География и геология/6. Природопользование и экологический мониторинг
К.т.н. Ли М. А., Устабаев Т. Ш., Жакашов А.М.
Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства,
Республика Казахстан
Роль космического мониторинга в анализе
пастбищных экосистем Казахстана
По масштабам пастбищных ресурсов Казахстан
занимает пятое место в мире. Пастбища, покрывая более 70% территории страны,
являются уникальным потенциалом, развития экологической устойчивости, так и
обеспечения экономики [1].
Последние десятилетия наряду с развитием
наблюдается устойчивая тенденция деградации пастбищных земель. Пастбища
деградируют в результате нерегулируемого выпаса, сокращения площадей
обводненных пастбищ, изъятия под промышленные объекты, полигоны и населенные
пункты, отсутствия контроля, за состоянием и использованием пастбищ,
несоблюдения земельного законодательства и многих других причин.
Земли пастбищ пригодные для использования
кормовых сельскохозяйственных культур, без предварительной мелиоративной
обработки составляют 21,8 млн.га – 9,7%, остальные земли нуждаются в работах по
улучшению мелиоративного состояния засоленных земель, предотвращению водной и
ветровой эрозии и т.п. По данным Агентства Республики Казахстан по управлению земельными
ресурсами засоленные и солонцовые земли составляют 93,7 млн. га – 42,1%.
Эрозией почв охвачено 29,0 млн.га – 13,0%. Площадь сбитых пастбищ, из-за
увеличения нагрузки на них, возросла с 14,8 (1990 г.) до 26,0 млн.га (2010г.).
Во всех областях Республики сбитые пастбища занимают огромные территории,
масштабы которых разрастаются [2].
Проблема деградации и опустынивания
пастбищ в настоящее время в Республике Казахстан становится актуальной, выходит
на первостепенный план и требует незамедлительной разработки.
Недостаточная устойчивость пустынных
комплексов, особенно под воздействием антропогенных факторов, обуславливает
необходимость систематического или периодического наблюдения за состоянием
пустынных пастбищных угодий, получения оперативной информации о направлении и
масштабах изменений, происходящих в них. На современном техническом уровне
проблема получения информации решается применением дистанционных методов, позволяющих
оперативно получать достаточно полный объем сведений о состоянии пустынных экосистем
на обширной территории.
Современный агроландшафт формируется в
большей степени под воздействием хозяйственной деятельности, но сохраняет
основные черты природного ландшафта. Эта двойственность определяет современные
формирующие его элементы - с одной стороны природные компоненты (почвы, рельеф
и гидрографическая сеть, вода, воздух и микроклимат, растительность и животный
мир), с другой - элементы системы земледелия и организации территории (земельные
угодья, севообороты, агротехнологии, почвозащитные и гидротехнические
сооружения и т.д.).
В оценке пастбищных территорий отсутствуют
современные данные по районированию, типам опустынивания, характеристикам и
масштабам деградации земель. Современное хозяйствование на пастбищах базируется
на данных практического опыта без тщательного выбора и использования новых,
инновационных, технологий.
Для оптимизации современного агроландшафта
важное значение приобретает не только совершенствование систем
сельскохозяйственного производства в ландшафтно-экологическом аспекте, но и
повышение эффективности, качества мониторинга за состоянием среды. Зная
современное состояние и степень антропогенной трансформации агроландшафта,
можно разрабатывать эффективные технологии сельскохозяйственного производства.
Применение аэрокосмических методов, при
инвентаризации растительности пустынных зон, в значительной степени связано с
труднодоступностью этих территорий. Аэрокосмические снимки, обладая значительной
обзорностью и информативностью, позволяют объективно оценить обстановку и
принять эффективные меры, направленные на сохранение природных кормовых угодий
и их рациональное использование.
В Казахстане
естественные кормозапасы сосредоточены на обширных пастбищных угодьях. На
современном техническом уровне проблема получения информации о состоянии
растительного покрова решается с применением данных космической съемки, позволяющих
оперативно получать достаточно полный объем сведений о состоянии и продуктивности
пастбищных экосистем на территории республики (рисунок 1). Сегодня космическому
зондированию, как методу оперативного и масштабного мониторинга сельскохозяйственных
угодий, практически нет альтернативы. Поэтому разработка методов применения
данных космической съемки для оценки состояния и кормозапасов является на сегодняшний
день актуальной задачей.
Рисунок 1- Карта- схема
весенней продуктивности пастбищ
Жамбылской области, 2012г. [3]
Сельское хозяйство одна из самых перспективных сфер для использования
данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в целях повышения интенсификации
животноводческого и особенно растениеводческого производства. Применение
технологии ДЗЗ в аграрной сфере является важной и, безусловно, перспективной
областью мониторинга сельскохозяйственных культур. Типичными задачами здесь
становятся: обеспечение текущего контроля за состоянием посевов агроэкосистем;
определение емкости пастбищ различных типов и продуктивности сенокосов и др.
Эти задачи решаются систематическими повторными съемками, которые обеспечивают
наблюдение за динамикой развития сельскохозяйственных культур и прогнозирование
урожайности. Используя при дешифрировании различия в спектральных яркостях
растительности в течение вегетационного периода и индекс NDVI (Normalized Difference Vegetation Index),
можно отслеживать по тону изображения полей судить об их агротехническом
состоянии и т. д.
Методы ДЗЗ широко используются в агропромышленном комплексе многих
стран мира (США, Канада, страны Евросоюза, Индия, Япония и др.). К наиболее
известным примерам действующих систем сельскохозяйственного мониторинга можно
отнести проект MARS (The Monitoring of Agriculture with Remote Sensing; разработка:
Объединенного исследовательского центра Евромиссии по мониторингу
сельскохозяйственных земель), который позволяет определять площади и продуктивность
агроэкосистем, начиная с уровня государств и регионов, вплоть до отдельных
ферм. Результаты расчетов используются для налогового контроля за
производителями продукции, выработки гибкой системы цен и квот, планирования
экспортно импортных операций и других мероприятий. Аналогичная система
используется Минсельхозом США (USDA) [3].
Основными
задачами обработки данных космического мониторинга является идентификация
кормовых угодий, определение их состояния и урожайности. Сложность распознавания
растительных объектов на спутниковых снимках заключается в том, что в течение
вегетационного периода в процессе роста и развития растения претерпевают
значительные изменения. Требуемая информация в необходимых объемах может быть
получена только на основе совместной интерпретации данных дистанционного
зондирования и наземных наблюдений и измерений. В связи с этим при разработке
методов дистанционной диагностики состояния (сбитости) и оценки кормозапасов
пастбищ проводят в обязательном порядке подспутниковые исследования.
Литература:
1 Проект «Устойчивое управление пастбищными ресурсами для повышения благосостояния
сельского населения и сохранения экологической целостности». [Электронный
ресурс]. Режим доступа http://www.zhailau.kz/. -Дата обращения 22.01.2013г.
2 Отчет Агентства Республики Казахстан по
управлению земельными ресурсами 2012 год.
3 Отчет о научно-исследовательской
работе по проекту «Разработка технологии космического и наземного мониторинга
эколого-мелиоративного состояния пастбищных территорий». Алматы, Национальный
центр космических исследований.- 2012г.
4 А.В. Абросимов, Б.А. Дворкин Перспективы
применения данных ДЗЗ из космоса для повышения эффективности сельского
хозяйства. Geomatics.- №4, 2009г.- С. 46-49.