Сезонная динамика NDVI посевов озимой пшеницы с учетом морфометрических условий рельефа (на примере Еланского района Волгоградской области)

Точные электронные карты полей ‒ основа геоинформационных систем поддержки принятия решений в точном земледелии, однако существующие карты земного покрова недостаточно точны и не разделяют пашню на отдельные поля (Рябинина и др., 2018; Sinelnikova et al., 2022; Shinkarenko et al., 2023). Сезонная динамика NDVI широко используется для картографирования сельскохозяйственных угодий, определения культур на полях (Шинкаренко и др., 2019; Берденгалиева и др., 2022; Дорошенко, 2023). Новизна работы состоит в совместном анализе сезонной динамики NDVI озимой пшеницы и морфометрических характеристик рельефа: существующие исследования состояния озимых в России морфометрию рельефа не учитывают, что приводит к некорректным оценкам и ошибкам детектирования посевов
Цель исследования ‒ выявление актуальной структуры сельскохозяйственных земель, определение посевных площадей озимой пшеницы по данным ДЗЗ и анализ закономерностей сезонной динамики NDVI с учетом морфометрических условий территории.
Границы пахотных земель Еланского района Волгоградской области выделены методом визуального дешифрирования снимков Sentinel-2 (сервис «Вега-Science»). Морфометрический анализ выполнен по цифровой модели SRTM (30 м) с предварительной фильтрацией; для каждого поля зональной статистикой определялись преобладающие экспозиция и крутизна склонов. Распределение озимых оценено по маскам покрытия озимых за 2002–2021 гг., динамика NDVI - по недельным композитам MODIS (250 м) за 2021 г.; обработка в QGIS и MS Excel.
Картографировано 1385 полей площадью 195,7 тыс. га (73,4% района); полученная оценка отличается от данных Атласа почв 2005 г. (199,8 тыс. га) на 2% и согласуется с данными Администрации района - 195 тыс. га (База.., 2023). Идентифицировано 208 полей озимых площадью 32,8 тыс. га при статистической оценке 30,9 тыс. га (ошибка 6%); среднемноголетняя ошибка определения площади озимых ‒ 3%, в отдельные годы - до 25% (экстремальные гидротермические условия). 92% полей озимых расположены на склонах крутизной до 1°, поэтому анализ выполнен по экспозиции. В начале вегетации NDVI на склонах юго-восточной экспозиции превышает средние значения на 10–12%, выше он и на южных, западных и восточных склонах; наименьшие значения (до 15% ниже среднего) - на северо-восточных и северных склонах. К середине мая различия выравниваются до 5%, в июле динамика определяется уборкой урожая.
Получена достоверная маска границ пахотных земель, установлено влияние экспозиции склонов на ранневесеннюю динамику NDVI (±10–15%). Результаты применимы при планировании агротехнических мероприятий и анализе сезонных рядов NDVI, включая детектирование озимых; методику целесообразно апробировать на других регионах и культурах.

Работа выполнена в рамках темы ИКИ РАН «Мониторинг» (госрегистрация № 126031818938-6) с использованием сервиса «Вега-Science» (Loupian et al., 2022) и инфраструктуры Центра коллективного пользования «ИКИ-Мониторинг» (Лупян и др., 2015).