Содержание к диссертации
Введение
1 Физико-географические условия региона исследования 10
1.1 Геоморфологические условия 10
1.2 Климатические условия 12
1.3 Почвенные условия 13
1.5 Гидрографическая сеть 15
2 Проблема геоинформационного анализа, картографирования и моделирования состояния 18
2.1 Оценка состояния ландшафтов Астраханского Заволжья 18
2.2 Использование геоинформационных технологий для оценки и картографирования Астраханского Заволжья 21
2.3 Моделирование динамики ландшафтов Астраханского Заволжья 24
2.4 Геоинформационное картографирование состояния ландшафтов 26
2.5 Проблемы лесомелиорации аридных ландшафтов 28
3 Программа и методика геоинформационного анализа деградации и опустынивания ландшафтов 30
3.1 Программа и объект исследования 30
3.2 Методика оценки состояния ландшафтов 33
3.3 Методика дешифрирования космоснимков и эталонирования территории 46
3.4 Методика картографирования состояния растительности по космоснимкам 49
4 Геоинформационный анализ, картографирование и моделирование состояния ландшафтов Астраханского Заволжья 54
4.1 Геоинформационный анализ рельефа ландшафтов Астраханского Заволжья 54
4.2 Картографирование почв 58
4.3 Полевые исследования ландшафтов Астраханского Заволжья 62
4.4 Картографирование ландшафтов Астраханского Заволжья 66
4.5 Геоинформационное картографирование тестовых полигонов Астраханского Заволжья 69
4.5.1 Геоинформационное картографирование и анализ тестового полигона 69
4.5.2 Геоинформационное картографирование и анализ тестового полигона 74
4.5.3 Геоинформационное картографирование и анализ тестового полигона 81
4.5.4 Геоинформационное картографирование и анализ тестового полигона "Мулынкин" 86
4.5.5 Геоинформационное картографирование и анализ тестового полигона 91
4.5.6 Геоинформационное картографирование и анализ тестового полигона "Арыстанкызыл" 96
4.5 Анализ состояния пастбищных комплексов Астраханского Заволжья на основе вегетационных индексов 102
4.6 Фитомелиоративное картографирование пастбищных комплексов Астраханской области 115
5 Экономическая оценка ущерба от деградации растительного покрова агроландшафтов 117
5.1 Методы экономической оценки 117
5.2 Определение ущерба от деградации травянистой растительности 118
Заключение 123
Предложения к производству 125
Список литературы 126
- Оценка состояния ландшафтов Астраханского Заволжья
- Методика картографирования состояния растительности по космоснимкам
- Геоинформационное картографирование и анализ тестового полигона
- Определение ущерба от деградации травянистой растительности
Введение к работе
Актуальность проблемы. В современных ландшафтах юга Европейской части РФ отмечается проявление процессов деградации. Особенно опасны такие процессы в сухостепной и полупустынной зоне, в частности, на территории Астраханской области. В результате увеличиваются территории, имеющих проективное покрытие менее 10%, а также возрастают площади и увеличивается количество открытых, полностью лишенных растительного покрова участков.
Степень разработанности темы. Основные причины деградации – это сложность климатических условий и возрастающая антропогенная нагрузка. В первую очередь изменения происходят в растительных сообществах, которые заменяются другими видами, которые более приспособлены к сложившимся условиям или меняют свой ареал. Проявления деградации растительности связаны с антропогенным (нерегулируемым выпасом скота) и техногенным воздействием (от строительства путей транспорта, предприятий и т.д). Одновременно с разрушением растительного каркаса происходит деградация почв.
Изучение процессов изменения фитоэкологического состояния
ландшафтов Астраханского Заволжья, являющихся особой хрупкой
экосистемой, которая в связи с внешними условиями пребывает в
неустойчивом равновесии, является значимой научной задачей, а
использование анализа в среде геоинформационных технологий обеспечивает количественную оценку процессов деградации на исследуемых территориях.
В современных условиях общей информатизации и перехода на цифровые геоинформационные технологии с использованием мультиспектральных съемок поверхности Земли космическими аппаратами изменяются способы выявления состояния агроландшафтов, что позволяет поднять лесомелиоративный (фитомелиоративный) анализ на новый качественный и количественный уровни. Оценка состояния и динамики фитоценозов в условиях Астраханского Заволжья позволяет перейти от констатации фактов деградации земель к системе управления этими процессами, что обеспечивает устойчивое состояние систем.
Цель исследований: Лесомелиоративный анализ деградации ландшафтов Астраханского Заволжья на основе распределенных и локальных данных, включающих картографические, аналитические геоинформационные слои, материалы аэрофотосъемки, космической съемки, результаты полевых исследований, математические модели изменения состояния ландшафтов, а также результаты анализа вегетационных индексов по спектрозональным космоснимкам.
Задачи исследований:
оценка современного состояния агроландшафтов на территории Астраханского Заволжья на основе спектрозональных космоснимков высокого и сверхвысокого разрешения;
разработка методики компьютерного лесомелиоративного геоинформационного картографирования динамики вегетативных индексов (NDVI) ландшафтов, подверженных деградации и опустыниванию;
выполнение полевых исследований агроландшафтов и анализ особенностей рельефа Астраханского Заволжья с использованием цифровых моделей и космических снимков;
оценка динамики деградации аридных ландшафтов по результатам геоинформационного ретроспективного анализа.
Объект исследований. Территория Астраханского Заволжья с предрасположенными к дефляции, открытыми, не защищенными мелиоративными насаждениями участками, агроландшафты лишенные
растительного покрова, активно используемые для выпаса скота с пастбищной нагрузкой, превышающей реальную продуктивность при отсутствии систем мелиорации, агроландшафты с почвами легкого гранулометрического состава, включая пески и слабогумусированные супеси, засоленные почвы – солонцы и солончаки и др., ландшафты, подвергшиеся катастрофическому природному или антропогенному воздействию.
Научная новизна. Впервые выполнены геоинформационные
исследования современного состояния ландшафтов Астраханского Заволжья на
основе данных дистанционного зондирования земли, результатов полевых
обследований, математического моделирования и картографирования
ландшафтов. Получены новые знания о проявлении деградации аридных ландшафтов с учетом антропогенного воздействия. Найдены функциональные зависимости динамики проективного покрытия, построены математико-картографические модели деградации.
Теоретическая значимость. Результаты, полученные при
лесомелиоративном анализе деградации аридных ландшафтов на территории Астраханского Заволжья, и выявленные на их основе закономерности и корреляционные связи теоретические создают основы исследования аридных ландшафтов на основе их геоинформационного картографирования и пространственно-временного подхода, расширяют базу информационного обеспечения, обеспечивают прогноз деградации, чем вносят значительный вклад в развитие агролесомелиорации.
Практическая значимость. Разработанная ГИС Астраханского Заволжья и созданные на основе геоинформационного анализа космоснимков и цифровых моделей рельефа картографические слои, могут быть использованы при принятии решений по управлению природоохранными и экологическими организациями, сельскохозяйственными предприятиями и др., в том числе для решений по планированию хозяйственного использования территории Астраханского Заволжья. А также, для разработки мероприятий по восстановлению деградированных систем.
Методология и методы исследований. При проведении исследований
по теме диссертации была использована методология и научные методы,
разработанные ведущими отечественными и зарубежными учеными в области
геоинформационных технологий и исследовании ландшафта. Методология
исследования основана на использовании данных дистанционного
зондирования Земли для выявления состояния ландшафтов в условиях
полупустыни и пустыни на основе геоинформационного, картографического
анализа данных дистанционного зондирования земли и полевого
эталонирования категорий состояния агроландшафтов.
Для решения задач исследования применялись программные комплексы QGIS, Surfer 13. Оценка состояния агролесоландшафтов проводилась по критерию величины фототона, NDVI и EVI растрового изображения исследуемого объекта на космоснимке.
Методология и методы исследований на основе дистанционной информации разработаны такими авторами как: Альтер С.П., Андроников В.Д., Виноградов Б.В., Кулик К.Н., Рулев А.С., Юферев В.Г.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Методика комплексного лесомелиоративного геоинформационного
анализа состояния ландшафтов с использованием тематических карт,
распределенных баз данных и спутниковых снимков высокого
пространственного разрешения, позволяющая оценить состояние
растительности и почв.
2. Дистанционная оценка современного состояния агроландшафтов
тестовых полигонов на основе разработанных геоинформационных моделей
ландшафта позволила установить устойчивое снижение проективного покрытия
растительности со средней скоростью 0,5% в год.
-
Динамика вегетационных индексов NDVI и EVI за период 2000-2016 гг. и классификация пастбищных комплексов Заволжья Астраханской области обеспечила оценку и картографирование экологического состояния пастбищной растительности.
-
Модифицированные электронные карты лесомелиоративных выделов и почвенные карты, почвенного покрова и ландшафтных комплексов.
Степень достоверности и обоснованность полученных результатов.
Достоверность полученных результатов исследований обеспечивается большим объемом аналитического и экспериментального материала, современными методами исследований, статистической и математико-картографической обработкой данных дистанционного зондирования Земли.
Личный вклад автора. Личный вклад автора. Автор лично провел
научные исследования, которые проводились с 2013 по 2018 гг. по плану
подготовки диссертации в аспирантуре и по тематическому плану ФНЦ
агроэкологии РАН (№ Госрегистрации – АААА-А-116122010038-9).
Соискатель самостоятельно осуществил постановку проблемы, сформулировал цели и задачи, разработал программные вопросы, проводил полевые и камеральные работы, обобщил и изложил материалы исследований в диссертационной работе. Доля личного участия в выполнении работы и написании научных статей составляет 85%.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на международных конференциях и симпозиумах:
– международная научно-практическая конференция «Мировые научно-технологические тенденции социально-экономического развития АПК и сельских территорий», г. Волгоград, 31 января - 2 февраля 2018 г.
– восьмой международный симпозиум «Степи Северной Евразии», г. Оренбург, 9-13 сентября 2018 года.
– всероссийская научно-практическая конференция «Эрозия почв: Проблемы и пути повышения эффективности растениеводства в адаптивно-ландшафтной системе земледелия».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ объёмом 3,08 п.л., в том числе с долей автора 2,25 п.л. В журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, опубликовано 3 статьи с участием автора 1,8 п.л.
Структура и объем работы. Текст диссертации изложен на 141 страницах. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения, включает 29 таблиц, 82 рисунка. Список литературы состоит из 152 наименований, из которых 9 источников на иностранном языке и 29 ссылок на электронные ресурсы.
Оценка состояния ландшафтов Астраханского Заволжья
В целом процессы деградации и опустынивания агрогеосистем представляют процессы снижения продуктивности экосистем при совместной деятельности человека и климатических условий, что приводит к разрушению экологических связей [45].
Известными исследователями Б.В. Виноградовым, КН. Куликом, А.С. Рулевым, В.И. Петровым, В.Г. Юферевым и др.,[40, 26, 22, 15, 24, 25, 19, 84, 85, 74, 75, 96, 97, 110, 91, 119, 118] были определены и проанализированы основные факторы деградации и опустынивания засушливых территорий, к ним отнесли:
- перевыпас и сбой пастбищ;
- распашка непригодных для земледелия почв;
- орошение почв, организованное без учета ландшафтных особенностей;
- истощение почв;
- загрязнение водоемов и иссушение источников питьевой воды;
- вырубка и угнетение защитных лесных насаждений;
- повышение засушливости климата, увеличение продолжительности почвенных и атмосферных засух;
- техногенная нагрузка (транспортная, вскрышные и земляные работы, индустриальное строительство);
- загрязнение воздуха и территорий выбросами предприятий промышленности.
Разработки, по исследованию проблем изменения состояния агроландшафтов, постановке концептуальных и методологических основ и подходов, выделению стратегических и тактических направлений и обоснованию системы мероприятий по борьбе с негативными последствиями опустынивания, посвящены бережному и экологическому использованию аридных территорий [43, 73, 83, 106].
Радикальные изменения в состояние земельных ресурсов засушливых территорий обусловило актуальность проблемы опустынивания и деградации земель [115, 46].
Современная динамика аридных земель характеризуется изменчивостью, разнообразием процессов деградации, общая площадь которых занимает более 36% суши земли [46].
По климатическим картам мира можно установить, что около 30% суши имеют недостаточное увлажнение и около 10 млн. км2 из них это антропогенные пустыни. Распределения климатических условий на поверхности Земли таково, что основные области (до 70%) с опустыненными территориями сосредоточены на африканском континенте. Динамика площадей земель, подверженных опустыниванию показывает, что за 30- лет в аридных регионах они существенно увеличились. Общая тенденция расширения деградированных и пустынных земель наблюдается в южных регионах России, том числе на территории Астраханской области. В связи с этим изучение процессов деградации аридных геосистем, выявление их динамики и механизма негативного влияния антропогенного и природного опустынивания, представляет собой основную задачу исследований. Хозяйственное использование аридных земель под земледелие на орошаемых полях, на богарных полях, а также под пастбища обусловлено необходимостью получения сельскохозяйственной продукции [95].
Значительная часть сельскохозяйственных угодий, находящихся в состоянии опустынивания, деградированы, что обусловлено применением технологий земледелия и животноводства, вызывающих общую деградацию ландшафтов [42, 121].
Исследования рельефа Прикаспийской низменности показали, что поверхность территории довольно сложная. В северной части, с глинистыми и суглинистыми почвами, встречаются вытянутые вдоль меридиана или довольно узкие и мелкие ложбины. Особенности рельефа здесь обусловлено наличием соляных куполов и компенсационных впадин. На этой же территории имеется множество мелких западин, которые имеют различную площадь. На юге Астраханского Заволжья распространены песчаные отложения, бугры, гряды и котловины. Обособленно на исследуемой территории выделяется рельеф Волго-Ахтубинской долины, однако ее территория выведена за рамки наших исследований [52].
Анализ территории исследований показывает, что ландшафт представлен относительно молодой морской равнинной и не имеет сложившегося слоя почвы, мощность почвенных горизонтов незначительна, что является основой для возникновения и развития их деградации. При антропогенном воздействии на почву проходит смешение слоев, обеднение поверхностного слоя, что приводит к опустыниванию.
Накопленная информация и результаты исследований многих авторов, и опубликованные данные позволяют научно обосновать значение проблемы опустынивания земель, в области сохранения экосистем и обеспечения рационального использования ресурсов. Поэтому правомерно сделать вывод о том, что поставленная проблема актуальна для всех аридных регионов РФ. В результате проведения исследований состояния экосистем не только не исчерпывается, но и расширяется круг задач по выявлению закономерностей процессов деградации и опустынивания агроландшафтов и разработке организационных, технологических и мелиоративных мер, обеспечивающих предотвращение и локализацию таких процессов, ликвидацию очагов опустынивания и восстановление экологического состояния агроландшафтов [122, 123].
Методика картографирования состояния растительности по космоснимкам
Картографирование состояния растительности по космоснимкам высокого разрешения для обеспечения рационального использованию природных ресурсов и предотвращения деградации почв осуществляется в два этапа.
1. Определение по результатам дистанционного зондирования территорий нарушенных агроландшафтов.
Это:
- опасные с точки зрения проявления водной эрозии участки склоны с углом более 2;
- опасные с точки зрения ветровой эрозии, открытые участки поверхности на территории исследований не защищенные растительностью;
- участки поверхности, используемые для сельскохозяйственного производства с нагрузкой, превышающей нормативную;
- агроландшафты с особыми климатическими и природными условиями, а именно: засушливость климата, слабогумусированные почвы и др.;
- ландшафты, подвергшиеся воздействию природных или антропогенных факторов (пожары, ливни и др.)
2. Создание пространственной базы данных
Геоинформационное картографирование объекта исследований, осуществляется на основе пространственной базы данных с использованием картографических, атрибутивных и векторных данных с оцифровыванием существующих аналоговых источников и разработкой электронных атрибутивных таблиц, включающих описание свойств объекта исследований, с применением доступных ГИС как распределенных баз данных.
Для привязки объектов исследования к границам территориальных образований уточняются межхозяйственные, административные и государственные границы и создается геоинформационный слой границы. В результате реализации этих этапов создаются геоинформационные слои, содержащие информацию об объектах исследований.
Оценка деградации агроландшафтов проводится с использованием в качестве источника информации оптических космоснимков с разрешением 1 - 3 м - для отдельных малоразмерных объектов, таких как группы деревьев, кулисы лесных насаждений, ряды деревьев в садах и не менее 10 м для пастбищных угодий, сенокосов, пашни и др. [18].
Разрешение снимка, понимаемое как размер пикселя на местности, обусловлен возможностью идентификации объекта исследования.
Обзорная космокарта разрабатывается для определения общего состояния объекта исследований и определения координат очагов деградации. Масштаб обзорной карты (1:1000000, 1:2000000) выбирается для выявления границ ландшафтных элементов (лесные насаждения, гидросеть, сельскохозяйственные угодья и др.). Обзорная карта координацию данных о топологии объектов на полигонах исследований. Обзорная космокарта создается на основе космоснимков с файлами привязки к географическим координатам, на ней помещается масштабная линейка и наносится координатная сетка.
Космоснимки региона исследований в масштабе 1:1000000, 1:2000000 импортируются в используемый геоинформационный программный комплекс (например "GlobalMapper" или "Maplnfo"), с пространственной привязкой. После чего осуществляется контроль положения объектов по контурам и контрольным точкам по топографической модели геоинформационной системы. При выявлении отклонений проводится корректирующая трансформация, обеспечивающая необходимую точность.
Инструментами векторной графики, создается тематический слой, включающий границы объектов. В результате создаются контуры, совпадающие с границами объектов. Для выделения необходимых границ используется вся доступная информация (например, контуры пашни), которая переносится на геоинформационных картографический слой.
Результатом фотограмметрической обработки и трансформации космоснимков в картографическую проекцию является обзорная космофотокарта полигонов исследований, на которой нанесены необходимые картографические обозначения (масштабная линейка, координатная сетка, границы), а также атрибутивная информация. Разработка обзорной космокарты дает возможность определить тестовые полигоны в агроландшафтах, в наибольшей степени подверженные деградации и установить их географические координаты.
Для оценки состояния элементов агроландшафта, уточнения вида и уровня деградации, определения координат опасных явлений, необходима разработка космокарт крупного масштаба - 1:10 000, 1:25 000.
Разработка крупномасштабной космокарты основано на использовании космоснимков объекта исследования с максимальным пространственным разрешением, обеспечивающим необходимую детализацию информации. При этом на обзорной космокарте выделяется граница тестового полигона, уточняются его координаты, площадь и другие, необходимые для исследователя характеристики. В результате в среде геоинформационной системы создается тематический картографический слой ландшафт тестового полигона.
Оптические спектрозональные и панхроматические космоснимки являются источником разнообразной информации о состоянии элементов ландшафта. Задача выявления и идентификации этой информации решается при помощи компьютерных программных комплексов обработки данных. Например, программным комплексом ENVI, который имеет встроенный определитель состояния растительности по вегетационным индексам, что дает возможность исследователю рассчитать 27 таких индексов оценки содержания хлорофилла, азота, углерода, воды и др. [108].
По спектрозональным снимкам, красного и ближнего инфракрасного спектрального диапазонов в автоматизированном режиме можно рассчитать три индекса - NDVI, SRI и RVI. При работе с гиперспектральными снимками можно осуществить расчет всех 27 индексов. При вводе данных оператором дополнительно можно рассчитать по мультиспектральному диапазону еще 20 индексов [127].
Пять индексов растительности, получивших наибольшее применение, рассчитываются по данным в широких спектральных зонах (PNIR- 0,75 - 1,3 мкм, PRED- 0,75 - 1,3 мкм, PBLUE- 0,43-0,51 : Normalized Difference Vegetation Index (NDVI);
NDVI=(PNIR-PRED)/(PNIR+PRED) Simple Ratio Index (SR);
SR=PNIR/PRED Enhanced Vegetation Index(EVI);
EVI==2,5{(PNIR-PRED)/(PNIR+6PRED-7,5 PBLUE)} Atmospherically Resistant Vegetation Index (ARVI);
ARVI={PNIR-(2PRED-PBLUE)}/{PNIR+(2PRED-PBLUE)} Индекс Sum Green Index (SGI) используется для выявления изменений проективного покрытия растительностью в диапазоне излучения от 0,5 мкм до 0,6 мкм.
Все рассмотренные индексы количественно определяют содержание хлорофилла, площадь поверхности листьев кроны деревьев, ее сомкнутость и структуру или проективное покрытие травянистой растительностью.
Значения рассмотренных индексов имеют достаточно высокие коэффициенты корреляции с величиной индекса фотосинтетически активной радиации (FAPAR) и индекса листовой поверхности (LAI).
Для определения рассмотренных индексов используется сравнение информации спектрозональных снимков в красной (0,60 - 0,75 мкм) и ближней инфракрасной (0,75 - 1,3 мкм) зонах.
Применение вегетативных индексов при ландшафтных исследованиях дает по космоснимкам позволяет разработать картографические геоинформационные слои состояния растительности, и на основе векторных карт выявить площади занятые растительностью, оценить состояние растительности, ее продуктивность и урожайность.
Таким образом, разработанные методики и технологии компьютерного геоинформационного анализа деградации и опустынивания ландшафтов на основе аэрокосмической информации дают возможность разработать картографические слои, выражающие аналитически полученные данные о состоянии объектов исследований, показывающие пространственные характеристики распределения деградированных угодий, что в итоге обеспечит точное направленное воздействие на очаги деградации методами лесной мелиорации.
Геоинформационное картографирование и анализ тестового полигона
Тестовый полигон "Алехов" площадью 539,55. га, расположен в 15 км восточнее станции Верблюжья. Координаты центра полигона 47 42 57"с.ш., 47 6 27"в.д. (рисунок 4.19).
Почвенные условия: тестовый полигон полностью расположен в контуре 2 -почвы бурые полупустынные супесчаные (рисунок 4.20).
Тестовый полигон относится к ландшафтным комплексам морских равнин IV - Плоские и волнисто-равнинные ландшафты с полынно-злаково-ромашниковой (Artemisia lerchiana - Artemisia pauciflora - Gramineae- Tanacetum alchemilliefolium) растительностью на светло-каштановых и бурых суглинистых и глинистых почвах в комплексе с солонцами, с ложбинами, западинами и микропонижениями.
Таким образом, тестовый полигон характеризуется относительно одинаковыми почвенными и ландшафтными условиями, что дает возможность использовать его в качестве эталона для ландшафтов аналогов.
Геоинформационные исследования рельефа (таблица 4.9) позволили определить его характеристики и разработать векторный слой "изолинии высот", представленный на рисунке 4.19. и изолинейную карту распределения диапазонов высот по полигону (рисунок 4.21). По карте (см. рисунок 4.21) наглядно видно наличие бугров с относительной высотой более 11 метров, распределенных по площади полигона.
Более 61% площади тестового полигона (330 га из 539 га) тестового полигона приходится на диапазон высот от -7 м до -9 м, и еще около25% площади (136 га) приходится на диапазон от -4 до -6 м. На высоты менее -9 м приходится около 10% площади полигона (52 га) (рисунок 4.22).
В результате анализа изолинейной карты высот выбрано направление модельного профиля запад - восток, который в большей мере отражает закономерность изменения высоты вдоль линии профиля (рисунок 4.23.).
Параметры профиля Алехов: начальная точка: 47 42 59" с.ш., 47 05 08" в.д., высота в начале профиля: -9 м; конечная точка: 47 42 59" с.ш., 47 07 18" в.д.; высота в конечной точке: -5,7 м, расстояние: 2,7 км; разность высот: -3,3 м; высота мин.: -10,8 м; высота макс: -1,2 м; азимут: 89 59 12"; уклон макс: 2,7;
Моделирование изменения высот по профилю не проводилось в связи с особенностями рельефа и относительно небольшой площадью полигона.
Состояние растительности на полигоне "Алехов" также определялось по результатам дешифрирования космоснимков сверхвысокого разрешения и последующей классификации по уровням деградации. По полученным данным был разработан картографический геоинформационный слой "деградация растительности" (рисунок 4.24)
Анализ результатов дешифрирования и классификации выявил соотношение площадей с различными уровнями деградации на полигоне (таблица 4.10, рисунок 4.25). Таблица 4.10 - Площади деградированных земель на тестовом полигоне "Алехов 317824
По итогам исследований на момент съемки тестового полигона "Алехов" установлено, что 34% площади или 180 га имеют уровень деградации растительности "кризис и бедствие", а площадь недеградированных земель составляет 146 га, а уровень деградации "риск" отмечен на площади 213 га (39%).
Определение ущерба от деградации травянистой растительности
Оценка состояния травянистой растительности на территории исследований осуществлялась по проективному покрытию. Проективное покрытие поверхности травянистой растительностью является достоверно определяемой по космоснимкам характеристикой и отражает реальное состояния этой растительности в ландшафтах [129]. Оценка проективного покрытия проводилась по создаваемым геоинформационным картографическим слоям - космокартам согласно методике, приведенной в главе 3.
Для определения уровня деградации растительности на рассматриваемой территории проводился математико-картографический анализ тематических карт.
Дешифрирование и классификация космоснимков для определения уровня деградации травянистой растительности в ландшафтах проводятся с учетом результатов полевых исследований и фотоэталонирования земель на тестовых полигонах и фактически установленного уровня деградации. Результаты дистанционной оценки проективного покрытия территории исследований травянистой растительностью, проверяются при проведении полевых исследований на контрольных участках.
Уровни деградации травянистой растительности устанавливаются по критериям, представленным в таблице 5.1 [113]. Критерии по уровням деградации, приведенной в работе [79] приведены в таблице 5.2 . Эти критерии с учетом геоинформационного анализа космической информации позволяют определить координаты и уровень деградации земель.
В "Методике ..." [79] приведены коэффициенты экологической ситуации территории (Кэ), Для Астраханского Заволжья" Кэ=1,9. Учет потери ежегодного дохода осуществляется через коэффициент Дх. Коэффициент времени восстановления деградированных земель (Кв) определяется по срокам восстановления: 1 год - 0,9; 2 - 1,7; 3 - 2,5; 4 - 3,2; 5 - 3,8.
В результате использования методики расчета ущерба от деградации, появилась возможность выявить его количественные параметры и применять для обоснования эффективности обустройства пастбищных ландшафтов.
Используя данные по кадастровой стоимости полигона "Алехов" на сентябрь 2017 г. [129] как нормативную, установили стоимость 1 га площади равную 830 руб.
Используя ранее приведенные коэффициенты для исследуемой территории ( с учетом планируемой стоимости 1т сухой поедаемой массы 2000 руб. [113]), потери дохода определяются посредством коэффициента потери продуктивности равный 0,1723 и при восстановлении деградированной растительности через 3 года), уравнение ущерба запишется в виде:
У=830х0Д723х539,55х 1,9x0,3х 1+0,1723x2000x539,55x2,5 (5.3)
Результат расчета показал, что на тестовом участке "Алехов" площадью 539,5 га ущерб от потери стоимости и неполученного дохода составляет 508803,8 руб. в год.
Важным элементом экономической эффективности является общая эколого-экономическая эффективность, определяемая отношением стоимости дополнительной продукции с учетом всех затрат на проведение агролесомелиоративных мероприятий к стоимости дополнительной продукции. Чем выше показатель, тем эффективнее применение агролесомелиоративных мероприятий для восстановления и повышения продуктивности пастбищных угодий.
На основе представленной методики можно осуществлять эколого-экономическую оценку эффективности мелиоративных мероприятий по повышению продуктивности аридных пастбищ после проведения фитомелиоративных мероприятий.
Экономическая эффективность эколого-экономической оценки деградированных аридных ландшафтов на основе геоинформационных технологий с использованием данных дистанционного зондирования только за счет сокращения наземных исследований (при минимальной рыночной стоимости картографирования 1 га - 2000 руб. по данным [125, 128]) на площади Астраханского Заволжья (1647 тыс. га) составляет 3,3 млрд руб, тем самым подтверждая ценность таких исследований. Экономический эффект использования космосъемки для фитоэкологической оценки аридных ландшафтов, обоснования фитомелиоративного обустройства, складывается из экономии средств на проведение специальной аэро- и космической съемки территории; экономии в результате сокращения объема полевых работ; снижения затрат на разработку проектов. Таким образом, применение геоинформационных технологий для оценки экологического состояния является высокоэффективным методом получения информации о состоянии агролесопастбищных ландшафтов на аридных территориях юга России.