Для выработки единой стратегии борьбы с деградацией почвенного и растительного покровов и более точной инвентаризации пастбищ необходимы картографические материалы. Они отображают не только потенциальные возможности растительного покрова, влияние современных природных и антропогенных факторов, но и современное состояние естественных кормовых угодий и их прогнозирование.
Материалы и методы исследования
Современным методом картографирования являются материалы дистанционного зондирования, ГИС-технологии. Исследования проводились маршрутно-экспедиционным методом с использованием новейших космических снимков [1]. Растительный покров как наиболее динамичный компонент ландшафта использован в качестве индикатора современного состояния (рис. 1). Для определения степени деградации ландшафтов Сарпинской низменности использовались космические образы Landsat 8_OLI/rits id_»LC81710272015218LGN00», path:171, row:27 (8/2015), Landsat_8_OLI/rits id_»LC81700272015227LGN00», path:170, row:27 date 08/2015. Определение современного состояния растительного покрова осуществлялось при помощи вегетационного индекса (NDVI), программы ArcGIS 10.1. Наиболее информативными при дешифрировании растительного покрова Сарпинской низменности являются цветовые комбинации каналов 4, 3, 2 (естественные цвета) (рис. 2) и другие.
Концепция NDVI базируется на разном отражении радиационных потоков растительным покровом в видимом (0,58–0,68 мкм) диапазоне солнечного спектра (К1) и ближнем инфракрасном (0,725–1,10 мкм) диапазоне (К2). Механизм образования хлорофилла и отражения радиации листьями является причиной низкого отражения в К1 и высокого отражения в К2. Разности между оценками отражения в этих каналах с последующей нормировкой на их сумму были получены при вычислении индекса NDVI:
NDVI = (K2 – K1)/(K2 + K1).
Значения NDVI меняются от минимальных значений (0,01–0,03) в гипераридных землях до 0,7–0,8 в лесах экваториальных и умеренных широт. NDVI имеет высокую корреляцию с зеленой фитомассой и её продуктивностью [2].
Легенда карты построена по зонально-типологическому принципу с использованием эколого-фитоценотической классификации [3–5]. За 2015–2016 гг. выполнено более 300 полных геоботанических описаний с применением GPS-навигатора, материалов спутниковых съёмок высокого разрешения (Landsat 8, ArcGIS 10.1, ENVI 4.8, Mapinfo 10.5), что обеспечило точность географической привязки к описаниям выделенных на снимках контуров. Работа осуществлялась по трансектам, пересекающим различные типы растительности. Анализ полученных материалов позволил определить их современное состояние, дать прогноз на ближайшие пять лет.
Результаты исследования и их обсуждение
Поскольку растительный покров пастбищ является одним из основных кормовых ресурсов Республики Калмыкия, то картографические материалы позволят разработать наиболее эффективные методы для их рационального использования и восстановления.
На всех геоботанических картах страны отражены зональные закономерности Сарпинской низменности. Вместе с тем граница между степной и пустынной зонами до сих пор дискуссионна [6, 7]. Нами на основе работ И.Н. Сафроновой и при её непосредственном участии уточнена выделенная ею ранее граница между этими зонами [8]. Она проходит с северо-востока на юго-запад от 47 °30/ с.ш. восточнее пос. Первомайский, через пос. Шарва на 46 °35/ с.ш. и подходит к восточному макросклону возвышенности Ергени (рис. 3, таблица).
|
|
|
|
Рис. 1. Космическое изображение местонахождения Республики Калмыкия по Google Maps. Landsat_8_OLI/rits id_”LC81710272015218LGN00”, path:171, row:27. Дата съемки 06.8.2015 |
Рис. 2. Сарпинская низменность. Фрагмент снимка landsat_8_OLI/rits id_”LC81710272015218LGN00”, path:171, row:27. Дата съемки 06.8.2015. Преобразование снимка выполнено в программе ENVI 4.8 |
Рис. 3. Карта «Современная растительность Сарпинской низменности Республики Калмыкия»
Согласно ботанико-географическому районированию степная зона нашего региона относится к прикаспийским южным опустыненным степям на светло-каштановых почвах. Южную окраину Сарпинской низменности слагают прикаспийские северные пустыни на бурых почвах [5].
Растительность степной зоны образует лерхополынно-типчаково-житняково-тырсиковая степь. Господствующим растением является ковыль сарептский (Stipa sareptana), индикатором светло-каштановых солонцеватых почв – житняк пустынный (Agropyron desertorum), полынь черная (Artemisia pauciflora), острец. В южной части степной зоны господствуют бурые супесчаные почвы, доминантом которых являются житняк сибирский (Agropyron sibirica), ковыль Лессинга (Stipa lessingiana) и другие (рис. 4).
На супесчаных и песчаных почвах пустынной зоны господствуют лерхополынные и злаково-полынные полукустарничковые пустыни. На их фоне встречаются сарсазановые, солянковые солончаки и галофитные луга. Около 2 % территории Сарпинской низменности занимает азональная растительность, представленная галофитными пырейно-кермековыми и гликофитными осоково-пырейными лугами, тростниковыми плавнями. Они встречаются по лиманам и вдоль каналов. В настоящее время растительный покров Сарпинской низменности полностью изменен выпасом скота. В травостое господствуют эфемеры, эфемероиды, однолетники, вредные и ядовитые растения (Poa bulbosa, Anabasis aphilla). Около 81 % территории Сарпинской низменности занимают пастбища, 7 % – сенокосы и 12 % – пашни, из них 2 % – орошаемые поля (рис. 6). В настоящее время на пастбищах 52 % занимает умеренный сбой, 10 % – очень сильный и только 7 % – слабый, что показано на графике (рис. 5, 6) [2].
Заключение
При создании карты «Современная растительность Сарпинской низменности Республики Калмыкия» мы столкнулись с отсутствием четких закономерностей в распределении ее компонентов. В настоящее время в травостое господствуют однолетники, эфемеры, эфемероиды. Доминантом стал эфемероид Poa bulbosa, у населённых пунктов сформировались песчаные гряды, у каналов появились солончаки. При картографировании использованы новейшие космические снимки, на которых отличить степную и пустынную растительность на разных стадиях сбоя невозможно. В связи с этим разработанная нами карта современной растительности базируется в основном на материалах, полученных при проведении экспедиционных работ в 2015 и 2016 гг. Легенда карты подчеркивает хаотичную структуру растительного покрова. Выделенные нами типы сообществ повторяются в разных контурах, но образуют в них разный структурный рисунок. В растительном покрове степной зоны произрастают Artemisia lerchiana, A. pauciflora, A. taurica, A. austriaca, а также характерный для нее Tanacetum achileifolium. На засоленных почвах встречается Leymus ramosus. В настоящее время в пределах Сарпинской низменности господствуют лерхополынники, а в степной зоне плотнодерновинные злаки угнетены Poa bulbosa. Вместе с тем лерхополынники в пустынной зоне соответствуют ее геоэкологическому режиму, в степной они являются показателями сбоя.
Легенда к карте «Современная растительность Сарпинской низменности Республики Калмыкия»
|
Растительность |
% |
Тыс. га |
|
|
А. СТЕПНАЯ ЗОНА Полынные, злаковые и однолетниковые сообщества на месте полынно-дерновиннозлаковых степей |
|||
|
1 |
Лерхополынно-мятликовые, местами пятна обилия, местами голые пески |
8,8 |
231,0 |
|
2 |
Лерхополынно-мятликовые, чернополынные, австрийскополынные, вострецевые, однолетниковые, костровые, ромашниковые, голые пески |
14,5 |
377,8 |
|
3 |
Мятликовыес хаотично распределенными кустиками черной полыни и полыни Лерха, лерхополынно-мятликовые, чернополынно-мятликовые, ромашниковые, однолетниковые |
11,8 |
307,8 |
|
4 |
Лерхополынно-мятликовые, лерхополынно-вострецовые, вострецово-чернополынные, однолетниково-чернополынные |
2,7 |
70,5 |
|
5 |
Полынно-злаковые, лерхополынно-мятликовые, ромашниковые,австрийскополынные, вострецово-таврическополынные, вострецовые |
10,4 |
270,4 |
|
6 |
Лерхополынно-злаковые, лерхополынные, австрийскополынные, таврическополынные, итсигековые, местами, чертополох |
20,6 |
536,0 |
|
Б. ПУСТЫННАЯ ЗОНА Мятликовые, итсигековые, однолетниковые сообщества на месте полынных пустынь |
|||
|
7 |
Лерхополынно-мятликовые, обилие |
12,6 |
327,7 |
|
8 |
Мятликовые, итсигеково-мятликовые, однолениковые |
4,7 |
121,4 |
|
9 |
Мятликовые, итсигековые |
1,9 |
49,9 |
|
10 |
Итсигеково-лерхополынно-мятликовые, костровые |
2,0 |
51,4 |
|
11 |
Таврическополынно-мятликовые |
5,2 |
136,3 |
|
Азональная растительность Луга |
|||
|
12 |
Пырейные, осоково-пырейные, разнотравно-болотницево-пырейные, бекманниевые, тростниково-вейниковые, луга по лиманам и вдоль каналов |
2,0 |
51,4 |
|
Озера и реки (по берегам травянистые болота-плавни) |
2,6 (0,1) |
68,3 (0,5) |
|
Рис. 4. Структура современной растительности Сарпинской низменности ( %)
|
|
|
|
Рис. 5. Структура деградации растительности Сарпинской низменности (S, %) |
Рис 6. Типы хозяйственного использования растительности |
Следовательно, в настоящее время регион, как и вся Республика Калмыкия находится на грани экологического риска и через три-пять лет может вновь стать зоной экологического бедствия. Создание карты «Современная растительность Сарпинской низменности» имеет большое как научное, так и хозяйственное значение, позволяет на уровне правительства республики активизировать стратегию борьбы с опустыниванием.