Агроекологічний моніторинг стану рослинності та вологозабезпечення

Агроекологічний моніторинг  стану рослинності  та вологозабезпечення посівів за супутниковими даними на початок вересня 2020 р.

(Джерело: United States Department of AgricultureForeign Agricultural Service

https://ipad.fas.usda.gov/cropexplorer )

 

Враховуючи сучасний критичний стан агроекосистем щодо прояву посушливих явищ в цьому році нами виконано огляд стану агросфери України щодо прояву посушливих явищ та їх впливу на стан посівів кукурудзи і соняшнику наприкінці вегетації та запаси вологи в посівному і кореневмісному шарі ґрунту, що нині є важливим для посіву озимих культур. Прояв посушливих явищ, особливо  в зоні Степу, які періодично повторювались в історичному аспекті, є закономірним. Поглиблення посушливих явищ в цьому році за супутниковими даними прогнозувалось нами ще навесні, особливо для південного регіону (Одеська обл.). Вцілому, можна констатувати, що агросфера України вийшла з мінімальними втратами в умовах обмеженого вологозабезпечення та високих температур другого періоду вегетації. Представлена інформація виконана з використанням доступних джерел супутникових даних. Зараз нами виконується прогнозна оцінка  впливу потепління на продуктивність зональних агроекосистем на ближню (2030 р.) та віддалену перспективу (2050 р.). Процес ускладнюється відсутністю тестових аграрних полігонів, що Інститут агроекології і природокористування пропонував створити на базі дослідних установ НААН. І нарешті переходимо до інформації на початок вересня 2020р.

Майже на всій території України умови вологозабезпечення посівів залишаються критичними як в посівному шарі ґрунту (рис.1), так і, що закономірно, в кореневмісному. (0-100 см) шарі ґрунту (рис 2).

Рис.1. Умови зволоження в посівному шарі  ґрунту на 23 та 30 серпня 2020 р.

 

Рис.2. Умови зволоження в кореневмісного шару (0-100 см) ґрунту на 23 та 30 серпня 2020 р.

 

Частка доступної вологи в ґрунті нижче 40% є стресовою для розвитку більшості сільськогосподарських культур. За минулих два тижня збільшилися площі з часткою доступної вологи < 10% (рис.3). Зокрема в Одеській області площа земель з доступною вологою < 10% займає до 50%, в Миколаївській – більше 70%, а в Херсонській майже 100%. Також найбільш критичні умови зволоження спостерігаються Луганській (<20%), Дніпропетровській (<20%), Полтавській (<20%) та Кіровоградській (10-20%), областях та в Криму (<10% ) (рис.3). Для цього періоду вегетації характерним є продовження інтенсивного спрацьовування залишків запасів вологи, але досить висока температура та обмежена кількість опадів сприяли поглибленню та просторовому збільшенню посушливих явищ не тільки в південних областях, а і в зоні Лісостепу і навіть в центральному та східному  Поліссі.

 

Рис.3. Частка доступної вологи у ґрунті на 16 та 30 серпня 2020 р.

 

Моніторинг посушливих умов за супутниковими даними також проводиться за стандартизованим індексом опадів SPI CHIRPS. Це новий набір кліматичних даних про атмосферні опади тільки на суші з високим просторовим розрізненням (0,05° × 0,05°), довгостроковими записами (з 1981 року по теперішній час) і квазіглобальним покриттям (50 ° пд.ш. – 50 ° с.). Цей набір даних складається з трьох продуктів, включаючи глобальну кліматологію, супутникові оцінки та калібрувальні спостереження з різним часовим терміном, тобто щодня, щомісяця і щороку. Набір даних CHIRPS, розроблений Геологічною службою США і Каліфорнійським університетом у Санта-Барбарі. На рис.4 наведено просторовий розподіл посухи різного ступеня за даними цього індексу за різний часовий проміжок. За аналізом цієї інформації можна зробити висновок, що в цьому році в цілому на території зон Лісостепу і Степу України спостерігалася посуха від помірної до екстремальної.

Рис.4. Розподіл рівня посухи зв різний часовий проміжок : а) 10 днів, б )місяць, в) рік

Критична ситуація із запасами ґрунтової вологи негативно впливає на стан рослинності у південній та центральній частині України. Зокрема за супутниковими даними за індексом NDVI в середньому на третині території України стан рослинності на 27 серпня 2020 р. знаходився нижче середньо багаторічного (2009-2019) рівня, що показано відтінками жовто-червоного кольору на рис. 5а, та фактично 80% сільськогосподарських угідь країни мають значення NDVI помітно нижчі ніж у цей період 2019-му році (рис. 5б).

На рис. 5 та рис. 6 видно як за період з 3.08. до 27.08.2020р. стан рослинності, в т. ч. посівів, значно погіршився, що особливо характерно для зони Степу, Лісостепу і східного Полісся. Таким чином на початок вересня 2020р. посушливі явища продовжили поширюватись на всю на територію України і  за впливом на рослинність набули глобального характеру.

Рис.5. Різниця значень NDVI станом на 27 серпня 2020р.: а) порівняно із середнім багаторічним значенням (2009-2019рр.); б) порівняно з 2019 роком

На рис.6 видно, що зараз у  порівняні з 2019 р. та середньо багаторічним на цей період стан рослинності, в т. ч. посівів, в Донецькій, Дніпровській, Кіровоградській, Миколаївській, Винницькій областях знаходиться в помітно гіршому стані. Краще виділяється в цьому відношенні Херсонська область, що імовірно пов’язано з  значними площами зрошуваних земель. На рис.6 представлено просторове пересування зони зменшення показника NDVI протягом серпня, що пов’язано з закінченням вегетації та початком збирання соняшнику та інших пізніх культур.

 

Рис.6.  Стан посівів сільськогосподарських культур за показником NDVI (MODIS) на 3 та 27 серпня 2020р.

 

На рис. 7 на графіках наведено порівняння стану рослинності за індексом NDVI за 2020 р. в порівняні з 2019 р. для окремих областей. Як бачимо цей  показник на  початок вересня щодо стану рослинності цього року має стійку тенденцію до значного погіршення в порівняні з середньо багаторічним показником NDVI   за цей період.

 

Рис. 7 Порівняння динаміки стану рослинності за індексом NDVI у  2020 та 2019 рр. у різних областях України

 

На рис. 8 на графіках наведено порівняння стану посівів кукурудзи за індексом NDVI за 2020 р. та 2019 р. для окремих областей. Особливо критичний стан кукурудзи спостерігається в Одеській, Дніпровській та Донецькій областях. Але зважаючи на критичні глибинні запаси вологи та високі температурні показниками можна прогнозувати, що стан посівів кукурудзи з кожним днем буде погіршуватись не тільки в південних областях але й в зоні Лісостепу.

Рис. 8 Порівняння динаміки стану посівів кукурудзи за індексом NDVI у  2020 та 2019 рр. у різних областях України

 

На рис. 9 на графіках наведено порівняння стану посівів соняшника за індексом NDVI за 2020 р. в порівнянні з 2019 р. для окремих областей. Як бачимо в досить критичному стані  посіви соняшнику знаходяться в Луганській, Дніпровській, Одеській, Донецькій та інших степових областях.

 

Рис. 9 Порівняння динаміки стану посівів соняшника за індексом NDVI за аналогічний період 2019 р. у різних областях України

 

Висновки і рекомендації

 

1. Супутникова інформація є важливим джерелом отримання даних щодо змін клімату, їх впливу на агросферу України та прогнозування. Важливим в цьому відношенні продовжувати моніторинг стану вологозабезпечення з метою прийняття заходів з пом’якшення негативної дії посухи при її продовженні в 2021р. Доцільно в цьому відношенні продовжувати удосконалювати супутникову систему агроекологічного  моніторингу та методологію прогнозу щодо регіональних змін клімату та їх впливу на агросферу України. Доцільним є надання відповідної інформації дослідним господарствам  НААН

 

 

Інституту агроекології і природокористування НААН

Лабораторія аерокосмічного зондування агросфери

 

О. Тараріко., академік НААН,

Т. Ільєнко, зав. лабораторії, к.с.-г.н.

Т. Кучма, к.с.-г.н.

20 серпня 2020 р.