Опыт тестирования и адаптации метода Lada в России для оценки и картографирования деградации земель в засушливых регионах на локальном уровне Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2014, том 20, № 4 (61), с. 44-56

=—=— ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ ЗЕМЕЛЬ ——==

УДК 911.8:57.045:631.48

ОПЫТ ТЕСТИРОВАНИЯ И АДАПТАЦИИ МЕТОДА LADA В РОССИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ И КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ДЕГРАДАЦИИ ЗЕМЕЛЬ В ЗАСУШЛИВЫХ

РЕГИОНАХ НА ЛОКАЛЬНОМ УРОВНЕ

© 2014 г. В.Д. Славко*, Г.С. Куст*, С.Ю. Розов*, О.В. Андреева**, М.Г. Кегиян*

*Факультет почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова, **Институт экологического почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова Россия, 119992Москва, Ленинские горы. E-mail: [email protected], [email protected]; [email protected]; [email protected]

Поступила 25.11.2013

Методика LADA (Land degradation assessment in drylands) впервые применена для оценки деградации земель на локальном уровне для тестовых участков в России. В целом положительные результаты тестирования методики, вместе с тем, указывают на необходимость ее адаптации в части оценки эрозионных процессов, повышения дробности категорий картографических выделов, использования показателя степени солонцеватости. Предложены соответствующие рекомендации. Кроме того, показано, что при отсутствии тематических карт в качестве контурной основы могут применяться результаты дешифрирования космических снимков по формальным признакам формы, цвета, тона, структуры и текстуры изображения. Ключевые слова: деградация земель, LADA, тестирование, аридные территории.

Данная работа посвящена первому опыту применения методики LADA для оценки деградации земель на примере тестовых участков в России. Методика LADA (Land degradation assessment in drylands - Оценка деградации земель в засушливых регионах) была разработана в рамках одноименного проекта ФАО-ГЭФ, который выполнялся в 2002-2010 годах с целью разработки и последующего применения методологии оценки и количественного определения характера, распространенности, силы воздействия и первопричин деградации земель в засушливых районах. По итогам тестовых исследований, проведенных в 6 странах мира (Аргентина, Китай, Куба, Сенегал, ЮАР, Тунис), проект LADA выпустил руководство для оценки опустынивания на локальном уровне (McDonagh, Bunning, 2009), в числе преимуществ которого назывались простота использования индикаторов опустынивания с акцентом на полевые данные, и возможность представления результатов оценки в виде картографических материалов. В настоящее время методы оценки опустынивания LADA претендуют на признание их в качестве международного стандарта для оценки опустынивания, в связи с чем требуется их апробация и адаптация в многообразных природных условиях.

Поскольку в России подходы LADA ранее активно не тестировались, а они предусматривают и допускают внесение дополнений и изменений в соответствии с локальными особенностями территорий, то целью нашей работы было оценить возможность и эффективность использования комплекса индикаторов методики LADA для оценки деградации земель на локальном уровне на тестовых участках в луговых и сухих степях Заволжья.

Материалы и методы

В целом методология LADA предполагает комплексную оценку земельных участков на различных уровнях: национальном, региональном и локальном. Точность и достоверность данных обеспечивается путем экстраполяции полевых локальных исследований на региональный и национальный масштабы (McDonagh J., Bunning S., Part 2, 2009).

Полная оценка степени деградации земель на локальном уровне по системе LADA предусматривает описание тестовых участков по 6 блокам индикаторов: наличие эрозионных

процессов, визуальная характеристика почвенного профиля, свойства почв, степень деградации растительного покрова и водных объектов, продуктивность сельскохозяйственных культур.

Методика LADA предполагает и допускает описание каждого из блоков по соответствующим индикаторам и последующую балльную оценку независимо (общая интегральная оценка проводится впоследствии по сумме баллов, полученных по каждому блоку), поэтому в рамках данной работы мы сосредоточили наше внимание на процедурах оценки качества почв; оценка состояния растительности и водных ресурсов на данном этапе тестирования не проводилась.

Так, например, для оценки качества почв оценка проводится поэтапно: сначала определяются визуальные индикаторы качества почв (характер и мощность почвенного профиля; текстура почвы; структура почвы (образование плужных подошв и слитых горизонтов, распределение агрегатов в профиле по размерам); наличие коркового слоя; цвет почвы; обилие почвенной биоты; обилие корней), а затем - физические и химические свойства (водопрочность агрегатов; рН; водопроницаемость почв; содержание лабильного углерода; электропроводность почвенного раствора). Для большинства индикаторов предложена соответствующая трехбалльная или четырехбалльная (только для водопрочности) оценочная шкала, где минимальному «0» соответствуют неблагоприятные условия, а максимальным значениям (соответственно «3» или «4») -наиболее оптимальные. При этом разные индикаторы могут иметь различный математический вес при расчете интегрального балла. Некоторые индикаторы не участвуют в расчетах интегральных баллов и носят лишь описательный характер (характер и мощность почвенного профиля, текстура и цвет почвы, рН). Для интегральной оценки используется следующая таблица баллов (табл.1) .

Таблица 1. Оценка качества почв земельных участков. Table 1. Soil quality assessment.

Категории качества Оценка почв по Оценка почв по данным Суммарная оценка

морфологическим полевых лабораторных почв

признакам измерении

плохие Менее 7 Менее 7 Менее 14

удовлетворительные 7-14 7-14 14-28

хорошие 15-26 15-22 30-48

Согласно методике LADA результаты оценки представляются в картографической форме. При этом в качестве контурной основы могут выступать любые доступные тематические карты, например, карты почв, растительности, землепользования, ландшафтов, и пр. При этом рекомендуется по возможности использовать те материалы, которые служат источником данных для показателей, применяемых в балльной оценке по методике LADA. В отношении почвенного блока индикаторов такими материалами в первую очередь являются почвенные карты.

В данной работе тестирование методов LADA для оценки качества почв проводилось на примере решения следующих задач:

- тестирование возможностей применения методов LADA для оценки деградации почв без изменения методики, «как есть», для установления их заявленных преимуществ и возможных недостатков;

- разработка рекомендаций по адаптации базовой методики и внесение дополнений и усовершенствований методов LADA при использовании в «нестандартных» условиях России

- тестирование возможностей методов LADA для решения сопряженных задач оценки качества земель, в том числе в пределах отдельного производственного поля.

Объекты исследования

Первый тестовый полигон (участок «Степной») площадью около 2300 га находится в Марксовском районе Саратовской области (координаты центра 51°4'37'' с.ш, 47°11'09'' в.д.), и практически полностью занят сельскохозяйственными полями, включая пастбища и сенокосы по неудобям.

Почвенный покров в основном представлен вариациями черноземов южных различной мощности, степени солонцеватости и эродированности, комплексами лугово-черноземных солонцеватых почв с солонцами гидроморфными (Куст, Розов, 2011).

Второй тестовый полигон (участок «Сухостепной») с тремя ключевыми участками общей площадью около 8000 га расположен в районе поселка Ромашки Палласовского района Волгоградской области (координаты центра 50°11'06" с.ш., 46°45'01'' в.д.;).

Растительность представлена сухими бедноразнотравными типчаково-ковыльными в комплексе с белополынными и белополынно-ромашковыми сообществами на залежах не менее 10-летнего возраста. Участками встречаются полынно-типчаковые сообщества в комплексе с полукустарничковыми сообществами. Не распаханные участки в значительной степени испытывают пастбищную дигрессию в результате перевыпаса скота и скотобойной эрозии. Почвенный покров в основном представлен комплексами каштановых и светло-каштановых средне- и маломощных почв различной степени осолонцевания с солонцами каштановыми и каштаново-луговыми. Для более влажных дренированных понижений характерны каштаново-луговые почвы.

Третий тестовый полигон (участок «Степной орошаемый») площадью около 400 га находится в Энгельсском районе Саратовской области (координаты центра 51°23'09'' с.ш., 46°03'34'' в.д.) и практически полностью занят орошаемыми сельскохозяйственными полями ОПХ ВолжНИИГиМ, за исключением богарной пашни за пределами цирков орошения (Стома, Розов, 2012).

Почвенный покров в основном представлен вариациями черноземов южных различной мощности и карбонатности, комплексами черноземов южных и луговато-черноземных почв, а также вариациями темно-каштановых глубоковскипающих и солонцеватых мощных средне- и легкосуглинистых почв.

Результаты и обсуждение

Тестирование методов LADA для оценки эрозионньх процессов (без адаптации). Эти

исследования проводили на примере тестового полигона «Степной». Для оценки эродированности почв в методике LADA предлагается следующий набор полевых индикаторов (McDonagh J., Bunning S. Part 2, 2009): 1 - выход корней деревьев на поверхность; 2 - образование приствольных повышений; 3 - выход плотного щебнистого панциря на поверхность; 4 - образование наносов перед барьерами; 5 - различия в содержании тонкой фракции между смытыми и намытыми почвами; 6 - изменение мощности почвенного профиля.

Попытка применения этих индикаторов для исследуемого участка показала, что, несмотря на широкое распространение здесь эродированных почв, первые четыре индикатора неприменимы из-за отсутствия соответствующих проявлений, применение пятого индикатора проблематично из-за широкого распространения смыто-намытых почв, а прямое применение шестого индикатора требует или длительных мониторинговых наблюдений, или серьезного обоснования сравнимости мощности почв, что в условиях высокой пестроты почвенного покрова исследуемой территории (наличие солонцов, солонцеватых и засоленных почв, различия в почвообразующих породах) весьма проблематично, и может вызвать значительные ошибки в диагностике. Таким образом, методы LADA потребовали существенной адаптации, поскольку прямое применение предложенных индикаторов в конкретном случае оказалось невозможным.

Рекомендации по адаптации методов LADA для оценки эрозионньх процессов. В отечественной школе почвоведения накоплен богатый опыт по оценке эрозии почв на основании актуальных признаков (Классификация и диагностика почв СССР, 1977), использование которого делает возможным предложить дополнительные индикаторы для уточнения полевой диагностики степени эрозии по системе LADA: строение почвенного профиля (состав почвенных горизонтов в зависимости от типа/подтипа почв), разница в мощности гумусовых горизонтов (A+AB) на участках с разной интенсивностью антропогенного воздействия). За контурную основу была принята почвенная карта в масштабе 1:25000, скорректированная по цифровой модели рельефа местности, построенной с помощью программы Global Mapper 13 на основании данных SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission), определение ложбин стока производилось по многозональным снимкам спутника LANDSAT 7 2008 года (пространственное разрешение 30 м) в синтезе 4,5,2 и спутника SPOT 5 2006 года (пространственное разрешение 10 м) в синтезе SWIR-XS3-XS2. Полевые данные по выбранным индикаторам собирались в единую базу данных. Количество полевых точек опробывания - не менее 3 точек на один картографический контур. Фрагмент базы полевых данных представлен в таблице 2.

Таблица 2. Степень эродированности почв (фрагмент полевой базы данных). Table 2. Degree of soil erosion (fragment from the field data base).

№ точки Положение в рельефе Мощность горизонтов А+АВ Дополнительные особенности Тип хозяйственной деятельности Степень эродированности почв

F 1 пойма 48 - пастбище не эродированная

F_15 склон водораздела 29 Апах лежит на Вса пашня сильносмытая

F_16-2 склон водораздела 49 - пашня слабосмытая

F_7 ложбина стока 58 днище ложбины стока пашня намытая

F 8 ложбина стока 63 днище ложбины пашня намытая

На основании данных, полученных для этих индикаторов, была построена карта-схема эрозии почв (рис. 1). Анализ полученной карты показал, что большая часть почв исследуемой территории, находящиеся в с/х обороте в той или иной степени подвержены эрозии. Сильносмытые почвы занимают 22% (525 га) от площади исследуемой территории, среднесмытые - 21% (503 га), слабосмытые - 12% (285 га). Всего эрозии подвержено около 70% участка. При этом сильносмытые почвы располагаются на склонах крутизной более 1 градуса, занятых пашней, среднесмытые и слабосмытые - на склонах менее 1 градуса. Почвы участков, находящихся под пастбищами, не имели признаков эрозии вне зависимости от крутизны склонов. Это говорит о том, что для исследуемой территории сельскохозяйственное возделывание земель является одним из основных факторов, приводящих к интенсификации эрозионных процессов (рис. 1)

He эроднрованнLIе; non eroded soils

HaMtiTtie; warp soils

CHmHOCMLiTtie; highly-eroded soils

CpegHecMtiTtie; moderately-eroded soils

Cna6ocMtiTtie; slightly-eroded soils

Рис. 1. Карта эрозии почв. Исходный масштаб 1:25000. Fig.1. Soil erosion map. Initial scale 1:25000.

Таким образом, тестирование методов LADA для оценки эродированности исследуемого участка показало, что (а) прямое применение индикаторов, предложенных LADA, невозможно, (б) традиционно используемые в российском почвоведении индикаторы мощности гумусовых горизонтов почв, отнесенные к соответствующему типу почв, а также уклоны местности, могут успешно дополнить методы LADA и быть использованы для построения локальных карт эрозии почв, (в) в качестве контурной основы и источника дополнительных данных для данных целей могут успешно выступать почвенные карты, скорректированные по цифровым моделям рельефа и космическим снимкам.

Тестирование методов LADA для оценки качества почв без их адаптации. Прямое применение методов LADA для оценки качества почв проводилось для тестовых полигонов

«Степной», «Сухостепной» и «Степной орошаемый». Пример получаемых при таком использовании методов LADA, представлен в виде карто-схем на рисунке 2.

Почвы хорошего качества good quality soils

Почвы удовлетворительного качества

moderate quality soils

Рис. 2. Карта-схема качества почв, полученная по методике LADA «без адаптации». Исходный масштаб 1:25000 (контурная основа - почвенная карта). Fig.2. Soil quality map by LADA "before adaptation". Initial scale 1:25000 (soil map used for contour base).

В целом удовлетворительные качественные результаты были получены только для участков, не имеющих солонцеватых и солонцовых почв. Экспертная оценка качества почв, полученная методом LADA, проведенная нами с участием местных фермеров, показала, что фактически LADA существенно завышает качество почв на участках с солонцовыми и солонцеватыми почвами. Действительно, среди индикаторов, предложенных LADA, нет ни одного показателя, который бы прямо учитывал развитие признаков осолонцевания в почвенном профиле, хотя данное явление широко распространено в степной зоне, и особенно в сухостепной подзоне. Так, например, в пределах исследуемого участка «Степной» признаки осолонцевания наблюдаются в 70% почв территории, в пределах участка «Сухостепной» - в более чем 90%.

Кроме того, при экспертной оценке было отмечено, что выделенные по методике LADA категории земель недостаточно подробно отражают качество почв локальных участков. Для практического использования требуется более детальное ранжирование качества почв, чем полученное по данной методике (всего 2 категории («удовлетворительные» и «хорошие» из трех возможных).

Для поиска возможных путей детализации рангов качества почв нами в сравнении с методом LADA на тех же объектах были протестированы близкие по задачам отечественные методы: расчет почвенно-экологического индекса (ПЭи) по Карманову (2000) и составление агроэкологической группировки почв по В.И. Кирюшину (2005).

Подобное более детальное ранжирование качества почв было получено для тестовых полигонов «Степной» и «Степной орошаемый» на основе исследования соответственно 39 и 35 точек опробывания. Для них была выполнена оценка агропроизводственного потенциала почв на основе расчета показателя ПЭИ - почвенно-экологического индекса (Карманов, 2000).

ПЭн = 12,5 <2 - V) П ■ Дс

It- > 1о'(КУ — Р) Кк+100 '

(1)

где ПЭи - почвенно-экологический индекс; V - плотность (объемный вес) почвы (в среднем для метрового слоя); 2 - максимально возможная плотность почв при их предельном уплотнении, г/см3; П - «полезный» (безбалластный) объем почвы (в метровом слое); Дс - дополнительно учитываемые свойства почв; г* 10 - среднегодовая сумма температур более 10 С; КУ - коэффициент увлажнения (Р - поправка к этому коэффициенту); КК - коэффициент континентальности; А -итоговый агрохимический показатель.

Данный индекс, рассчитываемый по формуле (1) позволяет по 100-балльной шкале оценить качество почвы с учетом как почвенных параметров, применяемых в системе LADA, так с учетом дополнительных почвенных и ландшафтно-биоклиматических показателей, в частности уже упомянутых признаков солонцеватости и эродированности почв. Эти особенности расчета ПЭИ делают оценку почв по данной системе более чувствительной, чем по системе LADA. Так, например, для изученной выборочной совокупности из 12 почв полигона «Степной» пределы варьирования оценки по системе LADA изменяются от 22 до 33 баллов, тогда как пределы варьирования оценки по системе ПЭИ шире, и изменяются от 14 до 35 баллов.

Помимо учета факторов солонцеватости и эродированности почв, система ПЭИ позволяет также оценивать качество почв орошаемых территорий в сравнении с неорошаемыми аналогами, чего не позволяет система LADA. Для полигона «Степной орошаемый» были получены значения индексов ПЭИ и LADA для 13 точек с темно-каштановыми почвами и для 24 точек, занятых южными черноземами (рис.3). Здесь также было отмечено повышение чувствительности оценки качества почв при использовании метода ПЭИ по сравнению с методом LADA.

Кроме того, для каштановых почв система LADA даёт близкие показатели вне зависимости от того, на каких участках (орошаемых или нет) располагаются почвы, тогда как по показателю ПЭИ почвы четко группируются по данному признаку: точки 1, 4, 4-1, 7, 10, 23 - неорошаемые; точки 5, 8, 9 - 10, 11-1, 22, 25 - орошаемые. Для совокупности черноземных почв, занимающих орошаемые позиции, наблюдается закономерность, уже отмеченная для полигона «Степной», а именно: пределы варьирования оценки почв по системе ПЭИ существенно выше, чем по системе LADA (рис. 1).

А

В

Рис.3. Значения почвенно-экологических индексов (А) и общих интегральных баллов по системе LADA (B) для почв ОПХ ВолжНИИГиМ (тестовый участок «Степной орошаемый»). Fig.3. Values of soil-ecological indices (A) and LADA integrated scores (B) for soils of test site "Irrigated Steppe".

Помимо представленного сравнения результатов оценки качества исследованных почв по методикам LADA и ПЭИ для полигона «Степной» нами также была проведена сравнительная оценка методики LADA и методики агроэкологической группировки земель по В.И. Кирюшину (2005). Для Заволжской провинции степной зоны, в которой расположен исследуемый район, агроэкологическая классификация Кирюшина предлагает девять разнокачественных групп земель, из которых шесть нашли отражение на составленной нами карте-схеме агроэкологических групп земель полигона «Степной» (рис. 4). Ниже будет показано, что по количеству выделов различного качества и их пространственной конфигурации данная карта-схема в существенной степени согласуется с картой-схемой качества почв, полученной по методике LADA после её адаптации (рис. 5), в то время, как неадаптированная методика LADA позволяет получить лишь довольно грубую оценку, недостаточно подробно отражающую качество земель и мало пригодную для её практического использования (рис. 2).

1 группа: ровные участки

1 class: plane lands

2 группа: умеренно-эродированные земли

2 class: moderately-eroded lands

3 группа: среднеэродированные земли

3 class: medium-eroded lands

4 группа: средне- и сильноэродированные земли; 4 class: medium- and highly-eroded lands

6 группа: малосолонцовые земли; 6 class: weakly solonetzic lands

9 группа: пойменные земли 9 class: bottomlands

Рис. 4. Карта агроэкологических групп (по Кирюшину, 2005), исходный масштаб 1:25000. Fig.4. Map of agro-ecological groups of lands (by Kiryushin, 2005). Initial scale 1:25000.

Таким образом, тестирование отечественных подходов показывает, что существенное повышение дробности рангов оценки земель и почв может быть достигнуто за счет включения такого дополнительного параметра состояния почв как солонцеватость, что и послужило основанием для включение этого индикатора в методику LADA.

Рекомендации по адаптации методов LADA для оценки качества почв

Добавление индикатора солонцовых признаков. Для учета солонцовых и солонцеватых почв при оценке почв по методике LADA было предложено внести дополнительный показатель степени солонцеватости в профиле почв и оценивать его аналогично другим индикаторам по трехбалльной шкале, где 2 балла - отсутствие морфологических признаков осолонцевания, 1 балл - слабо и среднесолонцеватые почвы (глинисто-гумусовые пленки на гранях структурных отдельностей, признаки ореховатости, столбчатости и глыбистости в структуре, и др.); 0 баллов - наличие солонцового или сильносолонцеватого горизонта1. Весовой коэффициент для данного показателя при добавлении к сумме баллов был принят такой же, как для индикатора плужных подошв и слитых горизонтов. Значение этого показателя было добавлено к интегральной сумме баллов, что привело к изменению границ каждой из категорий качества почв (табл. 3).

Пример оценки почв исследуемого участка по измененной системе морфологических индикаторов представлен в таблице 4.

Поскольку в принципы оценки качества почв по индикаторам физических и химических свойств почв изменения не вносились, балльная оценка по этой совокупности параметров осталась без изменений. Пример оценки почв исследуемого участка физическим и химическим индикаторам LADA представлен в таблице 5.

1 Степень солонцеватости морфологически оценивалась по методике Куста (1988)

Изменение дробности шкалы качества почв. Как видно из таблицы 5, диапазон балльной оценки качества почв исследуемого участка достаточно широк для возможного увеличения дробности оценок. С этой целью на основании статистического анализа частоты встречаемости значений сумм интегральных баллов по точкам опробывания полученные категории качества были разбиты на дополнительные подкатегории «b» better) и «w» (worse), табл. 62. Как видно из сравнения рисунков 2 и 5А, информативность карто-схем значительно возросла.

Таблица 3. Изменение интегральной суммы баллов. Table 3. Suggested changes in the total sum of VS-fast scores after application of "soil alkalinity" indicator.

Качество почв Сумма баллов по базовой методике LADA Сумма баллов после добавления индикатора солонцеватости

Не удовлетворительное <7 <8

удовлетворительное 7-14 8-17

Хорошее 15-26 18-32

Таблица 4. Оценка качества почв с помощью полевых индикаторов (фрагмент). Table 4. Soil quality assessment by soil visual descriptors (fragment from the field data base).

Номер точки Признаки осолонце вания Слитые горизонты и плужные подошвы Качество агрегатов Корковые горизонты Обилие почвенной мезофауны Обилие корней Сумм а балло в

Весовой 3 3 3 2 2 3

коэффициент

F 13 0 2 0 1 0 0 8

F 9 1 2 1 2 1 1 24

F 12 2 2 0 2 0 1 19

Таблица 5. Оценка качества почв с помощью физических и химических индикаторов и итоговая интегральная оценка (фрагмент). Table 5. Soil quality assessment by soil measurements and integral quality scores.

Номер точки Водопрочность агрегатов Водопроницаемость почв Органический углерод (лабиль-ная фракция) Электропроводность mS/sm Сумма баллов Сумма баллов по морфологической оценке (см табл.4) Интегральная сумма

Весовой коэффициент 1.5 x3 x2 x3

F 13 1 0 1 2 9.5 8 17.5

F 9 1 2 1 2 15.5 24 39.5

F 12 0 1 1 2 11 19 30

Альтернативная контурная основа для составления карт качества земель. При практическом использовании методики LADA нами было отмечено, что составление почвенных карт - чрезвычайно трудоемкая процедура, требующая высокой квалификации исполнителей, что ставит задачу поиска более простых путей составления контурных основ для дальнейшего составления карто-схем.

С целью снижения трудоемкости получения исходных контурных основ почвенных карт для оценки качества земель, нами было предложено составлять контурные основы на основе дешифрирования космических снимков по формальным признакам формы, цвета, тона, структуры и текстуры изображений. На рисунке 5 представлены результаты оценки, проведенной для двух различных контурных основ. Как видно из врезки на рисунке 5, результаты оценки существенно не различаются, что позволяет рекомендовать космические снимки для данных целей.

2 Анализ частоты встречаемости значений сумм интегральных баллов по точкам опробывания участка «Сухостепной» показал аналогичные результаты границ детализированных классов, что подтвердило правильность установленных рангов

А

Почвы хорошего-w качества (ложбины); good-w quality lands

Почвы удовлетворительного-b качества; moderately-b quality lands

Почвы удовлетворительного-w качества; moderately-w quality lands

Почвы хорошего-w качества; good-w quality lands

Почвы хорошего-b качества; good-b quality lands

Сочетание почв хорошего-w и удовлетворительного-b качества; combination of good-w and moderately-b quality lands

В

Контурная основа - почвенная карта

Контурная основа - результат дешифрирования космического снимка по формальным признакам

Удовлетво- Удовлетво- Хорошее-w Хорошее-b рительное-w рительное- b

Рис. 5. Карта-схема качества почв, полученная по методике LADA после адаптации. Исходный масштаб 1:25000 . A. Контурная основа - почвенная карта. B. Контурная основа получена на основании дешифрирования космического снимка по формальным признакам. На врезке внизу слева: сравнение результатов площадной оценки карт с различной контурной основой (в процентах площади, занимаемой разными категориями. Fig.5. Soil quality map by LADA "after adaptation". Initial scale 1:25000. A. Soil map used for contour base. B."Formal" interpretation of space image used for contour base. The box in the down left shows the results of comparative analysis of soil quality maps based on different contour bases (in percentage of area occupied by different land categories).

Тестирование адаптированных методов LADA для оценки качества почв на полигоне «Сухостепной». Для проверки применимости предложений по адаптации методики LADA были

проведены специальные исследования на 3 ключевых участках (КУ), отличающихся по характеру использования и ландшафтной структуре (рис.6 и 7).

КУ 1, исходный масштаб 1:25000 КУ 2 исходный масштаб 1:25000

Пойма реки Торгун; Torgun river lowlands

f*V7VTVTV7VT

fWvW ffraWm*

v-v-v-v-v-v-

КУ 3, исходный масштаб 1:25000

Овражно-балочная сеть; gullies and ravines Пологие склоны; slight slopes

Выровненные участки с мелкими блюдцеобразными понижениями, занимающие <40 процентов площади; flat areas with small depressions occupying <40 percent of total area

Замкнутые блюдцеобразные понижения; closed small depressions Склоны крутизной более 1 градуса; slopes steeper 1 degree

Выровненные участки водораздела; flat upland areas

Небольшие понижения в пределах крупных замкнутых понижениях; small depressions within bigger closed depressions

Крупные замкнутые понижения глубиной более 30 см; large closed depressions deeper than 30 cm

Рис. 6. Карта-схема угодий ключевых участков тестового полигона «Сухо-степной», читающихся при дешифрировании космических снимков по формальным признакам. Fig. 6. Maps of lands of key plots of test site "Dry Steppe" created by space imagery "formal" interpretation.

КУ 1. На ключевом участке преимущественно располагаются пахотные угодья, часть из которых находятся в залежи, в прошлом орошавшиеся «Фрегатами» (с 1986 по 2005). Большая часть залежных земель сейчас используется как пастбище.

Таблица 6. Предложенные диапазоны ранжирования почв по классам качества. Table 6. Suggested changes in soil quality classes and relevant scores.

Класс качества почв Измененный диапазон класса Исходный диапазон

Плохое-w* Менее 8.5 Менее 14

Плохое-b 8.5-17

Удовлетворительное-w 17.5-23 14-28

Удовлетворительное-b 23.5-29

Хорошее-w 29.5-35 30-48

Хорошее-Ь 35.5-41

* Установлено методом «исключения». В наших полевых исследованиях точек опробывания, попадающих в этот диапазон, не установлено

КУ 2. Характеризуется высокой неоднородностью микрорельефа, отражающейся в пестроте почвенного и растительного покровов, что хорошо заметно на космических снимках высокого разрешения. Потяжины и замкнутые понижения занимают до 40% площади. Большая часть территории находится под сухостепными сообществами, которые используются в качестве пастбища. Треть участка занята неорошаемыми полями.

КУ 3. Участок с резким переходом к территории с замкнутыми лиманными понижениями. Сильно изрезан овражно-балочной сетью. Территория полностью представлена сухостепными сообществами, используется под выпас.

Контурные основы в масштабе 1:25000 для каждого ключевого участка были подготовлены, также как и для полигона «Степной», с помощью дешифрирования космических снимков по формальным признакам, с корректировкой по данным ЦМР (рис.6).

Таблица 7. Качество почв ключевых участков тестового полигона «Сухо-степной». Table 7. Soil quality at the key plots of test site "Dry steppe".

Качество почв КУ 1 КУ 2 КУ 3

га % га % га %

Хорошее - w 218 6.6 36 3.3 199 14.0

Удовлетворительное - Ь 1187 36.0 388 35.4 1222 85.8

Удовлетворительное - w 1778 54.0 31 2.8 3 0.2

Плохое - Ь 104 3.4 694 58.5 0 0

Всего: 3287 100 1149 100 1424 100

Экспертная оценка полученных результатов показала, что в целом представленные картографические материалы удовлетворительно отражают фактическую ситуацию (рис.7). Так, лучшими землями на всех КУ (категория «хорошие-w») являются, как правило, участки увлажненных дренированных потяжин с более гумусированными и структурированными почвами и преобладанием луговой растительности. Худшие земли (категория «плохие-b») представлены луговыми солончаками и деградированными «выпаханными» солонцеватыми почвами и солонцами со слабой структурой пахотных и старопахотных горизонтов (рис. 7).

Таким образом, на основе тестирования методики LADA для оценки качества почв установлено, что основными направлениями ее адаптации для условий России следует считать: (а) учет признаков солонцеватости, (б) повышение дробности оценки качества почв для практических нужд на локальном уровне, (в) оптимизация способов составления контурной основы. Предложено: дополнить методику LADA соответствующими морфологическими индикаторами признаков солонцеватости, увеличить количество рангов оценки качества почв с трех до шести, при отсутствии профессионально подготовленных контурных основ (тематических карт) использовать контурную основу, подготовленную на основании дешифрирования космических снимков по формальным признакам формы, цвета, тона, структуры и текстуры изображений.

Выводы

В целях совершенствования международной системы оценки качества земель LADA (Land degradation assessment in drylands) впервые для тестовых участков на территории России с использованием этой методики получены результаты установления качества почв засушливых территорий на локальном уровне в части оценки эрозионных процессов, визуальной характеристики почвенного профиля, анализа свойств почв. Результаты исследований показали, что подходы LADA могут иметь благоприятные перспективы для использования в России при соответствующей адаптации.

Прямое использование этой методики для оценки качества земель без доработки невозможно, поскольку ее тестирование на конкретных полигонах показало узкую специфичность предлагаемых базовых индикаторов, в частности: (а) часть показателей, используемых для оценки эрозионных процессов, малоинформативны в условиях степных и сухостепных ландшафтов России; (б) недоучет проявлений деградации почв при развитии солонцового процесса; (в) уровень дифференциации оценки качества почв локальных участков недостаточен для оптимизации землепользования.

КУ 1

КУ 2

Почвы хорошего-w качества; good-w quality soils Почвы удовлетворительного-b качества; moderate-b quality soils Почвы удовлетворительного-w качества; moderate-w quality soils Почвы плохого-b качества; poor-b quality soils

КУ 3

Рис 7. Карта-схема качества почв ключевых участков тестового полигона «Сухо-степной» (по методике LADA с учетом рекомендаций по адаптации для условий России, Исходный масштаб 1:25000). Fig.7. Soil quality map of key plots of test site "Dry Steppe" (by LADA "after adaptation").

Для применения методики LADA в условиях России предлагаются следующие адаптивные меры:

- для оценки эрозионных процессов, особенно на пахотных и залежных землях, дополнительно рекомендуется использовать следующие показатели: строение почвенного профиля (состав почвенных горизонтов в зависимости от типа/подтипа почв), разница в мощностях гумусовых горизонтов (A+AB);

- использование показателя степени солонцеватости в качестве дополнительного индикатора качества почв в условиях активного развития солонцового процесса;

- разделение существующих категорий качества почв на подкатегории для повышения информативности крупномасштабных карт качества земель в условиях степных и сухостепных ландшафтов.

Показано, что при отсутствии тематических карт (почвенных, ландшафтных и пр.), рекомендуемых к использованию в качестве возможных контурных основ для оценки качества земель по методике LADA, не менее качественные результаты могут быть получены на контурных основах, составленных путем дешифрирования данных дистанционного зондирования по формальным признакам формы, цвета, тона, структуры и текстуры изображения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Егоров В.В., Фридланд В.М., Иванова Е.М., Розов Н.Н. и др. Классификация и диагностика почв СССР, 1977. Москва, Колос, 221 с.

Карманов И.И. Методика и технология почвенно-экологической оценки и бонитировки почв для сельскохозяйственных культур, М., 1990.

Кирюшин В.И. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий. Методическое руководство. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005.—784с.

Конвенция ООН по борьбе с опустыниванием. 2009. Буэнос-Айрес.

Куст Г.С. 1998. Диагностика солонцеватых почв по морфологическим критериям. // Вестник Московского университета. серия 17. почвоведение. № 2. С. 26-33.

Куст Г.С., Розов С.Ю., Стома Г.В., Андреев П.В. 2011. Педогеохимическая индикация особенностей устойчивого функционирования Приволжской оросительной системы (Саратовская область)// Аридные экосистемы. том 17. № 47. С. 5-17 Розов С.Ю., Стома Г.В. 2010. Почвенная карта тестового полигона «Степной». Масштаб 1:25000.

Архивные материалы авторов. Стома Г.В., Розов С.Ю., Куст Г. С. 2012. Эволюционные изменения почв Энгельсской оросительной системы за полувековой период // Доклады по экологическому почвоведению (http://jess.msu.ru/). том 16. № 1. С. 1-39 McDonagh J., Bunning S. 2009. Local level land degradation assessment manual, LADA-Local Part 1: Methodological Approach, Planning and Analysis. 76 p.

http://www.fao.org/nr/lada/index.php?option=com_content&view=article&id=152&Itemid=168&lan g=en/

McDonagh J., Bunning S. 2009. Local level land degradation assessment manual, LADA-Local Part 2: Local

Assessment, Tools and Methods for Fieldwork. 133 p. http://www.fao.org/nr/lada/index.php?option=com_content&view=article&id=152&Itemid=168&lang=en/ UNCCD. 2003. Land degradation in Asia and Activities related for UNCCD Implementation.

TESTING AND ADAPTATION OF THE LADA METHODOLOGY FOR ASSESSMENT AND MAPPING LAND DEGRADATION IN ARID REGIONS AT LOCAL LEVEL

© 2014. V.D. Slavko*, G.S. Kust* **, S.Yu. Rozov*, O.V. Andreeva**, M.G. Kegiyan*

*Faculty of Soil Science, Moscow M.V. Lomonosov State University **Institute of Ecological Soil Science, Moscow M.V. Lomonosov State university Russia, 119992Moscow, Lenin hills 1, bld. 12. E-mail: [email protected], [email protected]; [email protected]; [email protected]

LADA methodology (Land degradation assessment in drylands) was applied for the land degradation assessment at the local level for key plots in Russia. In general the results of tested methodology were positive. At the same time the need for adaptation of the methodology in cases of the assessment of soil erosion, detailing mapping categories, and fixing the features of soil alkalinity (solonetz properties). Necessary recommendations were suggested. It was shown that if no thematic maps are available then the contour base drawn on the space imagery interpretation (by formal features of form, color, hue, structure and texture of images) can be applied instead. Key words: land degradation, LADA, testing, arid lands.