Спутниковые оценки влияния вторичного засоления пашни на устойчивость растениеводства в ирригационном массиве «Голодная степь» (Казахстан)

Вторичное засоление и недостаток водных ресурсов для крупного (140 тыс. га) ирригационного массива «Голодная степь» (Казахстан), расположенного в бассейне р. Сырдарьи, негативно влияет на состояние сельскохозяйственных культур. Оценка направленности тенденций последних лет в изменениях сельскохозяйственной растительности представляет значительный интерес. Для очистки полей от вторичного засоления в регионе практикуется зимняя промывка. При её проведении на полях в период января - февраля формируются водные зеркала, которые могут регистрироваться спутниками. Таким образом, существует возможность ранжировать поливную пашню и выделять поля, отправленные из-за вторичного засоления на промывку в конце сезона. Выделение засоленных, по мнению фермеров, полей открывает возможности проводить сравнительный анализ отличий вегетации этих полей от остальных и таким образом диагностировать состояние регионального растениеводства. Спутниковые данные Sentinel-2 с разрешением 10 м периода 2017-2022 гг. использовались для анализа сезонных максимумов вегетационного индекса NDVI (англ. Normalized Difference Vegetation Index - нормализованный разностный вегетационный индекс) для двух групп полей, посевов всего региона и засоленных полей, отобранных фермерами в конце года для их промывки зимой. Спутниковая съёмка Sentinel-1, -2 и Landsat-8, -9 в период января - февраля 2017-2023 гг. была основой для создания масок зимних водных зеркал. Была оценена направленность и значимость тренда изменений разницы между сезонными максимумами NDVI у наиболее засоленных полей и всеми полями и зарегистрирован тренд уменьшения этой разности с достоверностью линейной аппроксимации R² = 0,93 и значением фактора Фишера - Снедекора F = 56,2 (F = 8,47; а = 0,01). Около 30 % полей региона ежегодно промывается от вторичного засоления. Динамика различий в состоянии сельскохозяйственной растительности засоленных полей в период 2017-2022 гг. характеризовалась выраженной детерминированностью и направленностью на уменьшение отличий от остальных полей региона. Таким образом, в течение последних шести лет (2017-2022) растениеводство ирригационного массива «Голодная степь» (Казахстан) демонстрировало стабильность агротехнического уровня и устойчивость к сезонным погодным вариациям температурного режима и водности р. Сырдарьи.

Secondary salinization and lack of water resources for large (140 thousand ha) irrigation massif “Golodnaya Steppe” (Kazakhstan), located in the Syrdarya river basin, negatively affects crop cultivation. Assessment of the trend of recent years in the state of agricultural vegetation is of considerable interest. To combat secondary salinization, winter soil washing is practiced in the region. When it is carried out, water mirrors are formed on fields during January-February, which can be registered by satellites. Thus, it is possible operatively identify fields designated for soil washing at the end of the season due to secondary soil salinization. Sentinel-2 satellite data with 10 m resolution for the period 2017-2022 were used to analyze seasonal maximums of NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) for two groups of fields: those with crops of the whole region, and fields with saline soils selected by farmers at the end of the year for winter soil washing. Sentinel-1, -2 and Landsat-8, -9 satellite imagery obtained for January-February 2017-2023 was used as a basis for compiling water surface masks on the fields. The directionality and significance of the trend of the difference between seasonal NDVI maxima for the most saline fields and for all fields in the region was assessed. A decreasing trend of this difference was recorded, with reliability of linear approximation R² = 0.93, and Fisher-Snedekor factor value F = 56.2 (F = 8.47; a = 0.01). It was found that about 30 % of arable soils in the region are annually washed from secondary salinization. Dynamics of the state of agricultural vegetation on the fields with saline soils during the period 2017-2022 was characterized by pronounced determinism and trend to reduce differences with other fields of the region. Thus, during the last 6 years (2017-2022), crop production in the irrigation massif “Golodnaya Steppe” (Kazakhstan) demonstrated stability of agrotechnical level and resistance to seasonal variations in weather conditions and water content of the Syr Darya River.