Дослiдження валової первинної продуктивностi основних сiльськогосподарських культур центральних та пiвденних областей України з використанням супутникового продукту MOD17
Наведено першi результати використання показникiв валової первинної продуктивностi
 за даними супутникового продукту MOD17 за 2012–2013 рр. для обчислення параметрiв
 асимiляцiї карбону посiвами озимих зернових, соняшнику та кукурудзи Миколаївської,
 Днiпропетровської, Черкас...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97737 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Дослiдження валової первинної продуктивностi основних сiльськогосподарських культур центральних та пiвденних областей України з використанням супутникового продукту MOD17 / О.I. Сахацький, Г.М. Жолобак // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 10. — С. 40-48. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860121982410948608 |
|---|---|
| author | Сахацький, О.I. Жолобак, Г.М. |
| author_facet | Сахацький, О.I. Жолобак, Г.М. |
| citation_txt | Дослiдження валової первинної продуктивностi основних сiльськогосподарських культур центральних та пiвденних областей України з використанням супутникового продукту MOD17 / О.I. Сахацький, Г.М. Жолобак // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 10. — С. 40-48. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Наведено першi результати використання показникiв валової первинної продуктивностi
за даними супутникового продукту MOD17 за 2012–2013 рр. для обчислення параметрiв
асимiляцiї карбону посiвами озимих зернових, соняшнику та кукурудзи Миколаївської,
Днiпропетровської, Черкаської та пiвденної частини Київської областей. Виявлено, що
найвищi значення GPP (8,86 г С · м⁻² · доба⁻¹) були характернi для посiвiв озимих зернових у фазу колосiння-цвiтiння. Цi показники впродовж наступного мiсяця рiзко знижувались до 2,6 г С · м⁻² · доба⁻¹. Для перiоду з жовтня 2012 р. до жовтня 2013 р.
найвище сумарне значення GPP отримано для Днiпропетровщини (понад 17 Мт вуглецю). Загалом внесок рослинного покриву агроценозiв у рiчнi показники GPP становить
понад 55% для Миколаївської та Днiпропетровської областей та понад 45% для Черкаської та пiвденної частини Київської областей.
Представлены первые результаты использования показателей валовой первичной продуктивности по данным спутникового продукта MOD17 за 2012–2013 гг. для вычисления
параметров ассимиляции карбона посевами озимых зерновых, подсолнечника и кукурузы Николаевской, Днепропетровской, Черкасской и южной части Киевской областей. Выявлено,
что наиболее высокие значения GPP (8,86 г С · м⁻² · сут⁻¹) были характерны для посевов
озимых зерновых в фазу колошения-цветения. Эти показатели в течение следующего месяца резко снижались до 2,6 г С · м⁻² · сут⁻¹. Для периода с октября 2012 г. по октябрь 2013 г. максимальное суммарное значение GPP было получено для Днепропетровщины (более 17 Мт углерода). В целом вклад растительного покрова агроценозов в годовые показатели GPP составляет около 55% для Николаевской и Днепропетровской областей и около 45% для Черкасской и южной части Киевской областей.
The first results on using the gross primary productivity data from the satellite product MOD17
for the 2012–2013 vegetation cycle are presented for the calculation of parameters of the carbon
assimilation by winter wheat, sunflower and maize crops within the Mykolayiv, Dnipropetrovsk,
Cherkasy regions and southern part of the Kiev region. It is revealed that the highest values of GPP
(8.86 g С · m⁻² · day⁻¹) are typical of winter wheat in heading-flowering stages, and then they
sharply reduced to 2.6 g С · m⁻² · day⁻¹ over the next month. For the period from October 2012
to October 2013, the maximum total GPP was for the Dnipropetrovsk region (more than 17 Mt
of carbon). Overall, the contribution of the agrovegetation to GPP annual values is about 55% for
the Mykolayiv and Dnipropetrovsk regions and around 45% for the Cherkasy region and southern part of the Kiev region.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:39:35Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
10 • 2015
НАУКИ ПРО ЗЕМЛЮ
УДК 528.8.04:633(477)
О. I. Сахацький, Г.М. Жолобак
Дослiдження валової первинної продуктивностi
основних сiльськогосподарських культур центральних
та пiвденних областей України з використанням
супутникового продукту MOD17
(Представлено академiком НАН України В. I. Ляльком)
Наведено першi результати використання показникiв валової первинної продуктивностi
за даними супутникового продукту MOD17 за 2012–2013 рр. для обчислення параметрiв
асимiляцiї карбону посiвами озимих зернових, соняшнику та кукурудзи Миколаївської,
Днiпропетровської, Черкаської та пiвденної частини Київської областей. Виявлено, що
найвищi значення GPP (8,86 г С · м−2 · доба−1) були характернi для посiвiв озимих зер-
нових у фазу колосiння-цвiтiння. Цi показники впродовж наступного мiсяця рiзко зни-
жувались до 2,6 г С · м−2 · доба−1. Для перiоду з жовтня 2012 р. до жовтня 2013 р.
найвище сумарне значення GPP отримано для Днiпропетровщини (понад 17 Мт вугле-
цю). Загалом внесок рослинного покриву агроценозiв у рiчнi показники GPP становить
понад 55% для Миколаївської та Днiпропетровської областей та понад 45% для Черка-
ської та пiвденної частини Київської областей.
Ключовi слова: валова первинна продуктивнiсть, MOD17, посiви сiльськогосподарських
культур, супутниковий монiторинг.
Розвиток методiв дистанцiйного зондування Землi (ДЗЗ) дозволяє проводити незалежний
монiторинг балансу парникових газiв в атмосферi та розраховувати обсяги їх викидiв i по-
глинання задля адекватної iнвентаризацiї об’ємних складових атмосфери антропогенного
походження. Дистанцiйнi данi про атмосферний вмiст вуглекислого газу можна отримува-
ти як безпосередньо за допомогою iнфрачервоних газоаналiзаторiв, якими оснащенi деякi
супутники (наприклад, ENVISAT, GOSAT та iн.), так i опосередковано через значення по-
казникiв валової первинної продуктивностi рослинностi (Gross Primary Productivity, GPP)
з продукту MOD17 зi супутника Terra. В цьому випадку значення показникiв GPP, що роз-
рахованi за супутниковими даними, порiвнюються з валовою продуктивнiстю вiдповiдних
екосистем, обчисленою на пiдставi прямих вимiрювань потокiв вуглекислого газу (СО2)
© О. I. Сахацький, Г.М. Жолобак, 2015
40 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №10
методом вихрової коварiацiї (eddy covariance method), коли приземна концентрацiя СО2 фi-
ксується за допомогою комплекту метеорологiчної апаратури, встановленої на спецiальних
дослiдних вежах. На даний час в Українi вiдсутнi вiдповiднi наземнi станцiї вимiру кон-
центрацiй парникових газiв. Тому використання супутникових даних може певною мiрою
заповнити прогалину в реєстрацiї вмiсту СО2 в атмосферi.
Фахiвцями Центру аерокосмiчних дослiджень Землi вже робились спроби залучити су-
путникову iнформацiю як для оцiнки вмiсту СО2 в атмосферi над Україною, так i для ви-
значення загальної кiлькостi вуглецю, поглинутого рослиннiстю України, на прикладi лiсiв
(листопадних i хвойних), трав’янистих угруповань та агроценозiв [1–3]. Водночас вiдомо,
що значна частина територiї України використовується для вирощування сiльськогоспо-
дарських (далi с.-г.) культур. Зокрема, за даними Нацiональної доповiдi про стан навколи-
шнього природного середовища в Українi у 2012 р. [4] частка земель, зайнятих с.-г. угiд-
дями, становить майже 69% загальної площi, причому на них зростає чимало цих культур,
якi мають рiзнi характеристики засвоєння вуглецю. Поглинання вуглецю с.-г. культурами
може складати значну частку в сумарнiй величинi стоку вуглекислого газу на територiї
нашої країни. Разом з тим при оцiнках депонування вуглецю внесок рiзних с.-г. культур
в масштабах адмiнiстративних областей i всiєї України фактично не дослiджений. Наяв-
нiсть iнформацiйного супутникового продукту MOD17 та класифiкованих знiмкiв MODIS
за 2012–2013 рр. уможливила здiйснення розрахункiв стосовно регiональних показникiв по-
глинання СО2 тими культурами, площi яких є достатнiми для коректного застосування
супутникових знiмкiв MODIS з грубою просторовою розрiзненнiстю.
Мета роботи — висвiтлення перших результатiв використання показникiв валової пер-
винної продуктивностi зi супутникового продукту MOD17 для обчислення параметрiв по-
глинання СО2 посiвами озимих зернових, соняшнику та кукурудзи центральних i пiвденних
областей України, зокрема Миколаївської, Днiпропетровської, Черкаської та пiвденної ча-
стини Київської областей.
Для дослiдження динамiки поглинання СО2 за вегетацiйний перiод 2012–2013 рр. та
оцiнки сумарного внеску засвоєння вуглецю рiзними типами с.-г. культур було проведено
сумiщення класифiкованих знiмкiв територiї України з продуктом MOD17, 8-деннi серiї
якого дозволяють оцiнити GPP й NPP у кг C/м2 за добу усереднено для пiксела площею
1 км2. Детальний опис алгоритму створення продуктiв MOD17 можна знайти в роботах [5,
6 тощо]. Для вивчення динамiки та загальної суми поглинання СO2 у межах площ пiд
окремими с.-г. культурами нам необхiдно було виконати власну класифiкацiю земного по-
криття, тому що агроценози продукту MOD12Q1 не роздiляються на с.-г. культури. З цiєю
метою проводились масштабнi завiрковi субмеридiональнi маршрутнi спостереження, що
дозволило сформувати сигнатури основних класiв рослинного покриву агроценозiв i про-
вести достатньо надiйну класифiкацiю земного покриття. В результатi сумiсної обробки
супутникових та наземних даних за методикою, викладеною в роботах [7–9], ми отримали
класифiкованi зображення MODIS для всiєї територiї України.
При цьому в межах агроценозiв, що вiдповiдають класу 12 за номенклатурою Мiжнаро-
дної геосферо-бiосферної програми (International Geosphere-Biosphere Programme, IGBP),
видiлялись ярi просапнi культури, озимi культури, ярi зерновi та зернобобовi, оранка та
вiдкритий грунт. Крiм того, видiлялись прибережна рослиннiсть, луки заплав рiчок та за-
болоченi землi (11), населенi пункти (13), промисловi зони та техногеннi об’єкти (13, 16),
водна поверхня (0), листянi (4) та хвойнi лiси (1), кущi та луки, пасовища, неугiддя (7)
тощо (у дужках позначено номер класу за номенклатурою IGBP). Завдяки сумiщенню цих
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №10 41
Рис. 1. Динамiка показникiв GPP основних сiльськогосподарських культур дослiджених областей України.
По осi OX — початкова дата 8-денної серiї знiмка; по осi OY — GPP, 0,1 г С · м−2 · доба−1.
Тут i на рис. 2. Область: Днiпропетровська (а), Миколаївська (б ), Черкаська та пiвденна частина Київ-
ської (в)
класифiкованих зображень з продуктами MOD17 проведено досить детальний аналiз змi-
ни GPP й NPP (Net Primary Productivity, первинна нетто-продуктивнiсть) для конкретних
с.-г. культур як впродовж вегетацiйного циклу 2012–2013 рр., так i в цiлому за рiк, а також
виявлено низку особливостей з кiлькiсною оцiнкою в межах окремих областей України, що
знаходяться в рiзних ландшафтно-клiматичних зонах. З огляду на розмiр пiксела продукту
MOD17 (1 км2) для зiставлення значень GPP й NPP з посiвами с.-г. культур на класифiко-
ваному зображеннi вiдбирались такi поля озимих зернових, соняшнику або кукурудзи, якi
повнiстю охоплювали пiксели MOD17. Те саме стосується й iнших класiв земного покриття
(листянi й сосновi лiси, пасовища, луки заплав рiчок та заростi очерету). З кожної облас-
тi для аналiзу вiдiбрано не менше 30 дiлянок, отриманi данi усереднювались для кожного
класу в межах областi.
Характеристика динамiки GPP сiльськогосподарських культур пiд урожай
2013 р. в межах центральних та пiвденних областей України. Перiод настання
максимуму GPP озимих зернових однаковий для всiх дослiджених областей i припадає на
веснянi мiсяцi (квiтень-травень) (рис. 1). Найвища амплiтуда GPP у 2013 р. була характерна
для озимих зернових Черкаської та пiвденної частини Київської областей. Вона зафiксована
у перiод 25 травня–01 червня 2013 р. i становила 8,86 г С · м−2 · доба−1, що в перерахунку
дорiвнює 8,55 мкмоль · м−2 · с−1.
42 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №10
Максимальнi значення GPP озимих зернових Миколаївської та Днiпропетровської обла-
стей у 2013 р., за даними MOD 17, спостерiгались у перiод 01–08 травня (бiльш нiж на
три тижнi ранiше, нiж на Черкащинi та пiвднi Київщини) i мали мiж собою дуже не-
значнi вiдмiнностi (7, 26 та 7, 13 г С · м−2 · доба−1 вiдповiдно). Саме в цей перiод на
окремих площах пiвденної частини України, за даними Гiдрометеоцентру [http://www.apk-
inform.com/ru/meteocond/1016736], почалося передчасне колосiння озимих культур, зумов-
лене iнтенсивним нагромадженням тепла. Станом на 31 травня 2013 р. розвиток усiх с.-г.
культур в Українi вiдбувався зi значним випередженням середнiх багаторiчних термiнiв
унаслiдок пiдвищеного теплозабезпечення, оскiльки за перiод 11 квiтня–31 травня середня
температура повiтря перевищувала норму на 3◦–4◦С та зберiгався дефiцит опадiв. Напри-
кiнцi травня в озимих пшеницi, ячменю та жита тривало масове колосiння i цвiтiння колоса.
На багатьох площах пiвденних, схiдних, окремих площах центральних областей внаслiдок
вiдсутностi ефективних опадiв зазначалося передчасне пожовтiння та засихання листкiв,
стебел рослин, а зерно озимого ячменю i пшеницi надзвичайно рано досягло молочної сти-
глостi [http://www.apk-inform.com/ru/meteocond/1017439].
Вiдзначенi вище погоднi умови чiтко вiдображенi на графiках GPP озимих зернових
Миколаївської та Днiпропетровської областей, Зокрема на Миколаївщинi станом на 02–09
червня значення GPP (2,6 г С · м−2 · доба−1) вдвiчi меншi, нiж за попереднiй перiод 25
травня–01 червня (5,32 г С · м−2 · доба−1). На Днiпропетровщинi падiння показника GPP
було не таким рiзким i спостерiгалось дещо пiзнiше: у перiод 18–25 червня значення GPP
озимих зернових тут становили 4,08 г С · м−2 · доба−1, а вже в наступний восьмиденний
вiдтинок часу зменшились до 2,42 г С · м−2 · доба−1. Тодi було зафiксоване рiзке падiння
GPP озимих зернових Черкащини та пiвденної частини Київщини: вiд 6, 11 г С ·м−2 ·доба−1
за перiод 18–25 червня до 2,88 г С · м−2 · доба−1 у наступнi 8 днiв (26 червня–04 липня).
Отже, процес дозрiвання зерна супроводжується швидким зменшенням показникiв GPP
озимих зернових у всiх дослiджених областях України до приблизно однакових значень
(у середньому до 2,6 г С · м−2 · доба−1). Наступне (в липнi) незначне пiдвищення GPP цих
територiй у Миколаївськiй та Днiпропетровськiй областях найбiльш вiрогiдно пояснюється
запiзненням iз лущенням стернi та вiдростанням бур’янiв на площах пiсля збирання врожаю
раннiх зернових.
Таким чином, аналiз динамiки показникiв GPP озимих зернових показав, що найбiльшi
значення цього параметра були приуроченi до фази колосiння-цвiтiння. Пiд час достигання
зерна озимих зернових вiдбувається рiзке падiння показникiв валової первинної продуктив-
ностi. До аналогiчних висновкiв прийшли й вченi з Iндiйського iнституту дистанцiйного
зондування, вивчаючи методом вихрової коварiацiї газообмiн озимої пшеницi, вирощеної
в захiднiй частинi штату Уттар-Прадеш [10]. У їхнiх дослiдах пiковi значення GPP посiвiв
пшеницi досягались пiд час цвiтiння рослин i становили 30 г CO2 · м−2 · доба−1, що дорiв-
нює 8,18 г С · м−2 · доба−1. Тодi ж спостерiгались максимальнi значення площi листкової
поверхнi (листковий iндекс коливався вiд 3,0 до 4,5). Разом з тим, на думку європейських
дослiдникiв, динамiка GPP бiльше корелює з площею поверхнi всiєї рослини, а не лише
тiльки з площею листкiв [11]. Причому визначенi цими вченими за допомогою методу ви-
хрової коварiацiї максимальнi значення GPP посiвiв пшеницi були майже вдвiчi бiльшi, нiж
розрахованi нами, та становили для рiзних дiлянок на пiвденному заходi Францiї 15,6 г С
м−2 · доба−1 (третя декада травня 2006 р.) та 18,9 г С м−2 · доба−1 (21 квiтня 2007 р.).
Влiтку (червень-липень) спостерiгалися високi значення GPP посiвiв соняшнику та ку-
курудзи, якi, однак, не перевищували рiвень озимих зернових. Високi показники GPP посi-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №10 43
вiв кукурудзи для всiх проаналiзованих територiй припадали на перiод вiд 18 червня до 28
липня–04 серпня, що вiдповiдає фазам кiнця листкоутворення, викидання волотi, цвiтiння
та наливу зерна. Такий розтягнутий в часi перiод активного фотосинтезу посiвiв кукуру-
дзи може бути пояснений рiзними строками сiвби цiєї просапної культури [http://www.apk-
inform. com/ru/meteocond/1018218].
Цiкаво, що посiви соняшнику майже на всiй дослiдженiй територiї (за винятком Днi-
пропетровської областi) на початкових фазах вегетацiйного перiоду 2013 р., тобто в кiнцi
травня–на початку червня, мали значення GPP у середньому на 0,5 г С ·м−2 · доба−1 вищi,
нiж посiви кукурудзи, але в подальшому посiви кукурудзи перевищували в середньому на
1–1,4 г С ·м−2 ·доба−1 посiви соняшнику за цим показником. На Днiпропетровщинi в першiй
частинi вегетацiйного сезону посiви кукурудзи мали бiльшi значення GPP у середньому на
1 г С ·м−2 ·доба−1, анiж посiви соняшнику, тодi як в другiй половинi вегетацiї за динамiкою
GPP цi посiви практично не вiдрiзнялись.
Показник GPP посiвiв соняшнику в усiх дослiджених областях характеризувався най-
нижчими значеннями серед iнших с.-г. культур i не перевищував 8 г С · м−2 · доба−1. Таке
саме спiввiдношення зафiксоване i в дослiдах П. Безiя зi спiвробiтниками [11], якi здiйс-
нювали вимiри за допомогою мiкрометеорологiчного обладнання, проте отриманi ними
абсолютнi максимальнi значення GPP посiвiв соняшнику були в 1,7 раза бiльшi (13,7 г
С · м−2доба−1). Достатньо високi показники GPP цiєї олiйної культури фiксувались нами
теж протягом тривалого перiоду (фактично на тиждень довше, нiж кукурудзи): з 10 черв-
ня до 28 липня–04 серпня, що вiдповiдало фазам листкоутворення, цвiтiння та формування
кошикiв i, вiрогiдно, було викликане розтягнутими в часi строками сiвби соняшнику. Зни-
ження високих показникiв GPP посiвiв традицiйної олiйної культури до значень близько
3 г С · м−2 · доба−1 тривало майже 56 днiв, у той час як для озимих зернових — не бiль-
ше одного мiсяця. Iншими словами, достигання зерна просапних культур супроводжується
повiльнiшим, нiж у озимих зернових, падiнням показникiв валової первинної продуктив-
ностi.
Отже, динамiка GPP просапних культур трьох дослiджених областей у 2013 р. має та-
ку особливiсть: амплiтуда їх максимальних значень не перевищує рiвень озимих зернових,
а достигання зерна супроводжується повiльнiшим, анiж у озимих зернових, падiнням пока-
зникiв валової первинної продуктивностi. Впродовж другої половини вегетацiї показники
GPP посiвiв кукурудзи перевищували вiдповiднi показники посiвiв соняшнику (за винятком
Днiпропетровської областi). Значення валової первинної продуктивностi посiвiв соняшнику
на всiй дослiдженiй територiї не досягали рiвня анi посiвiв озимих зернових культур, анi
посiвiв кукурудзи.
Дослiдження покзаникiв GPP й NPP у межах центральних та пiвденних
областей України. Проведенi нами пiдрахунки показують, що для вегетацiйного циклу
жовтень 2012 р.–жовтень 2013 р. найвище сумарне значення GPP, усереднене i перераховане
для розрахункової площi областi, було характерне для Днiпропетровщини (понад 17 Мт
вуглецю), а в Миколаївськiй та Черкаськiй областях воно було вiдповiдно на 20 й 25%
нижче (рис. 2). Пiдкреслимо, що розрахункова площа областi не включає водну поверхню
значних водойм та порiвняно великi населенi пункти у вiдповiдностi до маски продукту
MOD17. Якщо, наприклад, загальна площа Миколаївської областi становить 24598 км2, то
розрахункова площа менша i становить 23332,5 км2, тобто вона приблизно дорiвнює 95%
вiд загальної. Як видно з рисунку, рiзнi класи земного покриття формують свiй внесок
у цей показник.
44 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №10
Рис. 2. Внесок рiзних класiв земного покриття в показники GPP та їх сумарнi рiчнi значення (над дiагра-
мами) для областей України пiд урожай 2013 р. за даними MOD17.
Примiтка: до iнших класiв об’єднано класи: ярi зерновi культури, рiпак, овочевi культури, соя, виногра-
дники, поверхня невеликих озер i рiчок, а також дороги, населенi пункти сiльського типу та невеликi
iнфраструктурнi об’єкти, що не входять до маски продукту MOD17
Зокрема, в Днiпропетровськiй та Миколаївськiй областях бiльш нiж четверта частина
загального значення поглинання вуглецю для формування первинної валової продуктивно-
стi припадає на частку озимих зернових культур, натомiсть на Черкащинi бiльш вагомий
внесок у цей показник забезпечують посiви кукурудзи (22%). З пiвночi на пiвдень зростає
частка внеску посiвiв соняшника в загальний показник GPP (вiд 7% на Черкащинi до 16% на
Днiпропетровщинi та 21% на Миколаївщинi). Загалом, внесок рослинного покриву агроце-
нозiв у рiчнi показники GPP становить понад 55% для Миколаївської та Днiпропетровської
областей та понад 45% для Черкаської областi. Звичайно, таке поглинання CO2 необхiдно
враховувати у загальному карбоновому балансi.
Хоча лiси Черкаської та пiвдня Київської областей займають площу близько 15%, час-
тка їх внеску в значення рiчної первинної валової продуктивностi у 2013 р. досить значна
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №10 45
Рис. 3. Рiчнi значення GPP й NPP, усередненi для розрахункової площi Днiпропетровської, Миколаївської,
Черкаської та пiвдня Київської областей за 2000–2010 рр. за даними MOD17 A3.
Умовнi позначення: штрихова лiнiя — значення GPP; суцiльна лiнiя — значення NPP; маркери: трикутник —
Днiпропетровська область, квадрат — Миколаївська, коло — Черкаська та пiвдень Київської областi
i досягає 23%, а в областях, розташованих пiвденнiше, вона майже вдвiчi менша i не пе-
ревищує 10%.
При зiставленнi динамiки середньорiчного GPP й NPP трьох дослiджених областей
(рис. 3) за десятилiтнiй перiод добре помiтно, що в Черкаськiй областi цi показники, як
правило, значно вищi (приблизно на 10–15%, за винятком 2004 та 2010 рр.), нiж у Мико-
лаївськiй та Днiпропетровськiй областях. У той же час Миколаївська та Днiпропетровська
областi за ними впродовж десятилiття майже не вiдрiзняються одна вiд одної. Для Мико-
лаївської областi показники дещо вищi, але неiстотно.
Перерахунки значень GPP з С кг · м−2 за даними MOD17 A2 в усередненi значення
поглинання СО2 мкмоль/(м2 · с−1) показують, що вони змiнюються в iнтервалi приблизно
вiд 1,4 до 3,3 мкмоль/(м2 · с−1). Найменшi значення характернi для територiй, де зафiксо-
вано посiви соняшника в Днiпропетровськiй областi, а найбiльшi — для територiй листяних
лiсiв Черкаської та пiвденних районiв Київської областей. Слiд вiдзначити, що за даними
MOD17 A2 в перiоди активної фази вегетацiї значення GPP й NPP iстотно перевищують
усередненi значення у мкмоль/(м2 ·с−1), якi зведенi до сумарних рiчних нагромаджень пока-
зникiв GPP й NPP. Так, в окремi перiоди росту за 8-денними серiями MOD17 A2 фiксуються
значення GPP, що, наприклад, для озимих зернових в 4,5 раза перевищують усередненi за
рiк. Те саме стосується iнших типiв рослинного покриву.
Таким чином, застосування продукту MOD17 надало можливiсть дослiдити динамiку
показника валової первинної продуктивностi трьох основних сiльськогосподарських куль-
тур — озимих зернових, кукурудзи й соняшнику та розрахувати як сумарнi рiчнi значе-
ння цього параметра, так i внесок до нього окремих класiв земного покриття на прикла-
дi Миколаївської, Днiпропетровської, Черкаської та пiвденної частини Київської областей.
В подальшому планується продовжити подiбний монiторинг для наступних рокiв та iнших
областей, а також провести ретроспективнi дослiдження для окремих дiлянок з метою ви-
явлення тенденцiї змiни показникiв GPP й NPP у часi.
Цитована лiтература
1. Мовчан Д.М. Можливостi використання даних супутникових зйомок MODIS для оцiнки продуктив-
ностi рiзних видiв рослинностi та оцiнки потокiв СО2 в системi рослиннiсть – атмосфера (на прикладi
територiї України) // Доп. НАН України. – 2008. – № 8. – С. 108–112.
2. Изменения земных систем в Восточной Европе / Отв. ред. В.И. Лялько. – Киев: Фолиант, 2010. –
582 с.
3. Лялько В. I., Сахацький О. I., Костюченко Ю.В., Артеменко I. Г., Жолобак Г.М., Левчик О. I., Мов-
чан Д.М. Космiчний монiторинг балансу парникових газiв з метою уточнення їхньої iнвентаризацiї //
Космiчна наука i технологiя. – 2012. – 18, № 2. – С. 3–14.
46 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №10
4. Нацiональна доповiдь про стан навколишнього природного середовища в Українi у 2012. – роцi. –
Київ: Центр екол. освiти та iнформ., 2013. – 415 с.
5. Jing Chen, Huifang Zhang, Zirui Liu, Mingliang Che, Baozhang Chen. Evaluating parameter adjustment in
the MODIS gross primary production algorithm based on eddy covariance tower measurements // Remote
Sens. – 2014. – 63, No 4. – P. 3321–3348.
6. User’s Guide GPP and NPP (MOD17A2/A3) Products NASA MODIS Land Algorithm; Version 2.0. –
Washington: MODIS Land Team, DC, USA, 2003. – 17 p.
7. Багатоспектральнi методи дистанцiйного зондування Землi в задачах природокористування / Пiд
ред. В. I. Лялька, М.О. Попова. – Київ: Наук. думка, 2006. – 357 с.
8. Sakhatsky A. I., Lyalko V. I., Khodorovsky A. Ja., Bujanova I. Ja., McCallum J. Classification of space
images for forest state identification within the Siberia region. Inter. Rep. (Part 1). – Laxenburg: Austria,
IIASA, IR – 02–29, 2002. – Apr.: 45. Режим доступу до матерiалiв: http://www.iiasa.ac.at/Admin/PUB/
Documents/IR-02-029.pdf.
9. Lyalko V. I., Nilsson S., Sakhatsky A. I., Shvidenko A., McCallum J., Hodorovsky A. Ja., Harechko O.G.
Earth observation of Ukraine and Siberia for an estimation of their state, fire risk and carbon cycle // New
Strategies for European Remote Sensing / Ed. М. Oluic. – Rotterdam: Millpress, 2005. – P. 269–277.
10. Patel N.R., Dadhwal V.K., Saha S. K. Measurement and scaling of carbon dioxide (CO2) exchange in
wheat using flux-tower and remote sensing // ISPRS Archives XXXVIII-8/W3 Workshop Proceedings:
Impact of Climate Change on Agriculture, Dec. 17–18, 2009. – Ahmedabad, India, 2009. – P. 250–255.
11. Béziat P., Ceschia E., Dedieu G. Carbon balance of a three crop succession over two cropland sites in
South West France // Agricul. and For. Meteorol. – 2009. – 149. – P. 1628–1645.
References
1. Movchan D.M. Dopov. NAS Ukraine, 2008, No 8: 108–112 (in Ukrainian).
2. Earth systems change over Eastern Europe. Ed. V. I. Lyalko, Kiev: Folyant, 2010 (in Russian).
3. Lyalko V. I., Sakhatsky A. I., Kostyuchenko Y.V., Artemenko I.G., Zholobak G.M., Levchik E. I., Mov-
chan D.M. Space sci. and technol., 2012, 18, No 2: 3–14 (in Ukrainian).
4. The National Report on the State of Environment in Ukraine in 2012. Kyiv: Tsentr ekol. osvity and inform.,
2013 (in Ukrainian).
5. Jing Chen, Huifang Zhang, Zirui Liu, Mingliang Che, Baozhang Chen. Remote Sens., 2014, 63, No 4:
3321–3348.
6. User’s Guide GPP and NPP (MOD17A2/A3) Products NASA MODIS Land Algorithm; Version 2.0.
Washington: MODIS Land Team, DC, USA, 2003.
7. Multispectral remote sensing in nature management. Ed. V. I. Lyalko, M.O. Popov. Kyiv: Nauk. Dumka,
2006 (in Ukrainian).
8. Sakhatsky A. I., Lyalko V. I., Khodorovsky A. Ja., Bujanova I. Ja., McCallum J. Inter. Rep. Laxenburg:
Austria, IIASA, IR-02-29, 2002, Apr.: http://www.iiasa.ac.at/Admin/PUB/Documents/IR-02-029.pdf
9. Lyalko V. I., Nilsson S., Sakhatsky A. I., Shvidenko A., McCallum J., Hodorovsky A. Ja., Harechko O.G.
New Strategies for European Remote Sensing. Ed. М. Oluic. Rotterdam: Millpress, 2005.
10. Patel N.R., Dadhwal V.K., Saha S.K. ISPRS Archives XXXVIII-8/W3 Workshop Proceedings: Impact
of Climate Change on Agriculture, Dec. 17–18, 2009. Ahmedabad, India, 2009.
11. Béziat P., Ceschia E., Dedieu G. Agricul. and For. Meteorol., 2009, 149: 1628–1645.
Надiйшло до редакцiї 25.06.2015ДУ “Науковий центр аерокосмiчних дослiджень
Землi Iнституту геологiчних наук
НАН України”, Київ
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №10 47
А.И. Сахацкий, Г.М. Жолобак
Исследование валовой первичной продуктивности основных
сельскохозяйственных культур центральных и южных областей
Украины с использованием спутникового продукта MOD17
ГУ “Научный центр аэрокосмических исследований Земли Института геологических
наук НАН Украины”, Киев
Представлены первые результаты использования показателей валовой первичной проду-
ктивности по данным спутникового продукта MOD17 за 2012–2013 гг. для вычисления
параметров ассимиляции карбона посевами озимых зерновых, подсолнечника и кукурузы Ни-
колаевской, Днепропетровской, Черкасской и южной части Киевской областей. Выявлено,
что наиболее высокие значения GPP (8,86 г С · м−2 · сут−1) были характерны для посевов
озимых зерновых в фазу колошения-цветения. Эти показатели в течение следующего ме-
сяца резко снижались до 2,6 г С · м−2 · сут−1. Для периода с октября 2012 г. по октябрь
2013 г. максимальное суммарное значение GPP было получено для Днепропетровщины (бо-
лее 17 Мт углерода). В целом вклад растительного покрова агроценозов в годовые показате-
ли GPP составляет около 55% для Николаевской и Днепропетровской областей и около 45%
для Черкасской и южной части Киевской областей.
Ключевые слова: валовая первичная продуктивность, MOD17, посевы сельскохозяйствен-
ных культур, спутниковый мониторинг.
O. I. Sakhatskyi, G.M. Zholobak
Research of the gross primary productivity of main agricultural crops
for the central and south regions of Ukraine using MOD17 satellite data
Scientific centre for aerospace research of the Earth Institute of geological science of the
NAS of Ukraine, Kiev
The first results on using the gross primary productivity data from the satellite product MOD17
for the 2012–2013 vegetation cycle are presented for the calculation of parameters of the carbon
assimilation by winter wheat, sunflower and maize crops within the Mykolayiv, Dnipropetrovsk,
Cherkasy regions and southern part of the Kiev region. It is revealed that the highest values of GPP
(8.86 g С · m−2 · day−1) are typical of winter wheat in heading-flowering stages, and then they
sharply reduced to 2.6 g С · m−2 · day−1 over the next month. For the period from October 2012
to October 2013, the maximum total GPP was for the Dnipropetrovsk region (more than 17 Mt
of carbon). Overall, the contribution of the agrovegetation to GPP annual values is about 55% for
the Mykolayiv and Dnipropetrovsk regions and around 45% for the Cherkasy region and southern
part of the Kiev region.
Keywords: Gross Primary Productivity, MOD17, croplands, satellite monitoring.
48 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №10
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-97737 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:39:35Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Сахацький, О.I. Жолобак, Г.М. 2016-04-01T13:44:18Z 2016-04-01T13:44:18Z 2015 Дослiдження валової первинної продуктивностi основних сiльськогосподарських культур центральних та пiвденних областей України з використанням супутникового продукту MOD17 / О.I. Сахацький, Г.М. Жолобак // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 10. — С. 40-48. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97737 528.8.04:633(477) Наведено першi результати використання показникiв валової первинної продуктивностi
 за даними супутникового продукту MOD17 за 2012–2013 рр. для обчислення параметрiв
 асимiляцiї карбону посiвами озимих зернових, соняшнику та кукурудзи Миколаївської,
 Днiпропетровської, Черкаської та пiвденної частини Київської областей. Виявлено, що
 найвищi значення GPP (8,86 г С · м⁻² · доба⁻¹) були характернi для посiвiв озимих зернових у фазу колосiння-цвiтiння. Цi показники впродовж наступного мiсяця рiзко знижувались до 2,6 г С · м⁻² · доба⁻¹. Для перiоду з жовтня 2012 р. до жовтня 2013 р.
 найвище сумарне значення GPP отримано для Днiпропетровщини (понад 17 Мт вуглецю). Загалом внесок рослинного покриву агроценозiв у рiчнi показники GPP становить
 понад 55% для Миколаївської та Днiпропетровської областей та понад 45% для Черкаської та пiвденної частини Київської областей. Представлены первые результаты использования показателей валовой первичной продуктивности по данным спутникового продукта MOD17 за 2012–2013 гг. для вычисления
 параметров ассимиляции карбона посевами озимых зерновых, подсолнечника и кукурузы Николаевской, Днепропетровской, Черкасской и южной части Киевской областей. Выявлено,
 что наиболее высокие значения GPP (8,86 г С · м⁻² · сут⁻¹) были характерны для посевов
 озимых зерновых в фазу колошения-цветения. Эти показатели в течение следующего месяца резко снижались до 2,6 г С · м⁻² · сут⁻¹. Для периода с октября 2012 г. по октябрь 2013 г. максимальное суммарное значение GPP было получено для Днепропетровщины (более 17 Мт углерода). В целом вклад растительного покрова агроценозов в годовые показатели GPP составляет около 55% для Николаевской и Днепропетровской областей и около 45% для Черкасской и южной части Киевской областей. The first results on using the gross primary productivity data from the satellite product MOD17
 for the 2012–2013 vegetation cycle are presented for the calculation of parameters of the carbon
 assimilation by winter wheat, sunflower and maize crops within the Mykolayiv, Dnipropetrovsk,
 Cherkasy regions and southern part of the Kiev region. It is revealed that the highest values of GPP
 (8.86 g С · m⁻² · day⁻¹) are typical of winter wheat in heading-flowering stages, and then they
 sharply reduced to 2.6 g С · m⁻² · day⁻¹ over the next month. For the period from October 2012
 to October 2013, the maximum total GPP was for the Dnipropetrovsk region (more than 17 Mt
 of carbon). Overall, the contribution of the agrovegetation to GPP annual values is about 55% for
 the Mykolayiv and Dnipropetrovsk regions and around 45% for the Cherkasy region and southern part of the Kiev region. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Науки про Землю Дослiдження валової первинної продуктивностi основних сiльськогосподарських культур центральних та пiвденних областей України з використанням супутникового продукту MOD17 Исследование валовой первичной продуктивности основных сельскохозяйственных культур центральных и южных областей Украины с использованием спутникового продукта MOD17 Research of the gross primary productivity of main agricultural crops for the central and south regions of Ukraine using MOD17 satellite data Article published earlier |
| spellingShingle | Дослiдження валової первинної продуктивностi основних сiльськогосподарських культур центральних та пiвденних областей України з використанням супутникового продукту MOD17 Сахацький, О.I. Жолобак, Г.М. Науки про Землю |
| title | Дослiдження валової первинної продуктивностi основних сiльськогосподарських культур центральних та пiвденних областей України з використанням супутникового продукту MOD17 |
| title_alt | Исследование валовой первичной продуктивности основных сельскохозяйственных культур центральных и южных областей Украины с использованием спутникового продукта MOD17 Research of the gross primary productivity of main agricultural crops for the central and south regions of Ukraine using MOD17 satellite data |
| title_full | Дослiдження валової первинної продуктивностi основних сiльськогосподарських культур центральних та пiвденних областей України з використанням супутникового продукту MOD17 |
| title_fullStr | Дослiдження валової первинної продуктивностi основних сiльськогосподарських культур центральних та пiвденних областей України з використанням супутникового продукту MOD17 |
| title_full_unstemmed | Дослiдження валової первинної продуктивностi основних сiльськогосподарських культур центральних та пiвденних областей України з використанням супутникового продукту MOD17 |
| title_short | Дослiдження валової первинної продуктивностi основних сiльськогосподарських культур центральних та пiвденних областей України з використанням супутникового продукту MOD17 |
| title_sort | дослiдження валової первинної продуктивностi основних сiльськогосподарських культур центральних та пiвденних областей україни з використанням супутникового продукту mod17 |
| topic | Науки про Землю |
| topic_facet | Науки про Землю |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97737 |
| work_keys_str_mv | AT sahacʹkiioi doslidžennâvalovoípervinnoíproduktivnostiosnovnihsilʹsʹkogospodarsʹkihkulʹturcentralʹnihtapivdennihoblasteiukraínizvikoristannâmsuputnikovogoproduktumod17 AT žolobakgm doslidžennâvalovoípervinnoíproduktivnostiosnovnihsilʹsʹkogospodarsʹkihkulʹturcentralʹnihtapivdennihoblasteiukraínizvikoristannâmsuputnikovogoproduktumod17 AT sahacʹkiioi issledovanievalovoipervičnoiproduktivnostiosnovnyhselʹskohozâistvennyhkulʹturcentralʹnyhiûžnyhoblasteiukrainysispolʹzovaniemsputnikovogoproduktamod17 AT žolobakgm issledovanievalovoipervičnoiproduktivnostiosnovnyhselʹskohozâistvennyhkulʹturcentralʹnyhiûžnyhoblasteiukrainysispolʹzovaniemsputnikovogoproduktamod17 AT sahacʹkiioi researchofthegrossprimaryproductivityofmainagriculturalcropsforthecentralandsouthregionsofukraineusingmod17satellitedata AT žolobakgm researchofthegrossprimaryproductivityofmainagriculturalcropsforthecentralandsouthregionsofukraineusingmod17satellitedata |