Савельева Д. А. Оценка эрозионного состояния земель подтаежной зоны Томской области с помощью ГИС // Научная жизнь. 2021. Т. 16. Вып. 2. С. 172-185. DOI: 10.35679/1991-9476-2021-16-2-172-185

Савельева Дарья Анатольевна, мл. науч. сотр. Научного отдела, ФГБУН «Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа»: Россия, 634050, Томская обл., г. Томск, ул. Гагарина, д. 3.

Тел.: (953) 910-87-75
E-mail: erat.bruma.project@gmail.com

Выполнен анализ ряда морфометрических величин (крутизна и длина склонов, экспозиция, глубина вертикального и густота горизонтального расчленения рельефа), рассчитан потенциал эрозии (USLE) территории на примере водосборных бассейнов малых рек Томской области – Басандайки и Тугояковки на площади 72000 га. Анализ проводили с помощью свободных ГИС QuantumGISDesktop 3.12.2 withGRASS 7.8.2 и SAGA 2.3.2 на основе цифровой модели рельефа SRTMEarthExplorer разрешением 30х30 м в пикселе. Анализ показал, что исследованная территория предрасположена к развитию водной эрозии; совокупность изученных факторов обусловливает усиление степени развития эрозии в направлении с востока на запад от центра междуречного пространства рек Томи и Яи к руслу реки Томи.На основе полученных данных о густоте горизонтального расчленения рельефа и уклона территории в пределах исследуемой территории выделены агроэкологические группы земель. Определено их следующее соотношение (нативных/сельскохозяйственных): плакоров – 7,5%/8,6%, слабоэрозионных земель – 24,3%/28,7%, среднеэрозионных земель – 54,9%/53,6%, сильноэрозионных 12,8%/8,5%, очень сильно эрозионных – 0,5%/0,6%.Потенциал водной эрозии изменяется от незначительного до очень сильного: большая часть территории характеризуется средней (86,3%) и сильной (10,77%) потенциальной эрозией, что выражается в смыве почв от 1 до 5 т/га/год и от 5 до 10 т/га/год соответственно. Очень сильной эрозии (от 10 до 29,1 т/га/год) потенциально подвержено 1,9% площади.Для проанализированных показателей созданы векторные тематические карты, содержащие сведения о площадях и значениях показателей с привязкой к топографической основе OSMStandard и спутниковой онлайн карте Google, что обеспечивает возможность оперативного внесения поправок в цифровую модель местности и позволяет планировать мероприятия в соответствии с текущей инфраструктурой.Данные, полученные с помощью ГИС и материалов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), объективно описывают эрозионную ситуацию на исследованной территории и сочетаются с литературными данными, основанными на наземных наблюдениях, а также дополняют их. Созданные материалы могут быть полезны при среднемасштабном почвенно-эрозионного картировании земель и для планирования противоэрозионных мероприятий на территории подтаежной зоны Томской области.

Список литературы:

1. Пашнева Г. Е., Евсеева Н. С. Эколого-экономический ущерб пашне юга Томской области от развития эрозионных процесс // Сборник тезисов Научной конференции Эколого-экономические проблемы природопользования в Сибири. – Новосибирск, 1992. – С. 46-48.
2. Евсеева Н. С., ПетровА. И., Каширо М. А. и др. Расчетные и натурные определения интенсивности эрозии почв от талых снеговых вод // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием XXXVI Пленум Геоморфологической комиссии Российской Академии наук: – 2018.: Издательство: Алтайский государственный университет. – С. 152-159.
3. Евсеева Н. С., КвасниковаЗ. Н., КашироМ. А., Батманова А. С. Факторы развития и интенсивность ливневой эрозии на пашне Томь-Яйского междуречья // Известия Иркутского государственного университета. Серия: науки о земле. – 2018. – Т. 23. – С. 51-63.
4. Савельева Д. А., Каличкин В. К. Применение цифровых технологий при изучении водной эрозии почв Западной Сибири// Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2019. – Т. 49, № 4. – С. 86-100.
5. Диапазоны размера ячеек в наборе данных мозаики [Электронный ресурс]: Электронное руководство пользователя ArcGISDesktop / Environmental Systems Research Institute, Inc. (ESRI). – Электронные текстовые данные. – 2016. – Режим доступа: https://desktop.arcgis.com/ru/arcmap/10.3/manage-data/raster-and-images/cell-size-ranges-in-a-mosaic-dataset.htm.
6.ЕвсееваН. С. Современный морфолитогенез юго-востока Западно-сибирской равнины. – Томск: Томский государственный университет, 2009. – 483 с.
7. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий. Методическое руководство / под редакцией академика РАСХН В. И. Кирюшина, академика РАСХН А. Л. Иванова. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. – 784 с.
8. Arnoldus N. M. J. Methodology used to determine the maximum potential average annual soil less due to sheet and rill erosion in Morocco // FAO soils bulletin: assessing soil degradation. – Poma, 1977. – №34. – p. 11-12.
9. Mancilla G. A. Uso y conservación de suelos: Uso de la ecuación universal de pérdidas de suelo (USLE) en el campo forestal (apuntes docentes). – Agosto, 2008. – P. 11-14.
10. Renard K. G., Freimund J. R. Using monthly precipitation data to astimate the R-factor in the revised USLE // Journal of Hidrology. – 1994. – Volume 157. – P. 287-306.
11. Rodríguez M. Sistemas deInformación Geográfica en la evaluación de la erosión hídrica en Badajoz – España, aplicando la metodología USLE / M. Rodríguez, A. Florentino, J. Gallardo, R. García // Agronomía Tropical. – 2004. - Volume 54(4). – p. 391– 409.
12. Anache J., BacchiC., PanachukiE., Alve Sobrinho T. Assessment of methods for predicting soil erodibility in soil loss modeling// Geociências. –2015. –Vol. 34,iss. 1. –Pр. 32-40.
13. Wawer R. Real and Calculated K USLE Erodibility Factor for Selected Polish Soils/ R. Wawer, E. Nowocieñ, B. Podolski // Polish Journal of Environmental Studies. –2005. –Vol.14,iss. 5. –Pр. 655-658.
14.Conrad O. Module LS-factor, field based [Электронныйресурс]: SAGA-GIS module library documentation (v 2.2.7) / Departments for Physical Geography, Hamburg and Göttingen, Germany; SAGA User Group Association. – Электронныетекстовыеданные. – 2013. – Режимдоступа: http://www.saga-gis.org/saga_tool_doc/2.2.7/ta_hydrology_25.html.
15. Wischmeier W. H., Smith D. D. Predicting rainfall erosion losses// Agric. Handbook №537. –United States Department of Agriculture, Washington, D. C., 1978. –65 p.
16. Заславский М. Н. Эрозиоведение. – М.: Высшая школа, 1983. –318 с.

ASSESSMENT OF THE EROSION STATE OF THE LAND OF THE SUBDIVIAL ZONE OF TOMSK REGION USING GIS

Savelyeva Daria Anatolyevna, junior researcher at the Scientific Department, Siberian Research Institute of Agriculture and Peat, Tomsk, Russia.

Keywords: subthaiga, Western Siberia, water erosion of soils, GIS, DZZ, erosion potential (USLE), topography morphometry, soil protection.

Abstract. An analysis of a number of morphometric values   (slope and length of slopes, exposition, vertical depth and density of horizontal relief dissection) was performed, the erosion potential (USLE) of the territory was calculated using the example of catchment basins of small rivers of the Tomsk region - Basandayki and Tugoyakovka on an area of 72000 hectares. The analysis was carried out using the free GIS Quantum GIS Desktop 3.12.2 with GRASS 7.8.2 and SAGA 2.3.2 based on the SRTM Earth Explorer digital relief model with a resolution of 30x30 m per pixel. The analysis showed that the studied territory is predisposed to the development of water erosion; the combination of the studied factors causes an increase in the degree of erosion development in the east-west direction from the center of the inter-river space of the Tomi and Yai rivers to the channel of the Tomi River. Based on the obtained data on the density of horizontal dissection of the terrain and the slope of the territory within the territory under study, agroecological groups of land were identified. The following ratio (native/agricultural) was determined: placors - 7.5 %/8.6%, low erosion lands - 24.3 %/28.7%, medium erosion lands - 54.9 %/53.6%, strong erosion 12.8 %/8.5%, very strongly erosion - 0.5 %/0.6%. The potential for water erosion varies from insignificant to very strong: most of the territory is characterized by average (86.3%) and strong (10.77%) potential erosion, which is expressed in soil flushing from 1 to 5 tons/ha/year and from 5 to 10 tons/ha/year, respectively. Very severe erosion (10 to 29.1 tons/ha/year) is potentially affected by 1.9% of the area. For the analyzed indicators, vector thematic maps have been created containing information about the areas and values   of indicators with reference to the OSM Standard topographic base and the Google satellite online map, which provides the ability to quickly amend the digital terrain model and allows you to plan activities in accordance with the current infrastructure. The data obtained by means of GIS and materials of the remote sensing of Earth (RSE), objectively describe an erosive situation in the explored territory and are combined with the literary data based on land observations and also supplement them. The created materials can be useful in medium-scale soil erosion mapping of land and for planning erosion control measures in the territory of the underground zone of the Tomsk region.