CC BY
5
ЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ
УДК 574(5)
РОЛЬ ФАКТОРОВ РЕГИОНАЛЬНОЙ И ЛОКАЛЬНОЙ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ПРИ ОЦЕНКЕ ХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРРИТОРИЙ ВНУТРЕННЕЙ АЗИИ
Дмитрий Сергеевич Дубовик
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат географических наук, зав. кафедрой экологии и природопользования, тел. (383)361-08-86, e-mail: d.d@ngs.ru
Евгения Ивановна Баранова
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры экологии и природопользования, тел. (383)361-08-86, e-mail: evg.dxn@yandex.ru
Крайняя «ранимость» степных экосистем Внутренней Азии в условиях сурового климата и антропогенной нагрузки обуславливает важность вопросов изучения оперативной оценки хозяйственного использования, планирования и рационального управления территорией.
В качестве оперативной, независимой оценки хозяйственного использования территорий Внутренней Азии, основы для последующего экологического мониторинга и рационализации управления предлагается методика с применением данных дистанционного зондирования. В результате проведенного исследования установлены площади фактически используемых пашен, залежей, а также участков с нарушенным растительным покровом на залежах; проведено районирование территории в пределах исследуемого участка котловины.
Полученные данные показывают, что недооценка азональных и локальных факторов дифференциации природной среды приводит к существенным и длительным негативным последствиям как для природной среды, так и для хозяйственной деятельности местного населения.
Ключевые слова: котловина, хозяйственное использование, модель рельефа, районирование, степные экосистемы, оценка территории, данные дистанционного зондирования.
Введение
К Внутренней Азии относят глубинные территории самого мощного континента Земли со сложным чередованием разноразмерных горных массивов, межгорных котловин, с большими гипсометрическими амплитудами и поразительным разнообразием жизни. В административном отношении это территории республик Алтай, Тыва, Бурятия, Читинской области Российской Федерации, всей Монголии и трех северных областей Китайской Народной Республики [1].
Данный регион интересен тем, что в условиях сурового резко континентального климата и разнообразных геолого-геоморфологических условиях здесь, с одной стороны, представлено множество сложно сочетающихся на небольших территориях геосистем, множество уникальных природных и природ-но-культурных объектов, большое количество редких и исчезающих видов флоры и фауны, а с другой стороны, до сих пор сохраняется традиционный уклад природопользования и невысокая численность местного населения, которые позволили сохранить до настоящего времени естественный облик природной среды [2-4].
Условия сурового климата и возрастающая антропогенная нагрузка на степные экосистемы Внутренней Азии обуславливают необходимость в изучении, оперативной оценке хозяйственного использования, планирования и рационального управления территорией.
Одним из характерных примеров территорий Внутренней Азии является Улуг-Хемская котловина Республики Тыва.
За последнее столетие в Туве неоднократно происходили значительные изменения в политическом и социальном строе, и, как следствие, в хозяйственном использовании территории и образе жизни местного населения. Централизация хозяйства, уход от традиционного кочевого пастбищного скотоводства и активная распашка равнинных территорий, а затем капитализация хозяйства и бессистемный выпас скота привели к существенной деградации степных экосистем Улуг-Хемской котловины [5-7].
Объект и методы исследования
В качестве оперативной, независимой оценки хозяйственного использования территорий Внутренней Азии и основы для последующего экологического мониторинга и рационализации управления предлагается следующий подход.
Объектом исследования был выбран участок Улуг-Хемской котловины, ограниченный реками Улуг-Хем, Каа-Хем и Элегест с севера и запада, и границей котловины с востока и юга. Именно здесь проживает подавляющая часть населения Тувы, сосредоточены запасы угля, располагаются многие ценные природные объекты. Данный участок охватывает всю юго-восточную и большую половину центральной части котловины и включает контрастный набор экосистем: от сухих степей на светло-каштановых почвах и массивов незакрепленных песков в центральной части котловины до степей на черноземных почвах, лесостепных и лесных экосистем в юго-восточной части.
Для оценки территории, были использованы данные Landsat 5, 7, 8, почвенная карта Республики Тыва, топографические карты масштаба 1: 200 000 [8-11]. Подготовка данных Landsat осуществлялась с использованием программного комплекса Erdas Imagine 2013 и включала в себя синтезирование цветных изображений, построение растительных индексов, увеличение пространственного разрешения цветных изображений за счет панхроматического
канала. Дешифрирование снимков, векторизация картографической информации, построения матриц высот и производных данных осуществлялись в ГИС «Карта» [12-15].
С использованием всего комплекса пространственных данных по состоянию на август - сентябрь 2013 года было выполнено дешифрирование пашен, залежей, пастбищ, открытых песков и некоторых других объектов, отражающих природные условия и использование территории, а также в их пределах выделены участки с нарушенным растительным покровом.
На основе горизонталей, отметок высот, урезов воды и пунктов ГГС, векторизованных с топографических карт, была построена модель рельефа исследуемого участка котловины. На ее основе созданы матрица уклонов и растровое изображение экспозиций склонов.
Районирование исследуемой части котловины осуществлялось на основе следующих критериев:
1) отличие климатических условий, в первую очередь увлажнения в различных частях котловины;
2) различные типы геолого-геоморфологического основания отдельных территорий;
3) исторически сложившиеся типы хозяйственного использования в разных частях котловины.
Изначально было проведено разделение исследуемой территории на две части, соответствующие центральной и юго-восточной частям котловины.
Воздушные массы, двигающиеся в пределах Тувы преимущественно с северо-запада, оставляют большую часть влаги на северных и западных склонах гор, обрамляющих Тувинскую котловину. Вторым существенным барьером при их дальнейшем движении на территорию Центральной Азии являются хребты Западного и Восточного Танну-Ола и нагорье Сангилен. Соответственно на их северо-западных склонах, т. е. в юго-восточной части Улуг-Хемской котловины и выпадают остатки влаги. Этим обусловлены климатические различия центральной и юго-восточной части Улуг-Хемской котловины.
Исследуемую территорию, как и многие другие предгорные области и котловины, с точки зрения доступности для большинства видов хозяйственной деятельности, а также по существенно различным природным условиям можно разделить на две части: равнинные участки с несущественными уклонами и территории, занятые преимущественно горными склонами и останцами, с сильно пересеченным рельефом.
Далее равнинная территория была разделена на относительно пониженные участки с близким залеганием грунтовых вод, в основном, в пределах речных долин, в непосредственной близости от водных объектов; территории, занятые открытыми либо слабо закрепленными растительностью песками или щебнем; равнинные территории с глубоким уровнем грунтовых вод, зональными типами почв, характерных для плакоров.
Еще один критерий районирования - исторически сложившиеся типы хозяйственного использования территории, которые определяют результат хозяйственной деятельности на том или ином участке к настоящему времени и, соответственно, во многом обуславливают возможности дальнейшего использования этого участка.
В процессе анализа территории, с использованием созданной пространственной основы для пашен, залежей, населенных пунктов, а также для двух вы-делов районирования (целинных пастбищ на плакорах и пастбищ на открытых и зарастающих песках), в центральной и юго-восточной частях котловины были определены следующие средние показатели:
- преобладающие типы почв;
- удаленность от водных объектов, населенных пунктов, дорог;
- абсолютная высота;
- экспозиция и крутизна склонов;
- доля деградированной площади растительного покрова (для залежей и пашен).
Результаты
На рис. 1 представлена картосхема районирования исследуемого участка котловины.
- вводные объекты населенные пункты
граница исследуемой территории
- части котловины (зоны)
- горные склоны, используемые в качестве пастбищ
- горные склоны труднодоступные, преимущественно лесные
- плакорные территории, преимущественно лесные, малоиспользуемые
- плакорные территории, преимущественно целинные пастбища
- плакорные территории, залежи, частично используемые в качестве пастбищ
- плакорные территории, периодически используемые под пашни
- плакорные, преимущественно селитебные, промышленные территории (населенные пункты, карьеры и др.)
- поймы, участки речных долин, низины с неглубоким залеганием грунтовых вод, используются преимущественно в качестве пастбищ
- открытые и зарастающие пески, частично подверженные выпасу пески и сильно щебенистые поверхности
Рис. 1. Районирование исследуемой территории
При примерно равном соотношении горных и равнинных территорий в разных частях котловины, в ее центральной, более засушливой части склоны покрыты преимущественно степной растительностью и используются в качестве пастбищ; в юго-восточной - лесной растительностью и практически не используются.
Используемые пашни полностью сосредоточены в юго-восточной части котловины, в 2013 г. их площадь составила чуть более 6 тыс. га. При этом площадь залежей в центральной части котловины более чем в три раза превышает площадь залежей в юго-восточной части котловины. Степные экосистемы в центральной части котловины намного более подвержены эрозионным процессам при пахотном использовании и их восстановление происходит гораздо медленнее (рис. 2).
1%
99%
I ненарушенный растительный покров - ненарушенный растительный покров
I нарушенный растительный покров ■ ^тленный растительный покров
а) б)
Рис. 2. Доля нарушенного растительного покрова в площади залежей в разных частях котловины: а) центральная часть котловины; б) юго-восточная часть котловины
Установлено, что залежи в равнинной части котловины расположены в пределах плакорных территорий под уклонами, не превышающими в среднем 3-4 градуса, как в центральной, так и в юго-восточной частях котловины, на абсолютных высотах в юго-восточной части в среднем 950-1 000 м над уровнем моря, 800-900 м - в центральной части котловины.
Заключение
Таким образом, лимитирующим фактором для пахотного земледелия как возможного способа использования территории в Улуг-Хемской котловине является климат. При этом основным критерием выбора фактического расположения пашен в ее юго-восточной части в настоящее время является близость от населенных пунктов (в среднем 2 км). Это свидетельствует о децентрализации хозяйства в регионе, использовании территорий исходя из возможностей и фактических потребностей местного населения, а не условий природной среды.
Более 70 % исследуемой территории так или иначе используется в качестве пастбищ. Это естественный для Внутренней Азии вид хозяйственной деятельности населения.
Полученные данные в целом достаточно ясно иллюстрируют тот факт, что недооценка азональных и локальных факторов дифференциации природной среды приводит к существенным и длительным негативным последствиям как для природной среды, так и для хозяйственной деятельности местного населения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Дедков В. П., Гунин П. Д. О роли растительности пустынь Центральной Азии в изменении климата // Вестник Балтийского Федерального Университета им. И. Канта. Сер. Естественные и медицинские науки. - 2013. - № 7. - С. 110-118.
2. Проблемы устойчивости экосистем и оценка их современного состояния / С. О. Он-дар, Н. И. Путинцев, А. Ч. Ашакоол, А. В. Базыри др. - Кызыл : ТувИКОПР СО РАН, 2000. - 127 с.
3. Мордкович В. Г. Зоологическая диагностика почв: императивы, предназначение и место в составе почвенной зоологии и почвоведения // Журнал общей биологии. - 2013. -Том 74, № 6. - С. 463-471.
4. Дубовик Д. С., Якутин М. В. Использование данных дистанционного зондирования Земли в мониторинге малых озер Убсунурской котловины (Тыва) // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2016. XII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 18-22 апреля 2016 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2016. Т. 2. - C. 74-78.
5. Якутин М. В., Анопченко Л. Ю. Использование карт разных годов издания в анализе темпов обсыхания озерной системы Чаны - Абышкан - Сумы - Чебаклы // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2017. - № 2. - С. 56-59.
6. Boyerahmadi M., Raiesi F., Mohammadi J. Influence of different salinity levels on some microbial indices in the presence and absence of plant's living roots // Water and Soil Science. -2010. - Vol. 14. - P. 103-115.
7. Якутин М. В., Дубовик Д. С., Анопченко Л. Ю. Оценка динамики водного зеркала малых озер Убсунурской котловины (Тыва) по материалам дистанционного зондирования // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2016. - № 1. - С. 71-74.
8. Harms T. K., Grimm N. B. Hot spots and hot moments of carbon and nitrogen dynamics in a semiarid riparian zone // Journal Geophysical Research. - 2008. - V. 113. - G01020.
9. Инвентаризация городских зеленых насаждений средствами ГИС / Л. К. Трубина, О. Н. Николаева, П. И. Муллаярова, Е. И. Баранова // Вестник СГУГиТ. - 2017. - Т. 22, № 3. -С.107-119.
10. Николаева О. Н. Пространственная интерпретация природно-ресурсных данных при разработке картографического обеспечения для управления природопользованием // Вестник СГУГиТ. - 2016. - Вып. 2 (34). - С. 105-111.
11. Yakutin M., Anopchenko L., Conen F. Microbial biomass and soil organic carbon accumulation on a former lakebed near Novosibirsk, Russia // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. - 2016. - V.179. - P. 190-192.
12. Николаева О. Н. О системном подходе к картографированию природных ресурсов для оптимизации природопользования региона // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. -2012. - № 3. - С. 90-94.
13. Дышлюк С. С., Ромашова Л. А., Николаева О. Н. К вопросу формализации процесса создания тематических карт в ГИС-среде // Вестник СГУГиТ. - 2015. - Вып. 2 (30). -С. 78-85.
14. Trubina L. K., Khlebnikova T. A., Nikolaeva O. N. Methods of Urban Territories' Environmental Assessment Using Geospatial Data Integration // Journal of Asian Scientific Research. -2015. - No.1. - P. 1-8
15. Якутин М. В., Дубовик Д. С. Использование данных дистанционного зондирования в мониторинге экосистем Турано-Уюкской котловины // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2012. - № 1. - С. 75-78.
Получено 13.07.2018
© Д. С. Дубовик, Е. И. Баранова, 2018
ROLE OF REGIONAL AND LOCAL PHYSICAL-GEOGRAPHICAL DIFFERENTIATION FACTORS IN ECONOMY USE EVALUATION OF INNER ASIA TERRITORIES
Dmitrij S. Dubovik
Siberian State University of Geosistems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D., Head of the Department of Ecology and Environmental Management, phone: (383)361-08-86, e-mail: d.d@ngs.ru
Evgeniya I. Baranova
Siberian State University of Geosistems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D., Associate Professor, Department of Ecology and Environmental Management, phone: (383)361-08-86, e-mail: evg.dxn@yandex.ru
Extreme "vulnerability" of Inner Asia steppe ecosystems in condition of severe climate and anthropogenic burden underlines the importance of questions of studying operational evaluation of economic use, planning and rational territory management.
For operational independent evaluation of Inner Asia territory economic use, the basis for subsequent ecological monitoring and management rationalization was suggested the methodology with using remote sensing data. The result of conducted research stated the squares of actually used arable lands, deposits and also the parcels with damaged vegetation cover on deposit areas; was conducted the zoning within the basin parcel under research.
The obtained data show that underestimation of azonal and local factors of environmental differentiation leads to substantial and longstanding negative consequences both for environment and economic activity of local people.
Key words: basin, economic use, relief model, zoning, steppe ecosystems, territory assessment, remote sensing data.
REFERENCES
1. Dedkov, V. P., & Gunin, P. D. (2013). About a role of vegetation of deserts of Central Asia in climate change. Vestnik Baltijskogo Federal'nogo Universiteta im. I. Kanta. Seriya: Estestvennye i medicinskie nauki [Vestnik Immanuel Kant Baltic Federal University. Series: Natural and medical sciences], 7, 110-118 [in Russian].
2. Ondar, S. O. Putintsev, N. I., Ashakool, A.,Ch., & Bazyri, A. V. (2000). Problemy ustojchivosti ekosistem i ocenka ih sovremennogo sostoyaniya [Problems of stability of ecosystems and assessment of their current state]. Kyzyl: TuvIENR SB RAS, 127 p. [in Russian].
3. Mordkovich, V. G. (2013). Zoological diagnostics of soils: Imperatives, purposes, and place within soil zoology and pedology. Zhurnal obshchej biologii [Biology Bulletin Reviews], 74(6), 463-471 [in Russian].
4. Dubovik, D. S., & Yakutin, M. V. (2016). The use of remote sensing data in the monitoring of small lakes of Ubsunur depression (Tuva). In Sbornik materialov Interekspo GEO-Sibir'-2016: Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii: T. 2. Distancionnye metody zondirovaniya Zemli i fotogrammetriya, monitoring okruzhayushchej sredy, geoekologiya [Proceedings of Interexpo GEO-Siberia-2017: International Scientific Conference: Vol. 2. Distant Methods of Intubation of Earth and Photogrammetry, Monitoring of a Surrounding Medium, Geoecology] (pp. 74-78). Novosibirsk: SSUGT Publ. [in Russian].
5. Yakutin, M., & Anopchenko, L. (2017). Use of maps published in different years to analyse the rate of the Chany-Abishcan-Sumy-Chebakly lake system desiccation. Izvestiya vuzov. Geodeziya i aerofotos"emka [Izvestiya Vuzov. Geodesy and Aerophotography], 2, 56-59 [in Russian].
6. Boyerahmadi, M., Raiesi, F., & Mohammadi, J. (2010). Influence of different salinity levels on some microbial indices in the presence and absence of plant's living roots. Water and Soil Science, 14, 103-115.
7. Yakutin, M., Dubovik, D., & Anopchenco, L. (2016). Assessment of the dynamics of the water surface of small lakes Uvs Nuur depression (Tuva) based on remote sensing. Izvestiya vuzov. Geodeziya i aerofotos"emka [Izvestiya Vuzov. Geodesy and Aerophotography], 1, 71-74 [in Russian].
8. Harms, T. K., & Grimm, N. B. (2008). Hot spots and hot moments of carbon and nitrogen dynamics in a semiarid riparian zone. Journal Geophysical Research, 113, G01020.
9. Trubina, L. K., Nikolaeva, O. N., Mullayarova, P. I., & Baranova, Ye. I. (2017). GIS-Based Inventory of Urban Green Spaces. Vestnik SGUGiT [Vestnik SSUGT], 22(3), 107-119 [in Russian].
10. Nikolaeva, O. N. (2016). Spatial interpretation of natural resources data due to development of cartografic provision for natural resources management. Vestnik SGUGiT [Vestnik SSUGT], 2(34), 105-111 [in Russian].
11. Yakutin, M., Anopchenko, L., & Conen, F. (2016). Microbial biomass and soil organic carbon accumulation on a former lakebed near Novosibirsk, Russia. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 179, 190-192.
12. Nikolaeva, O. N. (2016). On the system approach to natural resources mapping for optimizing regional natural resources management. Izvestiya vuzov. Geodeziya i aerofotos"emka [Izvestiya Vuzov. Geodesy and Aerophotography], 3, 90-94 [in Russian].
13. Dyshlyuk, S. S., Nikolayeva, O. N., & Romashova, L. A. (2015). To the question of formalization of the process of creating thematic maps in GIS environment. Vestnik SGUGiT [Vestnik SSUGT], 2(30), 78-85 [in Russian].
14. Trubina, L. K., Khlebnikova, T. A., & Nikolaeva, O. N. (2015). Methods of Urban Territories' Environmental Assessment Using Geospatial Data Integration. Journal of Asian Scientific Research, 1, 1-8.
15. Yakutin, M. V., & Dubovik, D. S. (2012).Use of data of remote sensing in monitoring of ecosystems of the Tourist's ANO-Uyuksky hollow. Izvestiya vuzov. Geodeziya i aerofotos"emka [Izvestiya Vuzov. Geodesy and Aerophotography], 1, 75-78 [in Russian].
Received 13.07.2018
© D. S. Dubovik, E. I. Baranova, 2018
