«Применение дистанционного зондирования при оценке состояния агроланшафтов Нефтекумского района»



бет1/6
Дата18.05.2020
өлшемі9.06 Mb.
түріРеферат
  1   2   3   4   5   6

Движение «Отечество-2013»

Экология

Тема: «Применение дистанционного зондирования при оценке состояния агроланшафтов Нефтекумского района»

Выполнил:

Шавеев Камиль Арсенович

МКОУ СОШ №5 п. Зункарь

ученик 10 класса

д/о «Экология»

п. Зункарь,

ул Энтузиастов, 13/3


Руководитель:

Барангазиева Назлыхан Балбековна

учитель физики

МКОУ СОШ №5 п. Зункарь

сот: 89614422029


Содержание

стр.


1. Введение 3

2. Применение дистанционного зондирования при оценке

состояния агроланшафтов Нефтекумского района.

2.1. Ланшафты территории Нефтекумского района 5

2.2.Оценка ресурсов почвенного плодородия 8

агроландшафтов по бонитетам 2.3. Анализ сельскохозяйственной нагрузки на агроландшафты 9

2.4. Обобщенная оценка степени деградации почвенного покрова

агроландшафтов Нефтекумского района 13

2.5. Оценка экологического состояния агроландшафтов

через КЭСЛ (коэффициент экологической стабилизации

ландшафтов) 15

3. Заключение 19
4. Литература 21
5. Приложение



  1. ВВЕДЕНИЕ



Актуальность Территория Нефтекумского района испытывает значительную трансформацию естественных ландшафтов. В настоящее время здесь освоено 95% всех площадей. Это привело к резкому обострению экологических проблем. К ним относятся проблемы: сохранения плодородия земель, загрязнение природной ландшафтной среды, загрязнения атмосферы и вод, сохранения флоры и фауны и другие. За последние годы обострилась проблема сохранения плодородных пахотных земель. Система интенсивного земледелия ведёт к деградации и уничтожению почв. Загрязнение почв нефтепродуктами вызывает гибель почвенных бактерий, без которых невозможно восстановление плодородия.

Для осуществления охраны естественных ландшафтов необходимо выяснить степень их деградации, которая в данной работе выражается через коэффициент экологической стабильности. Он рассчитывается с использованием технологий дистанционного зондирования Земли, что дает возможность получать наиболее оперативную и точную информацию о состоянии агроландшафтов.



Объект исследования: Нефтекумский район Ставропольского края.

Предмет исследования: состояние агроландшафтов, расположенных на территории Нефтекумского района.

Цель исследования: оценить современное экологическое состояние агроландшафтов, расположенных на территории района.

Задачи исследования:

1. Оценить ресурсы почвенного плодородия агроландшафтов;

2. Провести анализ сельскохозяйственной нагрузки на агроландшафты, выявить степень их деградации;

3. Провести оценку экологического состояния агроландшафтов через

3
КЭСЛ (коэффициент экологической стабилизации ландшафтов);

4. Разработать меры по оптимизации агроландшафтов.



Новизна работы состоит в том, что впервые экологическая стабильность ландшафтов рассчитывается на основе данных космических снимков с применением методов и технологий дистанционного зондирования Земли. Проведена количественная оценка современного экологического состояния, отличающаяся от известной (Каторгин 2004) расчетом коэффициента экологической стабильности по данным космических снимков с применением ДЗЗ.

Полученные в результате таких расчетов данные могут быть использованы для оперативного анализа стабильности агроландшафтов и прогноза критических ситуаций.


4
2. ПРИМЕНЕНИЕ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ПРИ ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ АГРОЛАНДШАФТОВ НЕФТЕКУМСКОГО РАЙОНА



    1. Ландшафты территории Нефтекумского района

Начало формирования ландшафтного подхода в сельскохозяйственной деятельности связывают с В.В. Докучаевым и его учениками, доказавшими, что плодородие сельскохозяйственных земель и условия их обработки зависят не только от свойств почв. Они являются производными природного комплекса и составляющих его компонентов, таких как рельеф, грунты, климат и другие. Необходимость изучения исторического процесса формирования культурного ландшафта, исторического анализа взаимодействия и противоречий между сложившимся методом использования природной среды и новыми производственными силами и производственными отношениями определил Ю.Г. Саушкин (1946, 1951, 1973).

Агроландшафт — это интегральная территориальная геосистема культивационного (сельскохозяйственного) типа, состоящая из двух взаимодействующих подсистем — природной (ландшафтной) и антропогенной, а также набора более мелких природно-сельскохозяйственных геосистем, в совокупности решающих проблемы продовольственного обеспечения (Шальнев, Диденко, 1997; Диденко, 2001а)

(приложение 1).

Ландшафт  — конкретный индивидуальный природно-территориальный комплекс, как неповторимый комплекс, имеющий географическое название и точное положение на карте.

Ландшафты, измененные хозяйственной деятельностью человека,

5

следует подразделять на культурные и природно-антропогенные.



Культурный ландшафт формируется в результате сознательной,

целенаправленной деятельности человека для удовлетворения тех или иных

практических потребностей. Природно-антропогенные ландшафты (ПАЛ) представляют собой комплексы, которые раз возникнув под влиянием

человеческой деятельности, в дальнейшем развиваются самостоятельно.

Ландшафты, испытывая влияние сельскохозяйственного производства, претерпевают существенные изменения, выражающиеся в трансформации природной геосистемы в территориальную природно-сельскохозяйственнуюгеосистему (ТПСГ).

С одной стороны в таких ландшафтах сохраняются природные свойства, подчиняющиеся природным закономерностям (главным образом, законам саморегуляции), с другой стороны, включается «антропогенное содержание», связанное с законами управления в хозяйственной деятельности. К природным круговоротам вещества и энергии добавляются антропогенные. Поэтому агроландшафт имеет сложную структуру, представленную большим числом составляющих.

Природная подсистема в результате хозяйственной деятельности в большей или в меньшей мере антропогенезирована, что проявляется в изменении структуры природно-территориального комплекса, возникновению ответных реакций на хозяйственное воздействие, часто негативных - деградация земель, замена видового состава растительности и т. д. Хозяйственная оптимизация природной среды приводит к созданию гармоничной природно-сельскохозяйственной среды, которая становится высокопродуктивной, динамически устойчивой и благоприятной.

Нефтекумский район расположен в пределах 2 ландшафтов полупустынной провинции: Курско-Прикаспийского культурно-природного и Нижнекумско-Прикаспийского культурно-природного ландшафтов

6

(Шальнев, 2007)



Следовательно, для наиболее полной характеристики территории посёлка необходимо рассмотреть оба данных ландшафта.

Курско-Прикаспийский культурно-природный ландшафт расположен в междуречье рек Куры и Горькой Балки на Прикаспийской низменности. Занимает большую часть территории Курского и Нефгекумского, частично Степновского районов. Характерной чертой ландшафта является сочетание окультуренных ТК на орошаемых землях в западных районах и природных ТК, нарушенных выпасом на востоке. Главный фактор антропогенных воздействий значительный рост влагооборота, что не типично для полупустынных ландшафтов. Коэффициент нарушенности - 0,3.

Нижнекумско-Прикаспийский культурно-природный ландшафт занимает западную часть Прикаспийской низменности на территории Левокумского и частично Нефтекумского районов. Природные функции ландшафта сохранились на значительной площади, но они ослаблены новыми формами ведения хозяйства (обводнение и орошение) и перевыпасом скота. Коэффициент антропогенного нарушения 0,2.

7
2.2. Оценка ресурсов почвенного плодородия агроландшафтов по бонитетам.


Средневзвешенные баллы бонитета земель сельскохозяйственного использования в агроландшафтах, расположенных в границах Нефтекумского района представлены в таблице 1(приложение 2)

Эти данные свидетельствуют о том, что резервы расширения пашни за счет других угодий в ландшафтах Нефтекумского района исчерпаны и при существующем дисбалансе угодий (особенно в ландшафтах с распаханностью > 70%) целесообразно сокращение пашни за счет вывода малопродуктивных земель.



Для комплексного анализа сельскохозяйственной нагрузки был проведён анализ космических снимков за 2009-2011 гг. (приложение3 – 5).

На основе анализа космических снимков территории Нефтекумского района составлена схема агроландшафтов, на которой наглядно представлена значительная степень распаханности территории (Приложение 6).

Для агроландшафтов территории Нефтекумского района характерно довольно низкое значение биологической продуктивности, по сравнению с прочими районами Ставропольского края.



8

    1. Анализ сельскохозяйственной нагрузки на агроландшафты


Агроландшафты имеют различную степень почвенного плодородия, и, соответственно, различную степень устойчивости к сельскохозяйственным нагрузкам. Для получения картины устойчивости агроландшафтов к нагрузкам были исследованы образцы почв по основным показателям, характеризующим данный параметр.

Количество точечных проб для составления характеристики сельскохозяйственной нагрузки на агроландшафты составило 10, кроме того, был взят контрольный образец близ территории озера Зункарь, не подверженной сельскохозяйственной нагрузке (приложение 7)

Контрольная точка (приложение 7) обозначены как «0». Остальные места отбора проб соответствуют районам многолетнего интенсивного земледелия с применением минеральных удобрений. Образцы с участков 8,9 и 10 отобраны на виноградных плантациях.

Общие требования, которые необходимо соблюдать при отборе почвенных проб и подготовке проб к химическому анализу, изложены в ГОСТ 17.4.3.01—83 и ГОСТ 17.4.4.02 — 84.

Отбор точечных проб проводят на пашне — на всю глубину пахотного горизонта; на целине — на глубину 5 — 20 см. Отбор почвенных проб производился методом «конверта» когда на участке квадратной формы по углам и точно в середине производится отбор проб.

Нефтекумский район отличается интенсивными темпами развития нефтяной отрасли, поэтому особое внимание при анализе проб почв уделялось наличию в них компонентов нефтепродуктов, которые могут попасть в почвы при разливах нефти достаточно распространенных и порой затрагивающих пахотные горизонты.

При попадании нефти и нефтепродуктов в почву часто происходят

9

глубокие изменения химических, физических, микробиологических свойств почвы, а иногда и существенная перестройка всего почвенного профиля. Из-за отсутствия установленных предельно допустимых концентраций (ПДК) при загрязнении почв нефтью и нефтепродуктами оценка загрязнения проводится путем сравнения с фоном. Загрязнением почв нефтью и нефтепродуктами принято считать увеличение концентраций этих веществ до уровня, при котором:



  • нарушается экологическое равновесие в почвенной системе;

  • происходит изменение морфологических и физико- химических характеристик почвенных горизонтов; изменяются водно-физические свойства почв; нарушается соотношение между отдельными фракциями органического вещества почвы;

  • снижается продуктивная способность земель. Потенциальными источниками загрязнения природной среды являются буровые площадки, буровые и промысловые амбары, нефтепромыслы, факелы, нефтеводо- и газопроводы, естественные поля испарения, нефтехранилища, наземный транспорт.

Анализы были проведены по следующим показателям, представленным в таблице. Все анализы выполнялись на базе лаборатории Отдела Контроля Качества (ОАО НПК «Эском») лаборантом Барангазиевой Лианой Руслановной в период с 14 марта по 25 мая 2012 г Таблица 2 (приложение 8, 9)

Анализ почвенных образцов проводился по методике, описанной в Справочнике инженера-эколога (Булатов и др. 1999).

Из достаточно большого количества показателей были выбраны только те, которые отражают наличие сельскохозяйственной нагрузки на агроландшафты: содержание нитритного азота, кальция и магния, сульфат- и хлорид-ионов. Кроме того, проведены испытания почвенных образцов на

10

наличие примесей, обусловленных загрязнением нефтепродуктами. Это в



частности такие показатели как: отрицательный десятичный логарифм активности ионов водорода (рН) и содержание сероводорода в почвенной вытяжке.

Результаты, полученные при анализе образцов почв позволяют говорить о наличии достаточной степени сельскохозяйственной нагрузки на ландшафт. Количественное содержание элементов, наличие которых обусловлено применение минеральных удобрений (кальций, магний, нитритный азот и др.) находится на границе предельно допустимых САНПиН концентраций. Примечательно также следующее обстоятельство: концентрации указанных выше веществ во всех образцах почв превышают фоновое содержание в образце «0», что свидетельствует о критическом воздействии на агроландшафты.

О наличии нефтепродуктов в почве свидетельствуют повышенные концентрации сероводорода. Образец принятый за фоновый (0) содержит 0,40 мг/кг этого соединения, что соответствует ПДК в почве для данного соединения. В то время как все прочие образцы отличаются превышением концентрации сероводорода от 1,5 до 2 раз.

Некоторое превышение ПДК по сероводороду, значительно отличающееся от всех исследуемых образцов наблюдается в образце с участка 7. Данный образец взят на границе агроландшафта и промышленной зоны.

Кроме количественного анализа проводилась также и процедура биоиндикации на основе анализа всхожести семян кресс-салата.

Предварительно отобранные образцы почвы (0-10) высушены и просеяны. Навеску в 100 г. почвы помещают в мерные стаканчики, уплотняют и шпателем делают бороздки для высадки семян. В каждый стаканчик высаживают по 20 семян кресс-салата. Почву увлажняют и

11

оставляют в термостате (25ºС) на 48 часов. Кресс-салат как культура для биоиндикации был выбран благодаря своей быстрой всхожести и реакции на



наличие загрязнителей в почве (в частности нефтепродуктов)

Таблица 3 (приложение 10)

Опыт биоиндикации позволяет сделать следующие выводы:


  • Все семена показали достаточно хорошую всхожесть и одинаковый размер;

  • В опыте с биоиндикацией низким показателем всхожести и размера растений отличается образец 7, в котором при химическом анализе была выявлена завышенная концентрация сероводорода, что свидетельствует о наличии в почве с 7 участка загрязнителей-нефтепродуктов.

Результаты, полученные опытным путем анализа проб почв, соотносятся с выводами, сделанными при обработке космоснимков 2009-2011 гг.

По данным снимков, представленных в Приложении сделаны следующие выводы относительно наличия сельскохозяйственных нагрузок на агроландшафты, расположенные близ посёлка Зункарь:



  1. Основную нагрузку обеспечивает пашня, которая занимает 49,3 % площади территории, представленной на снимке.

  2. Дополнительную нагрузку создаёт неизменное засевание одних и тех же площадей сходными агрикультурами в период времени, как минимум включающий 3 последних года: с 2009 по 2011.

12
2.4. Обобщенная оценка степени деградации почвенного покрова агроландшафтов Нефтекумского района



Важность выявления характера деградационных процессов в границах структурных единиц природных ландшафтов. Существующее, далекое от оптимального, плодородие почв агроландшафтов Нефтекумского района является следствием долголетнего нерационального их использования, неадаптивностью земледелия к особенностям рельефа, нерациональным землеустройством, слабым внедрением почвозащитных технологий, незавершенностью систем противоэрозионной защиты.

Вычленить особенности протекания деградационных процессов и связь их с природными свойствами хотя бы на уровне крупных природно- территориальных комплексов ранга ландшафтов очень трудно, поскольку основная базовая информация не увязана с природными структурами, а привязана к административным единицам территории отдельных хозяйств. Поэтому объективную оценку деградационным процессам можно дать только крупным природным единицам - ландшафтам, используя данные почвенных обследований крупных хозяйств, лежащих в границах ландшафтов края.

В адаптивно-ландшафтном земледелии идентификация деградационных процессов, оценка их вредоносности, площади поражения очень важны, как и в медицине при анализе-диагнозе-прогнозе и лечении болезней. Неустойчивость деградированных почв в агроландшафте, не купированная целой системой защитных и реанимационных мероприятий, может стать очагом экологического бедствия, полного подрыва плодородия почв и сельскохозяйственного производства.

13

Загрязнение почв химическими элементами. По мере ухудшения экологического состояния окружающей среды Ставрополья приобретает все большую актуальность вопрос загрязнения такого важнейшего компонента.

Суммирование концентраций элементов осуществлено по методике, изложенной в «Методических указаниях» (1987), согласно которым:



где Kc - коэффициент концентрации



Ci - реальное содержание элемента

Сф - фоновое содержание того же элемента

n - число суммируемых элементов.

Используя данные химического анализа и биоиндикации образцов почв можно сделать вывод, о том, что Нефтекумский район относится к категории загрязненности почв, определяемой как «неопасная». Показатели концентраций основных загрязнителей не превышают предельно допустимые. Опыт с биоиндикацией также свидетельствует о достаточно низкой токсичности почв.

Это обстоятельство обусловлено двумя причинами:

  1. здесь относительно редко встречаются концентрированные и активно действующие источники загрязнения (крупные населенные пункты, высоко загруженные авто- и железные дороги);

  2. редкое распространение природных загрязнителей почв в виде геологических образований, содержащих тяжелые металлы.

14



2.5. Оценка экологического состояния агроландшафтов через КЭСЛ (коэффициент экологической стабилизации ландшафтов)
Рассматривая вопросы устойчивости и оптимизации ландшафтов, очень важно располагать системой количественных оценок и характеристик изучаемых процессов. В этой связи заслуживает внимания возможность оценивать степень экологической устойчивости ландшафта с помощью коэффициента экологической стабилизации (КЭСЛ), интегрирующего качественные и количественные характеристики абиотических и биотических элементов ландшафта (Агроэкология, 2001).

Первый метод оценки с помощью этого коэффициента основан на определении и сопоставлении площадей, занятых различными элементами ландшафта, с учетом их положительного или отрицательного влияния на окружающую среду:






где Fcm - площади занятые стабильными элементами ландшафта - сельскохозяйственными культурами и растительными сообществами, оказывающими на него положительное влияние (леса, зеленые насаждения, естественные луга, заповедники, заказники и пахотные земли, занятые многолетними культурами);

FHcm - площади, занятые нестабильными элементами ландшафта (ежегодно обрабатываемые пашни, земли с неустойчивым травяным покровом, склонами, площадями под застройкой и дорогами, зарастающими и заиленными водоемами, местами добычи полезных ископаемых, другими участками, подвергшимися антропогенному опустошению) (Агроэкология, 2001).
15

Оценку ландшафта производят по следующей шкале:

КЭСЛ1 Характеристика ландшафта

<0,5 Нестабильность хорошо выражена

0,5....1,00 Состояние нестабильное

1,01 ...3,00 Состояние условно стабильное

3,01 ...4,50 Состояние стабильное



4,51 и более Стабильность хорошо выражена

К стабильным элементам агроландшафтов относятся:

  1. леса;

  1. древесно-кустарниковые насаждения;

  1. многолетние насаждения;

  2. залежи;

  3. сенокосы;

  4. пастбища;

  5. посадки многолетних трав;

  6. водохранилища и пруды.

Нестабильными элементами агроландшафтов являются:

    1. пашня;

    1. приусадебные земли;

    1. земли, находящиеся в стадии мелиоративного строительства;

По снимкам из космоса составлена схема агроландшафтов территории Нефтекумского района, на которой выделены стабильные (лесонасаждения) и нестабильные (пашни) элементы ландшафтов (приложение 11)

Для расчета КЭСЛ стабильные элементы агроландшафтов были объединены и рассчитана занимаемая ими доля в площади района.

Для получения данных, необходимых при расчете коэффициента стабильности были использованы методы обработки космических снимков (приложение 12). В ПО ERDAS Imagine задавались обучающие точки

16

(пикселы) из зоны с известной ландшафтной спецификацией. Таким образом, были заданы эталонные участки пастбищ, лесных насаждений, водных объектов и прочего. Участки со спорной принадлежностью дешифрировались визуально. В соответствии с методикой получены показатели процентного соотношения стабильных и нестабильных элементов агроландшафтов. По формуле, предложенной выше, получено значение КЭСЛ для Нефтекумского района (приложение 13).

Результат в 2,05 позволяет отнести агроландшафты Нефтекумского района к категории условно стабильных и, следовательно. Нуждающихся в осуществлении определенных мероприятий по поддержанию их в состоянии равновесия экосистем.

Нами был выбран метод разделения Нефтекумского района на несколько однородных участков, каждому из которых соответствовало своё значение стабильности. В среднем для агроландшафтов Нефтекумского района характерно значение КЭСЛ – 1,87. Причем можно наблюдать тенденцию увеличения указанных значений с юга на север. Северные территории Нефтекумского района наиболее плодородны и вследствие этого больше подвержены дестабилизации, связанной с внесением большого количества минеральных удобрений и интенсивным земледелием.

Нефтекумский район в соответствии со значением КЭСЛ может быть отнесен в категорию «условно стабильных». Площадь пашни как основного нестабильного элемента только на 2,3% превышает площадь стабилизирующих элементов – лесонасаждений.

Из анализа снимков, приведённых в приложении можно сделать следующий вывод: агроландшафты окрестностей посёлка Зункарь имеют условно стабильное состояние по показателям коэффициента экологической стабилизации ландшафтов. По снимкам выявлено наличие таких нестабильных элементов агроландшафта как: пашня; орошаемые земли;

17

приусадебные земли; земли, находящиеся в стадии мелиоративного строительства. По площади они занимают 64,7 % в 2009 и 66,5 % в 2011 гг. соответственно, что несколько превышает площадь стабильных элементов агроландшафта: водных объектов, древесно-кустарниковых, лесных и травянистых насаждений. Следует отметить, что площадь лесонасаждений в окрестностях посёлка Зункарь менее 8% и ограничена только полезащитными насаждениями. В связи с низким коэффициентом стабильности агроландшафтов предложены меры по оптимизации их состояния (приложение 14)

18


Каталог: DswMedia
DswMedia -> Строение электронных оболочек атомов элементов первых четырех периодов
DswMedia -> Аттестационная работа по алгебре. 11 класс
DswMedia -> «Энергетический обмен»
DswMedia -> Психологические игры и упражнения на релаксацию и снятие напряжения
DswMedia -> Положение об абазинском спортивно – техническом клубе местного отделения досааф россии г. Абаза республики хакасия 2012
DswMedia -> Абель Нильс Хенрик
DswMedia -> Комиссия не принимает документы абитуриента
DswMedia -> Малыш и компьютер
DswMedia -> Высказывания о русском языке


Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4   5   6


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет