Способ определения агроресурсного состояния почв по мелиоративной шкале рисовой оросительной системы
Владельцы патента RU 2466522:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к мелиорации. Способ включает преобразование полученного изображения и вычисление площадей выделенных контуров. При этом 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, кислотно-щелочным свойствам 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 этого 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. Способ позволяет повысить агроресурсный потенциал рисовой оросительной системы и урожайность риса. 2 табл., 1 пр.
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.
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=Kmaxe-0,0276f, где Г - процентное содержание гумуса в почвенном покрове, Kmax - 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. |
Способ определения агроресурсного состояния почв по мелиоративной шкале рисовой оросительной системы, включающий преобразование полученного изображения, вычисление площадей выделенных контуров, отличающийся тем, что 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, кислотно-щелочным свойствам 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.
