Воскресенье, 04.12.2016, 21:20
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту


Главная » Статьи » Экология

ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ПОЧВ АРИДНЫХ ПАСТБИЩНЫХ ЛАНДШАФТОВ

ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ПОЧВ АРИДНЫХ ПАСТБИЩНЫХ ЛАНДШАФТОВ

А. А.Тубалов,
Всероссийский научно-исследовательский агролесомелиоративный институт, г. Волгоград

В статье представлены материалы крупномасштабного картографирования почвенного покрова аридных пастбищных ландшафтов. Подробно исследован вопрос пространственного распределения в регионе исследования почв различного гранулометрического состава. Работа произведена на основе применения данных дистанционной съемки, топографических и тематических карт разных масштабов, а также данных полевых и лабораторных исследований почвенного и растительного покрова. Методической основой выполненных изысканий являются работы отдела ландашафтного планирования и аэрокосмических методов исследований Всероссийского НИИ агролесомелиорации. Выполнено исследование литературных источников, содержащих материалы ранее проведенных научных изысканий региона исследования. Процесс картографирования осуществлен с привлечением современных пакетов прикладных программ обработки растровых изображений. Топографическая привязка собранных в ходе проведения полевых исследований осуществлена на основе применения GPS технологий. Изучена структура распределения почв разного гранулометрического состава в Харабалинском районе Астраханской области. На основе аэрокосмической информации дана оценка пространственному распределению очагов опустынивания. Произведено сопоставление данных, характеризующих природные особенности почвенного покрова изучаемой территории с пространственными закономерностями развития очагов опустынивания. Представленные материалы данной статьи связаны с ранее опубликованными автором материалами и являются их логичным развитием.

Ключевые слова: ландшафты, аридность, пастбища, почвы, фотоэталон, состав, травостой, фототон.


Введение. Актуальность исследований гранулометрического состава почв аридных пастбищных ландшафтов обусловлена увеличением площадей опустыненных и деградированных земель.

Основная цель проводимых исследований - определение и картографирование пространственного распределения почв по гранулометрическому составу в опустыненных ландшафтах Астраханской области.
Материалы, полученные в результате достижения поставленной цели, могут стать основой для разработки мелиоративных и природоохранных мероприятий.

Объекты и методы. Объектом исследований являлись пастбищные ландшафты Харабалинского района Астраханской области. Общая площадь полигона исследований более 5000 км2.

Основным полигоном для проведения полевых исследований являлась территория герпетологического заказника «Пески Берли». Он был создан в целях сохранения местообитания большого числа видов рептилий, в т. ч. редких, занесенных в Красную книгу. Общая площадь особо охраняемой территории равна 3064 га.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи [7, 8, 5, 1, 2]:
-    выполнен анализ материалов литературных и картографических источников информации, содержащих результаты научных изысканий, имеющих отношение к рассматриваемому вопросу;
-    осуществлена обработка и предварительное дешифрирование дистанционных и картографических материалов;
-    осуществлено картографировование почв по гранулометрическому составу;
-    разработана локальная геоинформационная система почв Харабалинского района Астраханской области и определены площади деградированных и опустыненных земель.

Результаты исследований и их обсуждение. По результатам работ с литературными и архивными материалами особо следует отметить два источника. Первый - книга «Почвы Прикаспийской низменности (северо-западной части)», автор профессор Ковда В. А. [4] - представляет собой отчет и обобщение полевых научных исследований, проведенных в ходе целого ряда экспедиций в период с 1932 по 1938 гг., организованных Академией наук СССР. В ней содержатся важные материалы, раскрывающие генезис и характер распространения почв различного гранулометрического состава в регионе исследования. Второй - почвенная карта РСФСР масштаба 1:2500 000, подготовленная обширным коллективом почвоведов и картографов под руководством главного редактора В. М. Фридланда и изданная в 1988 году главным управлением геодезии и картографии [9], которая, несмотря на обзорный масштаб, дает представление о распределении основных типов почв в исследуемом регионе и характеризует почвообразующие породы по гранулометрическому составу (песчаные супесчаные, песчаные супесчаные щебнистые, глинистые и суглинистые, глинистые и суглинистые щебнистые, плотные щебнистые, рыхлые вулканические, слоистые).

В ходе предварительных камеральных работ были разработаны космокарты, которые обеспечивали возможность проведения дешифровочных работ в выбранных границах. Материалы дистанционного зондирования земли, примененные в исследованиях, датируются июнем 2010 года [12].

Топографические карты содержат важную графическую и атрибутивную информацию, необходимую для разработки карт распределения почв по гранулометрическому составу. Для геоинформационного картографирования за основу были взяты топографические карты масштаба 1 : 25 000.

Для создания космокарты использовались трансформированные, спутниковые кос- моснимки GeoEye с сверхвысоким разрешением. На основе алгоритма обработки изображения K - means, программного комплекса ENVI, исходный растровый образ был трансформирован в изображение, содержащее шесть основных кластеров [6]. Применение процедуры трансформирования позволяет улучшить характеристики изображения, что способствует дешифрированию и упрощает процесс создания почвенных контуров.

Для дешифрирования почвенных контуров различного гранулометрического состава были применены программные комплексы ENVI, Photoshop. С использованием наложения была создана многослойная локальная ГИС. В результате были уточнены границы между почвенными разностями на территории исследования. Следует отметить, что почвы Волго-Ахтубинской поймы, в связи с особенностями их образования и развития, имеют характеристики, существенно отличающиеся от почв других территорий Астраханской области, их изучение и картографирование представляет отдельную научную задачу, которая будет решаться в последующем.

Окончательное дешифрирование и картографирование осуществлялось на основе разработанных дешифровочных признаков и фотоэталонов основных типов почв, выявленных в ходе полевых экспедиционных исследований в период 2013 - 2014 гг. [11].

Для примера в статье приведен материал описания фотоэталона бурой полупустынной почвы.

Ключевой участок для исследования бурой полупустынной почвы был заложен в 15 км на север от населенного пункта Харабали, на границе с песчаным массивом «Нижние Берли». Географические координаты: 47°33'697"с.ш.; 47°14'420"в.д.

Изучаемая территория характеризуется засушливостью, безводностью и бес- сточностью.

Яркой чертой почвенного покрова является комплексность, связанная с развитым микрорельефом, где незначительные различия в перераспределении осадков оказывают существенное влияние на растительный покров, солевой режим почв и процесс гумификации.

Растительный покров характеризуется преобладанием полынно-злаковых ассоциаций, наиболее часто встречаются полынь белая (Artemisia lercheana Web.), полынь песчаная (Artemisia arenaria), мятлик луковичный (Poa bulbosa L.), рожь дикая (Secale sylvestre), клоповник пронзенный (Lepidium perfoliatum L.).

Космоснимок ключевого участка, на котором проводились полевые работы по исследованию и фотоэталонированию бурой полупустынной почвы, представлен на рисунке 1.


 

Рисунок 1 - Космоснимок (I) и фотографии ключевого участка (II) и растительного покрова (III) фотоэталона бурой полупустынной почвы

В таблице 1 представлены данные лабораторных исследований почвенных образцов, отобранные на этом ключевом участке.

Таблица - 1 Данные лабораторных исследований гранулометрического состава бурой     полупустынной почвы    

Анализ данных, представленных в таблице 1, показывает, что при увеличении глубины изменения гранулометрического состава почв направлены в сторону «утяжеления». Однако абсолютные показатели содержания частиц размером 0,01 мм (%) не выходят за рамки классификационной категории «суглинок легкий» [3].

В ходе полевых исследований были изучены растительные группировки всех основных типов почв региона исследования: песчаных пустынных, бурых пустынных и солонцов [10]. Обработанные в лабораторных условиях материалы стали основой для проведения картографических работ.

По результатам исследований распределения почв по гранулометрическому составу в регионе исследований разработана ГИС (рисунок 2). ГИС многослойна, кроме слоев, отображающих основные группы почв по гранулометрическому составу, она содержит геоинформационный слой, характеризующий распределение очагов опустынивания.

 
Рисунок 2 - Карта распределения почв по гранулометрическому составу в Харабалинском районе Астраханской области

Геоинформационный анализ дает возможность выявить пространственные закономерности в распределении гранулометрического состава почв исследуемых территорий:
-    Подавляющее большинство почв Харабалинского района Астраханской области имеет «легкий» гранулометрический состав (пески и супеси).
-    В пространственном распределении почв по гранулометрическому составу в исследуемом регионе отмечается увеличение количества песчаных массивов и солончаков в направлении северо-запада на юго-восток.
-    Наблюдается выраженный очаговый характер распространения участков опустынивания, их приуроченность к территориям поселений (что свидетельствует об антропогенных причинах опустынивания).

В таблице 2 представлено распределение площадей, очагов опустынивания на разных субстратах в Харабалинском районе Астраханской области.

Таблица - 2 Распределение площади очагов опустынивания в Харабалинском районе

Анализ таблицы 2 позволяет сделать вывод о том, что в наибольшей степени де- градирована растительность на песках - 14,1 % площади песчаных массивов исследуемого региона полностью лишены растительности.

Заключение. Результаты исследования показывают, что наибольшее распространение в Харабалинском районе Астраханской области получили почвы легкого гранулометрического состава, которые в наибольшей степени подвержены опустыниванию (пески и супеси занимают более 98 % площади). При этом значительные площади (более 500 км2) уже сейчас лишены растительного покрова, что свидетельствует о необходимости разработки специальных мелиоративных мероприятий по предотвращению дальнейшей деградации и восстановлению уже деградированных земель.

Разработанная ГИС может служить основой определения показателей и критериев для планирования природопользования в исследуемом регионе.

Библиографический список

1. Виноградов, Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем [Текст] / Б.В. Виноградов. - М.: Наука. 1984. - 320 с.
2. Виноградов, Б.В. Основы ландшафтной экологии [Текст] / Б.В. Виноградов. - М.: ГЕОС. 1998. - 418 с.
3. Качинский, Н.А. Механический и микроагрегатный состав почвы, методы его изучения. [Текст] / Н.А. Качинский. - М.: Академия наук СССР. 1958. - 192 с.
4. Ковда, В. А Почвы прикаспийской низменности (северо-западной части). [Текст] / В. А. Ковда. - М.: Академия наук СССР, 1950. - 253 с.
5. Кулик, К.Н. Агролесомелиоративное картографирование и фитоэкологическая оценка аридных ландшафтов [Текст]: монография / К.Н. Кулик. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2004. - 248 с.
6. Кулик, К.Н. Применение информационных технологий в агролесомелиоративном картографировании [Текст]: метод. пособие / К.Н. Кулик [и др.]. - М.: РАСХН. 2003. - 48 с.
7. Методические указания по дистанционному эколого-экономическому мониторингу аридных пастбищ на основе ГИС-технологий [Текст] / К.Н. Кулик [и др.]. - М.: РАСХН. 2009. - 37 с.
8. Методические указания по ландшафтно-экологическому профилированию при агролесомелиоративном картографировании [Текст] / К.Н. Кулик [и др.]. - М.: РАСХН. 2007. - 42 с.
9. Почвенная карта РСФСР [Карты]. - Издательство ГУГК, 1988.
10. Почвы СССР [Текст] / Т.В. Афанасьева, В.И. Василенко, Т.В. Терешина, Б.В. Шеремет. - М.: Мысль, 1979. - 380 с.
11. Тубалов, А.А. Оценка состояния растительного и почвенного покровов аридных пастбищных ландшафтов [Текст] /А.А. Тубалов, А.В. Вдовенко, А.С. Кравченко // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 20014. - № 1 (33). - С. 91-96.
12. Google карты [Электронный ресурс] www.google.ru.
 

Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование № 4 (40), 2015

Категория: Экология | Добавил: x5443 (08.02.2016)
Просмотров: 270 | Теги: пастбища, ландшафты, аридность | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2016