Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агроэкологическая оценка и лесомелиоративное обустройство водосборов Доно-Чирского междуречья

ВАК РФ 06.03.03, Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Автореферат диссертации по теме "Агроэкологическая оценка и лесомелиоративное обустройство водосборов Доно-Чирского междуречья"

005013926

На правах^кописи

Воробьева Ольга Михайловна

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОЕ ОБУСТРОЙСТВО ВОДОСБОРОВ ДОНО-ЧИРСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ

(в пределах Волгоградской области)

Специальность: 06.03.03 - Афолесомелиорация, защитное лесоразведение и озеленение населенных пунктов, лесные пожары и борьба с ними

1 5 МАР

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Волгоград -2012

005013926

Работа выполнена в государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследозательсккй институт агролесомелиорации Россельхозакадемии

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Литвинов Евгений Александрович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Проездов Петр Николаевич доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры механизации лесного хозяйства и лесомелиорации ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» Анопин Владимир Николаевич доктор географических наук, профессор, зав. кафедрой геодезии ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»

ФГНУ «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока»

Защита состоится 6 апреля 2012 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.06 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ».

Автореферат разослан 1 марта 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета В.В.Афонин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Волгоградская облаете является одним из крупнейших регионов по производству сельскохозяйственной продукции. На сегодняшний день на ее территории практически не сохранилось естественных ландшафтов с исходным биоразнообразием и высокой продуктивностью фитоценозов. В регионе преобладающим деградационным процессом является эрозия почв, получившая активное распространение в правобережье р. Волги и бассейна р. Дон, что обусловлено особенностями рельефа данных территорий.

В Волгоградской области площадь эродированных земель составляет 2249,0 тыс.га., из них 1348,0 тыс. га приходится на пашню. Практически во всех ландшафтных зонах области ориентировочные величины среднего смыва почвы составляют 3-5 т/га. [Система адаптивно-ландшафтного земледелия...до 2015 года, Волгоград 2009].

Особенности рельефа и высокая распаханность водосборов Доно-Чирского междуречья обусловливают развитие на данной территории значительных эрозионных процессов. Площадь эродированных земель составляет около 30%. Поэтому проведение комплекса мероприятий по агролесомелиоративному адаптивно-ландшафтному обустройству данной территории с привлечением аэрокосмосъемки и геоинформационных систем является весьма актуальным и перспективным направлением.

Цель исследований - проведение агроэкологической оценки водосборов Доно-Чирского междуречья с целью их оптимального лесомелиоративного обустройства на ландшафтной основе с применением дистанционных и картографических методов.

Задачи исследований:

- изучить природно-ресурсный потенциал территории исследования для формирования её ландшафтно-водосборной структуры;

- выявить особенности ландшафтно-водосборной структуры региона исследований;

- осуществить среднемасштабную агроэкологическую оценку водосборов;

- провести крупномасштабные картографо-аэрокосмические исследования и разработать планы адаптивного агролесомелиоративного обустройства ключевых участков;

- определить экономическую эффективность применения дистанционных методов (аэро- и космоснимков) для агролесомелиоративного обустройства водосборов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в оценке современного состояния агроландшафтов Доно-Чирского междуречья в пределах Волгоградской области с применением данных дистанционного зондирования и геоинформационных технологий картографирования. Впервые данная территория изучена в рамках единой ландшафтно-водосборной структуры. Для ключевых водосборов региона исследования разработаны планы адаптивного агролесомелиоративного обустройства.

На защиту выносятся следующие положения:

- картографическая модель ландшафтно-водосборной структуры Доно-Чирского междуречья и основные параметры по каждому водосбору для агролесомелиоративного обустройства;

- агроэкологическая группировка водосборов на основе балльной оценки основных параметров, характеризующих современное состояние водосборов;

- крупномасштабные (М 1:25 ООО) планы адаптивно-ландшафтного агролесомелиоративного обустройства водосборов ключевых участков;

Практическая значимость диссертационной работы заключается в повышении эффективности проектирования и агролесомелиоративного обустройства водосборов за счет применения дистанционных методов и геоинформационных систем. Материалы диссертации могут быть использованы в работе администраций и комитетов по землеустройству и природопользованию регионального и местного уровней, ведения землепользования, а также при агролесомелиоративном обустройстве в хозяйствах различных форм собственности.

Достоверность полученных результатов исследований подтверждается высокой точностью совмещения географических координат топографической основы, аэро- и космоснимков, которая обеспечивается геоинформационной системой, а также статистической обработкой полевых и камеральных данных.

Личный вклад. Автору принадлежит постановка цели и задач исследования, разработка программных вопросов, проведение полевых исследований, создание тематических карт и электронной базы данных, статистическая обработка полученных материалов. В ходе работы над диссертацией были получены данные о ландшафтно-водосборной структуре региона исследования и проведена его агроэкологическая оценка, осуществлен корреляционно-регрессионный анализ основных оценочных показателей, проведены полевые исследования на ключевых участках, составлена серия тематических карт, а также крупномасштабные планы агролесомелиоративного обустройства ключевых участков.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Эколого-экономические проблемы региона: взгляд в будущее» (Волгоград, 2009), Международной научно-практической конференции «Интеграционные процессы в науке, образовании и аграрном производстве - залог успешного развития АПК» (Волгоград, 2011), XV региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2011), Международной научно-практической конференции «Экологические аспекты развития АПК» (Саратов, 2011), Международной научно-практической конференции молодых исследователей «Наука и молодежь: новые идеи и решения» (Волгоград, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных статей, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, предложений производству и списка литературы, включающего 201 наименование, в том числе 6 на иностранном языке. Об-

щий объем диссертации составляет 160 страниц, в том числе 128 страниц основного текста, и содержит 25 таблиц, 16 рисунков и 11 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Доно-Чирское междуречье расположено в западной части Волгоградской области. Северная и восточная границы региона проходят по долине р. Дон, южная - по долине р. Чир, западная - по административной границе с Ростовской областью (рис. 1).

1- ключевой участок «Базки», Серафимовичский район, 2- ключевой участок «Нижнеосиновский», Суровикинский район

Рисунок 1 - Регион исследований - Доно-Чирское междуречье в пределах Волгоградской области

Территориально Доно-Чирское междуречье расположено на землях 5 административных районов: Серафимовичского, Клетского, Иловлинского, Калачевского и Суровикинского. Территория региона исследований занимает площадь около 10 тыс. км2, что составляет около 9 % площади Волгоградской области.

Большая часть территории региона исследования расположена в пределах Восточно-Донской пластово-ярусной гряды.

Климат района исследований умеренно континентальный, характеризующийся достаточно холодными зимами, теплым и жарким летом. Общая продолжительность солнечного сияния в регионе составляет 2200 ч/год.

Средняя температура января - 8,5°С. Средняя температура июля 23,0°С. Годовое количество осадков 340-400 мм.

Почвы. Доно-Чирское междуречье расположено в пределах двух почвенных подзон - темно-каштановой и каштановой, на фоне которых пятнами встречаются солонцы.

Растительность. На темно-каштановых почвах сформировались разно-травно-типчаково-ковыльные, а на каштановых — типчаково-ковыльные степи.

Важнейшими культурами, применяемыми для создания защитных лесных насаждений в регионе являются: вяз приземистый (Ulmus pumila), дуб черешча-тый (Quercus robur), робиния лжеакация (Robinia pseudoacacia), клен ясенелист-ный (Acer negundo), ясень обыкновенный (Fraxinus excelsior), смородина золотая (Ribes aureum) и др.

2. ЛАНДШАФТНО-ВОДОСБОРНЫЙ ПОДХОД ПРИ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОМ ОБУСТРОЙСТВЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДИСТАНЦИОННЫХ МЕТОДОВ

В главе приводится анализ литературных источников по вопросам использования различных подходов в исследованиях ландшафтов, развитие эрозионно-аккумулятивного процесса и современного рельефообразования, принципы про-тивоэрозионной организации территории и использование противоэрозионных защитных лесонасаждений, а также анализ применения аэрокосмических методов и геоинформационных технологий при агролесомелиоративном обустройстве водосборов.

Принципы выделения ландшафтных структур, представлены в работах Н.А. Солнцева, 1949; В.Н. Сукачева, 1949; А.С. Козменко, 1954; А.Г.Исаченко, 1974; Г.И. Швебса, 1990 и др.

Вопросы влияния рельефа на эрозионно-аккумулятивный процесс рассматриваются в работах А.С. Козменко, 1954; Г.П. Сурмача, 1992; Е.А. Гаршине-ва, 1999 и др. Оценочные критерии состояния и функционирования систем защитных лесных насаждений на водосборах разработаны ЯГ. Зыковым, 1975;

В.И. Пановым, 1989; Ю.В. Бовдаренко, 2002; В.М. Ивониным, 2004 и др.

Требования к адаптивно-ландшафтным системой земледелия разработаны ' АЛ. Каштановым, 1992; В.И. Кирюшиным, 1996; А.И. Шабаевым, 1999,2011, в которых главной задачей и методологической основой является повышение уровня адаптации зональных систем земледелия к условиям агроландшафтов.

Принципы противоэрозионной организации территории, агролесомелиоративного обустройства водосборов и управления эрозионно-гидрологическими процессами разрабатывались И.А. Кузником, 1962; ИД Брауде, 1977; В.М. Ка-линиченко, И.Г. Зыковым, 1986; А.Т. Барабановьм, 1993, 2001; П.Н. Проездо-вым, 1999; Е.А. Гаршиневым, 2002; ИГ. Ковалевым, 2002; В.Ю. Бондаренко, 2002; А.И. Шабаевым, 2003 и др.

Впервые аэрокосмические методы в агролесомелиорации были применены Н. Ф. Куликом, В. И. Петровым и А. Ф. Гусиковым в 1978-1980 гг. при изучении процессов дефляции песчаных земель Северо-Западного Прикаспия. В дальнейшем использование данных методов встречается в трудах Е.С. Павловского, 1988; КН. Кулика, 2006; A.C. Рулева, 2007 и др.

Принципы организации и функционирования ГИС рассматривались в работах B.C. Тикунова, 2005; Е.Г. Капралова, 1997; A.B. Кошкарева, 2000 и др. Использование ГИС применительно для целей агролесомелиорации рассматривается в работе коллектива авторов ВНИАЛМИ (КН. Кулик, A.C. Рулев, В.Г. Юфе-рев, 2010 и др.).

Необходимо отметить, что внедрение современных технологий с использованием геоинформационных систем при адаптивно-лаццшафтном обустройстве водосборов изучено в недостаточной степени и требует дальнейшей проработки.

3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследования явились агроландшафты Доно-Чирского междуречья в пределах Волгоградской области.

Для пвоведения исследований на водосборах были выбраны 2 ключевых участка (рис. 1).

При проведении исследований использовались следующие материалы: цифровые крупномасштабные космические снимки Quick Bird 2008 г. (М 1:70500) с разрешением 2,4 м, находящие в сводном доступе глобальной сети Интернет (www.google.maps.com); черно-белые аэрофотоснимки 1987 г. (М 1:38400), предоставленные из фондов ВНИАЛМИ; топографические карты (М 1:25000-1:100000).

Методическая часть диссертационной работы базируется на применении аэрокосмических методов исследований и современных компьютерных технологий электронного картографирования, и подразделяется на 3 основных этапа.

Первый этап предполагает изучение и картографирование водосборной структуры региона в следующей последовательности: создание обзорной космокарты (А. С. Горбунов, О. П. Быковская, 2007); установление границ водосборных площадей (М. И. Киселев и Д. Ш. Михелев, 2008; В. С. Южа-нинов, 2001); дешифрирование космоснимка и составление схемы дешифрирования (Т. В. Афанасьева и др., 1977; Л. А. Богомолов, 1976; Ю. Ф. Книжников и др., 2004; К. Н. Кулик, 1997; И. А. Лабутина, 2004 и др.); создание параметрической базы данных на каждый водосборный бассейн (Методические рекомендации... ВНИАЛМИ, 1991).

Второй этап включает крупномасштабные исследования на ключевых водосборах. Полевые исследования на ключевых участках, включая ландшафтное профилирование и таксационное описание защитных лесных насаждений осуществлялись на основе общепринятых методик (Методические указания... ВНИАЛМИ, 2007; В. М. Чупахин, М. В. Андришин, 1989; Методика системных исследований... ВНИАЛМИ, 1985; Н. П. Анучин, 1971; Инструктивные указания..., 1973; Е. С. Павловский, 1977).

Крупномасштабное картографирование современной структуры землепользования, ландшафтно-эрозионного фонда и его анализ проводили с использованием принятых методик в почвенно-эрозионных исследованиях (М. И. Лопырев, Е. И. Рябов, 1989; И. В. Джерпетов, 1986 и др.).

Все статистические расчеты и корреляционно-регрессионный анализ проводились с помощью программного пакета Microsoft Excel (Ю. Ю. Герасимов, В. К. Хлюстов, 2001 ; Н. В. Макарова, В. Я. Трофимец, 2002 и др.).

Третий этап (заключительный) включает в себя проведение агроэколога-ческой оценки водосборов региона исследований и разработку крупномасштабных планов адаптивно-ландшафтного обустройства ключевых водосборов.

Агроэкологическая оценка (группировка) водосборов Доно-Чирского междуречья проводилась методом балльных оценок (Д. Л. Арманд, 1975; Б. И. Кочу-ров, В. Б. Коробов, 2007; И. Н. Рубанов, В. С. Тикунов, 2007; В. В. Рюмин, 1984).

На основании полученных данных агроэкологической оценки осуществлялась разработка крупномасштабных планов агролесомелиоративного обустройства с определением видов и объемов необходимых работ в зависимости от сложности рельефа и выявленных ландшафно-мелиоративных особенностей территории конкретного водосбора (В. М. Ивонин, В. А. Тертерян, 2002; Инструктивные указания. .., 1983; Методический указания..., 1990; В. М. Ивонин, 2004 и др.).

Таким образом, предложенная методика дистанционно-картографической оценки территории на основе ландшафтно-водосборного подхода позволяет создавать картографические модели и цифровые базы данных на изучаемые водосборы, осуществлять оперативную оценку современного эрозионно-мелиоративного состояния водосборов, а также эффективно разрабатывать планы адаптивно-ландшафтного агролесомелиоративного обустройства конкретных территорий.

4. ДИСТАНЦИОННАЯ ЛАНДШАФТНО-АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНАЯ ОЦЕНКА ВОДОСБОРОВ 4.1. Ландшафтно-водосборная структура Доно-Чирского междуречья

Ландшафтный подход в агролесомелиорации предполагает оперирование водосбором как элементарной территориальной единицей.

Для Доно-Чирского междуречья по топографической карте и космо-снимку была выделена водосборная структура (табл. 1). При установлении формы водосборов опирались на проведенные ранее исследования Н.П.Калиниченко, И.Г. Зыкова, 1986., и С. П. Помещикова, 1990.

Водосбор реки/балки Площадь, км Форма водосбора Эрозионное расчленение

длина, км эрозионное расчленение водосбора, км/км

Водосборный бассейн р. Чир

Цуцкан 968,4 вытянутая 1497,1 1,5

Куртлак 2405,6 обратнотреугольная 3875,3 1,6

в т.ч. Царица 443,8 вытянутая 640,8 1,4

Крепкая 563,0 дугообразная 828,7 1,5

б. Осиновка 151,5 булавовидная 279,2 1,8

Добрая 789,2 чашевидная 980,2 1,2

в т.ч. Левая Добрая 438,8 вытянутая 469,5 1,1

б. Осиновская 77,6 копьевидная 98,1 1,3

б. Потайная 40,3 треугольная 29,5 0,7

б. Панфилова 17,2 треугольная 13,5 0,8

Лиска 1581,5 ромбовидная 2545,3 1,6

б. Трехтубочная 91,6 дугообразная 88,8 1,0

б. Каменная 18,2 вытянутая 27,4 1,5

б. Березовая 120,2 дугообразная 166,7 1,4

б. Кривая 234,1 вытянутая 469,2 2,0

ИТОГО в Чир 6495,4 - 100703 1,6

Водосборный бассейн р. Дон

б. Таловая 122,8 обратнотреугольная 228,1 1,9

б. Голубая 722,7 булавовидная 2022,6 2,8

б. Камышинка 148,3 дугообразная 344,9 2,3

б. Перекопка 336,0 булавовидная 665,3 2,0

Лог Мокрый 161,5 ромбовидная 355,3 2,2

б. Симонова 45,1 обратнотреугольная 82,1 1,8

б. Меловская 31,2 ромбовидная 118,6 3,8

б. Кобельная 65,8 ромбовидная 246,8 3,8

б. Белая Немуха 146,8 булавовидная 286,3 2,0

Лог Крутой 208,1 булавовидная 514,2 2,5

б. Ольшанка 66,6 булавовидная 129,9 2,0

в Дон 1521,7 вытянутые 5447,7 3,6

ИТОГО в Дон 3576,6 - 10441,8 2,9

ВСЕГО 10072,0 - 20512,1 2,0

Пространственная характеристика показателей распаханности и

лесистости водосборов Доно-Чирского междуречья приведена в табл. 2. Таблица 2 - Характеристика облесенности и распаханности водосборов

Доно-Чирского междуречья

Водосбор Пашня Естественные леса ЗЛН Общая лесистость, %

площадь, км % от площади водосбора площадь, км естественная лесистость, % площадь, км искусственная лесистость, %

р. Чир 3965,5 61,1 156,2 2,4 112,6 1,7 4,1

р.Дон 1153,8 32,3 300,4 8,4 51,6 1,4 9,8

Для водосборов правобережья р. Дон доля распаханных земель в среднем в 1,9 раза меньше, чем для водосборов Чира, что связано с их высоким эрозионным расчленением. Искусственная лесистость исследуемых водосборных бассейнов невелика и составляет 1.4-1.7%.

4.2. Крупномасштабные ландшафтные исследования на ключевых

участках

Для проведения крупномасштабных (М 1:25000) ландшафтных исследований на территории Доно-Чирского междуречья были выбраны 2 водосбора, расположенных в различных почвенных подзонах: темно-каштановых почв - водосбор балок Белая и Немуха (ключевой участок «Базки»), каштановых почв - водосбор балки Осиновки (ключевой участок «Нижнеосинов-ский»).

Общая площадь ключевого участка «Базки» составляет 120,7 км2 (вместе с поймой - 146,8 км2), из которых более половины распахано. По космосним-кам <ЗшскВнс1 составлена карта современного землепользования (рис. 2).

: обозначения овражно балочная сеть а облесенная б необлесенная в протнвоэрозионные земляные валы

сельскохозяйственные >тодья а - пашня б - пнсгбнша

защитные лесные насаждения а - полезащитные б - прнбалочные

дороги

а - асфальтированные б - грунтовые

прочие объекты а - пруд

б - населенный пункт

Рисунок 2. - Фрагмент карты-схемы современного землепользования на ключевом участке Базки (уменьшено с оригинала М 1:25000)

Для установления взаимосвязей между компонентами изучаемой территории на ключевом участке были заложены 2 ландшафтных профиля. Они

щ

щ

1Я Т V Ж /4

проходят поперек простирания главных эрозионных форм - балок Белая и Немуха, захватывая, тем самым, все элементы эрозионного фонда - приводо-раздельный, присетевой и гидрографический.

На основе дешифрирования космоснимков, анализа ландшафтных профилей и распределения горизонталей на топографической карте была построена карта ландшафтно-эрозионного фонда ключевого участка (рис. 3).

; ОБОЗНАЧЕНИЯ Приводораздельный

Присетевой

Гидрографический

Экспозиции склонов

Тальвеги

Направление и номер ландшафтного профиля

Рисунок 3. - Фрагмент карты-схемы ландшафтно-эрозионного фонда ключевого участка «Базки» (уменьшено с оригинала М 1:25000)

На основании созданной карты были произведены расчеты площадей каждой ландшафтной единицы, образуемой наложением контуров эрозионного фонда и экспозиций склонов (табл. 3).

Для ландшафтно-эрозионного земельного фонда ключевого участка «Базки» характерно преобладание в водосборной площади склонов крутизной менее 3° (приводораздельный фонд) в основном восточной ориентации: восточная, северо-восточная и юго-восточная экспозиции склонов. Эти земли занимают более половины площади ключевого участка (51,4%) и преимущественно распаханы. Овражно-балочная сеть, занимает около 15% площади ключевого участка.

Таблица 3 - Ландшафтно-эрозионный фонд и экспозиции склонов _1_на ключевом участке «Базки»__

Экспозиция Ландшафтно-эрозионный фонд ИТОГО

приводораз-дельный присетевой гидрографический

км2 % от общей площади км2 % от общей площади км2 %от общей площади км2 % от общей площади

С 8,5 7,0 5,3 4,4 2,2 1,8 16,0 13,2

В 11,4 9,4 6,1 5,1 2,7 2,2 20,2 16,7

Ю 1,9 1,6 1,8 1,5 1,1 0,9 4,8 4,0

3 - - - - - - - -

СВ 11,8 9,8 8,0 6,6 3,2 2,7 23,0 19,1

ЮВ 14,8 12,3 13,8 11,4 5,2 4,3 33,8 28,0

ЮЗ 2,4 2,0 1,7 1,4 1,1 0,9 5,2 4,3

СЗ 11,2 9,3 3,9 3,2 2,6 2,2 17,7 14,7

ИТОГО 62,0 51,4 40,6 33,6 18,1 15,0 120,7 100

Аналогичные исследования были проведены на ключевом участке «Нижнеосиновский».

4.3. Расчлененность пашни ложбинами на склонах разных экспозиций

На участке «Базки» были изучены 53 склона различных экспозиций, на участке «Нижнеосиновский» - 41 склон. Для каждого из них по крупномасштабному космоснимку бьиа определена протяженность ложбин (потяжин) в пределах пахотных угодий на приводораздельных и присетевых частях склонов.

Расчлененность пахотных угодий ложбинами на склонах разных экспозиций исследуемых ключевых участков представлена в таблице 4.

Таблица 4 - Расчлененность пахотных угодий ложбинами на склонах разных экспозиций ключевых участков

Экспозиция Коэффициент инсоляции Расчлененность, км/км2

участок «Базки» участок «Нижнеосиновский»

С 0,5 0,28 -

СВ 0,7 0,22 0,13

СЗ 0,8 0,15 0,18

В 0,9 0,30 0,17

3 1,0 - 0,19

ЮВ 1,1 0,32 0,20

ЮЗ 1,2 0,56 0,24

Ю 1,5 0,46 0,21

Для ключевого участка «Базки» характерно преобладание по площади склонов теневых экспозиций, а на участке «Нижнеосиновский» преобладают склоны световых экспозиций.

Для наглядного отображения взаимосвязи был проведен регрессионный анализ показателей, и построены точечные графики (рис. 4).

0.5 1,0 1,:

Коэффшшгнт инсоляции

1.0 1.5

Коэффшшент внсоляцнн

Рисунок 4 - Связь расчлененности пашни ложбинами и экспозиции склонов для ключевых участков: а - «Базки», б - «Нижнеосиновский»

Установлена связь между показателями, которая указывает на возрастание расчлененности пахотных угодий ложбинами на склонах световых экспозиций по сравнению с теневыми.

5. АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОЕ ОБУСТРОЙСТВО ВОДОСБОРОВ

ДОНО-ЧИРСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ 5.1 Агроэкологическая оценка водосборов Доно-Чирского междуречья Агроэкологическая группировка водосборов Доно-Чирского междуречья проводилась методом балльных оценок с использованием следующих математических процедур «нормирования», «взвешивания», «итогового суммирования» трех параметров: распаханности территории (%), эрозионного расчленения (км/км2) и искусственной лесистости (%). В ходе процедуры нормирования были выделены 4 равных диапазона для каждого из оцениваемых параметров (табл. 5). Водосборам с величиной параметра, свидетельствующей о неблагополучной ситуации, соответствует максимальный балл - 4, водосборам с благополучной экологической ситуацией - 1.

Таблица 5 - Нормирование показателей балльной агролесомелиоративной оценки _водосборов Доно-Чирского междуречья_____

Показатели Баллы

1 2 3 4

Распаханность водосбора, % 0-20 21-40 41-60 61-80

Эрозионное расчленение, км/км2 0-1,0 1,1-2,0 2,1-3,0 3,1-4,0

Искусственная лесистость, % 2,26-3,0 1,6-2,25 0,76-1,5 0-0,75

На основе анализа различных классификаций экологических ситуаций, а также для удобства балльной оценки и картографирования шкала (от 1,0 до 4,0) была разделена на 3 диапазона, каждому из которых присвоено название условно выделяемых агроэкологических ситуаций в водосборах: 1,0-2,0 -умеренная ситуация; 2,1-3,0 - напряженная ситуация; 3,1-4,0 - критическая ситуация. Согласно этим диапазонам на основании значений суммарного балла агроэкологической оценки была составлена карта водосборов Доно-Чирского междуречья с различными ситуациями (рис. 5).

Водосборы р. Чир Водосборы р. Дон

1 - Цуцкан 13 - Таловая

2- Куртлак 14 - 1'атубая

2а Царица 15 Камышинка

26 - Крепкая 16 - Симонова

3- Осиновка 17 - Перекопка

4- Добрая 18 Лог Мокрый

4н - Левая Добрая 19 - Меяовекая

5- Панфилова 20 Кобельная

6 - Потайная 21 Лог Крутой

7- Оснновская 22 - Келая Немуха

8 - Лиска 23 Ольшанка

9 - Трсхтубочная 24-35 - в Дон

10 - Кривая

П - Каменная

12 - Березовая

Лгроэколошческяя

умеренная (ох 1,0 до 2.0)

напряженная (от 2,1 до 3,0)

крити чеека я (от 3,1 ло 4.0)

водосборов

Граница Доно-

Чирского

междуречья

Рисунок 5 - Карта-схема агроэкологической ситуации на водосборах Доно-Чнрского междуречья Основную часть Доно-Чирского междуречья занимают водосборы с напряженной (44,7 %) и критической (54,7 %) агроэкологической ситуацией.

В обоих случаях при установлении итогового балла существенную роль играли показатели эрозионного расчленения и распаханности территории.

Основная часть водосборов, для которых характерна критическая агро-экологическая ситуация, сосредоточена в северной и северо-западной части Доно-Чирского междуречья. Это связано с высокой степенью распаханности данных водосборов по сравнению с южными территориями междуречья на менее плодородных и солонцеватых каштановых почвах. 5.2. Агролесомелиоративные мероприятия по адаптивно-ландшафтному обустройству ключевых участков

Разработка крупномасштабных планов агролесомелиоративного обустройства с определением видов и объемов необходимых работ должна проводиться в зависимости от сложности рельефа и выявленных ландшафно-мелиоративных особенностей территории конкретного водосбора [Агроэко-логическая оценка земель, 2005].

За основу была взята методика проектирования лесомелиоративных систем агроландшафтов (В.М. Ивонин, 2004). Для оценки обеспеченности водосборов ключевых участков существующими лесными насаждениями были рассчитаны показатели защитной лесистости агроландшафта, защитной лесистости пашни и защищенности территории агроландшафта лесными насаждениями.

Так, для ключевых участков «Базки» и «Нижнеосиновский» рассчитанные агролесомелиоративные показатели были низкими и недостаточными для защиты от эрозионных процессов и формирования устойчивых агроландшафтов.

Существует необходимость проектирования на обоих ключевых участках лесомелиоративных систем, которые позволят повысить показатели защищенности территории.

При проектировании лесомелиоративных систем на ключевых участках использовалась топографическая карта и карта ландшафтно-эрозионного фонда с выделенным контуром приводораздельного и присетевого земельных фондов.

На ключевом участке «Базки» преобладают склоны рассеивающего и собирающего типов, поэтому трассы проектируемых стокорегулирующих лесных

ф Населенный пункт

Рисунок 6 - Фрагмент плана агролесомелиоративного обустройства ключевого

участка «Базки»

Расстояние между проектируемыми стокорегулирующими лесными полосами определялось по формуле А.Н. Костякова- В.М. Ивонина и составило 150-300 м, в зависимости от крутизны склона (2-5°).

Ширина стокорегулирующих лесных полос принималась равной 12 м (4 ряда при ширине междурядий 3 м), или 9 м (3 ряда при ширине междурядий 3 м) с размещением по нижней опушке гидротехнического сооружения (вала-канавы).

Прибалочные лесные полосы проектировались вдоль бровки балки с учетом горизонталей местности.

Аналогично проектировались стокорегулирующие и прибалочные лесные полосы на ключевом участке «Нижнеосиновский». Здесь преобладают склоны в основном прямого профиля с односторонним падением, поэтому трассы проектируемых стокорегулирующих лесных полос необходимо размещать преимущественно параллельно-прямолинейно, а также параллельно-контурно (рис. 7).

полос необходимо размещать преимущественно параллельно-контурно (рис. 6).

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧИЛИ

Приводораздельный

Присетевой

Гидрографический (овражно-балочная сеть, в том числе а - облесенная б - неоолесенная

Защитные лесные насаждения: а • существующие б - проектируемые прибалочные в ■ проектируемые полезащитные (стокорегулирующие)

Залужение склонов

! I

I

I

Приводораздрльный

Присетевон

Гидрографический (овражно-балочная сеть, и том числе а - облесенная б - необлесенная

Зашитные лесные насаждения: а - существующие 6 - проектируемые прибалочные в - проектируемые полемтитные {стокорегулирукиаяе)

Залужение склонов

Населенный пункт

Рисунок 7- План агролесомелиоративного обустройства ключевого участка «Нижнеосиновский» Расстояние между проектируемыми стокорегулирующими лесными полосами составило 100-200 м, в зависимости от крутизны склона (2-5°).

В дальнейшем длина лесных полос измерялась на карте и заносилась в ведомость проектируемых защитных лесных насаждений вместе с остальными агролесомелиоративными характеристиками (табл. 6).

Таблица 6 - Сводная ведомость проектируемых лесомелиоративных мероприятий на

ключевых участках

Протяженность, км Ши- Пло- Конструкция Ассортимент древесно-кустарниковых пород_

Вид ЗЛН рина, м щадь, км2 главные породы сопутствующие породы

Ключевой участок «Базки»

Полезащитные (стоко-регулирую- 290,5 12 3,5 ажурная дуб черешчатый, ясень обыкновенный, клен остролистный смородина золотая, акация желтая, скумпия кожевенная

Прибалоч-ные 326,1 21 6,5 плотная дуб черешчатый, робиния лжеакация, гледичия трехко-лючковая тёрн, шиповник обыкновенный, облепиха

ИТОГО: 616,6 - 10,0 - - -

Ключевой участок «Нижнеосиновский»

Полезащитные (стоко-регулирую- 403,9 12 4,8 ажурная дуб черешчатый, робиния лжеакация смородина золотая, акация желтая, скумпия кожевенная

Прибалоч- 527,1 21 10,5 плотная дуб черешчатый, робиния лжеакация тёрн, вишня степная

ИТОГО. 931,0 - 15,3 - - -

I I

Таким образом, на ключевом участке «Базки» необходимо запроектировать 616,6 км ЗЛН общей площадью 10,0 км2, а для «Нижнеосиновский» -931,0 км ЗЛН общей площадью 15,3 км2. Объем лесомелиоративных работ для двух ключевых участков составит 25,3 км2 стокорегулирующих и приба-лочных лесополос.

Для ключевых участков были рассчитаны запроектированные агролесомелиоративные показатели (табл. 7).

Таблица 7-Агролесомелиоративные показатели при адаптивно-ландшафтном

обустройстве

Показатель, % До лесомелиоративного обустройства После лесомелиоративного обустройства

Ключевой участок «Базки»

Защитная лесистость агроландшафта 1,2 9,5

Защитная лесистость пашни 1,4 6,7

Защищенность территории 12,0 87,7

Ключевой участок «Нижнеосиновский»

Защитная лесистость агроландшафта 0,1 10,2

Защитная лесистость пашни 0,1 6,1

Защищенность территории 4,2 80,7

В результате запроектированных лесомелиоративных работ защитная лесистость пашни повысится до 5-7%, для территорий со сложным рельефом и высокой расчлененностью, защищенность территории лесными насаждениями станет достаточно высокой (свыше 80%).

Помимо лесомелиоративного обустройства ключевых участков предлагается часть пашни, расположенной в присетевой ландшафтной полосе (на крутых склонах) и подверженной в сильной степени эрозионным процессам, отвести под постоянное залужение многолетними злаково-бобовыми травами. Особенно это касается пахотных угодий на присетевых склонах световых экспозиций. Так, на ключевом участке «Базки» предлагается отдать под залужение 13,7 км2 крутых склонов, на ключевом участке

«Нижнеосиновский» -14,2 км2.

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДИСТАНЦИОННЫХ ДАННЫХ ПРИ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОМ ОБУСТРОЙСТВЕ ВОДОСБОРОВ

Определение экономической эффективности применения космосним-ков при проведении дистанционной агролесомелиоративной оценки проводили путем сравнения затрат на выполнение комплекса проектно-изыскательских работ наземными методами и аналогичных работ, но уже с применением космоснимков среднего и высокого разрешения.

Анализ полученных данных показал, что применение космоснимков при агролесомелиоративных проектно-изыскательских работах позволяет снизить денежные затраты в 1,9 раза (на 47,4%) по сравнению с аналогичными работами, осуществляемыми только наземными методами. Экономический эффект от применения космоснимков получается за счет сокращения затрат на полевые работы и ускорения картографических работ, так как в данном случае в качестве основы (растра) используется космоснимок, прошедший процедуру дешифрирования в полевых условиях.

ВЫВОДЫ

1. Результаты исследований по дистанционно - картографической и аг-роэкологической оценке водосборов Доно-Чирского междуречья в пределах Волгоградской области показали, что интенсивное земледелие привело к частичному разрушению природных и антропогенных ландшафтов и усилению деградационных процессов, что повлекло за собой снижение их продуктивности и устойчивости.

2. В ходе изучения пространственных особенностей ландшафтно-водосборной структуры Доно-Чирского междуречья выявлено, что водосборы бассейна р. Чир отличаются преобладанием округлых форм и средней

эрозионной расчленённостью территории -1,6 км/км2, а водосборы бассейна р. Дон характеризуются вытянутыми формами и высоюм расчленением территории - 2,9 км/км2.

3. Исследования, проведенные на ключевых участках, выявили связь меяоду показателями (расчлененностью и инсоляционными особенностями склонов), которая указывает на возрастание расчлененности пахотных угодий ложбинами на склонах световых экспозиций по сравнению с теневыми.

4. Агроэкологическая оценка водосборов Доно-Чирского междуречья, проведенная методом балльных оценок по трем показателям (распахан-ности, эрозионного расчленения и искусственной лесистости) показала, что в пределах изучаемой территории 44,7 % занимают водосборы с напряженной и 54,7 % - с критической ситуацией, что указывает на необходимость оптимизации структуры сельскохозяйственных угодий и их лесомелиоративного обустройства.

5. Исследования, осуществленные на ключевых участках показали, что на склонах рассеивающего и собирающего типов трассы проектируемых стокорегулирующих лесных полос необходимо размещать параллельно — контурно, а на склонах прямого профиля с односторонним падением - параллельно-прямолинейно.

6. На примере двух ключевых участков показано, что в результате осуществления комплекса агролесомелиоративных мероприятий, проведенных с учетом ландшафтных особенностей территории, возможно оптимизировать долю пахотных угодий, повысить защитную лесистость пашни до 57% и защищенность территории лесными насаждениями более 80%. Предложенные объемы агролесомелиоративного обустройства на ключевом участке «Базки» (водосбор р. Дон) позволят повысить защитную лесистость пашни с 1,4% до 6,7%, а защищенность территории лесными насаждениями с 12,0% до 87,7%. На участке «Нижнеосиновский» (водосбор р.Чир) защитная лесистость пашни возросла с 0,1 до 6,1%, защищенность территории с 4,2 до 80,7%.

7. Применение космоснимков при агролесомелиоративном обустройстве позволяет снизить денежные затраты в 1,9 раза (на 47,4%) по сравнению с аналогичными работами, осуществляемыми только наземными методами.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. При проведении проектно-изыскательских работ для целей адаптивно-ландшафтного обустройства водосборов необходима процедура агро-экологической оценки территории с применением данных дистанционного зондирования с целью оптимизации структуры сельскохозяйственных угодий и снижения деградационных процессов.

2. При лесомелиоративном обустройстве водосборов на почвах каштанового типа расстояния между стокорегулирующими лесными полосами следует принимать от 100 до 300 м, исходя из крутизны склона (2-5°) и гранулометрического состава.

3. Пахотные угодья, расположенные в пределах присетевой ландшафтной полосы (на крутых склонах) и подверженные активным эрозионным процессам, необходимо отводить под постоянное залужение многолетними травами, особенно на склонах световых экспозиций.

Список работ, опубликованных по теме диссертации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Агролесомелиоративная оценка и противоэрозионное обустройство водосборов Чирско-Донского плато. I Е.А. Литвинов, A.C. Рулёв, М.М. Коч-карь, О.М. Воробьева // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2011. - №1 (21). - С.43-48.

2. Методология оценки эрозионного состояния агроландшафтов по материалам дистанционного зондирования. / A.C. Рулёв, Е.А. Литвинов, М.М. Кочкарь, О.М. Воробьева // Известия Нижневолжского агроуниверси-

тетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. — 2011. - №4 (24). - С.51-57.

3. Противоэрозионное обустройство водосборов Доно-Чирского междуречья / Е.А. Литвинов, Ю.В. Бондаренко, М.М. Кочкарь, О.М. Воробьёва// Научное обозрение. - 2011. - №5. - С.215-218.

В сборниках научно-практнческнхконференций

4. Воробьева О.М. Противоэрозионная оценка размещения лесных полос в Правобережье Нижнего Поволжья / О.М. Воробьева И Эколого - экономические проблемы региона: взгляд в будущее: материалы научно - практической конференции, посвященной 10-летию образования кафедры «Экономика природопользования» / Волгоградская ГСХА. - Волгоград, 2009. — С.56-58.

5. Литвинов Е.А. Агроэкологическая оценка состояния водосборов Чирско - Донского междуречья / Е.А. Литвинов, М.М. Кочкарь, О.М. Воробьева // Экологические аспекты развития АПК: материалы Международной научно - практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения профессора В.Ф. Кормилицына / СГАУ имени Н.И. Вавилова. - Саратов, 2011,- С.104-107.

6. Литвинов Е.А. Оптимизация структуры земельных ресурсов и развитие эрозионных процессов на сельскохозяйственных угодьях Волгоградской области / Е.А. Литвинов, М.М. Кочкарь, О.М. Воробьева И Экологические аспекты развития АПК: материалы Международной научно - практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения профессора В.Ф. Кормилицына / СГАУ имени Н.И. Вавилова. - Саратов, 2011. - С.107-109.

7. Литвинов Е.А. Оценка структуры землепользования и развития эрозионных процессов на пахотных угодьях Волгоградского Задонья/ Е.А.Литвинов, М.М. Кочкарь, О.М. Воробьева // Интеграционные процессы в науке, образовании и аграрном производстве - залог успешного развития

АПК: материалы Международной научно - практической конференции 25-27 января 2011 года / Волгоградская ГСХА - Волгоград, 2011.- С.104-108.

8. Воробьева О.М. Применение дистанционных методов при агролесомелиоративном адаптивно - ландшафтным обустройстве земель Чирско /Iопекою междуречья / О.М. Воробьева // Интеграционные процессы в науке, образовании и аграрном производстве - залог успешного развития АПК: материалы Международной научно-практической конференции 25-27 января 2011 года/ Волгоградская ГСХА - Волгоград, 2011.- С.149-152.

9. Воробьева О.М. Агролесомелиоративное обустройство склоновых земель и повышение эффективности противоэрозионного комплекса на территории Чирско - Донского междуречья / О.М. Воробьева // Материалы XV региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области/ Волгоградская ГСХА, 2011. - С.10-14.

10. Воробьева О.М. Агроэкологическая оценка состояния водосборов Волгоградского Задонья методом ландшафтного профилирования О.М. Воробьева // Наука и молодёжь: новые идеи и решения: материалы V Международной научно - практической конференции молодых исследователей, г. Волгоград, 11-13 мая 2011 год / Волгоградская ГСХА. - Волгоград, 2011.4.1. - С.92-95.

Подписано в печать 27.02.2012. Формат 60x841/16 Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 41. Издательско-полиграфический комплекс ВолГАУ «Нива» 400002, Волгоград, Университетский пр-т, 26.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Воробьева, Ольга Михайловна, Волгоград

61 12-6/359

ГОСУДАРСТВЕНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ

На правах рукописи

Воробьева Ольга Михайловна

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОЕ ОБУСТРОЙСТВО ВОДОСБОРОВ ДОНО-ЧИРСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ (в пределах Волгоградской области)

Специальность: 06.03.03 - Агролесомелиорация, защитное лесоразведение и озеленение населенных пунктов, лесные пожары и борьба с ними

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель доктор с.-х. наук Е.А. Литвинов

Волгоград - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................4

ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

ДОНО-ЧИРСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ (в пределах Волгоградской области)................7

1Л Географическое положение, геология и геоморфология.........................7

1.2 Климатические условия.............................................................................11

1.3 Поверхностные и подземные воды..........................................................15

1.4 Почвенный покров и растительность ......................................................17

ГЛАВА 2. ЛАНДШАФТНО-ВОДОСБОРНЫЙ ПОДХОД В АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОМ ОБУСТРОЙСТВЕ ЗЕМЕЛЬ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДИСТАНЦИОННЫХ МЕТОДОВ.......................................24

2.1 Ландшафтно-водосборный подход и принципы построения адаптивно-ландшафтных систем земледелия..........................................24

2.2 Применение аэрокосмических методов и геоинформационных технологий в агролесомелиоративном обустройстве земель................33

ГЛАВА 3. ПРОГРАММА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ..39

3.1 Объекты и программа исследований........................................................39

3.2 Методика дистанционно-картографической и агроэкологической оценки водосборов...........................................................................................45

ГЛАВА 4. ДИСТАНЦИОННАЯ ЛАНДШАФТНО-

АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНАЯ ОЦЕНКА ВОДОСБОРОВ..........................61

4.1 Ландшафтно-водосборная структура Доно-Чирского междуречья......61

4.2 Крупномасштабные ландшафтные исследования

на ключевых участках................................................................................82

4.2.1 Ключевой участок «Базки»..............................................................82

4.2.2 Ключевой участок «Нижнеосиновский»........................................89

4.3 Расчлененность пашни ложбинами на склонах разных экспозиций....94

ГЛАВА 5. АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОЕ ОБУСТРОЙСТВО ВОДОСБОРОВ ДОНО-ЧИРСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ.....................................101

5.1 Агроэкологическая оценка водосборов Доно-Чирского междуречья 101

5.2 Агролесомелиоративные мероприятия по адаптивно-ландшафтному обустройству ключевых участков..........................................................111

ГЛАВА 6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДИСТАНЦИОННЫХ ДАННЫХ В АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОМ ОБУСТРОЙСТВЕ ВОДОСБОРОВ....................................................................122

ВЫВОДЫ.............................................................................................................126

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ................................................................128

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................................................129

ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................................................................148

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Волгоградская область является одним из крупнейших регионов по производству сельскохозяйственной продукции. На сегодняшний день на ее территории практически не сохранилось естественных ландшафтов с исходным биоразнообразием и высокой продуктивностью фитоце-нозов. В настоящее время преобладающим деградационным процессом является эрозия почв, получившая активное распространение в правобережье реки Волги и бассейна реки Дон, что обусловлено особенностями рельефа данных территорий.

В Волгоградской области площадь эродированных земель составляет 2249,0 тыс.га., из них 1348,0 тыс. га приходится на пашню. Практически во всех ландшафтных зонах области ориентировочные величины среднего смыва почвы составляют 3-5 т/га. [165].

Особенности рельефа и высокая распаханность водосборов Доно-Чирского междуречья обуславливают развитие на данной территории значительных эрозионных процессов. Площадь эродированных земель составляет около 30%. Поэтому проведение комплекса мероприятий по агролесомелиоративному адаптивно-ландшафтному обустройству территории получаемых посредством аэро- и космо-съемки с привлечением геоинформационных систем является весьма актуальным и перспективным направлением.

Цель исследований - проведение агроэкологической оценки водосборов Доно-Чирского междуречья с целью их оптимального лесомелиоративного обустройства на основе ландшафтно-водосборного подхода с применением дистанционных и картографических методов.

Задачи исследований:

- изучить природно-ресурсный потенциал территории исследования с целью формирования её ландшафтно-водосборной структуры;

- выявить особенности ландшафтно-водосборной структуры региона исследований;

- осуществить среднемасштабную агроэкологическую оценку водосборов;

- провести крупномасштабные картографо-аэрокосмические исследования и разработать планы адаптивного агролесомелиоративного обустройства ключевых участков;

- определить экономическую эффективность применения дистанционных методов (аэро- и космоснимков) для агролесомелиоративной оценки водосборов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в оценке современного состояния агроландшафтов на водосборах Доно-Чирского междуречья в пределах Волгоградской области с применением данных дистанционного зондирования и геоинформационных технологий картографирования. Впервые данная территория изучена в рамках единой ландшафтно-водосборной структуры. Для ключевых водосборов региона исследования на ландшафтной основе разработаны планы адаптивного агролесомелиоративного обустройства.

На защиту выносятся следующие положения:

■ картографическая модель ландшафтно-водосборной структуры Доно-Чирского междуречья (в пределах Волгоградской области) и основные агролесомелиоративные параметры по каждому водосбору;

■ агроэкологическая группировка водосборов на основе балльной оценки основных параметров, характеризующих современное состояние водосборов;

■ крупномасштабные (М 1:25 ООО) планы адаптивно-ландшафтного агролесомелиоративного обустройства водосборов ключевых участков;

Практическая значимость диссертационной работы заключается в повышении эффективности проектирования агролесомелиоративного обустройства водосборов за счет применения дистанционных методов и геоинформационных систем. Материалы диссертации могут быть использованы в работе администраций и комитетов по землеустройству и природопользованию регионального и местного уровней, ведения землепользования, а также при агромелиоративном обустройстве в хозяйствах различных форм собственности.

Достоверность полученных результатов исследований подтверждается высокой точностью совмещения географических координат топографической основы, аэро - и космоснимков, которая обеспечивается геоинформационной системой, а также статистической обработкой полевых и камеральных данных.

Личный вклад. Автору принадлежит постановка цели и задач исследования, разработка программных вопросов, проведение полевых исследований, создание тематических карт и электронной базы данных, статистическая обработка полученных материалов. В ходе работ над диссертацией были получены данные о ландшафтно-водосборной структуре региона исследования и проведена его агро-экологическая оценка, осуществлен корреляционно-регрессионный анализ взаимосвязи основных оценочных показателей, проведены полевые исследования на ключевых участках, составлена серия тематических карт, а также крупномасштабные планы агролесомелиоративного обустройства ключевых участков.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Эколого-экономические проблемы региона: взгляд в будущее» (Волгоград, 2009), Международной научно-практической конференции «Интеграционные процессы в науке, образовании и аграрном производстве - залог успешного развития АПК» (Волгоград, 2011), XV региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2011), Международной научно-практической конференции «Экологические аспекты развития АПК» (Саратов, 2011), Международной научно-практической конференции молодых исследователей «Наука и молодежь: новые идеи и решения» (Волгоград, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных статей, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, предложений производству и списка литературы, включающего 201 наименование, в том числе 6 на иностранном языке. Общий объем диссертации составляет 160 страниц, в том числе 128 страниц основного текста, и содержит 25 таблиц, 16 рисунков и 11 приложений.

ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ДОНО-ЧИРСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ (в пределах Волгоградской области)

1.1 Географическое положение, геология и геоморфология

Доно-Чирское междуречье расположено в западной части Волгоградской области. Северная и восточная границы региона проходят по долине р. Дон, южная - по долине р. Чир, западная - по административной границе с Ростовской областью (рисунок 1). Географическое положение территории определяется следующими координатами крайних точек: северной - 49°36' с. ш., 42°00' в. д., южной - 48°26' с. ш., 43°10' в. д., западной - 49°21' с. ш., 42°0Г в. д., восточной - 49°09' с. ш., 44°0Г в. д.

Рисунок 1 - Регион исследований - Доно-Чирское междуречье в пределах Волгоградской области

Территориально Доно-Чирское междуречье в пределах Волгоградской области расположено на землях 5 административных районов: Серафимович-ского, Клетского, Иловлинского, Калачевского и Суровикинского. Территория региона исследований занимает площадь около 10 тыс. км2, что составляет около 8,9 % площади Волгоградской области.

Для геологического строения региона, как для всей области, характерно глубокое залегание древней докембрийской Восточно-Европейской, или Русской, платформы, с давнего времени не испытывавшей процессов горообразования [22, 153, 167]. Воронежская антеклиза занимает всю территорию Доно-Чирского междуречья и представляет собой крупный докембрийский массивный кристаллический выступ, перекрытый осадочным чехлом пород палеозойско-кайнозойского возраста.

Большую часть междуречья занимает Восточно-Донская пластово-ярусная гряда, приуроченная в тектоническом отношении к южному окончанию Доно-Медведицкого вала и Чирской моноклинали. Гряда имеет двухъярусное строение. Верхнее плато ровное, плоское, представляет собой реликт дна Полтавского моря (25 млн лет назад). Согласно исследованиям В.А. Бры-лева, с поверхности оно покрыто песками и песчаниками полтавской свиты мощностью в несколько метров. Эрозионные процессы расчленили плато на отдельные останцы оврагами и сформировали нижнее плато, которое прорезывают глубокие (до 30 м) активно растущие овраги. Они врезаются в мел туронского и пески сантонского ярусов [24].

Современный рельеф поверхности Доно-Чирского междуречья сформировался под влиянием блоковых движений фундамента и новейших тектонических движений [49, 58, 182]. Геоморфология региона характеризуется разнообразием генетических типов и форм [126, 128, 150, 181]. Большая часть территории региона исследования расположена в пределах Восточно-Донской пластово-ярусной гряды, в пределах которой, согласно исследованиям А. В. Цыганкова [183], К. И. Зайченко [61], выделяются две мор-

фоструктуры второго порядка - западный полого-волнистый морфострук-турный участок и восточный структурно-эрозионный морфоструктурный участок. Граница между ними условно проходит от станицы Клетской до города Суровикино.

Для западной части Восточно-Донской гряды характерен эрозионно-денудационный рельеф с выположенными балками и денудационными останцами («Венцы»), Межбалочные водоразделы имеют полого-выпуклые, реже вогнутые склоны с мягкими формами, что придает территории района пологоволнистые очертания (водоразделы между реками Кривая, Цуцкан, Царица, Куртлак, верховье Чира). Вместе с тем району свойственны значительная глубина вреза гидрографической сети от ближайших водоразделов (70-80 м), расчлененность (до 2 км/км"), почти повсеместное распространение покровных четвертичных элювиально-делювиальных отложений, которые на водораздельных пространствах имеют мощность до 20 м и представлены лессовидными суглинками. Наиболее возвышенные места (200-220 м) приурочены к долине Дона на севере морфоструктурного участка. Склон, обращенный к Дону, крутой, имеет ступенчатое строение и сильно изрезан древними и современными балками, оврагами и промоинами.

Восточный структурный участок гряды расположен на востоке Донской Луки в зоне южного окончания Доно-Медведицких дислокаций. На границе между западным и восточным морфоструктурными участками Донской Луки современный и коренной рельеф резко снижается, что связано с погружением Воронежской антеклизы. Абсолютные отметки коренного рельефа достигают 15 м в левобережье Дона и до 40 м - в правобережье. К востоку рельеф достигает 200-220 м, что обусловлено наличием антиклинальных поднятий. Водораздельные пространства имеют формы гряд. Склоны их крутые и выпуклые, особенно крутой склон, обращенный к Дону. В границах участка доминируют молодые овраги с крутыми склонами, врезанные в древние отложения. Общая расчлененность здесь составляет 2 км/км~.

Долина Дона заложилась во второй половине плиоцена около 5 млн лет назад. В настоящее время долина террасированная, шириной до 5 км. Наиболее обширной и широкой частью является песчаная поверхность с абсолютной вьгсогой 100-1J 0 м, образованная в раннем плейстоцене водно-ледниковыми потоками. Ниже флювиогляциального уровня расположены три речные надпойменные террасы. Вторая и третья террасы среднеплейсто-ценового возраста соответствуют днепровскому и московскому оледенениям. Наименее развитая первая, самая низкая терраса, поднимающаяся над поймой на 3-5 м в виде узких полос - 0,5-1 км.

По материалам ряда исследований [3, 25, 38, 166], территория междуречья сложена горными породами разных систем. Наиболее древними отложениями являются каменноугольные, выходы которых часто встречаются в правобережье Дона [9, 121]. Рельеф Доно-Чирского междуречья сформирован также на юрских глинах и меловых песчано-опоковых породах. Большая часть водоразделов к юго-западу от станиц Клетской и Голубинской сложена палеогеновыми осадками. Четвертичные отложения широко распространены и являются преимущественно почвообразующими породами.

Почвообразующие породы в границах региона исследования представлены следующими основными группами отложений элювиальные глины и суглинки склонов; аллювиальные, песчано-глинистые отложения долин рек; коренные палеогенового и породы мелового возраста - мел, опоки, глаукони-товые пески, супеси, развитые на водоразделах; палеоген-неогеновые осадки [24].

Элювиальные отложения занимают межбалочные водоразделы на восточных склонах Донской гряды и нижнем плато. Эти отложения представлены светло-коричневыми глинами, которые характеризуются высокой кар-бонатностью, бесструктурностью или слабо выраженной плоскокомковатой структурой. На этих отложениях сформировались относительно плодородные каштановые почвы.

В пойме Дона распространены аллювиальные отложения. Гранулометрический состав их разнообразен - от песчаных до глинистых. Прирусловая пойма сложена преимущественно отложениями легкого состава, а центральная - глинистыми породами. Аллювиальные отложения у основания меловых склонов карбонатные.

На останцовых плато Восточно-Донской гряды распространены палеоген-меловые почвообразующие породы, представленные светлыми кварцевыми песками, где сформировались каштановые и темно-каштановые почвы. На мелах образовались каштановые карбонатные почвы - щебенчатые или хрящеватые с укороченным профилем. Мергели залегают небольшими участками. Наиболее широко представлены опоки, в основном приуроченные к крутым склонам останцовых водоразделов и долинам крупных балок, где они часто выходят на дневную поверхность, образуя скелетные и каменистые почвы. Они разнообразны по цвету, минералогическому составу, плотности и другим характеристикам.

1.2 Климатические условия

Климатические условия формируются под воздействием потока солнечной радиации, характера подстилающей поверхности и преобладающего переноса воздушных масс. Волгоградская область входит в состав степной зоны, климат которой характеризуется умеренной континентальностью, достаточно холодными зимами, теплым и жарким летом [100, 160].

Общая продолжительность солнечного сияния в регионе составляет 2200 часов/год. Наибольшая продолжительность сияния �