Сравнительный анализ уровня плодородия почв с использованием гис-технологий

На правах рукописи Бирин Александр Сергеевич СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УРОВНЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ 03.00.27 - почвоведение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Ростов-на-Дону 2009 Работа выполнена на кафедре агроэкологии и физиологии растений Донского государственного аграрного университета Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Назаренко Ольга Георгиевна Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Вальков Владимир Федорович кандидат сельскохозяйственных наук Цвылев Евгений Михайлович Ведущая организация: ФГУ ГЦАС «Ставропольский» Защита диссертации состоится «18» декабря 2009 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.16 по биологическим наукам в Южном федеральном университете по адресу: 344090, г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 194/1, кафедра почвоведенья и агрохимии конференц-зал (kravcova_n@mail.ru, факс: (863) 263-87-23). С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южного федерального университета по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148. Автореферат разослан «____» ноября 2009 года Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук Н.Е. Кравцова Общая характеристика работы Актуальность исследования. Система кадастрового учета и государственного мониторинга земель требует актуализации данных почвенных обследований и формирования самостоятельных земельно-информационных систем. Картографические материалы о почвенном покрове со временем начинают устаревать и требуют либо полного обновления, либо корректировки. Проведение этих работ сопряжено с решением как организационных, так и методических задач почвенного картографирования (Булыгин, 2003). Использование современных компьютерных ГИС-технологий дает новые возможности в обработке, хранении и анализе информации, полученной при проведении полевых обследований (Сорокина, 2006). Упрощается работа на первом (подготовительном) и последнем (камеральном) этапах процесса корректировки почвенной карты, однако актуальными остаются вопросы организации полевых работ, выбора стратегии их проведения, показателей плодородия почв, определение величины их погрешности в зависимости от масштаба и срока давности проведения почвенного обследования. Поэтому необходимы исследования, обосновывающие требования к составу, точности и форме представления информации при актуализации данных почвенных обследований. Цель исследований. Провести сравнительный анализ изменения уровня потенциального и эффективного плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения при актуализации почвенных и агрохимических обследований с использованием современных методов сбора, анализа и хранения информации. Достижение поставленной цели связано с решением следующих задач: - провести сравнительный анализ уровня потенциального и эффективного плодородия почв при организации полевого обследования с учетом контуров почвенных разностей в пределах индивидуального участка (поля); - на основе анализа морфологических, физико-химических характеристик и балла бонитета почв провести сравнительный анализ уровня потенциального плодородия почв по архивным материалам почвенных обследований и уточненных данных корректировочного обследования; - выявить факторы, влияющие на объективность показателей уровня плодородия почв при разных методах закладки маршрутного хода на элементарных участках с неоднородным рельефом; - провести сравнительный анализ инструментального и ручного способов отбора почвенных проб при агрохимическом обследовании полей; - предложить наиболее эффективный и информативный способ организации полевых работ для уточнения почвенных и агрохимических характеристик. Научная новизна исследований. Впервые проведены исследования, позволившие определить степень точности физико-химических показателей при использовании данных почвенных и агрохимических обследований в целях мониторинга уровня плодородия земель сельскохозяйственного назначения. Доказана необходимость дифференцированного подхода к выбору стратегии организации полевых работ в зависимости от решаемых задач – государственного мониторинга или кадастровой оценки земель. Проведены испытания для апробации инструментального способа отбора почвенных проб с разным принципом действия для целей агрохимического обследования полей на черноземных почвах. Впервые оценена объективность такого показателя эффективного плодородия почв, как содержание подвижного фосфора на черноземе обыкновенном карбонатном с учетом неоднородности рельефа. Практическая значимость работы. Разработан алгоритм базы данных, позволяющий формировать атрибутивную и векторную информацию на нескольких уровнях: поле, почвенный контур, хозяйство. Результаты исследований могут быть использованы при организации полевых работ для целей государственного мониторинга плодородия земель сельскохозяйственного назначения, а также при проведении полевых работ по актуализации кадастровой стоимости земель. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Использование ГИС-технологий позволяет организовать мониторинг плодородия земель сельскохозяйственного назначения с точечной привязкой к географическим координатам ранее заложенных разрезов. 2. Величина балла бонитета почв участка (поля) зависит от способа получения исходной информации. Для целей актуализации кадастровой стоимости земель необходимо использовать сценарий организации полевых работ с учетом характеристики участка и детального картографирования. 3. Внедрение новых технологий проведения полевых исследований требуют предварительной апробации и разработки региональных сценариев почвенного и агрохимического картографирования. Апробирование работы. Основные результаты исследований обсуждались на конференциях: Международной научной конференции «Экология и биология почв» к 90-летию РГУ (г. Ростов – на – Дону, 2005); Научной конференции «ДонГАУ (АЧСХИ, ДСХИ) агрохимической науке» (п. Персиановский, 2006); Молодежной научной конференции «Проблемы экологии сельскохозяйственного производства» (п. Персиановский, 2007); Юбилейной Открытой Всероссийской конференции ИКИ РАН, (г. Москва 2007); Международной научно-практической конференции (п. Персиановский, 2008); «Международной научной конференции молодых ученных и специалистов посвященная выдающимся педагогам Петровской академии» (г. Москва, 2008). Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 6 работ, из них 1 статья в издании перечня ВАК, общим объемом 0,39 п.л., личный вклад - 60 %. Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, приложений. Работа изложена на 166 страницах, содержит 30 таблиц, 50 рисунков. Список литературы включает 139 наименований. Приложения представлены на 25 листах. Содержание работы В первой главе проведен анализ проблем, связанных с оценкой уровня потенциального и эффективного плодородия почв (Булгаков, 2002; Якименко, 2008). Затронуты вопросы методологии кадастровой оценки земель (Булгаков, 2002; Сапожников, 2005), современной методологии почвенного и агрохимического обследований (Евдокимова, 1981; Сорокина, 2000, 2006; Семёнов, 2000; Милащенко, 2001). Приведен обзор литературы, касающийся структуры и преимуществ использования ГИС-технологий в картографировании и создании информационных систем (Цветков, 1998; Варламов, 2005; Янюк, 2007; Стапанов, 2008). 2. Объекты и методы исследований Исследования были проведены в течение 2006-2009 годов. Программа исследований включала организацию полевых и аналитических работ для: - сбора информации о потенциальном и эффективном плодородии почв земель сельскохозяйственного назначения ОАО «им. Калинина» Матвеево-Курганского района Ростовской области, при этом за единицу исследования и представления результатов взят отдельный земельный участок (поле); - повторного корректировочного почвенного обследования с восстановлением географических координат ранее заложенных разрезов по материалам ЮжНИИГИПРОЗЕМа с использованием ГИС-технологий; - выполнения аналитических работ по определению почвенных и агрохимических показателей, расчета балла бонитета и анализа уровня его вариабельности; - сравнительных исследований использования инструментальных методов отбора почвенных образцов при агрохимическом обследовании с учетом разнообразия почвенного покрова (чернозем обыкновенный карбонатный умеренной восточно-европейской фации ОАО «им. Калинина» Матвеево-Курганского района и чернозем обыкновенный карбонатный теплой южно-европейской фации ООО «Целинскагрохимсервис» Целинского района Ростовской области) и технического принципа отбора образцов (гидравлическое давление и бурение); - выявления фактора, влияющего на объективность показателей уровня эффективного плодородия почв при разных методах закладки маршрутного хода на элементарных участках с неоднородным рельефом на территории СПК «Россия» Октябрьского района Ростовской области. Применялись стандартные методы аналитических исследований согласно ГОСТам. Камеральная обработка результатов по каждому из направлений завершалась разработкой самостоятельного ГИС-проекта с использованием программного комплекса ArcGIS.9.2. Создана электронная почвенная карта (рис. 1). 3. Сравнительный анализ потенциального и эффективного плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения ОАО «им. Калинина» Матвеево-Курганского района Ростовской области Сравнительный анализ провели с использованием двух подходов - организаций полевого обследования с учетом контуров почвенных разностей в пределах поля и восстановления почвенных показателей ранее заложенных разрезов. Рис. 1. Электронная почвенная карта, легенда основных почвенных разностей Цв. № Название почв Элемент рельефа (площадь почвенной разности; га.) Черноземы обыкновенные слабощебенчатые карбонатные среднемощные среднесмытые слабогумусированные глинистые и тяжелосуглинистые на желто-бурых щебенчатых глинах нижние и средние пологие и покатые части склонов (1388) Черноземы обыкновенные среднещебенчатые карбонатные среднемощные слабосмытые малогумусные тяжелосуглинистые на желто-бурых щебенчатых суглинках средняя слабопологая часть склона западной экспозиции (786) Комплекс черноземов примитивных средне- и сильнощебенчатых средне- и сильнокаменистых сильносмытых карбонатных среднесуглинистых с обнажениями рыхлых и плотных пород 25-50% сильнопокатые и крутые склоны коренных берегов Миус и Ясиновка (670) Черноземы обыкновенные среднемощные слабосытые малогумусные легкоглинестые на желто-бурых глинах верхние и средние пологие части склонов (627) Сочетание черноземов обыкновенных среднемощных карбонатных слабосмытых слабогумусированных с малогумусными 10-25% подстилаемые элювием известняков верхние пологие и средние слабопологие части волнистых склонов (519) Комплекс аллювиальных луговых почв насыщенных слитых слабосолонцеватых мощных малогумусных тяжелосуглинистых с аллювиальными луговыми почвами насыщенными темноцветными 10-25% пойма р. Миус с выраженным микрорельефом (557) Черноземы обыкновенные карбонатные среднемощные слаборазвеваемые малогумусные легкоглинистые на желтобурых глинах узкие вытянутые плато (524) Черноземы обыкновенные карбонатные среднемощные среднесмытые слабогумусированные нижние пологие и покатые части склонов (415) Черноземы обыкновенные слабощебенчатые карбонатные маломощные сильносмытые слабогумусированные тяжелосуглинистые на желтобурых щебенчатых суглинках покатый перегиб в нижней части пологого склона южной экспозиции (321) Черноземы обыкновенные среднещебенчатые карбонатные маломощные сильносмытые слабогумусированные среднесуглинистый на желто-бурых щебенчатых суглинках, подстилаемых элювием мергилей нижняя покатая часть склона южной экспозиции (286) Комплекс черноземов обыкновенных среднемощных карбонатных слабодефлированных слабосмытых слабогумусированных глинистых с влажно-луговыми почвами среднемощными карбонатными солончаковыми малогумусными 10-25% на желтобурых и структурных глинах верхние и средние части пологого волнистого склона преимущественно южной экспозиции (249) Сочетание черноземов неполноразвитых среднесмытых (местами слабосмытых) слабо/ среднещебенчатых (65%) с черноземами обыкновенными среднемощными слабосмытыми слабо/ среднещебнистыми сильновыщелоченными слабогумусированными (10-25%) и черноземами примитивными среднесмытыми грива и покатые склоны узкого междуречного водораздела (238) Лугово-черноземные почвы выщелочные мощные малогумусные глинистые на древнеаллювиальных отложених надпойменная терраса рр. Миус и Ясиновка (227) Почвы балок: по склонам смытые по днищам дерново-намытые склоны балок Сочетание черноземов обыкновенных среднемощных малогумусных глинистых с черноземами обыкновенными среднемощными слабосмытыми слабогумусированными глинистые 5-10% на лессовидных глинах верхние и средние, частично нижние, части вогнутых пологих склонов (212) Луговато-черноземные почвы карбонатные мощные малогумусные на желто-бурых глинах Потяжины (146) Черноземы обыкновенные мощные малогумусные глинистые на желто-бурых глинах выположенные части пологих и слабопологих склонов (109) Аллювиальные луговые насыщенные темноцветные почвы мощные малогумусные на аллювиальных отложениях глинистые пойма р. Миус (51) Черноземы обыкновенные карбонатные среднемощные слабосмытые малогумусные среднесуглинистые на желто-бурых щебенчатых суглинках узкое вытянутое плато междуречного водораздела (49) Черноземы обыкновенные среднещебенчатые карбонатные среднемощные среднесмытые слабогумусированные тяжелосуглинистые подстилаемые элювием глинистых мергелей нижняя покатая часть склона северной экспозиции (45) Дерново-намытые сверхмощные слабощебенчатые слабогумусированные глинистые на делювиальных отложениях глинистых шлейфы покатых, сильнопокатых, крутых склонов (19) Аллювиальные болотные иловато-перегнойно-глеевые почвы обычные глинистые старица в пойме р. Миус (12)

Похожие:

	Оптимизация плодородия бурых лесных почв при возделывании чая в условиях... Оценке и моделированию уровня плодородия почв для ряда сельскохозяйственных культур в различных регионах РФ и странах СНГ посвящено...		Методические подходы оценки плодородия садовых агроценозов западного предкавказья бузоверов А. В Ат. Разработаны методические подходы к проведению почвенного мониторинга в садах и установлены показатели (тесты) оценки плодородия...
	6 класс (68 час) Понятие о почве как основном средстве сельскохозяйственного производства. Типы почв, понятие о плодородии. Способы повышения почвенного...		Анализ геоинформационных систем для целей использования в задача Ний гис разработали основные требования к гис крупной организации, интересы которой распространяются на большую территорию. Данный...
	Оценка минерально-сырьевых ресурсов республики татарстан с использованием... Оценка минерально-сырьевых ресурсов республики татарстан с использованием гис-технологий		Реферат в работе проведен сравнительный анализ школьной программы... Создание программы профильного уровня по физике (раздел «Электричество») с использованием современных информационных технологий при...
	Пространственная дифференциация литогенной основы горных ландшафтов... Специальность 25. 00. 23 – «Физическая география, биогеография, география почв и геохимия ландшафтов»		Отчет по научно-исследовательской работе «Анализ существующего уровня доступности культурного наследия, в том числе с использованием информационно-коммуникационных технологий,...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Подготовка материалов для участия на конкурсе в мсх по проведению мероприятий в районе по повышению плодородия почв на 2014год		Урока: Обобщить и систематизировать знания по теме «Колебания и волны»... Совершенствовать навыки решения задач с использованием физических явлений различного уровня сложности
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель: Познакомиться со свойствами почвы, её ролью в жизни экосистемы. Объяснять причину плодородия почв с учетом новых знаний о круговороте...		Интенсификация полевого кормопроизводства и воспроизводство плодородия... ...
	Программа дисциплины «Сравнительный анализ политик энергетической безопасности» Мировая экономика», специализация «Мировые энергетические рынки». Изначально предложенное название «энергетическая безопасность в...		Рабочая программа дисциплины (модуля) «особенности правопонимания... Курс «Особенности правопонимания нового времени: сравнительный анализ» прививает у студентов умение сопоставлять и самостоятельно...
	«Национальные банковские системы: сравнительный анализ» Кафедра «Национальные банковские системы: сравнительный анализ» входит в перечень дисциплин по выбору вариативной части профессионального...		Темы рефератов Сравнительный анализ методологии оценки инвестиционного... Сравнительный анализ методологии оценки инвестиционного климата в странах ес и РФ