CC BY
25
УДК 633.2.03:502.2:528.8(470.63) ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОГО
СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНЫХ
КОРМОВЫХ УГОДИЙ
СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ Н.Г. Лапенко, к. биол. н. Ф.В. Ерошенко, д. биол. н. Л.В. Дудченко, к. биол. н. ФГБНУ Ставропольский научно-исследовательский институт
сельского хозяйства
В статье дана оценка современного состояния
природных травянистых сообществ с использованием данных дистанционного зондирования Земли. Представленные травостои характеризуются разными типами (модификациями) растительности, особенностями видового состава травостоя, фитомассой,
почвенными и климатическими условиями. Это находит отражение
в динамике индекса NDVI Использование дистанционного Земли вместе геоботанического
UDC 633.2.03:502.2:528.8(470.63) ASSESSMENT OF THE CURRENT STATE OF NATURAL FORAGE LANDS OF THE STAVROPOL TERRITORY WITH USE OF REMOTE SOUNDING OF THE EARTH DATA
Lapenko N.G., Cand. Biol. Sci. Eroshenko F.V., Dr. Biol. Sci. Dudchenko L.V., Cand. Biol. Sci. Stavropol Research Institute of Agriculture
In this article an assessment of the current state of natural grassy communities with use of remote sounding of the Earth data is given. The presented herbages are characterized by different types (modifications) of vegetation, features of specific composition of herbage, phytomass, soil and climatic conditions. It finds reflection in dynamics of the vegetative NDVI index of their coenosis. The data use of remote sounding of the Earth together with data of geobotanical inspection allows us to give more objective assessment of an ecological state of natural forage lands.
вегетационного их ценозов.
данных зондирования с данными обследования позволяет более объективно дать оценку экологического состояния природных кормовых угодий. Ключевые слова: вегетационный индекс, видовой состав, дистанционное зондирование, кормовые угодья, природные травостои, фитомасса
Основной отраслью сельскохозяйственного использования природных растительных сообществ является животноводство. Корма из дикорастущих трав - наиболее дешевый источник энергии и протеина для животных. Однако длительное интенсивное использование
Key words: vegetative index, species composition, remote sounding, forage lands, natural grass stand, phytomass
природных кормовых угодий приводит к различным стадиям пастбищной дигрессии с вырождением зональных травостоев и формированию полынно-злаковых, полынных, однолетнико-полынных модификаций [1]. Для значительных площадей естественных кормовых угодий Ставропольского края необходимо научное обоснование современного состояния травостоев и выявление степени антропогенного воздействия на них с учетом природно-климатических условий. Решению этих задач в значительной мере могут способствовать современные технологии, позволяющие с использованием данных дистанционного зондирования Земли дать объективную оценку потенциала природных кормовых угодий края.
Работа выполнена в Ставропольском НИИ сельского хозяйства. Объекты исследований - выделенные полигоны (пункты) (рис. 1). Обработка полевых материалов проведена согласно общепринятым геоботаническим методикам [2,3]. Вегетационные индексы NDVI получены на сервисе «ВЕГА» ИКИ РАН.
Антропогенное воздействие и природно-климатические условия явились важными факторами формирования на исследуемой территории разнотравно-дерновинно-злаковых степей, а с вырождением зональных травостоев - их модификаций - полынно-злаковых, однолетнико-полынных и др.
Геоботаническое обследование природных сообществ (кормовых угодий) проводилось нами в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края с осадками 450-650 мм в год и ГТК 0,9-1,1 [4]. Данные, приведенные в таблице 1, получены на основе изучения таких растительных сообществ.
Зональным (эталонным) типом растительности является ковыльно-типчаково-разнотравная степь (пункт 1,2). В ней преобладает группа злаковых - создателей основной кормовой массы: Келерия стройная, Ковыль красивейший, Костер береговой, Овсяница валлисская. Из бобовых встречаются виды Астрагала, Люцерна желтая, Эспарцет песчаный. Урожайность травостоя 26,2-34,4 ц/га воздушно-сухой массы.
На присельском пастбище (пункт 3) травостой низкого качества и представлен полынно-однолетниково-разнотравной модификацией. Урожайность травостоя в период его максимального развития составляет 22,3 ц/га сена. Однако травостой до 30% засорен вредными и ядовитыми растениями, такими как Василек растопыренный, Костер полевой, Люцерна маленькая и др.
Таблица 1 - Эколого-хозяйственные особенности кормовых угодий в зоне неустойчивого увлажнения
Пункты Видов на 100 м2 Проект ивное покрыт ие, % Тип (модификация) Биологиче ский урожай, ц/га возд.сух. массы Наличие балластных , вредных и
растительности ядовитых растений, %
Сенгилеев ское 47 90 Ковыльно-типчаково-разнотравная 34,4 9
Ковыльно-
Шалево 57 85 типчаково-разнотравная 26,2 7
Полынно-
Тугулук 24 50 однолетниково-разнотравная 22,3 29
Люцерно-
Бешпагир 21 80 кострецово-разнотравная 27,2 19
Пункт 4 - искусственно воссозданный фитоценоз (агростепь) [5]. В его травостое преобладает люцерна желтая, кострец безостый. Биологический урожай составляет 27,2 ц/га сена. Фитомасса высокого кормового достоинства и на 54,8% состоит из бобовых компонентов. При пастбищном использовании такого угодья (отчуждение корма 80 %) хозяйственный урожай составляет 21,8 ц/га.
Таким образом, представленные полигоны характеризуются разными типами (модификациями) растительности, особенностями видового состава травостоя, фитомассой и почвенно-климатическими условиями, что находит отражение в динамике вегетационного индекса NDVI их ценозов (рис. 2).
Анализ данных вегетационного индекса NDVI в 2016 году показал (рис.3), что максимум его значений на полигонах Сенгилеевское и Бешпагир приходится на 21 мая с величинами 0,79 и 0,81 соответственно. На полигонах Тугулук и Шалево эта дата наступила на 7 дней позже - 28 мая (NDVI равны 0,73 и 0,84 соответственно). Неравномерности изменений вегетационного индекса в период активной вегетации, с нашей точки зрения, могут быть связаны с неустойчивым характером погодных условий и влиянием особенностей роста и развития различных видов растительности.
Рис. 1. Полигоны: a - Сенгилеевское, b - Шалево, c - Тугулук, d - Бешпагир
Литературные данные свидетельствуют о том, что для условий Ставропольского края существует связь между максимальным значением NDVI и урожайностью озимой пшеницы [6]. Наши исследования показали (табл. 1 и 2), что связь между NDVImax и урожайностью биомассы травостоев изученных полигонов в условиях 2016 года была крайне низкой (коэффициент корреляции равен 0,43).
Бешпагир — — — - Сенгелеевское — • —Тугулук .......Шалево
Рис.2. Динамики среднемноголетних значений NDVI исследуемых
полигонов
Бешпагир — — — Сенгилеевское — • Тугулук ......Шалево
Рис.3. Динамики значений NDVI исследуемых полигонов в 2016г. Таблица 2 - Характеристики динамик NDVI различных полигонов, 2016г.
Характеристика динамики NDVI Полигон
Бешпагир Сенгилеевское Тугулук Шалево
Средний NDVI 0,55 0,55 0,55 0,59
Суммарный NDVI 137,0 136,2 135,5 144,4
Максимальный ЫРУ! 0,7573 0,8107 0,7543 0,84
С нашей точки зрения, это объясняется сильным влиянием видового состава на общую урожайность биомассы фитоценоза, так как растения различных групп характеризуются неодинаковым содержанием хлорофилла и различной площадью ассимиляционной поверхности, а от этих показателей зависят коэффициенты спектральной яркости в красной и инфракрасной областях спектра, которые используются при расчете вегетационного индекса NDVI.
Таким образом, использование данных дистанционного зондирования Земли вместе с данными геоботанического обследования позволяет наиболее полно и объективно дать оценку современного состояния природных травостоев.
Список литературы:
1. Агроклиматические ресурсы Ставропольского края. - Л.: Гидрометиздат, 1971. - 273 с.
2. Дзыбов, Д.С. Агростепь: монография / Д.С. Дзыбов. - Ставрополь: АГРУС, 2010. - 256 с.
3. Кулинцев, В.В. Система земледелия нового поколения Ставропольского края: монография / В.В. Кулинцев и др. - Ставрополь: АГРУС, 2013. - 520 с.
4. Полевая геоботаника / под общ. ред. Е. М. Лавренко, А. А. Корчагина. - М.-Л., 1964. - Т.3 -530 с.
5. Работнов, Т. А. К методике наблюдения над травянистыми растениями на постоянных площадках / Т. А. Работнов // Ботанический журнал. - Л., 1964. - Т.36. - №6. - С. 47-50.
6. Сторчак, И.Г. Использование NDVI для оценки продуктивности озимой пшеницы в Ставропольском крае / И.Г.Сторчак, Ф.В. Ерошенко // Земледелие. - №7. - 2014. - С. 12-15.
