Статья

Николай Иванович Федоров, д.б.н., Заведующий лабораторией геоботаники и растительных ресурсов Уфимского института биологии УФИЦ РАН (Россия, 450054, г. Уфа, проспект Октября, 69); e-mail: fedorov@anrb.ru
Татьяна Леонидовна Жарких, руководитель Центра реинтродукции лошади Пржевальского, Федеральное государственное бюджетное учреждение «Объединенная дирекция государственных природных заповедников «Оренбургский» и «Шайтан-Тау» (ФГБУ «Заповедники Оренбуржья») (460001, г. Оренбург, ул. Донецкая, д.2/2 Россия); e-mail: russian969@yandex.ru
Оксана Ивановна Михайленко, д.б.н., доцент кафедры общей, аналитической и прикладной химии Уфимского государственного нефтяного технического университета (Россия, 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1); e-mail: trioksan@mail.ru
Рафиля Талгатовна Бакирова, к.ю.н., директор Федерального государственного бюджетного учреждения «Объединенная дирекция государственных природных заповедников «Оренбургский» и «Шайтан-Тау» (ФГБУ «Заповедники Оренбуржья») (460001, г. Оренбург, ул. Донецкая, д.2/2 Россия); e-mail: rbakirova@gmail.com
Василий Борисович Мартыненко, д.б.н., директор Уфимского института биологии УФИЦ РАН (Россия, 450054, г. Уфа, проспект Октября, 69); e-mail: vasmar@anrb.ru

Fedorov N.I., Zharkikh T.L., Mikhailenko O.I., Bakirova R.T., Martynenko V.B. 2019. Forecast changes in the productivity of plant communities in the Pre-Urals Steppe site of Orenburg State Nature Reserve (Russia) in extreme drought conditions using NDVI // Nature Conservation Research. Vol. 4(Suppl.2). P. 104–110. https://dx.doi.org/10.24189/ncr.2019.044

Проанализирована сезонная динамика NDVI 15 типов растительных сообществ в засушливом 2010 г. и нормальном по увлажнению 2016 г. на участке «Предуральская степь», где стартовала Программа создания полувольной популяции лошади Пржевальского Equus ferus przewalskii в государственном природном заповеднике «Оренбургский». B нормальный по погодным условиям год динамика изменения NDVI включает четыре основные фазы: первая фаза весеннего повышения NDVI; вторая фаза достижения наибольшей продуктивности доминирующей растительности; третья фаза летнего постепенного снижения фотосинтетической активности под влиянием жары и недостатка влаги; четвертая фаза низкой фотосинтетической активности, длящейся с середины лета до поздней осени. Зависимость NDVI от продуктивности растительности в период ее максимального развития в Предуральской степи в 2016 г. описывалась уравнением линейной регрессии. Сравнивались продуктивность 20 июня 2016 г. и 20 июня 2010 г., рассчитанная по уравнению линейной регрессии. Сравнение показало, что в 2010 г. снижение продуктивности во время максимального развития растительности колебалось от 19% до 65% в зависимости от типа растительного сообщества. Наименее устойчивы к засухе были сообщества растительности залежей на месте настоящих степей, сильно сбитых производных настоящих степей и луговых степей. Лучшее увлажнение в понижениях привело к меньшему снижению продуктивности находящихся там сообществ. Продуктивность растительных сообществ с ранневесенним ростом доминирующих видов снизилась в меньшей степени, так как эти сообщества произрастают на хорошо прогреваемых поверхностных объектах. Некоторые биологические особенности типа Caragana frutex + Spiraea crenata также приводят к меньшему снижению их продуктивности. Коэффициент NDVI не может быть корректно использован для оценки продуктивности травостоя в конце периода вегетации. В связи с этим для прогноза осеннего снижения продуктивности в Предуральской степи были использованы закономерности снижения продуктивности в аналогичных типах растительности в засуху 1998 г. в Зауралье. Выяснено, что средняя продуктивность растительности Предуральской степи в осенний период в засушливом году была в 4–5 раз ниже, чем в аналогичный период благоприятного по погодным условиям 2016 г. В связи со значительным снижением высоты травостоя в засуху, может резко падать доступность пастбищного корма в зимний период, особенно при большой высоте снежного покрова, который в зависимости от рельефа распределяется неравномерно. В Предуральской степи зимой для лошадей Пржевальского наиболее доступны пастбищные корма только на нескольких степных сообществах, занимающих около 20% площади. При прогнозировании зимней обеспеченности пастбищными кормами после сильной засухи необходимо исходить из того, что она может сократиться в 8–10 раз по сравнению с известной летней обеспеченностью в благоприятном по погодным условиям году. Поэтому будут необходимы страховые запасы сена для подкормки лошадей зимой после засухи. На случай нескольких засушливых лет в нормальный по осадкам год должно быть заготовлено сено в количестве, достаточном для подкормки лошадей Пржевальского в течение двух зимних сезонов. Для окончательной оценки доступности зимних запасов пастбищного корма необходимы дополнительные полевые исследования с взятием укосов в основных типах растительности в конце периода вегетации, а также анализ распределения и высоты снежного покрова в годы с высоким уровнем зимних осадков.

Equus ferus przewalskii, Landsat 5, Landsat 8, Sentinel 2, вегетационные индексы, дистанционное зондирование, лошадь Пржевальского, мониторинг, растительность, сезонная динамика

Поступила: 08.04.2019. Исправлена: 26.05.2019. Принята к опубликованию: 02.06.2019.

Bayarjargal Y., Karnieli A., Bayasgalan M., Khudulmur S., Gandush C., Tucker C.J. 2006. A comparative study of NOAA–AVHRR derived drought indices using change vector analysis. Remote Sensing of Environment 105(1): 9–22. DOI: 10.1016/j.rse.2006.06.003
Fedorov N.I., Mikhailenko O.I., Zharkikh T.L., Bakirova R.T. 2018. Mapping of Vegetation with the Geoinformation System and Determining of Carrying Capacity of the Pre-Urals Steppe area for a Newly Establishing Population of the Przewalski Horse Equus ferus przewalskii at the Orenburg State Nature Reserve. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 107(1): 012100. DOI: 10.1088/1755-1315/107/1/012100
Fedorov N.I., Zharkikh T.L., Mikhailenko O.I., Bakirova R.T. 2019. The Use of NDVI for the Analysis of the Effect of Drought on Vegetation Productivity in the Pre-Urals Steppe Area Where a Population of the Przewalski Horse Equus Ferus Przewalskii Polj., 1881 Had Been Established. In: I. Bychkov, V. Voronin (Eds.): Information Technologies in the Research of Biodiversity. Cham: Springer. P. 1–7. DOI: 10.1007/978-3-030-11720-7_1
Li Z., Huffman T., McConkey B., Townley-Smith L. 2013. Monitoring and modeling spatial and temporal patterns of grassland dynamics using time-series MODIS NDVI with climate and stocking data. Remote Sensing of Environment 138: 232–244. DOI: 10.1016/j.rse.2013.07.020
Michaud J.-S., Coops N.C., Andrew M.E., Wulder M.A., Brown G.S., Rickbeil G.J.M. 2014. Estimating moose (Alces alces) occurrence and abundance from remotely derived environmental indicators. Remote Sensing of Environment 152: 190–201. DOI: 10.1016/j.rse.2014.06.005
Numata I., Soares J.V., Roberts D.A., Leonidas F.C., Chadwick O.A., Batista G.T. 2003. Relationships among soil fertility dynamics and remotely sensed measures across pasture chronosequences in Rondonia, Brazil. Remote Sensing of Environment 87(4): 446–455. DOI: 10.1016/j.rse.2002.07.001
Numata I., Roberts D.A., Sawada Y., Chadwick O.A., Schimel J.P., Soares J.V. 2007. Regional characterization of pasture changes through time and space in Rondônia, Brazil. Earth Interactions 11(14): 1–25. DOI: 10.1175/EI232.1
Yamalov S.M., Lebedeva M.V., Golovanov Ya.M. 2016. A geo-botanical survay of the territory and working out of a monitoring system for vegetation after the Przewalski horses had inhabited the Pre-Urals Steppe site, FSFI «Orenburg Reserves». The report on a research work of the Botanical garden-institute, Ufa Scientific Centre of RAS. 76 p. [In Russian]
Yunusbaev U.B. 2001. Optimisation of grazing pressure on natural steppe grasslands. A guidebook. Saratov: Nauchnaya kniga. 48 p. [In Russian]
Zhang A., Jia G. 2013. Monitoring meteorological drought in semiarid regions using a multi-sensor microwave remote sensing data. Remote Sensing of Environment 134: 12–23. DOI: 10.1016/j.rse.2013.02.023