Регистрация / Вход
Прислать материал

"Изучение особенностей чернозёмных почв степной зоны Западной Сибири на основе ГИС-технологий"

Сведения об участнике
ФИО
Уразбекова Сабина Ханатовна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет имени П.А.Столыпина»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о Земле, экология и рациональное природопользование
Раздел области наук
Мониторинг и прогнозирование состояния окружающей среды, предотвращение и ликвидация ее загрязнения
Тема
"Изучение особенностей чернозёмных почв степной зоны Западной Сибири на основе ГИС-технологий"
Резюме
В 2014 г. страна отметила 60-летие освоения целинных и залежных земель, проведенного в середине истекшего века в целях ускоренного решения продовольственной проблемы. В результате ветровой и частично водной эрозии в Западной Сибири к началу XXI века деградация охватила 9598,8 тыс. га или 22 % сельхозугодий. Пахотные земли деградированы на площади 6950 тыс. га или 40,2 %. После составления в 70-х годах и практически полного освоения Генеральной схемы противоэрозионных мероприятий почв Омской области в последние 35 лет дефляция практически прекратилась. В исследовании приведены данные по изучению свойств черноземных почв степной зоны с использованием новейших методов ГИС-технологий.
Ключевые слова
Почва, чернозем, гис-технологии, урожайность, солнечная радиация, водопрочность.
Цели и задачи
Цель исследования: изучить особенности черноземных почв степной зоны Омской области на основе материалов дистанционного зондирования Земли.
Задачи исследования:
1) Выявить особенности дешифрирования мультиспектральных снимков высокого разрешения изучаемой территории;
2) Сопоставить данные урожайности яровой пшеницы на черноземной почве с вегетационным индексом NDVI;
3) Провести анализ поглощения солнечной радиации яровой пшеницей на черноземной почве;
4) Провести анализ водопрочности и агрегатного состава черноземных почв изучаемой местности.
Введение

В 2014 г. страна отметила 60-летие освоения целинных и залежных земель, проведенного в середине истекшего века в целях ускоренного решения продовольственной проблемы. В результате ветровой и частично водной эрозии в Западной Сибири к началу XXI века деградация охватила 9598,8 тыс. га или 22 % сельхозугодий, из них в сильной степени 1 %, средней - 18,4 и слабой - 80,6 %. Пахотные земли деградированы на площади 6950 тыс. га или 40,2 %.

В целях мониторинга плодородия почвенного покрова, традиционно использовались аэрофотоснимки, но космическая съемка имеет ряд преимуществ перед традиционными методами. Существующие методики построения цифровой модели рельефа, к сожалению не применимы на равнинной территории лесостепной зоны Западной Сибири.

Методы и материалы

Полевое картографирование проводилось в соответствии с  общепризнанной методикой (Доспехов Б.А., 1985; Евдокимова Т.И., 1981), лабораторные исследования проводились на кафедре агрохимии и почвоведения.

Экспериментальная часть основана на отборе почвенных образцов Одесского района Омской области для проведения определения водопрочности (по методике Андрианова).

Анализ мультиспектральных космических снимков в программном комплексе ENVI проходит ряд этапов:

1. Геопривязка изображения с исходным материалом (устаревшая почвенная карта 1986 г.).

На данном этапе используется метод опорных точек, который заключается в наборе характерных точек как на исходном привязанном (географически) изображении, так и на обрабатываемом изображении.

 2. Классификация мультиспектральных снимков для выявления комплексности почвенного покрова.

Этот этап включает в себя алгоритмы объединения одинаковых значений пикселей на изображении. В программном комплексе представлены два основных алгоритма классификации без обучения:

  • K- Means;
  • ISODATA (Iterative Self-Organizing Data Analysis Technique)

3. Классификация и светотеневая визуализация мультиспектральных снимков для выявления комплексности почвенного покрова.

Этот этап включает в себя алгоритмы объединения одинаковых значений пикселей на изображении (используется алгоритм кластеризации по методу NDVI программного комплекса ENVI).

Описание и обсуждение результатов

1. На основе использования материалов космической съемки ИСЗ Rapid Eye (5 метров в пикселе) было проведено обследование земель ООО Агрохолдинг «Сибирь» степной зоны Омской области, впервые с 50-х годов ХХ века.

2. Методом светотеневой визуализации рельефа (стандартная методика почвенного дешифрирования не применима на равнинной территории) были установлены участки микрозападин.

3. Почвенное обследование показало, что в настоящее время территория занята черноземами обыкновенными карбонатными и черноземами южными. Доля солонцовых почв незначительна.

4. Установлена прямая зависимость вегетационного индекса NDVI и урожайности яровой пшеницы. Выявлена потенциальная возможность увеличения урожайности культуры за счет применения правильной агротехники, использования минеральных и органических удобрений.

5. Впервые сделано предположение о возможности изучения поглощения солнечной радиации на основе данных мультиспектральных изображений с целью выявления особенностей развития живых систем.

6.  Определение водопрочности показало, что южные и обыкновенные черноземы существенно различаются по результатом анализа, как по верхним горизонтам, так и по характеру почвообразующей породы. Однако в нижних пахотных горизонтах, которые в последние годы не обрабатываются, различия по водопрочности между почвами не обнаружены. Агрегатный состав у почв практически не различается по своим показателям, а  следовательно, на разность в урожайности влияет не существенно.

7. Исходя из полученных данных, можно сделать вывод о том, что применение современных данных ДЗЗ и ГИС позволяет оперативно и в короткие сроки проводить мониторинг изменения свойств почв. 

Используемые источники
1. Барталев С.А. Использование данных спутниковых наблюдений для мониторинга растительности. Третья всероссийская открытая конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, 15-17 ноября 2005г
2. Березин Л.В., Шаяхметов М.Р., Веретельникова И.В., Чопозов А.П. Использование материалов ДЗЗ для выявления потенциально плодородных залежных земель лесостепной зоны Западной Сибири.
3. Березин Л.В. Использование программного комплекса ENVI для почвенного дешифрирования космических снимков. Geomatics.
4. Березин Л.В. Мелиорация и использование солонцовых почв: монография.
5. Березин, Л. В. Этапы освоения целинных земель Сибири.
6. Ганжара Н.Ф. Практикум по почвоведению.
7. Градобоев Н.Д. Почвы Омской области.
8. Докучаев В.В. Русский чернозем.
9. Классификация и диагностика почв СССР.
Information about the project
Surname Name
Urazbekova Sabina Khanatovna
Project title
"THE STUDY OF THE CHARACTERISTICS OF CHERNOZEM SOILS IN THE STEPPE ZONE OF WESTERN SIBERIA ON THE BASIS OF GIS-TECHNOLOGIES"
Summary of the project
In 2014 our country celebrated the 60th anniversary of the development of virgin and fallow lands, held in the middle of the previous century in order to alleviate the food shortage problem.
By the end of the 21st century, wind and water erosion destroyed 9598,8 hectares i.e. 22% of farmlands in the western Siberia.
When in 1970-s the General scheme of erosion control measures was elaborated and nearly completely developed, the deflation of soils in the Omsk region almost stopped for the last 35 years.
The present research contains data on exploration/study of the properties of Chernozem soils in the steppe zone/district applying the latest techniques of Gis technologies.
Keywords
The soil, chernozem soil, GIS-technology, productivity, solar radiation, water resistance.