Сельскохозяйственное землепользование Калужской области: взгляд из космоса
Введение
Калужская область, расположенная в центре Европейской части России является типичным регионом сельскохозяйственного землепользования нечерноземной зоны. Последствия системного кризиса, с которым столкнулся аграрный сектор России в последние 20 лет, и в особенности нечерноземные ее регионы, прослеживаются здесь в полной мере. Однако, благодаря активно внедряемой в регионе инвестиционной политике, и в сельскохозяйственной отрасли постепенно происходят положительные изменения.
ГБУ Калужской области «Агентство информационных технологий Калужской области» (ГБУ «Калугаинформтех»), флагман региона в сфере информатизации, на протяжении нескольких лет активно использует в своей деятельности современные ГИС-технологии и данные дистанционного зондирования Земли. В 2013 году ГБУ КО «Центр «Кадастр» практически завершило формирование электронной базы о собственниках и пользователях земельных участков, включая земли сельскохозяйственного назначения. По заказу ГБУ «Калугаинформтех» в 2012-2014 годах компания «Совзонд» выполняла комплекс работ по мониторингу сельскохозяйственных земель Калужской области с использованием космических снимков. Работы выполнялись в рамках подпрограммы «Повышение эффективности использования информационно-коммуникационных технологий, а также результатов космической деятельности на территории Калужской области» государственной программы «Информационное общество и повышение качества государственных и муниципальных услуг в Калужской области». Целью работ является организация непрерывного получения актуальной и достоверной информации для повышения ситуационной осведомленности и принятия управленческих решений в агропромышленном комплексе Калужской области на основе данных ДЗЗ.
Особенности сельскохозяйственного землепользования Калужской области
Землями сельскохозяйственного назначения по состоянию на начало 2014 года в Калужской области занято 1144,6 тыс. га, или 61,3 % всего земельного фонда. Структура распределения сельскохозяйственных земель по типам представлена на рисунке 1.
Одной из главных проблем сельскохозяйственного землепользования Калужской области, является забрасывание земель, и как следствие, зарастание сельскохозяйственных полей кустарником и мелколесьем. Главным фактором, сдерживающим развитие сельского хозяйства, является низкое потенциальное плодородие преобладающих дерново-подзолистых почв. Содержание гумуса колеблется в пределах от 1,4% до 2%, следовательно, без внесения органических удобрений получение высоких урожаев не представляется возможным. Почвы региона также характеризуются повышенной кислотностью и нуждаются в известковании и иных улучшающих агрохимических и агротехнических мероприятиях. Более высоким плодородием отличаются серые лесные почвы, распространенные в центральной и восточной части области, но и они зачастую заброшены. Значительная часть земель в южных районах области подвержена радиоактивному загрязнению.
Природно-климатические особенности региона и экономическая ситуация также оказывает влияние на характер сельскохозяйственного землепользования Калужской области. Сельскохозяйственные угодья чередуются с лесными, болотными и луговыми массивами. Экономическая ситуация 90-х годов ХХ века характеризовалась развалом хозяйствующих субъектов советской эпохи и, как следствие, тотальным прекращением использования сельскохозяйственных земель по их назначению. В результате активизировались процессы деградации земель: зарастание древесно-кустарниковой растительностью, засорение, заболачивание, проникновение вредных инвазивных видов растений. Сокращение затрат на внесение удобрений привело к повсеместному снижению плодородия почв [1, 2].
В настоящее время около половины земель сельскохозяйственного назначения находится в государственной и муниципальной собственности, остальные земли принадлежат физическим и юридическим лицам (агрохолдингам, крестьянским фермерским хозяйствам, личным подсобным хозяйствам граждан). Насчитывается свыше 320 сельскохозяйственных организаций, около 2 300 крестьянских фермерских хозяйств и свыше 106 тысяч владельцев личных подсобных хозяйств [4].
Анализ использования сельскохозяйственных угодий по данным дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ)
В ходе выполнения работ для ГБУ «Калугаинформтех» по информационному обеспечению агропромышленного комплекса Калужской области в 2014 году было выполнено двукратное безоблачное покрытие территории области космическими снимками RapidEye (май и сентябрь 2014 г, пространственное разрешение 6,5 м) и многократное покрытие общедоступными снимками Landsat 8 (пространственное разрешение 30 м) (Рисунок 2). На основе космосъёмки специалистами компании «Совзонд» были созданы тематические продукты, характеризующие структуру и состояние сельскохозяйственных земель области. Дешифрирование и последующие аналитические расчеты производились с использованием векторного слоя земель сельскохозяйственного назначения в разрезе полей (материалы предоставлены ГБУ «Калугаинформтех»). В ряде случаев границы полей редактировались в соответствии с фактическими рабочими участками севооборота 2014 года.
По результатам дешифрирования разновременных мультиспектральных снимков были созданы карты зарастания сельскохозяйственных угодий древесно-кустарниковой растительностью, а на их основе – карты фактического использования сельскохозяйственных угодий. Все карты создавались для трёх масштабных уровней: отдельных полей, сельскохозяйственных предприятий и муниципальных образований.
Дешифрирование древесно-кустарниковой растительности осуществлялось на уровне отдельных полей и рабочих участков (контуров) методом полуавтоматической классификации (с обучением). В первую очередь было выполнено дешифрирование участков произрастания древесно-кустарниковой растительности на сельскохозяйственных угодьях с получением растрового слоя, соответствующего заросшим участкам. Данный слой был подвергнут дальнейшему визуальному анализу и редактированию для исключения неверно распознанных объектов и добавления объектов, которые были пропущены. Результирующий слой представлен на рисунке 3.
При помощи растрового слоя участков произрастания древесно-кустарниковой растительности была рассчитана статистика зарастания угодий в пределах полей, сельскохозяйственных организаций и муниципальных образований. Выполнено ранжирование угодий по степени зарастания (Рисунок 4). Степень зарастания рассчитана для каждого сельскохозяйственного угодья Калужской области. Знание этой информации позволяет подготовить проекты мелиоративных мероприятий в разрезе отдельных полей, сельскохозяйственных предприятий и муниципальных образований.
Исходя из степени зарастания каждого контура древесно-кустарниковой растительностью, а так же его фактического направления использования (установлено визуально по снимкам и атрибутам векторного слоя полей), он относился к одному из 7 классов. Перечень и характеристики классов приведены в таблице 1, распределение по районам – на рисунке 5.
Исходные снимки и результаты их обработки: тематические растровые и векторные слои, характеризирующие состояние сельскохозяйственных земель области, предоставлены в виде ГИС-проекта и опубликованы на геоинформационном портале Калужской области (http://geoportal40.ru/).
По результатам тематической обработки и проведенного геоинформационного анализа можно сделать ряд выводов о текущем сельскохозяйственном землепользовании Калужской области. Из всей площади сельскохозяйственных угодий 774,4 тыс. га или 68,1% были отнесены к потенциально неиспользуемым. К их числу отнесены также залежи и иные земли без признаков хозяйственной активности, закустаренные пастбища и сенокосы (хотя на последних возможен выпас скота и сенокошение). Особенно неблагоприятная ситуация сложилась в отношении пахотных земель. Как видно из рисунка 5, на долю неиспользуемой пашни приходится 54,1% всех сельскохозяйственных угодий области. В условиях специализации региона на молочно-мясном животноводстве встает вопрос о трансформации пашни в улучшенные пастбища.
В структуре сельскохозяйственного землепользования Калужской области отчетливо прослеживаются территориальные различия (Рисунок 5, Рисунок 6). В самом общем виде выделяются северо-восточные районы области с удовлетворительными показателями использования сельскохозяйственных угодий и минимальным их зарастанием. В западных и южных районах, напротив, подавляющее большинство земельных угодий находится в заброшенном состоянии. В пяти муниципальных образованиях: Боровском, Жуковском, Тарусском, Ферзиковском районах и городе Калуге большая часть сельскохозяйственных угодий используется по прямому назначению. В остальных муниципальных образованиях области большинство сельскохозяйственных угодий не используется. В 15 районах юга и запада области неиспользуемая пашня занимает более 50% площади сельскохозяйственных угодий.
Относительно благоприятная ситуация в северо-восточных районах обусловлена, прежде всего, их близостью к Москве и Московской области – основным рынкам сбыта калужской сельскохозяйственной продукции. Боровский, Жуковский, Тарусский районы расположены к Москве ближе, чем некоторые муниципальные районы Московской области. Кроме этого в данных регионах лучше развито логистическое обеспечение, организуются и развиваются логистические центры и иные инвестиционные проекты, что благоприятно сказывается на сельском хозяйстве. Так, в наиболее благоприятном (и ближайшем к Москве) Боровском районе используется 18,9 тыс. га или свыше 87% всех сельскохозяйственных земель. В Спас-Деменском, Ульяновском, Куйбышевском, Износковском, Жиздринском, Людиновском и Мещовском районах, по результатам анализа данных космосъемки неиспользуемыми являются более 80% сельскохозяйственных угодий.
Древесно-кустарниковой растительностью по результатам дешифрирования снимков покрыто 279 тыс. га (24,5%) сельскохозяйственных угодий. Самыми «чистыми» являются Боровский и Жуковский районы и город Калуга со степенью зарастания сельскохозяйственных угодий менее чем 10% (Рисунок 6). В Ульяновском районе древесно-кустарниковой растительностью заросло 58% сельскохозяйственных угодий, что может быть объяснено, помимо общего упадка сельскохозяйственного производства, высокой лесистостью района в сочетании с особенностями рельефа (овражно-балочная сеть).
Заключение
Результаты инвентаризации сельскохозяйственных угодий с использованием космических снимков используются органами исполнительной власти и местного самоуправления, управлением Россельхознадзора по Калужской области для целей оптимизации налогообложения. Министерство сельского хозяйства области в 2012 году инициировало применение повышенной ставки земельного налога в отношении земельных участков из состава земель сельскохозяйственного назначения, неиспользуемых для сельскохозяйственного производства (1,5% вместо 0,3 % от кадастровой стоимости участка). Данные выполненного проекта предоставляются как в виде бумажных отчетов, так и в электронном виде на геопортале Калужской области. На основании представляемой информации планируются и осуществляются мероприятия государственного земельного контроля. В 2014 году по результатам проверок было проведено доначисление налогов в областной бюджет на сумму 2,971 млн рублей.
Данные космического мониторинга представляют ценность не только для интересов налогообложения. Космические снимки, результаты дистанционного мониторинга, отраслевые геоинформационные системы и веб-геосервисы – это ценнейшие источники информации и инструменты для принятия управленческих решений в сфере управления земельными ресурсами. Речь идет, в первую очередь, о территориальном планировании (землеустройстве). Именно на базе материалов землеустроительного проектирования возможно обеспечение оптимального режима использования каждого гектара угодий, и, следовательно, устойчивого развития сельских территорий.
Правительство Калужской области интенсивно использует в своей деятельности современные информационные технологии. Использование данных космического мониторинга позволяет увидеть реальную картину сельскохозяйственного землепользования и сформировать более объективную статистическую отчетность о структуре земельного фонда. Авторы статьи выражают надежду, что положительный опыт использования данных ДЗЗ в части инвентаризации, мониторинга и контроля земель сельскохозяйственных назначений будет взят на вооружения другими субъектами Российской Федерации, особенно в нечерноземной зоне.
Вероятно, проводимая в настоящее время политика импортозамещения послужит стимулом возрождения агропромышленного комплекса Калужской области и всей страны в целом, способствуя рационализации использования сельскохозяйственных земельных угодий и развитию цивилизованных рыночных земельных отношений.
В 2015 году проект «Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения в Калужской области», в который вошли выше изложенные результаты, занял первое место на III Всероссийском конкурсе проектов региональной информатизации «ПРОФ-IT» в номинации «IT в сельском хозяйстве» [4].
Калужская область, расположенная в центре Европейской части России является типичным регионом сельскохозяйственного землепользования нечерноземной зоны. Последствия системного кризиса, с которым столкнулся аграрный сектор России в последние 20 лет, и в особенности нечерноземные ее регионы, прослеживаются здесь в полной мере. Однако, благодаря активно внедряемой в регионе инвестиционной политике, и в сельскохозяйственной отрасли постепенно происходят положительные изменения.
ГБУ Калужской области «Агентство информационных технологий Калужской области» (ГБУ «Калугаинформтех»), флагман региона в сфере информатизации, на протяжении нескольких лет активно использует в своей деятельности современные ГИС-технологии и данные дистанционного зондирования Земли. В 2013 году ГБУ КО «Центр «Кадастр» практически завершило формирование электронной базы о собственниках и пользователях земельных участков, включая земли сельскохозяйственного назначения. По заказу ГБУ «Калугаинформтех» в 2012-2014 годах компания «Совзонд» выполняла комплекс работ по мониторингу сельскохозяйственных земель Калужской области с использованием космических снимков. Работы выполнялись в рамках подпрограммы «Повышение эффективности использования информационно-коммуникационных технологий, а также результатов космической деятельности на территории Калужской области» государственной программы «Информационное общество и повышение качества государственных и муниципальных услуг в Калужской области». Целью работ является организация непрерывного получения актуальной и достоверной информации для повышения ситуационной осведомленности и принятия управленческих решений в агропромышленном комплексе Калужской области на основе данных ДЗЗ.
Особенности сельскохозяйственного землепользования Калужской области
Землями сельскохозяйственного назначения по состоянию на начало 2014 года в Калужской области занято 1144,6 тыс. га, или 61,3 % всего земельного фонда. Структура распределения сельскохозяйственных земель по типам представлена на рисунке 1.
Одной из главных проблем сельскохозяйственного землепользования Калужской области, является забрасывание земель, и как следствие, зарастание сельскохозяйственных полей кустарником и мелколесьем. Главным фактором, сдерживающим развитие сельского хозяйства, является низкое потенциальное плодородие преобладающих дерново-подзолистых почв. Содержание гумуса колеблется в пределах от 1,4% до 2%, следовательно, без внесения органических удобрений получение высоких урожаев не представляется возможным. Почвы региона также характеризуются повышенной кислотностью и нуждаются в известковании и иных улучшающих агрохимических и агротехнических мероприятиях. Более высоким плодородием отличаются серые лесные почвы, распространенные в центральной и восточной части области, но и они зачастую заброшены. Значительная часть земель в южных районах области подвержена радиоактивному загрязнению.
Природно-климатические особенности региона и экономическая ситуация также оказывает влияние на характер сельскохозяйственного землепользования Калужской области. Сельскохозяйственные угодья чередуются с лесными, болотными и луговыми массивами. Экономическая ситуация 90-х годов ХХ века характеризовалась развалом хозяйствующих субъектов советской эпохи и, как следствие, тотальным прекращением использования сельскохозяйственных земель по их назначению. В результате активизировались процессы деградации земель: зарастание древесно-кустарниковой растительностью, засорение, заболачивание, проникновение вредных инвазивных видов растений. Сокращение затрат на внесение удобрений привело к повсеместному снижению плодородия почв [1, 2].
В настоящее время около половины земель сельскохозяйственного назначения находится в государственной и муниципальной собственности, остальные земли принадлежат физическим и юридическим лицам (агрохолдингам, крестьянским фермерским хозяйствам, личным подсобным хозяйствам граждан). Насчитывается свыше 320 сельскохозяйственных организаций, около 2 300 крестьянских фермерских хозяйств и свыше 106 тысяч владельцев личных подсобных хозяйств [4].
Анализ использования сельскохозяйственных угодий по данным дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ)
В ходе выполнения работ для ГБУ «Калугаинформтех» по информационному обеспечению агропромышленного комплекса Калужской области в 2014 году было выполнено двукратное безоблачное покрытие территории области космическими снимками RapidEye (май и сентябрь 2014 г, пространственное разрешение 6,5 м) и многократное покрытие общедоступными снимками Landsat 8 (пространственное разрешение 30 м) (Рисунок 2). На основе космосъёмки специалистами компании «Совзонд» были созданы тематические продукты, характеризующие структуру и состояние сельскохозяйственных земель области. Дешифрирование и последующие аналитические расчеты производились с использованием векторного слоя земель сельскохозяйственного назначения в разрезе полей (материалы предоставлены ГБУ «Калугаинформтех»). В ряде случаев границы полей редактировались в соответствии с фактическими рабочими участками севооборота 2014 года.
По результатам дешифрирования разновременных мультиспектральных снимков были созданы карты зарастания сельскохозяйственных угодий древесно-кустарниковой растительностью, а на их основе – карты фактического использования сельскохозяйственных угодий. Все карты создавались для трёх масштабных уровней: отдельных полей, сельскохозяйственных предприятий и муниципальных образований.
Дешифрирование древесно-кустарниковой растительности осуществлялось на уровне отдельных полей и рабочих участков (контуров) методом полуавтоматической классификации (с обучением). В первую очередь было выполнено дешифрирование участков произрастания древесно-кустарниковой растительности на сельскохозяйственных угодьях с получением растрового слоя, соответствующего заросшим участкам. Данный слой был подвергнут дальнейшему визуальному анализу и редактированию для исключения неверно распознанных объектов и добавления объектов, которые были пропущены. Результирующий слой представлен на рисунке 3.
При помощи растрового слоя участков произрастания древесно-кустарниковой растительности была рассчитана статистика зарастания угодий в пределах полей, сельскохозяйственных организаций и муниципальных образований. Выполнено ранжирование угодий по степени зарастания (Рисунок 4). Степень зарастания рассчитана для каждого сельскохозяйственного угодья Калужской области. Знание этой информации позволяет подготовить проекты мелиоративных мероприятий в разрезе отдельных полей, сельскохозяйственных предприятий и муниципальных образований.
Исходя из степени зарастания каждого контура древесно-кустарниковой растительностью, а так же его фактического направления использования (установлено визуально по снимкам и атрибутам векторного слоя полей), он относился к одному из 7 классов. Перечень и характеристики классов приведены в таблице 1, распределение по районам – на рисунке 5.
Исходные снимки и результаты их обработки: тематические растровые и векторные слои, характеризирующие состояние сельскохозяйственных земель области, предоставлены в виде ГИС-проекта и опубликованы на геоинформационном портале Калужской области (http://geoportal40.ru/).
По результатам тематической обработки и проведенного геоинформационного анализа можно сделать ряд выводов о текущем сельскохозяйственном землепользовании Калужской области. Из всей площади сельскохозяйственных угодий 774,4 тыс. га или 68,1% были отнесены к потенциально неиспользуемым. К их числу отнесены также залежи и иные земли без признаков хозяйственной активности, закустаренные пастбища и сенокосы (хотя на последних возможен выпас скота и сенокошение). Особенно неблагоприятная ситуация сложилась в отношении пахотных земель. Как видно из рисунка 5, на долю неиспользуемой пашни приходится 54,1% всех сельскохозяйственных угодий области. В условиях специализации региона на молочно-мясном животноводстве встает вопрос о трансформации пашни в улучшенные пастбища.
В структуре сельскохозяйственного землепользования Калужской области отчетливо прослеживаются территориальные различия (Рисунок 5, Рисунок 6). В самом общем виде выделяются северо-восточные районы области с удовлетворительными показателями использования сельскохозяйственных угодий и минимальным их зарастанием. В западных и южных районах, напротив, подавляющее большинство земельных угодий находится в заброшенном состоянии. В пяти муниципальных образованиях: Боровском, Жуковском, Тарусском, Ферзиковском районах и городе Калуге большая часть сельскохозяйственных угодий используется по прямому назначению. В остальных муниципальных образованиях области большинство сельскохозяйственных угодий не используется. В 15 районах юга и запада области неиспользуемая пашня занимает более 50% площади сельскохозяйственных угодий.
Относительно благоприятная ситуация в северо-восточных районах обусловлена, прежде всего, их близостью к Москве и Московской области – основным рынкам сбыта калужской сельскохозяйственной продукции. Боровский, Жуковский, Тарусский районы расположены к Москве ближе, чем некоторые муниципальные районы Московской области. Кроме этого в данных регионах лучше развито логистическое обеспечение, организуются и развиваются логистические центры и иные инвестиционные проекты, что благоприятно сказывается на сельском хозяйстве. Так, в наиболее благоприятном (и ближайшем к Москве) Боровском районе используется 18,9 тыс. га или свыше 87% всех сельскохозяйственных земель. В Спас-Деменском, Ульяновском, Куйбышевском, Износковском, Жиздринском, Людиновском и Мещовском районах, по результатам анализа данных космосъемки неиспользуемыми являются более 80% сельскохозяйственных угодий.
Древесно-кустарниковой растительностью по результатам дешифрирования снимков покрыто 279 тыс. га (24,5%) сельскохозяйственных угодий. Самыми «чистыми» являются Боровский и Жуковский районы и город Калуга со степенью зарастания сельскохозяйственных угодий менее чем 10% (Рисунок 6). В Ульяновском районе древесно-кустарниковой растительностью заросло 58% сельскохозяйственных угодий, что может быть объяснено, помимо общего упадка сельскохозяйственного производства, высокой лесистостью района в сочетании с особенностями рельефа (овражно-балочная сеть).
Заключение
Результаты инвентаризации сельскохозяйственных угодий с использованием космических снимков используются органами исполнительной власти и местного самоуправления, управлением Россельхознадзора по Калужской области для целей оптимизации налогообложения. Министерство сельского хозяйства области в 2012 году инициировало применение повышенной ставки земельного налога в отношении земельных участков из состава земель сельскохозяйственного назначения, неиспользуемых для сельскохозяйственного производства (1,5% вместо 0,3 % от кадастровой стоимости участка). Данные выполненного проекта предоставляются как в виде бумажных отчетов, так и в электронном виде на геопортале Калужской области. На основании представляемой информации планируются и осуществляются мероприятия государственного земельного контроля. В 2014 году по результатам проверок было проведено доначисление налогов в областной бюджет на сумму 2,971 млн рублей.
Данные космического мониторинга представляют ценность не только для интересов налогообложения. Космические снимки, результаты дистанционного мониторинга, отраслевые геоинформационные системы и веб-геосервисы – это ценнейшие источники информации и инструменты для принятия управленческих решений в сфере управления земельными ресурсами. Речь идет, в первую очередь, о территориальном планировании (землеустройстве). Именно на базе материалов землеустроительного проектирования возможно обеспечение оптимального режима использования каждого гектара угодий, и, следовательно, устойчивого развития сельских территорий.
Правительство Калужской области интенсивно использует в своей деятельности современные информационные технологии. Использование данных космического мониторинга позволяет увидеть реальную картину сельскохозяйственного землепользования и сформировать более объективную статистическую отчетность о структуре земельного фонда. Авторы статьи выражают надежду, что положительный опыт использования данных ДЗЗ в части инвентаризации, мониторинга и контроля земель сельскохозяйственных назначений будет взят на вооружения другими субъектами Российской Федерации, особенно в нечерноземной зоне.
Вероятно, проводимая в настоящее время политика импортозамещения послужит стимулом возрождения агропромышленного комплекса Калужской области и всей страны в целом, способствуя рационализации использования сельскохозяйственных земельных угодий и развитию цивилизованных рыночных земельных отношений.
В 2015 году проект «Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения в Калужской области», в который вошли выше изложенные результаты, занял первое место на III Всероссийском конкурсе проектов региональной информатизации «ПРОФ-IT» в номинации «IT в сельском хозяйстве» [4].
