Содержание к диссертации
Введение
1 Физико-географические условия Южного Урала 11
1.1 Геолого-геоморфологические условия 11
1.2 Климатические условия 14
1.3 Поверхностные и подземные воды 18
1.4 Почвенный покров 20
1.5 Растительность и животный мир 22
2 Проблемы агролесомелиоративного обустройства агроландшафтов Южного Урала 27
2.1 Полезащитные лесные полосы в агроландшафтах: опыт создания и Изучения 27
2.2 Применение аэрокосмических методов для изучения полезащитных лесных полос 35
2.3 Информационные технологии анализа и картографирования агролесоландшафтов 38
3 Программа, объект и методика исследования 42
3.1 Программа, объект исследования, используемые материалы 42
3.2 Методика оценки и картографирования агролесоландшафтов Южного Урала 46
4 Дистанционно-картографическая и агролесомелио ративная оценка полезащитных лесных насаждений урало-сакмарского междуречья 56
4.1 Современная структура землепользования Урало-Сакмарского междуречья 56
4.2 Оценка состояния ПЗЛП в агроландшафтах (методами ландшафтного профилирования и таксации на пробных площадках) 67
4.2.1 Таксационно-мелиоративная оценка состояния ПЗЛП 67
4.2.2 Корреляционно-регрессионный анализ взаимосвязи между средним диаметром и средней высотой ствола 97
4.3 Дистанционно-картографическая оценка состояния ПЗЛП 100
5 Мероприятия по улучшению экологической обстановки в агроландшафтах Южного Урала 109
5.1 Мероприятия по улучшению существующих ПЗЛП 109
5.2 Проектирование адаптивно-ландшафтной системы ПЗЛП 111
5.3 Локальная ГИС как инструмент комплексного мониторинга агроландшафтов 121
6 Экономическая эффективность применения данных дистанционного зондирования в агролесомелиоратив ном картографировании ландшафтов Южного Урала 128
Заключение 131
Предложения производству 133
Список используемой литературы
- Поверхностные и подземные воды
- Применение аэрокосмических методов для изучения полезащитных лесных полос
- Таксационно-мелиоративная оценка состояния ПЗЛП
- Локальная ГИС как инструмент комплексного мониторинга агроландшафтов
Введение к работе
Актуальность исследований. Интенсивное антропогенное воздействие человека в комплексе с неблагоприятными природными условиями вызывает нарушение оптимальной структуры земельных угодий, приводит к потере земельно-ресурсного потенциала сельского хозяйства. Современное экологическое состояние земельных ресурсов Южного Урала сложилось в результате естественной предрасположенности ландшафтов к развитию деградационных процессов, главным образом, к водной эрозии. Разработка и внедрение адаптивно-ландшафтных систем земледелия применительно к местным ландшафтным условиям является одним из перспективных направлений в области экологизации землепользования, сохранения и восстановления природно-ресурсного потенциала территории Южного Урала. Активно разрабатывающиеся геоинформационные технологии, которые внедряются и используются в различных областях науки и техники, обладают широкими функциями и возможностями отражения, анализа и моделирования аг-роландшафтов. Применение ГИС-технологий в совокупности с космоснимками высокого разрешения для изучения и оценки полезащитных лесных полос (ПЗЛП) позволяет достаточно быстро получить полную и достоверную информацию о состоянии насаждений. А при изучении эрозионных процессов, не только оценить современное состояние агроландшафтов, но и спрогнозировать дальнейшее развитие деградационных процессов сельскохозяйственных земель. Применение современных дистанционных методов в агролесомелиорации не требует колоссальных начальных финансовых затрат, больших ресурсов специалистов, а также их использование не наносит вреда окружающей среде.
Степень разработанности темы. Вопросам изучения положительного влияния защитных лесных полос на агроландшафты посвящены работы Г.Н. Высоцкого (1938, 1983), В.И. Рутковского (1949), Н.И. Суса (1949), Л.П. Боброва (1960, 1961, 1962), В.В. Рахманова (1962), В.К. Духнова (1969), Ф.Ф. Самусева (1970), А.В. Альбенского (1971), А.Ф. Лисенкова (1971), Ф.А. Абдульманова (1976), Н.П. Калиниченко (1976), Г.П. Сурмач (1976), П.С. Заварова (1978), В.Т. Николаенко и А.В. Бабанина (1978), А.Н. Тарасенко (1979), В.Н. Виноградова (1980), М.И. Дол-гилевича (1981), Н.Ф. Милюкова (2001), Ю.И. Васильева (2003), Ю.М. Маслова (2008). Проблемам изучения современного состояния полезащитных лесных полос посвящены работы А.П. Егоренкова (1965), Е.С. Павловского и К.Н. Кулика (1988, 1991, 2005), В.В. Кравцова (1998, 2001), В.Г. Нетребенко (2001), Е.А. Ми-хиной (2005), В.И. Михина (2006), Г.Б. Гладун (2008).
Вопросами использования аэрокосмических снимков для изучения, оценки, инвентаризации, мониторинга и картографирования агролесоландшафтов занимались Е.Л. Кринов (1947), В.Л. Андроников (1957, 1990), А.М. Березин (1960, 1964), Г.В. Господинов (1961), М.Н. Петрусевич (1962), С.П. Альтер (1966), Л.А. Богомолов (1976), В.И. Сухих (1979), Б.В. Горин (1980), А.И. Живичкин (1980), В.И. Аковецкий (1983), В.И. Обдиралов (1984), Н.З. Бобровикова (1985), Н.Д. Ильинский (1986), И.Н. Горохова (1997), К.Н. Кулик (1998), А.Н. Салугин (1998), Д.М. Киреев (1991), А.С. Подгорнов (1991), Н.А. Манаенкова (1991), В.Г. Юферев
(2005, 2009), В.В. Пахучий (2007), А.С. Черепанов (2007), К.Б. Бакурова (2009), А.С. Рулев (2009, 2013) и другие авторы.
Работы представленных ученых имеют большое значение в изучение проблем агролесоландшафтов Южного Урала.
Цель исследования. Провести дистанционно-картографическую и агролесомелиоративную оценку систем ПЗЛП в агроландшафтах Южного Урала для разработки комплекса мероприятий по адаптивно-ландшафтному обустройству земель.
Задачи исследований:
изучить природно-ресурсный потенциал Южного Урала для выявления ведущих факторов деградации земель в агроландшафтах;
установить особенности современной структуры землепользования Урало-Сакмарского междуречья и оценить степень её экологического неблагополучия;
изучить современное состояние ПЗЛП Урало-Сакмарского междуречья по данным дистанционного зондирования и полевых исследований;
выявить основные дешифровочные признаки ПЗЛП;
выявить взаимосвязи между основными таксационными показателями деревьев (высотой ствола и диаметром ствола);
разработать принципы создания локальной ГИС «Агроландшафты Урало-Сакмарского междуречья» в качестве основы комплексного мониторинга земель;
разработать мероприятия по улучшению существующей системы ПЗЛП с учетом их экологической классификации;
- разработать комплекс мероприятий по адаптивно-ландшафтному обу
стройству Урало-Сакмарского междуречья;
- определить экономическую эффективность применения данных дистан
ционного зондирования в агролесомелиоративном картографировании ланд
шафтов Южного Урала.
Научная новизна. Впервые на территории Оренбургской области проведена оценка состояния полезащитных лесных полос с применением комплекса ГИС-технологий и данных дистанционного зондирования. Создана локальная ГИС, содержащая базу данных о лесоводственно-мелиоративной оценке полезащитных лесных полос и электронные тематические карты. Разработаны карты лесовод-ственно-мелиоративной оценки полезащитных лесных полос, карты категорий земель, карты эрозионно-ландшафтной структуры, карты агролесомелиоративного адаптивно-ландшафтного обустройства территорий. Разработаны рекомендации по агролесомелиоративному адаптивно-ландшафтному обустройству исследуемой территории.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость результатов исследований заключается в том, что впервые для разработки системы агролесомелиоративного адаптивно-ландшафтного обустройства сельскохозяйственных территорий на основе космоснимков высокого разрешения применялась методика агроэкологической классификации земель Южного Урала. На основе проведенных исследований даны рекомендации по рациональному использованию сельскохозяйственных земель региона, созданию защитных лесных насаждений в зависимости от рельефа территории и преобладающего направления ветра.
Практическая значимость работы выражается в том, что результаты проведенных исследований могут быть использованы для оценки состояния агролесо-ландшафтов Южного Урала, а также при планировании агролесомелиоративного адаптивно-ландшафтного обустройства сельскохозяйственных земель Южного Урала. Результаты исследований используются при проведении лекционных и практических занятий по дисциплинам «Агролесомелиорация», «Картография».
Методология и методы исследований. Методологической основой исследований является системный подход, включающий типовые методики по агролесомелиорации, таксации, лесоводству, труды российских и зарубежных авторов, методические и нормативные документы. При решении конкретных задач использованы монографический, абстрактно-логический, статистический и другие методы.
Защищаемые положения.
предпроектные картографические модели структуры сельскохозяйственного использования земель и состояния полезащитных лесных полос;
лесоводственно-таксационная характеристика и состояние полезащитных лесных насаждений Урало-Сакмарского междуречья Оренбургской области;
- карты агролесомелиоративного адаптивно-ландшафтного обустройства
территорий БПХ «Им. Куйбышева», ОПХ «Урожайное», СПХ «Им. Ильича»,
СПХ «Боевой», СПХ «Чебеньковское»;
- локальная ГИС, включающая таксационные описания и результаты лесо-
водственно-мелиоративной оценки состояния ПЗЛП в агроландшафтах Южного
Урала.
Достоверность полученных результатов обоснована использованием общепринятых методик получения экспериментального материала, применения современных ГИС-технологий и данных дистанционного зондирования (космических снимков высокого разрешения).
Личный вклад. Диссертационная работа выполнена автором в 2010 – 2015 гг. Автором лично выполнена постановка проблемы, сформулированы цель и задачи исследования, разработаны программные вопросы, проведены полевые исследования агролесоландшафтов Оренбургской области, дана лесоводственно-мелиоративная оценка состояния полезащитных лесных полос в агроландшафтах Южного Урала, составлен и оформлен комплекс тематических карт, разработаны рекомендации по адаптивно-ландшафтному обустройству исследуемой территории, обоснованы выводы и предложения производству. Доля личного участия в выполнении работы и написании научных статей составляет 88%.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на международных и всероссийских конференциях и форумах: «Молодые ученые аграрники: традиционные и новейшие аспекты достижений» (Днепропетровск, 2011); «Инновационные научные решения – основа модернизации аграрной экономики» (Пермь, 2011); «Наука и молодежь: новые идеи и решения» (Волгоград, 2011); «Инновационные технологии в образовании и научно-исследовательской работе» (Оренбург, 2012); «Наука, инновации и международное сотрудничество молодых ученых аграриев» (Москва, 2012); «Научный потенциал мира – 2013» (София, 2013).
Публикации. По материалам исследований опубликовано 12 научных работ, из них 10 научных статей общим объемом 2,9 п. л., личное участие автора составляет 1,87 п. л., в том числе 3 публикации в изданиях, входящих в перечень рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ, объемом 0,61 п. л. и 2 учебно-методические разработки общим объемом 4,58 п. л., личное участие автора – 3,90 п. л.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Список литературы включает 283 наименования, в том числе 18 иностранных источников. Общий объем диссертации составляет 195 страниц, в том числе 133 страницы основного текста, содержит 53 рисунка, 22 таблицы и 32 приложения.
Поверхностные и подземные воды
Разность между средними температурами самого холодного (январь) и самого теплого (июль) месяцев составляет 36–37, а разность между максимальными и минимальными температурами – 85-89. Температура самого теплого месяца июля равна 19–22С, самого холодного месяца – января – 14–17С мороза. Среднегодовая температура территории области изменяется с севера на юг от 2,5С до 4,5С. В отдельные годы температура летнего месяца составляет 43–45С. На температуру воздуха и почвы влияет ход солнечной радиации и земного излучения. Годовой ход температуры поверхности почвы соответствует ходу температуры воздуха. Среднегодовая температура поверхности почвы равна 4–6С, максимальное значение достигает 64–67С, минимальное – 45– 50С. Первые осенние заморозки зарегистрированы с 3 по 17 сентября [253]. Безморозный период в среднем составляет 120–135 дней [165].
Зима в Оренбургской области начинается в середине ноября и продолжается до первой половины апреля. В зимнее время Оренбургская область находится под влиянием Сибирского антициклона. Снежный покров устойчиво образуется 20–28 ноября, и достигает наибольшей высоты в середине марта и составляет 50 см на западе и 20 см – на юго-востоке [252]. Таким образом, продолжительность зимнего периода уменьшается с севера на юг и соответственно составляет 154 и 135 дней. Глубина промерзания почвы в среднем 70 см на северо-западе и 100 см на востоке. Нередким явлением для Оренбургской области являются метели, сопровождающиеся штормовым ветром, сильным и мокрым снегом, а также дождем. Причиной метелей являются западные и южные циклоны. Явление метели характерно для периода с ноября по март, наибольшее их число наблюдается в январе. Число дней с метелями может составлять от 26 до 49 дней в году [252]. Весна, короткая и бурная, в Оренбургской области наступает в середине апреля, характеризуется быстрым нарастанием температуры и сильными ветрами. В конце мая устанавливается теплая, сухая и малооблачная погода, однако возможны грозовые дожди, а также кратковременные холода и заморозки.
Сухое жаркое лето продолжается с начала июня до начала сентября. Осадки в летний период преимущественно ливневые из кучево-дождевых облаков, сопровождаются грозами и шквалистым ветром. Грозовая деятельность сокращается при движении с севера на юг. Наибольшее количество гроз характерно для июля [252].
Осень в Оренбургской области неустойчивая, начинается в первой половине сентября. Нередко устанавливается теплая погода, когда температура поднимается до 25С. Октябрь характеризуется пасмурной и дождливой погодой, а в конце месяца возможно выпадение снега. Вторая половина ноября характеризуется морозной погодой, образуется устойчивый снежный покров и начинается зима.
Недостаточность и неравномерность атмосферных осадков являются еще одной отличительной характеристикой континентальности климата области. Годовая сумма осадков составляет 350–450 мм, уменьшаясь с северо-запада на юго-восток области. Для летних осадков характерен ливневый тип. Возможно выпадение до 50% установленной для вегетационного периода нормы осадков. Чаще всего выпавшие осадки не успевают впитаться в почву по причине сильной расчлененности рельефа и характерных высоких температур воздуха [252].
Засуха – часто повторяющееся явление в степных условиях Южного Урала, – является следствием низкой обеспеченности влагой территории области. Вероятность засухи в августе и в сентябре составляет 50–55%. Суховеи различной интенсивности наблюдаются в течение 30–40 дней [211].
В целом климат Оренбургской области характеризуется чрезвычайной изменчивостью метеорологических условий в течение года, времени года, суток. Данная неустойчивая динамика климата оказывает влияние на все компоненты аг-роландшафтов области [253]. В то же время необходимо отметить положительное влияние климата с точки зрения требований сельского хозяйства. Обильное наличие тепла и света компенсирует короткий вегетационный период [193].
Водные ресурсы Оренбургской области включают поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды представлены реками Урал, Сакмара, Самару, Илек, Большой Кинель, Орь, которые имеют 15 крупных притоков и более 30 малых. Большинство рек Оренбургской области относятся к бассейну Каспийского моря, условно распределяясь на 3 бассейна (рек Урал, Волга, Тобол) и бессточную зону степных озер (Жетыколь, Айке, Шалкарегакара). Территория области характеризуется значительной долей речной и балочной сети, около 2–4 км на 1 км2. Поверхностный сток рек области формируется за счет атмосферных осадков, а также за счет дренирования подземных вод. Речная сеть неравномерная, их густота снижается в направлении с севера и северо-запада на юг и юго-восток [253].
Самая крупная река области Урал, с площадью бассейна 231 тыс. км2, из которых 78 тыс. км2 приходится на Оренбургскую область, характеризуется неравномерностью стока и является третьей рекой Европы по протяженности. Исток Урала располагается на высоте 637 выше уровня моря, а устье – на 27 м ниже уровня моря. Средняя скорость течения составляет 4–5 км/ч, в период половодья – около 10 км/ч. Глубина реки в среднем составляет 3–4 м, а глубина ям – до 8 м. Средняя ширина в районе Оренбурга 80–100 м. Река характеризуется каменистыми, гравийно-галечными и песчаными грунтами, которые сменяют друг друга от верхнего русла к нижнему. Берега обрамлены высокими обрывами [251].
Основная часть стока реки Урал на территории Оренбургской области формируется за счет его притока – Сакмара, площадь бассейна которого составляет 30,2 тыс. км2. В среднем река Сакмара дает 40–50% суммарного стока Урала. Сакмара – это типичная горная река с узкими террасами и обрывистыми берегами. Ширина русла достигает 120 м, глубина от 0,5 до 5 м. Главные притоки Сакмары – Большой Ик и Салмыш, площадь бассейна которых одинакова (7,7 тыс. км2) [253]. Важное значение в формировании поверхностных вод области играют притоки Урала – Таналык, Суундук, Губерля, Киялыбуртя, Уртабуртя, Буртя, Бердянка, Донгуз, Черная, Илек, Киндерля, Иртек, Чаган, а также реки волжского бассейна – Самара, Сок и Дема [192, 252].
Все реки Оренбургской области характеризуются неравномерным сезонным стоком: в весенний период реки сбрасывают – 70–80% вод, в летний – 8– 12%, в осенний и зимний – 4–8% от общей суммы годового стока.
Применение аэрокосмических методов для изучения полезащитных лесных полос
Пробная таксационная площадь №3. Объект: полезащитная лесная полоса №3. Таксационная площадь (рисунок 17) была заложена в июле 2012 года в насаждении, состоящем из вяза мелколистного. Возраст насаждения 30 лет. Полезащитная лесная полоса однорядная, конструкция лесной полосы продуваемая. Полезащитная лесная полоса находится в неудовлетворительном состоянии, 90% деревьев погибли или находятся в стадии отмирания. Таксационные показатели сохранившихся единичных деревьев: средняя высота 5,2 метра; средний диаметр 12,7 сантиметра. Естественное возобновление вяза мелколистного, средняя высота 1,0 метра. Оценка санитарного состояния насаждения VI, лесоводственно-мелиоративная оценка 1, в данном случае рекомендуется провести коренную реконструкцию насаждения.
Пробная таксационная площадь №4. Объект: полезащитная лесная полоса №4. Таксационная площадь была заложена в июле 2012 года в насаждении, состоящем из вяза мелколистного. Возраст насаждения 30 лет. Полезащитная лесная полоса однорядная, конструкция лесной полосы продуваемая. Полезащитная лесная полоса находится в неудовлетворительном состоянии, 90% деревьев погибли или находятся в стадии отмирания. Таксационные показатели сохранившихся деревьев: средняя высота 5,3 метра; средний диаметр 12,3 сантиметра. Оценка санитарного состояния насаждения VI, лесоводственно 75 мелиоративная оценка 1, в данном случае рекомендуется провести коренную реконструкцию насаждения. Пробная таксационная площадь №5. Объект: полезащитная лесная полоса №5. Таксационная площадь была заложена в июле 2012 года в насаждении, состоящем из вяза мелколистного. Возраст насаждения 30 лет. Полезащитная лесная полоса однорядная, конструкция лесной полосы продуваемая. Полезащитная лесная полоса погибла, единично сохранившиеся деревья находятся на стадии отмирания. Таксационные показатели сохранившихся деревьев: средняя высота 4,1 метра; средний диаметр 6,5 сантиметра. Оценка санитарного состояния насаждения VI, лесоводственно-мелиоративная оценка 1, в данном случае рекомендуется провести коренную реконструкцию насаждения.
Пробная таксационная площадь №6. Объект: полезащитная лесная полоса №6. Таксационная площадь (рисунок 18) была заложена в июле 2012 года в насаждении, состоящем из вяза мелколистного. Возраст насаждения 30 лет. Полезащитная лесная полоса однорядная, конструкция лесной полосы продуваемая. Полезащитная лесная полоса находится в неудовлетворительном состоянии, 90% деревьев погибли или находятся в стадии отмирания. Таксационные показатели сохранившихся деревьев: средняя высота 5,0 метра; средний диаметр 8,2 сантиметра. Оценка санитарного состояния насаждения VI, лесово-дственно-мелиоративная оценка 1, в данном случае рекомендуется провести коренную реконструкцию насаждения. Пробная таксационная площадь №7. Объект: полезащитная лесная полоса
№7. Таксационная площадь была заложена в июле 2012 года в насаждении, состоящем из вяза мелколистного. Возраст насаждения 30 лет. Полезащитная лесная полоса однорядная, конструкция лесной полосы продуваемая. Полезащитная лесная полоса находится в неудовлетворительном состоянии, 90% деревьев погибли или находятся в стадии отмирания. Таксационные показатели сохранившихся деревьев: средняя высота 4,5 метра; средний диаметр 9,1 сантиметра. Единичное естественное возобновление вяза мелколистного. Оценка санитарного состояния насаждения VI, лесоводственно-мелиоративная оценка 1, в данном случае рекомендуется провести коренную реконструкцию насаждения.
Пробная таксационная площадь №8. Объект: полезащитная лесная полоса №8. Таксационная площадь была заложена в июле 2012 года в насаждении, состоящем из вяза мелколистного. Возраст насаждения 30 лет. Полезащитная лесная полоса однорядная, конструкция лесной полосы продуваемая.
Полезащитная лесная полоса находится в неудовлетворительном состоянии, 90% деревьев погибли или находятся в стадии отмирания. Таксационные показатели сохранившихся деревьев: средняя высота 4,2 метра; средний диаметр 6,6 сантиметра. Оценка санитарного состояния насаждения VI, лесово-дственно-мелиоративная оценка 1, в данном случае рекомендуется провести коренную реконструкцию насаждения.
Пробная таксационная площадь №9. Объект: полезащитная лесная полоса №10. Таксационная площадь была заложена в июле 2012 года в насаждении, состоящем из вяза мелколистного. Возраст насаждения 30 лет. Полезащитная лесная полоса однорядная, конструкция лесной полосы продуваемая. Полезащитная лесная полоса находится в неудовлетворительном состоянии, 90% деревьев вяза мелколистного погибли или находятся в стадии отмирания. Таксационные показатели сохранившихся деревьев: средняя высота 5,3 метра; средний диаметр 14,2 сантиметра. Оценка санитарного состояния насаждения VI, лесоводственно-мелиоративная оценка 1, в данном случае рекомендуется провести коренную реконструкцию насаждения.
Таксационно-мелиоративная оценка состояния ПЗЛП
На основе лесоводственно-мелиоративной оценки и возраста защитных лесных полос разработаны рекомендации по их восстановлению. Все обследованные защитные лесные полосы представлены вторым и третьим классами возраста, поэтому рекомендуемые лесохозяйственные мероприятия должны быть направлены на повышение долговечности, улучшение конструкции, восстановление защитных функций. Проект организации и ведения хозяйства в защитных лесных насаждениях включает рубки ухода, санитарные рубки, реконструкцию, возобновление и восстановление насаждений, замену созданных насаждений новыми, меры борьбы с вредителями и болезнями, охрану от пожаров и скота.
Лесоводственные мероприятия включают рубки ухода, санитарные и возобновительные рубки, реконструкцию и ремонт насаждений. Рубки ухода проводят с целью формирования необходимой конструкции и состава насаждений, создания благоприятных условий для роста главных пород, предупреждения снеголома, улучшения санитарного состояния и поддержания жизнеспособности и долговечности насаждений.
При проектировании рубок ухода необходимо учитывать функции насаждения, возраст, породный состав, густоту, а также общее состояние. Защитные лесные полосы Урало-Сакмарского полигона характеризуются тремя классами возраста. К первому классу относятся насаждения, возобновившиеся после пожара в возрасте до 10 лет, в которых необходимо проведение рубок ухода с це 11 0 лью формирования продуваемой конструкции (изреживание в облиственном состоянии, обрезка нижних ветвей на высоте до 1 метра, удаление сухих и усыхающих деревьев, мешающих росту главных пород). Ко второму классу возраста относится незначительная часть насаждений, с лесоводственно-мелиоративной оценкой 1, которые нуждаются в раскорчевки и частичном восстановлении на прежнем месте. В насаждениях третьего класса возраста рубки ухода проводят в любое время года с отбором деревьев в облиственном состоянии. В насаждениях с лесоводственно-мелиоративной оценкой 3 и 4 рубки ухода проводят с целью улучшения санитарного состояния, сохранения необходимой конструкции (удаление сухих и усыхающих деревьев и поросли). Для уменьшения жизнеспособности поросли желательно проводить вырубку во второй половине лета, кустарники срезаются осенью или зимой. В чистых или смешанных насаждениях с формированием одноярусного полога применяют низовой метод рубок ухода (в нижней части ствола).
В жестких лесорастительных условиях Южного Урала защитные лесные насаждения функционируют до возраста естественной спелости, а их защитные свойства могут измениться уже через 20–30 лет. По данным А.Ш. Тимерьянова [239] существуют следующие способы возобновления защитных лесных насаждений в условиях Южного Урала: восстановление пневой порослью, создание новой лесной полосы, содействие естественному возобновлению, повторные посадки под пологом живого материнского древостоя. С учетом вышеизложенного рекомендуется в насаждениях четвертого класса возраста и в насаждениях, погибших после пожара, провести мероприятия по естественному возобновлению, заключающиеся в уходе за подростом.
В таблице 18 представлены рекомендуемые мероприятия по улучшению существующих полезащитных лесных полос Урало-Сакмарского междуречья с учетом их распределения по группам: норма, риск, кризис и бедствие. 1 Таблица 18 – Рекомендуемые мероприятия по улучшению существующих полеза щитных лесных полос Урало-Сакмарского междуречья
Экологическая группа Площадь, га Рекомендуемые мероприятия Бедствие 74 1) Раскорчевка остатков сохранившихся деревьев и кустарников.2) Сплошная обработка почвы.3) Посадка сеянцев или саженцев.4) Реконструкция насаждений:- сплошная раскорчевка отдельных рядов;- замена кустарниковой заросли ценными породами, с увеличением ширины междурядий;- расширение междурядий в насаждениях с узкими рядами;- посадка ценных пород в насаждениях с изреженными рядами;- возобновление ухода за почвой.5) Рубки ухода в оставляемых рядах.
Кризис 227 1) Ремонт насаждений:- восстановление отдельных крайних рядов;- повышение ветропроницаемости (раскорчевка кустарниковой поросли);- возобновление ухода за почвой.2) Рубки ухода в оставляемых рядах.
Риск 579 1) Рубки ухода (удаление усыхающих и сухостойных экземпляров, повышение ветропроницаемости).2) Удаление наклонившихся в сторону поля деревьев или ихчастей для устранения излишнего затенения и улучшенияиспользования прилегающих территорий.3) Агротехнические уходы.
Норма 89 1) Рубки ухода (удаление усыхающих и сухостойных экземпляров, повышение ветропроницаемости).2) Удаление наклонившихся в сторону поля деревьев или ихчастей для устранения излишнего затенения и улучшенияиспользования прилегающих территорий.3) Агротехнические уходы.
В результате проведения рекомендуемых мероприятий улучшится состояние полезащитных лесных полос, повысится их жизнеспособности, что приведет к восстановлению и повышению их защитных функций.
Современное состояние земельных ресурсов требует развития систем использования земельно-ресурсного потенциала, направленных на экологизацию 2 и адаптацию землепользования к конкретным условиям региона. Сущность адаптации заключается в сохранении и повышении природно-ресурсного потенциала, перераспределении угодий, проведении почвоохранных, агролесомелиоративных, гидротехнических мероприятий.
Лесомелиоративное обустройство агроландшафтов представляет собой формирование на территории хозяйств устойчивых комплексов, которые состоят из системы защитных лесных насаждений: полезащитных, стокорегулирую-щих, приовражных и прибалочных полос, а также насаждений по склонам и дну оврагов и балок. При формировании такого комплекса необходимо учитывать природно-климатические условия местности: рельеф, почвы, температурный режим, водный режим, а также наличие неблагоприятных факторов окружающей среды: засух, суховеев, пыльных бурь.
По разработанной Н.Д. Кононовой агроэкологической классификации земель [102] на территории Оренбургской области выделены 31 агроэкологиче-ская группа земель и 70 агроэкологических типов почв (приложение Ф). На основе данной классификации составлена карта агроэкологических групп Оренбургской области (рисунок 43). Данная классификация основывается на условиях почвенного покрова, увлажненности и дренированности почв, степени засоления, развития водной и ветровой эрозии и подразумевает разработку соответствующей каждой группе системы землепользования.
На территории Оренбургского и Саракташского районов выделяется восемь агроэкологических групп: плакорные, умеренно-эрозионные, сильноэрозионные, очень сильноэрозионные, малокомплексные, малокомплексные эрозионные, солонцовые и пойменные (таблица 19).
Локальная ГИС как инструмент комплексного мониторинга агроландшафтов
Области применения разработанной локальной ГИС. 1) Экологические организации и службы Оренбургской области: Министерство природных ресурсов, экологии и имущественных отношений, Фонд информации о природе ресурсов и охране окружающей среды МПР России по Оренбургской области, Комитет по природоохранной деятельности и мониторингу окружающей среды, Центр защиты леса. В данных организациях созданная локальная ГИС позволит провести оперативный поиск необходимых данных в пределах Урало-Сакмарского междуречья при проведении мониторинга и оценки современного состояния агролесоландшафтов, проанализировать динамику развития эрозионных процессов и назначить необходимые мероприятия по сохранению и восстановлению земельных ресурсов. 7 2) Управление россельхознадзора по Оренбургской области. Применение локальной ГИС возможно на землях сельскохозяйственного назначения за соблюдением выполнения мероприятий по сохранению и воспроизводству плодородия земель, требований по предотвращению самовольного снятия, перемещения и уничтожения плодородного слоя почвы.
3) Министерство лесного и охотничьего хозяйства Оренбургской области. Локальная ГИС позволит провести анализ местообитаний, спрогнозировать бу дущее насаждений, спрогнозировать стратегию управления, а также результат ее действия на лесные ресурсы и связанные с ними земельные ресурсы. 4) Министерство сельского хозяйства, пищевой и перерабатывающей промышленности Оренбургской области. В области сельского хозяйства локальные ГИС находят применение при централизованном реестре сельскохозяйственных земель, баз данных хозяйств и полей, мониторинге природных условий и использования земель, статистическом анализе полей при разбивке их на участке. 5) Исследуемые сельскохозяйственные предприятия. Локальные ГИС позволяют оптимизировать структуру земельных угодий, систему агролесомелиоративного адаптивно-ландшафтного обустройства территории. 6) ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет». В целях проведения лабораторных занятий у студентов направления подготовки «Землеустройство и кадастры» по дисциплинам «Картография», «Агролесомелиорация», «Фотограмметрия и дистанционное зондирование» и студентов направления подготовки «Лесное дело» по дисциплине «Лесомелиорация ландшафтов».
Таким образом, в настоящее время локальные ГИС-технологии являются инструментом работы с территориально ориентированной информацией, которые позволяют накапливать знания об окружающем мире в современной цифровой форме и наглядно отображать их в виде различных электронных карт, а также значительно увеличить оперативность, точность и экономическую эффективность производства. 8
Экономическая эффективность применения дистанционных методов и ГИС-технологий в агролесомелиорации определяется многими факторами: - позволяют исследовать любую точку земного шара, включая труднодоступные и опасные регионы; - оперативность получения данных; - масштабность исследований; - возможность исследования динамики процессов и явлений; - сокращение ресурсов специалистов; - сокращение времени проведения работ; - сокращение стоимости работ в несколько раз, в сравнении с традиционными наземными методами исследований.
Определение экономической эффективности применения космоснимков при изучении, оценке и картографировании агролесоландшафтов проводили путем сравнения затрат на выполнение комплекса исследовательских работ традиционными наземными методами и дистанционными методами.
Экономический эффект применения дистанционных методов при изучении агролесоландшафтов складывается за счет отсутствия необходимости в рекогносцировочных работах, разработки маршрутов и направления ландшафтных профилей в камеральных условиях, сокращения объемов полевых работ, 9 числа обследуемых таксационных площадок и других объектов и явлений, уменьшения числа работников как в полевых работах, так и в камеральных. Затраты денежных средств на выполнение работ традиционными наземными методами рассчитаны по ценам, приведенным в сборниках и справочниках базовых цен на инженерно-геодезические, лесохозяйственные изыскания и изыскания для целей землеустройства, земельного кадастра и мониторинга земель [218, 225, 226]. Затраты на приобретение космоснимков высокого разрешения Landsad-7 взяты с официальных сайтов российских фирм-дистрибьюторов дистанционной информации [227, 228]. Стоимость объемов работ, выполняемых наземными и дистанционными методами (таблица 22) рассчитывалась на 1000 га территории с учетом инфляционного коэффициента 7,5 (для сельского хозяйства) по состоянию на IV квартал 2014 года от уровня базовых цен на 1 января 2001 года [188].
Данные таблицы показывают, что применение комплекса дистанционных методов и ГИС-технологий позволяет снизить денежные затраты в 1,9 раза по сравнению с традиционными наземными методами. В пересчете на всю площадь полигона (90571 га) сумма расходов на выполнение работ традиционными наземными методами составит 7931076 рублей, а дистанционными методами – 4144801 рублей.
Представленные расчеты показывают, что дистанционные методы исследований имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными наземными изысканиями, требующими значительных затрат денежных, трудовых и временных ресурсов.