СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АГРОРЕСУРСНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ ПО МЕЛИОРАТИВНОЙ ШКАЛЕ РИСОВОЙ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
METHOD OF DETERMINING AGRO-RESOURCE STATE OF SOIL ON AMELIORATIVE SCALE OF RICE IRRIGATION SYSTEM

Изобретение относится к области исследования земной поверхности и может быть использовано в сельском хозяйстве, в частности для выращивания риса.
Из литературных источников [1, 2, 3, 4] известны методы аэрокосмического мониторинга экосистем, исследования состояния природных объектов и изучения состояния почв, в которых приведены статистические данные и аналитические зависимости для дистанционной индикации содержания гумуса в почве [1, с.80], они выделяют пять [1, с.88], [4, с.100] градаций состояния гумуса по оптической плотности и подтверждают экспоненциальный характер зависимости оптической плотности фотоизображения от содержания гумуса в почве.
Недостатками указанных методов являются невозможность их применения на рисовой оросительной системе, высокая стоимость проведения аэрокосмического мониторинга, низкая точность оценки мелиоративного состояния почвы только по содержанию гумуса в почве.
Известен способ оконтуривания территорий растительных покровов по космическим снимкам, включающий радиолокационное зондирование с летательного аппарата в СВЧ-диапазоне, сопоставление характеристик отраженного сигнала с характеристиками зондируемого объекта и суждение по результатам сравнения о состоянии растительного покрова, при этом для каждого объекта растительного покрова определяют его объем, формирующий отраженный радиосигнал, а сопоставление характеристик этого сигнала осуществляют с характеристиками указанного объема объекта (SU 1379758, G01V 9/00, 07.03.1988).
Недостатками этого способа являются невозможность его применения на рисовой оросительной системе, определение только объемной характеристики объектов исследований, высокая стоимость проведения радиолокационного зондирования с летательного аппарата в СВЧ-диапазоне, высокая сложность и трудоемкость выполнения оценки состояния растительного покрова.
Известен способ оконтуривания территорий защитных лесных насаждений по космическим снимкам, включающий космическую фотосъемку с учетом фаз вегетации растительности, выделение аномальных по степени спектральной яркости площадей, проведение по ним наземных исследований, оценку состояния объектов растительности и оконтуривание территорий по результатам оценки (RU 2211465, G01V 9/00, 27.08.2003).
Недостатками этого способа являются невозможность его применения на рисовой оросительной системе, высокая стоимость проведения космической фотосъемки, низкая точность получаемых результатов.
max
max
-0,0276f
Известен способ аэрокосмической съемки поверхности открытых участков почвы в ранний весенний или поздний осенний период, включающий преобразование полученного изображения, оценку фототона этих площадей по 256-уровневой шкале серого цвета, выделение контуров по уровням шкалы серого цвета, вычисление площадей выделенных контуров, привязку обработанного изображения к почвенной карте и его трансформацию. Оценку деградации почв проводят по содержанию гумуса в почвенном покрове контуров, которое определяют по формуле Г=Ke, где Г - процентное содержание гумуса в почвенном покрове, K- коэффициент, учитывающий тип почвы, f - текущее значение уровня серого цвета по аэрокосмическому фотоснимку (RU 2265839, G01N 33/24, G01V 9/00, 13.04.2004).
Недостатками этого способа являются невозможность его применения на рисовой оросительной системе, высокая стоимость проведения аэрокосмической съемки, низкая точность оценки мелиоративного состояния почвы только по содержанию гумуса в почве, высокая сложность и трудоемкость выполнения оценки состояния почвы.
Техническим результатом изобретения является выполнение на рисовых полях оптимально-адаптивных комплексов технологических операций по разработанной, с учетом мелиоративной характеристики каждого рисового поля, технологической карте, что позволяет специалистам агропромышленного комплекса эффективней и в срок выполнять агромелиоративные мероприятия на рисовых полях, повысить агроресурсный потенциал рисовой оросительной системы, экономить энергоемкость и снизить трудоемкость выполняемых агромелиоративных мероприятий, уменьшить себестоимость и повысить урожайность риса.
Технический результат достигается тем, что в известном способе определения агроресурсного состояния почв по мелиоративной шкале рисовой оросительной системы, включающем преобразование полученного изображения, вычисление площадей выделенных контуров, согласно изобретению во вневегетационный период с помощью навигационной системы на карте рисового поля наносят координаты и номера точек отбора почвенных проб и замеров уровня и минерализации грунтовых вод, затем выполняют количественную оценку мелиоративного состояния почв рисовой оросительной системы по уровню и минерализации грунтовых вод, содержанию гумуса, pH почвы; обеспеченности гидролизуемым азотом, подвижным калием и подвижным фосфором; процентному содержанию в пахотном горизонте почвенных агрегатов; степени и типу засоления почвы путем присвоения каждому мелиоративному критерию от 1 до 5 баллов в зависимости от степени его влияния на мелиоративное состояние почвы; после чего по сумме баллов мелиоративных критериев оценивают мелиоративное состояние почвы, причем при сумме баллов 8-20 мелиоративное состояние почвы считается хорошим; 20-30 - удовлетворительным, 30-40 - неудовлетворительным, затем для каждого мелиоративного состояния почвы разрабатывают технологическую карту с оптимально-адаптивным комплексом технологических операций.
Новизна заявляемого изобретения заключается в оптимально-адаптивном выполнении комплекса технологических операций на рисовых полях по технологической карте, которая разрабатывается с учетом мелиоративного состояния почвы рисовых полей, что позволяет улучшить мелиоративное состояние почвы рисовых полей, экономить энергоемкость и снизить трудоемкость выполняемых агромелиоративных мероприятий.
Привязка точек отбора почвенных проб с помощью навигационной системы позволяет с высокой точностью выделять границы и рассчитывать площади участков с различным мелиоративным состоянием, а также использовать привязку при прокладывании маршрута сельскохозяйственной технике для экономии энергоемкости и снижения трудоемкости выполняемых агромелиоративных мероприятий.
Выполнение отбора почвенных проб по основным мелиоративным критериям: уровень и минерализация грунтовых вод, содержание гумуса, pH почвы; обеспеченность гидролизуемым азотом, подвижным калием и подвижным фосфором; процентное содержание в пахотном горизонте почвенных агрегатов; степень и тип засоления почвы, позволяет с необходимой и достаточной степенью точности судить о мелиоративном состоянии почв рисовых полей и выполнять количественную оценку мелиоративного состояния почвы.
Количественная оценка мелиоративного состояния почв по полученной сумме баллов позволяет использовать комплексный подход при разработке инновационных комплексов технологических операций для разработки оптимально-адаптивных технологических карт, улучшить экологическую ситуацию на рисовой оросительной системе, снизить себестоимость выращивания риса и повысить урожайность риса.
Способ осуществляется следующим образом
Во вневегетационный период на рисовом поле на карте рисового поля с помощью навигационной системы наносят координаты и номера точек отбора почвенных проб и замеров уровня и минерализации грунтовых вод. Для оценки мелиоративного состояния почв рисовых полей в каждой точке определяют уровень и минерализацию грунтовых вод, содержание гумуса, pH почвы; обеспеченность гидролизуемым азотом, подвижным калием и подвижным фосфором; процентное содержание в пахотном горизонте почвенных агрегатов; степень и тип засоления почвы. Данные почвенных проб и замеров уровня и минерализации грунтовых вод каждой точке (согласно таблице 1) оценивают в баллах. По сумме баллов мелиоративных критериев в каждой точке оценивают мелиоративное состояние почвы: при сумме баллов 8-20 мелиоративное состояние почвы считается хорошим; 20-30 - удовлетворительным, 30-40 - неудовлетворительным. После этого выполняют выделение контуров участков с различным мелиоративным состоянием почвы путем соединения точек с одинаковой мелиоративной характеристикой. Затем выполняют вычисление площадей с различным мелиоративным состоянием почвы. Далее для каждого мелиоративного состояния почвы разрабатывают технологическую карту с оптимально-адаптивным комплексом технологических операций.
Пример осуществления способа
Испытания способа оценки мелиоративного состояния почв и эффективности выполняемых агромелиоративных приемов на рисовой оросительной системе проводились в ЗАО «Черноерковское» Славянского района Краснодарского края.
Во вневегетационный период на пяти рисовых полях с помощью GPS-навигатора наносят координаты и номера точек отбора почвенных проб и замеров уровня и минерализации грунтовых вод. Точки находились друг от друга на расстоянии 50 м. Для оценки мелиоративного состояния почв рисовых полей в каждой точке определяют уровень и минерализацию грунтовых вод, содержание гумуса, pH почвы; обеспеченность гидролизуемым азотом, подвижным калием и подвижным фосфором; процентное содержание в пахотном горизонте почвенных агрегатов; степень и тип засоления почвы. Данные почвенных проб и замеров уровня и минерализации грунтовых вод в каждой точке (таблица 1) оценивают в баллах. По сумме баллов мелиоративных критериев каждой точки оценивают мелиоративное состояние почвы. Затем на рисовых полях осуществляют выделение контуров участков с различным мелиоративным состоянием почвы путем соединения точек с одинаковой мелиоративной характеристикой и вычисляют площади этих участков. По разработанным технологическим картам во вневегетационный период выполняют оптимально-адаптивные комплексы технологических операций с учетом мелиоративного состояния почв на каждом поле. Выполненная оценка агроресурсного состояния почв до проведения оптимально-адаптивных комплексов технологических операций показала, что мелиоративное состояние почв на всех пяти полях и контрольном поле оценивается как «удовлетворительное». На следующий год, после проведения оптимально-адаптивного комплекса технологических операций и уборки риса, повторно выполненная оценка мелиоративного состояния почвы показала, что в результате проведенных агромелиоративных мероприятий на рисовых полях мелиоративное состояние почв улучшилось на всех пяти полях (таблица 2) и оценивается как «хорошее». Обеспеченность гидролизуемым азотом увеличилась на 3-5%, подвижным калием на 5-7% и подвижным фосфором на 8-10%. Получена 16% прибавка урожая риса. Себестоимость производимого зерна риса снизилась на 9%. Экономия энергоемкости и снижение трудоемкости выполняемых агромелиоративных мероприятий снизилась на 12-18%.
Разработка оптимально-адаптивных технологических карт для каждого мелиоративного состояния почвы позволяет специалистам агропромышленного комплекса эффективней и в срок выполнять агромелиоративные мероприятия на рисовых полях, повысить агроресурсный потенциал рисовой оросительной системы, улучшить экологическую ситуацию на рисовых полях, экономить энергоемкость и снизить трудоемкость выполняемых во вневегетационный период агромелиоративных мероприятий, снизить себестоимость и повысить урожайность риса.
Литература
1. Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. - М.: Наука. 1984. с.79.
2. Сергеев Г.А., Янтуш Д.А. Статистические методы исследования природных объектов. - Л.: Гидрометеоиздат. 1973. с.112, 119.
3. Андроников В.Л. Аэрокосмические методы изучения почв. - М.: Колос. 1979. с.75, 98, 113.
4. Виноградов Б.В. Индикаторы опустынивания и деградации почв. Почвоведение. 1993, №2. с.98-102.
Таблица 1
№ п/п
Наименование показателя
Значение показателя
Единица измерения
Оценка показателя
1
2
3
4
5
0,0-0,5
м
4
Уровень неминерализованных грунтовых вод (0-2 г/л)
0,5-1,0
м
2
1,0-1,5
м
1
1,5-2,5
м
1
>2,5
м
1
0,0-0,5
м
5
0,5-1,0
м
3
1
Уровень слабоминерализованных грунтовых вод (2-4 г/л)
1,0-1,5
м
2
1,5-2,5
м
1
>2,5
м
1
0,0-0,5
м
5
0,5-1,0
м
4
Уровень среднеминерализованных грунтовых вод (4-8 г/л)
1,0-1,5
м
3
1,5-2,5
м
2
>2,5
м
1
0,0-0,5
м
5
Уровень сильноминерализованных грунтовых вод (8-16 и более г/л)
0,5-1,0
м
5
1,0-1,5
м
4
1,5-2,5
м
3
>2,5
м
1 (2)
4,5-5,5
1
2
pH почвы
5,5-6,5
-
2
6,5-7,5
3
7,5-8,0
4
>8,0
5
>10,0
1
6,0-10,0
2
3
Содержание гумуса
4,0-6,0
%
3
2,0-4,0
4
<2,0
5
<2,0
5
2,0-3,0
4
4
Обеспеченность гидролизуемым азотом
3,0-4,0
мг/100 г
3
4,0-5,0
2
>5,0
1
<0,5
5
0,5-1,0
4
5
Обеспеченность подвижным фосфором
1,0-2,0
мг/100 г
3
2,0-3,0
2
>3,0
1
0-5
5
5-10
4
6
Обеспеченность подвижным калием
10-20
мг/100 г
3
20-30
2
>30
1
Содержание агрегатов
0,25-10 мм.
70<
%
1
70-75
2
55-40
3
7
40-20
4
>20
5
<10; 10-20
5
20-30
4
>0,25 мм
30-40
3
40-60
2
60-75; >75
1
Степень засоления почв:
содовый и смешанно-содовый тип
засоления:
незасоленные почвы
Менее 0,15
содержание солей, %
1
слабая
0,15-0,30
2
средняя
0,30-0,40
3
сильная
0,40-0,60
4
солончаки
Более 0,60
5
сульфатный и хлоридно-сульфатный тип
засоления:
незасоленные почвы
Менее 0,30
содержание
1
8
слабая
0,30-0,50
солей, %
2
средняя
0,50-1,00
2
сильная
1,00-2,00
3
солончаки
Более 2,0
4
сульфатно-хлоридный и хлоридный тип
засоления:
незасоленные почвы
Менее 0,20
содержание
1
слабая
0,20-0,30
солей, %
2
средняя
0,30-0,70
3
сильная
0,70-1,20
3
солончаки
Более 1,20
4
солонцеватость
содержание
несолонцеватые почвы
Менее 5
поглощенного
1
слабая
5-10
натрия, % к
2
средняя
10-15
емкости
3
сильная
15-20
поглощения
4
солонцы
Более 20 (25)
5
Примечание: 1 - отлично; 2 - хорошо; 3 - удовлетворительно; 4 - неудовлетворительно; 5 - плохое или очень низкое - деградация почв.