Dynamics of Phytomass Spatial Organization in a Reserved Steppe Landscape: Case Study of Burtynskaya Steppe, Orenburg Reserve

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The “hot spot analysis” was applied to materials from 51 Landsat satellite images using the example of the “Burtinskaya Steppe” area of the Orenburgsky Nature Reserve, to study the dynamics of areas of positive phytomass anomalies relative to a neighborhood with a radius of 300 m. The purpose of the study was to establish the dependence of the variability of areas of increased phytomass on the landscape structure and hydrothermal conditions. We concluded that the switching of phytocenoses in transition zones from steppe to meadow type of functioning is ensured by varying the ratio of xerophytes and mesophytes depending on fluctuations in hydrothermal conditions. The frequency and area of positive phytomass anomalies in the bottoms of gullies correlates with their area on partially forested slopes, which indicates the positive role of forest vegetation in the stabilization of moisture influx into the bottoms. In deforested catchment areas of the south-facing slopes, the area of positive phytomass anomalies is determined by the supply of snow moisture, and in the catchment areas of north-facing slopes, by warm-period precipitation. The binding factors for the most stable positive anomalies of phytomass are the moisture convergence and the landform concavity rather than the catchment area.

About the authors

A. V. Khoroshev

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography

Email: avkh1970@yandex.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninskiye gory, 1

A. P. Ashikhmin

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography

Author for correspondence.
Email: avkh1970@yandex.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninskiye gory, 1

References

  1. Адамович Т.А., Кантор Г.Я., Ашихмина Т.Я., Савиных В.П. Анализ сезонной и многолетней динамики вегетационного индекса NDVI на территории государственного природного заповедника “Нургуш” // Теорeтическая и прикладная экология 2018. № 1. С. 18–24.
  2. Архипова О.Е., Черногубова Е.А. “Горячие точки” заболеваемости злокачественными новообразованиями в Ростовской области: пространственно-временной анализ // Экология. Экономика. Информатика. Серия: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. 2019. Т. 1. № 4. С. 207–211
  3. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993. 293 с.
  4. Бондаренко Н.А., Любимова Т.В. Линеаментный анализ пространственного поля сейсмичности Северо-Западного Кавказа // Региональные географические исследования: Сборник научных трудов. Т. 13. Краснодар: Кубанский государственный университет, 2020. С. 31–38.
  5. Гопп Н.В., Нечаева Т.В., Савенков О.А., Смирнова Н.В., Смирнов В.В. Индикационные возможности NDVI в прогнозном картографировании свойств пахотного горизонта почв склоновых позиций на юге Западной Сибири // Почвоведение. 2017. № 11. С. 1377–1389.
  6. Гродзинський М.Д. Ландшафтна екологія. К.: Знання, 2014. 550 с.
  7. Гусев А.П. Изменения NDVI как индикатор динамики экологического состояния ландшафтов (на примере восточной части Полесской провинции) // Вестник ВГУ, Серия: География. Геоэкология. 2020. № 1. С. 101–107.
  8. Девликамов Э.Р., Тепляшина М.А. Горячие точки морских млекопитающих в приполярной Арктике // Современная наука, общество и образование: актуальные вопросы, достижения и инновации. Т. 1. Пенза: Наука и просвещение, 2022. С. 232–234.
  9. Добрякова В.А., Добряков А.Б. Анализ миграционных процессов в Тюменской области // Географический вестник. 2021. № 1(56). С. 42–52.
  10. Добрякова В.А., Москвина Н.Н., Жегалина Л.Ф. Статистика Getis-Ord Gi* при обработке многолетних данных содержания углеводородов в бассейне реки Большой Балык // Геодезия и картография. 2020. Т. 81. № 5. С. 54–64.
  11. Донгак Д.А.-С., Монгуш А.В., Монгуш Ч.Б., Чулдум Ш.О. Дистанционное изучение сезонной динамики вегетационного индекса (NDVI) растительного покрова массива Монгун-Тайга // Самарский научный вестник. 2022. Т. 11. № 4. С. 22–29.
  12. Еремеева А.П. Пространственные масштабы проявления факторов дифференциации ландшафтов Буртинской степи (Оренбуржье) // Вестник Московского университета, серия 5 география. 2012. № 4. С. 48–53.
  13. Калмыкова О.Г. О растительном покрове Госзаповедника “Оренбургский” // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14. № 1(4). С. 1024–1026.
  14. Колотухин А.Ю., Бармин А.Н., Валов М.В., Синцов А.В. Исследование сезонной динамики индекса NDVI на территории Богдинско-Баскунчакского заповедника // Ученые записки Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского. География. Геология. Т. 4 (70). 2018. № 1. С. 131–140.
  15. Михайлов Н.Н., Михайлова Л.А., Харламова Н.Ф., Лхагвасурэн Ч. Использование временных рядов вегетационного индекса NDVI для мониторинга растительного покрова степной зоны Западной Сибири // Научные ведомости. Серия Естественные науки. 2010. № 15 (86). Вып. 12. С. 25–33.
  16. Мячина К.В., Керимов И.А., Дубровская С.А., Ряхов Р.В., Щавелев А.Н. Безбородникова Р.М. Анализ секвестрационного потенциала геосистем на основе расчетов NDVI по спутниковым данным // Известия вузов “Геодезия и аэрофотосъемка”. 2022. Т. 66. № 5. С. 60–72.
  17. Работнов Т.А. Фитоценология. Москва: Изд-во МГУ, 1992. 350 с.
  18. Рулев А.С., Юферев В.Г., Юферев М.В. Геоинформационное картографирование и моделирование эрозионных ландшафтов. Волгоград: ВНИАЛМИ, 2015. 153 с.
  19. Рябинина З.Н., Князев М.С. Определитель сосудистых растений Оренбургской области. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2009. 268 с.
  20. Савин И.Ю., Танов Э.Р., Харзинов С. Использование вегетационного индекса NDVI для оценки качества почв пашни (на примере Баксанского района Кабардино-Балкарии) // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2015. Вып. 77. С. 51–65.
  21. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978. 320 с.
  22. Спивак Л.Ф., Батырбаева М.Ж., Витковская И.С., Муратова Н.Р., Исламгулова А.Ф. Пространственно-временные особенности изменения состояния степной растительности Казахстана по данным спутниковой съемки // Экосистемы: экология и динамика. 2017. Т. 1. № 3. С. 116–145.
  23. Терехин Э.А. Распознавание залежных земель на основе сезонных значений вегетационного индекса NDVI // Компьютерная оптика. 2017. Т. 41. № 5. С. 719–725.
  24. Терехин Э.А. Сезонная динамика проективного покрытия растительности агроэкосистем на основе спектральной спутниковой информации // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 4. С. 111–123.
  25. Титлянова А.А., Базилевич Н.И., Шмакова Е.И., Снытко В.А., Дубынина С.С., Магомедова Л.Н., Нефедьева Л.Г., Семенюк Н.В., Тишков А.А., Ти Тран, Хакимзянова Ф.И., Шатохина Н.Г., Кыргыс Ч.О., Самбуу А.Д. Биологическая продуктивность травяных экосистем. Географические закономерности и экологические особенности. Новосибирск: ИПА СО РАН, 2018. 110 с.
  26. Хорошев А.В. Функционально-динамический подход к исследованию ландшафтных границ // Региональные исследования. 2022. № 3. С. 60–70.
  27. Хорошев А.В. Еремеева А.П., Мерекалова К.А. Оценка межкомпонентных связей в Степном и таежном ландшафтах с учетом изменяемой пространственной единицы // Известия Русского географического общества. 2013. Т. 145. № 3. С. 32–42.
  28. Хорошев А.В., Калмыкова О.Г., Дусаева Г.Х. Оценка индекса NDVI как источника информации о надземной фитомассе в степях // Исследование Земли из космоса. 2023. № 3. С. 27–43. https://doi.org/10.31857/S020596142303003X
  29. Чибилёв А.А., Паршина В.П., Мусихин Г.Д., Рябинина З.Н., Самигуллин Г.М., Немков В.А., Классен Д.В., Павлейчик В.М., Сергеев А.Д. Степной заповедник “Оренбургский”. Екатеринбург: Уральское отделение РАН, 1996. 76 с.
  30. Шинкаренко С.С. Анализ динамики пастбищных ландшафтов в аридных условиях на основе нормализованного вегетационного индекса (NDVI) // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2015. № 1 (37). С. 110–114.
  31. Шинкаренко С.С., Бодрова В.Н., Сидорова Н.В. Влияние экспозиции склонов на сезонную динамику вегетационного индекса NDVI посевных площадей // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2019. № 1(53). С. 96–105.
  32. Chandra S.P., Saha A., Chowdhuri I., Ruidas D., Chakrabortty R., Roy P., Shit M. Earthquake hotspot and coldspot: Where, why and how? // Geosystems and Geoenvironment. V. 2. Issue 1. 2023. 100130.
  33. Khan D., Rossen L.M., Hamilton B.E., He Y., Wei R., Dienes E. Hot spots, cluster detection and spatial outlier analysis of teen birth rates in the U.S., 2003–2012 // Spatial and Spatio-temporal Epidemiology. V. 21. 2017. P. 67–75.
  34. Khoroshev A.V. Dynamics of phytoproductive functioning of low-mountain steppe landscapes of the Southern Urals // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2021. V. 817. 012046.
  35. Kuznetsov A., Sadovskaya V. Spatial variation and hotspot detection of COVID-19 cases in Kazakhstan, 2020 // Spatial and Spatio-temporal Epidemiology. 2021. V. 39. 100430.
  36. Li Z., Liu S., Zhang X., West T.O., Ogle S.M., Zhou N. Evaluating land cover influences on model uncertainties – A case study of cropland carbon dynamics in the Mid-Continent Intensive Campaign region // Ecological Modelling. 2016. V. 337. P. 176–187.
  37. Liu Y., Cheng Z., Li X. How to prevent and control community risks? Identifying community burglary risk hotspots based on time-space characteristics // J. Safety Science and Resilience. 2023. V. 4. Issue 2. P. 130–138.
  38. Lyle G., Lewis M., Ostendorf B. Testing the temporal ability of Landsat imagery and precision agriculture technology to provide high resolution historical estimates of wheat yield at the farm scale // Remote Sensing. 2013. V. 5. P. 1549–1567.
  39. Nagy A., Fehér J., Tamás T. Wheat and maize yield forecasting for the Tisza river catchment using MODIS NDVI time series and reported crop statistics // Computers and Electronics in Agriculture. 2018. V. 151. P. 41–49.
  40. Nallan S.A., Armstrong L.J., Tripathy A.K., Teluguntla P. Hot spot analysis using NDVI data for impact assessment of watershed development // 2015 International Conference on Technologies for Sustainable Development (ICTSD-2015), Feb. 04–06, 2015, Mumbai, India. P. 1–6.
  41. Nemeth S.C., Mauslein J.A., Stapley C. The primacy of the local: Identifying terrorist hot spots using geographic information systems // J. Politics. 2014. V. 76. № 2. P. 304–317.
  42. Ranagalage M., Estoque R.C., Zhang X., Murayama Y. Spatial changes of urban heat island formation in the Colombo District, Sri Lanka: implications for sustainability planning // Sustainability. 2018. V. 10. 1367.
  43. Senay G.B., Elliott R.L. Combining AVHRR-NDVI and landuse data to describe temporal and spatial dynamics of vegetation // Forest Ecology and Management. 2000. V. 128. P. 83–91.
  44. Siljander M., Uusitalo R., Pellikka P., Isosomppi S., Vapalahti O. Spatiotemporal clustering patterns and sociodemographic determinants of COVID-19 (SARS-CoV-2) infections in Helsinki, Finland // Spatial and Spatio-temporal Epidemiology. 2022. V. 41. 100493.
  45. Vallarta-Robledo J.R., Sandoval J.L., De Ridder D., Ladoy A., Marques-Vidal P., Humair J.-P., Cornuz J., Probst-Hensch N., Schaffner E., Stringhini S., Joost S., Guessous I. Spatial clusters of daily tobacco consumption before and after a smoke-free policy implementation // Health & Place. 2021. V. 70. 102616.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (1MB)
Indexing metadata
3.

Download (240KB)
Indexing metadata
4.

Download (1MB)
Indexing metadata
5.

Download (2MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.В. Хорошев, А.П. Ашихмин

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies