Monitoring, comprehensive assessment of pasture desertification and their restoration in the conditions of the of the Northwestern Caspian Sea

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. The article is devoted to a detailed analysis of the state of pastures subject to desertification in the conditions of the Northwestern Caspian Sea, which has developed specifically on heavily beaten pastures of the Republic of Kalmykia. It is noted that the main causes of degradation processes in natural pastures are both the prevailing natural and climatic conditions and an ambiguous strategy for the use of pasture lands.

The purpose assessment of desertification of heavily beaten pastures of the semidesert zone of Kalmykia and methods of phytomeliorative restoration of pasture ecosystems.

Materials and methods. The research was conducted according to generally accepted methods in geoinformatics and geobotany. The assessment of the distribution of sands over the territory of the eastern regions of Kalmykia was carried out using the ARC GIS software package and Landsat 9 satellite imagery data. The complex indicator is calculated using the formula W = , where Zi is a desirability of the i -th indicator; ai is its weight. The desirability of Zi  for individual indicators was calculated using linear equations of the form Zi = axi +b, obtained on the basis of the functional dependence of standard desirability on the average values of ranges of pasture indicators. The weight of аi indicators was determined by the method of expert assessment. The geobotanical description of vegetation was performed on trial plots with an area of 0.25 hectares. The names of plant communities were established according to the dominant plant species, abundance according to the O. Drude scale. On the laid transects measuring 300 m x 4 m, the volume of phytomass of shrubs and semi–shrubs was taken into account by the method of model bushes, and grasses by the mowing method.

Results. A map of the areas of pastures exposed to the spread of sands in the eastern regions of Kalmykia has been developed showing that the areas of sands in the Chernozemelsky, Yashkulsky and Yustinsky districts range from 648.0 – 281.3 t. ha, with a smaller area of sand distribution in the Lagansky district – 117.7 t. ha. These factors served as the basis for calculating the integrated indicator for assessing the degradation of the soil and vegetation cover of heavily beaten pastures of the republic (W), taking as a basis the natural values of the indicators: downed pastures, projective coverage, productivity of pastures. It was found that the heavily beaten pastures of the eastern zone of Kalmykia: Justinsky (W = 0.761), Lagansky (W = 0.814), Chernozemelsky (W = 0.442) and Yashkulsky (W = 0.949) districts are in a state of high soil degradation, suggesting the potential spread of sands in these territories.

Conclusion. It is proposed to use phytomelioration (grasses + shrubs) in the development of open sandy massifs and depleted lands. Herbaceous and shrubby lands, with pasture-protective belts and reclamation and forage plantations, including drought-resistant species of shrub Calligonum aphyllum and semi-shrub Krascheninnikovia ceratoides, provide a projective soil coverage of 65-70% with an increase in phytomass, depending on the species composition, from 13.8 to 33.6 c/ha.

About the authors

Ludmila P. Rybashlykova

Federal Scientific Center for Agroecology, Integrated Land Reclamation and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: rybashlykova-l@vfanc.ru
ORCID iD: 0000-0002-3675-6243
SPIN-code: 3365-6897

Candidate of Agriculture, Leading Research Scientist

 

Russian Federation, 97, Universitetskiy prospect, Volgograd, 400062, Russian Federation

References

  1. Aivazyan, V. M., Bukhstab, I. S., Enyukov, L. D., & Meshalkin, L. D. (1989). Applied statistics. Classification and dimensionality reduction. Moscow: Finance and Statistics, 607 p.
  2. Bananova, V. A., Lazareva, V. G., & Petrov, K. M. (2021). Trends in desertification processes in the northwestern part of the Caspian lowland. Geology, Geography and Global Energy, 1(80), 77-86. EDN: https://elibrary.ru/imirkw
  3. Barabanshchikov, D. A., & Serdyukova, A. F. (2017). Combating land desertification. Young Scientist, 25(159), 95-98. EDN: https://elibrary.ru/yuhwhj
  4. Buyankin, V. I., Manayenkov, A. S., & Limanskaya, V. B. (2019). Increasing productivity of degraded lands in arid zones. Volgograd: Federal Scientific Center of Agroecology of the Russian Academy of Sciences, 156 p.
  5. State (national) report on the status and use of lands in the Russian Federation in 2022 (2023) / Compiled by: Zakharova Zh. Yu. Moscow, 189 p.
  6. Dedova, E. B. (2018). Adaptive methods for implementing ecosystem water use in the agro-industrial complex of the Republic of Kalmykia. Main research results of the institute for 2017. Collection of scientific papers. Moscow: VNIIGiM Publishing House, 123-142. EDN: https://elibrary.ru/xtzoct
  7. Dedova, E. B., Goldvarg, B. A., & Tsagan-Mandzhiev, N. L. (2020). Land degradation in the Republic of Kalmykia: problems and ways of restoration. Arid Ecosystems, 26(2), 63-71. EDN: https://elibrary.ru/pqelox
  8. Zonn, I. S., & Kust, G. S. (1999). The problem of desertification in Russia: status, assessment, ways of solution. Desertification and soil degradation. Materials of the International Scientific Conference. Moscow: Moscow State University Publishing House, 52-65.
  9. Kulik, K. N., Gabunschina, E. B., Kruzhilin, I. P., Kust, G. S., Manayenkov, A. S., Pavlovsky, E. S., Savostyanov, V. K., Tulukhonov, A. K., & Petrov, V. I. (2007). Desertification and complex reclamation of agricultural landscapes in arid zones. Volgograd, 86 p. ISBN: 5-900761-44-9 EDN: https://elibrary.ru/qkymrz
  10. Kust, G. S., Andreeva, O. V., Lobkovsky, V. A., & Slavko, V. D. (2021). Land use and land degradation problems in the context of the UNESCO Man and the Biosphere Program. Questions of Geography. Man and the Biosphere, 152, 222-252. https://doi.org/10.24057/probl.geogr.152.8 EDN: https://elibrary.ru/qdmsto
  11. Lobkovsky, V. A., Andreeva, O. V., & Kust, G. S. (2022). Integration of international and national systems for monitoring and assessing land degradation in Russia. Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Geographical Series, 86(1), 9-27. https://doi.org/10.31857/S2587556622010095 EDN: https://elibrary.ru/lczoei
  12. Manayenkov, A. S., & Kulik, A. K. (2016). Stabilization and afforestation of sands in arid zones. Volgograd, 55 p.
  13. Manayenkov, A. S. (2018). Forest reclamation of arid zone sands. 2nd ed., rev. and add. Volgograd: VNIALMI, 428 p. ISBN: 978-5-9909842-3-3 EDN: https://elibrary.ru/yqfgtj
  14. Manayenkov, A. S., & Rybashlykova, L. P. (2023). Ecological and biological aspects of shrub reclamation of degraded pastures on hummocky-ridge complexes of sandy lands in the Caspian region. Sustainable Development of Mountain Territories, 15(2), 246-255. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-2-246-255 EDN: https://elibrary.ru/rzrfbx
  15. Methodological recommendations for phytomeliorative reconstruction of degraded and desertified pastures of the Russian Federation using innovative environmentally friendly resource-saving technologies (2021) / A. I. Belyaev, K. N. Kulik, A. S. Manayenkov [et al.]. Volgograd: Federal Scientific Center of Agroecology of the Russian Academy of Sciences, 68 p.
  16. National Action Program to Combat Desertification (NAPCD) in Kalmykia (1995). Elista: YuzhNIIGiprozem, 179 p.
  17. National report “Global climate and soil cover of Russia: desertification and land degradation, institutional, infrastructural, technological adaptation measures (agriculture and forestry)” (2019) / Ed. by R. S.-Kh. Edelgeriev. Moscow: MBA Publishing House LLC, 476 p.
  18. National report “Global climate and soil cover of Russia: drought manifestations, prevention, control, aftermath elimination and adaptation measures (agriculture and forestry)” (2021) / Ed. by R. S.-Kh. Edelgeriev. MBA Publishing House LLC, 700 p.
  19. Sokht, K. A. (2001). Machine technologies for cultivation of grain crops. Krasnodar, pp. 24-28.
  20. Subregional National Action Program to Combat Desertification (NAPCD) for the southeast of the European part of the Russian Federation (1999) / Ed. by E. S. Pavlovsky, K. N. Kulik. Volgograd: VNIALMI, 314 p.
  21. Tyutyuma, N. V., Bulakhtina, G. K., Kudryashov, A. V., & Kudryashova, N. V. (2020). Reclamation efficiency of shrub windbreaks on arid pastures of southern Russia. Arid Ecosystems, 26(1), 62-68. https://doi.org/10.24411/1993-3916-2020-10084 EDN: https://elibrary.ru/rrjkrn
  22. Federal Program for the Development of Agroforestry Works in Russia (1995). Volgograd: VNIALMI, 245 p.
  23. Shamsutdinov, N. Z. (2015). Bioresources potential of halophytes and problems of phytomelioration of degraded arid lands. Moscow: Ugreshskaya Printing House, 348 p.
  24. Shamsutdinov, N. Z., Kaminov, Yu. B., & Batyrov, V. A. (2019). Biological characteristics and fodder productivity of subshrubs in the Caspian semi-desert conditions. Advances in Modern Natural Sciences, 7, 39-44. https://doi.org/10.17513/use.37157 EDN: https://elibrary.ru/otjfyb
  25. ArcGIS Pro Overview. https://www.esri.com/ru-ru/arcgis/products/arcgis-pro/overview
  26. Irwin, R., Short, I., Mohammadrezaei, M. & Dhubháin, Á.N. (2023). Increasing tree cover on Irish dairy and drystock farms: the main attitudes, influential bodies and barriers that affect agroforestry uptake. Environmental Science & Policy, 146, 76-89. https://doi.org/10.1016/j.envsci.2023.03.022 EDN: https://elibrary.ru/pupoem
  27. Kulik, K.N., Petrov, V.I., Rulev, A.S., Kosheleva, O.Y. & Shinkarenko, S.S. (2018). On the 30th anniversary of the “general plan to combat desertification of black lands and kizlyar pastures”. Arid Ecosystems, 8(1), 5-12. https://doi.org/10.1134/52079096118010067 EDN: https://elibrary.ru/yrmjjf
  28. Khrutskii, V.S. & Golubeva, E.I. (2011). Desertification dynamics of arid ecosystems in inner Asia. Geographical Natural Resources, 32(4), 394-400. https://doi.org/10.1134/S1875372811040159 EDN: https://elibrary.ru/rhfmrl
  29. Manaenkov, A.S. & Rybashlykova, L.P. (2020). Increasing the Efficiency of Plant-Cover Restoration in the Modern Focus of Deflation on Pastures of the Northwestern Caspian Region. Arid Ecosystems, 10(4), 358-367. https://doi.org/10.1134/S2079096120040149 EDN: https://elibrary.ru/lkhhap
  30. Orr, B.J., Cowie, A.L., Castillo Sanchez, V.M. et al. (2017). Scientific Conceptual Framework for Land Degradation Neutrality. A Report of the Science-Policy Interface. United Nations Convention to Combat Desertification (UNCCD). Bonn, Germany. 129 p.
  31. Ruba, U.B. & Talucder, M.S.A. (2023). Potentiality of homestead agroforestry for achieving sustainable development goals: Bangladesh perspectives. Heliyon, 9(3), e14541. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e14541 EDN: https://elibrary.ru/bjlnqe
  32. Sahar, A.A., Rasheed, M.J., Uaid, D.A.A.H. & Jasim, A.A. (2021). Mapping Sandy Areas and their changes using remote sensing. A Case Study at North-East Al-Muthanna Province, South of Iraq. Revista de Teledetección, 58, 39-52. https://doi.org/10.4995/raet.2021.13622 EDN: https://elibrary.ru/qacwbe
  33. Seidl, A., Tremetsberger, K., Pfanzelt, S., Blattner, F.R., Neuffer, B., Friesen, F., Hurka, H., Shmakov, A., Batlai, O., Čalasan, A.Ž., Vesselova, P.V. & Bernhardt, K.G. (2021). The phylogeographic history of Krascheninnikovia reflects the development of dry steppes and semi-deserts in Eurasia. Scientific Reports, 1, 66-45. https://doi.org/10.1038/s41598-021-85735-z EDN: https://elibrary.ru/tzkoiy
  34. Zonn, I.S., Kust, G.S. & Andreeva, O.V. (2017). Desertification paradigm: 40 years of development and global efforts. Arid Ecosystems, 7(3), 131-141. https://doi.org/10.1134/S2079096117030118 EDN: https://elibrary.ru/zutquj

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».