Экосистемы средних пустынь казахстана и их инвентаризация методами дистанционного зондирования

На правах рукописи

Бедарева Ольга Михайловна

ЭКОСИСТЕМЫ СРЕДНИХ ПУСТЫНЬ КАЗАХСТАНА И ИХ

ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ МЕТОДАМИ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

03.00.16 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

доктора биологических наук

Калининград

2009 2

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет»

Научные консультанты: академик Национальной Академии Наук Республики Казахстан, доктор биологически наук Байтулин Иса Омарович профессор, доктор сельскохозяйственных наук Хлюстов Виталий Константинович

Официальные оппоненты: академик Российской Академии Наук, доктор биологических наук Коропачинский Игорь Юрьевич профессор, доктор сельскохозяйственных наук Любимов Александр Владимирович профессор, доктор сельскохозяйственных наук Панасин Владимир Ильич

Ведущая организация: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный аграрный университет

Защита состоится «_10_»_апреля_2009 года в 16.00 часов на заседании диссертацион ного совета Д 212.084.04 при Российском государственном университете им. И. Канта по ад ресу: 236040, Калининград, ул. Университетская, д. 2, факультет биоэкологи, аудитория 143, тел. (4012) 53-37-07;

(4012) 53-37-75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного уни верситета им. И. Канта.

Факс: (4012) 53-37-07;

(4012) 53-37-75;

8(4012) 91-68-

Автореферат разослан «»_2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, И.Ю. Губарева кандидат биологических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Роль природных кормовых угодий (ПКУ), как естественного ре сурса, остаётся незаменимой, и это относится, прежде всего, к пастбищам аридных и экстра аридных зон Казахстана.

Возрастающие масштабы хозяйственного воздействия на пастбищные экосистемы пус тынных регионов требуют все большего внимания к проблеме сохранения их продуктивно сти, так как естественные кормовые угодья являются решающими для создания прочной кор мовой базы.

Среди различных антропогенных факторов, вызывающих нарушение почвенного и растительного покровов пустынных регионов, ведущими являются вырубка древесной и кус тарниковой растительности, выпас и сенокошение. Уничтожение деревьев и кустарников можно оценивать как первый шаг к деградации пастбищных экосистем. Многие растения древесного яруса - эдификаторы, средообразователи, определяющие существование других видов растений. В пустынях Казахстана сплошная и очаговая вырубка саксаула черного вы звала выпадение из травянистого и кустарничкового ярусов многих видов растений, что при вело к снижению биологического разнообразия черносаксауловых пастбищных экосистем.

Недостаточная устойчивость пустынных комплексов, особенно под воздействием ан тропогенных факторов, обусловливает необходимость систематического или периодического наблюдения за состоянием пустынных пастбищных угодий, получения оперативной инфор мации о направлении и масштабах изменений, происходящих в них. На современном техни ческом уровне проблема получения информации решается применением дистанционных ме тодов, позволяющих оперативно получать достаточно полный объем сведений о состоянии пустынных экосистем на обширной территории.

Применение аэрокосмических методов, при инвентаризации растительности пустын ных зон, в значительной степени связано с труднодоступностью этих территорий. Аэрокос мические снимки, обладая значительной обзорностью и информативностью, позволяют объ ективно оценить обстановку и принять эффективные меры, направленные на сохранение при родных кормовых угодий и их рациональное использование.

Цель и задачи исследований. Основная цель работы заключается в разработке мето дологии использования средств дистанционной индикации для анализа продуктивности па стбищной растительности, степени её антропогенной трансформации и картографирования.

При выполнении работы поставлены и решены следующие задачи:

• Выявлена взаимосвязь между урожайностью и спектральными коэффициентами яркости (СКЯ) доминирующих ассоциаций и их эдификаторов песчаного массива Мойынкум;

построены переводные кривые учёта надземной фитомассы.

• По материалам крупномасштабной аэрофотосъёмки установлены признаки де шифрирования ассоциаций саксаула черного;

осуществлено аналитико-измерительное де шифрирование таксационных показателей доминантов пастбищных угодий;

оценена досто верность полученных результатов.

• Выявлены закономерности изменения показателей продуктивности саксаула чёр ного в зависимости от возраста, линейных параметров роста и других таксационных показа телей.

• Построены статистические модели возрастной динамики роста, строения и про дуктивности саксаула черного и терескена.

• Осуществлена комплексная оценка методов дистанционного зондирования при инвентаризации пустынно-пастбищной растительности.

• Разработаны качественные и количественные критерии антропогенной трансфор мации пастбищных экосистем • Сформулированы предложения к положению аэрокосмической службы слежения за состоянием пастбищных угодий.

Научная новизна. Впервые на большом объеме экспериментального материала про ведена комплексная оценка методов дистанционного зондирования, использованных при ин вентаризации пустынно-пастбищной растительности.

Создана региональная база данных взаимосвязи динамики урожайности доминирую щих ассоциаций пустынь Сарыесик-Атырау и Мойынкум со спектральными коэффициентами яркости. Предложен метод дифференциации урожайности древесного, кустарникового и тра вянистого ярусов пустынных пастбищных угодий на основании данных аэрофотометрирова ния и крупномасштабной аэрофотосъёмки.

При разработке комплексной технологии лесоустройства пустынных лесхозов метода ми дистанционного зондирования в качестве экспериментальной основы использован метод полигонов.

Впервые для пустынных лесхозов в результате камерального дешифрирования косми ческих снимков на площади 12 млн га проведена оценка дигрессионных процессов. На при мере Уштобинского лесхоза рассмотрена динамика пастбищной дигрессии за более чем деся тилетний период.

Изучено современное состояния растительного покрова подзоны средних пустынь и разработаны мероприятия его рационального природопользования и охраны.

В работе обоснованы перспективы использования многоступенчатого мониторинга пустынных пастбищных угодий. Впервые на землях гослесфонда республики Казахстан (Ак кольский и Каройский опытные полигоны) апробирована аэрокосмическая служба слежения за состоянием пустынных пастбищ.

Положения, выносимые на защиту:

- Обоснованы оптимальные сроки определения урожайности пустынных пастбищных экосистем аэрофотометрическим методом на основании корреляционных взаимосвязей меж ду спектральных коэффициентов яркости и надземной фитомассой.

- Выявлена эффективность метода аналитико-измерительного и визуального дешифри рования крупномасштабных снимков в определении таксационных показателей пустынно пастбищной растительности. Достоверность результатов подтверждается данными контакт ных исследований.

- Проанализирована динамика дигрессионных процессов пустынно-пастбищной расти тельности по материалам повторных космических съемок с использованием качественных и количественных показателей нарушенности растительного покрова.

- Оценка экологического состояния и антропогенной трансформации пустынных паст бищных экосистем с применением специальных критериев, включающих природную дина мику и новые технологии дистанционного зондирования.

Практическая значимость.

При лесоустройстве пустынных лесхозов внедрена технология инвентаризации дре весной и кустарниковой растительности методами дистанционного зондирования.

На основании многофакторной классификации опытного материала получены досто верные статистические модели продуктивности саксаула чёрного (общая, товарная, поедаемая фитомассы);

таблицы нормативов по общей и поедаемой фитомассе саксаула черного и тере скена серого в зависимости от различных таксационных показателей. Эти таблицы могут быть использованы при наземных таксационных работах в процессе лесоустройства и при камеральном измерительном дешифрировании крупномасштабных аэроснимков.

Выявлены количественные и качественные критерии нарушенности растительных со обществ в результате антропогенного воздействия. На основании космических снимков, с ис пользованием материалов тематического картографирования и наземных исследований, по лучена серия оценочных карт песчаных массивов Сарыесик-Атырау и Мойынкум: антропо генной трансформации, интенсивности использования пастбищных угодий, кормовых угодий, карт лесов.

Полученные результаты используются при чтении курсов лекций на факультете биоре сурсов и природопользования КГТУ «Фитоценология», «Агроэкология», «Кормопроизводст во».

Апробация работы. Основные результаты доложены на международных и всероссий ских конференциях, съездах, включая международную научно-практическую конференцию «Аграрная наука на рубеже веков» (Акмала, 1997);

международную научно-практическую конференцию «Перспективы развития животноводства в Северо-западном регионе» (Кали нинград, 2001);

международные научные конференции «Инновации в науке и образовании»

(Калининград, 2003, 2005, 2006);

международную научную конференцию «Ботаническая нау ка на службе устойчивого развития стран Центральной Азии» (Алматы, 2003);

4-ый съезд До кучаевского общества почвоведов «Почвы - национальное достояние России» (Новосибирск, 2004);

международную научную конференцию «Состояние и перспективы развития почвове дения» (Алматы, 2005);

международную научно-практическую конференцию «Вузовская наука сельскому хозяйству» (Барнаул, 2005);

всероссийскую конференцию «Природная и ан тропогенная динамика экосистем» (Иркутск, 2005);

всероссийскую конференцию «Экспери ментальная информация в почвоведении: теории и пути стандартизации» (Москва, 2005);

ме ждународную научно-практическую конференцию «Аграрная наука - сельскому хозяйству»

(Барнаул, 2006, 2008);

международную научно-практическую конференцию «Сельское хозяй ство - проблемы и перспективы» (Гродно, 2006);

4-ую международную научную конферен цию «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» (Элиста, 2006), международную научно-практическую конференцию «Экологические проблемы отраслей народного хозяйства» (Пенза, 2006), международную на учную конференцию «Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоре тические и прикладные аспекты» (Санкт-Петербург, 2007);

всероссийскую научно практическую конференцию «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сель ском хозяйстве на пути к инновациям» (Москва, 2008);

международную конференцию, по священную 450-летию Астрахани «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря и водоемов внутреннего стока Евразии» (Астрахань, 2008).

Личное участие автора. В основу диссертационной работы положены результаты многолетних (1984-1998 г.г.;

2003, 2004г.) детально-маршрутных и стационарных исследова ний автора в подзоне Средних пустынь Казахстана (Сарыесик-Атырау, Мойынкум). Приве дённые в диссертации фактические данные, их анализ и обобщение, а также картографиче ские материалы выполнены при личном участии автора.

Работа выполнялась в Казахском лесоустроительном предприятии по научно исследовательской программе Государственного Комитета СССР по лесу Всесоюзного объе динения «Леспроект» 01.08.Н/д: «Разработать технологию аэрокосмической оценки кормовых ресурсов пустынных и полупустынных пастбищ на землях Государственного лесного фонда Казахстана».

Дальнейшая работа входила в план научных исследований в рамках х/договорных тем кафедры физической географии Казахского национального университета (КазНУ) (06.03.110), выполненных совместно с кафедрой геохимии ландшафтов и географии почв МГУ им. М.В.

Ломоносова. Кроме того, привлечены материалы, собранные при выполнении госбюджетных тем на кафедре ботаники КазНУ (305.01.602) и кафедрах агрономии, агропочвоведения и аг роэкологии ФГОУ ВПО «КГТУ».

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 56 работ, в том числе 2 монографии (с соавтора ми), 9 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 41 статья в научных журналах, сборни ках и материалах конференций, 4 учебно-методических пособия.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 10 глав, выводов, из ложена на 370 страницах компьютерного текста, включает список литературы 377 наимено ваний, в том числе 70 на иностранных языках, 59 таблиц, 74 рисунка, 18 приложений.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научным консультантам:

академику НАН РК Исе Омаровичу Байтулину за внимание и исключительную помощь на всех этапах моей научной работы - подготовке кандидатской и докторской диссертаций, про фессору Виталию Константиновичу Хлюстову за консультации, дискуссии, помощь при вы полнении отдельных разделов экспериментальной работы. Я благодарна коллегам: проф. Па ракшиной Э.М., проф. Паракшину Ю.П., Мурачевой Л.С., Троян Т.Н., Юсову А.И., Романен ковой С.А., Заостровцевой С.К., Ковальчук О.А.

1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ПУСТЫНЬ КАЗАХСТАНА Совершенно очевидно, что характер пустынных пастбищ тесно связан с природными условиями различных типов пустынь и обусловливается ими, поэтому их необходимо учиты вать.

Территория пустынь Южного Казахстана относится к континентальным засушливым областям умеренных широт (умеренной, теплой подзоны) (Иванов,1956).Общей особенно стью существования растительности в пустынной зоне является значительная сухость клима та при высокой теплообеспеченности. Однако в пределах такой обширной территории клима тические условия, прежде всего гидротермические, заметно изменяются с севера на юг и с запада на восток. Наиболее важным широтным климатическим рубежом является граница между северными (холодно-умеренными) и южными (теплоумеренными) пустынями (Евсти феев, Рачковская,1991). В связи с этим зональный тип пустынь подразделяется на 3 климати чески обусловленных типа: северных, средних и южных пустынь.

В работе приведены результаты исследований, проведенных в основном в подзоне средних пустынь Казахстана - пустыня Сарыесик-Атырау, песчаный массив Мойынкум, часть сведений касается казахстанской части Кызылкумов – южная подзона, кроме того работы по исследованию саксаульников проведены в некоторых частях подзоны северных пустынь.

2.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В главе представлен аналитический обзор методов дистанционного зондирования при оценке состояния и продуктивности растительного покрова, картографировании.

Внимание уделено проблеме изучения спектральной отражательной способности рас тительных сообществ и почв, а также факторам, влияющим на отражательные характеристики системы в целом. Рассмотрен прикладной аспект проблемы использования отражательной способности почв и растительного покрова для решения целого ряда задач (Тихомиров, 1951;

Козлова, 1955;

Рачкулик, Ситникова, 1966, 1981, 1986;

Федченко,1982;

Кондратьев, Федчен ко, 1982,1982а, 1982б;

Hoffer, Bauer, 1980;

Weiser, Asrar, Miller et al., 1986;

Виноградова,1984;

Кондратьев, Козодеров, Федченко и др. 1986, 1990;

Николаев, Шутова, 1982;

Сухих,1984;

Ни колаев, 1986, 1986а;

Бедарев, Лебедь и др.,1986;

Eidenschinc, 1992;

Loveland, Mepchant, et al.,1991;

Belvard, 1995).

Проанализирован опыт дешифрирования аэро- и космических снимков, акцентировано внимание на их достоинствах: повторности, обзорности и возможностью получения сведений об отдельных объектах. Космические снимки, как никакие другие виды съемки, дают инте гральные геоизображения всех компонентов геосистем, позволяющие увидеть их взаимодей ствие и связи (Виноградов, 1966;

Востокова, Сущеня, Шевченко, 1988;

Данюлис, Жирин, Су хих, Эльман,1989;

Кравцова, 1992, 2005;

Книжников, Кравцова, Тутубалина, 2004;

Лабутина, 2004;

Де Мерс, 1999;

Берлянт, 2000, 2006;

Бугаевский, Цветков, 2000;

Сухих, 2005).

Методы цифровой обработки снимков описаны в работах целого ряда авторов (J.R.Jensen,1996;

Бугаевский, Малинников, Савиных, 1998;

Мусин, 1998;

Лурье, Косиков, 2003). В последние годы стали широко использоваться системы позиционирования, дающие возможность получать координаты с точностью от нескольких метров до нескольких милли метров (Герасимов, Ефимов, 1999;

Трофимова, 2000).

Одним из основных источников данных для ГИС являются материалы дистанционного зондирования. Они объединяют все типы данных, получаемых с носителей космического и авиационного базирования, и составляют значительную часть дистанционных данных как ан тонима контактных и обеспечивают объединение картографического и аэрокосмического ме тодов (Берлянт, 1985;

Котова, Латышева, Январева, 1998;

Январева, 2000).

Спектр разработки новых карт и других геоизображений, существующих в цифровой среде или порождаемых ею, чрезвычайно широк и речь уже идет об электронных картах и ат ласах (Polydorides, 1993;

Hadden, 1994;

Ormeling, 1995;

Buscema,1996;

Ambroise, Govaert, 1996;

Дьяконов, Касимов, Тикунов, 1996;

Blayo,1997;

Жуков и др.,1999;

Bogomolov, Rylskiy, Tikunov, 2002;

Книжников, Лурье, 2002). Виртуальное моделирование одно из новых направ лений внедрения геоинформационных технологий (Bryson, 1996;

Dibiase, 1990;

MacEachern et al., 1997;

Moelliring, 1984;

Riedal, 1999). Виртуальные геоизображения сочетают свойства карт, космических снимков, блок-диаграмм и компьютерных аннимаций (Берлянт, 2001;

2006).

Следует отметить особую роль серий карт и комплексных атласов, где сведения при водятся в единообразной, систематизированной, взаимно согласованной форме. Такие наборы карт особенно удобны для создания тематических баз данных (Салишев, 1976;

Атлас косми ческих снимков…, 1982;

Ormeling, 1995;

Evteev et al., 1997;

Cartrwright, 1997;

Cheng, 1997;

Daniel, Oberholzer, 1997;

Тикунов, Цапук,1999;

Bidoshi, 1999;

Берлянт, Семин, Сорокина, 2000;

Джексон, 2001;

Львов, 2001;

Берлянт, Вилков и др., 2005).

Для прогнозирования в ландшафтной экологии наибольшее значение имеют методы учитывающие динамику пространственных неоднородностей, например, операции с марков скими цепями, метод кригинга (Matheron, 1963;

Ripley, 1981;

Alfeld, 1989;

Sadovnichiy, 1997;

Виноградов, Кошель, Кулик, 2000;

Замятин, Марков, 2007).

Реализованные или реализуемые в настоящее время отраслевые проекты (земельный кадастр, лесное хозяйство и др.) подробно рассмотрены в книге Е.Г. Капралова, А.В. Кошка рева, В.С. Тикунова (2004). Формируются региональные информационные комплексы, реали зация которых осуществляется на основе развития единой технологии: от создания новой техники на базе малых платформ с оптико-электронными съемочными системами высокого разрешения до систем сбора и обработки информации (Шайтура, 1998;

Савиных, Цветков, 1999;

Состояние и ближайшие перспективы…, 2000;

Бруни, Вознесенский, Воробьев, Лебедев и др., 2002) 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ Поскольку в данной работе структура и динамика экосистем рассматривается через призму растительности, как основного компонента, являющегося объектом детальных иссле дований, термин «экосистема» трактуется в более узком смысле, как ценоэкосистема в пони мании Б.А. Быкова (1983).

Пустынный тип растительности понимается как объединение растительных сообществ с доминированием гиперксерофильных, ксерофильных микро- и мезотермных растений раз личных жизненных форм, преимущественно полукустарников, полукустарничков, кустарни ков и полудеревьев (Рачковская, 1993, 1995). При описании растительного покрова использо вана карта растительности Казахстана и Средней Азии (1995), где растительные сообщества пустынь сгруппированы по совокупности структурно-физиономических и экологических признаков в эколого-физиономические категории.

Выбор пустынных территорий определен как научной, так и производственной целе сообразностью: объекты научных исследований по инвентаризации древесной и кустарнико вой растительности на основе аэрокосмической съемки в Мойынкуме совмещены (территори ально) с производственными объектами (Мойынкумский лесхоз), исследования в Сарыесик Атырау послужили основой для практических рекомендаций в Баканасском лесхозе. Терри тория объекта (Мойынкумы) в исследовательских и производственных целях покрыта выбо рочной крупномасштабной (КМ) аэрофотосъемкой М 1:1500. Размещение фотопроб по тер ритории произведено по принципу систематической выборки с выделением тестовых участ ков, эталонирующих различные пастбищные угодья.

В Сарыесик-Атырау использован метод полигонов (Аккольский и Каройский полиго ны – 10х10км) и ландшафтно-экологических рядов для целей типологии и динамики паст бищной растительности. Использование тестовых полигонов вполне оправдано, так как с од ной стороны они отражают разнообразие зонально-подзональных типов растительности, а с другой – многообразие хозяйственной деятельности и различную степень нагрузки.

Узловые моменты методики включают три основных этапа: подготовительный, поле вые (натурные) исследования, камеральный.

Подготовительные работы заключались в подборе объектов, исходя из принципа обеспечения ими наиболее полной представленности природных комплексов и, в частности, растительности характерной для Средних пустынь Казахстана. В подготовительный период входило изучение документов по инвентаризации пустынных растительных объектов и, пре жде всего: подбор космоснимков М 1:100000 и 1:300000, проведение крупномасштабной аэ рофотосъемки (фотопробы М 1:1500), закладка таксационно-дешифровочных пробных пло щадей (ТДПП).

Цель натурных исследований (геоботанических, лесотаксационных, почвенных и др.) сбор информации для изучения возможностей определения дистанционными методами видо вого состава и структуры растительных сообществ, таксационных характеристик видов, оцен ки продуктивности пастбищных угодий и их состояния, наличия дигрессионых процессов.

Для натурных исследований производилась подготовка крупномасштабных аэросним ков: привязка их к мелкомасштабным фотоматериалам, фиксирование на них ТДПП, контур ное дешифрирование.

Данные натурных исследований, проведенных на тестовых участках, положены в ос нову изучения дешифровочных признаков. Для оценки урожайности применен фотометриче ский метод в комплексе с дешифрированием крупномасштабных аэрофотоснимков (Бедарева, 2005).

Третий этап - камеральные работы - заключался в выполнении цикла работ, направ ленных на изучение дешифровочных признаков для индикации пустынных пастбищных уго дий, оформления картографических материалов (разных уровней). Аналитико-измерительное дешифрирование таксационных показателей производилось с использованием стереоскопов СЭС, ОДSS и Мs27. Измерение линейных величин, а также показателей проективного покры тия выполнено с помощью шкал и палеток. Визуальное дешифрирование проективного по крытия проведено методом эталонирования.

Проведена классификация опытного материала с применением факторного и дискри минантного анализов, кластеризацией экспериментальных данных с применением стратегий ближайшего соседа и Уорда. Таким образом, при изучении растительности пустынных экоси стем использованы как традиционные методы геоботанических, ботанико-географических, флористических, лесотаксационных исследований, так и новые методы дистанционного зон дирования. Использование современных приборов при полевых исследованиях (GPS) и ком пьютерного оборудования при обработке данных позволило получить информацию на каче ственно новом уровне, с точной территориальной привязкой в виде разнообразных графиче ских моделей и баз данных (Бедарева, Хлюстов, Бедарев, 2006).

4. СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭДИФИКАТОРОВ ПАСТБИЩНЫХ УГОДИЙ 4.1. Вегетационные индексы Учет надземной фитомассы естественных кормовых угодий представляет одну из сложных задач в пастбищном хозяйстве, поскольку с ним связано одновременное методиче ски правильное решение многих вопросов (выбор участка, количество выделенных учетных делянок, их размер, репрезентативность самого участка, техника учета).

Традиционный укосный метод получил широкое распространение на геоботанических стационарах и при маршрутных обследованиях. Несмотря на то, что этот метод широко ис пользуется повсеместно, он имеет определенные субъективные ошибки (Бедарев, Бедаре ва,1987;

Бедарева, 2001).

Для количественной оценки почвенно-растительных объектов разработан фотометри ческий (бесконтактный) метод, который основан на существовании взаимосвязи между отра жательными свойствами системы почва-растительность и параметрами растительного покро ва (Рачкулик, Ситникова,1986). Но, имея дело с той или иной растительной ассоциацией, со обществом или типом пастбища, необходимо учитывать сложность биоэкологической систе мы, спектральные характеристики которой не остаются статичными, а могут изменяться в за висимости от географического положения, флористического состава, фенологического со стояния эдификаторов, структурно-функциональных особенностей, величины надземной фи томассы.

Изучение отражательной способности пустынно-пастбищной растительности было на чато на опытных полигонах в Сарыесик-Атырау с целью методического освоения, наработки опытных данных, создания первичной базы взаимосвязи спектральных коэффициента яркости (СКЯ) и урожайности доминирующих ассоциаций массива (Байтулин, Бедарев, Бедарева, 1987;

Лагунов, Бедарева, Успенский, Бессчетнов, 1988;

Бедарева, 1988, 1990, 1990а;

Лагунов, Успенский, Бедарева, 1990).

Дальнейшие исследования в этом направлении базировались не только на научном интересе сравнения региональных особенностей отражательной способности пустынно пастбищной растительности Сарыесик-Атырау и Мойынкумов, но и внедрении фотометриче ского метода в производство для оперативной оценки урожайности на обширных территори ях. Кроме того задачи лесоустройства пустынных лесхозов требовали разнообразной анали тической информации по черносаксауловым и белосаксауловым сообществам. Исследование вегетационных индексов в Мойынкумах проводилось на тестовых участках, отражающих разнообразие и специфику растительности песчаного массива.

С целью сокращения демонстрационного материала приведу пример наблюдений осу ществленных в одной из ассоциаций. В дальнейшем проводились выборочные проверки по лученных переводных кривых на соответствующих тестовых участках, обновление базы дан ных.

В подзоне средних пустынь в частности в Южном Прибалхашье и песчаном массиве Моыйнкум серии белосаксауловых сообществ встречаются в сочетании с псаммофитноноку старниковыми сообществами. В Мойынкуме они занимают северную и центральные части массива. Для пустыни Мойынкум характерен центрально-северотурансий географический элемент серий белосаксуловых сообществ в сочетании с сериями псаммофитнокустарнико вых, более того здесь на их долю приходится 30% территории. Псаммофитнокустарниково белосаксауловая ассоциация (Agropyron fragile-Astragalus brachypus + Calligonum aphyllum Haloxylon persicum) приурочена к бугристо-грядовым пескам. Доминантами данной ассоциа ции являются: саксаул белый, астрагал коротконогий, джузгун (табл. 1).

В растительном покрове отмечается три, иногда четыре яруса. Первый ярус слагается из саксаула белого достигающего высоты от 1,0 до 2,5 м, астрагал коротконогий и джузгун располагаются во втором, третий ярус - терескен и многолетние травы.

Фотометрирование кустарников в третьей декаде мая проводилось на фоне цветущих и плодоносящих эфемеров, поэтому аспект этого периода характеризуется красочностью и раз нообразием. Среди вегетирующих кустарников выделяются желтые пятна цветущего кре стовника, зеленые пятна полыни джунгарской.

Были изучены вегетационные индексы кустарников - саксаула белого, джузгуна, из полукустарников - астрагала коротконогого.

Для каждого вида кустарников и полукустарников были построены отдельные пере водные кривые.

Распределение спектральных характеристик для майского периода выглядит таким об разом: саксаул белый - 1,19-1,70;

джузгун - 1,21-2,22;

астрагал – 1,17-1,79;

эфемеры -1,17 1,26. (рис. 1) Таблица Флористический состав псаммофтитнокустарниково-белосаксауловой ассоциации шкале Друде шкале Друде шкале Друде шкале Друде Фенологиче Фенологиче Фенологиче Фенологиче Обилие по Обилие по Обилие по Обилие по ская фаза ская фаза ская фаза ская фаза № Название растений п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 май июнь июль август Кустарники и кустарнички 1. цв. cop2 пл. cop2 вег. cop2 вег. cop Haloxylon persicum Bge.

2. Ammodendron bifolim вег. cop1 цв. cop1 пл. cop1 пл. cop (Pall) Kuntze.

3 Calligonum aphyllum бут. cop1 цв. cop1 пл. cop1 пл. cop (Pall) Guerke Полукустарники и полукустарнички 4. Kracheninnikovia cera toides (L.) C. C. вег. cop1 вег. cop1 цв. cop1 пл. cop Gueldenst.

5. цв., Astragalus brachypus цв. cop1 cop1 вег. cop1 вег. cop пл.

Schrenk.

6. Artemisia songarica вег. sp цв. sp выг. sp Schrenk.

7. Artemisia terrae albae вег. sp бут. sp бут. sp цв. sp Krasch.

Монокарпические и поликарпические травы 8. цв.,п Astragalus sphaerophysa вег. sp sp пл. sp л.

Kar. Et Kir.

9. Artemisia santolina вег. sp вег. sp цв. sp пл. cop Schrenk.

10. Agropyron fragile (Roth) вег. sp цв. sp пл. sp пл. sp Nevski.

11. Heliotropium arguzioides вег. sol цв sol пл. sol Kar. Et Kir.

12. пл. sol выг. sol Carex prysodes M. B.

13. Senecio subdentatus цв. sol пл. sol выг. sol Ledeb.

14. Eremostachis affinis вег. sol цв. sol выг. sol Schrenk.

15. Centaurea pulchella бут. sol цв. sol выг. sol Ledeb.

16. цв. sol выг. sol выг. sol Lapulla occulata M. Pop.

17. вег. sol цв. sol пл. sol Aristida pennata Trin.

18. Euphorbia rapulum Kar.

вег. sol вег. sol Et Kir.

Окончание табл. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 19. Eremopyrum orientalis цв. sol пл. sol выг. sol (L.) Jaub.et Spach.

20. пл., Alyssum desertorum цв. sol sol выг. sol выг.

Stapf.

21. Silene olgiana B.

цв. sol цв. sol выг. sol Fedtsch.

22. Delphinium rugulosum цв. sol цв. sol пл. sol Boiss.

23. Meniocus linifolius цв.,п цв. sol sol выг. sol (Steph.) DC. л.

24. цв. sol пл. sol выг. sol Bromus tectorum L.

25. Alhagi pseudalhagi вег. sol цв. sol пл. sol (M.B.) Desv.

Сравним полученные данные с результатами фотометрирования эфемерово кустарниковой ассоциации в Сарыесик-Атырау;

белый саксаул - 1,17-1,66;

астрагал - 1,19 1,60;

эфемеры - 1.18-1,27 (Бедарев, Бедарева, Тулеубаев,1993) В целом результаты несущест венно отличаются по двум исследуемым регионам. В третьей декаде мая сформированы не только вегетативные органы кустарников и полукустарников ассоциации, но и генеративные, например саксаул и астрагал коротконогий цвели. Облиственность кустарников и полукус тарников практически достигла максимума, хотя в силу архитектоники кроны саксаула (ее сквозистости), вклад почвы в систему почва-растительный покров будет вполне определен ным.

В первой декаде июня джузгун, астрагал, саксаул характеризуются плотным располо жением вегетирующей массы, что приводит к исключению экранирующего влияния почвы и повышению минимальных значений спектрального отклика. Спектральные характеристики джузгуна изменяются в пределах от 1,39 до 2,6;

СКЯ астрагала несколько ниже - 1,38-1,67;

СКЯ саксаула 1,20-1,70 (рис. 2).

Сравним результаты июньского периода с данными по Сарыесик-Атырау: саксаул бе лый -1,38-1,78;

астрагал - 1,20-1,70. Интервалы вегетационных индексов от минимума до мак симума имеют несущественные различия.

В первой-второй декадах июля многие кустарники и полукустарники плодоносят и те ряют часть вегетирующей массы. Спектральные характеристики снижаются и принимают следующие значения: для джузгуна - 1,18-1,81;

для астрагала 1,15-1,79 для саксаула 1,08-1,60.

Установленная взаимосвязь урожайности и спектральных коэффициентов сохраняется, хотя коэффициенты детерминации объективно ниже, за исключением джузгуна (R20,647).

В августе аспект приобретает серые оттенки, контрастность между почвой и расти тельностью снижается и только зелеными пятнами выделяются кусты однолетних солянок.

Установленная взаимосвязь параметров даже для позднелетнего периода наблюдений в псам мофитнокустарниково-белосаксауловой ассоциации сохраняется.

Полученные в наземных условиях связи использованы нами для оценки состояния почвенно-растительных объектов при аэрофотометрировании (Бедарев, Бедарева и др., 1992).

По результатам наземных фотометрических наблюдений получена нормативная таблица взаимосвязи урожайности со спектральными коэффициентами яркости для подзоны Средних пустынь.

Рис. 1. Взаимосвязь урожайности (сухой массы) псаммофитнокустарниково-белосаксауловой ассоциации со спектральным коэффициентом яркости (Кпр) по календарным срокам наблю дений (3 декада мая) Рис. 2. Взаимосвязь урожайности (сухой массы) псаммофитнокустарниково белосаксауловой ассоциации со спектральным коэффициентом яркости (Кпр) по календар ным срокам наблюдений (1декада июня) Таблица Коэффициенты детерминации взаимосвязи урожайности и спектральных коэффициен тов яркости доминирующих ассоциаций песчаного массива Мойынкум Коэффициент детерминации (R2) Ассоциация 1. Псаммофтитнокустарниково-белосаксауловая 0,89-0, 2. Кейреуково-черносаксауловая 0,64-0, 3. Белоземельнополынно-черносаксауловая 0, 4. Осоково-белоземельнополынная 0, 5. Терескеново-джузгуновая 0, 6. Эфемерово-белоземельнополынно-терескеновая 0,75-0, 7. Биюргуновая 0, 8. Биюргуново-кейреуковая 0, 4.2. Аэрофотометрирование растительных ассоциаций пустынных пастбищ Точность аэрофотометрического метода в определении параметров растительного по крова проверялась в процессе опытных работ. Такая проверка потребовала специально по ставленного трудоемкого процесса исследований, в котором число и размещение наземных измерений обеспечивало репрезентативность фотометрируемой ассоциации.

Стандартные отклонения получаемой фотометрическим методом растительной массы (м) складываются из двух составляющих: варьирования измерений прибором (пр) и корре ляции растительной массы с коэффициентами яркости (св). Связь между ними выражается уравнением:

м= пр+ св (1) Среднее квадратическое отклонение результатов определения отношений коэффици ентов яркости по данным аэрофотометрических исследований составляет 0,03-0,04. При та ких погрешностях расчета отношения коэффициентов яркости, точность определения расти тельной массы составляет 0,01 т/га.

Аэрофотометрическое определение урожайности пустынных пастбищ позволяет полу чить суммарную величину растительной массы. Сезонное развитие пустынной растительно сти, ее многоярусность и различная кормовая ценность требует раздельного определения рас тительной массы по видам. Такая дифференциация растительного покрова предусматривается в разработанной технологии совмещением фотометрических измерений с КМ аэрофотосъем кой, исходя из предпосылки, что дешифрирование КМ аэрофотопроб позволит решить эту задачу. Поэтому представляет интерес вопрос о пространственном совмещении фотометриче ских измерений с КМ аэрофотосъемкой, что и было произведено в экспериментальных рабо тах на опытных полигонах и при маршрутных исследованиях на песчаных массивах.

Таким образом, можно констатировать технологичность разрабатываемой схемы дис танционной индикации пустынной растительности, объединяющей КМ АФС и аэрофотомет рические измерения.

Спектральные характеристики объектов зондирования (система почва-растительность) имеют ярко выраженный временной ход. Информация, извлекаемая из данных о временной динамике СКЯ, связанной со сменой фаз вегетации растительности и, соответственно, с изме нением оптических свойств эдификаторов и их массы с учетом влияния почвы, оказалась приемлемой при оценке продуктивности пастбищных экосистем.

В период от начала вегетации до цветения, когда оптические характеристики листьев и стеблей изменяются незначительно, основным фактором, влияющим на спектральные свой ства растительности, является увеличение фитомассы, сопровождающееся повышением вкла да растительности в СКЯ системы почва-растительность. При этом СКЯ уменьшается в крас ном участке и повышается в ближнем ИК-диапазоне, что приводит к увеличению значений вегетационных индексов, являющихся отношением СКЯ соответственно для ИК - и К- спек тральных каналов.

При усыхании надземной фитомассы происходит обратное изменения СКЯ и вегета ционных индексов. Во время цветения возможны различные вариации спектральных характе ристик.

Экспериментальные данные позволили установить тесную корреляционную зависи мость между урожайностью и спектральными коэффициентами яркости в разрезе основных ассоциаций (табл. 2). Хотя следует отметить, что подобные значения коэффициента детерми нации характерны для позденевесеннего и раннелетнего периодов наблюдений. В эти сроки характерно присутствие эфемеров и эфемероидов, а многолетняя травянистая и кустарнико вая растительность практически сформирована, проективное покрытие в отдельных случаях может достигать и 80%.

Наблюдения позднелетних сроков показали значительное снижение корреляционных взаимосвязей, что связано с биологическими особенностями развития пустынной раститель ности. Одновременно экспериментальные данные позволили выявить оптимумы сроков для проведения аэрофотометрических наблюдений. Отмечаются два явно выраженных подъема СКЯ в течение вегетационного периода: первый – весной, при массовом развитии эфемеров и эфемероидов, второй – при накоплении надземной биомассы кустарников и полукустарников - раннелетний.

Стабильным и плавным ходом отличаются спектральные характеристики кустарнико вых и черносаксауловых пастбищ, что обусловлено длительным периодом вегетации доми нантов. Выявленная закономерность взаимосвязи урожайности и спектральных коэффициен тов яркости в целом подтверждается соответствующими уравнениями регрессии и коэффици ентами детерминации Общие закономерности хода спектральных кривых позволяют планировать мероприя тия по оценке урожайности надземной фитомассы.

5. ДЕШИФРИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ КРУПНОМАСШТАБНОЙ АЭРОФОТОСЪЕМКИ ПАСТБИЩНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ Использование аэро- и космической информации для изучения любых природных объ ектов включает дешифрирование этих материалов – их распознавание. В настоящее время дешифрирование аэрокосмических фотоснимков осуществляется глазомерно стереоскопическим, измерительным и автоматизированными способами. Нельзя не согла ситься с мнением И.А. Лабутиной (2004), что автоматизированное дешифрирование не в со стоянии полностью заменить визуальное. Одно из основных преимуществ визуального мето да дешифрирования перед автоматизированным заключается в легкости получения простран ственной информации. Как отмечает автор, достаточно одного взгляда, чтобы найти различия в изображении на двух фрагментах космических снимков.

В работе использованы материалы выборочной и сплошной крупномасштабной аэро фотосъёмок песчаных массивов Мойынкум и Сарыесик-Атырау Достоверность аналитико измерительного дешифрирования определялась на основании натурных геоботанических ис следований на выделенных тестовых участках.

Информация по натурным исследованиям, проведенным на тестовых участках, послу жила основой для идентификации различных дешифрируемых признаков и определения дос товерности индикации по ним различных компонентов и элементов экосистем путем сопос тавления результатов дешифрирования с контактными исследованиями, принимаемыми за истинные данные. Исходя из такой задачи, на КМ аэрофотопробах дешифрировались все те же параметры экосистем, которые исследовались и контактным методом на каждой конкрет ной ТДПП.

В процессе опытно-производственных дешифровочных работ были изучены наиболее важные показатели пустынных экосистем: доминирующие ассоциации саксаульников;

такса ционные показатели - высота (H) и диаметр (D) кроны деревьев и кустов, их число на гектар, полнота (сумма площадей проекций крон) (Gпк) древесного и кустарникового ярусов, про ективное покрытие травянистого яруса, жизненное состояние растений;

тип рельефа;

тип почв;

показатели опустынивания (дефляция, засоление и др.). На основе установленных при знаков проведена индикация экосистем, в частности характеристика растительного покрова, в границах тестового участка и выдела. По каждому из заявленных параметров составлены со ответствующие таблицы, позволяющие оценить достоверность проведенных исследований.

Распознавание состава пастбищной растительности на крупномасштабных аэроснимках про изводилось по признакам, разработанным при геоботаническом дешифрировании в камераль ных условиях и уточненных в полевой период.

При создании таблицы дешифровочных признаков (М 1:1500) черносаксауловых со обществ использованы такие индикаторы, как тон фотоизображения, форма проекции кроны, текстура, тип рельефа, тип почвы, наличие дефляции, засоления и др. Тон фотоизображения на черно-белых снимках во многом определяется фенологическим состоянием растительно сти, освещенностью, характеристиками фотопленки, особенностями фотографического про цесса и другими факторами. При описании тона фотоизображения была применена серая шкала тонов, насчитывающая семь градаций - белый, беловатый, беловато-серый, светло серый, темновато-серый, темно-серый, черный. Формы проекции кроны и отбрасываемой те ни определены для доминантов пастбищных угодий. Учитывая варьирование каждого из при веденных признаков достоверным можно считать, использование групп признаков, позво ливших выделить и эталонировать на снимках масштаба 1:1500 ассоциации черносаксауль ников характерных для исследуемой территории. Достоверность распознавания ассоциаций на крупномасштабных снимках проводилась путем сравнения результатов дешифрирования с геоботаническими описаниями, сделанными в натуре (Бедарева, 2003;

Бедарева, 2004а). Чер носаксауловые сообщества типичны для песков Приаралья, Мойынкума и Южного Прибал хашья. Дешифровочные признаки разнообразных серий сообществ черносаксаульников: бе лоземельнополынных черносаксаульников;

псаммофитнокустарниковых;

гемигалофитных (с эфедрой);

черносаксаульников речных долин и надпойменных террас;

саксаульников псам мофитных вариантов пустынь - полынных, терескеновых;

пелитофитных черносаксаульников с кейреуком представлены в таблице 3.

При изучении черносаксауловых пастбищ с учетом их ярусности и наличия субдоми нантов, учет морфометрических показателей всех видов слагающих ассоциацию приобретает особую актуальность, что находит отражения в показателях нормативных таблиц по учету продуктивности (Бедарева,2002). В камеральных условиях был произведен сравнительный анализ результатов измерения диаметров кустов кормовых растений (терескен, кейреук, джузгун, саксаул) дистанционным методом с результатами натурных измерений. Сравнение проведено по дисперсионному отношению (S12/S22). По всем видам рассчитанные дисперси онные отношения (S12/S22=F) не превышают табличных значений критериев Фишера при 5% ном уровне значимости и соответственных числах степеней свободы. Следовательно, можно считать, что расхождения между дешифровочными и контактными измерениями носят слу чайных характер и не являются существенными, то есть оба метода измерений выражают со вокупности с одинаковыми выборочными средними.

Достоверность измерений dк деревьев и крупных кустарников подтверждается нуле вой гипотезой на еще более высоких уровнях. В целях выявления размеров и характера по грешностей в определении дешифровочного признака dк модельных кустов кормовых расте ний, в сравнении с контактным измерением этих моделей, были вычислены систематические ошибки, средние квадратические отклонения и коэффициенты вариации, оценивающие де шифровочный метод измерении.

При измерении диаметров крон в сомкнутых насаждениях необходимо учитывать, что на аэроснимках обычно изображаются кроны верхнего яруса, поэтому учитывать диаметры растений второго и последующего ярусов практически невозможно. Особенности сложения пустынных пастбищных экосистем, в частности саксаула черного, позволяют оценить ярус ное сложение, поскольку черносаксаульники представлены в основном редколесьями с сомк нутостью 03-04, хорошо дешифрируются на КМ аэрофотоснимках, поэтому возможности аналитико-измерительного дешифрирования в этих условиях возрастают.

Таблица Признаки дешифрирования черносаксауловых ассоциаций Средних пустынь по сним кам масштаба 1: Наименование Рельеф, полнота Индикационные признаки ассоциации почвы 1 2 3 1. Белоземельнопо- Пологобуг- Тон изображения серый. Рисунок четкий, лынно- ристые и 0, 4-0,5 что обусловлено присутствием высоко черносаксауловая бугристо- полнотных саксаульников. Регулярность грядовые рисунка: округлые почти черные кроны пески. саксаула в сочетании со светло-серыми кустами полыни белоземельной 2. Кейреуково- Такыровид- Беловато-серый тон. Рисунок мелкий, тек биюргуново- ная равнина 0,2-0,3 стура неправильно-куртинная, пятнами с саксауловая четко выраженными отдельными кронами саксаула, имеющими радиальную струк туру. Кусты кейреука более темного от тенка, более крупные, слабофрагментиро ванные по сравнению с биюргуном. Диа метр куста биюргуна – 0,01 мм.

3. Эфедрово- Межбугро- Тон от светло-серого до черного. Рисунок черносаксауловая вое пониже- 0,2-0,3 изображения четкий: выделяется повто ние;

песча- ряющиеся фрагменты структуры крон ная черносаксаульников в сочетании с вуале образной текстурой, создаваемой в основ ном кустами эфедры.

4. Серии черносаксау- Крупная пес- Склоны западной и восточной экспозиций ловых и белосаксауло- чаная гряда, 0,5 четко дифференцированы. Западная – ха вых сообществ в соче- бугры;

эоло- рактеризуется более темным тоном изо тании с псаммофит- вые рыхлые бражения, который создают кусты саксау ными кустарниками и пески ла белого и джузгунов. Контуры кроны саксаулом белым саксаула, надрезанные с тупо-округлыми выступами. Текстура радиальная. Тон изображения черный, сливающийся с от брошенной тенью. Кусты джузгуна чер ные имеют правильную шаровидную форму. Восточная экспозиция, как прави ло, светлая, тон изображения серый слабо структурированный. Форма кроны тере скена близка к округлой. Край кроны име ет четкие границы. Текстура не контраст ная. Тон между кустами терескена светло серый, ровный на его фоне просматрива ется очень мелкая регулярная текстура, создаваемая полынью белоземельной.

Окончание табл. 1 2 3 5. Белоземельнопо- Склон вос- Тон от серого до темно-серого в зависи лынно-терескеново- точной экс- 0,3-0,4 мости от проективного покрытия тереске саксауловая позиции пес- на. Кусты саксаула дают четкую структу чаного бугра ру изображения. Форма кроны терескена близка к округлой. Край кроны имеет чет кие границы. Текстура не контрастная.

Тон между кустами терескена светло серый, ровный на его фоне просматрива ется очень мелкая регулярная текстура, создаваемая полынью белоземельной.

Размер куста терескена – 0,3 мм.

6. Биюргуново- Такыровид- Тон фотоизображения белый с четко обо черносаксауловая ная равнина редина значенными черными кронами саксаула, структура куста биюргуна не просматри вается и он сливается в общем фоне меж кронового пространства саксаула. В це лом структура изображения имеет регу лярный характер.

7. Кейреуково- Равнина, Тон изображения темно-серый, проекции черносаксауловая почвы суг- крон саксаула, округлые, иногда непра линистые вильно расчлененные;

структура крупно пятнистая выражена как сочетание темно серых слабофрагментированных кустов кейреука, имеющих неправильную форму кроны и четких обозначений саксаула черного. Диаметр куста кейреука на снимке от 0,1 до 0,2 мм.

8. Черносаксаульники Равнина, 0,5 Тон изображения черный, особенно, если и белосаксаульники почвы серо- процент участия саксаула белого невелик.

надпойменных террас бурые Кроны саксаула черного округлые, ради ально симметричные. Саксаул белый на тон светлее черного, форма крон округло неправильная сквозистая 9. Черносаксаульники Полого- 0,3-0,4 Тон изображения темно-серый, почти в сериях сообществ бугристые черный, так как боялыч по тональности белобоялычников пески близок к саксаулу черному, хорошо рас познается по форме кроны и ее текстуре 10. Белосаксаульники в Бугристо- 0,5 Тон изображения от темно- до светло совокупности с серией грядовый, серого зависит от состава доминантов псамммофитнокустар- почвы связ- кустарников. Кроны саксаула белого ок никовых сообществ нопесчаные ругло-неправильные. Астрагалы выделя ется меньшим диаметром кроны, выров ненной текстурой кроны. Акация имеет светло-серый тон изображения, светлее саксаула и астрагала коротконогого Таблица Определение густоты стояния саксауловых древостоев по материалам дистанционных и контактных измерений Номер Кол-во Общее коли- Среднее ко- Дисперсия тестовых учетных чество де- личество де- S Критерий участков площадок ревьев, шт. ревьев, шт. S (ТДПП) (n) деш. конт. деш. конт. деш. конт.

F0, S х1 х2 Х1 Х2 S 5 (1) 14 549 678 39 48 428 926 0,46 2, 4 (1) 9 5220 5780 588 642 89106 89062 1,00 3, 6 (1) 23 5560 6650 242 289 29266 28825 1,02 2, 29 (1) 14 1340 1140 97 81 4992 3220 1,55 2, 30 (1) 14 1990 2590 142 185 7160 14453 0,50 2, 55 (2) 7 950 1010 136 144 8453 4224 2,00 3, 29 (2) 4 1100 1240 275 310 29325 38600 0,76 6, 28 (2) 4 1780 2020 445 505 4875 2875 1,69 6, 15 (2) 8 810 900 101 113 7036 10218 0,69 3, 5 (2) 16 2380 2490 149 156 7393 8699 0,85 2, 6 (2) 15 1630 1790 109 112 9278 9646 0,96 2, 4 (2) 23 9200 10840 400 471 10764 12673 0,85 2, 16 (2) 7 280 380 40 54 457 1367 0,33 3, 38 (1) 32 5220 5330 163 167 4378 5985 0,73 1, Таблица Определение суммы площадей крон саксаульников по материалам дистанционных и контактных измерений Номер Кол-во Общая сумма Среднее зна- Дисперсия рий F0, S Крите тестовых учетных gпк чение gпк S S12 S участков площадок деш. конт. деш. конт.

(ТДПП) (n) gпк gпк Х1 Х 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 (1) 14 1471,9 2026,3 105,1 144,7 2173 3541 0,61 2, 4 (1) 9 2289,2 2403,2 254,3 267,0 4133 2903 1,42 3, 6 (1) 23 775,5 1065,5 33,7 46,3 549 497 1,10 2, 29 (1) 14 215,7 158,0 15,4 11,3 226 108 2,09 2, 30 (1) 14 322,3 507,3 23,0 36,2 175 499 0,35 2, 55 (2) 7 94,5 99,7 13,5 14,2 76 66 1,15 3, 29 (2) 4 197,3 195,6 49,3 48,9 1100 1206 0,91 6, 28 (2) 4 365,8 472,7 31,0 118,3 1086 1177 0,92 6, 15 (2) 8 169,2 303 21,2 37,9 364 1583 0,23 3, 5 (2) 16 930,8 1018,1 58,2 63,6 1568 1605 1,04 2, 6 (2) 15 481,6 608,5 32,1 40,6 394 620 0,64 2, 4 (2) 23 2377,7 2890,5 103,4 125,7 2132 2086 1,02 2, 16 (2) 7 651,7 744,8 93,1 106,4 1126 1032 1,09 3, 38 (1) 32 2028,8 1913,6 63,4 599,8 1627 1489 1,09 1, Следует также заметить, что контактные измерения, принятые в качестве сравнитель ного эталона, не гарантируют высокой точности измеренных показателей dк и других пара метров. Поэтому при оценке достоверности dк сравнительным методом может возникнуть нестандартная ситуация, в которой результаты дешифрирования могут быть точнее кон трольных данных Сравнение показателей точности измерений dк обоими методами показало практиче ски одинаковый (близкий к 5%-ному) уровень точности, причем на отдельных участках метод измерительного дешифрирования оказался более точным.

В древесном и кустарниковом ярусах растительного покрова определялись сумма площадей проекций крон и количество деревьев (кустов). В отношении травянистого яруса определялось проективное покрытие.

Одним из наиболее важных индикаторов в характеристике пустынных фитоценозов, аргументирующих ресурсы пустынных пастбищ, является густота растительного покрова.

Поэтому в процесс экспериментальных работ разрабатывались методы индикации этого пока зателя по материалам крупномасштабной аэрофотосъемки и оценивалась их достоверность.

Полученные результаты показывают, что анализируемые выборки принадлежат к одной об щей совокупности и различия между выборочными средними показателями дешифрирования количества кустов и их натурного учета носят случайный характер (табл. 4).

Дисперсионный анализ выборочных совокупностей сумм площадей проекций крон по зволяет сделать заключение о несущественном различии между групповыми средними (gпк), полученными различными методами (табл. 5).

Отношения дисперсий совокупностей, проективного покрытия, определенного поле вым и камеральным способами, также не показывает существенных различий, то есть разли чий между опытными и контрольными значениями средних сравниваемых совокупностей.

Анализ параметров распределений выборочных совокупностей показал, что исследуе мые таксационные показатели (число кустов и сумма площадей проекций крон для древесно го и кустарникового ярусов, проективное покрытие для травянистого яруса) могут достовер но, на известном уровне точности, определяться по материалам КМ аэрофотосъемки (Бедаре ва, 2006б, 2006в, 2006г, 2006д).

На таксационно-дешифровочных пробных площадях был проведен комплекс работ по выявлению элементов кулътуртехнического состояния (скотопрогонные тропы, каналы, места вырубок саксаула, участки засоления и т.д.). Информация по натурным исследовани ям, проведенным на ТДПП, послужила основой для идентификации: различных дешифри руемых признаков культуртехнического состояния черносаксауловых лесов (Бедаре ва,1997).

Методические приемы использования материалов аэрокосмической съемки базируются, прежде всего, на изучении дешифровочных признаков. Выявление дешифровочных признаков создает благоприятные предпосылки применения дистанционной информации для эталониро вания природных экосистем. Крупномасштабная и сверхкрупномасштабная аэрофотосъёмки отражают частные признаки строения растительности, связанные с морфологией и размещени ем индивидуальных растений, мозаичностью и комплексностью растительных сообществ служит базой для выявления количественных характеристик растительного покрова.

Результаты исследований по аналитико-измерительному дешифрированию были вне дрены при лесоустройстве Казалинского и Мойынкумского лесхозов.

На основании таксационных показателей (диаметр кроны, высота и др.), установлен ных в камеральных условиях можно перейти к определению запасов общей древесной и по едаемой фитомассы саксаула черного и урожайности других кормовых растений, избегая трудоемких процессов полевого определения этих параметров.

Опыт работы с материалами крупномасштабной аэрофотосъемки показал значитель ные возможности метода дешифрирования в определении таксационных показателей.

Материалы, полученные на дистанционной основе, существенно дополняют натурные геоботанические исследования. Эталонирование тестовых участков с учетом региональных особенностей позволяет выполнить значительный объем работ по обследованию природных кормовых угодий в камеральных условиях.

Главным препятствием в широком применении аналитико-измерительного дешифри рования является нестабильность изображения различных таксационных показателей на аэро снимках, связанная с изменчивыми условиями съемки, законами центральной проекции снимка, а также значительным разнообразием природных экосистем. И, тем не менее в усло виях труднодоступных пустынных регионов, использование такого метода остается доста точно перспективным.

6. ОПЫТ СОСТАВЛЕНИЯ ТАБЛИЦ НАДЗЕМНОЙ ФИТОМАССЫ САКСАУЛА ЧЕРНОГО 6.1. Закономерности изменения показателей продуктивности саксаула черного от возраста и линейных параметров роста Аналитико-измерительное дешифрирование позволяет выявить таксационные характе ристики древесной, кустарниковой и травянистой растительности, но не дает данных по про дуктивности. Оценка продуктивности пастбищных экосистем опирается на данные наземной таксации, позволяющей создать таблицы нормативов по надземной фитомассе. Объединение результатов крупномасштабного дешифрирования таксационных показателей с данными таб лиц нормативов обеспечивает выходной информацией по урожайности и запасам кормовых растений в камеральных условиях. На основании регрессионного анализа получены таблицы нормативов надземной фитомассы саксаула черного, проведена оценка урожайности кормо вых трав в черносаксауловых сообществах (Усольцев, Бедарева, 1991;

Усольцев, Харитонов, Успенский, Бедарева, 1990,1993).

Саксаульники - одна из самых продуктивных формаций Земли, рассматривается мно гими авторами как лесной тип. Благодаря высоким эдификаторным свойствам (облигатные доминанты и кондоминанты, патулекторы и дензекторы), они создают главный слой, наибо лее мощный в пустыне (занимают 4-9 м в надземном ярусе и 4-5 м – в подземном), имеют наибольшее влияние на среду, чему способствует их долговечность (30-60 лет), определяют направление смен в пределах саксаулового цикла развития (Курочкина, 1978).

Саксауловые сообщества доминируют в 36 фитохорологических единицах, выделен ных на «Карте растительности Казахстана и Средней Азии» (1995). Территории с доминиро ванием трех эколого-физиономических типов саксаульников (черносаксауловых, белосаксау ловых, смешанносаксауловых) занимают 24,3% от площади пустынной зоны. В составе содо минантов и ингридиентов виды Haloxylon отмечены еще в 27 таксонах карты (Курочкина, 2003). Саксаул обладает не только топливным, но и высоким кормовым потенциалом – это ценное пастбищное растение.

Для решения задач поставленных в программе исследований в пределах пустыни Са рыесик-Атырау была заложена серия таксационных пробных площадей (45 ТДПП), выделов древостоев саксаула черного. Всего анализу было подвергнуто 17 средних значений перемен ных величин: Х1-бонитет, Х2-возраст, Х3-средние значения высоты, Х4-средний диаметр кро ны, Х5- количество экземпляров на один га, Х6- сумма площадей проекций крон, Х7-общая надземная масса, Х8-поедаемая масса, определенная на высоте 1,2м, Х9-общая древесная мас са, Х10-товарная древесная масса в расчете на один га, Х11-средний диаметр кроны, Х12 средний квадратический диаметр крон деревьев, м, Х13- сумма площадей сечения корневых шеек, кв. см, Х14- средняя площадь сечения корневой шейки, Х15- средний диаметр корневой шейки, Х16-расстояние между деревьями из расчета 1000 экземпляров на 1 га, Х17-процент от ношения товарной массы к общей.

В результате проведенного многофакторного анализа все классифицируемые пробные площади были достоверно разделены на десять классов с соответствующими усредненными показателями, о чем свидетельствует значимость расстояний рядов распределения до центра класса, превышающая 5%-ый уровень (Р0,05). В диссертационной работе проведенная клас сификация интерпретирована графически. Большинство групп пробных площадей имеют ве роятность попадания в однородный класс на уровне 80-100%, незначительное их количество – в диапазон вероятности от 50 до 80% (Бедарева, Хлюстов, Бедарев, 2006). В дальнейшем на основании проведенного статистического моделирования была выявлена взаимосвязь общей древесной массы саксаула черного со средней высотой и суммой площадей проекций крон.

Как закономерность отмечено уменьшение прироста общей древесной массы по мере увеличения суммы площадей проекций крон. В диссертационной работе для наглядности представлены графические интерпретации статистических моделей в свободном и фиксиро ванном масштабах. По результатам исследования получена таблица нормативов общей дре весной фитомассы в зависимости от суммы площадей проекций крон и средних высот.

Саксаул многосторонне влияет на характер своей экосистемы. Положительное влияние проявляется в его высокой продуктивности - однолетние побеги саксаула поедают многие животные, в том числе верблюды и овцы. Например, кормовая продуктивность полынно кейреуково-саксаулового пастбища колеблется от 1,0 до 4,5 ц/га весной, летом 1,0-3,0 (2,25), осенью 1,5-4,5 (3,0) и зимой 0,5-2,0 (1,5) ц/га. При двухсезонном использовании в среднем можно получить по 3,5 ц/га кормов. На каждой 1000 га такого пастбища при использовании 3,5 ц кормов (в среднем 20 кормовых единиц в каждом центнере) получим 3500 центнеров корма, или 70 000 к. е. Это значит, что при трехмесячном выпасе здесь можно прокормить около 520 овец (по, 1,5 к.е. на одну овцу в день). Кроме того, вполне возможен умеренный выпас стада верблюдов (Быков, 1985).

Построение статистической модели поедаемой массы саксаула черного (на высоте 1, м) представляет конкретный практический интерес. Задача статистического моделирования была решена в варианте: модели с возрастной градации через пять лет на пробных площадях с суммами площадей проекций крон от 500 до 5000 кв.м.

Для всех статистических моделей (500 кв.м… 5000 кв.м) закономерными являются следующие положения:

- максимальная поедаемая масса характерна для особей в 5-летнем возрасте;

- по мере увеличения возраста отмечается снижение запасов поедаемой массы;

- кривые продуктивности для возраста 20 лет представлены слитной группой и, таким образом, различия в запасах поедаемой массы для различных значений сумм площадей про екций крон приобретают близкое численное значение (рис.3).

Рис. 3. Взаимосвязь поедаемой массы саксаула черного с возрастом и суммой площа дей проекций крон Численные значения поедаемой массы на высоте 1,2 м для саксаула черного представ лены в таблице нормативов (табл.6). Использование двухпараметрической модели (возраст, сумма площадей проекций крон) возможна как в условиях наземной таксации саксаула чер ного, так и при использовании материалов крупномасштабной съемки в процессе аналитико измерительного дешифрирования (Бедарева, 2006).

Таблица Зависимость поедаемой массы (кг/га) саксаула чёрного от возраста и суммы площадей проекций крон Сумма Возраст, лет площадей про 5 10 15 екций крон, G,м 1 2 3 4 500 192 67 36 1000 310 109 59 1500 410 144 78 2000 500 175 95 2500 584 204 111 3000 662 232 125 3500 736 258 140 4000 807 283 153 4500 876 307 166 5000 942 330 179 7. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВОЗРАСТНОЙ ДИНАМИКИ РОСТА, СТРОЕНИЯ И ПРОДУКТИВНОСТИ САКСАУЛЬНИКОВ 7.1. Возрастная динамика средней высоты древостоев саксаула чёрного В пустынях Казахстана сосредоточена большая часть лесов республики и составляет 81,9% покрытой лесом площади. В соответствии с функциональными особенностями, опре деляемыми размещением пустынных лесов и их породным составом, существуют две формы ведения хозяйства в них: защитно-эксплуатационная и пастбищная. Почти все насаждения саксаула черного (за исключением лесных культур до пяти лет являются одновременно объ ектами деятельности пастбищного и лесного хозяйства). Поэтому актуальными остаются та кие вопросы, как определение общей древесной и поедаемой массы саксаула черного. Оценка продуктивности в лесной таксации производится по общебонитеровочным шкалам, классам средних высот, группирующим древесные породы по характеру роста.

В процессе таксации черносаксауловых пастбищ учесть индивидуальную высоту каж дого дерева (куста) не представляется возможным. В связи с этим принято устанавливать среднюю высоту для всей совокупности насаждений. Многолетние опыты и наблюдения го ворят о том, что лучшим показателем, отображающим качество условий произрастания, явля ется высота насаждений в определенном возрасте.

Важным элементом исследования возрастной динамики средних высот следует считать оценку достоверности представленных материалов. Решение этой задачи осуществлено со поставлением возрастной динамики средних высот саксаульников различных регионов Сред них пустынь Казахстана с учетом I, II, III классов бонитета. Полученные результаты в виде статистических моделей роста по высоте позволяют сделать заключение о стабильных зако номерностях возрастной динамики средних высот, сочетание которых с показателями гори зонтальной пространственной структуры позволят глубже понять и оценить процессы фор мирования продуктивности саксауловых насаждений.

7.2. Возрастная динамика общей продуктивности надземной фитомассы древосто ев саксаула чёрного В работе проведено моделирование возрастной динамики запаса древостоев по 0,5 метровым ступеням высот в 30-летнем возрасте. Рассмотрение моделей различных высотных градаций показывает, что наибольшие запасы в т/га характерны для саксаульников Н30=5,0 м.

Вторым элементом исследований возрастной динамики следует считать оценку досто верности (адекватности) полученных моделей. Решение этой задачи осуществлено сопостав лением полученных нами теоретических регрессий, представленных точечно, с данными из эскизов таблиц хода роста по выделенным лесорастительным районам Казахстана в диапазо не от I до III классов бонитета (рис.4).

Во всех случаях отмечается близкое друг к другу расположение линий возрастной ди намики продуктивности, находящейся в допустимых пределах точности определения запаса.

Производными от возрастной динамики запаса наличного древостоя являются среднее и текущее изменение запаса.

На рисунке 5 показано изменение с возрастом этих показателей, что позволяет рас смотреть вопрос о возрасте их совпадения, соответствующем возрасту количественной спело сти, равном 30 годам. Изложенные фрагменты возрастной динамики древостоев следует рас сматривать в сочетании друг с другом в разрезе уровней продуктивности, что соответствует требованиям составления стандартных таблиц сомкнутых древостоев с полнотой 1,0. Данные по модели пространственно совпадают с данными местоположения запаса (в пределах одних возрастных градаций) в различных подзонах пустынь Казахстана.

Рис. 4. Местоположение кривых запаса саксаульников пустынь Казахстана в системе кривых возрастной динамики запаса древостоев Рис. 5. Возрастная динамика текущего и среднего прироста по запасу саксаульников по 0,5 – метровым ступеням средних высот в 30-летнем возрасте древостоев Сравнение результатов полученных по статистическим моделям с данными таблиц хо да роста, построенных для саксаульников пустынь Прибалхашья, Кызылкумов, Муюнкумов и Бетпакдалы, указывает на возможность использования новых нормативов во всем спектре средних пустынь Казахстана при проведении лесоустроительных работ и расчете лесопользо вания (Хлюстов, Бедарева, 2005, 2006;

Бедарева, Хлюстов, 2008;

Бедарева, 2008).

В диссертационной работе внимание уделено вопросам самоизреживания саксаула черного. Выявлены причины процесса и дана его графическая интерпретация. Получены ста тистические модели саксаула черного в определении фитомассы среднего дерева в зависимо сти от средних высот (Бедарева, Хлюстов, 2006а;

2006б).

На основании статистического моделирования получены таблицы урожайности тере скеновых пастбищ в зависимости от различных морфометрических показателей (Бедарева, Хлюстов, 2005).

8. ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ И ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПУСТЫННО-ПАСТБИЩНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ 8.1. Комплексная оценка методов дистанционного зондирования при инвентари зации пустынно-пастбищной растительности Исследование лесных массивов пустынных регионов производится с целью совершен ствования методов учета продуктивности, контроля состояния воспроизводства, рациональ ным использованием. По нашим представлениям черносаксаульники – это пустынные леса.

И, несомненно, их лесной статус связан с их высокой продуктивностью, поскольку саксаул продуктивнее, чем любое другое пустынное растение, не только по запасам древесины – т/га, но и по урожайности поедаемой зеленой массы – 2,5-7,5 ц/га, энергетической значимо стью, фитомелиоративной ролью. Анализ космических снимков в сочетании с современным программным обеспечением существенно повышает точность и оперативность лесоустрои тельных работ.

В настоящее время площадь земель государственного лесного фонда пустынных об ластей Казахстана составляет 12427,8 тыс. га.

На долю черносаксаульников в подзоне средних пустынь приходится 2,8%. Значитель ная сохранность черносаксауловых массивов в подзоне средних пустынь (Сарыесик-Атырау, Мойынкум) объясняется трудностями заготовки древесины для топливных целей.

Для изучения растительности на новом качественном уровне в начале 80-ых годов раз работан метод, базирующийся на дешифрировании черно-белых космических и крупномас штабных фотоснимков (Данюлис, Жирин, Сухих, Эльман, 1989). Еще раньше разработан фо тостатистический метод лесоинвентаризации, заключающийся в сплошном дешифрировании космических снимков, с последующей стратификацией территории, измерительном и анали тическом дешифрировании фотопроб и таксационных выделов по выборочным аэроснимкам масштаба 1:5000 – 1: 10000, размещенным по определенной системе в соответствии с требо ваниями методов выборочного исследования (Данюлис, 1984). Отличительной особенностью метода является его ландшафтная основа, вследствие которой выборка планируется и осуще ствляется по предварительно выделенным ландшафтам.

В решении вопроса разработки и внедрения новых технологий в лесоустройство пус тынных лесов Казахстана и учете кормовых ресурсов использован комплекс методов дистан ционного зондирования. Каждый из рассмотренных в работе методов уникален, функцио нально и научно оправдан. Метод вегетационных индексов (фотометрический) позволяет оценить кормовые запасы по каждому геоботаническому и таксационному выделу. Так как в процессе фотометрирования устанавливаются взаимосвязи между растительностью и изме ренными критериями их отражательной способности, то в данном случае он выступает как самостоятельный, оперативный и весьма эффективный метод дистанционного зондирования.

Использование вегетационных индексов как составной части аэрокосмического съемочного аппарата позволяет совершенствовать методы измерений растительного покрова. Так, напри мер, синхроницация аэрофотометрии с выборочной крупномасштабной аэрофотосъемкой по зволили решить вопрос дифференциации урожайности по ярусам, сезонности, кормовой цен ности (Бедарева, 2005).

Аналитико-измерительное дешифрирование в камеральной таксации саксауловых ле сов позволяет выявить целый ряд важнейших таксационных показателей число деревьев (кус тов) на единице площади, средний диаметр крон кустов, среднюю высоту насаждения, сумму площадей проекций крон, класс бонитета и возраста насаждений, общий запас древесины и кормозапас.

Накоплен большой и разнообразный экспериментальный материал по внедрению ме тодов дистанционного зондирования в процесс лесоустроительных работ в Казахстане (Лагу нов и др., 1988;

Бедарев, Бедарева, Тулеубаев, 1993;

Бедарева, Хлюстов, 2006;

Бедарева,1990, 2008б).

В пределах Алматинской области при лесоустройстве Уштобинского и Баканасского лесхозов (1,6 млн га), а также оценке их кормовых ресурсов использовано сочетание аэрокос мических и фотометрических наблюдений.

Кзыл-ординская область – в Казалинском и Чиилийском лесхозах проведена крупно масштабная аэрофотосъемка и при лесоустройстве внедрена технология измерительного де шифрирования на площади 500 тыс. га с определением, как таксационных показателей, так и запасов поедаемой фитомассы саксула черного. Обязательное условие - привязка крупномас штабных снимков к мелкомасштабной основе.

Джамбулская область – в Мойынкумском и Коскудукском лесхозах внедрена ком плексная технология инвентаризации пустынно-пастбищной растительности методами дис танционного зондирования. Элементы технологии были отработаны на опытных полигонах.

Соблюдая последовательность разработанной технологии, отмечу ее основные поло жения.

Выполнено контурное дешифрирование космических снимков с уточнением характе ристик выделов, и, прежде всего их границ с использованием тематических карт М 1: (почвенных, геоботанических, ландшафтных, карт кормовых угодий). Укрупненные таксоно мические единицы страты выделены на основании типов рельефа и включают соответственно несколько контуров (выделов). В результате произведенного трансформирования и масшта бирования космических снимков составлена основа оперативной карты с нанесением квар тальной сети и другой необходимой нагрузки, например маршрутов для осуществления аэро фотометрирования в сочетании с выборочной крупномасштабной аэрофотосъемкой.

Рассчитан оптимальный объем выборочной крупномасштабной аэрофотосъемки с уче том среднего значения площадей страт, дисперсии наиболее значимого таксационного показа теля абсолютной полноты насаждений (сомкнутости крон кустов на единице площади) и задан ной точности определения среднего значения этого показателя. Внедрен фотометрический ме тод оценки кормозапасов с использованием в качестве основы материалов космической съем ки масштаба 1:270000 и 1:100000.

Внедрение технологии позволило получить тематические карты: древесной и кустар никовой растительности, кормозапасов по выделам и более крупным таксонам – стратам в масштабе 1: 300000 и план лесонасаждений в масштабе 1:100000.

Комплексное использование материалов космической и крупномасштабной выбороч ной съемки в сочетании с фотометрической обеспечивает создание надежной основы для оценки ресурсов пустынных пастбищ.

Разработанная технология дает достаточную точность выходных материалов и заменя ет трудоемкие процессы наземной таксации, инвентаризации растительности в условиях глу бинных песков Отличительной особенностью внедренной технологии инвентаризации пустынно пастбищной растительности на землях государственного лесного фонда является комплекс ный подход, заключающийся в сочетании нескольких методов дистанционного зондирования, каждый из которых обладает известной автономностью, но при совокупном использовании намного повышает точность исследования.

Объединяющим элементом любого из перечисленных методов дистанционного зонди рования и их комплексного использования является наличие картографической основы, как результатата дешифрирования космических снимков.

Подводя итоги, можно сделать следующие выводы:

- космические снимки обладают большой информативностью, дают представление о состоянии пастбищных угодий;

- позволяют оценить дигрессионные процессы при использовании комплекса дешиф ровочных признаков (изменение тона фотоизображения, рисунка, текстуры и т.д.);

- позволяют выделить продуцирующую площадь пастбищных угодий и площади, под вергнутые дигрессионным процессам с целью осуществления комплекса мер направленных к стабилизации пастбищной экосистемы, ее рациональному использованию;

- в работе с космическими снимками, более обзорными и генерализованными, чем аэ роснимки усиливается роль камерального дешифрирования, а для полевого утверждаются его контролирующие функции (Кравцова, 2005).

- применение материалов дистанционного зондирования повысило точность и инфор мативность тематических карт, обеспечило их временное обновление.

Общая технологическая схема работ по дешифрированию космических снимков со стоит из следующих этапов: камеральное дешифрированиеполевой контрольуточнение в процессе камерального дешифрирования. Дешифрирование растительного покрова по косми ческим снимкам всегда требует полевого периода исследований, а также привлечения значи тельного объема ранее изданных тематических карт 8.2. Экологическая оценка дигрессионных процессов растительного покрова пус тынных пастбищных экосистем с применением материалов космосъемки.

В настоящее время деградация растительного покрова в результате антропогенного воздействия происходит практически повсеместно. Растительный покров уничтожается пол ностью или заменяется малопродуктивными антропогенными объектами и в целом изменяет ся его ресурсный потенциал, снижается продуктивность, что особенно отрицательно сказыва ется на природных кормовых угодьях.

Эта проблема актуальна для Казахстана, так как в связи с многолетним интенсивным хозяйственным использованием растительности сократилось ее биологическое разнообразие, понизилась ресурсная значимость и функциональная роль в биосфере, а в ряде регионов ан тропогенные изменения привели к экологическому кризису. В настоящее время в Казахстане площадь сбитых и заросших непоедаемыми и ядовитыми растениями пастбищ превышает 1, млн га.

Чрезмерный выпас один из факторов оказывающих влияние на почву пастбищной эко системы, а через нее и на растения. Особенно опасно рыхление и разбивание почвы. Одной из причин перевыпаса является недостаточная обводненность пастбищ. Скопление скота вблизи водоемов приводит к разбиванию почвы и появлению подвижных песков вокруг колодцев, в результате образуются пояса, соответствующие различным стадиям пастбищной дигрессии.

Обычно размеры такого пояса составляют 5-6 км. Такой процесс получил название, по опре делению Харина Н.Г. (1975), “опустынивание вокруг колодцев”. Для оценки состояния расти тельного покрова особенно информативен картографический подход, позволяющий качест венно и количественно охарактеризовать изменения, обусловленные антропогенным и при родным воздействиями.

Исследования по экологической оценке состояния природных кормовых угодий про водилась в динамике, и включали несколько этапов: 1) определить районы, подвергнутые ин тенсивному антропогенному воздействию, составить карту результатов этого воздействия;

2) выявить категории пастбищных земель, которые необходимо исключить из пастбищного фонда, исходя из объективных показателей;

3) оценить направленность происходящих в них процессов (выявить критерии нарушенности растительного сообщества). Нужно отметить, что исследования по двум первым пунктам были проведены практически по всем пустынным лесхозам Казахстана (12 млн га), в результате камерального дешифрирования космических снимков (с последующей проверкой в полевых условиях) более 42 % площади земель гослес фонда были отнесены к зоне пастбищной дигрессии, интенсивного засоления и затакырива ния и около 58 % - к продуцирующей зоне. По результатам исследования коллективом авто ров был издан буклет карт пустынных лесхозов (Лагунов, Успенский, Бедарева и др., 1990).

Используя результаты собственных исследований и опыт, накопленный в исследова ниях зон экологического неблагополучия, дигрессионных процессов разработаны качествен ные и количественные критерии антропогенной нарушенности растительного покрова, опре делено экологическое нормирование (Огарь, Бедарева, 2008). Качественные критерии пред ставляют стадии деградации растительных сообществ в ряду антропогенной трансформации по комплексу признаков, характеризующих негативные изменения покрова. Выделяются сле дующие градации нарушенности сообществ по 5-ти бальной системе.