CC BY
44
DOI: 10.32417/1997-4868-2020-193-2-9-19 УДК 581.526.53:581.144(470.63) Код ВАК 06.02.08
Растительность степных фитоценозов и особенности Г
ее вегетации в условиях Ставропольского края c
n
Н. Г. Лапенко1, Ф. В. Ерошенко1, И. Г. Сторчак1 §
1 Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр, Михайловск, Россия ^О
E-mail: sniish.storchak@gmail.com e
s
Аннотация. Повысить точность и объективность контроля состояния природных травостоев, особенностей вегетации травянистой растительности степных фитоценозов, их кормовой потенциал возможно с применением данных дистанционного зондирования Земли. Цель работы - получить данные о состоянии природных фитоценозов, особенностях вегетации дикорастущей растительности в различных почвенно-климатических условиях с использованием данных дистанционного зондирования Земли. Методы. Геоботанические исследования проведены на учетных площадках (полигонах) размером 10*10 м, согласно требованиям методик и ГОСТов, общепринятых в фитоценологии. Описание растительности проводилось по системе О. Друде, с отметкой обилия вида, проективного покрытия, высоты травостоя. Оценка состояния растительности анализировалась по значениям нормализованного относительного вегетационного индекса (NDVI), который получали с помощью сервиса «Вега» ИКИ РАН. Объекты исследования - природные сообщества дикорастущей флоры - расположены в засушливой зоне (ЗЗ) и зоне неустойчивого увлажнения (ЗНУ) Ставропольского края. Результаты. Установлено современное экологическое состояние и состав степной растительности исследуемых зон. На особенности вегетации, видовой состав, продуктивность и качество корма сильное влияние оказывают как антропогенный фактор, так и климатические условия, в которых произрастают природные травостои. Анализ показал, что теплообеспеченность периода вегетации засушливой зоны на 5 % выше, чем зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края, а годовое количество осадков в ЗНУ на 32 % больше, чем в ЗЗ. Все это влияет на ход вегетации естественных кормовых угодий в этих регионах. Так, в засушливой зоне и в зоне неустойчивого увлажнения средние динамики вегетационных индексов NDVI имеют совершенно разный вид: отмечаются различные уровни максимумов, времени их наступления и скорости роста и снижения NDVI. В засушливых зонах наблюдается явно выраженный второй максимум в конце ноября, а в зоне неустойчивого увлажнения - только тенденция к росту вегетационного индекса в осенний период.
Ключевые слова: вегетационный индекс, влагообеспеченность, дерновинные злаки, засушливая зона, растительные модификации, степные экосистемы, теплообеспеченность, целинная степь.
Для цитирования: Лапенко Н. Г., Ерошенко Ф. В., Сторчак И. Г. Растительность степных фитоценозов и особенности ее вегетации в условиях Ставропольского края // Аграрный вестник Урала. 2020. № 02 (193). С. 9-17. DOI: 10.32417/1997-4868-2020-193-2-9-19.
Дата поступления статьи: 10.12.2019.
Постановка проблемы (Introduction)
Ставропольский край является крупным аграрным центром, при его удельном весе в общей территориальной площади страны 0,39 %, производит 3,6 % ее валовой сельскохозяйственной продукции, в том числе 2,2 % молока, 3,5 % мяса (в убойном весе) [1, с. 37]. Повышение эффективности отрасли животноводства в регионе является важнейшей задачей и непосредственно связано с устойчивым развитием системы кормопроизводства. И здесь немаловажное значение имеет лугопастбищное кормопроизводство [2, с. 12; 3, с. 28].
Естественная, или природная, растительность края, используемая для выпаса животных в пастбищный период, сформировалась в течение многих тысячелетий в контрастных экологических условиях: перепады высот - от 5 до 1600 м над уровнем моря с годовыми нормами осадков от 250 до 700 мм, при этом ГТК колеблется от 0,3 до 1,5 [2, с. 12; 4, с. 6330; 5, с. 10]. Как в прошлом, так и в настоя-
щем естественные кормовые угодья, являясь важным ис- —
а
точником природных кормов, подвержены интенсивной е
пастбищной нагрузке [6, с. 51, 7, с. 78; 8, с. 48]. Рациональ- п
ное использование травостоя степных фитоценозов - по- °
прежнему одна из нерешенных задач лугопастбищного ^
кормопроизводства [9, с. 64; 10, с. 6; 11, с. 1], которая оста- р
ется весьма актуальной. И сегодня важно знать состояние г
природных травостоев, особенности вегетации травяни- §
стой растительности степных фитоценозов, их кормовой П
потенциал, характеризующийся количеством надземной о
массы за вегетационный период, используемой в целях .
сенокошения или выпаса животных. .
Повысить точность, объективность и масштабность ^
решения таких задач возможно с применением данных §
дистанционного зондирования Земли, которые дают воз- а
можность контролировать ход вегетации растительно- I
сти. Поэтому целью наших исследований было изучить ^
состояние природных фитоценозов и особенности их .
ы
„ о 9
о
Таблица 1
Особенности степных фитоценозов засушливой зоны
S
S ^
о к о к
и
<и н о Л
!н
<
№ полигона Пункты, административные районы Растительные ассоциации Количество видов на 100 м2 Проективное покрытие, % Наличие сорных растений, %
1 Водный, Ипатовский район Овсяница валлисская + костер мягкий + полынь Лерха 27 70 37
2 Красочный, Ипатовский район Костер мягкий + пырей средний + клоповник мусорный 12 60 42
3 Большая Джалга, Ипатовский район Полынь Лерха + лапчатка серебристая + овсяница валлисская 21 40 29
4 Киевка, Апанасенков-ский район Полынь австрийская + мятлик луковичный + осока узколистная 18 30 39
5 Манычское, Апана-сенковский район Полынь австрийская + тысячелистник Биберштейна + мятлик луковичный 20 40 32
6 Маки, Апанасенков-ский район Овсяница валлисская + ковыль Лессин-га + тысячелистник щетинистый 22 80 18
7 Дивное, Апанасенков-ский район Полынь Лерха + мятлик луковичный + овсяница валлисская 11 30 18
8 Дивное, Апанасенков-ский район Полынь Лерха + полынь австрийская + осока узколистная 15 40 20
9 Ипатово, Ипатовский район Сурепка обыкновенная + костер мягкий + пырей ползучий 14 60 36
10 Мелиоратор, Ипатовский район Овсяница валлисская + келерия стройная + костер мягкий 32 70 16
11 М. Барханчак, Ипатовский район Мятлик луковичный + анизанта кровельная + люцерна маленькая 16 50 38
12 Шарахалсун, Туркменский район Полынь австрийская + мятлик луковичный + осока узколистная 13 50 23
13 Владимировка, Туркменский район Овсяница валлисская + Мятлик луковичный + Полынь австрийская 16 70 25
14 Сабан-Ангуста, Туркменский район Полынь австрийская + тысячелистник Биберштейна + мятлик луковичный 13 50 31
Table 1
Features of steppe phytocenoses of the arid zone
Ground number Points, administrative regions Plant associations Quantity of species on 100 m2, pcs. Projective covering, % Existence of weed plants, %
1 Vodnyy, Ipatovskiy district Fescue welsh + Soft brome + Lerkh's wormwood 27 70 37
2 Krasochnyy, Ipatovskiy district Soft brome + Intermediate wheat grass + Narrow-leaved cress 12 60 42
3 Bol 'shaya Dzhalga, Ipatovskiy district Lerkh's wormwood + Silvery cinguefoil + Fescue welsh 21 40 29
4 Kievka, Apanasen-kovskiy district Wormwood austrian + Bulbiferous meadow-grass + narrow-leaved sedge 18 30 39
5 Manychskoye, Apanasenkovskiy district Wormwood austrian + Biberstein'syarrow + Bulbiferous meadowgrass 20 40 32
6 Maki, Apanasenkovskiy district Fescue welsh + Lessing's feather grass + Yarrow bristly 22 80 18
7 Divnoe, Apanasenkovskiy district Lerkh's wormwood + Bulbiferous meadow-grass + Fescue welsh 11 30 18
8 Divnoye, Apanasenkovskiy district Lerkh's wormwood + Wormwood austrian + narrow-leaved sedge 15 40 20
9 Ipatovo, Ipatovskiy district Common winter cress + Soft brome + Intermediate wheat grass 14 60 36
10 Meliorator, Ipatovskiy district Fescue welsh + Creasted hair grass + Soft brome 32 70 16
11 M. Barhanchak, Ipatovskiy district Bulbiferous meadowgrass + Drooping brome + Alfalfa small 16 50 38
12 Sharahalsun, Turkmenskiy district Wormwood austrian + Bulbiferous meadow-grass + Narrow-leaved sedge 13 50 23
13 Vladimirovka Turkmenskiy district Fescue welsh + Bulbiferous meadowgrass + Wormwood austrian 16 70 25
14 Saban-Angusta, Turkmenskiy district Wormwood austrian + Biberstein's yarrow + Bulbiferous meadowgrass 13 50 31
Таблица 2
Особенности степных фитоценозов зоны неустойчивого увлажнения
№ полигона Пункты, административные районы Растительные ассоциации Количество видов, шт. Проективное покрытие, % Наличие сорных растений, %
1 Сенгилеевское, ТТТпяковский район Ковыль Лессинга + овсяница валлисская + ковыль красивейший 45 100 7
2 Ямки, Грачевский район Овсяница валлисская + бородач кровоостанавливающий + люцерна румынская 27 90 18
3 Московское, Изобильненский район Овсяница валлисская + солодка голая + тысячелистник щетинистый 28 80 21
4 Донское, Труновский район Бородач кровоостанавливающий + овсяница валлиссская + кострец береговой 36 90 22
5 Труновка, Труновский район Бородач кровоостанавливающий + овсяница валлисская 29 70 10
6 Безопасное, Красногвардейский район Полынь австрийская + тысячелистник щетинистый + люцерна маленькая 23 70 30
7 Дмитриевское, Красногвардейский район Полынь австрийская + тысячелистник Биберштейна + овсяница валлисская 17 70 35
8 Старая дорога, Изобильненский район Черноголовник многобрачный + ковыль красивейший + овсяница валлисская 34 100 15
9 Найденовка, Изобильненский район Бородач кровоостанавливающий + лю-церна_румынская + овсяница скальная 33 100 6
10 Кармалиновское, Новоалександровский район Пырей ползучий + тысячелистник щетинистый + морковь дикая 26 100 27
11 Виноградное, Новоалександровский район Бородач кровоостанавливающий + келе-рия стройная + овсяница скальная 25 100 16
12 Невинномысск, Кочубеевский район Люцерна румынская + овсяница скальная + подмаренник русский 10 100 0
13 Водораздел, Андроповский район Овсяница валлисская + пырей ползучий + полынь австрийская 11 70 9
14 Кианкиз, Андроповский район Овсяница валлисская + пырей ползучий + тысячелистник щетинистый 25 80 16
15 Екатериновская, Кочубеевский район Овсяница валлисская + люцерна румынская + подмаренник русский 23 100 22
16 Н. Бешпагир, Шпаковский район Овсяница скальная + овсяница восточная + люцерна румынская 41 100 5
Table 2
Features of steppe phytocenoses of unstable moistening zone
Ground number Points, administrative regions Plant associations Quantity of species on 100 m2, pcs. Projective covering, % Existence of weed plants, %
1 Sengileyevskoye, Shpakovskiy district Lessing's feather grass + Fescue welsh + Feather grass species 45 100 7
2 Yamki, Grachevskiy district Fescue welsh + East indien bluestem + Yellow lucerne 27 90 18
3 Moskovskoye, Izobil 'nenskiy district Fescue welsh + Spanish licorice + Yarrow bristly 28 80 21
4 Donskoe, ' Trunovskiy district East indien bluestem + Fescue welsh + Coastal brome 36 90 22
5 Trunovka, Trunovskiy district East indien bluestem + Fescue welsh + Lessing's feather grass 29 70 10
6 Bezopasnoye, Kras-nogvardeyskiy district Wormwood austrian + Yarrow bristly + Alfalfa small 23 70 30
7 Dmitriyevskoye, Kras-nogvardeyskiy district Wormwood austrian + Biberstein's yarrow + Fescue welsh 17 70 35
8 Staraya doroga, Izobil 'nenskiy district Polygamous chernogolovnik + Feather grass species + Fescue welsh 34 100 15
9 Naydenovka, Izobil 'nenskiy district East indien bluestem + Yellow lucerne + Fescue welsh 33 100 6
10 Karmalinovskoye, No-voaleksandrovskiy district Couch grass + Yarrow bristly + Wild carrot 26 100 27
11 Vinogradnoye, Novoalek-sandrovskiy district East indien bluestem + Creasted bair grass + Fescue welsh 25 100 16
12 Nevinnomyssk, Kochubeyevskiy district Yellow lucerne + Fescue welsh + Russian bedstraw 10 100 0
13 Vodorazdel, Andropovskiy district Fescue welsh + Couch grass + Wormwood austrian 11 70 9
14 Kiankiz, Andropovskiy district Fescue welsh + Couch grass + Yarrow bristly 25 80 16
15 Ekaterinovskaya, Kochubeevskiy district Fescue welsh + Yellow lucerne + Russian bedstraw 23 100 22
16 N. Beshpagir, Shpakovskiy district Rocky fescue + East fescue+ Yellow lucerne 41 100 5
s
S ^
о к о к
и
<и н О
Л
<
вегетации в зоне неустойчивого увлажнения и в засушливой зоне Ставропольского края, в том числе с использованием данных дистанционного зондирования Земли.
Методология и методы исследования (Methods)
При выполнении работы использованы комплексно-экспедиционные и камеральные методы исследования.
В процессе работы были выполнены следующие работы:
1) выбраны пункты для проведения детальных исследований;
2) проведено геоботаническое обследование состояния природных травостоев на местности;
3) выполнено картографирование (оцифровка) обследованных территорий;
4) получены данные дистанционного зондирования Земли с помощью сервиса «ВЕГА-Science» ИКИ РАН.
Геоботанические исследования проведены на учетных площадках (полигонах) определенного размера (10*10 м) согласно требованиям методик и ГОСТов, общепринятых в фитоценологии. Описание растительности проводилось по системе О. Друде с отметкой обилия вида, проективного покрытия, высоты травостоя [5, с. 18].
Оценка состояния растительности анализировалась по значениям нормализованного относительного вегетационного индекса (NDVI), который получали с помощью сервиса «Вега» ИКИ РАН [12, с. 50; 13 с. 581; 14 с. 162; 15, с. 120].
30
Объекты нашего исследования - природные сообщества дикорастущей флоры, которые расположены в засушливой зоне (I и II почвенно-климатические зоны Ставропольского края) и в зоне неустойчивого увлажнения (III почвенно-климатическая зона Ставропольского края). Природные условия проведения исследований благоприятны для роста и развития степной растительности. Вместе с тем они различны.
Так, засушливая зона характеризуется следующими параметрами: климат резко континентальный. Среднегодовое количество осадков составляет 441 мм. Осадки в течение года выпадают неравномерно. Основная их часть приходится на осенне-весенний сезон. Летние осадки кратковременные, преимущественно ливневого характера. В летнее время восточный ветер приносит раскалённый воздух среднеазиатских пустынь. С ним связаны засухи и пылевые бури, начинающиеся при скорости ветра 15-20 м/с. Здесь преобладают каштановые, светло-каштановые и темно-каштановые почвы. Комплексность почвенного покрова - характерная черта данных почв. В зоне каштановых почв наиболее распространены солонцы и солонцовые почвы [5, с. 14; 7, с. 15].
В зоне неустойчивого увлажнения климат умеренно континентальный с ГТК 0,9-1,1, среднегодовое количество осадков - 585 мм. Количество осадков, выпадающее в вегетационный период, составляет 300-350 мм, число дней с суховеями - 60-80. Территория зоны относится к
г 25
20
15
10
5
Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь Январь Февраль Март Апрель Май
♦ I—II зоны III зона
Рис. 1. Температура воздуха (среднемноголетняя)
Июнь
Июль
30
25
о
0
? 20
a
IS
15
10
5
0
-5
August September October November December January February March April
I—IIzones ^^^III zone Fig. 1. Air temperature (long-term average)
May
June
July
0
5
90
80
s - 70
a
о X 60
и
я u 50
о
о р 40
F 30
s
е 20
о
-i
10
0
90
80
70
i 60
sí У 50
IS <4 40
30
20
10
u
Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль
• ¡-II зоны III зона
Рис. 2. Количество осадков (среднемноголетнее)
August September October November December January February March April
I—II zones ^^^III zone Fig. 2. Rainfall (annual average)
May
June
July
Предкавказской почвенной провинции, представленной преимущественно почвами черноземного типа [5, с. 22].
Результаты (Results)
На основе результатов полевых материалов геоботанического обследования установлено современное экологическое состояние степной растительности исследуемых нами зон (засушливой и зоны неустойчивого увлажнения). Установлено, что по составу травостои природных кормовых угодий различны. Степные сообщества засушливой зоны (по Танфильеву - зона сухих степей) (таблица 1) занимают северо-восточную территорию края. В сохранившихся степных травостоях доминирующим или содоминирующим ценозообразователем является дер-новинный злак - овсяница валлисская (Festuca valesiaca Gaudin). Ему сопутствуют другие виды семейства злаковых - келерия стройная (Koeleria cristata (L.), ковыль Лес-синга (Stipa lessingiana Trin. et Rupr.), осока узколистная (Carex stenophylla Wahlenb.) и некоторые другие целинные представители дикорастущей флоры.
Однако на протяжении многих лет сухая степь подвергалась пастбищной дигрессии, приведшей к возрастанию в травостое нецелинных видов, стойких к пастбищным перегрузкам: мятлик луковичный (Poa bulbosa L.), полынь австрийская (Artemisia austriaca L.), полынь Лерха (Artemisia lerchiana Web.ex Stechm.) а также большое разнообразие сорных видов растений (до 42 %). Это виды
>
CTQ
i-¡
О
г+
п>
0
tr
¡=¡
1
CTQ h-
п>
сл
анизанта кровельная (Anisantha tectorum (L.)Nevski), костер мягкий (Bromus mollis L.), клоповник мусорный (Lepidium ruderale L.), люцерна маленькая (Medicago minima (L.) Bartalini), сурепка обыкновенная (Barbarea vulgaris R.Br.) и др. Вполне очевидно, что антропогенный фактор оказывает влияние на современное состояние природных сообществ.
Биоразнообразие степных фитоценозов зоны неустойчивого увлажнения (таблица 2) существенно выше в сравнении с сухими степями - до 45 видов на учетной площади. Их проективное покрытие - 70-100 %. Это обусловлено местоположением территории исследования и особенностями ее природно-хозяйственной специфики, и различными экологическими условиями. Они явились важным фактором формирования на этой территории преимущественно разнотравно-дерновиннозлаковых степей.
Наиболее обильные и часто встречающиеся в исследуемых пунктах виды дерновинных злаков - келерия стройная (Koeleria cristata), ковыль красивейший (Stipa pulcherrima C. Koch), ковыль Лессинга (Stipa lessingiana), овсяница валлисская (Festuca valesiaca), овсяница скальная (Festuca rupicola Heuff) и некоторые другие. Отмечен ареал распространения злаков с высокой энергией вегетативного размножения - бородач кровоостанавливающий (Bothriochloa ischaemum (L.) Keng), пырей ползучий (Elytrigia repens (L.) Nevski).
Нерациональное использование таких степных экосистем снизило их природный потенциал. И ценные в кормовом отношении виды злаковых и бобовых сменились такими нецелинными видами, как полынь австрий-S ская (Artemisia austriaca), тысячелистник Биберштейна § (Achillea biebersteinii Afan.), тысячелистник щетинистый (Achillea setacea Waldst. et Kit.). Высока доля сорных ви-О дов растений - василек раскидистый (Centaurea diffusa ¡x¡ Lam.), костер полевой (Bromus arvense L.), люцерна ма-^ ленькая (Medicago minima), морковь дикая (Daucus caro-^ ta L.), шалфей эфиопский (Salvia aethiopis L.) и др. В от-^ дельных пунктах их количество доходит до 35 %, что, не-^ сомненно, влияет на продуктивность и кормовые качества природных травостоев.
Помимо антропогенного фактора, влияющего на современное состояние природных травостоев (особенности вегетации, видовой состав, продуктивность, качество корма), не меньшее значение имеют климатические условия, в которых произрастают природные травостои.
0,70
Анализ показал, что температурный режим территорий исследований в среднем за год характеризуется незначительными отличиями - всего на 1,8 % в пользу I и II зон (рис. 1). Тем не менее в весенне-летний период такое преимущество составляет 5 %.
Влагообеспеченность III почвенно-климатической зоны существенно лучше, чем I и II (рис. 2). Если в зоне неустойчивого увлажнения годовое количество осадков составляет 585 мм, то в засушливых - всего 441 мм, или на 32 % меньше. Следует отметить, что превышение количества осадков в III зоне отмечается во все месяцы, за исключением ноября (количество осадков примерно одинаковое).
Таким образом, теплообеспеченность периода вегетации засушливой зоны на 5 % выше, чем зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края, а годовое количество осадков в III почвенно-климатической зоне на 32 % больше, чем в I и II. Все это влияет на ход вегетации естественных кормовых угодий в этих регионах.
0,60
> 0,50
0,40
0,30
0,20
16.12 04.02 26.03 15.05 04.07 23.08 12.10 01.12 20.01 -♦-засушливые зоны -"-зона неустойчивого увлажнения
Рис. 3. Динамика вегетационного индекса NDVI естественных травостоев
0.70
Q.6Q
Q.3Q
Q.2Q l6.l2
04.02 26.03 15.05 04.07 23.08 12.10 -*-arid zones -■-unstable humidification zone
Fig.3. The dynamics of the vegetative index NDVI of natural grass stands
Ql.l2
2Q.Ql
Так, в засушливой зоне и в зоне неустойчивого увлажнения средние динамики вегетационных индексов N0^ изученных нами полигонов имеют совершенно разный вид (рис. 3). Отмечаются различные уровни максимумов, времени их наступления и скорости роста и снижения N0^. Кроме того, в засушливых зонах наблюдается явно выраженный второй максимум в конце ноября, а в зоне неустойчивого увлажнения - только тенденция к росту вегетационного индекса в осенний период (конец октября).
Нами были проанализированы основные характеристики динамик вегетационного индекса N0^ каждого полигона (таблицы 3 и 4).
Исследования показали, что первый максимум в засушливых зонах наступает 1 мая, а в зоне неустойчивого увлажнения - 27 мая. При этом величина значения N0^ в этот период в ЗНУ на 16 % больше, чем в ЗЗ. Прохождение N0 VI через минимум характеризует время, когда вегетация травостоев практически полностью прекращается. Наступает пора депрессии злаков - наиболее сложный период для пастбищного хозяйства. Баланс кормов начиная с августа становится отрицательным, то есть естественные пастбища не обеспечивают в полной мере животных кормом в течение всего пастбищного периода. В зоне неустойчивого увлажнения этот период наступает 16 сентября, а в засушливых зонах - на 36 дней раньше (10 августа). При этом значение N0^ в ЗНУ на 29 % выше, чем в ЗЗ.
Таблица 3
Характеристики динамики вегетационного индекса ХОУ1 естественных угодий в засушливой зоне,
в среднем за 2002-2018 годы
№ NDVI max NDVI min Дата ВВВ* Дата NDVI max Дата NDVI min Продолжительность, дни
вегетации ВВВ-NDVI max NDVI -NDVfax min
1 0,683 0,412 4.02 20.05 19.08 196 105 91
2 0,670 0,381 4.02 13.05 12.08 189 98 91
3 0,684 0,354 4.02 29.04 5.08 182 84 98
4 0,649 0,328 4.02 22.04 5.08 182 77 105
5 0,579 0,322 4.02 22.04 12.08 189 77 112
6 0,506 0,247 4.02 20.05 12.08 189 105 84
7 0,539 0,311 4.02 22.04 5.08 182 77 105
8 0,540 0,317 4.02 22.04 5.08 182 77 105
9 0,617 0,347 4.02 22.04 22.07 168 77 91
10 0,561 0,389 4.02 20.05 19.08 196 105 91
11 0,590 0,364 4.02 29.04 5.08 182 84 98
12 0,585 0,349 4.02 22.04 19.08 196 77 119
13 0,620 0,347 4.02 6.05 19.08 196 91 105
14 0,578 0,339 4.02 22.04 19.08 196 77 119
Среднее 0,579 0,322 4.02 22.04 12.08 189 77 112
ВВВ* - возобновление весенней вегетации.
Table 3
Characteristics of the dynamics of the vegetative index NDVI of natural crooked areas in the arid zone,
on average for 2002-2018
No. NDVI max NDVI min SRV* date Date NDVI- max Date NDVI- min Duration, days
vegetation SRV-NDVI max NDVI -NDVT. min
1 0.683 0.412 4.02 20.05 19.08 196 105 91
2 0.670 0.381 4.02 13.05 12.08 189 98 91
3 0.684 0.354 4.02 29.04 5.08 182 84 98
4 0.649 0.328 4.02 22.04 5.08 182 77 105
5 0.579 0.322 4.02 22.04 12.08 189 77 112
6 0.506 0.247 4.02 20.05 12.08 189 105 84
7 0.539 0.311 4.02 22.04 5.08 182 77 105
8 0.540 0.317 4.02 22.04 5.08 182 77 105
9 0.617 0.347 4.02 22.04 22.07 168 77 91
10 0.561 0.389 4.02 20.05 19.08 196 105 91
11 0.590 0.364 4.02 29.04 5.08 182 84 98
12 0.585 0.349 4.02 22.04 19.08 196 77 119
13 0.620 0.347 4.02 6.05 19.08 196 91 105
14 0.578 0.339 4.02 22.04 19.08 196 77 119
Average 0.579 0.322 4.02 22.04 12.08 189 77 112
SRV* - the resumption of spring vegetation.
Таблица 4
Характеристики динамики вегетационного индекса ХОУ1 естественных угодий в зоне неустойчивого увлажнения в среднем за 2002-2018 годы
S
S ^
о к о к
и
<и н о Л
!н
<
№ NDVI max NDVI min Дата ВВВ* Дата NDVI max Дата NDVI min Продолжительность, дни
вегетации ВВВ-NDVI max NDVI -NDVfa. min
1 0,783 0,492 11.02 27.05 9.09 210 105 105
2 0,654 0,356 11.0 2 3.06 16.09 217 112 105
3 0,755 0,538 11.02 3.06 23.09 224 112 112
4 0,614 0,438 11.02 27.05 2.09 203 105 98
5 0,657 0,401 11.02 27.05 2.09 203 105 98
6 0,693 0,437 11.02 13.05 12.08 182 91 91
7 0,608 0,501 11.02 20.05 9.09 210 98 112
8 0,742 0,529 11.02 17.06 23.09 224 126 98
9 0,711 0,474 11.02 10.06 14.10 245 119 126
10 0,648 0,354 11.02 3.06 30.09 231 112 119
11 0,745 0,533 11.02 3.06 23.09 224 112 112
12 0,768 0,444 11.02 20.05 23.09 224 98 126
13 0,741 0,443 11.02 27.05 2.09 203 105 98
14 0,686 0,396 11.02 20.05 16.09 217 98 119
15 0,655 0,307 11.02 20.05 30.09 231 98 133
16 0,767 0,449 11.02 20.05 16.09 217 98 119
Среднее 0,702 0,443 11.02 27.05 16.09 217 106 111
ВВВ* - возобновление весенней вегетации.
Table 4
Characteristics of the dynamics of the vegetative index NDVI of natural lands in the zone of unstable moisture
on average for 2002-2018
No. NDVI max NDVI min SRV date * Date NDVI max Date NDVI- min Duration, days
vegetation SRV-NDVI max NDVI -NDVT. min
1 0.783 0.492 11.02 27.05 9.09 210 105 105
2 0.654 0.356 11.02 3.06 16.09 217 112 105
3 0.755 0.538 11.02 3.06 23.09 224 112 112
4 0.614 0.438 11.02 27.05 2.09 203 105 98
5 0.657 0.401 11.02 27.05 2.09 203 105 98
6 0.693 0.437 11.02 13.05 12.08 182 91 91
7 0.608 0.501 11.02 20.05 9.09 210 98 112
8 0.742 0.529 11.02 17.06 23.09 224 126 98
9 0.711 0.474 11.02 10.06 14.10 245 119 126
10 0.648 0.354 11.02 3.06 30.09 231 112 119
11 0.745 0.533 11.02 3.06 23.09 224 112 112
12 0.768 0.444 11.02 20.05 23.09 224 98 126
13 0.741 0.443 11.02 27.05 2.09 203 105 98
14 0.686 0.396 11.02 20.05 16.09 217 98 119
15 0.655 0.307 11.02 20.05 30.09 231 98 133
16 0.767 0.449 11.02 20.05 16.09 217 98 119
Average 0.702 0.443 11.02 27.05 16.09 217 106 111
SRV* - the resumption of spring vegetation.
Если первый максимум - это отражение периода максимального развития травостоя, то во втором случае -осеннее отрастание травостоя (в основном злаков) после снижения температуры воздуха до умеренных значений и улучшения влагообеспеченности за счет осенних осадков.
Повторная вегетация степных растений начинается с октября. С наступлением более благоприятных климатических условий в конце осеннего периода в засушливых 16
зонах наблюдается интенсивное отрастание травостоя, которое продолжается до конца ноября. Это ведет к тому, что в засушливой зоне отмечается увеличение NDVI до значений 0,50, что больше, чем в зоне неустойчивого увлажнения на 15 %.
Исследования показали, что изученные полигоны в различных регионах Ставропольского края отличаются по продолжительности вегетации. Так, в зоне неустойчивого
увлажнения этот период составляет 215 дней, а в засушли- не только выращивания их в кормовых севооборотах на
вых зонах - на 27 дней короче. пашне, но и рационального использования природных
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion) травостоев.
1. Природно-климатические условия оказывают суще- 4. Особенности вегетации растительности, формирова-ственное влияние на процессы вегетации естественных ния надземной массы природных кормовых угодий в раз- g травостоев в различных регионах Ставропольского края. личных регионах Ставропольского края можно контроли-
2. Сохранение биоразнообразия степных экосистем и ровать с помощью данных дистанционного зондирования их продуктивности возможно при научно обоснованном Земли. h режиме хозяйственного использования природных траво- 5. Применение ДЗЗ на практике позволит более ра- ¡3 стоев с учетом особенностей вегетации растительности, ционально использовать пастбищные ресурсы, что дает О формирования их надземной массы. возможность регулировать кормовую базу и обеспечивать Crq
3. Баланс пастбищных кормов начиная с августа (это имеющееся поголовье животных необходимым количе- $ период депрессии злаков) становится отрицательным. Де- ством кормов, согласно их нормативного потребления. фицит кормов в этот период должен покрываться за счет
Библиографический список
I. Сельское хозяйство в Ставропольском крае: статистический сборник. Ставрополь, 2018. 130 с.
2 Лапенко Н. Г., Оганян Л. Р. Лугопастбищное кормопроизводство как основа эффективного развития животноводства // Сельскохозяйственный журнал. Ставрополь. 2019. Т. 1. № 12. С. 12-20.
3. Турко С. Ю., Трубакова К. Ю. Рост и развитие растений на пастбищах аридной зоны и вопрос их эксплуатации (на примере искусственно созданных моделей) // Аграрный Вестник Урала. 2019. № 4 (183). С. 27-34.
4. Lapenko N., Godunova E., Dudchenko L., Kuzminov S., Kapustin A. Current state and ways to save the steppe ecosystems of Stavropol // IAJPS. 2019. Vol. 6. Iss.. 3. Pp. 6329-6336.
5. Дзыбов Д. С. Растительность Ставропольского края: монография. Ставрополь: Агрус, 2018. 492 с.
6. Гребенников В. Г., Шипилов И. А., Хонина О. В. Кормовые ресурсы - главный фактор развития животноводства Ставропольского края // Инновационные технологии в сельском хозяйстве, ветеринарии и пищевой промышленности: сборник научных статей по материалам 82-й Международной научно-практической конференции. Ставрополь, 2017. С. 51-55.
7. Пространственное развитие степных и постцелинных регионов Европейской России. Т. 1. / Под ред. А. А. Чибилева. Оренбург: ИС УрО РАН, 2018. 192 с.
8. Чибилев А. А. Картины природы степной Евразии: Сохранить, что осталось. Вернуть. что возможно // Степи Северной Евразии: материалы VII Международного симпозиума. Оренбург, 2015. С. 48-51.
9. Чибилев А. А. Экологическая оптимизация степных ландшафтов: репринтное издание. Оренбург, 2016. 182 с.
10. Кулик К. Н. К 30-летию Генеральной схемы по борьбе с опустыниванием черных земель и кизлярских пастбищ // Аридные экосистемы. 2018. Т. 24. № 1 (74). С. 5-12.
II. Рациональное использование природных ресурсов [Электронный ресурс] // Экологический портал ECOportal. URL: https://ecoportal.info/racionalnoe-ispolzovanie-prirodnyx-resursov (дата обращения: 02.08.2019).
12. Ерошенко Ф. В., Барталев С. А., Лапенко Н. Г., Самофал Е. В., Сторчак И. Г. Возможности дистанционной оценки состояния и степени деградации природных кормовых угодий // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 7. С. 53-66.
13. Толпин В. А., Лупян Е. А., Барталев С. А., Плотников Д. Е., Матвеев А. М. Возможности анализа состояния сельскохозяйственной растительности с использованием спутникового сервиса «ВЕГА» // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 7 (306). С. 581-586.
14. Елкина Е. С., Барталев С. А., Толпин В. А., Лупян Е. А. Возможности сервиса спутникового мониторинга ВЕГА // Современные подходы к изучению экологических проблем в физической и социально-экономической географии: сборник материалов X Международной молодежной школы-конференции Института географии РАН. Москва, 2017. С. 162-163.
15. Паштецкий В. С., Дунаева Е. А. Использование спутниковых сервисов для сельскохозяйственного мониторинга // Таврический вестник аграрной науки. 2017. № 3 (11). С. 117-123.
Об авторах:
Нина Григорьевна Лапенко1, кандидат биологических наук, заведующая отделом кормопроизводства, ORCID 0000-0003-3856-690X, AuthorlD 91042; +7 906 413-72-38, sniish_stepi@mail.ru Федор Владимирович Ерошенко1, доктор биологических наук, заведующий отделом физиологии растений, ORCID 0000-0003-0238-3861, AuthorID 319650; +7 962 454-14-96, yer-sniish@mail.ru
Ирина Геннадьевна Сторчак1, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела физиологии растений, ORCID 0000-0001-8741-6882, AuthorID 760778; +7 918 747-02-56, sniish.storchak@gmail.com 1 Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр, Михайловск, Россия
ArpapHbiii BecTHMK Ypana № 02 (193), 2020 r.
Vegetation of steppe phytocenoses and features of its vegetation under complicated conditions of the Stavropol krai
s N. G. Lapenko1, F. V. Eroshenko1, I. G. Storchak1
fn 1 North-Caucasian Federal Scientific Agrarian Center, Mikhailovsk, Russia
« -E-mail: sniish.storchak@gmail.com §
Abstract. It is possible to increase the accuracy and objectivity of monitoring the state of natural grass stands, the vegetation ^ features of grassy vegetation of the steppe phytocenoses, and their feed potential using remote sensing data from the Earth. The purpose of the work is to obtain data on the state of natural phytocenoses, the characteristics of vegetation of wild vegetation in various soil and climatic conditions using data from remote sensing of the Earth. Methods. Geobotanical studies were carried out at registration sites (landfills) measuring 10*10 m, in accordance with the requirements of methods and state standards generally accepted in phytocenology. Description of vegetation was carried out according to the system of O. Drude, with a mark of the abundance of the species, projective cover, and height of the grass stand. Assessment of the state of vegetation was analyzed by the values of the normalized relative vegetation index (NDVI), which was obtained using the service "Vega" IKI RAS. The objects of study are the natural communities of wild-growing flora located in the arid zone (ZZ) and the zone of unstable moisture (ZNU) of the Stavropol territory. Results. The current ecological state and composition of the steppe vegetation of the studied zones has been established. Both the anthropogenic factor and the climatic conditions in which natural grass stands grow strongly influence the vegetation features, species composition, productivity and quality of feed. The analysis showed that the heat supply of the vegetation period of the arid zone is 5 % higher than the zones of unstable humidification of the Stavropol territory, and the annual rainfall in PYE is 32 % higher than in the western zone. All this affects the course of vegetation of natural forage land in these regions. So, in the arid zone and in the zone of unstable humidification, the average dynamics of the vegetation indices NDVI have a completely different look: there are different levels of maxima, their onset and growth rate and decrease in NDVI. In the arid zones, a pronounced second maximum is observed at the end of November, and in the zone of unstable humidification there is only a tendency for the vegetation index to increase in the autumn period. Keywords: vegetation index, moisture content, sod forming grasses, arid zone, plant modifications, steppe ecosystems, heat supply, virgin steppe.
For citation: Lapenko N. G., Eroshenko F. V, Storchak I. G. Rastitel'nost' stepnykh fitotsenozov i osobennosti eye vegetatsii v usloviyakh Stavropol'skogo kraya [Vegetation of steppe phytocenoses and features of its vegetation under complicated conditions of the Stavropol krai] // Agrarian Bulletin of the Urals. 2020. No. 02 (193). Pp. 9-17. DOI: 10.32417/1997-4868-2020193-2-9-19. (In Russian.)
Paper submitted: 10.12.2019.
References
1. Sel'skoye khozyaystvo v Stavropol'skom kraye: statisticheskiy sbornik [Agriculture in Stavropol krai: statistical collection]. Stavropol, 2018. 130 p. (In Russian.)
2. Lapenko N. G., Oganyan L. R. Lugopastbishchnoye kormoproizvodstvo kak osnova effektivnogo razvitiya zhivotnovodstva [Pasture land forage production as basis of effective development of livestock production] // Sel'skokhozyaystvennyy zhurnal. 2019. T. 1. No. 12. Pp. 12-20. (In Russian.)
3. Turko S. Yu., Trubakova K. Yu. Rost i razvitiye rasteniy na pastbishchakh aridnoy zony i vopros ikh ekspluatatsii (na primere iskusstvenno sozdannykh modeley) [Growth and development of plants on pastures in arid zone and question of their exploitation (on the example of artificially created models)] // Agrarian Bulletin of the Urals. 2019. No. 4 (183). Pp. 27-34. (In Russian.)
4. Lapenko N., Godunova E., Dudchenko L., Kuzminov S., Kapustin A. Current state and ways to save the steppe ecosystems of Stavropol // IAJPS. 2019. Vol. 6. Iss. 3. Pp. 6329-6336.
5. Dzybov D. S. Rastitel'nost' Stavropol'skogo kraya: monografiya [Vegetation of Stavropol krai: monography]. Stavropol: Agrus, 2018. 492 p. (In Russian.)
6. Grebennikov V G., Shipilov I. A, Honina O. V. Kormovyye resursy - glavnyy faktor razvitiya zhivotnovodstva Stavropol'skogo kraya [Fodder resources - the main factor of development of livestock production of Stavropol krai] // In-novatsionnyye tekhnologii v sel'skom khozyaystve. veterinarii i pishchevoy promyshlennosti: sbornik nauchnykh statey po materialam 82-y Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Stavropol, 2017. Pp. 51-55. (In Russian.)
7. Prostranstvennoye razvitiye stepnykh i posttselinnykh regionov Evropeyskoy Rossii. T. 1. [Spatial development of steppe and post-virgin regions of the European Russia. T. 1] / Under the editorship of A. A. Chibilev. Orenburg: IS UrO RAN, 2018. 192 p. (In Russian.)
8. Chibilev A. A. Kartiny prirody stepnoy Evrazii: Sokhranit', chto ostalos'. Vernut', chto vozmozhno [Pictures of the nature of steppe Eurasia: To keep that remained. To return that is possible] // Stepi Severnoy Evrazii: materialy VII Mezhdunarodnogo simpoziuma. Orenburg, 2015. Pp. 48-51. (In Russian.)
>
CTQ
i-i O
rift)
9. Chibilev A. A. Ekologicheskaya optimizatsiya stepnykh landshaftov: reprintnoye izdaniye [Ecological optimization of steppe landscapes: reprint edition: reprint edition]. Orenburg, 2016. 182 p. (In Russian.)
10. Kulik K. N. K 30-letiyu General'noy skhemy po bor'be s opustynivaniyem chernykh zemel' i kizlyarskikh pastbishch [To the 30 anniversary of the General scheme on fight against desertification of black lands and the Kizlyar pastures] // Aridnyye ekosistemy. 2018. T. 24. No. 1 (74). Pp. 5-12. (In Russian.)
11. Ratsional'noye ispol'zovaniye prirodnykh resursov [e-resource] [Rational use of natural resources] // Ecological portal ECOportal. URL: https://ecoportal.info/racionalnoe-ispolzovanie-prirodnyx-resursov (appeal date: 02.08.2019). (In Russian.)
12. Eroshenko F. V., Bartalev S. A., Lapenko N. G., Samofal E. V, Storchak I. G. Vozmozhnosti distantsionnoy otsenki sos- ^ toyaniya i stepeni degradatsii prirodnykh kormovykh ugodiy [Possibilities of remote assessment of a state and extent of deg- ¡3 radation of natural fodder grounds] // Sovremennyye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2018. T. 15. O No. 7. Pp. 53-66. (In Russian.) era
13. Tolpin V A., Lupyan E. A., Bartalev S. A., Plotnikov D. E., Matveyev A. M. Vozmozhnosti analiza sostoyaniya $ sel'skokhozyaystvennoy rastitel'nosti s ispol'zovaniyem sputnikovogo servisa "VEGA" [Possibilities for analyzing the state of agricultural vegetation using the VEGA satellite service] // Atmospheric and Oceanic Optics. 2014. T. 27. No. 7 (306). Pp. 581-586. (In Russian.)
14. Elkina E. S., Bartalev S. A., Tolpin V A., Lupyan E. A. Vozmozhnosti servisa sputnikovogo monitoringa VEGA [VEGA satellite monitoring service capabilities] // Sovremennyye podkhody k izucheniyu ekologicheskikh problem v fizicheskoy i sotsial'no-ekonomicheskoy geografii: sbornik materialov X Mezhdunarodnoy molodezhnoy shkoly-konferentsii Instituta geo-grafii RAN. Moscow, 2017. Pp. 162-163. (In Russian.)
15. Pashtetskiy V. S., Dunayeva E. A. Ispol'zovaniye sputnikovykh servisov dlya sel'skokhozyaystvennogo monitoringa [Using satellite services for agricultural monitoring] // Tavricheskiy vestnik agrarnoy nauki. Simferopol, 2017. No. 3 (11). Pp. 117123. (In Russian.)
Authors' information:
Nina G. Lapenko1, candidate of biological sciences, head of the feed production department, ORCID 0000-0003-3856-690X, AuthorID 91042; +7 906 413-72-38, sniish_stepi@mail.ru
Fedor V. Eroshenko1, doctor of biological sciences, head of the department of plant physiology, ORCID 0000-0003-0238-3861, AuthorID 319650; +7 962 454-14-96, yer-sniish@mail.ru
Irina G. Storchak1, candidate of agricultural sciences, senior researcher of the department of plant physiology, ORCID 0000-0001-8741-6882, AuthorID 760778; +7 918 747-02-56, sniish.storchak@gmail.com 1 North-Caucasian Federal Scientific Agrarian Center, Mikhailovsk, Russia
