Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 4. С. 179-194

Сезонная динамика NDVI пастбищных ландшафтов Северного Прикаспия по данным MODIS

С.С. Шинкаренко 1, 2 , С.А. Барталев 1 
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
2 Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения РАН, Волгоград, Россия
Одобрена к печати: 24.07.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-4-179-194
В статье представлены результаты анализа сезонной динамики нормализованного разностного вегетационного индекса (NDVI) для пастбищных ландшафтов Северного Прикаспия. Предыдущие исследования многолетней динамики состояния естественных ландшафтов преимущественно опираются на усреднённые за продолжительные временные интервалы значения NDVI без учёта его сезонных изменений. В то же время фенологические особенности различных растительных сообществ, пастбищные нагрузки и ландшафтные пожары вносят существенный уровень неопределённости в использование средних за вегетационный сезон значений NDVI. Для зональных полупустынных и северопустынных ландшафтов характерно два пика NDVI: весенне-летний и осенний со значениями вегетационного индекса на уровне 60–90 % от весеннего. На севере изучаемого района в полупустынных ландшафтах не отмечено устойчивой статистически значимой связи между сезонной динамикой NDVI и гидротермическими условиями. По мере продвижения на юг в пустынных ландшафтах усиливается положительная связь значений NDVI с осадками и отрицательная — с температурой. Определены сроки наступления максимума NDVI для различных родов ландшафтов. На большей части территории максимум вегетации отмечается в середине – конце мая, наиболее поздний пик NDVI характерен для эолово-аккумулятивных северопустынных ландшафтов: 21–22-я недели года. Даты максимальных значений NDVI существенно меняются год от года, при этом во втором десятилетии XXI в. значительно вырос их разброс по сравнению с первым. Смещение даты максимальных значений NDVI объясняется комплексом факторов: климатическими и погодными флуктуациями, регулярными степными пожарами и пастбищными нагрузками. В рассматриваемых регионах выросло поголовье отгонного скота на 15–20 % и увеличилась сумма осадков за холодное полугодие на 10–22 мм, что способствует более продолжительной весенней вегетации и сдвигу максимума NDVI на более поздний срок. Результаты исследования могут учитываться при анализе многолетней динамики естественных зональных ландшафтов, а также для оптимизации пастбищных нагрузок в течение вегетационного сезона.
Ключевые слова: опустынивание, растительный покров, пустынные пастбища, сезонная динамика, MODIS, Северный Прикаспий, дистанционное зондирование
Полный текст

Список литературы:

  1. Бананова В. А., Лазарева В. Г. Тенденции изменения ботанического разнообразия под влиянием опустынивания в республике Калмыкия // Аридные экосистемы. 2014. Т. 20. № 2(59). С. 87–96.
  2. Бананова В. А., Лазарева В. Г., Сератирова В. В. Природное районирование Северо-Западного Прикаспия при современном хозяйственном использовании // Геология, география и глобальная энергия. 2011. № 3(42). С. 223–232.
  3. Барталев С. А. Автоматизированные методы обработки аэрокосмической информации при оценке состояния пастбищных угодий пустынь: автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 1991. 23 c.
  4. Барталев С. А., Брейдо М. Д. Автоматизированное определение таксационных характеристик кустарниковой растительности пустынь по дистанционным данным // Изв. вузов: геодезия и аэрофотосъемка. 1989. № 4. С. 94–102.
  5. Барталев С. А., Егоров В. А., Жарко В. О., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Хвостиков С. А., Шабанов Н. В. Спутниковое картографирование растительного покрова России. М.: ИКИ РАН, 2016. 208 c.
  6. Брейдо М. Д., Жирин В. М., Барталев С. А., Бахтинова Е. В. Определение некоторых характеристик кормовых ресурсов пустынных пастбищ по аэрокосмической информации // Исслед. Земли из космоса. 1989. № 3. С. 66–76.
  7. Власенко М. В., Кулик А. К., Салугин А. Н. Оценка экологического состояния и потерь продуктивности аридных пастбищных экосистем Сарпинской низменности // Аридные экосистемы. 2019. Т. 25. № 4(81). С. 71–81.
  8. Глобальный климат и почвенный покров России: опустынивание и деградация земель, институциональные, инфраструктурные, технологические меры адаптации (сельское и лесное хозяйство). Национальный доклад. Т. 2 / под ред. Р. С.-Х. Эдельгериева. М.: Изд-во МБА, 2019. 476 с.
  9. Горяев И. А. Галофитные полынники на Прикаспийской низменности (в пределах Калмыкии) // Ботанический журн. 2019. Т. 104. № 1. С 93–106.
  10. Джапова Р. Р. Динамика растительного покрова Ергенинской возвышенности и Прикаспийской низменности в пределах республики Калмыкия: дис. … д-ра биол. наук. М.:2007., 288 с.
  11. Дымова Т. В. Перераспределение экологических групп и жизненных форм растений пастбищ дельты Волги под влиянием выпаса // Юг России: экология, развитие. 2009. № 1. С. 24–29.
  12. Ерошенко Ф. В., Барталев С. А., Лапенко Н. Г., Самофал Е. В., Сторчак И. Г. Возможности дистанционной оценки состояния и степени деградации природных кормовых угодий // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 7. С. 53–66.
  13. Есмагулова Б. Ж., Ткаченко Н. А. Лесомелиоративное картографирование пастбищ на Урдинских песках (в пределах Бокейординского района Западно-Казахстанской области) // Изв. Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2016. № 2(42). С. 127–134.
  14. Золотокрылин А. Н., Титкова Т. Б. Тенденция опустынивания Северо-Западного Прикаспия по MODIS-данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 2. С. 217–225.
  15. Золотокрылин А. Н., Титкова Т. Б., Уланова С. С., Федорова Н. Л. Наземные и спутниковые исследования продуктивности пастбищ республики Калмыкии с различной степенью деградации растительных сообществ // Аридные экосистемы. 2013. Т. 19. № 4(57). С. 31–39.
  16. Золотокрылин А. Н., Трофимова И. А., Титкова Т. Б. Оценка экологического состояния «норма» аридных пастбищ по геоботаническим и MODIS данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 2. С. 197–207.
  17. Золотокрылин А. Н., Титкова Т. Б., Черенкова Е. А., Виноградова В. В. Динамика летнего увлажнения и биофизических параметров аридных пастбищ Европейской части России в 2000–2014 гг. // Аридные экосистемы. 2016. Т. 22. № 1(66). С. 5–10.
  18. Золотокрылин А. Н., Черенкова Е. А., Титкова Т. Б. Аридизация засушливых земель европейской части России и связь с засухами // Изв. Российской акад. наук. Сер. Географ. 2020. Т. 84. № 2. С. 207–217.
  19. Иванов И. В., Васильев И. Б. Человек, природа и почвы Рын-песков Волго-Уральского междуречья в голоцене. М.: Интеллект, 1995. 258 с.
  20. Кулик К. Н. Агролесомелиоративное картографирование и фитоэкологическая оценка аридных агроландшафтов. Волгоград: Изд-во ВНИАЛМИ, 2004. 248 с.
  21. Кулик К. Н., Есмагулова Б. Ж., Кошелева О. Ю., Мушаева К. Б., Шинкаренко С. С. Изменение фитоценозов Волго-Уральского междуречья под влиянием пастбищных нагрузок // Вестн. Воронежского гос. ун-та. Сер. «География. Геоэкология». 2016. № 4. С. 25–32.
  22. Кулик К. Н., Петров В. И., Рулев А. С., Кошелева О. Ю., Шинкаренко С. С. К 30-летию «Генеральной схемы по борьбе с опустыниванием Чёрных земель и Кизлярских пастбищ» // Аридные экосистемы. 2018. № 1. С. 5–12.
  23. Лазарева В. Г., Бананова В. А., Нгуен В. З. Картирование растительности Сарпинской низменности в пределах Республики Калмыкия методами дистанционного зондирования и ГИС // Успехи современного естествознания. 2017. № 12. С. 178–183.
  24. Лобойко В. Ф., Есмагулова Б. Ж., Ткаченко Н. А. Фитоэкологическая оценка и лесомелиоративное картографирование песчаного массива «Кандагаш» Западно-Казахстанской области республики Казахстан // Изв. Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2017. № 2(46). С. 211–218.
  25. Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А., Балашов И. В., Барталев С. А., Ефремов В. Ю., Кашницкий А. В., Мазуров А. А., Матвеев А. М., Суднева О. А., Сычугов И. Г., Толпин В. А., Уваров И. А. Центр коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных ИКИ РАН для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 263–284.
  26. Маштыков К. В. Сезонная изменчивость растительных сообществ пустынной зоны Калмыкии (на примере племзавода «Улан-Хееч» Яшкульского района) // Вестн. ин-та комплексных исследований аридных территорий. 2012. № 2(25). С. 45–50.
  27. Миклашевич Т. С., Барталёв С. А. Метод определения фенологических характеристик растительного покрова на основе временных рядов спутниковых данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 1. С. 9–24.
  28. Опарин М. Л., Опарина О. С., Цветкова А. А. Выпас как фактор трансформации наземных экосистем семиаридных регионов // Поволжский экологич. журн. 2004. № 2. С. 183–199.
  29. Павлейчик В. М. Широтно-зональная неоднородность развития травяных пожаров в Заволжско-Уральском регионе // Бюл. Оренбургского науч. центра УрО РАН. 2019. № 2. С. 1–14.
  30. Плотников Д. Е., Миклашевич Т. С., Барталёв С. А. Восстановление временных рядов данных дистанционных измерений методом полиномиальной аппроксимации в скользящем окне переменного размера // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 2. С. 103–110.
  31. Радочинская Л. П., Кладиев А. К., Рыбашлыкова Л. П. Продукционный потенциал восстановленных пастбищ Северо-Западного Прикаспия // Аридные экосистемы. 2019. Т. 25. № 1. С 61–68.
  32. Рулев А. С., Канищев С. Н., Шинкаренко С. С. Анализ сезонной динамики NDVI естественной растительности Заволжья Волгоградской области // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 4. С. 113–123.
  33. Рыбашлыкова Л. П., Беляев А. И., Пугачёва А. М. Мониторинг сукцессионных изменений пастбищных фитоценозов в «потухших» очагах дефляции Северо‐Западного Прикаспия // Юг России: экология, развитие. 2019. Т. 14. № 4. C. 78–85.
  34. Рябинина Н. О., Канищев С. Н., Шинкаренко С. С. Современное состояние и динамика степных геосистем юго-востока Русской равнины (на примере природных парков Волгоградской области) // Юг России: экология, развитие. 2018. № 1. С. 116–127.
  35. Тельнова Н. О. Выявление и картографирование многолетних трендов NDVI для оценки вклада изменений климата в динамику биологической продуктивности агроэкосистем лесостепной и степной зон Северной Евразии // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 97–107.
  36. Терехин Э. А. Сезонная динамика проективного покрытия растительности агроэкосистем на основе спектральной спутниковой информации // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 4. С. 111–123.
  37. Титлянова А. А., Базилевич Н. И., Шмакова Е. И., Снытко В. А., Дубынина С. С., Магомедова Л. Н., Нефедьева Л. Г., Семенюк Н. В., Тишков А. А., Ти Тран, Хакимзянова Ф. И., Шатохина Н. Г., Кыргыс Ч. О., Самбуу А. Д. Биологическая продуктивность травяных экосистем. Географические закономерности и экологические особенности. 2-е изд. Новосибирск: ИПА СО РАН, 2018. 110 с.
  38. Усманов Р. З., Баламирзоев М. А., Котенко М. Е., Бабаева М. А., Осипова С. В. Проблемы борьбы с деградацией и опустыниванием Кизлярских пастбищ в связи с аридизацией климата и антропогенных воздействий на природные экосистемы // Юг России: экология, развитие. 2010. № 3. С. 117–122.
  39. Швиденко А., Щепащенко Д., МакКаллум Я. Леса и лесное хозяйство России / Международный ин-т прикладного системного анализа и Российская Академия наук. Лаксенбург, Австрия. 2007. URL: http://www.iiasa.ac.at/Research/FOR/forest_cdrom/index.html.
  40. Шинкаренко С. С. Оценка динамики площадей степных пожаров в Астраханской области // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 1. С. 138–146.
  41. Шинкаренко С. С. (2019а) Пожарный режим ландшафтов Северного Прикаспия по данным очагов активного горения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 1. С. 121–133.
  42. Шинкаренко С. С. (2019б) Пространственно-временная динамика опустынивания на Чёрных землях // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 6. С. 155–168.
  43. Шинкаренко С. С., Берденгалиева А. Н. Анализ многолетней динамики степных пожаров в Волгоградской области // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 2. С. 98–110.