ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ ОЦЕНКА ПРОДУКТИВНОСТИ СТЕПНЫХ ПАСТБИЩ

THE GEOINFORMATION ESTIMATE OF THE STEPPE PASTURES PRODUCTIVITY

К.Б. Мушаева, В.Г. Юферев

K.B. Mushaeva, V.G. Yuferev 

ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский агролесомелиоративный институт»

(Россия, 400062, г. Волгоград, пр-т Университетский, 97) 

Scientific Institution «All Russian Agroforest Reclamation Institute»

(Russia, 400062, Volgograd, av. Universitetski, 97)

e-mail: vnialmi@avtlg.ru

Использование компьютерных геоинформационных технологий при дешифрировании и анализе космоснимков имеет очевидное преимущество по времени обработки снимков и при выявлении главных закономерностей изменения состояния агроландшафта в условиях периодического и интенсивного воздействия природных и антропогенных факторов. Оценка деградации пастбищ проводится по проективному покрытию почвы травянистой растительностью, вычисляемому по средней величине фототона в выделенном контуре аэрокосмического изображения. Установлена зависимость продуктивности травянистых сообществ на пастбищах от проективного покрытия, что дает возможность перейти к дистанционной оценке состояния пастбищ  и к нормированию выпаса скота.

The computer-based geographic information technologies are used for interpretation and analyses of the satellite imagery has the obvious advantage of the on-time processing of the images and identify the main patterns of the state changes of the agricultural landscape in terms of periodic and intensive impacts of natural and anthropogenic factors. Estimation of the pasture degradation is performed by projective ground cover of the herbaceous vegetation, is calculated by the average value in the dedicated circuit phototone of the aerospace images. The dependence of the productivity of plant communities in the pastures of the projective cover, which makes it possible to move to a remote assessment of pasture and grazing to rationing. The dependence of productivity of grassy communities on the pastures from projective cover are found, which makes it possible to move to the remote assessment of the pasture and to rationing of the grazing. 

Хозяйственное воздействие на пастбищные экосистемы степной зоны, требует все большего внимания к проблеме сохранения их продуктивности, так как естественные кормовые угодья являются решающими для создания прочной кормовой базы. Применение дистанционных методов исследования, при инвентаризации растительности, в значительной степени связано с большими площадями и труднодоступностью территорий. Дистанционные методы исследования, обладая значительной обзорностью и информативностью, позволяют объективно оценить обстановку и принять эффективные меры по предотвращению деградации пастбищ.

Способ определения состояния пастбищ по фототону изображения на космоснимках [6] является одним из основных способов дешифрирования уровня их деградации. Анализ соотношения продуктивности и проективного покрытия пастбищ позволяет выявить регрессионные взаимосвязи между этими параметрами и, как следствие, устанавливать продуктивность пастбищ по космическим снимкам.

Использование компьютерных геоинформационных технологий при дешифрировании и анализе космоснимков имеет очевидное преимущество по времени обработки снимков и при выявлении главных закономерностей изменения состояния агроландшафта в условиях периодического и интенсивного воздействия природных и антропогенных факторов. Проективное покрытие, определяемое как горизонтальная проекция надземных частей всех растений на поверхность почвы, является параметром, описывающим оптические свойства экосистем. Важно отметить, что наибольшая точность в определении величины проективного покрытия достигается при его значениях от 20 до 60% [3]. При этом средняя ошибка определения проективного покрытия составляет не более 5%.

Пастбища полупустынной зоны Калмыкии, которые детально описаны Бакиновой Т.И. [1], представлены белополынными (Artemisia Lercheana), чернополынными (Artemisia pauciflora), ковыльными (Stipa) сообществами, имеющими различную естественную продуктивность и проективное покрытие (табл. 1). Установление количественной зависимости продуктивности от проективного покрытия дает возможность перейти к дистанционной оценке возможного урожая травянистой растительности на пастбищах.

Таблица 1

Продуктивность и проективное покрытие пастбищных фитоценозов в полупустынной зоне Калмыкии 

Оценка деградации проводится по проективному покрытию почвы травянистой растительностью, вычисляемому по средней величине фототона в выделенном контуре аэрокосмического изображения по формуле [4]:

S_пп = 100/1+exp (A+BF),

где S_пп – проективное покрытие, %, F – текущее значение уровня серого тона по аэрокосмическому фотоснимку, A,B – коэффициенты, учитывающие влияния типа почвы на величину фототона.

Оценка продуктивности пастбищ с различными сообществами осуществляется по регрессионным уравнениям, описывающим ее зависимость от проективного покрытия, определяемым по средним статистическим значениям фототона изображения поверхности, отнесенной при дешифрировании к пастбищам (табл. 2). Здесь же приведена статистическая оценка зависимости продуктивности пастбищ от площади проективного покрытия (коэффициенты корреляции, дисперсия и критерий Фишера) [2].

Таблица 2

Уравнения продуктивности пастбищных сообществ и их статистическая оценка 

Можно отметить, что продуктивность пастбищных сообществ и площадь проективного покрытия имеют устойчивую функциональную зависимость логистического характера, подтверждаемую высокими коэффициентами корреляции и критерия Фишера. Регрессионный анализ показал высокую достоверность аппроксимации по критерию R².

В 2014 году в ходе международной экспедиции «Травяные сообщества Европы в крайне аридных условиях», проводимой Бюджетным научным учреждением Республики Калмыкия «Институт комплексных исследований аридных территорий», были исследованы пастбища степной и полупустынной зон Калмыкии.

Целью проведения экспедиции было изучение биоразнообразия растительности в условиях аридного региона. В задачи экспедиции входило описание растительных сообществ степных и пустынных зон аридного региона, отработка методов полевых геоботанических исследований, а также привлечение внимания ученых к вопросам изучения растительности аридных зон.

Один из исследованных полигонов расположен в Даванском ландшафтном районе (п. Алцынхута, Кетченеровского района) в северо-западной части Прикаспийской низменности.

Небольшое распространение получили бурые солонцеватые почвы. В основном они находятся в северной части хозяйства, на юге они занимают не более 400 гектаров, где сформировались полынно-злаковые (Artemisia-Gram?neae) сообщества. На обширных плоских и слабоволнистых равнинах с солонцами пустынными средними и мелкими формируются полынные (Artemisia) сообщества. Незначительные площади занимают солонцы солончаковые. Они распространены повсеместно, растительность здесь представлена чернополынными (Artemisia pauciflora) сообществами. Бурые супесчаные почвы расположены в основном в северной и южной частях хозяйства с ковыльными и белополынно-однолетниковыми (Artemisia lercheana-annuum) сообществами [5]. В микрозападинах выявлены луговые, лугово-бурые почвы, на которых развита мятликовая (Poa bulbosa) дернина. Состояние пастбищ на этом полигоне оценено как сильносбитые. В ходе исследований были сделаны фотоэталоны почв (рис. 1). 

Рисунок 1. Фотоэталоны А - сильносбитых участков, Б - участков с мятликовой дерниной, В - солончаковых пятен (Алцынхута, май, 2014 г.)

Таблица 3

Характеристика полигона «Алцынхута» по данным полевого обследования 

Результаты проведенных полевых и дистанционных исследований состояния пастбищ в степной и полупустынной зонах Калмыкии показали, что при интенсивном антропогенном использовании пастбищ увеличивается площадь деградации. Кроме этого, в первую очередь, исчезают наиболее ценные кормовые бобовые растения например, люцерна степная (Medicago romanica), затем злаки. Остаются плохо поедаемые и малопродуктивные растения, впрочем, которые при интенсивном скотоводстве просто вытаптываются, и уже не могут служить очагом, вокруг которого возможно восстановление травянистых сообществ. Выход из создавшейся ситуации – это администрирование выпаса скота с нормированием и ограничением времени воздействия на пастбища, а также организация и проведения фитомелиоративных мероприятий по восстановлению и обогащению пастбищных сообществ ценными в пищевом отношения мелиорантами. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Бакинова Т.И. и др. Кормовые ресурсы сенокосов и пастбищ Калмыкии. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2002. 184 с.
2. Бакурова К.Б. Агролесомелиоративное картографирование и эколого-экономическая оценка деградированных ландшафтов (на примере Северо-Западного Прикаспия): дис. ... канд. с.-х. наук. Волгоград: ВНИАЛМИ, 2007. 209 с.
3. Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. М.: Наука, 1984. С. 37-40.
4. Кулик К.Н. и др. Дистанционная оценка деградации пастбищ по аэрокосмоснимкам // Современное состояние лесного хозяйства и озеленения в Республики Казахстан: проблемы, пути их решения и перспективы: материалы междунар. науч. конф., посвящ. 50-летию орг. НПЦ лесн. хоз-ва МСХ РК (Щучинск, 23-24 авг. 2007 г.). Алматы, 2007. С. 253-257.
5. Маштыков К.В. Изучение современного состояния растительных сообществ на Северо-Западе Прикаспия в пределах Республики Калмыкия в условиях антропогенного пресса // Актуальные проблемы социально-экономического и эколого-культурного развития аридных регионов Евразии: материалы Междунар. науч.-практ. Internet-конф., посвящ. 15-летию Ин-та комплекс. исслед. арид. территорий (Элиста, 30 окт. 2014). URL: // ikiat.kalmregion.ru
6. Юферев В.Г. и др. Пат. RU № 2327107 С1 Российская Федерация, МПК G01C 11/00. Способ определения состояния пастбищ, подверженных деградации / В.Г. Юферев, К.Н. Кулик, А.С. Рулев, К.Б. Бакурова; заявитель ГНУ ВНИАЛМИ Россельхозакадемии. № 2006112379/28; заявл. 13.04.2006; опубл. 20.06.2008, Бюл. № 17; приоритет от 13.04.2008. 3 с.