DEVELOPMENT LAND INFORMATION SYSTEM TO ASSESS THE EFFECTIVENESS OF LAND USE AND BUILDING SUSTAINABLE AGROLANDSCAPES

Research article
DOI:
https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.46.189
Issue: № 4 (46), 2016
Published:
2016/04/18
PDF

Abstract

The article evaluated the main indicators of soil fertility of arable land and degradation processes in the right bank of the Saratov region with the use of geographic information and unmanned technologies, recommendations for land users on the rational use of land based on sustainable adaptive-landscape agriculture. On the basis of monitoring data it has developed a set of measures to effectively influence the conservation, soil rehabilitation and improving the sustainability of agricultural landscapes.

Долгирев А.В.1, Забелин С.А.2, Кондракова С.А.3

1 ORCID: 0000-0001-7835-1503, аспирант; 2 аспирант; 3 магистр, Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова

РАЗРАБОТКА ЗЕМЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ И СОЗДАНИЯ УСТОЙЧИВЫХ АГРОЛАНДШАФТОВ

Аннотация

В статье произведена оценка основных показателей почвенного плодородия пахотных земель и деградационных процессов в  правобережье Саратовской области с использованием геоинформационных и беспилотных технологий, даны рекомендации для землепользователей по рациональному использованию земель на основе устойчивого адаптивно-ландшафтного земледелия. На основе мониторинговых данных разработан комплекс  мер,  позволяющих  эффективно  влиять  на сохранение, восстановление почв и повышение устойчивости агроландшафтов.

Ключевые слова: агроландшафт, плодородие, ГИС, ЗИС.

Dolgirev A.V.1, Zabelin S.A.2, Kondrakova S.A.3

1 ORCID: 0000-0001-7835-1503, Postgraduate student; 2 Postgraduate student; 3 Master, Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilov

DEVELOPMENT LAND INFORMATION SYSTEM TO ASSESS THE EFFECTIVENESS OF LAND USE AND BUILDING SUSTAINABLE AGROLANDSCAPES

Abstract

The article evaluated the main indicators of soil fertility of arable land and degradation processes in the right bank of the Saratov region with the use of geographic information and unmanned technologies, recommendations for land users on the rational use of land based on sustainable adaptive-landscape agriculture. On the basis of monitoring data it has developed a set of measures to effectively influence the conservation, soil rehabilitation and improving the sustainability of agricultural landscapes.

Keywords: agrolandscape, fertility, GIS, LIS.

В 2010  г.  Правительством  Российской  Федерации была  одобрена  Концепция  развития  государственного мониторинга  земель  сельскохозяйственного  назначения на период с 2010 по 2020 г. Подобные исследования почвенного покрова невозможны без картографической основы  материалов  почвенных  обследований:  почвенных карт,  агрохимических  картограмм  и  картограмм  эрозионных  земель,  той  базы,  на  которой  должны  строиться мероприятия по  кадастровой  оценке и мониторингу  земель сельскохозяйственного назначения.

Проведение агроэкологического мониторинга земель с использованием данных дистанционного зондирования Земли и современных способов обработки данных при помощи специализированных продуктов является актуальной проблемой, которая решается в научной работе.

Объектом исследования является территория Аткарского района Саратовской области, а именно – Елизаветинское муниципальное образование. Основной тип агроландшафта на этой территории - склоново-ложбинный почвозащитный. Территория муниципального образования относится к первому агроклиматическому району Саратовской области, который характеризуется умеренно-континентальным климатом. Почвенный покров территории хозяйства в основном представлен чернозёмами обыкновенными средне и малогумусными различной степени смытости и механического состава.

При изучении вопросов устойчивости ландшафтов, важно определить их основные характеристики, рассчитав ряд коэффициентов:

  • коэффициент изрезанности территории (1,4 км/км2) - показывает, что данная территория имеет сильную расчлененность оврагами;
  • коэффициент распаханности (72,51%) - территория распахана в сильной степени;
  • коэффициент освоенности территории (90,5%) - высокая сельскохозяйственная освоенность;
  • коэффициент экологической  устойчивости (0,3) - ярко выраженная нестабильность, нуждается в природоохранных мероприятиях и оптимизации землепользования.

В работе была прослежена динамика изменения средневзвешенных значений показателей  почвенного  плодородия  Елизаветинского муниципального образования за  период  1991-1998-2003-2014  гг. (рис. 1). В 1991 году почвы большей части территории пашни на площади 7875 га (около 60%)  входят в группу с повышенным содержанием органического вещества. Также значительную площадь занимают почвы со средним содержанием гумуса (5315 га). На 2014 год характеризуется как повышенное содержание гумуса  на 53,7% площади пашни. Незначительно меньше земель со средним содержанием гумуса - 46,3%.

Азот для растений является одним из основных питательных элементов. Азот в почвах – единственный из биофильных элементов, который исходно отсутствует в материнских горных породах и появляется только в результате деятельности бактерий-диазотрофов. По результатам агрохимических обследований за 1991-2014 года были составлены картограммы  обеспеченности азотом пахотных земель (рис.2). Обеспеченность азотом пашни на 1991 год характеризуется в основном как средняя (84,1%). На 2014 обеспеченность азотом пашни характеризуется как средняя (61,2%) и низкая (38,8%).

Картограмма содержания подвижного фосфора в пашне на 1991-2014 гг. представлена на рис. 3. На 1991 большая часть пашни МО средне обеспечена подвижными формами фосфора – 9279,5 га, что составляет 65,92%. На 2014 наблюдается в основном средняя, повышенная и высокая обеспеченность фосфором пашни. (30,7%, 40,7% и 25,8% соответственно).

Картограммы содержания обменного калия в пашне на 1991-2014 гг. представлены на рис. 4.

image002

Рис. 1. Картограмма изменения содержания гумуса в Елилаветинском МО Аткарского района Саратовской области (1991-2014 гг.).

На 1991 год обеспеченность более половины пашни характеризуется как повышенная (53,4%), значительную площадь занимают почвы с высокой обеспеченностью (32,8%), в 2014 г.  характеризуется как высокая и повышенная (49% и 27%).

Эрозия возникает в результате неграмотного использования земель: обработки почвы вдоль склона, несоблюдения правил агротехники, бессистемного выпаса скота. Особенно подвергаются водной эрозии почвы, лишенные растительного покрова, а почвы легкого механического состава – и ветровой.

image004

Рис. 2. Картограмма изменения содержания азота в Елилаветинском МО Аткарского района Саратовской области (1991-2014 гг.).

По этим причинам следует разрабатывать агротехнические и противоэрозионные мероприятия. Они должны быть направлены как на уменьшение поверхностного стока, так и на повышение плодородия почв и создания водопрочной структуры.

Наибольшее распространение на исследуемой территории получила плоскостная водная эрозия. Площадь земель, подверженных ей, составляет 15428 га, или 82 % общей площади. Из них: подвержены слабой плоскостной эрозии 10902 га, средней – 4097 га, сильной – 429 га. Линейной эрозии подвержено 511 га, линейно-плоскостной – 247 га. Земли, подверженные слабой ветровой эрозии, занимают 318 га.

image006

Рис. 3. Картограмма изменения содержания фосфора в Елилаветинском МО Аткарского района Саратовской области (1991-2014 гг.).

Существующее состояние плодородия почв агроландшафтов находится

далеко от оптимального, что является следствием многолетнего нерационального их использования, неадаптивности  систем земледелия к особенностям рельефа. На рис. 5 наглядно представлено состояние, интенсивность и степень  эродированных процессов в  структуре  земель муниципального образования.

На основании проведенных исследований осуществлена комплексная оценка агроэкологического состояния земель Аткарского района Саратовской области. В результате анализа определена степень проявления и развитие в МО агрохимической деградации пашни.

image008

Рис. 4. Картограмма изменения содержания калия в Елилаветинском МО Аткарского района Саратовской области (1991-2014 гг.).

image009

Рис. 5. Распределение земель по степени эрозионной опасности

В западной части МО отмечается убыль гумуса и обменного калия, хотя эти изменения и не выходят за рамки групп обеспеченности: идет снижение  почвенного  плодородия. Проведено зонирование территории МО по категориям эрозионной опасности.

I категория объединяет земли, не подверженные эрозии. Проведения противоэрозионных и иных специальных мероприятий на почвах I категории не требуется.

Во II категория вошли земли, подверженные  слабой водной и ветровой эрозии. Для прекращения эрозии необходимо применять простейшие противоэрозионные мероприятия, оптимальные сроки обработки почвы, обработку почвы и посев поперек склона, периодическую глубокую вспашку.

III категория - земли подверженные средней водной эрозии. рекомендуется те же мероприятия, что и для II категории, и кроме того специальные: гребнистая или ступенчатая вспашка на покатых склонах, щелевание озимых и многолетних трав. Введение почвозащитного севооборота.

IV категория - земли, подверженные сильной водной эрозии и непригодные для включения в почвозащитный севооборот. Они могут быть использованы под пастбища с нормированным выпасом и применением поверхностного или коренного улучшения.

Таким образом, современные ГИС-технологии являются мощным средством моделирования и пространственного анализа геосистем, применяемых для различных научных и практических задач.

Литература

  1. Долгирев, А.В. Применение компьютерных технологий при проведении мониторинга земель/Долгирев А.В., Кондракова С.А.//Кадастр недвижимости и мониторинг природных ресурсов: Сборник статей всероссийской научно-технической конференции. – Тула, Омега, 2015.-246 с. С. 159-162.
  2. Долгирев, А.В. Современные методы мониторинга сельскохозяйственных угодий [Текст]/А.В. Долгирев, Е.Н. Калашникова//Инновационные технологии и технические средства для АПК. – Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет им. Императора Петра I, 2015.–С. 83-88.
  3. Забелин, С.А. Применение ГИС-технологий при агроэкологическом мониторинге пахотных угодий [Текст]/С.А. Забелин, Р.Р. Гафуров// Сборник статей Международной научно-практической конференции, посвященной 15-летию создания кафедры "Землеустройство и кадастры– Саратов: ООО "Центр социальных агроинноваций СГАУ", 2015.–С.116-121.
  4. Тарбаев, В.А. Использование беспилотных систем для уточнения площади полей землепользователей [Текст]/В.А. Тарбаев, А.В. Долгирев, К.Д. Минаева//Вавиловские чтения – 2015.–Саратов: ООО «Амирит».–С. 261-262.

References

  1. Dolgirev, A.V. Primenenie komp'juternyh tehnologij pri provedenii monitoringa zemel'/Dolgirev A.V., Kondrakova S.A.//Kadastr nedvizhimosti i monitoring prirodnyh resursov: Sbornik statej vserossijskoj nauchno-tehnicheskoj konferencii. – Tula, Omega, 2015.-246 s. S. 159-162.
  2. Dolgirev, A.V. Sovremennye metody monitoringa sel'skohozjajstvennyh ugodij [Tekst]/A.V. Dolgirev, E.N. Kalashnikova//Innovacionnye tehnologii i tehnicheskie sredstva dlja APK. – Voronezh: Voronezhskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet im. Imperatora Petra I, 2015.–S. 83-88.
  3. Zabelin, S.A. Primenenie GIS-tehnologij pri agrojekologicheskom monitoringe pahotnyh ugodij [Tekst]/S.A. Zabelin, R.R. Gafurov// Sbornik statej Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvjashhennoj 15-letiju sozdanija kafedry "Zemleustrojstvo i kadastry– Saratov: OOO "Centr social'nyh agroinnovacij SGAU", 2015.–S.116-121.
  4. Tarbaev, V.A. Ispol'zovanie bespilotnyh sistem dlja utochnenija ploshhadi polej zemlepol'zovatelej [Tekst]/V.A. Tarbaev, A.V. Dolgirev, K.D. Minaeva//Vavilovskie chtenija – 2015.–Saratov: OOO «Amirit».–S. 261-262.