Закономерности сезонной динамики NDVI аридных пастбищных ландшафтов России и сопредельных территорий

Основной ресурс аридных ландшафтов – растительность, используемая как естественные кормовые угодья для животноводства. Травянистая растительность достаточно динамична под влиянием пастбищных нагрузок, ландшафтных пожаров и гидротермических условий. Превышение допустимых пастбищных нагрузок, трансформация ландшафтов при сельскохозяйственном освоении приводят к деградации и опустыниванию ландшафтов, существующих в условиях недостаточного увлажнения. Изучение отклика растительных сообществ пастбищ на антропогенные нагрузки в условиях климатических изменений и погодных флуктуаций является актуальной задачей. Современные исследования динамики состояния растительного покрова основываются преимущественно на данных дистанционного зондирования. Современные возможности получения непрерывных временных рядов данных дистанционных измерений индекса NDVI, характеризующего фотосинтетически активную фитомассу. и других спектрально-отражательных характеристик растительного покрова позволяют оценивать его сезонную и многолетнюю динамику (Барталев и др., 2016). Исследования многолетней динамики NDVI часто основываются на анализе его осредненных или интегрированных за достаточно продолжительные (вегетационный сезон или отдельные месяцы) временные интервалы значений с использованием данных низкого пространственного разрешения (1 км или ниже) на значительные площади (Тельнова, 2017; Золотокрылин и др., 2011; Золотокрылин и др., 2014), либо данных более высокого разрешения, но на ограниченную площадь. В то же время растительность аридных пастбищ очень динамична в течение сезона с достижением пика вегетации в период весны-начала лета и ее минимума к середине лета по завершении развития эфемероидов и злаков. Второй пик вегетации приходится на конец лета и осень – период максимального накопления фитомассы полукустарничками и полукустарниками, галофитами, а также осенней вегетации злаков. Также существенный уровень неопределенности при изучении динамики NDVI на основе средних за вегетационный сезон значений вносят регулярные ландшафтные пожары (Рулев, Канищев, Шинкаренко, 2016; Шинкаренко, 2019) и пастбищные нагрузки (Шинкаренко, 2015). Эти причины обуславливают, в частности, важность исследования закономерностей сезонной динамики NDVI растительного покрова аридных пастбищ. 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 неделя года. Даты максимальных значений NDVI существенно меняются год от года, при этом во втором десятилетии XXI в. существенно 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 (Шинкаренко, Барталев, 2020). В рассматриваемых регионах выросло поголовье отгонного скота на 15-20% и суммы 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.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-35-60007.