Оценка состояния сенокосных земель Красноярского края на основе спутниковой и наземной спектрометрии

В Красноярском крае территории сенокосов занимают относительно небольшую долю по сравнению с другими сельскохозяйственными угодьями. Площадь сенокосов в регионе составляет 6.6% от общей площади возделываемых земель (Итоги Всероссийской сельскохозяйственной переписи..., 2017). Задача отслеживания изменений структуры и состояния полей, предназначенных для скашивания, является составляющей проблемы обновления картсостава сельскохозяйственных площадей. На сегодняшний день для анализа изменений спектральных характеристик растительности используют полевые, авиационные и космические спектрорадиометры. Применение сразу нескольких видов съемки позволяет проводить более точные исследования.
Цель исследования: изучение спектральных характеристик травянистых растительных сообществ сенокосных земель юга Красноярского края по спутниковым и наземным данным.
Исследования проводились на двух тестовых участках в Сухобузимском (№1) и Емельяновском (№2) районах Красноярского края. Участок №1 занят посевом многолетних трав, предназначенных для сенокошения. Растительность представлена разнотравно-злаковым сообществом и относится к лугово-степному типу. Доминантом является мезофит Bromus inermis Leyss. Из разнотравья заметно участие Stellaria graminea L., Melandrium album (Mill.) Garcke. Доля бобовых составляет 5% от общего проективного покрытия. Хозяйственно-ценная продуктивность составляет 553 ±15 г/м2, доля ветоши не превышает 8%. Участок №2 представляет собой залежь, возраст которой не превышает 3 года. Растительность разнородна, ценопопуляции располагаются полосами и пятнам вследствие регулярного антропогенного воздействия. Злаковую основу составляет мезофит Elytrigia repens (L.) Nevski. Доминирующее разнотравье представлено преимущественно сорными видами из семейств Asteraceae и Brassicaceae: Cirsium arvense (L.) Scop., Taraxacum officinale F.H. Wigg., Sisymbrium loeselii L. На участке отмечены монодоминантные полосы Melilotus officinalis (L.) Pall., Vicia cracca L. с проективным покрытием до 60%, что существенно увеличивает кормовую ценность травостоя. Хозяйственно-ценная продуктивность составляет 488,8±21 г/м2, доля ветоши в среднем не превышает 30%.
Измерение отражательной способности травянистой растительности проводилось на одних и тех же тестовых участках в разные периоды вегетации в 2018 г. по данным спектрорадиометра Spectral Evolution PSR-1100F и спутников Sentinel-2, Landsat-8, Modis/Terra. Для проведения полевой спектрометрии использовали спектрорадиометр Spectral Evolution PSR-1100F, производящий измерения коэффициента спектральной яркости объекта в диапазоне от 320 до 1100 нм (Ботвич и др.,2017). Изучение растительности сенокосных земель проводилось по данным прибора Modis спутника Terra, с пространственным разрешением 250 метров (MOD09Q1). В исследовании использовалась спутниковая информация высокого пространственного разрешения Sentinel-2 (10 - 20 м), Landsat 8 (30 м). В ходе тематической обработки спутниковой информации производился расчет значений спектральных индексов (NDVI, EVI, FPAR, LAI, NPP, LSWI, LST) (Tucker, 1979; Hao Shi et al., 2017; Chandrasekar et al., 2010).
Проведение комплексного анализа геоботанических, наземных и спутниковых спектрометрических данных исследуемых тестовых территорий позволило выявить особенности изменений спектральных характеристик растительных сообществ в результате проведения сенокошения. Определены отличия спектральных характеристик сенокосных угодий от посевов сельскохозяйственных культур и пастбищных угодий в течение периода вегетации. Результаты, полученные в ходе проведенного исследования, являются основой для разработки метода дешифрирования границ между пастбищными, сенокосными и сельскохозяйственными угодьями.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ, Правительства Красноярского края, Красноярского краевого фонда науки в рамках научного проекта № 18-416-243002 р_мол_а.