Оценка трансформации структуры почвенного покрова Белорусского Полесья на основе индексного подхода

Почвенно-растительный покров Белорусского Полесья характеризуется высокой пространственной неоднородностью, обусловленной различиями рельефа, почвообразующих пород, гидрологического режима, растительности и землепользования. Его трансформация связана с сельскохозяйственным освоением, мелиорацией, зарастанием земель, эрозионными процессами и изменением структуры угодий. В связи с этим дистанционная оценка динамики почвенного покрова должна учитывать не только свойства почв, но и спектрально фиксируемые характеристики растительности, увлажнения, нарушенности и открытости поверхности.
Цель исследования – оценить информативность спектральных индексов для выявления трансформации структуры почвенного покрова в границах почвенных мезокомбинаций Белорусского Полесья. Использованы 15 сцен Landsat 5 MSS/TM, Landsat 7 ETM+ и Landsat 8/9 OLI/TIRS пространственного разрешения 30 м за 1998–2024 гг. Выполнен расчёт 20 индексов: вегетационных (NDVI, EVI, EVI2, SAVI, MSAVI2, OSAVI, GNDVI, VARI, RVI, DVI, TNDVI), увлажнённости (NDWI, LSWI, NDMI, MNDWI), нарушенности (NBR, NBR2) и открытой поверхности (NDSI, BSI, NDBI). Результаты сопоставлены с материалами почвенных карт, землеустроительной документации, полевых обследований 2025 г. и картометрическими показателями структуры почвенного покрова.
Оценка выполнена для 29 групп почвенных мезокомбинаций в трёх временных интервалах: 1998–2000, 2000–2014 и 2014–2024 гг. Основным показателем служил коэффициент ранговой корреляции Спирмена между амплитудными значениями спектральных индексов для последовательных периодов. Высокие значения коэффициента отражают относительную устойчивость пространственного распределения спектрального признака, низкие и отрицательные – его изменение; при этом спектральная нестабильность не тождественна деградации земель и требует наземной верификации.
Установлено, что средние абсолютные значения коэффициента Спирмена для различных мезокомбинаций изменяются от 0,07 до 0,55. Наиболее информативными оказались группы мезокомбинаций водоразделов выпуклых высоких на рыхлых почвенных породах, водоразделов выпуклых высоких на рыхлых и двучленных без водоупора почвенных породах, водоразделов выпуклых высоких на двучленных с водоупором почвенных породах, а также водоразделов плоских низких на рыхлых почвенных породах и водоразделов плоских низких на рыхлых и двучленных без водоупора почвенных породах, для которых среднее значение r составило 0,55. Для первой группы максимальная устойчивость спектрального отклика отмечена в 1998–2000 и 2000–2014 гг. (r = 0,62 и 0,63), для второй – в 1998–2000 гг. (r=0,66). Минимальная информативность выявлена для мезокомбинаций пойм прирусловых среднего уровня на рыхлом аллювии (r=0,07), водоразделов плоских низких заторфованных (переходные болота) (r=0,10), водоразделов плоских низких заторфованных (низинные болота) (r=0,11), пойм центральных среднего уровня на рыхлом и связном аллювии и пойм притеррасных низкого уровня заторфованных (r=0,12), что может быть связано с неоднородностью землепользования, контрастностью увлажнения, фрагментированностью растительности и трансформацией пойменных и торфяно-болотных комплексов.
NDVI определён как наиболее информативный показатель для 23 из 29 групп мезокомбинаций. Для отдельных сочетаний почв и условий землепользования более эффективными оказались EVI, TNDVI, SAVI, MSAVI2 и DVI. Следовательно, применение единственного спектрального индекса для мониторинга почвенного покрова Белорусского Полесья недостаточно. Перспективным является дифференцированный мультииндексный подход, учитывающий особенности растительного покрова, водного режима почв, открытости поверхности и пространственной неоднородности конкретных почвенных мезокомбинаций.