Сельскохозяйственные ландшафты в провинции Майсан представляют собой аллювиальную равнину, расположенную в междуречье рек Тигр и Евфрат. Эта территория в настоящее время интенсивно используется для производства сельскохозяйственной продукции. Выявление современного состояния сельскохозяйственных ландшафтов является актуальной задачей, решение которой обеспечит планирование предотвращения деградации земель и создание условий для устойчивого и гарантированного получения высокого урожая сельскохозяйственных культур. Деградация земель на территории исследований вызвана антропогенным изменением условий их функционирования; чем интенсивнее антропогенное воздействие на почвы, тем уязвимее они становятся при воздействии неблагоприятных факторов. При этом эффект антропогенного и природного воздействия может привести к катастрофическим последствиям, вплоть до полной потери плодородия. Основными антропогенными факторами, вызывающими деградацию, являются неконтролируемая эксплуатация земель, отсутствие своевременного внесения удобрений и недостаточно активное внедрение современных способов защиты полей от факторов, приводящих к деградации. В связи с этим геоинформационный анализ деградации сельскохозяйственных ландшафтов дает возможность выявить земли, подверженные деградации, и в зависимости от ее уровня найти решения по их реабилитации.
Цель исследований – геоинформационный анализ деградации земель сельскохозяйственного назначения в провинции Майсан (Ирак).
Материалы и методы исследования
Состояние сельскохозяйственных земель в провинции Майсан определялось на полигоне «Амара» с использованием геоинформационных технологий и космических снимков спутников Sentinel 2 (разрешение 10 м) и спутников World View 3 (разрешение менее 1 м). При этом оценка осуществлялась по соотношению тона пикселей на изображении и на фотоэталонах территории. Дешифрирование контуров проведено с использованием программного комплекса ENVI 5.3. Координаты центра полигона «31° 54’ 26 с.ш., 47° 05’ 18 в.д». Геоинформационное картографирование полигонов проведено с использованием космоснимков, отражающих актуальное состояние полей, цифровой модели местности (SRTM 3), картографических баз и данных результатов анализа состояния территории. Такой подход дал возможность разработать тематические космокарты тестового полигона «Амара».
Использование результатов дистанционного зондирования для исследования сельскохозяйственных ландшафтов обеспечивает получение информации о состоянии их поверхности на большой площади, позволяя при этом существенно уменьшить объем наземных исследований [1, 2]. Данные дистанционного зондирования Земли получают в результате фиксации отраженной природными объектами энергии на космоснимках, связанной с оптическими свойствами природных объектов.
При определении состояния сельскохозяйственных ландшафтов необходимо установить уровень деградации и пространственное положение деградированных участков в ландшафте [3, 4]. Поэтому картографирование земель с распределением по уровням деградации является актуальной задачей, которая решается при совместном анализе космоснимков исследуемой территории, крупномасштабной топографической картографической основы и цифровой модели рельефа с учетом дополнительных данных, получаемых при полевых исследованиях. Составление карт сельскохозяйственных угодий включает: дешифрирование снимков угодий; эталонирование объектов картографирования; экстраполяцию признаков дешифрирования на объекты-аналоги; полевую проверку результатов дешифрирования; оформление карт. Дешифрирование данных, полученных по результатам космосъемки, отличается выделением каркаса и текстуры изображения для определения границ объектов на разрабатываемых картах.
В работах [5, 6] представлены современные способы составления тематических карт сельскохозяйственных ландшафтов. При этом выбор, хранение, анализ и обработка пространственных данных проводятся в среде ГИС. Моделирование земель сельскохозяйственного назначения осуществляется при создании растровых и векторных геоинформационных слоев, отражающих геоморфологическую структуру, расположение на территории контуров почв, тип использования, а также фитоценозы на необрабатываемых участках. Компьютерное геоинформационное картографирование дает возможность определять координаты тестовых точек на местности; определять геоморфологические особенности и морфометрические характеристики изучаемой территории; уточнять площадь и границы угодий; создавать трехмерные модели рельефа, местности и т.д. Такая методическая основа наиболее полно соответствует направлению исследований – геоинформационному анализу сельскохозяйственных ландшафтов южной части междуречья Тигра и Евфрата.
Результаты исследования и их обсуждение
Космокарта тестового полигона «Амара», расположенного на территории района Эль Амара, представлена на рисунке 1.
Почвы тестового участка аллювиальные слабогумусированные с большим содержанием песка (до 58%), илистых и глинистых фракций (от 42%), что соответствует легкосуглинистому и суглинистому гранулометрическому составу.
Рис. 1. Космокарта полигона «Амара» (спутник World View 3)
Геоморфологические характеристики тестового полигона «Амара»
|
Наименование полигона |
Амара |
|
Площадь, га |
196,1 |
|
Периметр, м |
9991 |
|
Экспозиция |
E (80°) |
|
Средняя высота рельефа, м |
7,0 |
|
Высота максимальная, м |
10,0 |
|
Высота минимальная, м |
2,0 |
|
Крутизна средняя, ° |
1,4 |
|
Средний уклон, % |
2,4 |
|
Восточная долгота |
47,1 |
|
Северная широта |
31,9 |
|
Крутизна максимальная, ° |
4,7 |
|
Уклон максимальный, % |
8,3 |
|
Стандартное отклонение высоты, м |
1,1 |
|
Стандартное отклонение крутизны, ° |
0,7 |
Рис. 2. Карта рельефа тестового полигона
Рис. 3. Экологическое состояние сельскохозяйственных земель полигона «Амара»
Древесная растительность представлена следующими видами: мирт обыкновенный (Myrtus communis), хурма восточная (Diospyros kaki), робиния-лжеакация (Robinia pseudoacacia) ясень китайский (Ailanthus glandulosa), тополь черный, тополь евфратский и тополь белый (Populus Nigra, Populus euphratica, Populus alba, фисташка (Pistacia terebinthus) Вдоль каналов и русел в древостое представлены тамариски (Tamarix spp.), акации, мескит выполненный (Prosopis farcta) ивы (Salix sp.), мескит (Prosopis juliflora). В южной части полигона распространены Азадирахта индийская (Melia indica (A. Juss.) Brandis), Финиковая пальма Phoenix, Манго индийское (Mangifera indica,) dactilifera, акация аравийская (Acacia arabica), зизифусы (Zizyphus spp.), тамариски, и альбиция (Albizzia lebbek).
Геоморфологические характеристики тестового полигона «Амара» (таблица) установлены по результатам анализа цифровой модели местности SRTM 3, визуализация которой представлена на рисунке 2.
На карте деградации, представленной на рисунке 3, показано состояние сельскохозяйственных земель полигона «Амара» по уровням деградации.
Установлен равнинный характер территории полигона «Амара» площадью 196,1 га, Средняя высота рельефа составляет 7 м при стандартном отклонении 1,1 м. Наличие на исследуемой территории валов высотой около 2 м, ограждающих оросительные каналы и пониженные участки, преобразует рельеф в антропогенно-трансформированный. На рисунке 4 представлено распределение площади полигона по уровням деградации.
В результате исследования сельскохозяйственных угодий на территории тестового полигона «Амара» установлено, что на полигоне присутствуют сельскохозяйственные угодья (59 полей) площадью 122 га, используемые в настоящее время в основном для выращивания пшеницы. Средняя площадь орошаемого участка составляет 2,1 га.
Рис. 4. Пространственное распределение площади полигона по уровням деградации
Рис. 5. Распределение площади объектов на территории тестового полигона «Амара»
Заключение
Не используются и зарастают галофитами 5 полей площадью около 17 га по причине их сильного засоления (общее содержание солей в почве на этих участках более 3%). Установлено, что под пашню используется 62% территории, сады занимают 7%, лесные насаждения – 9%, каналы и дороги – 14%, неиспользуемые территории – 8%. Структура использования площади приведена на рисунке 5.
В результате исследований на территории тестового полигона «Амара» установлено преобладание сельскохозяйственных угодий, пашни и садов, занимающих 69% территории. Не используются для выращивания сельскохозяйственных культур бесплодные земли и засоленные сельскохозяйственные угодья, часть из которых (9%) зарастает галофитной растительностью. При оценке деградации земель установлено, что наибольшую площадь – 64,4 га – занимают угодья с очень сильным и сильным засолением. Угодья с уровнем деградации «риск» занимают 45,8 га. На этой площади возделывается преимущественно пшеница мягкая озимая (Triticum aestivum L.), потери урожая могут составлять до 25%. Засоление участков полей, отнесенных к уровню деградации «кризис» (20,6 га), приводит к очень значительной потере урожая зерновых культур – до 50%. Сильное засоление почв (уровень «бедствие») в агроландшафтах делает их непригодными для сельскохозяйственного использования.