Исследования сезонной и многолетней динамики растительности солонцовых комплексов Кизлярских пастбищ с применением системы Вега-Science

Исследования почв солонцовых комплексов Кизлярских пастбищ затрагивают не только вопросы состояния почвенного покрова и в частности вопросы водно-солевого режима почв, но и связанные непосредственно с этим проблемы их биологической продуктивности. По результатам исследований прошлых лет приводится обоснование обобщающей концепции формирования общей биомассы и составляющих ее элементов в системе почва – растение – животный мир (Залибеков З.Г., Яруллина Н.А., 1978; Савич В.И., Саидов А.К., Шнее Т.В. и др., 2011).
Резкое увеличение антропогенной нагрузки на единицу площади с повышением потребности человека в масштабном производстве продуктов неуклонно ведет к деградации почв солонцовых комплексов и снижению их биологическолй продуктивности и в частности урожайности кормовых угодий отгонного животноводства. Последствия антропогенного воздействия ставить под угрозу решение актуального вопроса продовольственной безопасности. Безусловно, отгонное животноводство ввиду своей актуальности, не теряет прибыльности и окупаемости и продолжает быть одним из основных видов хозяйственной деятельности.
Помимо антропогенной нагрузки причиной деградации почв солонцовых комплексов является острозасушливый климат с годовым количеством осадков около 300 мм, а также современные тенденции потепления, снижение уровня Каспийского моря. Данный факт находит свое отражение на состоянии ландшафтов аридных регионов, хрупких и отзывчивых к антропогенной деятельности человека. Последствием таких воздействий, как правило, является деградация, а в дальнейшем – потеря плодородного почвенного покрова и возникновение процессов опустынивания. Успешность почвозащитных мероприятий во многом зависит от оперативности реагирования на негативные изменения в растительном покрове. Одним из основных направлений исследований почвенного покрова является применение дистанционных методов при помощи различных вегетационных индексов (ВИ), основанных, как правило, на сканировании больших площадей со спутника или самолета (Кулик К.Н., Петров В.И., Рулев А.С. и др., 2018). Дистанционные методы исследования позволяют анализировать динамику растительности и ее состояние на обширных территориях в краткосрочном и многолетнем аспектах, что позволяет решать вопросы охраны природных ресурсов с достаточно высокой скоростью отклика на процессы деградации почвенного покрова.
Целью данного исследования – является определение динамики ВИ солонцовых комплексов Терско-Кумской низменности по данным системы «Вега-Science», выявление связей с годовыми и сезонными значениями наземных (полевых и гидрометеорологических) исследований. Основными этапами реализации поставленной цели являются: анализ исследований прошлых лет, применение современных информационных ресурсов в решении вопросов оценки состояния почвенного и растительного покровов территорий отгонного животноводства в условиях аридного климата и высокой антропогенной нагрузки. Обработка материалов исследования с применением программного обеспечения для расчета статистических данных.
Климатические условия Терско-Кумской низменности характеризуются выраженной континентальностью: летний максимум достигает температуры 40–450С, нижний минимум до 20–25 0С ниже нуля. Среднегодовая скорость ветра достигает 10–15 м/с и более (Агроклиматический спр., 1963). Средняя годовая температура составляет 10–13 °С выше нуля. Статистикой данных среднегодовых показателей температуры и количества атмосферных осадков за последние 20 лет наблюдается динамика повышения значений температуры и количества осадков. Установлено, что за последние пять лет, согласно данным онлайн-сервиса https://rp5.ru/, среднегодовая температура за 2016–2020 гг. повысилась с +12,6 до +13,6 ℃.
Годовая сумма осадков составляет 200–300 мм. Вместе с тем среднегодовое количество осадков по данным Кочубейской метеостанции Республики Дагестан за 2016–2020 гг. заметно снизилось с 377 до 147 мм (Погода в 243 странах мира (https://rp5.ru/), 2024).
Исследования проводились на территории центральной части Терско-Кумской низменности. Рельеф территории представлен слабонаклонной на север и северо-восток равниной с небольшими повышениями, направленными с востока на запад, прерывающимися местами остаточными следами сухоречий старого русла реки Кума. Рассматриваемая территория по характеру физико-географических условий относится к низменной зоне (Биарсланов А.Б., Залибеков З.Г., Гасанова З.У. и др., 2021). Большая часть исследуемой территории (около 80%) представлена почвами солонцовых комплексов в разной степени засоления, сложно поддающихся дешифровки посредством данных дистанционного зондирования, исследовалась с применением автоматизированных методов определения вегетационного индекса.
В качестве инструмента определения ВИ использована системы «Вега-Science» в административных граница Ногайского района. В результате проанализированы данные ВИ в сезонном и многолетнем аспекте за период 2001-2024 гг. Использованы результаты многолетних полевых исследований территории Терско-Кумской низменности 2006-2024 гг. Установлено, что растительность, являясь индикатором состояния почвенного покрова, выступает достаточно достоверным идентификатором в форме показателей ВИ. Выявлено, что за исследуемый период, наряду со снижением показателей среднегодовых значений ВИ, снизилась и продуктивность эфемерово-полынной растительности на фоне повышения среднегодовых значений температуры окружающей среды и повышения количества выпадающих осадков. Высокая антропогенная нагрузка, климатические изменения и крайне засушливое лето 2020 г. на Юге России привели к деградации пастбищных угодий и близлежащих территорий, что проявляется в виде песчаных (пыльных) бурь (Биарсланов А.Б., Залибеков З.Г., Гасанова З.У. и др., 2021).
Статистический анализ многолетних рядов данных за 2001-2024 гг. онлайн системы Вега-Science позволил выявить следующие зависимости значений ВИ и климатических данных:
- установлено, что растительность, являясь индикатором состояния почвенного покрова, выступает достаточно достоверным идентификатором показателей ВИ;
- выявлено, что за многолетний период (25 лет) динамика вегетационного индекса имеет циклический характер, а среднее значение NDVI для солонцовых комплексов составляет 0,35;
- максимальные корреляционные зависимости продолжительности периодов со значениями NDVI меньше пороговых и климатических данных выявлены при средних значениях вегетационного 0,35: так с годовыми и гидрологическими осадками составляет -0,72 - -0,73, ГТК - -0,70.
Условно рассматриваемый многолетний период можно разделить на три временных ряда: 1. 2001-2007 гг. рост вегетационного индекса (от 0,29 до 0,4), 2. 2008-2015 гг. условное плато показателей NDVI (0,32-0,4) и период 2015-2024 гг. снижения показателей вегетационного индекса (от 0,4 до 0,29).
Отмечено, что со снижением показателей среднегодовых значений ВИ, снизилась продуктивность эфемерово-полынной растительности на фоне повышения среднегодовых значений температуры окружающей среды и повывшения количества выпадающих осадков.
Работа выполнена в рамках темы Института космических исследований РАН «Мониторинг» (госрегистрация № 122042500031-8) в части обработки данных ДЗЗ с использованием сервиса «Вега-Science» (Loupian et al., 2022) и инфраструктуры Центра коллективного пользования «ИКИ-Мониторинг» (Лупян и др., 2015), а также по теме Научно-исследовательской работы Прикаспийского института биологических ресурсов Дагестанского федерального исследовательского центра № 122032200273-6 в части наземного обследования растительности солонцовых комплексов Кизлярских пастбищ.