Супутниковий моніторинг соснового лісу, ураженого верхівковим короїдом
DOI:
https://doi.org/10.33730/2077-4893.3.2024.311184Ключові слова:
голонасінні дерева, вегетаційний індекс, вміст вологи, Sentinel-2, спектральні характеристики, шкідники, санітарні та відновлювальні заходиАнотація
Висвітлено методичні підходи до виявлення уражених лісових ділянок на прикладі аналізу причин загибелі соснового масиву Острівського лісництва ДП «Вищедубечанський лісгосп» Київської обл. У статті представлено можливості застосування супутникових даних для спостережень за станом лісових масивів. Для виявлення причини загибелі масиву сосни було проведено супутникове та наземне спостереження. Використовуючи супутникові знімки Airbus та Sentinel-2, було проаналізовано динаміку зміни стану сосон упродовж п’яти років (2017–2022 рр.). Визначено зв’язок стану соснових насаджень з їх спектральними характеристиками, зокрема з нормалізованим диференційним вегетаційним індексом NDVI та нормалізованим диференційним індексом вологості NDMI за даними супутника Sentinel-2, які були отримані із сайту сервісу Європейського космічного агентства Sentinel Hub EO Browser. Результати дослідження підтвердили повне ураження соснового масиву внаслідок діяльності жука — верхівкового короїда, а також визначено площу ураження. Виявлено можливі причини спалаху поширення верхівкового короїда в лісових екосистемах Київської обл., зокрема підвищення температури та зниження кількості опадів, що призвело до ослаблення соснових насаджень. Розглянуто методичні підходи до виявлення уражених масивів сосни. Показано, що для автоматичного дешифрування пошкоджених масивів насаджень доцільно комплексне застосування вегетаційних індексів NDVI та NDMI, що дає можливість виявляти уражені ділянки на ранніх стадіях за зміною спектральних характеристик крон дерев та вмісту вологи в рослинності. Наведено результати моніторингу санітарних і відновлювальних заходів для цього масиву соснових насаджень. Використання супутникових даних для моніторингу лісових екосистем є ключовим інструментом для визначення проблемних ділянок на ранніх стадіях, розробки стратегій боротьби зі шкідниками та мінімізації негативних наслідків.
Посилання
Massey, R., Berner, L.T., Foster, A.C., Goetz, S.J. & Vepakomma, U. (2023). Remote Sensing Tools for Monitoring Forests and Tracking Their Dynamics. Boreal Forests in the Face of Climate Change. Advances in Global Change Research, 74, 637–656. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-15988-6_26 [in English].
Gomez, D., Ritger, H., Pearce, C., Eickwort, J. & Hulcr, J. (2020). Ability of Remote Sensing Systems to Detect Bark Beetle Spots in the Southeastern US. Forests, 11 (11), 1167. DOI: https://doi.org/10.3390/f11111167 [in English].
Spruce, J.P., Hicke, J.A., Hargrove, W., Grulke, N.E. & Meddens, A.J.H. (2019). Use of MODIS NDVI Products to Map Tree Mortality Levels in Forests Affected by Mountain Pine Beetle Outbreaks. Forests, 10 (9), 811. DOI: https://doi.org/10.3390/f10090811 [in English].
König, S., Thonfeld, F., Förster, M., Dubovyk, O. & Heurich, M. (2023). Assessing Combinations of Landsat, Sentinel-2 and Sentinel-1 Time series for Detecting Bark Beetle Infestations. GIScience & Remote Sensing, 60 (1). DOI: https://doi.org/10.1080/15481603.2023.2226515 [in English].
Zhang, J., Cong, S., Zhang, G. et al. (2022). Detecting Pest-Infested Forest Damage through Multispectral Satellite Imagery and Improved UNet++. Sensors, 22 (19), 7440. DOI: https://doi.org/10.3390/s22197440 [in English].
Abdullah, H., Skidmore, A.K., Darvishzadeh, R. & Heurich, M. (2019). Sentinel-2 accurately maps green-attack stage of European spruce bark beetle (Ips typographus L.) compared with Landsat-8. Remote Sens. Ecol. Conserv., 5, 87–106. DOI: https://doi.org/10.1002/rse2.93 [in English].
Kuchma, T.L., Landin, V.P., Shvidenko, I.K. et al. (2019). Zastosuvannya dystantsiynoho zonduvannya dlya monitorynhu stanu lisovykh ekosystem Zhytomyrs’koho Polissya, ushkodzhenykh koroyidamy [Application of remote sensing to monitor the state of forest ecosystems of Zhytomyr Polissia damaged by bark beetles]. Ekonomichna bezpeka ta zbalansovane pryrodokorystuvannya v ahropromyslovomu vyrobnytstvi: materialy Mizhnarodnoyi naukovo-praktychnoyi konferentsiyi [Economic security and balanced use of nature in agro-industrial production: materials of the International Scientific and Practical Conference]. (pp. 152–156). Kyiv [in Ukrainian].
Janes, J.K., Batista, P.D., Tittiger, C. & Blomquist, G.J. (Eds.). (2016). The Role of Population Genetic Structure in Understanding and Managing Pine Beetles. Advances in Insect Physiology, 50, 75–100. DOI: https://doi.org/10.1016/bs.aiip.2016.01.001 [in English].
Andreyeva, O.Yu., Vishnevskyi, A.V. & Bolyukh, S.V. (2019). Dynamika populyatsiy koroyidiv u sosnovykh lisakh Zhytomyrs’koyi oblasti [Dynamics of bark beetle populations in pine forests of Zhytomyr region]. Naukovyy visnyk NLTU Ukrayiny — Scientific bulletin of NLTU of Ukraine, 29 (8), 31–35. DOI: https://doi.org/10.36930/40290803 [in Ukrainian].
Andreieva, O.Y., Guzii, A.I., Vyshnevskyi, A.V. et al. (2018). Poshyrennya oseredkiv masovoho rozmnozhennya koroyidiv u sosnovykh nasadzhennyakh Rivnens’koho Polissya [Spread of bark beetles foci in pine stands of Rivne Polissya]. Naukovyy visnyk NLTU Ukrayiny — Scientific bulletin of NLTU of Ukraine, 28 (3), 14–17. DOI: https://doi.org/10.15421/40280302 [in Ukrainian].
Truskavetska, I.Ya. (2020). Osoblyvosti biolohiyi ta shkidlyvist’ zhukiv rodyny koroyidy (Ipidae) u lisovykh ekosystemakh Buchats’koho lisnytstva Cherkas’koyi oblasti [Peculiarities of biology and harmfulness of beetles of the bark beetle family (Ipidae) in forest ecosystems of the Buchatsky forestry of the Cherkasy region]. Ekolohichni nauky — Ecological Sciences, 2 (1), 91–95. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/ekolnauk_2020_2(1)__16 [in Ukrainian].
Landin, V.P., Kuchma, T.L., Shvidenko, I.K. et al. (2019). Metodychni rekomendatsiyi z vyyavlennya poshyrennya oseredkiv usykhannya lisovykh nasadzhen’ vnaslidok urazhennya verkhivkovym koroyidom za dopomohoyu metodiv dystantsiynoho zonduvannya [Methodological recommendations for detecting the distribution of foci of withering of forest stands as a result of damage by apical bark beetle using remote sensing methods]. Kyiv [in Ukrainian].
Rouse, J.W., Haas, R.H., Schell, J.A. & Deering, D.W. (1973). Monitoring vegetation systems in the great plains with ERTS. Third ERTS Symposium, NASA SP-351, 1, 309–317. URL: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19740022614/downloads/19740022614.pdf [in English].
Hunt, E.R. & Rock, B.N. (1989). Detection of changes in leaf water content using near-and middle-infrared reflectances. Remote sensing of the environment, 30 (1), 43–54. DOI: https://doi.org/10.1016/0034-4257(89)90046-1 [in English].
Perelik zakhodiv z polipshennya sanitarnoho stanu lisiv DP «Vyshchedubechans’kyy lis·hosp» Kyyivs’koyi oblasti na 2017 rik vid 22.08.2017 [List of measures to improve the sanitary condition of forests of the SE «Vishchedubechanskiy forest farm» of the Kyiv region for 2017 from 08.22.2017]. (n.d.). URL: https://kyivlis.gov.ua/wp-content/uploads/2017/10/pzpss_2017_dp_vischedubechanskiy_l_sgosp_.pdf [in Ukrainian].
Meshkova, V. & Davydenko, K. (2023). Yak «pohasyty» spalakhy koroyidiv. Mizhnarodnyy dosvid [How to «extinguish» outbreaks of bark beetles. International experience]. Pryroda i suspil’stvo — Nature and society, 31-32 (435–436), 3–5 [in Ukrainian].
Borodavka, V., Hetmanchuk, A., Bortnik, T., Kychylyuk, O. & Voytiuk, V. (2017) Novyy patohennyy kompleks sosnovykh lisiv Volyns’koho Polissya [New pathogenic complex of pine forests of Volyn Polissia]. Naukovyy visnyk Skhidnoyevropeys’koho natsional’noho universytetu imeni Lesi Ukrayinky — Scientific bulletin of Lesya Ukrainka East European National University, 7, 23–31. URL: https://evnuir.vnu.edu.ua/bitstream/123456789/13232/1/7.pdf [in Ukrainian].
STAR — Global Vegetation Health Products: Province-Averaged VH. (n.d.). URL: https://www.star.nesdis.noaa.gov/smcd/emb/vci/VH/vh_adminMean.php?type=Province_Weekly_MeanPlot/ [in English].
ERA5 Monthly Aggregates — Latest Climate Reanalysis Produced by ECMWF / Copernicus Climate Change Service. (n.d.). URL: https://developers.google.com/earth-engine/datasets/catalog/ECMWF_ERA5_MONTHLY#description [in English].
Verkhivkovyy koroyid [Apical bark beetle]. (n.d.). URL: https://kyivlisozahyst.com.ua/novini/novina/verkhivkovii-korojid [in Ukrainian].
METEOPOST. Statystyka pohody. Klimatychni dani za rokamy ta misyatsyamy [METEOPOST. Weather statistics. Climatic data by year and month]. (n.d.). URL: https://meteopost.com/weather/climate/ [in Ukrainian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право і ліцензування
Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.
Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.
Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:
- не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
- раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.
Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:
- публікації статті українською (англійською та російською) мовою і поширення її друкованої копії;
- поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською та російською мовами), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.
Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:
- Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
- Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
- Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
- Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
- персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
- веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
- некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).
У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.
