Помощь студентам в учебе
Анализ и оценка агроланбшафта Ставропольского края с использованием геоинформационных технологий
|
Введение 4
Глава 1. Теоретические и методические основы изучения агроландшафтов 9
1.1. История изучения агроландшафтов 9
1.2. Ландшафтный подход в изучении агроландшафтов 18
1.3. Развитие и использование ГИС-технологий для анализа агроландшафтов 24
Глава 2. Методика использования ГИС-технологий при анализе агроландшафтов и проектировании районных систем земледелия 30
2.1. Программное обеспечение диссертационного исследования 30
2.2. Методика создания цифровых картографических основ 31
2.3. Построение электронного банка данных 33
2.4. Методика построения тематических карт 42 Глава 3. Концепция адаптивно-ландшафтного земледелия 45
3.1. Методология перехода к адаптивно-ландшафтному земледелию в Ставропольском крае на разных уровнях административного и ландшафтного районирования 45
3.2. Ретроспективные ландшафты Ставропольского края и их структурные единицы 48
3.3. Типология ландшафтных морфологических единиц на уровне местностей 53
3.4. Агроэкологические группы земель, их связь со структурой ландшафтов 55
Глава 4. Использование ГИС-технологий при анализе и оценке агроландшафтов Ставропольского края 60
4.1. Оценка почвенно-климатических ресурсов ландшафтов края 60
4.2. Анализ сельскохозяйственной нагрузки на ландшафты края 74
3
4.3. Обобщенная оценка степени деградации почвенного покрова
агроландшафтов края 81
4.4. Пути оптимизации соотношения угодий в агроландшафтах 99
4.5. Оценка экологического состояния агроландшафтов через КЭСЛ (коэффициент экологической стабилизации ландшафтов) 110
4.6. Использование ГИС-технологий при анализе и оценке агроландшафтов Изобильненского района и разработке районных систем земледелия на адаптивно-ландшафтных принципах 115
4.6.1. Методология построения адаптивно-ландшафтных систем земледелия на уровне района 115
4.6.2. Ландшафтное и агроландшафтное зонирование территории района 117
4.6.3. Анализ и оценка земельных ресурсов агроландшафтных
зон района 123
4.6.4. Оценка экологической опасности использования земель 129 Выводы 135 Литература 138 Приложения 153
Глава 1. Теоретические и методические основы изучения агроландшафтов 9
1.1. История изучения агроландшафтов 9
1.2. Ландшафтный подход в изучении агроландшафтов 18
1.3. Развитие и использование ГИС-технологий для анализа агроландшафтов 24
Глава 2. Методика использования ГИС-технологий при анализе агроландшафтов и проектировании районных систем земледелия 30
2.1. Программное обеспечение диссертационного исследования 30
2.2. Методика создания цифровых картографических основ 31
2.3. Построение электронного банка данных 33
2.4. Методика построения тематических карт 42 Глава 3. Концепция адаптивно-ландшафтного земледелия 45
3.1. Методология перехода к адаптивно-ландшафтному земледелию в Ставропольском крае на разных уровнях административного и ландшафтного районирования 45
3.2. Ретроспективные ландшафты Ставропольского края и их структурные единицы 48
3.3. Типология ландшафтных морфологических единиц на уровне местностей 53
3.4. Агроэкологические группы земель, их связь со структурой ландшафтов 55
Глава 4. Использование ГИС-технологий при анализе и оценке агроландшафтов Ставропольского края 60
4.1. Оценка почвенно-климатических ресурсов ландшафтов края 60
4.2. Анализ сельскохозяйственной нагрузки на ландшафты края 74
3
4.3. Обобщенная оценка степени деградации почвенного покрова
агроландшафтов края 81
4.4. Пути оптимизации соотношения угодий в агроландшафтах 99
4.5. Оценка экологического состояния агроландшафтов через КЭСЛ (коэффициент экологической стабилизации ландшафтов) 110
4.6. Использование ГИС-технологий при анализе и оценке агроландшафтов Изобильненского района и разработке районных систем земледелия на адаптивно-ландшафтных принципах 115
4.6.1. Методология построения адаптивно-ландшафтных систем земледелия на уровне района 115
4.6.2. Ландшафтное и агроландшафтное зонирование территории района 117
4.6.3. Анализ и оценка земельных ресурсов агроландшафтных
зон района 123
4.6.4. Оценка экологической опасности использования земель 129 Выводы 135 Литература 138 Приложения 153
Актуальность. На современном этапе на первый план выступает проблема оптимизации землепользования и сохранения экологического каркаса природных комплексов. Решить эту проблему должно адаптивно¬ландшафтное землеустройство, являющееся основой систем земледелия нового поколения. Оно предусматривает, с одной стороны, максимальный учет и сохранение природных ресурсов, с другой - ограничение антропогенного воздействия, негативно влияющего на состояние окружающей среды.
При переходе к адаптивно-ландшафтному земледелию необходимо в первую очередь хорошее знание специфики местных природных ландшафтов, а потому требуется создания обширной пространственной и тематической информационной базы. Такая база есть в организациях занимающихся исследованиями и проектными работами в области сельского хозяйства, но обширные банки ценной информации, представленные преимущественно на бумажных носителях, громоздки. Традиционная технология анализа этих материалов ведет к значительным затратам сил, времени, выпадению части информации из научного оборота, а также может вызывать ошибки, снижающие ценность окончательных выводов. Оптимизировать процесс анализа могут информационные технологии. Особенно значимую роль при сборе, хранении и анализе пространственной информации играют геоинформационные системы и ГИС-технологии, позволяющие значительно повысить качество проводимых исследований. Вместе с тем, эти технологии в области планирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия применяются в России в единичных случаях и требуют разработки новых подходов их использования.
Объектом исследования являются территориальные природно-сельскохозяйственные геосистемы ранга агроландшафтов и агроландшафтных зон.
Предметом исследования является анализ и оценка пространственной структуры агроландшафтов, их природно-ресурсного потенциала, сельскохозяйственной нагрузки, деградационных процессов с использованием ГИС- технологий.
Цель: анализ и оценка агроландшафтов Ставропольского края с применением ГИС-технологий для систем адаптивно-ландшафтного земледелия.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1. создать банк географической (электронные карты) и атрибутивной информации по агроландшафтам края;
2. оценить природноресурсный потенциал агроландшафтов и степень его соответствия сельскохозяйственной деятельности на основе картографических моделей;
3. определить уровень сельскохозяйственных нагрузок на агроландшафты с использованием электронных баз данных;
4. выявить экологическое состояние, в частности интенсивность проявления и развития различных видов деградационных процессов в агроландшафтах, их связь с морфологической структурой ландшафтов;
5. оценить с использованием ГИС-технологий земельные ресурсы и экологическую опасность использования земель по агроландшафтным зонам административного района.
Теоретико-методологическую основу исследования составляют общенаучные методы - описательный, сравнительный, статистический, системного анализа, моделирования, картографический.
При переходе к адаптивно-ландшафтному земледелию необходимо в первую очередь хорошее знание специфики местных природных ландшафтов, а потому требуется создания обширной пространственной и тематической информационной базы. Такая база есть в организациях занимающихся исследованиями и проектными работами в области сельского хозяйства, но обширные банки ценной информации, представленные преимущественно на бумажных носителях, громоздки. Традиционная технология анализа этих материалов ведет к значительным затратам сил, времени, выпадению части информации из научного оборота, а также может вызывать ошибки, снижающие ценность окончательных выводов. Оптимизировать процесс анализа могут информационные технологии. Особенно значимую роль при сборе, хранении и анализе пространственной информации играют геоинформационные системы и ГИС-технологии, позволяющие значительно повысить качество проводимых исследований. Вместе с тем, эти технологии в области планирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия применяются в России в единичных случаях и требуют разработки новых подходов их использования.
Объектом исследования являются территориальные природно-сельскохозяйственные геосистемы ранга агроландшафтов и агроландшафтных зон.
Предметом исследования является анализ и оценка пространственной структуры агроландшафтов, их природно-ресурсного потенциала, сельскохозяйственной нагрузки, деградационных процессов с использованием ГИС- технологий.
Цель: анализ и оценка агроландшафтов Ставропольского края с применением ГИС-технологий для систем адаптивно-ландшафтного земледелия.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1. создать банк географической (электронные карты) и атрибутивной информации по агроландшафтам края;
2. оценить природноресурсный потенциал агроландшафтов и степень его соответствия сельскохозяйственной деятельности на основе картографических моделей;
3. определить уровень сельскохозяйственных нагрузок на агроландшафты с использованием электронных баз данных;
4. выявить экологическое состояние, в частности интенсивность проявления и развития различных видов деградационных процессов в агроландшафтах, их связь с морфологической структурой ландшафтов;
5. оценить с использованием ГИС-технологий земельные ресурсы и экологическую опасность использования земель по агроландшафтным зонам административного района.
Теоретико-методологическую основу исследования составляют общенаучные методы - описательный, сравнительный, статистический, системного анализа, моделирования, картографический.
1. Основой анализа пространственной и тематической информации по агроландшафтам края и агроландшафтным зонам административного района при использовании ГИС-технологий являются цифровые ландшафтные карты. В связи с этим для анализа созданы цифровые ландшафтные карты:
- масштаба 1:500000, для территории Ставропольского края, с векторными слоями ландшафтных провинций, ландшафтов (базовый слой для сбора, накопления и хранения атрибутивной информации) и морфологических единиц ландшафтов в ранге местностей;
- масштаба 1:100000 для территории административного района края, включающая векторные слои ландшафтов, агроландшафтных зон (базовый слой для сбора, накопления и хранения атрибутивной информации) и местностей.
2. Разработана структура и собран электронный банк данных земельно-информационной системы состоящий из баз данных:
- по крупнейшим землепользователям края, (117 атрибутивных полей);
- по агроклиматическим ресурсам и потенциалам края, (15 атрибутивных полей);
- по агроландшафтам края, включающая сгруппированные по ядровым группам хозяйств агроландшафтов атрибуты из базы данных по землепользователям и полученную путем применения технологии оверлея информацию из базы данных по агроклиматическим ресурсам;
- по агроландшафтным зонам административного района края, созданная путем группировки показателей из базы данных по землепользователям и анализа картографического материала.
3. Результаты анализа показали, что распределение бонитетов почв по ландшафтам края носит зональный характер, увеличиваясь с востока и северо-востока на запад края, крайние значения средневзвешенных бонитировочных баллов в агроландшафтах различаются более чем в три раза. Разница в плодородии почв пашни и пастбищ в основной массе ландшафтов лежит в диапазоне 25-50%, что свидетельствует об исчерпании резервов расширения пашни за счет других угодий в ландшафтах края, а при существующем дисбалансе угодий (особенно в ландшафтах с распаханностью более 70%) целесообразно сокращение пашни за счет вывода малопродуктивных земель.
Анализ природно-климатических ресурсов ландшафтов края как в целом для земледелия, так и для возделывания отдельных сельскохозяйственных культур показал, что, во-первых, территория края пригодна для ведения земледелия, особенно в западных ландшафтах; во-вторых, природно-ресурсный потенциал возделывания озимых культур значительно выше, чем яровых зерновых, кроме того, установлено, что при возделывании озимых зерновых их низкий почвенно-климатический ресурс может быть оптимизирован с по¬мощью чистых паров.
- масштаба 1:500000, для территории Ставропольского края, с векторными слоями ландшафтных провинций, ландшафтов (базовый слой для сбора, накопления и хранения атрибутивной информации) и морфологических единиц ландшафтов в ранге местностей;
- масштаба 1:100000 для территории административного района края, включающая векторные слои ландшафтов, агроландшафтных зон (базовый слой для сбора, накопления и хранения атрибутивной информации) и местностей.
2. Разработана структура и собран электронный банк данных земельно-информационной системы состоящий из баз данных:
- по крупнейшим землепользователям края, (117 атрибутивных полей);
- по агроклиматическим ресурсам и потенциалам края, (15 атрибутивных полей);
- по агроландшафтам края, включающая сгруппированные по ядровым группам хозяйств агроландшафтов атрибуты из базы данных по землепользователям и полученную путем применения технологии оверлея информацию из базы данных по агроклиматическим ресурсам;
- по агроландшафтным зонам административного района края, созданная путем группировки показателей из базы данных по землепользователям и анализа картографического материала.
3. Результаты анализа показали, что распределение бонитетов почв по ландшафтам края носит зональный характер, увеличиваясь с востока и северо-востока на запад края, крайние значения средневзвешенных бонитировочных баллов в агроландшафтах различаются более чем в три раза. Разница в плодородии почв пашни и пастбищ в основной массе ландшафтов лежит в диапазоне 25-50%, что свидетельствует об исчерпании резервов расширения пашни за счет других угодий в ландшафтах края, а при существующем дисбалансе угодий (особенно в ландшафтах с распаханностью более 70%) целесообразно сокращение пашни за счет вывода малопродуктивных земель.
Анализ природно-климатических ресурсов ландшафтов края как в целом для земледелия, так и для возделывания отдельных сельскохозяйственных культур показал, что, во-первых, территория края пригодна для ведения земледелия, особенно в западных ландшафтах; во-вторых, природно-ресурсный потенциал возделывания озимых культур значительно выше, чем яровых зерновых, кроме того, установлено, что при возделывании озимых зерновых их низкий почвенно-климатический ресурс может быть оптимизирован с по¬мощью чистых паров.