Варьирование оценок эрозии почв при использовании разных карт пахотных угодий Белгородской области

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Актуальные средне- и мелкомасштабные оценки эрозии почв в России очень малочисленны. В настоящее время сложилась благоприятная ситуация для таких исследований: разработаны эрозионные модели, адаптированные к доступным цифровым моделям рельефа, созданы различные карты сельскохозяйственных угодий и климатические базы данных. В работе оценены темпы и объемы эрозии почв при использовании различных карт пахотных угодий: общедоступных ESA WC, GLCLU и Минсельхоза России, а также авторской условно эталонной карты Алексеевского района. Установлено, что карта Минсельхоза России наиболее близка к средним оценкам площадей пашни. Первые две карты задают максимальные и минимальные значения оценок площадей пашни. Сравнение с условным эталоном показало, что точность карты Минсельхоза России не превосходит 90%, остальных карт – 84 и 83%. Площадь пашни в Белгородской области варьирует слабо (от 1 445 до 1 586 тыс. га), регион благоприятен для эрозионного моделирования. Максимальные отклонения от средних по районам темпов эрозии почв, рассчитанных по разным картам пахотных угодий, в целом по области составили 7%, а в некоторых районах достигли 27%. Таким образом, на сегодняшний день оценки эрозии почв на региональном уровне в таких условиях рельефа и землепользования могут быть проведены со значительной погрешностью только в результате неопределенности картографирования границ пашни. В целом по стране данные о площади пашни колеблются значительно, от 80 до 132 млн га. Следовательно, применение существующих карт пахотных угодий без дополнительной верификации может приводить к существенным неопределенностям осредненных на уровне субъектов РФ и выше оценок эрозии почв.

Об авторах

А. П. Жидкин

Почвенный институт им. В.В. Докучаева

Автор, ответственный за переписку.
Email: gidkin@mail.ru
Россия, Москва

Д. И. Рухович

Почвенный институт им. В.В. Докучаева

Email: gidkin@mail.ru
Россия, Москва

К. А. Мальцев

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: gidkin@mail.ru
Россия, Казань

П. В. Королева

Почвенный институт им. В.В. Докучаева

Email: gidkin@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. База данных показателей муниципальных образований. https://gks.ru/dbscripts/munst/
  2. Барталев С.А., Егоров В.А., Ефремов В.Ю., Лупян Е.А., Стыценко Ф.В., Флитман Е.В. Оценка площади пожаров на основе комплексирования спутниковых данных различного пространственного разрешения MODIS и Landsat-TM/ETM+ // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. T. 9. № 2(9). C. 9–27.
  3. Брызжев А.В., Рухович Д.И., Королева П.В., Калинина Н.В., Вильчевская Е.В., Долинина Е.А., Рухович С.В. Организация ретроспективного мониторинга почвенного покрова и земель Азовского района Ростовской области // Почвоведение. 2013. № 11. С. 1294–1315. http://doi.org/10.7868/S0032180X13110026
  4. Генерализованная Почвенно-эрозионная карта СССР. М-б 1 : 5 млн / Под ред. С.С. Соболева. М.: ГУГК, 1968.
  5. Годовой отчет о выполнении государственного задания на выполнение работ федеральным государственным бюджетным учреждением станцией агрохимической службы “Прикумская” за 2018 год. http://budagrohim.ru/images/pdf/otchet_2019.pdf
  6. Григорьева О.И. Моделирование площади пашни в структуре земельного фонда математическими методами (на примере Белгородской области) // Региональные геосистемы. 2020. Т. 44. № 3. С. 319–332. https://doi.org/10.18413/2712-7443-2020-44-3-319-332
  7. Григорьева О.И., Лихневская Н.В., Зеленская Е.Я. Динамика структуры земельного фонда Белгородской области в период с 1955 г. по 2019 г. Свидетельство о государственной регистрации базы данных, охраняемой авторскими правами. № 2020620329.
  8. Доклад о состоянии и использовании земель Белгородской области / Под ред. Якушева Н.Ф. Белгород, 2005 г. 113 с.
  9. Единая межведомственная информационно-статистическая система (ЕМИСС) // https://rosstat.gov.ru/emiss
  10. Единая федеральная информационная система о землях сельскохозяйственного назначения. http://efis.mcx.ru/
  11. Ермолаев О.П., Мальцев К.А. Оценка эрозионного риска почвенного покрова в лесных и лесостепных ландшафтах Среднего Поволжья средствами ГИС-технологий // Ученые записки Казанского гос. ун-та. 2008. № 4. Т. 150. С. 85–98.
  12. Жидкин А.П., Комиссаров М.А., Шамшурина Е.Н., Мищенко А.В. Эрозия почв на Cреднерусской возвышенности (обзор) // Почвоведение. 2023. № 2. С. 259–272. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600901
  13. Жидкин А.П., Смирнова М.А., Геннадиев А.Н., Лукин С.В., Заздравных Е.А., Лозбенев Н.И. Цифровое моделирование строения и степени эродированности почвенного покрова (Прохоровский район Белгородской области) // Почвоведение. 2021. № 1. С. 17–30. https://doi.org/10.31857/S0032180X21010159
  14. Земельные угодья СССР. М-б 1 : 4 000 000 / Отв. ред. Январева Л.Ф. М.: ГУГК, 1991. 4 л.
  15. Иванов А.Л., Савин И.Ю., Столбовой В.С., Аветян С.А., Шишконакова Е.А., Каштанов А.Н. Карта агрогенной эродированности почв России // Доклады РАН. Науки о Земле. 2020. Т. 493. № 2. С. 99–102. https://doi.org/10.31857/S2686739720080095
  16. Карта неиспользуемых сельхозземель, потенциально пригодных для выращивания леса. https://maps.greenpeace.org/maps/aal/
  17. Королёва П.В. Пространственно-временные связи между землепользованием и почвенным покровом пахотных угодий (на примере Арсеньевского и Плавского районов Тульской области в период с 1969 по 2020 гг.). Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. М., 2022. 25 с.
  18. Ларионов Г.А. Эрозия и дефляция почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. 200 с.
  19. Лисецкий Ф.Н., Марциневская Л.В. Оценка развития линейной эрозии и эродированности почв по результатам аэрофотосъемки // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. 2009. № 10(58). С. 39–43.
  20. Литвин Л.Ф. География эрозии почв сельскохозяйственных земель России. М.: ИКЦ Академкнига, 2002. 255 с.
  21. Литвин Л.Ф., Кирюхина З.П., Краснов С.Ф., Добровольская Н.Г. География динамики земледельческой эрозии почв на европейской территории России // Почвоведение. 2017. № 11. С. 1390–1400. https://doi.org/10.7868/S0032180X17110089
  22. Лукин С.В., Верютина О.С., Корнейко Н.И., Малыгин А.В. Влияние водной эрозии на основные свойства пахотных почв Белгородской области // Достижения науки и техники АПК. 2008. № 10. С. 7–8.
  23. Мальцев К.А., Ермолаев О.П. Потенциальные эрозионные потери почвы на пахотных землях европейской части России // Почвоведение. 2019. № 12. С. 1502–1512. https://doi.org/10.1134/S0032180X19120104
  24. О работе федеральной государственной информационно-аналитической системы с применением ГИС-технологий по осуществлению контрольно-надзорных полномочий Россельхознадзора ГИС “Деметра”. Россельхознадзор. https://fsvps.gov.ru/fsvps/print/news/8646.html
  25. Почвенная карта РСФСР. М-б 1 : 2500000 / Под ред. Фридланда В.М. М.: ГУГК, 1988. 16 л.
  26. Рухович Д.И., Симакова М.С., Куляница А.Л., Брызжев А.В., Королева П.В., Калинина Н.В., Вильчевская Е.В., Долинина Е.А., Рухович С.В. Влияние лесополос на фрагментацию овражно-балочной сети и образование мочаров // Почвоведение. 2014. № 11. С. 1293–1307. https://doi.org/10.7868/S0032180X14110094
  27. Рухович Д.И., Симакова М.С., Куляница А.Л., Брызжев А.В., Королева П.В., Калинина Н.В., Вильчевская Е.В., Долинина Е.А., Рухович С.В. Анализ применения почвенных карт в системе ретроспективного мониторинга состояния земель и почвенного покрова // Почвоведение. 2015. № 5. C. 605–625. https://doi.org/10.7868/S0032180X15050081
  28. Рухович Д.И., Симакова М.С., Куляница А.Л., Брызжев А.В., Королева П.В., Калинина Н.В., Вильчевская Е.В., Долинина Е.А., Рухович С.В. Ретроспективный анализ изменчивости землепользования на слитых почвах замкнутых западин Приазовья // Почвоведение. 2015. № 10. С. 1168–1194. https://doi.org/10.7868/S0032180X15100093
  29. Рухович Д.И., Симакова М.С., Куляница А.Л., Брызжев А.В., Королева П.В., Калинина Н.В., Черноусенко Г.И., Вильчевская Е.В., Долинина Е.А., Рухович С.В. Влияние засоленных почв на изменчивость типов землепользования в Азовском районе Ростовской области // Почвоведение. 2017. № 3. С. 289–310. https://doi.org/10.7868/S0032180X17010130
  30. Рухович Д.И., Шаповалов Д.А., Куляница А.Л., Королева П.В. Продовольственная безопасность России и государственная статистика – к чему ведут выдуманные цифры // Международный сельскохозяйственный журнал. 2017. № 6. С. 64–69. https://doi.org/10.24411/2587-6740-2017-16016
  31. Шашко Д.И. Агроклиматическое районирование СССР. М-б 1 : 4000000. М.: ГУГК-СОПС, 1969. 4 л.
  32. Сидорчук А.Ю. Эрозионно-аккумулятивные процессы на Русской равнине и проблемы заиления малых рек // Тр. Академии водохозяйственных наук. Сер. Водохозяйственные проблемы русловедения. 1995. Т. 1. С. 74–83.
  33. Федеральная служба регистрации, кадастра и картографии // https://rosreestr.gov.ru/
  34. Физико-химические свойства почв сельскохозяйственных угодий и баланс гумуса на пашне Российской Федерации / Под ред. Крылатова А.К. М.: Русслит, 1996. 392 с.
  35. Borrelli P., Ballabio C., Yang J., Robinson D., Panagos P. GloSEM: High-resolution global estimates of present and future soil displacement by water erosion // Scientific Data. 2022. V. 9. P. 406. https://doi.org/10.1038/s41597-022-01489-x
  36. Breiman L., Friedman J.H., Olshen R.A., Stone C.J. Classification and Regression Trees. The Wadsworth Statistics/Probability. Belmont: International Group, 1984. 358 p.
  37. Buchhorn M., Bertels L., Smets B., De Roo B., Lesiv M., Tsendbazar N.E., Masiliunas D., Li L. Copernicus Global Land Service: Land Cover 100m: Version 3 Globe 2015-2019: algorithm theoretical basis document. Geneva: Zenodo, 2020. 152 p. https://doi.org/10.5281/zenodo.3938968
  38. Buryak Zh.A., Narozhnyaya A.G., Gusarov A.V., Beylich A.A. Solutions for the spatial organization of cropland with increased erosion risk at the regional level: a case study of Belgorod oblast, European Russia // Land. 2022. V. 11. P. 1492. https://doi.org/10.3390/land11091492
  39. Franko U., Oelschlaegel B., Schenk S. Simulation of temperature-, water- and nitrоgen dynamics using the Model CANDY // Ecological Modelling. 1995. V. 81. P. 213–222.
  40. Friedl M., Sulla-Menashe D. Boston University and MODAPS SIPS, NASA: MCD12Q1 MODIS. Terra+ Aqua Land Cover Type Yearly L3 Global 0.05 Deg CMG. NASA LP DAAC. 2015. https://doi.org/10.5067/MODIS/MCD12C1,6
  41. Golosov V.N., Collins A.L., Dobrovolskaya N.G., Bazhenova O.I., Ryzhov Yu V., Sidorchuk A.Yu. Soil loss on the arable lands of the forest-steppe and steppe zones of European Russia and Siberia during the period of intensive agriculture // Geoderma. 2021. V. 381. P. 114678. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2020.114678
  42. Grigoreva O.I., Marinina O.A., Zelenskaya E.Ya. Spatial and temporal changes in the land resources of the Belgorod region from 1954 to 2017 under the influence of anthropogenic factors // Biosciences, Biotechnology Res. Commun. 2020. V 13(1). P. 60-67. https://doi.org/10.21786/bbrc/13.1/10
  43. Hansen M.C., Potapov P.V., Pickens A.H., Tyukavina A., Hernandez-Serna A., Zalles V., Turubanova S., et al. Global land use extent and dispersion within natural land cover using Landsat data // Environ. Res. Lett. 2022. V. 17(3). P. 034050. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac46
  44. IPCC, 2001: Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, 2001. 881 p.
  45. Jenkinson D.S., Rayner J.H. The turnover of soil organic matter in some of the Rothamsted classical experiments // Soil Sci. 1977. V. 123. P. 298-305.
  46. Maltsev K.A., Yermolaev O.P. Assessment of soil loss by water erosion in small river basins in Russia // Catena. 2020. V. 195. P. 104726. https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.104726
  47. McCool D.K., Foster G.R., Mutchler C.K., Meyer L.D. Revised slope length factor for the Universal Soil Loss Equation // Transactions of the ASAE. 1989. V. 32(5). P. 1571–1576. https://doi.org/10.13031/2013.31192
  48. Panagos P., Borrelli P., Meusburger K., Yu B., Klik A., Lim K.J., Yang J.E., et al. Global rainfall erosivity assessment based on high-temporal resolution rainfall records // Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 1–12. https://doi.org/10.1038/s41598-017-04282-8
  49. Poesen J. Soil erosion in the Anthropocene: Research needs // Earth Surface Processes and Landforms. 2018. V. 43. P. 64–84. https://doi.org/10.1002/esp.4250
  50. Prokhorenkova L., Gusev G., Vorobev A., Dorogush A.V., Gulin A. CatBoost: unbiased boosting with categorical features // Advances in Neural Information Processing Systems 31. Annual Conference on Neural Information Processing Systems. Montreal, 2018. P. 6638–6648.
  51. Smith J., Smith P., Wattenbach M., et. al. Projected changes in the organic carbon stocks of cropland mineral soils of European Russia and the Ukraine, 1990–2070 // Global Change Biology. 2007. V. 13(2). P. 342–356. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2006.01297.x
  52. Zanaga D., Van De Kerchove R., De Keersmaecker W., Souverijns N., Brockmann C., Quast R., Wevers J. et al. ESA WorldCover 10 m 2020 v100. Data set. Geneva: Zenodo, 2021. https://doi.org/10.5281/zenodo.5571936
  53. Zhidkin A., Fomicheva D., Ivanova N., Dostál T., Yurova A., Komissarov M., Krasa J. A detailed reconstruction of changes in the factors and parameters of soil erosion over the past 250 years in the forest zone of European Russia (Moscow region) // Int. Soil Water Conserv. Res. 2022. V. 10(1). P. 149–160. https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2021.06.003
  54. Zhidkin A., Gennadiev A., Fomicheva D., Shamshurina E., Golosov V. Soil erosion models verification in a small catchment for different time windows with changing cropland boundary // Geoderma. 2023. V. 430. P. 116322. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2022.116322

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Местоположение фрагмента карт (a). Фрагменты карт границ сельскохозяйственных полей (b, c) и расчетных темпов эрозионно-аккумулятивных процессов, полученных при использовании моделей землепользования ESA WC (d); ЕФИС ЗСН (e); GLCLU (f); РМПЗП (g)

Скачать (568KB)
Метаданные
3. Рис. 2. График связи между отклонением от средней площади пашни и долей распахиваемых земель от площади районов Белгородской области

Скачать (84KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Отклонения от средних расчетных темпов эрозии почв, оцененные по районам при использовании разных карт пахотных угодий

Скачать (436KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024