Выпуск №39

Статьи выпуска:

  1. Сезонная динамика NDVI у видов клена

    Игнатова М. А., Козловский Б. Л., Дмитриев П. А., Федоринова О. И., Дмитриева А. А., Вардуни Т. В.

    10.18522/2308-9709-2022-39-1


    В работе была предпринята попытка с помощью гиперспектральной камеры в контролируемых условиях лабораторного эксперимента получить уникальные кривые сезонной динамики значений NDVI, позволяющие идентифицировать виды клена. Объектами исследования послужили образцы Acer campestre L., Acer negundo L. и Acer saccharinum L. Съемка листьев кленов проводилась в лабораторных условиях с помощью гиперспектральной камеры Cubert UHD-185 при искусственном освещении. Для контроля результатов осуществлялось определение содержания хлорофилла а спектрофотометрическим методом. Исследования проводили в течение периода вегетации кленов от фенологической фазы «полное развертывание листьев» до фенологической фазы «начало осеннего расцвечивания листьев». Установлено, что сезонная динамика значения NDVI сходна с динамикой хлорофилла а, рассчитанной спектрометрическим методом. Эмпирические линии регрессии величины NDVI у всех трех видов клена в большинстве сроков съемки синхронны, в особенности в зоне максимума и минимума. Вместе с тем разница между видами кленов по NDVI выражена не так резко, как у хлорофилла а, хотя в большинстве сроков съемок значение NDVI у A. campestre выше, чем у остальных двух видов кленов. Предполагаем, что NDVI signature не может быть использована для разделения видов рода Acer. Однако, для идентификации родов, значительно различающихся по фенологии, использование NDVI signature является вполне возможной.

    Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли; вегетационный индекс; мультиспектральная съемка; Acer campestre; Acer negundo; Acer saccharinum

    Seasonal dynamics of NDVI among the maple species

    Seasonal dynamics of NDVI among the maple species

    Ignatova Maria A. 1, Kozlovsky Boris L. 1, Dmitriev Pavel A. 1, Fedorinova Olga I. 1, Dmitrieva Anastasiya A. 1, Varduni Tat'yana V. 1

    1Southern Federal University, Rostov-on-Don, pdmitriev@sfedu.ru

    10.18522/2308-9709-2022-39-1

    Abstract

    The paper attempted to use a hyperspectral camera under controlled conditions of a laboratory experiment to obtain unique curves of seasonal dynamics of NDVI values, allowing to identify the maple species. The objects of study were samples of Acer campestre L., Acer negundo L. and Acer saccharinum L. The maple leaf was surveyed in the laboratory using a Cubert UHD-185 hyperspectral camera under artificial light. To monitor the results, the content of chlorophyll was determined by a spectrophotometric method.

    Studies were conducted during the growing season of maples from the phenological phase of "full leaf unfolding" to the phenological phase of "the beginning of autumn leaf coloring. It is established that the seasonal dynamics of the NDVI value is similar to the dynamics of chlorophyll a, calculated by the spectrometric method. Empirical NDVI regression lines in all three maple species are synchronous at most survey times, especially in the maximum and minimum zones. However, the difference between NDVI maple species is not as drastic as in chlorophyll a, although in most survey periods the NDVI value of A. campestre is higher than that of the other two species of maples. We assume that the NDVI signature cannot be used to separate species of the genus Acer. However, to identify genera that vary significantly in phenology, the use of NDVI signature is quite possible.

    Keywords: remote sensing of the Earth; vegetation index; multispectral shooting; Acer campestre; Acer negundo; Acer saccharinum

  2. Анализ флоры экспериментальной степной залежи в Ботаническом саду Южного федерального университета

    Шмараева А. Н., Шишлова Ж. Н., Кузьменко И. П., Казеев К. Ш., Макарова Л. И.

    DOI: 10.18522/2308-9709-2022-39-2


    В 2016 году на территории Ботанического сада Южного федерального университета на месте пашни был организован стационар (экспериментальная залежь). Площадь стационара составляет более 700 кв. м. Залежь расположена в западной части Ботанического сада на водоразделе между рекой Темерник и балкой Сухой Чалтырь. Коренная растительность территории Ботанического сада до его создания в 1927 г. представляла собой фрагмент приазовской степи с доминированием мелкодерновинных злаков. Задача стационара – комплексное изучение процесса восстановления залежных земель степной зоны. Исследования выполняются сотрудниками кафедры экологии и природопользования и Ботанического сада ЮФУ. В результате мониторинга процесса восстановления степной залежи было установлено, что на шестом году демутации сообщество находится в переходном состоянии из бурьянистой стадии в корневищную, что подтверждается его видовым составом, биоморфологической, гидроморфологической, фитоценотической структурой флоры. В 2021 г. в составе залежного сообщества зарегистрировано 85 видов семенных растений из 27 семейств и 68 родов. Спектр жизненных форм залежной флоры довольно разнообразен, при этом значительно преобладают травянистые растения (90,6 %), в том числе доля однолетников составляет 34,1 %, двулетников – 20,0 %, многолетников – 36,5 %. Среди травянистых многолетников значительную долю составляют стержнекорневые (25,8 %), корнеотпрысковые (19,4 %), а также корневищные (42,0 %) растения; дерновинные растения представлены только одним видом (3,2 %). В гидроморфологической структуре залежной флоры ведущее положение занимает группа мезофитов (76,5 %). По формационной структуре флора стационара довольно гетерогенна, в её составе выделено 5 фитоценотипов. Самой многочисленной по количеству видов является группа сорных растений (71,8 %). Особенность процесса демутации степного сообщества заключается в том, что естественный процесс зацелинения осложняется влиянием интродукционной деятельности Ботанического сада и влиянием окружающей городской среды.

    Ключевые слова: Ботанический сад Южного федерального университета; стационар; экспериментальная залежь; мониторинг; демутация; бурьянистая стадия; спектр жизненных форм.

    Analysis of the flora of the experimental steppe fallow in the Botanical Garden of the Southern Federal University

    Analysis of the flora of the experimental steppe fallow in the Botanical Garden of the Southern Federal University

     

    Shmaraeva A.N., Shishlova Zh.N., Kuzmenko I.P., Kazeev K.Sh., Makarova L.I.

    Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia;

    anshmaraeva@sfedu.ru

    DOI: 10.18522/2308-9709-2022-39-2

     

    Abstract. The permanent study area (experimental steppe fallow) was organized on the territory of the Botanical Garden of the Southern Federal University on the site of arable land in 2016. The area of the permanent study area is more than 700 sq. m. The steppe fallow is located in the western part of the Botanical Garden on the watershed between the Temernik River and the Sukhoi Chaltyr Beam. The indigenous vegetation of the territory of the Botanical Garden was a fragment of the Azov steppe dominated by small-turf grasses before its creation in 1927. The task of the permanent area is a comprehensive study of the process of restoring fallow lands of the steppe zone. The research is carried out by the staff of the Department of Ecology and Nature Management and Botanical Garden of the SFedU. As a result of monitoring the process of restoration of the steppe fallow, it was found that in the sixth year of demutation, the community is in a transitional state from the weedy stage to the rhizomatous stage. This is confirmed by the species composition of the community, the biomorphological, hydromorphological, phytocenotic structure of the flora. 85 species of seed plants from 27 families and 68 genera were registered in the steppe fallow community in 2021. The range of life forms of the fallow flora is quite diverse. It is significantly dominated by herbaceous plants (90,6 %), including the proportion of annuals is 34,1 %, biennials – 20,0 %, perennials – 36,5 %. Among herbaceous perennials, a significant proportion are rod-rooted (25,8 %), root-springing (19,4 %), and rhizomatous (42,0 %) plants; turf plants are represented by only one species (3,2 %). In the hydromorphological structure of the fallow flora, the leading position is occupied by a group of mesophytes (76,5 %). According to the formation structure the flora of the steppe fallow is quite heterogeneous, 5 phytocenotypes have been identified in its composition. The group of weeds is the most numerous in terms of the number of species (71,8 %). The peculiarity of the process of demutation of the steppe community is that the natural process of recovery is complicated by the influence of the introduction activity of the Botanical Garden and the influence of the surrounding urban environment.

    Keywords: Botanical Garden of the Southern Federal University; permanent study area; experimental steppe fallow; monitoring; demutation; weedy stage; range of life forms.

  3. Особенности гранулометрического состава черноземов обыкновенных карбонатных Северного Приазовья

    Болдырева В. Э., Безуглова О. С., Морозов И. В., Меженков А. А., Литвинов Ю. А.

    DOI: 10.18522/2308-9709-2022-39-3


    В данной статье приведены результаты инвентаризации данных гранулометрического состава черноземов обыкновенных карбонатных Северо-Приазовского почвенного района, накопленных в региональном почвенном дата-центра. Характерной особенностью для изучаемых почв является преобладание двух фракций, содержание которых составляет: крупной пыли – 28,4±5,6% и ила – 35,5±6,8%. Рассчитано среднее содержание физической глины черноземах обыкновенных карбонатных в целом по району (64,3±6,6 %), и по основным почвенным разновидностям: для тяжелых суглинков – 56,4±5,9%, а для легких глин – 66,0±3,9%, также проведен анализ вклада частиц средней, мелкой пыли и ила в физическую глину. Представлены описательные статистические характеристики для содержания ила и физической глины.

    Ключевые слова: Гранулометрический состав; черноземы обыкновенные карбонатные; почвенный дата-центр; ил; физическая глина.

    Features of the particle-size distribution of ordinary carbonate chernozems of the Northern Azov See region

    Features of the particle-size distribution of ordinary carbonate chernozems of the Northern Azov See region

    E. Boldyreva, O.S. Bezuglova, I. V. Morozov, A. A. Mezhenkov, Yu. A. Litvinov

    Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia; maskow@mail.ru

    DOI: 10.18522/2308-9709-2022-39-3

    Abstract

    The results of inventory of data on the particle-size distribution composition of ordinary calcareous chernozem of the North Azov soil area accumulated in the regional soil data center are presented. A characteristic feature of the studied soils is the predominance of two fractions, the content of which is: coarse silt – 28.4 ± 5.6% and clay– 35.5 ± 6.8%. The average content of physical clay (the sum of soil particles <0.01mm) in ordinary carbonate chernozems in the whole region (64.3±6.6 %) and for the main soil varieties is calculated: for heavy loams – 56.4± 5.9%, and for light clays – 66.0± 3.9%. The contribution of particles of medium silt, fine silt and clay to the physical clay (<0.01mm) was also analyzed. Descriptive statistical characteristics for the content of silt and physical clay are presented.

    Keywords: particle-size distribution; chernozem ordinary carbonate; soil data center; clay; physical clay.

  4. Реинвентаризация флоры Краснопартизанского кластерного участка заповедника «Ростовский»

    Демина О. Н., Рогаль Л. Л.

    DOI:10.18522/2308-9709-2022-39-4

     

    Аннотация: В статье представлены результаты реинвентаризации флоры Краснопартизанского участка Государственного природного биосферного заповедника «Ростовский». Первичная инвентаризация флоры и растительности кластерного участка «Краснопартизанский» проводилась более 15 лет назад. За прошедшее время произошли изменения в количественном и таксономическом составе флористического комплекса этого участка. В результате исследований составлен новый аннотированный список, включающий 285 видов высших сосудистых растений, в том числе шесть «краснокнижных» таксонов – Stipa ucrainica P. Smirn., Tulipa biflora Pall., Frankenia pulverulenta L., Iris pumila L., Tulipa schrenkii Regel, Bellevalia sarmatica (Pall. ex Georgi) Woronow. На Краснопартизанском участке впервые выявлен Lythrum melanospermum Savul. & Zahar. – новый вид для флоры Нижнего Дона. Впервые для Краснопартизанского участка приводятся такие виды, как Adonis aestivalis L., Alisma gramineum Lej., Ambrosia artemisiifolia L., Amoria retusa (L.) Dostal, Anthemis ruthenica Bieb., Atriplex intercontinentalis Sukhor., A. rosea L., Calamagrostis epigeios (L.) Roth., Cerastium syvaschicum Kleop., Crypsis aculeata (L.) Ait., C. schoenoides (L.) Lam., Chenopodium rubrum L., Eleocharis palustris (L.) Roem. & Schult., Ferula caspica Bieb., Geranium pusillum Burm., Heliotropium ellipticum Ledeb., Lactuca saligna L., Lathyrus hirsutus L., Leymus ramosus (Trin.) Tzvel., Lycopus exaltatus L. fil., Marrubium vulgare L., Matricaria recutita L., Medicago lupulina L., Меlilotus albus Medik., Polycnemum arvense L., Polygonum novoascanicum Klok., Potentilla orientalis Jus., Rumex patientia L., R. marschallianus Reichenb., Phlomoides puberula (G.V. Krylov & Serg.) Adylov, Kamelin & Makhm., Senecio noeanus Rupr., Sisymbrium loeselii L., Trigonella monspeliaca L., Valerianella costata (Steven) Betcke, Ventenata dubia (Leers.) Coss., Verbena supina L., Viola kitaibeliana Roem. & Schult.

    Ключевые слова: реинвентаризация, флора, Краснопартизанский участок, Государственный природный биосферный заповедник «Ростовский».

    Re-inventory of the flora of the Krasnopartizansky cluster site of the Rostovsky Reserve

    Re-inventory of the flora of the Krasnopartizansky cluster site of the Rostovsky Reserve

    Demina O.N.1, Rogal L.L2

    1Karachay-Cherkess State University named after U.D. Aliyev, Karachaevsk, Russia; e-mail:ondemina@yandex.ru

    2Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia; e-mail: llrogal@sfedu.ru

    DOI:10.18522/2308-9709-2022-39-4

     

    Abstract: The article presents the results of the re-inventory of the flora of the Krasnopartizansky cluster site of the State Nature Biosphere Reserve «Rostovsky». The primary inventory of the flora and vegetation was conducted more than 15 years ago. Over time, there have been changes in the quantitative and taxonomic composition of the floristic complex of this site. As a result of the research, a new annotated list was compiled, including 285 types of higher vascular plants, including six «Red List» taxa. – Stipa ucrainica P. Smirn., Tulipa biflora Pall., Frankenia pulverulenta L., Iris pumila L., Tulipa schrenkii Regel, Bellevalia sarmatica (Pall. ex Georgi) Woronow. For the first time, Lythrum melanospermum Savul. & Zahar. has been identified – a new species for the flora of the Lower Don. Some species are given for the Krasnopartizansky site for the first time, such as Adonis aestivalis L., Alisma gramineum Lej., Ambrosia artemisiifolia L., Amoria retusa (L.) Dostal, Anthemis ruthenica Bieb., Atriplex intercontinentalis Sukhor., A. rosea L., Calamagrostis epigeios (L.) Roth., Cerastium syvaschicum Kleop., Crypsis aculeata (L.) Ait., C. schoenoides (L.) Lam., Chenopodium rubrum L., Eleocharis palustris (L.) Roem. & Schult., Ferula caspica Bieb., Geranium pusillum Burm., Heliotropium ellipticum Ledeb., Lactuca saligna L., Lathyrus hirsutus L., Leymus ramosus (Trin.) Tzvel., Lycopus exaltatus L. fil., Marrubium vulgare L., Matricaria recutita L., Medicago lupulina L., Меlilotus albus Medik., Polycnemum arvense L., Polygonum novoascanicum Klok., Potentilla orientalis Jus., Rumex patientia L., R. marschallianus Reichenb., Phlomoides puberula (G.V. Krylov & Serg.) Adylov, Kamelin & Makhm., Senecio noeanus Rupr., Sisymbrium loeselii L., Trigonella monspeliaca L., Valerianella costata (Steven) Betcke, Ventenata dubia (Leers.) Coss., Verbena supina L., Viola kitaibeliana Roem. & Schult.

    Keywords: re-inventory, flora, species, Krasnopartizansky site, «Rostovsky» Reserve.

  5. Идентификация сорных видов растений в агроценозах озимой пшеницы по данным гиперспектральной съемки

    Тарик Е. П., Купрюшкин Д. П., Дмитриева А. А., Дмитриев П. А., Вардуни Т. В.

    DOI:10.18522/2308-9709-2022-39-5

     

    В работе предпринята попытка оценить возможность использования вегетационных индексов, рассчитанных по данным гиперспектральной съемки, для идентификации сорных видов растений в агроценозах озимой пшеницы. Объектами исследования послужили образцы Buglossoides arvensis (L.) I.M. Johnst., Galium humifusum M. Bieb., Lamium amplexicaule L., Setaria pumila (Poir.) Roem. & Schult. и Sinapis arvensis    L. Изучение спектральных характеристик выбранных объектов проводились с использованием кадровой гиперспектральной камеры Cubert UHD185. Фиксировалось отраженное электромагнитное излучение от образцов в диапазоне 450–950 нм. По данным спектральной съемки было рассчитано по 80 вегетационных индексов для каждого образца. Для сравнения средних значений вегетационных индексов был применен однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA), метод Random forest (RF) и Principal component analysis (PCA). Полученные результаты подтверждают возможность использования гиперспектральных сенсоров для индентификации сорных видов растений в агроценозах озимой пшеницы по данным гиперспектральной съемки с помощью вегетационных индексов.

    Ключевые слова: дистанционное зондирование; вегетационный индекс; сорные виды; агроценоз; Galium humifusum; Sinapis arvensis; Buglossoides arvensis; Lamium amplexicaule; Setaria pumila.

    Identification of weed plant species in agrocenoses of winter wheat according to hyperspectral survey data

    Tarik Ekaterina P.1, Kupryushkin Denis P.1, Dmitrieva Anastasiya A.1, Dmitriev Pavel A.1, Varduni Tatyana V.1

    1Southern Federal University, Rostov-on-Don, pdmitriev@sfedu.ru

     

    DOI:10.18522/2308-9709-2022-39-5

     

    Abstract:

    In the paper, an attempt was made to assess the possibility of using vegetation indices calculated from hyperspectral survey data to identify weed plant species in winter wheat agrocenoses. The objects of the study were samples of Buglossoides arvensis (L.) I.M. Johnst., Galium humifusum M. Bieb., Lamium amplexicaule L., Setaria pumila (Poir.) Roem. & Schult. and Sinapis arvensis L. The study of the spectral characteristics of the selected objects was carried out using a frame hyperspectral camera Cubert UHD185. The reflected electromagnetic radiation from the samples was recorded in the range of 450–950 nm. According to the spectral survey, 80 vegetation indices were calculated for each sample. To compare the average values ​​of vegetation indices, one-way analysis of variance (ANOVA), Random forest (RF) and Principal component analysis (PCA) were used. The results obtained confirm the possibility of using hyperspectral sensors for the identification of weed plant species in winter wheat agrocenoses according to hyperspectral survey data using vegetation indices.

    Keywords: remote sensing; vegetation index; weeds; agrocenosis; Galium humifusum; Sinapis arvensis; Buglossoides arvensis; Lamium amplexicaule; Setaria pumila.