1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Исследование Земли из Космоса
  4. № 4, 2023

Исследование Земли из Космоса, 2023, № 4, стр. 60-71

Геоинформационный анализ влияния государственных защитных лесных полос на продуктивность сельскохозяйственных угодий

А. А. Выприцкий a, *, В. Г. Юферев a

a Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения РАН
Волгоград, Россия

* E-mail: vyprickiy-a@vfanc.ru

Поступила в редакцию 15.12.2022

Аннотация

Определение закономерностей изменения продуктивности сельскохозяйственных угодий на разных участках, используемых для выращивания сельскохозяйственных угодий в зоне влияния Государственных защитных лесных полос (ГЗЛП) является актуальным в связи с необходимостью оценки будущего урожая сельскохозяйственных культур на полях с различиями геоморфологических, почвенных и климатических условий на территории исследований. Проведены исследования посевов озимых зерновых культур на полях, размещенных в пределах влияния Государственных защитных лесных полос. Методика исследований основана на геоинформационном анализе результатов дешифрирования актуальных космоснимков как по выявлению распределения обрабатываемых полей, расположенных в зоне влияния ГЗЛП, так и состояния посевов на них. При этом учитывалась почвенная зональность территории исследований в виду значительной протяженности лесных полос. Оценка состояния озимых зерновых культур по мере удаления от насаждения была проведена с использованием вегетационного индекса NDVI, рассчитываемого по спектрозональным каналам космоснимков высокого разрешения спутника Sentinel-2. По результатам исследований составлена база пространственных данных обрабатываемых полей. Проведена группировка полей по типам почв. Установлено их размещение и геоморфологические параметры. С использованием геоинформационных технологий для групп полей с использованием инструментов статистической обработки определены средние значения ширины выделенных зон влияния, а также параметров рельефа. При геоинформационном картографировании получены данные о состоянии посевов на начало мая по изменению индекса NDVI по группировкам полей в зоне воздействия ГЗЛП. Эти данные являются основой для прогноза урожая сельскохозяйственных культур с учетом пространственного размещения полей.

Ключевые слова: дистанционное, зондирование, геоинформационные системы, космоснимки, картографирование, защитные лесные полосы, анализ, продуктивность

Список литературы

  1. Антонов С.А. Анализ пространственного положения защитных лесных насаждений на основе геоинформационных технологий и данных дистанционного зондирования земли // ИнтерКарто. ИнтерГИС. 2020. Т. 26. № 2. С. 408–420. https://doi.org/10.35595/2414-9179-2020-2-26-408-420

  2. Барабанов А.Т., Панов В.И. Преобразование гидрологического режима агроландшафтов защитными лесными насаждениями // Живые и биокосные системы. 2016. № 16. С. 6.

  3. Береза О.В., Страшная А.И., Лупян Е.А. О возможности прогнозирования урожайности озимой пшеницы в Среднем Поволжье на основе комплексирования наземных н спутниковых данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 1. С. 18–30.

  4. Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем // М: Наука, 1984. 320 с.

  5. Вольнов В.В. Влияние лесных полос на увлажнение почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2006. № 3(23). С. 41–44. EDN ISVZMZ.

  6. Выприцкий А.А. Электронное картографирование государственных защитных лесных полос в Волгоградской области // Грани познания. 2021. № 3(74). С. 9–14.

  7. Выприцкий А.А. Сравнительный анализ сохранности водораздельных Государственных защитных лесных полос Волгоградской области по данным SENTINEL-2 NDVI и информационных продуктов типов земных покрова // ИнтерКарто, ИнтерГИС. 2022. Т. 28. Ч. 1. С. 359–367. https://doi.org/10.35595/2414-9179-2022-1-28-458-470

  8. Выприцкий А.А., Шинкаренко С.С. Анализ влияния почвенно-климатических условий на сохранность государственных защитных лесных полос на основе данных Sentinel-2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 5. С. 147–163. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-5-147-163

  9. Засоба В.В., Чеплянский И.Я., Поповичев В.В. Семидесятилетний опыт создания государственных защитных лесных полос в степной зоне России // Живые и биокосные системы. 2019. № 27. С. 3.

  10. Кошелев А.В. Агрохимическая характеристика темно-каштановых почв тестового полигона “Пронин” // Научно-агрономический журн. 2019. № 2(105). С. 14–17. EDN BNRODT.

  11. Краснощеков В.Н., Фоменко Ю.П. Оценка влияния хозяйственной деятельности на состояние агроландшафтов Волгоградской области // Природообустройство. 2015. № 2. С. 93–98. EDN UFEXLL.

  12. Кулик К.Н., Пугачёва А.М. Лесомелиорация – основа создания устойчивых агроландшафтов в условиях недостаточного увлажнения // Лесотехнический журн. 2016. Т. 6. № 3(23). С. 29−40.

  13. Новикова А.Ф., Конюшкова М.В. Почвенно-агроэкологическое районирование Волгоградской области и основные направления комплексных мелиораций // Аридные экосистемы. 2008. Т. 14. № 35–36. С. 34–46. EDN KJVSBF.

  14. Осипов С.В. Шкалы уклонов земной поверхности и способы их разработки // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2016. № 3. С. 45–50. EDN WNCQID.

  15. Патент № 2437061 C1 Российская Федерация, МПК G01C 11/04, A01G 23/00. Способ определения сохранности лесных насаждений: № 2010115216/28 : заявл. 19.04.2010 : опубл. 20.12.2011 / А.С. Рулев, В.Г. Юферев, В.Ю. Михалев, А.Н. Маенко; заявитель Общество с ограниченной ответственностью “БиоЭкоЛес” (ООО “БиоЭкоЛес”).

  16. Почвенная карта Волгоградской области (М 1 : 400  000) / Под ред. Е.М. Цвылева. ГУГК СССР, 1989.

  17. Общия Е.Н., Дудченко Л.В., Лапенко Н.Г., Хрипунов А.И., Оптимизация депрессивной зоны лесных полос как способ повышения биологизации агроландшафта // Лесотехнический журн. 2018. Т. 8. № 2(30). С. 79–86. https://doi.org/10.12737/article_5b24060cd20b28.24910048. EDN XRUBTF

  18. Рулев А.С., Кошелева О.Ю., Шинкаренко С.С. Оценка лесистости агроландшафтов Юга Приволжской возвышенности по данным NDVI // Изв. Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2016. № 4(44). С. 32–39.

  19. Рулев А.С., Юферев В.Г., Юферев М.В. Геоинформационное картографирование и моделирование эрозионных ландшафтов // Всероссийский научно-исследовательский агролесомелиоративный институт. 2015. 153 с. ISBN 978-5-900761-88-6. EDN YSBXKD

  20. Рулев А.С., Юферев В.Г. Математико-геоморфологическое моделирование эрозионных ландшафтов / Геоморфология. 2016. № 3. С 36–45.

  21. Сажин А.Н., Кулик К.Н., Васильев Ю.И. Погода и климат Волгоградской области // Волгоград : ВНИАЛМИ, 2010. 306 с. ISBN 978-5-900761-59-6. EDN OTSWKJ.

  22. Силова В.А. Влияние лесомелиоративного обустройства на продуктивность сельскохозяйственных угодий в условиях сухостепной зоны // Научный журн. Российского НИИ проблем мелиорации. 2021. Т. 11. № 2. С. 68–81. EDN FVZIZAhttps://doi.org/10.31774/2222-1816-2021-11-2-68-81

  23. Таранов Н.Н., Синельникова К.П. Анализ сохранности государственной лесной полосы Камышин – Волгоград, методами ретроспективы и ГИС технологий. Изучение, сохранение и восстановление естественных ландшафтов // Сборник Статей VII всероссийской с международным участием научно-практической конференции. 2017. С. 389–393.

  24. Терехин Э.А., Маринина О.А. Исследование особенностей развития посевов зерновых озимых на основе их спектрально-отражательных характеристик // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 5. С. 202–213. EDN XAEWVJ.https://doi.org/10.21046/2070-7401-2016-13-5-202-213

  25. Терехин Э.А. Пространственный анализ особенностей формирования древесной растительности на залежах лесостепи Центрального Черноземья с использованием их спектральных признаков // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 5. С. 142–156. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-5-142-156

  26. Чеплянский И.Я., Засоба В.В., Поповичев В.В. Лесные и нелесные земли в государственных защитных лесных полосах в России // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2018. № 51. С. 91–95.

  27. Шинкаренко С.С., Барталев С.А. Сезонная динамика NDVI пастбищных ландшафтов Северного Прикаспия по данным MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 4. С. 179–194. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-4-179-194

  28. Шихов А.Н., Дремин Д.А. Закономерности повреждения ветровалами лесов европейской территории России и Урала: анализ по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 3. С. 153–168. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2021-18-3-153-168

  29. Loupian E.A., Bourtsev M.A., Proshin A.A., Kashnitskii A.V., Balashov I.V., Bartalev S.A., Konstantinova A.M., Kobets D.A., Radchenko M.V., Tolpin V.A., Uvarov I.A. Usage Experience and Capabilities of the VEGA-Science System // Remote Sensing. 2022. V. 14. №. 1. P. 77. https://doi.org/doi.org/10.3390/rs14010077

  30. Lu D. The potential and challenge of remote sensing-based biomass estimation // International journal of remote sensing. 2006. V. 27. № 7. P. 1297–1328.

  31. Antonov S.A. Spatial analysis of protective forest plantations based on geographic information technologies and remote sensing data // InterCarto. InterGIS. GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: Moscow University Press. 2020. V. 26. Part 2. P. 408–420. https://doi.org/10.35595/2414- 9179-2020-2-26-408-420

  32. Barabanov A.T., Panov V.I. Transformathion of hydrological regime of agrolandscapes with protective forestations // Zhivye i biokosnye sistemy. 2016. № 16. P. 6. (In Russian).

  33. Bereza O.V., Strashnaya A.I., Lupyan E.A. On the possibility of forecasting the yield of winter wheat in the Middle Volga region based on the integration of ground and satellite data // Sovremennye problemy distancionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2015. V. 12. № 1. P. 18–30. (In Russian).

  34. Chepleanskiy I.V., Zasoba V.V., Popovichev V.V. Forest and not forest land in the state protective forest strips in Russia // Actual problems of the forest complex. 2018. № 51. P. 91–95. (In Russian).

  35. Koshelev A.V. Agrochemical characteristics of dark chestnut soils of “the Pronin” test site // Nauchno-agronomicheskij zhurnal. 2019. № 2(105). P. 14–17. EDN BNRODT. (in Russian).

  36. Krasnoshchekov V.N., Fomenko Y.P. Assessment of the impact of economic activity on the state of agricultural landscapes of the Volgograd region // Prirodoobustrojstvo. 2015. № 2. P. 93–98. EDN UFEXLL.

  37. Kulik K.N., Pugacheva A.M. Forest reclamation – the basis for arranhement of sustainable agrolandscapes in conditions of insufficient moistening // Lesotekhnicheskij zhurnal. 2016. V. 6. № 3(23). P. 29−40. (In Russian).

  38. Loupian E.A., Bourtsev M.A., Proshin A.A., Kashnitskii A.V., Balashov I.V., Bartalev S.A., Konstantinova A.M., Kobets D.A., Radchenko M.V., Tolpin V.A., Uvarov I.A. Usage Experience and Capabilities of the VEGA-Science System // Remote Sensing. 2022. V. 14. № 1. P. 77. https://doi.org/10.3390/rs14010077

  39. Lu D. The potential and challenge of remote sensing-based biomass estimation // International journal of remote sensing. 2006. V. 27. № 7. P. 1297–1328.

  40. Novikova A.F., Konyushkova M.V. Soil and agroecological zoning of the Volgograd region and the main directions of complex land reclamation // Aridnye ekosistemy. 2008. V. 14. № 35–36. P. 34–46. EDN KJVSBF. (In Russian).

  41. Osipov S.V. Scales of slopes of the Earth’s surface and methods of their development // estnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geografiya. Geoekologiya. 2016. № 3. P. 45–50. EDN WNCQID.

  42. Obshchiya E.N., Dudchenko L.V., Lapenko N.G., Hripunov A.I. Optimization of the depressed zone of forest strips as a way to increase the biologization of the agricultural landscape // Lesotekhnicheskij zhurnal. 2018. V. 8. № 2(30). P. 79–86. https://doi.org/10.12737/article_5b24060cd20b28.24910048. EDN XRUBTF

  43. Patent № 2437061 C1 Russian Federation, IPC G01C 11/04, A01G 23/00. Method for determining the safety of forest plantations : № 2010115216/28 : application 19.04.2010 : publ. 20.12.2011 / A.S. Rulev, V.G. Yuferev, V.Yu. Mikhalev, A.N. Maenko applicant Limited Liability Company “BioEcoLes” (LLC “BioEcoLes”). (In Russian).

  44. Rulev A.S., Kosheleva O.Yu., Shinkarenko S.S. Assessment of woodiness agrolandscapes of the Southern Volga upland according to NDVI // Izvestia of the Nizhnevolzhsky Agro-University Complex: Science and Higher Professional Education. 2016. № 4(44). P. 32–39. (In Russian).

  45. Rulev A.S., Yuferev V.G., Yuferev M.V. Geoinformation mapping and modeling of erosion landscapes // Vserossijskij nauchno-issledovatel’skij agrolesomeliorativnyj institu. 2015. 153 p. ISBN 978-5-900761-88-6. EDN YSBXKD. (In Russian).

  46. Rulev A.S., Yuferev V.G. Matematiko-geomorfologicheskoe modelirovanie erozionnyh landshaftov / Geomorfologiya. 2016. № 3. P. 36–45. (In Russian).

  47. Sazhin A.N., Kulik K.N., Vasil’ev Y.I. Weather and climate of the Volgograd region // Volgograd: VNIALMI. 2010. 306 p. ISBN 978-5-900761-59-6. EDN OTSWKJ. (In Russian).

  48. Shikhov A.N., Dremin D.A. Patterns of wind damage to forests of the European territory of Russia and the Urals: analysis by satellite data // Sovremennye problemy distancionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2021. V. 18. № 3. P. 153–168. (In Russian).https://doi.org/10.21046/2070-7401-2021-18-3-153-168

  49. Shinkarenko S.S., Bartalev S.A. NDVI seasonal dynamics of the North Caspian pasture landscapes from MODIS data // Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2020. V. 17. № 4. C. 179–194. https://doi.org/. (In Russian).https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-4-179-194

  50. Silova V.A. The influence of forest-reclamation arrangement on the productivity of agricultural land in the conditions of the dry-steppe zone // Nauchnyj zhurnal Rossijskogo NII problem melioracii. 2021. V. 11. № 2. P. 68–81. EDN FVZIZA. (In Russian).https://doi.org/10.31774/2222-1816-2021-11-2-68-81

  51. Soil map of the Volgograd region (M 1 : 400  000) / Edited by E.M. Cvyleva. GUGK SSSR, 1989. (In Russian).

  52. Taranov N.N., Sinelnikova K.P. Analysis of the preservation of the state forest belt Kamyshin – Volgograd, using retrospective methods and GIS technologies. Study, conservation and restoration of natural landscapes // Sbornik Statej VII vserossijskoj s mezhdunarodnym uchastiem nauchno-prakticheskoj konferencii. 2017. P. 389–393. (In Russian).

  53. Terekhin E.A. Spatial analysis of tree vegetation of abandoned arable lands using their spectral response in forest-steppe zone of Central Chernozem Region // Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2020. V. 17. № 5. P. 142–156. (In Russian).https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-5-142-156

  54. Terekhin E.A., Marinia O.A. Investigation of the peculiarities of the development of winter grain crops on the basis of their spectral-reflective characteristics // Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2016. V. 13. № 5. P. 202–213. EDN XAEWVJ. (In Russian).https://doi.org/10.21046/2070-7401-2016-13-5-202-213

  55. Vinogradov B.V. Aerospace ecosystem monitoring // M: Nayka, 1984. 320 p. (In Russian).

  56. Vol’nov V.V. Influence of forest belts on soil moisture and crop productivity // Vestnik Altajskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2006. № 3(23). P. 41–44. EDN ISVZMZ.

  57. Vypritskiy A.A. Comparative analysis of the preservation of watershed state protective forest strips of the Volgograd region according to Sentinel-2 NDVI data and information products of land cover types // InterCarto. InterGIS. 2022. V. 28. Part. 1. P. 359–367. (In Russian).https://doi.org/10.35595/2414-9179-2022-1-28-458-470

  58. Vypritskiy A.A. Electronic mapping of state protective forest strips in the Volgograd region // Grani poznaniya. 2021. № 3(74). P. 9–14. (In Russian).

  59. Vypritskiy A.A., Shinkarenko S.S. Analysis of soil and climatic factors influence on the protective forest condition based on Sentinel-2 data// Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2022. V. 19. № 5. P. 147–163. (In Russian).https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-5-147-163

  60. Zasoba V.V., Cheplyanskii I.Ya., Popovichev V.V. Seventy years of experience in creating state protective forest belts in the steppe zone of Russia, Zhivye i biokosnye sistemy. 2019. № 27. P. 3. (In Russian).

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Исследование Земли из Космоса

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал