СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АГРОРЕСУРСНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ ПО МЕЛИОРАТИВНОЙ ШКАЛЕ РИСОВОЙ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2012 года по МПК A01B79/02 G01N33/24 A01G16/00 

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=K_maxe^-0,0276f, где Г - процентное содержание гумуса в почвенном покрове, K_max - 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.

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.

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.