Экологическое моделирование условий обитания вредителей сельскохозяйственных культур с применением ДДЗ

Для двух видов саранчовых (азиатская саранча - Locusta migratoria, итальянский прус - Calliptamus italicus), а также, одного вида грибковых заболеваний пшеницы (септориоз - Septoria tritici) разработаны вероятностные модели условий обитания на территории Казахстана. Основой моделей послужили наборы климатических данных, включающие такие показатели, как среднемесячные температуры и осадки, среднемесячная эвапотранспирация, количество солнечной радиации, относительная влажность воздуха, и ряд других (наборы климатических переменных BIOCLIM, WorldCLIM, Global-PET, CCSM, CliMOND). Каждая базовая модель строилась по данным наземных обследований, так называемый подход “presence-only”. Наборы наземных точек регистрации проявления каждого вида были разделены на две группы. Первая группа – 75% всех точек, использовалась для определения оптимальных для вида диапазонов каждой климатической переменной. Вторая группа – 25% общего количества точек, применялась для выделения значимых для каждого отдельного вида климатических переменных. Моделирование проведено в среде ArcGIS 10.2, статистическая обработка данных – в программе StatSoft STATISTICA 10.
Полученные базовые модели благоприятных условий развития вредителей описывают вероятность возникновения вспышек саранчовых и септориоза без учета динамических переменных. Динамическими переменными, в данном случае, являются параметры, определяющие развитие организмов в условиях конкретного года. Для азиатской саранчи такими параметрами являются: наличие тростника, служащего кормовой базой личинок, и площадь водоемов (затопленные водой яйцекладки погибают). Для итальянского пруса: наличие полынников, а, в условиях земледельческой деятельности, наличие залежных и бросовых земель. Для септориоза: сочетание температурно-влажностных условий, необходимых для прорастания спор. Наши исследования показали, что этот фактор наилучшим образом описывается с помощью интегрального индекса состояния растительности (VCI). Все перечисленные динамические параметры определяются для конкретных лет с помощью спутниковой информации.
Применение указанных динамических параметров, определенных для лет с разными погодными условиями (засушливыми, умеренно влажными и влажными), показало хорошую корреляцию с наземными данными. Сочетание динамических факторов и базовой модели позволяет сделать выводы о территориях, где появление соответствующего вида вредителя наиболее вероятно в конкретные годы.
Также, перечень значимых климатических переменных использован для прогнозирования возможных изменений известного ареала каждого вида вредителей согласно сценариев RCP (Representative Concentration Pathways). Прогнозирование осуществлялось по двум сценариям: сценарий RCP2.6 (нарастание концентрации парниковых газов в атмосфере закончится между 2010 и 2020 годами); сценарий RCP8.5 (нарастание концентрации парниковых газов в атмосфере будет продолжаться до 2100 года). Результатом данного моделирования стали карты предполагаемых ареалов распространения саранчи и септориоза в 2050 году в пределах границ Казахстана. Работа выполнена в рамках проекта «Создать научно-методические основы мониторинга биоопасностей на базе спутниковых данных дистанционного зондирования Земли» по Казахстанской бюджетной программе 076.