УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ СПОСОБ АГРОХИМИЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ПОЧВ Российский патент 1998 года по МПК G01N33/24 G01S13/89 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к агрохимическому картографированию пахотных земель.

Известен усовершенствованный способ агрохимического обследования почв, включающий выделение контуров по результатам дистанционного зондирования полей с открытой (вспаханной) почвой на обработанных радиолокационных аэрокосмических снимках и перенесение контуров на карты землепользования.

Недостаток известного способа заключается в том, что не представляется возможным дистанционно определять с необходимой точностью отдельные агрохимические показатели почвенного плодородия.

Цель изобретения более точно экономически рациональное определение агрохимических контуров пахотных земель, позволяющее разработать новые экологически оптимизированные машины и технологии внесения удобрений с учетом неоднородности плодородия почвы в пределах каждого поля.

Поставленная цель достигается тем, что с помощью контуров выделяют элементарные участки для отбора почвенных образцов на бумажные носители и в натуре, а контуры выделяют с помощью отраженных сигналов радиолокатора бокового обзора дециметрового диапазона длин волн и на основании коэффициента криволинейной корреляции, который определяют соотношением величины отраженного сигнала радиолокатора к агрохимическим показателям, по которым судят о почвенном плодородии, причем коэффициент для минерального азота (N мин)= 0,72; коэффициент для подвижного фосфора (Р₂O₅)= 0,59; коэффициент для подвижного калия (К₂0) 0,53, коэффициент для обменного кальция (Са)= 0,32; коэффициент для обменного магния (Mg)= 0,34; коэффициент для гумуса=0,40; козффициент кислотности (рН водн.) 0,22.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Проводятся радиолокационная съемка по открытой (вспаханной) почве, обработка результатов съемки на вычислительном комплексе "Периколор 2000 Е" с визуализацией изображения полей, оцифрованием обработанных сигналов по пикселам, классификацией оцифрованных сигналов по однородным группам, выделением на снимке однородных контуров плодородия и автоматическим перенесением изображения с оконтуренными участками на бумажный носитель в требуемом масштабе. Полученное таким образом изображение служит картографической основой для переноса выделенных контуров на карту землепользования хозяйства и в натуру для отбора смешанных почвенных образцов по этим контурам как по элементарным участкам в соответствии с общепринятой методикой Физическая природа информативности отраженного сигнала радиолокатора об агрохимических свойствах почв малоизучена, и представления о ней находятся на уровне научной гипотезы. Они базируются на двух основных положениях.

Первое. Интенсивность отраженного сигнала в значительной мере зависит от электрических свойств поверхностного слоя почвы, глубина которого соизмерима с длиной волны, излучаемой радиолокатором, в данном случае дециметрового диапазона.

Второе. Злектрические свойства почвы в свою очередь зависят преимущественно от ионного состава почвенной среды, на чем основаны методы ионометрического (потенциометрического) определения многих агрохимических показателей.

Электрическая проводимость пород и минералов, составляющих почву, относительно невелика (1O^-7 oC 1O^-15 См/м), что позволяет без особой погрешности отнести их к диэлектрикам. При радиолокации этим может объясняться фоновый уровень отраженных сигналов (шумовой эффект), но, кроме того, и часть их варьирования в силу опосредованной связи литологии и генезиса почв с показателями потенциального и эффективного плодородия.

Изложенное показывает, что зависимость величин отраженных сигналов радиолокатора от агрохимических свойств почв носит детерминированный (причинно-следственный) характер и может быть использована в практических целях. Связь величин отраженного сигнала с основными агрохимическими показателями почвенного плодородия подтверждается результатами фактических измерений, изложенными в приведенном примере.

На фиг. 1 показан результат обработки космической радиолокационной информации от КА "Алмаз-1" по полю 7.2, отделения N 2 ОПХ "Газырское" Выселковского р-на Краснодарского края. 43, 53, 63, 49, 54 значения величины обработанного сигнала для выделенных однородных областей.

На фиг. 2 показан результат обработки космической радиолокационной информации от КА "Алмаз 1" по полю 11.2 отделения N 1 ОПХ "Газырское" Выселковского р-на Краснодарского края. 51, 59 значения величины обработанного сигнала для выделенных однородных областей.

Пример конкретного выполнения предложенного способа. 19 апреля 1992 г. проведена радиолокационная съемка полей ОПХ "Газырское" Выселковского р-на, Краснодарского края РЛБО с длиной волны и разрешением на местности 4,8 x 4,8 м, установленном на ИСЗ "Алмаз-1". По результатам съемки, обработанным на ВК "Периколор-2000 Е", на полях выделено 13 контуров с разным уровнем усредненных сигналов. Так, на участке 2 поля 7 отделения N 2 выделено 5 однородных областей с соответствующими значениями усредненных сигналов 43, 49, 53, 54 и 63 (фиг. 1). На участке 2 поля 11 отделения N 1 выделены две однородные области со средним значением сигналов 51 и 59 (фиг. 2). После перенесения визуализированного изображения на бумажный носитель, а затем на карту землепользования и в натуру на каждом выделенном контуре с трехкратным проходом в различных направлениях были отобраны по 3 смешанных образца почвы и проанализированы общепринятыми в агрохимии методами на рН водн. содержание гумуса, минерального азота, подвижных форм фосфора, калия, обменных кальция и магния. Парная линейная корреляция агрохимических показателей плодородия почвы, определенных в смешанных образцах, между собой (по принципу "каждое с каждым") показала, что корреляционная зависимость отдельных показателей друг от друга незначительна (таблица) и в большинстве случаев статистически недостоверна. Криволинейная корреляция практически независимых агрохимических показателей с усредненными по контурам сигналами локатора выявила достоверную связь величин отраженного сигнала с большинством исследованных параметров почвенного плодородия, за исключением величины рН, что обусловлено слабым варьированием данного показателя в данных почвенных условиях.

Так, козффициенты криволинейной корреляции (корреляционное отношение) между величиной сигнала, с одной стороны, и агрохимическими показателями, с другой, составили: для минерального азота ( N мин) 0,72, подвижного фосфора (P₂O₅) 0,59, подвижного калия (К₂О) 0,53, обменных кальция (Ca) 0,32; магния (Mg) 0,34, гумуса 0,40, кислотности (pH водн.) 0,22.

Отсюда следует, что выделенные на снимке однородные области существенно отличаются между собой по основным агрохимическим показателям, т.е. радиолокационная съемка полей с соответствующей обработкой ее результатов позволила выявить агрохимические контуры с различным уровнем плодородия. Ошибка определения реальных границ выделяемых контуров зависит прежде всего от пространственной разрешающей способности локатора. В данном случае она составила ±5 м, т.е. равнялась длине стороны пиксела. Это в десятки раз меньше по сравнению с допускаемой традиционным методом агрохимического обследования полей.

Использование: изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к агрохимическому картографированию пахотных земель. Сущность изобретения: усовершенствованный способ агрохимического обследования почв включает выделение контуров по результатам дистанционного зондирования полей с открытой /вспаханной/ почвой на обработанных радиолокационных аэрокосмических снимках и перенесение контуров на карты землепользования. С помощью контуров выделяют элементарные участки для отбора почвенных образцов на бумажные носители и в натуре. Контуры выделяют с помощью отраженных сигналов радиолокатора бокового обзора дециметрового диапазона длин волн и на основании коэффициента криволинейной корреляции, который определяют соотношением величины отраженного сигнала радиолокатора к агрохимическим показателем, по которым судят о почвенном плодородии. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Усовершенствованный способ агрохимического обследования почв, включающий выделение контуров по результатам дистанционного зондирования полей с открытой (вспаханной) почвой на обработанных радиолокационных аэрокосмических снимках и перенесение контуров на карты землепользования, отличающийся тем, что с помощью контуров выделяют элементарные участки для отбора почвенных образцов с переносом их на бумажные носители и на натуру, а контуры выделяют с помощью отраженных сигналов радиолокатора бокового обзора дециметрового диапазона длин волн и на основании коэффициента криволинейной корреляции, который определяют соотношением величины отраженного сигнала радиолокатора к агрохимическим показателям, по которым судят о почвенном плодородии. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент для минерального азота (N_мин) 0,72, коэффициент для подвижного фосфора (Р₂О₅) 0,59, коэффициент для подвижного калия (K₂O) 0,53, коэффициент для обменного кальция (Са) 0,32, коэффициент для обменного магния (Mg) 0,34, коэффициент для гумуса 0,40, коэффициент кислотности (рН воды) 0,22.