Дистанционный мониторинг государственных защитных лесных полос степной зоны европейской части России. С. 44–59

УДК

630*584

DOI:

10.37482/0536-1036-2022-3-44-59

Аннотация

Государственные защитные лесные полосы являются не только одной из составляющих экологического каркаса малолесных степных территорий, но и уникальным объектом степного лесоразведения. Возрастные изменения и длительное отсутствие лесохозяйственного воздействия негативно сказались на санитарном состоянии насаждений государственных защитных лесных полос. Цель исследования – оценить современное состояние образующих их насаждений в разных почвенно климатических условиях на территории степной зоны европейской части России. Объектом исследования стали насаждения прибрежных государственных защитных лесных полос «Воронеж – Ростов-на-Дону», «Белгород – р. Дон» и водораздельной «Волгоград – Элиста – Черкесск». Применен метод дистанционного зондирования Земли, целесообразность чего обусловлена значительной протяженностью объекта исследования и различиями его состояния в зависимости от почвенно-климатических условий. Выделено 5 лесохозяйственных районов на основных подтипах зональных почв: черноземах обыкновенных, черноземах южных и темно-каштановых почвах, каштановых, светло-каштановых с наличием солонцов и иногда солончаков почвах, а также на азональных песчаных почвах. На основе данных натурных обследований насаждений осуществлено дешифрирование космических снимков государственных защитных лесных полос с применением алгоритма обучения и спектральных индексов в программном комплексе ENVI 5.2. Установлено, сохранность государственных защитных лесных полос снижается по мере ужесточения лесорастительных условий от черноземов обыкновенных к светло-каштановым почвам с 92,3 до 36,5 %. На зональных почвах преобладают дубняки, ясенники, вязовники, на азональных – сосняки. С ухудшением лесорастительных условий доля дуба в насаждениях снижается, на смену ему приходит вяз, уменьшается полнота насаждений. В санитарном отношении также наиболее благополучны лесные полосы на черноземах, темно-каштановых и песчаных почвах. Для насаждений на каштановых и светло-каштановых почвах характерна нарастающая с увеличением возраста дигрессия или полный распад лесной среды. Исследования позволяют выявить в пределах государственных защитных лесных полос насаждения, находящиеся в стадии дегрессии или распада, и рекомендовать для них необходимое лесохозяйственное воздействие в целях сохранения и восстановления леса.

Сведения об авторах

И.Я. Чеплянский*, канд. с.-х. наук; ResearcherID: AAK-6002-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9076-8352
Т.Я. Турчин, д-р с.-х. наук; ResearcherID: AAK-6019-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8789-9957
А.С. Ермолова, канд. с.-х. наук; ResearcherID: AAK-4647-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5850-2052
Филиал Всероссийского научно-исследовательского института лесоводства и механизации лесного хозяйства – Южно-Европейская научно-исследовательская лесная опытная станция, ул. Сосновая, д. 59 в, ст. Вёшенская, Шолоховский р-н, Ростовская обл., 346270; donnilos@mail.ru*, t_turchin64@mail.ru, ale-zagorodnjaja@yandex.ru

Ключевые слова

государственные защитные лесные полосы, искусственные насаждения, степная зона, почвенно-климатические условия, дешифрирование космических снимков, состояние защитных лесных полос

Для цитирования

Чеплянский И.Я., Турчин Т.Я., Ермолова А.С. Дистанционный
мониторинг государственных защитных лесных полос степной зоны европейской части России // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 3. С. 44–59. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-3-44-59

Литература

1. Абакумов Б.А., Бабенко Д.К., Бартенев И.M., Виноградов В.Н., Долилевич М.И., Захаров В.В., Зыков И.Г., Касьянов Ф.М., Коптев В.И., Крюкова Е.А., Кулик Н.Ф., Лабазников Б.В., Макарычев Н.Т., Маланина З.И., Маттис Г.Я., Николаенко В.Т., Павловский Е.С., Персидская Л.T., Савельева Л.C., Сенкевич А.А., Степанов А.M., Торохтун И.М., Трещевский И.В., Трибунская В.М. Защитное лесоразведение в СССР / под общ. ред. Е.С. Павловского. М.: Агропромиздат, 1986. 263 с.
   Abakumov B.A., Babenko D.K., Bartenev I.M., Vinogradov V.N., Dolilevich M.I., Zakharov V.V., Zykov I.G., Kas’yanov F.M., Koptev V.I., Kryukova E.A., Kulik N.F., Labaznikov B.V., Makarychev N.T., Malanina Z.I., Mattis G.Ya., Nikolayenko V.T., Pavlovskiy E.S., Persidskaya L.T., Savel’yeva L.C., Senkevich A.A., Stepanov A.M., Torokhtun I.M., Treshchevskiy I.V., Tribunskaya V.M. Protective Afforestation in the USSR. Ed. by E. S. Pavlovskiy. Moscow, Agropromizdat Publ., 1986. 263 p. (In Russ.).

2. Бочаров А.В., Тихомиров О.А. Использование корреляционного анализа данных дистанционного зондирования для оценки влияния водоемов на окружающую природную среду (на примере района Рыбинского водохранилища) // Изв. СамНЦ РАН . 2014. Т. 16, № 5. С. 1701–1706.
   Bocharov A.V., Tikhomirov O.A. The Use of Correlation Analysis of Remote Sensing to Assess the Impact Basins on the Natural Environment (by the Example of the Rybinsk Reservoir). Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2014, vol. 16, no. 5, pp. 1701–1706. (In Russ.).

3. Ерусалимский В.И. Лесоразведение в степи. М.: ВНИИЛ М, 2004. 171 с.
   Erusalimskii V.I. Afforestation in the Steppe. Moscow, VNIILM Publ., 2004. 171 p. (In Russ.).

4. Ерусалимский В.И., Рожков В.А. Многофункциональная роль защитных лесных насаждений // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2017. Вып. 88. С. 121–137.
   Erusalimskii V.I., Rozhkov V.A. The Multifunctional Role оf Protective Forest Plantations. Dokuchaev Soil Bulletin, 2017, iss. 88, pp. 121–137. (In Russ.). https://doi.org/10.19047/0136-1694-2017-88-121-137

5. Иваненко Б.И. Государственная защитная лесная полоса Сталинград – Степной – Черкесск. М.; Л.: Гослесбумиздат, 1949. 24 с.
   Ivanenko B.I. State Forest Shelterbelt Stalingrad – Stepnoy – Cherkessk. Moscow, Goslesbumizdat Publ., 1949. 24 p. (In Russ.).

6. Ивлиева Н.Г., Росяйкина Е.А. Обработка данных дистанционного зондирования Земли в ГИС -пакете ArcGIS // Огарёв-ONLINE. 2015. № 4. Режим доступа: http://journal.mrsu.ru/arts/obrabotka-dannykh-distancionnogo-zondirovaniya-zemli-v-gis-pakete-arcgis (дата обращения: 25.03.22).
   Ivlieva N.G., Rosyaikina E.A. Processing of Remotely Sensed Data by Means of Arcgis Software. Ogaryov-ONLINE, 2015, no. 4. (In Russ.).

7. Костин М.В. Современное состояние, мелиоративный потенциал и возможности возобновления защитных лесных насаждений на водоразделах степной зоны ЕТР : дис. … канд. с.-х. наук. Волгоград, 2009. 283 с.
   Kostin M.V. Current Condition, Meliorative Potential and Possibilities of Reforestation of Protective Forest Plantations in Watersheds of the Steppe Zone of the European Part of Russia: Cand. Agric. Sci. Diss. Volgograd, 2009. 283 p. (In Russ.).

8. Курганович К.А., Макаров В.П. Использование вегетационных индексов NDVI для оценки влияния пожаров на динамику растительности Цасучейского бора // Вестн. ЗабГУ. 2015. № 2(117). С. 27–36.
   Kurganovich K.A., Makarov V.P. The Use of NDVI Vegetation Indices to Assess the Influence of Wildfires on Tsasuchey Pine Forest Vegetation Dynamics. Transbaikal State University Journal, 2015, no. 2(117), pp. 27–36. (In Russ.).

9. Курнаев С.Ф. Лесорастительное районирование СССР . М.: Наука, 1973. 203 с.
   Kurnayev S.F. Forest Site Zoning of the USSR. Moscow. Nauka Publ., 1973. 203 p. (In Russ.).

10. Лиджиева Н.Ц., Уланова С.С., Федорова Н.Л. Опыт применения индекса вегетации (NDVI) для определения биологической продуктивности фитоценозов аридной зоны на примере региона Черные Земли // Изв. СГУ. Нов. сер. Сер.: Химия. Биология. Экология. 2012. Т. 12, вып. 2. С. 94–96.
    Lidzhieva N.Ts., Ulanova S.S., Fedorova N.L. Application of Vegetation Index (NDVI) to Determine the Biological Productivity of Phytocenoses of Arid Zone as an Example of the Region Black Earth. Izvestiya of Saratov University. Chemistry. Biology. Ecology, 2012, vol. 12, iss. 2, pp. 94–96. (In Russ.). https://doi.org/10.18500/1816-9775-2012-12-2-94-96

11. Листопадський М.А. Iсторiя та сучасний стан лісосмуг біосферного заповідника «Асканія-Нова» // Біологічний вісник МДПУ. 2015. № 1. С. 156–210.
    Listopadsky M.A. History and Present State of Forest Bells in the Biosphere Reserve “Askania Nova”. Biological Bulletin, 2015, no. 1, pp. 156–210. (In Ukrainian). https://doi.org/10.15421/2015012

12. Манаенков А.С., Костин М.В., Шкуринский В.А., Сурхаев Г.А., Лепеско В.В., Кладиев А.К., Узолин А.И., Зеленяк А.К., Панов В.И., Петелько А.И. Методическое руководство по повышению долговечности широкополосных защитных лесных насаждений на юге европейской территории России. Волгоград: ВНИАЛ МИ, 2013. 56 с.
    Manayenkov A.S., Kostin M.V., Shkurinskiy V.A., Surkhayev G.A., Lepesko V.V., Kladiyev A.K., Uzolin A.I., Zelenyak A.K., Panov V.I., Petel’ko A.I. Methodical Guidance on the Durability of Broadband Protective Forest Plantations in the South of European Russia. Volgograd, VNIALMI Publ., 2013. 56 p. (In Russ.).

13. Павловский Е.С. Экологическая роль защитных лесонасаждений в лесоаграрных ландшафтах // Тез. докл. конф. по основным проблемам теории и практики агролесомелиорации. Волгоград, 1982. С. 58.
    Pavlovskiy E.S. Ecological Role of Protective Forest Plantations in Forest Agrarian Landscapes. Proceedings of the Conference on the Main Issues of the Theory and Practice of Agroforestry. Volgograd, 1982, p. 58. (In Russ.).

14. Сидаренко П.В., Засоба В.В., Богданов Э.Н., Ланцева Н.Н., Скрынников Д.С. Углерододепонирующая роль лесных насаждений государственной защитной лесной полосы (ГЗЛ П) Волгоград – Элиста – Черкесск в степной зоне // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2014. № 38. С. 125–132.
    Sidarenko P.V., Zasoba V.V., Bogdanov E.N., Lantseva N.N., Skrynnikov D.S. Сarbon Deposited Role of State Forest Plantations Shelterbelts (SPFZ) Volgograd – Elista – Cherkes sk in the Steppe Zone. Aktual’nyye problemy lesnogo kompleksa, 2014, no. 38, pp. 125–132. (In Russ.).

15. Турчин Т.Я. Естественные степные дубравы Донского бассейна и их восстановление. М.: ВНИИЛ М, 2004. 312 с.
    Turchin T.Ya. Natural Steppe Oak Forests of the Don Basin and Their Regeneration. Moscow, VNIILM Publ., 2004. 312 p. (In Russ.).

16. Турчин Т.Я., Ермолова А.С., Баканов И.А. Оценка ресурсного потенциала насаждений государственной защитной лесной полосы «Воронеж – Ростов-на-Дону» // Музей-заповедник: экология и культура: материалы VII Междунар. науч.-практ. конф. Вешенская, 2019. C. 290–300.
    Turchin T.Ya., Ermolova A.S., Bakanov I.A. Resource Potential Assessment of the State Forest Shelterbelt “Voronezh – Rostov-on-Don”. Museum-Reserve: Ecology and Culture. Proceedings of the 7th International Scientific and Practical Conference. Vyoshenskaya, 2019. pp. 290–300. (In Russ.).

17. Черепанов А.С. Вегетационные индексы // Геоматика. 2011. № 2. С. 98–102.
    Cherepanov A.S. Vegetation Indices. Geomatics, 2011, no. 2, pp. 98–102. (In Russ.). 

18. ENVI 5.1. Environment for Visualizing Images. Руководство пользователя. М.: Совзонд, 2014. 242 с.
    ENVI 5.1. Environment for Visualizing Images. User Guide. Moscow. Sovzond Publ., 2014. 242 p.

19. Ambrose E., Ceci P., Ulian T. Branching out Africa’s Great Green Wall. The Environment, CIWEM, 2019, vol. 09, pp. 16–17. Available at: https://www.researchgate.net/publication/335464913 (accessed 12.03.20).

20. Gardner R. Trees as Technology: Planting Shelterbelts on the Great Plains. History and Technology, 2009, vol. 25, iss. 4, pp. 325–341. https://doi.org/10.1080/07341510903313014

21. Juang J.-Y., Zhang J.-C., Yang Y., Zhang B., Li J. Effect of Forest Shelter-Belt as a Regional Climate Improver along the Old Course of the Yellow River, China. Agroforestry Systems, 2017, vol. 91, pp. 393–401. https://doi.org/10.1007/s10457-016-9928-9

22. Koch B. Remote Sensing Supporting National Forest Assessment. FAO, 2013. 15 p. Available at: https://www.semanticscholar.org/paper/Remote-Sensing-supporting-national-forest-NFA-Koch (accessed 05.03.20).

23. Land Resources Monitoring, Modeling, and Mapping with Remote Sensing. Ed. by P.S. Thenkabail. CRC Press, 2015. 885 p. https://doi.org/10.1201/b19322

24. Land Surface Remote Sensing in Agriculture and Forest. Ed. by N. Baghdadi, M. Zribi. Elsevier, 2016. 454 p. https://doi.org/10.1016/c2015-0-01224-2

25. Marots G.A., Sorenson C.J. Depletion of a Great Plains Resource: The Case of Shelter-Belts. Environmental Conservation, 1979, vol. 6, iss. 3, pp. 215–224. https://doi.org/10.1017/S0376892900003088

26. Tuominen J., Lipping T., Kuosmanen V., Haapanen R. Remote Sensing of Forest Health. Geoscience and Remote Sensing. London, IntechOpen, 2009. https://doi.org/10.5772/8283

27. Xue J., Su B. Significant Remote Sensing Vegetation Indices: A Review of Developments and Applications. Journal of Sensors, 2017, vol. 2017, art. 1353691. https://doi.org/10.1155/2017/1353691