Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2025. Т. 22. № 3. С. 64-80
Алгоритм применения материалов спутниковых съёмок для выбора перспективных участков при интродукции теплолюбивых сельскохозяйственных культур (на примере Новгородской области)
В.И. Горный
1 , О.В. Балун
1 , А.В. Киселев
1 , И.А. Смирнов
2 , А.А. Тронин
1 , Е.П. Шкодина
1 1 Санкт-Петербургский федеральный исследовательский центр РАН, Санкт-Петербург, Россия
2 Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого, Великий Новгород, Россия
Одобрена к печати: 21.04.2025
DOI: 10.21046/2070-7401-2025-22-3-64-80
Наблюдающееся потепление климата обосновало актуальность интродукции теплолюбивых высокоурожайных сельскохозяйственных культур в Нечернозёмной зоне России. Вместе с тем не все территории Нечернозёмной зоны достигли сумм активной температуры, необходимых для выращивания теплолюбивых интродуцентов. Поэтому целью настоящего исследования стала разработка алгоритма применения материалов спутниковых съёмок при выборе земель с повышенной теплообеспеченностью как первого этапа технологии для интродукции теплолюбивых сельхозкультур в Нечернозёмной зоне. Известно, что теплообеспеченность почв зависит от метеорологических условий, агрофизических характеристик почв, от уровня инсоляции различных форм рельефа дневной поверхности, наличия эндогенного подогрева. Поэтому встаёт вопрос о выявлении наиболее теплообеспеченных земель сельскохозяйственного назначения для экономически эффективного возделывания теплолюбивых интродуцентов. Для решения этой проблемы в качестве объекта исследований выбрана Новгородская область, где Новгородским научно-исследовательским институтом сельского хозяйства с 2016 г. проводятся агроэкологические испытания теплолюбивых сорговых культур. Данные многолетних исследований легли в основу построения прогнозных карт потенциальной урожайности сорговых культур на землях сельскохозяйственного назначения и подбора перспективных для интродукции участков. При построении прогнозных карт использована большая база цифровых материалов ежедневной тепловой космической съёмки, полученных в тёплые сезоны года на территории Новгородской области за последние 20 лет. Дано обоснование алгоритма построения карт прогноза урожайности сорговых культур в условиях Новгородской области. Выполнен анализ пространственно-временной изменчивости теплообеспеченности на землях сельскохозяйственного назначения Новгородской области. Показано, что к 2030 г. следует ожидать рост теплообеспеченности земель, а соответственно, и урожайности сорговых культур. Сделан вывод о том, что разработанная технология может быть применена и для других теплолюбивых культур сельхозназначения.
Ключевые слова: потепление климата, почвы, теплолюбивые агрокультуры, интродукция, сорговые, Новгородская область, агроэкологические исследования, тепловая космическая съёмка, алгоритм, урожайность, прогноз
Полный текстСписок литературы:
- Андреева Е. Н., Балун О. В., Журавлёва О. С., Катаева О. А., Конечная Г. Ю., Крупкина Л. И., Юрова Э. А. Кадастр флоры Новгородской области. 2-е изд., перераб. и доп. Великий Новгород: Изд-во «ЛЕМА», 2009. 276 с.
- Артемьев А. А., Таракин И. П. Адаптивная технология возделывания сорго сахарного (Sorghum Moench.) в Республике Мордовия // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2016. № 5 (54). С. 36–41.
- Балун О. В., Шкодина Е. П. Влияние агрометеорологических факторов на продолжительность вегетации и урожайность зеленой массы суданской травы линия Землячка // Аграрная наука. 2024. № 5. С. 85–90. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-382-5-85-90.
- Горный В. И. Распределение конвективного теплового потока в Беломорском регионе по данным дистанционного геотермического метода // Природная среда Соловецкого архипелага в условиях меняющегося климата / под ред. Ю. Г. Шварцмана, И. Н. Болотова. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. С. 26–29.
- Горный В. И., Теплякова Т. Е. О влиянии эндогенного тепла Земли на формирование в бореальной зоне локальных ареалов неморальной растительности // Докл. акад. наук. 2001. Т. 378. № 5. С. 679–680.
- Горный В. И., Шилин Б. В., Ясинский Г. И. Тепловая аэрокосмическая съемка. М.: Недра, 1993. 128 с.
- Горный В. И., Латыпов И. Ш., Теплякова Т. Е., Воякина Е. Ю. Верификация результатов дистанционного геотермического метода при изучении природы формирования азональной экосистемы Большого Соловецкого острова // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2009. Вып. 6. Т. 2. С. 36–45.
- Горный В. И., Селезнев Г. А., Тронин А. А. Применение тепловой космической съемки для поисков слаботермальных вод // Разведка и охрана недр. 2016. № 1. С. 49–57.
- Горный В. И., Киселев А. В., Крицук С. Г. и др. Спутниковое картирование тепловой реакции подстилающей поверхности Северной Евразии на изменение климата // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 6. С. 155–164. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-6-155-164.
- Гулидова В. А., Гусева Ю. С. Сахарное сорго — альтернатива кукурузе // Вестн. Курской гос. с.-х. акад. 2020. № 3. С. 15–20.
- Кузьминов С. А., Володин А. Б. Сорго для возделывания на зеленый корм и силос // Новости науки в АПК. 2018. № 2-2 (11). С. 192–197. DOI: 10.25930/zm8a-k404.
- Матвеев Л. Т. Основы общей метеорологии. Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 752 с.
- Муслимов М. Г., Таймазова Н. С., Рамазанова Т. В., Камилова Э. С. Сорговые культуры — источник альтернативных кормов в условиях Республики Дагестан // Изв. Дагестанского ГАУ. 2019. № 1. С. 167–168.
- Полякова Е. В. Применение методов дистанционного зондирования Земли в изучении арктических термальных экосистем (на примере урочища Пымвашор) // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2011. № 5 (28). С. 279–282.
- Полякова Е. В., Гофаров М. Ю. Применение аэрофотосъемки с беспилотного летательного аппарата при составлении цифровой модели местности (на примере субарктического термального урочища Пымвашор) // Изв. Коми научного центра УрО РАН. 2012. Вып. 3 (11). С. 52–56.
- Попов С. Ю. История развития растительного покрова в Европе за последние 150 000 лет // Биология. 2000. № 36 (571). С. 11–20.
- Смирнов И. А. Новгородские дубравы в начале 21 века — состояние и перспективы // Лесное хозяйство: материалы 86-й Научно-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, науч. сотрудников и аспирантов. Минск: БГТУ, 2022. С. 306–308.
- Ториков В. Е., Бельченко С. А., Дронов А. В., Дьяченко В. В., Ланцев В. В. Кукуруза и сорго в интенсивном земледелии юго-запада Центрального региона России. Брянск: Изд-во Брянского ГАУ, 2018. 209 с.
- Чудновский А. Ф. Теплофизика почв. М.: Наука, 1976. 353 с.
- Шкодина Е. П., Балун О. В. Агроэкологические испытания нетрадиционных для Новгородского региона однолетних кормовых культур для укрепления кормовой базы в Нечерноземной зоне // Аграрная наука. 2023. № 1. С. 56–60. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2023-366-1-56-60.
- Gornyy V., Balun O., Kiselev A., Kritsuk S., Latypov I., Tronin A. (2023a) Signs of a significant endogenous component in the thermal regime of soils on agricultural lands of the Novgorod region // Agriculture Digitalization and Organic Production. Proc. 3rd Intern. Conf. “Agriculture Digitalization and Organic Production (ADOP 2023)”. Smart Innovation, Systems and Technologies. V. 362. Singapore: Springer, 2023. P. 339–348.
- Gornyy V. I., Balun O. V., Kiselev A. V. et al. (2023b). Multiyear variations of soil moisture availability in the East European Plain // Geography, Environment, Sustainability. 2023. V. 16. No. 4. P. 120–124. https://DOI-10.24057/2071-9388-2023-2811.
- Hajjarpoor A., Eltigani A., Seiler C., Matros A., Kottmann L., Balko C., Windpassinger S., Goldbach J., Eder J., Rahman A. S., Quade M., Jorzig C., Perovic D., Stahl A., Feike T. Germany-wide suitability analysis of sorghum cultivation for climate change mitigation // 64. Tagung der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften e. V.: Digital tools, big data, modeling and sensing methods for sustainable and climate smart crop and grassland systems. Göttingen, Deutschland: Liddy Halm, 2023. P. 95–96.
- Hajjarpoor A., Hafezi F., Shawon A. R., Seiler C., Eltigani A., Goldbach J., Sabboura D., Kottmann L., Feike T. Spatiotemporal suitability analysis of sorghum in Germany under climate change // 18th Congress of the European Society for Agronomy “Synergies for a resilient future: from knowledge to action”: Book of Abstr. ESA, 2024. P. 266–273.
- Rapp D. Ice ages and interglacials: Measurements, interpretation, and models. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2012. 432 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-30029-5.
- Sauer A. M., Loftus S., Schneider E. M. et al. Sorghum landraces perform better than a commonly used cultivar under terminal drought, especially on sandy soil // Plant Stress. 2024. V. 13. Article 100549. https://doi.org/10.1016/j.stress.2024.100549.
- Schaffasz A., Windpassinger S., Friedt W. et al. Sorghum as a novel crop for Central Europe: Using a broad diversity set to dissect temperate-adaptation // Agronomy. 2019. V. 9. No. 9. Article 535. https://doi.org/10.3390/agronomy9090535.
- Wan Z., Hook S., Hulley G. (2021a) MODIS/Terra Land Surface Temperature/Emissivity Daily L3 Global 1km SIN Grid V061. NASA EOSDIS Land Processes Distributed Active Archive Center, 2021. https://doi.org/10.5067/MODIS/MOD11A1.061.
- Wan Z., Hook S., Hulley G. (2021b) MODIS/Aqua Land Surface Temperature/Emissivity Daily L3 Global 1km SIN Grid V061. NASA EOSDIS Land Processes Distributed Active Archive Center, 2021. https://doi.org/10.5067/MODIS/MYD11A1.061.