Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 5. С. 143-152
Спутниковые оценки влияния вторичного засоления пашни на устойчивость растениеводства в ирригационном массиве «Голодная степь» (Казахстан)
А.Г. Терехов
1 , Г.Н. Сагатдинова
1 , И.Ю. Савин
2, 3 , Е.Н. Амиргалиев
1 1 Институт информационных и вычислительных технологий, Алматы, Казахстан
2 Почвенный институт им. В.В. Докучаева, Москва, Россия
3 Институт экологии РУДН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 25.08.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-5-143-152
Вторичное засоление и недостаток водных ресурсов для крупного (140 тыс. га) ирригационного массива «Голодная степь» (Казахстан), расположенного в бассейне р. Сырдарьи, негативно влияет на состояние сельскохозяйственных культур. Оценка направленности тенденций последних лет в изменениях сельскохозяйственной растительности представляет значительный интерес. Для очистки полей от вторичного засоления в регионе практикуется зимняя промывка. При её проведении на полях в период января – февраля формируются водные зеркала, которые могут регистрироваться спутниками. Таким образом, существует возможность ранжировать поливную пашню и выделять поля, отправленные из-за вторичного засоления на промывку в конце сезона. Выделение засоленных, по мнению фермеров, полей открывает возможности проводить сравнительный анализ отличий вегетации этих полей от остальных и таким образом диагностировать состояние регионального растениеводства. Спутниковые данные Sentinel-2 с разрешением 10 м периода 2017–2022 гг. использовались для анализа сезонных максимумов вегетационного индекса NDVI (англ. Normalized Difference Vegetation Index — нормализованный разностный вегетационный индекс) для двух групп полей, посевов всего региона и засоленных полей, отобранных фермерами в конце года для их промывки зимой. Спутниковая съёмка Sentinel-1, -2 и Landsat-8, -9 в период января – февраля 2017–2023 гг. была основой для создания масок зимних водных зеркал. Была оценена направленность и значимость тренда изменений разницы между сезонными максимумами NDVI у наиболее засоленных полей и всеми полями и зарегистрирован тренд уменьшения этой разности с достоверностью линейной аппроксимации R2 = 0,93 и значением фактора Фишера – Снедекора F = 56,2 (F = 8,47; α = 0,01). Около 30 % полей региона ежегодно промывается от вторичного засоления. Динамика различий в состоянии сельскохозяйственной растительности засоленных полей в период 2017–2022 гг. характеризовалась выраженной детерминированностью и направленностью на уменьшение отличий от остальных полей региона. Таким образом, в течение последних шести лет (2017–2022) растениеводство ирригационного массива «Голодная степь» (Казахстан) демонстрировало стабильность агротехнического уровня и устойчивость к сезонным погодным вариациям температурного режима и водности р. Сырдарьи.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, поливное земледелие, вторичное засоление, зимняя промывка, бассейн реки Сырдарьи, устойчивость растениеводства
Полный текстСписок литературы:
- Абаев Н. Н., Сагатдинова Г. Н., Маглинец Ю. А. и др. Спутниковый мониторинг зимней промывки пашни от вторичного засоления на примере ирригационного массива «Голодная степь» (Казахстан) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 3. С. 152–163. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-3-152-163.
- Денисов П. В., Середа И. И., Трошко К. А., Лупян Е. А. и др. Возможности и опыт оперативного дистанционного мониторинга состояния озимых культур на территории России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 2. С. 171–185. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-2-171-185.
- Рамазанов А., Якубов Х. Промывные и влагозарядные поливы. Ташкент: Мехнат, 1988. 192 с.
- Терехов А. Г., Абаев Н. Н., Лагутин Е. И. О режимах снежности Центральной Азии в период 2001–2021 гг. // Устойчивое развитие горных территорий. 2021. № 4. С. 497–504. DOI: 10.21177/1998-4502-2021-13-4-497-504.
- Терехов А. Г., Сагатдинова Г. Н., Мурзабаев Б. А. Принципы региональной оценки многолетней засоленности пашни в Казахстанском секторе долины реки Сырдарьи по данным MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 2. C. 169–179. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-2-169-179.
- Abdullaev I., Molden D. Spatial and temporal variability of water productivity in the Syr Darya Basin, central Asia // Water Resources Research. 2004. V. 40. No. 8. DOI: 10.1029/2003WR002364.
- Abikenova S., Yespolov T., Rau A. et al. Water-Saving Technology of Rice Irrigation on Kazakhstan Rice Systems // Biosciences Biotechnology Research Asia. 2015. V. 12. No. 3. P. 2459–2465. DOI: 10.13005/bbra/1924.
- Bissenbayeva S., Abuduwaili J., Saparova A., Ahmed T. Long-term variations in runoff of the Syr Darya River Basin under climate change and human activities // J. Arid Land. 2021. V. 13. P. 56–70. DOI: 10.1007/s40333-021-0050-0.
- Cai X., McKinney D. C., Rosegrant M. W. Sustainability analysis for irrigation water management in the Aral Sea region // Agricultural Systems. 2003. V. 76. Iss. 3. P. 1043–1066. DOI: 10.1016/S0308-521X(02)00028-8.
- Conrad Ch., Usman M., Morper-Busch L., Schönbrodt-Stitt S. Remote sensing-based assessments of land use, soil and vegetation status, crop production and water use in irrigation systems of the Aral Sea Basin. A review // Water Security. 2020. V. 11. Article 100078. DOI: 10.1016/j.wasec.2020.100078.
- Duan Y., Ma L., Abuduwaili J. et al. Driving Factor Identification for the Spatial Distribution of Soil Salinity in the Irrigation Area of the Syr Darya River, Kazakhstan // Agronomy. 2022. V. 12. No. 8. Article 1912. DOI: 10.3390/agronomy12081912.
- Hu Y., Duan W., Chen Y. et al. An integrated assessment of runoff dynamics in the Amu Darya River Basin: Confronting climate change and multiple human activities, 1960–2017 // J. Hydrology. 2021. V. 603. Pt. A. Article 126905. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2021.126905.
- Khan V. M., Holko L. Snow cover characteristics in the Aral Sea Basin from different data sources and their relation with river runoff // J. Marine Systems. 2009. V. 76. Iss. 3. P. 254–262. DOI: 10.1016/j.jmarsys.2008.03.012.
- Leng P., Zhang Q., Li F. et al. Agricultural impacts drive longitudinal variations of riverine water quality of the Aral Sea basin (Amu Darya and Syr Darya Rivers), Central Asia // Environmental Pollution. 2021. V. 284. Article 117405. DOI: 10.1016/j.envpol.2021.117405.
- Lioubimtseva E. A multi-scale assessment of human vulnerability to climate change in the Aral Sea basin// Environ Earth Sciences. 2015. V. 73. P. 719–729. DOI: 10.1007/s12665-014-3104-1.
- Lobanova A., Didovets I., Menz Ch. et al. Rapid assessment of climate risks for irrigated agriculture in two river basins in the Aral Sea Basin // Agricultural Water Management. 2021. V. 243. Article 106381. DOI: 10.1016/j.agwat.2020.106381.
- Platonov A., Noble A., Kuziev R. Soil Salinity Mapping Using Multi-Temporal Satellite Images in Agricultural Fields of Syrdarya Province of Uzbekistan // Developments in Soil Salinity Assessment and Reclamation / eds. Shahid S., Abdelfattah M., Taha F. Dordrecht: Springer, 2013. DOI: 10.1007/978-94-007-5684-7_5.
- Sun J., Li Y. P., Suo C., Liu Y. R. Impacts of irrigation efficiency on agricultural water-land nexus system management under multiple uncertainties — A case study in Amu Darya River basin, Central Asia // Agricultural Water Management. 2019. V. 216. P. 76–88. DOI: 10.1016/j.agwat.2019.01.025.
- Xue J., Su B. Significant Remote Sensing Vegetation Indices: A Review of Developments and Applications // Sensors. 2017. V. 2017. Article 1353691. DOI: 10.1155/2017/1353691.
- Wang X., Chen Y., Li Zh. et al. The impact of climate change and human activities on the Aral Sea Basin over the past 50 years // Atmospheric Research. 2020. V. 245. Article 105125. DOI: 10.1016/j.atmosres.2020.105125.
- Zhang J., Chen Y., Li Zh., Song J. et al. Study on the utilization efficiency of land and water resources in the Aral Sea Basin, Central Asia // Sustainable Cities and Society. 2019. V. 51. Article 101693. DOI: 10.1016/j.scs.2019.101693.