CC BY
29
УДК 332:63
С.Я. Кудряшова, Л.Ю. Дитц
Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Новосибирск
ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Биологическое разнообразие почв, учитывая его ведущую роль в формировании биологического разнообразия в целом, и как основную базу всемирной продовольственной безопасности, включено Международной Конвенцией в число приоритетных эколого-экономических программ по сохранению и устойчивому использованию сельскохозяйственных земель (UNEP, 2005). На одном из первых этапов работы Конвенции, деятельность которой продолжается уже на протяжении трех десятилетий, были определены принципы разработки индикаторов биоразнообразия в дальнейшем включенные в проекты по созданию методов оценок наземного, морского и других видов биоразнообразия. Следует отметить, что в результате выполнения данных проектов, в настоящее время существует около 50 индексов, предназначенных для оценки биоразнообразия, в том числе энтропийные меры оценки разнообразия и сложности. Однако, на тот период времени, в планах экспертного совета разработка информационных систем, определение критериев и индикаторов для эколого-экономической оценки и мониторинга биоразнообразия предусмотрены не были, поэтому основным способом оценки трансформации почвенного покрова пока остается пространственно-временной анализ полигональных карт.
Другой, не менее важной проблемой является выбор таксономического компонента почвенного биоразнообразия. В соответствии с основными положениями, сформированными Конвенцией, биологическое разнообразие присуще всем экосистемам, как естественным, так и управляемыми и является самостоятельным объектом исследования, сохранения и устойчивого использования. В понятие биологическое разнообразие включается число различимых типов биологических объектов или явлений и частота их встречаемости на фиксированном интервале пространства и времени. В экологии - это показатель сложности экосистемы и разнокачественности ее компонентов. Отмечают разнообразие экосистем по структурным, функциональным составляющим, и по масштабу.
Как показывают результаты многих исследований, кроме перечисленных вопросов, для оценки биоразнообразия очень важным является проведение его оценки в динамике, а не просто в одной точке за отдельный отрезок времени. Довольно часто сделать это с большой степенью точности не представляется возможным из-за отсутствия соответствующих данных даже в отношении таксономического компонента биоразнообразия, по которому имеется большой объем информации.
В отношении биологического разнообразия почв данные проблемы, как нам представляется, наиболее эффективно могут быть решены с использованием геоинформационных технологий, позволяющих стационарные и полустационарные описания пространственных единиц
почвенного покрова сочетать с дешифрированием их пространственно -временных характеристик по аэрокосмическим снимкам. Атрибутивные базы данных ГИС могут быть использованы для проведения оценок экологических последствий на состояние почвенного разнообразия.
Исследованные нами почвы лесостепи Приобья составляют наиболее ценный в агрономическом отношении фонд сельскохозяйственных земель Западной Сибири, которые в настоящее время практически полностью распаханы, а некоторые из них используются как объект орошения. В данной работе нами проведена оценка современного состояния биологического разнообразия почв ключевых участков и его ретроспективный анализ с учетом специфики природных и антропогенных нарушений конкретных природно-сельскохозяйственных выделов.
В качестве опорных единиц учета биологического разнообразия были выбраны подразделения ландшафтной структуры территории, такие как почвенные контуры естественных и используемых экосистем. Для площадной оценки участков с разной степенью нарушенности нами были использованы: общегеографическая карта как основа для географической коррекции аэрокосмических снимков; растровые и цифровые карты почвенного покрова М 1: 25000 1989 и 2000 гг., схема землепользования района, материалы об основных видах природопользования, как вспомогательные при дешифрировании снимков и космические снимки высокого разрешения (Landsat 1989, 2005 гг.), отражающие современное состояние границ почвенных контуров. Основным методом интерпретации космических снимков служило визуальное экспертное дешифрирование в среде ГИС ArcView. Результаты первичного анализа снимков на участках с типичными видами антропогенных нарушений были откорректированы путем наземного исследования ключевых участков. В итоге проведенных работ нами была создана пространственная модель экосистем территории, картографическая часть ГИС которой представляет собой цифровую карту современного почвенного покрова и слой, характеризующий почвенный покров очередного тура почвенного обследования, которое привело к изменению площадей разных типов антропогенных ландшафтов (рис. 1).
Особенностью выбранных нами ключевых участков является то, что с момента вовлечения их в сельскохозяйственное производство на их территории несколько раз изменялась структура землепользования. С массовой распашкой земель в середине прошлого века, преобразование естественных экосистем в сельскохозяйственные угодья привело к значительному изменению экосистемного, следовательно, и почвенного разнообразия. В дальнейшем, с повышением интенсивности производства и развитием оросительных мелиораций, вероятность изменения почвенного разнообразия еще больше возрастает. Как представлено в таблице, по данным государственного учета земель за десятилетний период конца прошлого века от 30 до 100 % площади контуров, занимаемых отдельными почвенными типами, были переведены из категории пашен в залежи.
Рис. 1. Трансформация типового почвенного разнообразия ключевых участков в результате А - распашки и Б - развития оросительных мелиораций
Таблица 1. Изменение структуры землепользования ключевых участков по
результатам обследований 1989 и 2000 гг.
Типы почв Площадь, % от площади, занимаемой почвенным типом
1989 г. 2000 г.
пашни сенокосы и пастбища пашни сенокосы и пастбища
Черноземы выщелоченные 100 0 70,7 29,3
Черноземы оподзоленные 100 0 12,4 87,6
Черноземы обыкновенные 100 0 19,6 80,4
Лугово-черноземные 100 0 95,5 4,5
Черноземы выщелоченные в комплексе с серыми лесными 100 0 1,2 98,8
Черноземы оподзоленные в комплексе с серыми и светло- серыми лесными 100 0 6,6 93,4
Для оценки трансформации почвенного биоразнообразия на ключевых участках нами была проведена энтропийная оценка разнообразия почв и рассмотрена возможность использования интегрального индекса (аэрокосмические снимки) типового разнообразия. Единицей оценки был выбран почвенный контур и соответствующая ему площадь. Отдельно для ненарушенного (до начала антропогенного воздействия) и трансформированного почвенного покрова было определено число почвенных контуров и вычислена их вероятность. По формуле Шеннона были рассчитаны частные энтропии, которые затем, по правилу аддитивности, суммировались.
В результате проведенного анализа было установлено, что увеличение неопределенности структурного разнообразия почв ключевых участков, главным образом, связано с таким видом антропогенной деятельности как распашка территории. Суммарно, на площади двух ключевых участков данный фактор увеличивает коэффициент типового разнообразия в 1,2 раза. Значительное увеличение числа почвенных разностей связано также с развитием оросительных мероприятий на распаханных территориях. В среднем вклад данного фактора в повышение типового разнообразия почв орошаемого участка достигает 20 %.
© С.Я. Кудряшова, Л.Ю. Дитц, 2007
