На современном этапе на первый план выступает проблема оптимизации землепользования и сохранения экологического каркаса природных комплексов. Решить эту проблему должно адаптивно-ландшафтное землеустройство, являющееся основой систем земледелия нового поколения. Оно предусматривает, с одной стороны, максимальный учет и сохранение природных ресурсов, с другой - ограничение антропогенного воздействия, негативно влияющего на состояние окружающей среды.
При переходе к адаптивно-ландшафтному земледелию необходимо в первую очередь хорошее знание специфики местных природных ландшафтов, а потому требуется создания обширной пространственной и тематической информационной базы. Такая база есть в организациях занимающихся исследованиями и проектными работами в области сельского хозяйства, но обширные банки ценной информации, представленные преимущественно на бумажных носителях, громоздки. Традиционная технология анализа этих материалов ведет к значительным затратам сил, времени, выпадению части информации из научного оборота, а также может вызывать ошибки, снижающие ценность окончательных выводов. Оптимизировать процесс анализа могут информационные технологии. Особенно значимую роль при сборе, хранении и анализе пространственной информации играют геоинформационные системы и ГИС-технологии, позволяющие значительно повысить качество проводимых исследований. Вместе с тем, эти технологии в области планирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия применяются в России в единичных случаях и требуют разработки новых подходов их использования.
Объектом исследования являются территориальные природно-сельскохозяйственные геосистемы ранга агроландшафтов и агроландшафт-ных зон.
Предметом исследования является анализ и оценка пространственной структуры агроландшафтов, их природно-ресурсного потенциала, сельскохо-
4
4
зяйственной нагрузки, деградационных процессов с использованием ГИС-технологий.
Цель: анализ и оценка агроландшафтов Ставропольского края с применением ГИС-технологий для систем адаптивно-ландшафтного земледелия.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1. создать банк географической (электронные карты) и атрибутивной информации по агроландшафтам края;
2. оценить природно-ресурсный потенциал агроландшафтов и степень его соответствия сельскохозяйственной деятельности на основе картографических моделей;
3. определить уровень сельскохозяйственных нагрузок на агроландшафты с использованием электронных баз данных;
4. выявить экологическое состояние, в частности интенсивность проявления и развития различных видов деградационных процессов в агро-ландшафтах, их связь с морфологической структурой ландшафтов;
5. оценить с использованием ГИС-технологий земельные ресурсы и экологическую опасность использования земель по агроландшафтным зонам административного района.
Теоретико-методологическую основу исследования составляют общенаучные методы - описательный, сравнительный, статистический, системного анализа, моделирования, картографический. Методология исследования базируется на системе общих принципов и подходов. Общенаучных: комплексного, интегрального, системного и экологического, а также ландшафтного, как части географического.
Информационной базой являются материалы: ландшафтного картирования территории Ставропольского края проф. Шальневым В.А.; Ставропольского НИИСХа; СтавропольНИИгипрозема; Комитета по земельным ресурсам Ставропольского края, Агрохимического центра «Ставропольский».
5
5
Научная новизна работы. Впервые осуществлен комплексный анализ агроландшафтов Ставропольского края с применением методов и технологий геоинформационных систем (ГИС):
- созданы разномасштабные электронные карты ретроспективных ландшафтов и их морфологических единиц на уровне местностей;
- разработана структура и собран банк данных, содержащий информацию для анализа агроландшафтов;
- проведен анализ природно-ресурсного потенциала ландшафтов и связанных с ним сельскохозяйственных нагрузок;
- предложена методика комплексной оценки деградационных процессов, базирующаяся на учете площади и интенсивности поражения;
- для территории Ставропольского края апробирована и рекомендована для широкого использования оценка экологического состояния территорий по коэффициенту экологической стабилизации ландшафтов (КЭСЛ).
Практическое значение. Полученные материалы и рекомендации могут быть использованы при организации агроландшафтов на уровнях ландшафтов и агроландшафтных зон. Составленные мелко- и среднемасштабные электронные карты используются Ставропольским научно-исследовательским институтом сельского хозяйства для разработки мероприятий по рациональному использованию земельных угодий.
На защиту выносятся следующие материалы и положения:
1. структура и содержание электронного банка данных по агроландшафтам края;
2. оценка природно-ресурсного потенциала агроландшафтов и сельскохозяйственной нагрузки на них;
3. количественные характеристики деградационных процессов в агро-ландшафтах Ставропольского края;
4. картографические модели экологического состояния агроландшафтов Ставропольского края на основе коэффициента экологической стабилизации ландшафтов (КЭСЛ);
б
б
7
5. результаты оценки экологической опасности использования земель по агроландшафтным зонам на уровне административного района края на основе ГИС-технологий.
Апробация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались на научно-практических конференциях «Природные ресурсы и экологическое образование на Северном Кавказе» (Ставрополь, 2002), «Университетская наука - региону» (Ставрополь 2003), Международной научно-практической конференции «Проблемы земледелия» (Ставрополь, 2003), Второй Всероссийской научной телеконференции «Современная биогеография» (2003). Часть материалов диссертации включена в отчет по заданию МСХ Ставропольского края: «Разработать структуры ГИС (геоинформационных систем) ландшафтов Ставропольского края для мониторинга состояния и принятия практических решений при сельхозиспользовании» (соисполнители: зав. группы моделирования к.б.н. П.П.Гончар-Зайкин, ведущий научный сотрудник СНИИСХ, к.с-х.н. Л.И.Желнакова) (Михайловск, 2002) и в отчет по договору № 16 от 10.04.03 с ОАО «СтавропольНИИгипрозем» «Оценка видов деградаций, их вредоносности и составление карты экологической напряженности ландшафтов края по факторам-предикторам» (соисполнитель - заведующая лабораторией агроландшафтов СНИИСХ, к.с.-х.н., Л.И.Желнакова) (Михайловск, 2003). По теме диссертации опубликовано 6 работ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов и приложения, содержит 25 таблиц и 28 рисунков. Общий объем диссертации 153 страницы машинописного текста. Список литературы включает 183 наименования, из них 15 на иностранных языках.
Автор выражает искреннюю благодарность за помощь в подготовке работы научному руководителю - к.г.н., профессору Шальневу В.А., научному консультанту - к.с.-х.н., заведующей лабораторией агроландшафтов СНИИСХ Желнаковой Л.И., заведующей отделом ландшафтного земледелия СНИИСХ д.с.-х.н., профессору Годуновой Е.И., заведующему кафедрой гео-
8
информатики и картографии доценту Найденко В.Н., директору ОАО «Став-ропольНИИгипрозем» Чернышеву В.Н., начальнику техотдела Лопатину С.И. и всему коллективу, коллективу сотрудников Агрохимического центра «Ставропольский», начальнику отдела кадастра Комитета по земельным ресурсам Ставропольского края Березуцкому А.Ю., доцентам Диденко П.А., Лысенко А.В., Петину О.В., Скрипчинскому А.В.
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ АГРОЛАНДШАФТОВ
1.1. История изучения агроландшафтов
Возникновение агроландшафтных исследований обусловлено необходимостью изучения природно-сельскохозяйственных геосистем. Начало формирования ландшафтного подхода в сельскохозяйственной деятельности связывают с В.В. Докучаевым и его учениками, доказавшими, что плодородие сельскохозяйственных земель и условия их обработки зависят не только от свойств почв. Они являются производными природного комплекса и составляющих его компонентов, таких как рельеф, грунты, климат и другие. Необходимость изучения исторического процесса формирования культурного ландшафта, исторического анализа взаимодействия и противоречий между сложившимся методом использования природной среды и новыми производственными силами и производственными отношениями определил Ю.Г. Саушкин (1946, 1951, 1973).
Л.Г. Раменский, один из основателей агроландшафтных исследований, дал определение типа земель с двух взаимосвязанных сторон: природной и производственной. «Тип - это, прежде всего потенция определенных видов использования территории: ее пахотно-сенокосно-пастбище-лесоспособность, пригодность для разведения определенных кул |
