ВВЕДЕНИЕ
Ландшафты юга Приволжской возвышенности являются сложной экологической системой, которая в жестких субаридных условиях территории юга России находится в состоянии неустойчивого равновесия. При этом внешнее воздействие на систему, превышающее порог устойчивости, выводит ее из этого состояния и она, как любая саморегулирующаяся система, стремится вернуться в исходное состояние. Однако процессы естественного восстановления являются продолжительными по времени. В зависимости от вида деградации они могут длиться от нескольких лет до нескольких тысячелетий. В связи с этим важной научной задачей является изучение процессов изменения экологического состояния таких ландшафтов.
По данным Государственного (национального) доклада "О состоянии и использовании земель Российской Федерации в 2008 году" и "Доклада о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения 2012 г." [47, 153] практически во всех субъектах Российской Федерации продолжается тенденция по ухудшению состояния земель. На территории РФ интенсивно развиваются такие опасные негативные процессы как эрозия, дефляция, опустынивание и другие, ведущие к потере плодородия сельскохозяйственных угодий и выводу их из хозяйственного оборота.
Водной эрозии подвержено 17,8% площади сельскохозяйственных угодий. Эрозия является одним из опасных видов деградации, вызывающих разрушение почв и утрату их плодородия. Наиболее подвержены эрозионной деградации территории Южного федерального округа (24,3% земель) [47]. Интенсивность и пространственное распространение эрозионных процессов определяют снижение плодородия сельскохозяйственных угодий в ландшафтах, вследствие чего, возникает необходимость выделения характеризующих их показателей.
Аэрокосмические исследования в совокупности с геоинфор-мационными технологиями и компьютерным моделированием открывают новые возможности в комплексной оценке ландшафтов с учетом фактора времени. Работы Б. В. Виноградова, К. Н. Кулика, А. С. Рулева, В. Г. Юферева и др. показали перспективность и актуальность этого научного направления [138, 139, 141].
Ландшафты юга Приволжской возвышенности относятся к району средней и сильной эрозии [14]. Эрозионное состояние изучаемой территории характеризуется высокой овражно-балочной расчлененностью, доходящей до 2 км/км2 и более, что в сочетании с большой крутизной склонов уменьшает площадь территории, используемой под пашню, ухудшает ее качество, понижает уровень грунтовых вод и т. д. При этом эродированные земли характеризуются большим разнообразием почвенных, литологических и растительных условий, оказывающих влияние на характер их хозяйственного использования. Эрозионные процессы в различной степени динамичны. Скорость их зависит как от климатических, так и антропогенных факторов.
Расчлененность рельефа обусловлена смывом почвы и донным размывом, особенно на прибалочных склонах восточной и южной экспозиций [125]. Значительные площади балочных склонов с углами наклона более 5° заняты смытыми почвами, обнажениями коренных пород, что затрудняет механизированную обработку, ограничивает применение мероприятий по коренному улучшению травостоя. Такое состояние ландшафтов обусловливает необходимость сплошного облесения балочных земель. При уменьшении расчлененности рельефа сокращается количество сильноэродированных почв в балочной сети и, соответственно, возрастают возможности размещения прибалочных, приовражных лесных (ЛП) и водозадерживающих и водоотводящих гидротехнических сооружений.
Различные звенья овражно-балочных систем отличаются по почвенно-геоморфологическим и растительным условиям, возможностям их хозяйственного использования.
В связи с вышесказанным можно сделать вывод, что наиболее опасным из деградационных процессов, идущих на территории Приволжской возвышенности, является водная эрозия, обусловленная особенностями как геоморфологических, так и климатических условий, приводящая к деградации почвенного и растительного покрова, ухудшению климата и микроклимата региона. Здесь дегра-дационными процессами в той или иной мере охвачено до 50% пашни [47]. Эрозия, являясь фактором деградации окружающей среды, оказывает неблагоприятное влияние на благополучие региона в целом. Помимо того, что существенно снижается плодородие почв и часть их переходит в земли непригодные для ведения сельского хозяйства, почва выносится в гидрографическую сеть, ухудшая общее состояние водоемов. В связи с этим картографирование и моделирование эрозионной деградации в ландшафтах юга Приволжской возвышенности позволит своевременно определять очаги эрозии, составлять тематические карты как текущего, так и прогнозируемого состояния эродированных ландшафтов и на их основе осуществлять планирование противоэрозионных мероприятий для эффективной защиты территории.
Так как аэро- и космоснимки содержат обширную информацию о современном состоянии территории, то их использование для картографирования и оценки ландшафтов обеспечивает актуализацию имеющейся информации. Разработка математических моделей для описания эрозионных процессов на основе статистического пространственно-временного подхода обеспечит достоверное прогнозирование эрозионной обстановки в исследуемых ландшафтах.
Применение аэрокосмических методов изучения и моделирования деградационных процессов в ландшафтах на основе компьютерных технологий позволяет проводить мониторинг, оценку и картографирование эродированных ландшафтов, что сокращает затраты на проектно-изыскательские работы, ускоряет их темпы, положительно отражается на результативности мелиорации земель.
Геоинформационные технологии, основанные на компьютерной обработке геокодированных данных, в т. ч. об эрозионном состоянии ландшафтов, дешифрировании космоснимков и создании тематических картографических слоев, дают возможность анализа таких данных с точной географической привязкой к объектам исследований.
Дешифрирование космоснимков высокого и сверхвысокого разрешения дает возможность разработки адекватных математикокартографических моделей, позволяющих с достаточной точностью количественно оценить состояние, проанализировать тенденции изменения и осуществить прогноз развития ситуации в эрозионноопасных ландшафтах.
Методология и методика компьютерного картографирования эрозионных ландшафтов обеспечивают составление тематических карт с применением геоинформационных технологий.
Математическое моделирование изменения эрозионного состояния характерных ландшафтов, основанное на гистограммном анализе разновременных космоснимков территории, позволяет выявить динамику эрозионных процессов.
Результатом является качественно новое картографическое и геоинформационное обеспечение опытных и проектных работ по противоэрозионному обустройству эродированных земель на основе электронных тематических карт и моделей ландшафтов юга Приволжской возвышенности, что, несомненно, будет способствовать созданию эрозионно-устойчивых ландшафтов, сохранению и повышению плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных угодий, создаст условия для использования точной (координатной) мелиорации, позволит сократить потери от нерационального использования ландшафтов.
