничтожает многочисленные народнохозяйственные сооружения, превращает богарные земли в гофрированную поверхность. Деградация земель охватила около 97,9% территории Республики. Ежегодно около 50 тыс. га возделываемых земель подвергаются различной степени опустынивания.
Происходит сильное сокращение пастбищных земель за счёт расширения пахотных земель, вырубаются горные леса. Продолжается широкомасштабный прессинг на окружающую среду, который является индикатором современного состояния человеческого общества. Деградация почв является причиной миграции населения, уменьшения продуктов питания, ухудшения условий и уровня жизни населения.
Анализ качественного состояния земель в Таджикистане показывает, что на территории страны почти повсеместно наблюдается развитие процессов дегидратации почвенного покрова, отражающейся на эффективности земледелия и вызывающий расширение территорий экологическое состояние, которых не просто проблемные, но и кризисные.
В последние годы на территории Гиссарской Долины к разрушающему воздействию на почвенный покров эрозии, переуплотнению, засолению и других, добавился новый мощный фактор деградации плодородия - то техногенное загрязнение атмосферными выбросами, тяжелыми металлами и металлоидами (табл.2).
В последние несколько десятилетие под орошаемое земледелие освоены сотни гектаров земель на лессовых предгорных пустынях (адырах). Эти земли, в связи с рельефными условиями и лессовыми почвообразующими пародами, сильно подвержены ирригационной эрозии (табл. 3).
Из исследований было установлено, что наиболее эродированными оказываются пастбищные земли-93%. При этом, расширение их эродированности происходит за счет средней, почти 38%, и сильной — 45% категорий смытости.
Таблица 2
Мел иоративно-гидротехнические показатели орошаемого хозяйства Гисса рекой Долины
Районы Оощя площадь орошаемых земель Площадь с дренажей, га В.т.ч. закрытых Площадь, треоующая оросит, сети, га
Турсунзадев ский 14822 2251 314 14972
Шахрин аусжнн 7429 1070 - 14044
Гиссарский 14531 3581 942 7429
Варзооский 1149 - - 1149
Рудаки 14041 4903 1453 11493
Вахдатский 13406 1064 - 1456
Файзаоадский 7042 388 243 3210
Итого: 79420 13257 2752 55253
Таблица 3
Распространенность разных видов деграднрованности земель Гисса рекой Долине (тыс. га)
Степень проявления процесса Эроднрованность Каменистость Деградированность (загрязненность отходами промышленности)
Слабо - средне 21.9 5,1 20.2
Сильно 14,3 2,3 5,0
• Проча*
Рис. 2. Существующее землепользование на территории Гиссарской Долины (на 2015г.)
Таблица 4
Распределение почвенной эрозии
А д м ииис гр а т ив -ные районы и области Степень эрозии (%)
Отсутствии деградации Низкая степень Деградации Умеренной степень деградации Высокая степень деградации Очень высокая степень деградации Оошля площадь
Кург ан-Тю бинская группы районов 3=2 18:8 57=8 18=0 8=2 96=8
Кулябская группы районов 2=0 14=0 43=0 26=4 14=6 98=0
Согдийская области 2=8 4=5 58=6 22=0 12=1 97=2
Гиссарсхая группы районов 4=3 9=4 40=2 31=5 14=6 95=7
Гармская группы районов 0=5 4=2 35=1 32=9 27=3 99=5
ГБАО - 4:2 32:8 37:8 25=4 100
Для обеспечения актуальной и достоверной информацией о состоянии и использовании мелиоративных земель, организации рационального их использования, оценки экологической безопасности в Таджикистане активно развивается использование данных спутникового зондирования для нужд сельского хозяйстве. В свою очередь, это требует создания автоматизированной системы экологического состояния орошаемых земель, в основе которой лежат геоинформационные технологии и дистанционные методы зондирование. В мелиоративной отрасли геоинформационные технологии и дистанционные методы зондирования могут с большим успехом использоваться на всех этапах работ: от предпроектных изысканий до управления эксплуатацией оросительных систем, использованием орошаемых земель и мониторингом состояния мелиоративных земель (Корсак В.В., Затинацкий С.В., Фалькович А.С., 2003).
При создании геоинформационной системы для проведения оценки экологического состояния орошаемых земель, нами в первую очередь ставилась задача возможности системы обмена информацией с другими геоинформационными системами и прикладными программами, так как ни одна современная ГИС не в состоянии быть абсолютно универсальной при выполнении задач, которые требуются на производстве.
Таким образом, при реализации геоинформационной модели возникла необходимость задействовать программные продукты, позволяющие работать как с атрибутивными данными, так и с графической ее частью. Они дают возможность в нужной нам мере охватить все этапы - от обработки информации, ее анализа, вплоть до визуализации. При
выборе мы руководствовались оптимальным сочетанием: как функциональностью программы и стоимостью, так и распространенностью последней в сфере народного хозяйства. Вследствие этого при создании геоинформационной системы были выбраны достаточно низкие по себестоимости, но довольно широкого спектра применения программные продукты, такие как MapInfo, Arc GIS, QGIS, Office, Microsoft Office Excel.
При использовании программы Arc GIS 9,3 и космических снимков Спот 4 (2015г.) была получена модель состояния поверхностного анализа изучаемой территории Гиссарской Долины, результаты представлены на рисунке 3.
Рис. 3. Карта состояния склонности изучаемой территории
Характер распределения осадков в пределах водосбора определяется расположением данной зоны в глубине обширного материка, находящегося частично в субтропической зоне, годовое количество осадков в водосборах по мере приближения к предгорной зоне возрастает с 100-200 мм до 300-500 мм (рис.4).
Экспозиция склонов
Рис.4. Карта состояния склонности изучаемой территории
Из рисунков 3 и 4 наглядно видно, что проблема районирования богарного земледелия, как с климатической, так и сельскохозяйственной точек зрения, является значительно более сложной, так как в этом случае ограничивающим фактором растениеводства является не только температура, но и влажность.
Таким образом, по сути, эти ГИ-технологии демонстрируют комплексный подход к решению множества задач, с наглядным их представлением и комплексным моделированием. Важным преимуществом такого подхода является возможность создания единого Интернет-ресурса и обеспечения доступа к геопространственным данным заинтересованным лицам, на различных уровнях, включая уровень Республики [6].
Возможно обеспечение доступа к информации, предоставляемой на основе государственных информационных ресурсов о сельскохозяйственных землях на основе использования геопортала ГАС «АгроУправление» в авторизированном доступе. Важно отметить, что сбор информации о землях сельскохозяйственного назначения во всех используемых системах в Республике Таджикистан проводится в основном в разрезе федерального, регионального, муниципального уровнях и, значительно реже, отдельных сельскохозяйственных предприятий, а тем более для полей севооборотов.
Геоинформационные технологии обеспечивают широкие возможности при разработке систем управления орошаемыми землями. ГИС позволяет структурировать информацию
географического (пространственного) положения объектов - источников данных, что имеет особое значение для управления состоянием окружающей природной среды.
Так как для адаптации всех составляющих систем орошаемого земледелия необходима полная и систематическая информация о свойствах почв, грунтовых вод, оросительной сети и др. по конкретным полям хозяйства, то в основе информационного обеспечения должен находиться локальный комплексный ГИС-мониторинг [7,8].
Естественной и обязательно возникающей проблемой мониторинга агроландшафтов является проблема перехода от точечно привязанных данных о состоянии показателей мелиоративного состояния земель и их почвенного плодородия к цифровым моделям пространственного распространения этих показателей в слоях цифровых карт. В настоящее время разработано много средств построения моделей пространственного распространения с помощью интерполяции и аппроксимации точечных данных. Нашей задачей был подбор оптимальных методов и разработка алгоритмов их применения в конкретных условиях поливных земель Таджикистана [9].
Таким образом, нами сделан вывод, что важнейшими составляющими цифровой карты для мелиоративных земель являются слои, отражающие уровень грунтовых вод, засоление поливных земель и прилегающих территорий [10]. В связи с чем, к информационной системе должны быть предъявлены требования, которые должны обеспечить следующие показатели:
- соответствовать организационным структурам эксплуатации орошаемых земель;
- отражать структуру, свойства и взаимосвязи наблюдаемых объектов и процессов, в них протекающих;
- представлять мелиоративные земли в виде неотъемлемой части такого элемента окружающей природной среды как агроландшафт;
- обеспечивать безопасность и конфиденциальность информации, а также свободный доступ абонентам;
- иметь организационное, программное, техническоеб, математическое, методическое, лингвистическое, метрологическое и правовое обеспечение;
- предоставлять оперативно и в доступной форме информацию за весь период наблюдений для различных моделей анализа и прогнозирования.
Результаты полученных исследований могут быть использованы при мониторинге состояния мелиоративных земель, совершенствовании системы природопользования и оптимизации природной среды Гиссарской Долины.
Список использованной литературы
1. Алиев Н.Н. Анализ и оценка орошаемых земель Гиссарского района с использованием Геоинформационных технологии/ Сборник научных статей Международная научно практическая конференция «Наука и инновация в XXI веке: Актуальные вопросы, достижения и тенденции развития», Душанбе 4.02.2017г., С. 30-31// Рахмихудоев Г., Алиев Н.Н.
2. Каторгин И.Ю. /Анализ и оценка агроландшафтов Ставропольского края с использованием геоинформационных технологий: дис. ... канд.географ. наук//И.Ю. Каторгин. - Ставрополь.: СГУ. - 2004. - 167 с.
3. Моисеев Н.Н. О методологии математического моделирования процессов сельскохозяйственного производства // Вестник с- х. науки, 1984. -№1.-С.14-20.
4. Мустафаев Ж.С., Козыкеева А.Т., Сатыбаева Р.Б. Эколого-мелиоративный мониторинг агроландшафтных систем на орошаемых землях// http://www.rusnauka.com/33_DWS_2013/Agricole/3_146016.doc.htm (на 09.09.18).
5. Бобокалонов Джамолиддин Муроталиевич «Морфологическая структура и устойчивость развития листьев Platanus orientalis в условиях техногенного загрязнения Гиссарской долины (Таджикистан)», дисс. К.биолог.н., г.Душамбе, 2018г., С.113.
6. Геоаналитическая система «Агроуправление» теперь и в Тамбовской области-2013. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://press.scanex.ru/php/ru/news/item/3991-agro (Дата обращения 16.06.2014).
7. Кривоконева Е.Ю., Гончарова И.Ю. Мониторинг земель с применением ГИС-технологий/ Е.Ю., Кривоконева, И.Ю., Гончарова. Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 4(04), 2011 г.
8. Пронько Н.А., Корсак В.В. Управление орошаемым земледелием на основе использования информационных технологий// Научная жизнь, 2012 № 2, С. 80-87.
9. Пронько Н.А., Корсак В.В., Корнева Т.В. ГИС-мониторинг мелиоративного состояния орошаемых земель (на примере сухостепного Заволжья) // Мелиорация и водное хозяйство. - 2008.
10. Мурашева А.А. Эффективность управления природопользованием региона (на примере Дальневосточного федерального округа)// А. А. Мурашева/ Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Государственный университет по землеустройству. — Москва, 2006, 213с.
