Анализ параметров летней депрессии вегетационного индекса для диагностики деградации почвенного покрова равнинной части Дагестана

В развитие исследований, представленных авторами на предыдущей конференции (Биарсланов и др., 2025), где были установлены закономерности формирования двух сезонных пиков вегетационного индекса (NDVI) на равнинных территориях Дагестана, настоящая работа сфокусирована на детальном анализе процессов, протекающих в период летнего спада (депрессии) биометрических показателей растительности.
Равнинная часть Республики Дагестан (Кизлярский, Тарумовский, Бабаюртовский и Ногайский районы) является ключевой зоной отгонного животноводства и орошаемого земледелия. Установленный ранее факт наличия двух пиков NDVI обусловлен спецификой развития эфемерной растительности в аридных условиях. Однако именно глубокий летний провал значений NDVI, связанный с экстремальными температурами и дефицитом влаги, является наиболее чувствительным индикатором стрессового состояния агро- и пастбищных ландшафтов. В условиях климатической аридизации и антропогенной нагрузки этот провал усиливается процессами вторичного засоления почв (Биарсланов и др., 2023).
Цель работы – количественная оценка параметров летней депрессии NDVI и выявление их взаимосвязи с процессами вторичного засоления и дегумификации почв равнинного Дагестана для нужд прикладного мониторинга.
Данные и методы. Исследование выполнено на основе многолетних временных рядов данных Sentinel-2 (2018–2025 гг.), полученных с использованием сервиса «Вега-Science» на базе ЦКП «ИКИ-Мониторинг». В отличие от прошлогоднего анализа усредненных значений, в данной работе произведена параметризация формы сезонных траекторий NDVI для выделов травянистой растительности равнинных районов. В качестве ключевых метрик рассчитывались: длительность весеннего пика (в неделях), глубина летнего минимума (ΔNDVI) и продолжительность летней депрессии. Дополнительно рассчитывался индекс засоленности почв (NDSI) для оценки мелиоративного состояния территорий.
Результаты. Анализ пространственного распределения параметров показал, что на фоне общих климатических трендов форма сезонной кривой NDVI в равнинной части существенно модифицируется в зависимости от типа землепользования. На территориях интенсивного орошения (Бабаюртовский район) летний провал нивелируется, однако на периферии оросительных систем и на неорошаемых пастбищах (Кизлярский район) наблюдается патологически глубокая и продолжительная летняя депрессия. Установлена достоверная обратная корреляция между глубиной летнего минимума NDVI и индексом засоления (NDSI) верхних горизонтов почв. Если в предыдущем исследовании была показана связь длительности пиков с общим содержанием гумуса, то в текущем исследовании доказано, что именно амплитудные характеристики летнего спада служат надежным маркером ранней стадии вторичного засоления и опустынивания. Построена карта-схема зон экологического риска для равнинных ландшафтов.
Заключение. Параметризация летней депрессии сезонной динамики NDVI позволяет перейти от общей оценки продуктивности к диагностике конкретных деградационных процессов почвенного покрова равнинного Дагестана. Полученные результаты расширяют возможности системы «Вега-Science» для прикладных задач оптимизации кормовой базы и мелиоративного обустройства аридных территорий.
Работа выполнена в рамках темы ИКИ РАН «Мониторинг» (госрегистрация № 122042500031-8) с использованием сервиса «Вега-Science» и инфраструктуры ЦКП «ИКИ-Мониторинг», и в рамках НИР ДФИЦ РАН «Комплексная оценка состояния биологических ресурсов и мониторинг природных экосистем Дагестана» (№В развитие исследований, представленных авторами на предыдущей конференции (Биарсланов и др., 2025), где были установлены закономерности формирования двух сезонных пиков вегетационного индекса (NDVI) на равнинных территориях Дагестана, настоящая работа сфокусирована на детальном анализе процессов, протекающих в период летнего спада (депрессии) биометрических показателей растительности.
Равнинная часть Республики Дагестан (Кизлярский, Тарумовский, Бабаюртовский и Ногайский районы) является ключевой зоной отгонного животноводства и орошаемого земледелия. Установленный ранее факт наличия двух пиков NDVI обусловлен спецификой развития эфемерной растительности в аридных условиях. Однако именно глубокий летний провал значений NDVI, связанный с экстремальными температурами и дефицитом влаги, является наиболее чувствительным индикатором стрессового состояния агро- и пастбищных ландшафтов. В условиях климатической аридизации и антропогенной нагрузки этот провал усиливается процессами вторичного засоления почв (Биарсланов и др., 2023).
Цель работы – количественная оценка параметров летней депрессии NDVI и выявление их взаимосвязи с процессами вторичного засоления и дегумификации почв равнинного Дагестана для нужд прикладного мониторинга.
Данные и методы. Исследование выполнено на основе многолетних временных рядов данных Sentinel-2 (2018–2025 гг.), полученных с использованием сервиса «Вега-Science» на базе ЦКП «ИКИ-Мониторинг». В отличие от прошлогоднего анализа усредненных значений, в данной работе произведена параметризация формы сезонных траекторий NDVI для выделов травянистой растительности равнинных районов. В качестве ключевых метрик рассчитывались: длительность весеннего пика (в неделях), глубина летнего минимума (ΔNDVI) и продолжительность летней депрессии. Дополнительно рассчитывался индекс засоленности почв (NDSI) для оценки мелиоративного состояния территорий.
Результаты. Анализ пространственного распределения параметров показал, что на фоне общих климатических трендов форма сезонной кривой NDVI в равнинной части существенно модифицируется в зависимости от типа землепользования. На территориях интенсивного орошения (Бабаюртовский район) летний провал нивелируется, однако на периферии оросительных систем и на неорошаемых пастбищах (Кизлярский район) наблюдается патологически глубокая и продолжительная летняя депрессия. Установлена достоверная обратная корреляция между глубиной летнего минимума NDVI и индексом засоления (NDSI) верхних горизонтов почв. Если в предыдущем исследовании была показана связь длительности пиков с общим содержанием гумуса, то в текущем исследовании доказано, что именно амплитудные характеристики летнего спада служат надежным маркером ранней стадии вторичного засоления и опустынивания. Построена карта-схема зон экологического риска для равнинных ландшафтов.
Заключение. Параметризация летней депрессии сезонной динамики NDVI позволяет перейти от общей оценки продуктивности к диагностике конкретных деградационных процессов почвенного покрова равнинного Дагестана. Полученные результаты расширяют возможности системы «Вега-Science» для прикладных задач оптимизации кормовой базы и мелиоративного обустройства аридных территорий.
Работа выполнена в рамках темы ИКИ РАН «Мониторинг» (госрегистрация № 126031818938-6) с использованием сервиса «Вега-Science» и инфраструктуры ЦКП «ИКИ-Мониторинг», и в рамках НИР ДФИЦ РАН «Комплексная оценка состояния биологических ресурсов и мониторинг природных экосистем Дагестана» (№226012925145-5).