ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2013, № 7, с. 778-787
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
УДК 631.4
ОЦЕНКА ДИНАМИКИ ОПУСТЫНИВАНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА НИЗМЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ ДАГЕСТАНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ
© 2013 г. Н. В. Стасюк, Д. В. Добрынин
Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы
e-mail: v.m.kolesnikova@mail.ru Поступила в редакцию 22.11.2011 г.
Дана оценка динамики опустынивания и деградации почвенного покрова низменного Дагестана на основе сравнительного анализа разновременных почвенно-тематических карт и компьютерного дешифрирования космических снимков. В качестве диагностических показателей для пространственной оценки деструктивных нарушений использовано изменение состава почвенного покрова площадей луговых и типичных солончаков, не потерявших полностью биологической продуктивности (деградация), ареалов голых, пухлых, бугристых солончаков, дефлированных песков, полностью лишенных растительности и близких к геологическим образованиям (опустынивание). Выделены подрайоны со слабой, средней и сильной деградацией почвенного покрова, очаговым, нарастающим и площадным опустыниванием. Составлены разновременные картосхемы деградации и опустынивания почвенного покрова.
Ключевые слова: аллювиально-морские равнины, долговременный почвенно-картографический мониторинг, аэрокосмический мониторинг.
Б01: 10.7868/80032180X13070113
ВВЕДЕНИЕ
Опустынивание земель в настоящее время широко трактуется как их деградация в аридных, субаридных и субгумидных районах в результате действий различных факторов, в том числе климата и деятельности человека. Тем не менее, до сих пор опустынивание как проблема остается дискуссионной, потому что отсутствуют как четкие разграничения между природным и антропогенным опустыниванием [3], так и данные изучения динамики стадий опустынивания: потери почвами биологической продуктивности и их полного разрушения, когда уже невозможно восстановить плодородие [1]. В результате определение опустынивания как формы деградации земель также приводит к неоднозначным площадным оценкам его проявления [5]. Так, для Кизлярских пастбищ Дагестана отмечается, что процессом опустынивания в 2000 г. было охвачено 95% [2], или 47.5% земель [17], что также свидетельствует о различной интерпретации опустынивания земель. Проводимая в стране оценка де-градационных изменений земель с выделением классов опустынивания, агроэкологических групп, деградационных категорий, потенциальных и актуальных направлений деградации/опу-
стынивания скорее близка к инвентаризационной оценке земель.
В коллективной книге 2009 г. [14] рассматривается множество проблем, вызываемых опустыниванием, но в связи с отсутствием диагностических показателей и критериев оценки, отсутствует анализ временной пространственной динамики опустынивания почвенного покрова.
При оценке деградации и опустынивания почвенного покрова необходимо оперировать четкими диагностическими показателями этих процессов, потому что разные трактовки ведут за собой неточности учета и оценки во времени. Нами на основе долговременных исследований в равнинном Дагестане при оценке интенсивности проявления деструктивных изменений почвенного покрова опустынивание рассматривалось как высшая степень деградации с полной потерей биологической продуктивности экосистем, а деградация — как поэтапное уменьшение их биологической продуктивности — от слабой до сильной [23]. Поэтому в качестве основных показателей деградации почвенного покрова было принято участие в его составе луговых и типичных солончаков, не потерявших полностью биологической продуктивности, а показателей опустынивания — ареалов голых, пухлых, бугристых солончаков,
Рис. 1. Наземные индикаторы деградации (А, Б) и опустынивания (В, Г, Д, Е) почвенного покрова: А — солончаки луговые, Б — солончаки типичные, В — соровые солончаки, Г — голые солончаки, Д — дефлированные пески, Е — грунтовые дороги.
дефлированных песков, полностью лишенных растительности и близких к геологическим образованиям [23].
Цель настоящих исследований — дать оценку временной динамики опустынивания и деградации почвенного покрова равнинного Дагестана с использованием разновременных почвенно-те-матических карт, космических снимков и повторным использованием при их дешифрировании тех же признаков максимального проявления деструктивных процессов в таксонах ландшафтно-
геоморфологического районирования территории (рис. 1).
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследования проведены в двух крупных, хорошо изученных и сопредельных литолого-гео-морфологических и геохимических районах равнинного Дагестана: 1 — автоморфном (Терско-Кумская низменность) с долговременным пастбищным использованием земель, преимущественно с опустыниванием почв и 2 — гидро-
морфном (дельта Терека) с длительным орошением земель, преимущественно с деградацией почв. Оценка состояния почвенного покрова давалась несколько раз в результате периодических наземных съемок на основе аэрофотоснимков.
Компьютерное дешифрирование позднелет-них космических снимков MODIS TERRA проведено в 2000, 2001 и 2010 гг. Первая оценка деграда-ционных изменений почвенного покрова проведена в таксонах почвенного районирования, основами которого являются: условия формирования почв, их возраст, структура почвенного покрова и временны! е изменения. Вторая (2001 г.) и третья оценки (2010 г.) проведены на более детализированном районировании территории с дополнительным использованием цифровой модели рельефа, дающей более четкое вырисовывание структуры и состава почвенного покрова. Выделенные новые участки обозначены буквой Д в составе ранее выделенных почвенных подрайонов (рис. 2 I, II). Были вовлечены в обработку 1, 2, 3, 4, 7 каналы спектрорадиометра MODIS TERRA, использовали спектральные характеристики в видимом, ближнем и среднем ИК диапазоне. Все данные были приведены к пространственному разрешению 250 м с преобразованием яркостей алгоритмами эрмитовых сплайнов для минимизации искажений спектральных характеристик объектов. Данные разных лет были взаимно ориентированы между собой методами цифровой пространственной корреляции.
Таким образом, перед проведением дешифрования мы имели два разновременных цифровых изображения, состоящих из пяти спектральных каналов, пространственно скореллированных друг с другом.
Тематическая обработка цифровых данных проведена методами нейросетевого дешифрирования на базе алгоритмов GTM в программах Scanex Image Processor v.3.6.
Учитывая довольно низкое пространственное разрешение обрабатываемых данных, дешифрование проводилось с упором на спектральные признаки. Тем более, что для равнинных территорий с проявлениями деградации и опустынивания, спектральные признаки хорошо и удовлетворительно описывают практически все феномены. Одним из приемов, усилившим уверенность в корректности интерпретации спектральных признаков дешифрирования, явилось применение мультифенологиче-ского подхода, предполагающего анализ материалов дистанционного зондирования с учетом фенологических аспектов растительного покрова.
По результатам дешифрирования и интерпретации была сформирована векторная маска класса объектов для последующего ГИС-анализа. Использованы методические рекомендации, содержащиеся в опубликованных работах [6, 7, 12, 16, 27].
Прослежены изменения комплекса природно-антропогенных условий, на фоне которых протекает деградация и опустынивание почвенного покрова. Установлено, что масштабы максимального проявления деградации и опустынивания являются интегральным отражением агроэкологического состояния земель.
ИЗМЕНЕНИЯ ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ УСЛОВИЙ
Равнинный Дагестан отличается засушливостью климата, среднегодовой температурой воздуха 11.2°С в дельте Терека и 10.4—11.1°С в Тер-ско-Кумской низменности, которая повысилась с 1980 г. еще на 0.8°С, годовой суммой осадков менее 310 мм в дельте Терека и 250—300 мм в Терско-Кумской низменности. Характерно формирование погоды с продолжительными и сильными ветрами восточных и юго-восточных румбов. Имеют место дни с пыльными бурями.
Изученные районы находятся под влиянием регрессивно-трансгрессивных ритмов Каспийского моря: 1900—1977 гг. — падение уровня моря почти на 4 м, 1978—1995 гг. — повышение уровня моря на 2.5 м и с 1995 г. вновь слабое падение уровня [8]. Повышение среднегодовой температуры воздуха способствует аридизации территории, а повышение уровня моря — затоплению значительных площадей в побережье Кизлярско-го залива Терско-Кумской низменности и дельты Терека.
С 50-х гг. прошлого века началось широкомасштабное использование земель под отгонные пастбища в Терско-Кумской низменности и под орошаемое земледелие в дельте Терека. Естественное состояние природных ресурсов Терско-Кумской низменности, почти безводного района, с доминированием полупустынных почв, солончаков и песков со второй половины XX в. меняется под влиянием интенсивных техногенных и антропогенных пастбищных нагрузок, увеличения количества и протяженности грунтовых дорог, артезианских скважин, скотопрогонов, нефте- и газопроводов, карьеров добычи полезных ископаемых. Это привело к сокращению площадей природных естественных экосистем в результате деградации и опустынивания (деструкции), а также к уменьшению кормовой ценности пастбищ и, особенно, к сокращению площадей хорошей кормовой ценности.
В дельте Терека — гидроморфном районе, с доминированием луговых почв и солончаков, основные деградационные изменения почвенного покрова вызваны изменением масштабов орошения земель. В результате, за последние 50 лет прошлого века изменилась структура землепользования, гидрологические условия территорий после
сооружения Каргалинского гидроузла и строительства шести инженерных оросительно-дре-нажных систем, изменился состав растительного покрова с увеличением площадей агроценозов и пустынных ценозов пастбищ; произошли изменения в экологическом состоянии земель. Несмотря на широкомасштабное орошение земель, аридизация территории усилилась в полтора раза, распаханность земель выросла почти в пять раз, а площади под пустынными и полупустынными фитоценозами пастбищами стал
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.