Рис. 7. Распределение типов земель на территории ОПХ Кремлевское

Автоморфные

Полугидроморфные

Полугидроморфные

Гидроморфно-полугидроморфные

То же-солонцеватые

То же - солончаковые

Гидроморфные

Гидроморфные засоленные

Заболоченные

ЧАСТЬ III. Прикладные аспекты изучения структуры почвенного покрова юга Западной Сибири

Глава 6. Ландшафтно-экологическая классификация земель эрозионно-аккумулятивной равнины лесостепи Западной Сибири

В основе предлагаемой классификации лежит классификационная схема земель, разработанная (2005). Она рассматривается как продолжение агроэкологического районирования, «призванного интегрировать ландшафтное и экологическое направления» (Агроэкологическая оценка земель…, 2005). Ввиду неразработанности данного районирования, используется природно-сельскохозяйственное районирование России (Земельные ресурсы СССР, 1990). Классификационная схема включает в себя 10 таксономических уровней: агроэкологические группы, подгруппы, разряды первого и второго порядка, классы, подклассы, роды, подроды, виды, подвиды земель. Агроэкологические группы и подгруппы земель выделяются по ведущим агроэкологическим факторам, определяющим направление их сельскохозяйственного использования, и степени их проявления. Выделяются земли плакорные, засоленные, солонцовые, переувлажненные и т. д. Отнесение территории к той или иной группе земель определяет соотношение угодий, организацию территории хозяйства, основное направление растениеводства
, структуру пашни. Группировка земель в зависимости от особенностей рельефа, литологии и других факторов более низкого иерархического уровня определяет тип севооборотов, агротехнологий. Виды земель, особенности структуры почвенного покрова и почвенных свойств определяют выбор отдельных технологических приемов.

Предлагаемая классификация земель лесостепной зоны в геоморфологической области четвертичных аллювиальных равнин (табл.9, фрагмент), разработанная на основе изучения структуры почвенного покрова Приобского (Коченевского) плато и Барабинской низменности и агроэкологической типизации

Таблица 9 – Ландшафтно-экологическая классификация земель лесостепи Западной Сибири (фрагмент)

Окончание табл.9

земель, ориентирована на решение вопросов сравнительной эффективности производства различных видов продукции на разных землях, выбора способов использования и организации территории, соответствующей конкретным условиям.

Глава 7. Агрономическая интерпретация СПП. Типизация земель и ее использование в агроэкологической оценке и проектировании систем земледелия.

В данной главе на существующей схеме землеустройства ОПХ «Кремлевское» показан пример использования морфометрических показателей СПП для оценки оптимальности землеустройства. Показано, что приведение границ производственного поля площадью 511,2 га в соответствие с границами типов земель и оптимизация способа использования в соответствии с агроэкологическими условиями типов земель приводит к повышению урожайности яровой пшеницы при экстенсивном уровне производства от 15 до 17 ц/га, затраты на 1 га площади уменьшаются от 5,7 тыс. руб. до 4,4 тыс., а рентабельность использования данного участка возрастает от 36% до 64%.

Глава 8. Формализация исходной агроэкологической информации и применение информационных технологий в проектировании систем земледелия

В условиях перехода сельскохозяйственного производства к многообразным формам землевладения и землепользования проектирование землеустройства и земледелия требует увеличения объемов информационной обеспеченности, применения для этого приоритетных информационных технологий, в частности ГИС-технологий, банков и баз данных, экспертных систем, позволяющих моделировать различные сценарии решения производственного проекта. В Сибирском НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства в гг. совместно с Сибирской государственной геодезической академией и Сибирским физико-техническим институтом аграрных проблем был разработан программный продукт «Автоматизированное рабочее место (АРМ) агронома-землеустроителя и агронома-технолога», целью которого являлось создание инструмента для автоматизированного многовариантного проектирования адаптивно-ландшафтной системы земледелия в конкретном хозяйстве. Проект был реализован на примере ОПХ ««Кремлевское» Коченевского района Новосибирской области. Автором настоящей диссертационной работы в составе творческого коллектива разрабатывалась структура АРМа и блок агроэкологической оценки земель хозяйства. Для работы использовался графический пакет MapInfo Professional.

Информационная модель системы земледелия представляет собой интеллектуальную компьютерную систему, структура которой включает в себя три основных блока: 1) ГИС, как аппаратно-программный комплекс для сбора, управления, анализа и отражения пространственно-определенных данных; 2) СУБД, содержащая специализированную нормативную информацию, необходимую для проектирования: ландшафтно-экологическую классификацию земель, агроклиматический справочник, БД с агрохимическими, технологическими, экологическими и экономическими региональными нормативами и коэффициентами; 3) блок математического моделирования с программами расчета потенциальной продуктивности почв и рабочих участков, моделирования севооборотов и других элементов систем земледелия.

В данной главе показаны основные этапы работ по созданию информационной основы для проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия с применением ГИС-технологий.

1.Обширная и разноплановая информация об экологических условиях хозяйства обобщается, структурируется и визуализируется в виде цифровой модели местности (ЦММ) - многослойной тематической карты хозяйства, содержащей слои: топография с нанесенными на нее изолиниями рельефа, литологическая карта, геоботаническая карта, почвенная карта, схема существующего землеустройства. База данных каждого слоя имеет геометрический и атрибутивный блоки. Геометрический блок БД слоя «Почвы», например, содержит электронную карту почвенного покрова хозяйства. Полями атрибутивной БД являются следующие основные показатели: мощность пахотного слоя, содержание гумуса, гранулометрический состав почв, степень кислотности, уровень питательного режима (содержание NPK) и т. д., – всего более 30 признаков.

2. Создается электронная карта структур почвенного покрова или карта элементарных ареалов агроландшафта, она же карта видов земель. Атрибутивная база данных такой карты содержит информацию о наличии лимитирующих факторов в ЭАА, рациональном способе использования (набор сельскохозяйственных культур, тип севооборота, тип угодья), мероприятиях по улучшению данных видов земель. Основным критерием для последующей автоматизированной группировки ЭАА является их принадлежность к типу земель. Классификация типов земель должна быть определена заранее на основе изучения геоморфологического профиля на территории хозяйства или следует использовать разработанные в НИИ классификации земель для данного природно-сельскохозяйственного района. При общности перечисленных характеристик виды земель объединяются в агроэкологические типы земель, и создается новый слой с соответствующей картой «Типов земель».

3. Далее на фоне карты типов земель организуется новый слой «Производственные участки», который может быть получен путем цифрования существующего землеустройства или созданием новых полей в соответствии с границами типов земель, выделенных в результате агроэкологической оценки.

4. Осуществляется определение продуктивности почвенного покрова полученных участков применительно к основным сельскохозяйственным культурам, выращиваемым в конкретном хозяйстве. Распределение урожайности в пространстве отражается в виде ГИС-картограмм урожайности культур.

5. На основе послойного сопоставления картограмм осуществляется размещение культур и севооборотов и расчет среднемноголетней продуктивности севооборота на данном типе земель при заданном уровне интенсификации.

Дальнейшее проектирование сводится к формированию базовых элементов систем земледелия, а именно системы обработки почвы, исходя из свойств почв выделенных типов земель, системы удобрений, системы защиты растений и т. д. Для этого проектировщик должен располагать информационно-справочными системами и математическими моделями расчета данных блоков проекта. Опыт применения ГИС-технологий показывает, что использование электронного картографирования и вспомогательных программных продуктов, совместимых с ГИС, значительно расширяет возможности моделирования различных сценариев земледелия, облегчает процедуру расчетов продуктивности земель и экономической эффективности различных вариантов их использования.

ВЫВОДЫ

1. Распределение структур почвенного покрова ландшафтов эрозионно-аккумулятивной равнины лесостепной зоны Западной Сибири, изменение их морфогенетических и морфометрических характеристик обусловлено закономерностями распределения геохимических процессов: гидроморфизма и засоления территории. Типы структуры почвенного покрова тесно связаны с типами элементарных ландшафтов геоморфологических округов.

Соотношение площади элементарных ландшафтов в геоморфологических округах различается: в Приобье доминируют элювиальные и, особенно, транзитные элементарные ландшафты с комплексным почвенным покровом. Барабинская низменность, как на высокой геоморфологической ступени, так и на низкой, характеризуется значительным преобладанием аккумулятивных ландшафтов с мегамассивными элементарными ареалами переувлажненных лугово-болотных и болотных почв.

Наибольшая комплексность почвенного покрова характерна для трансэлювиально-аккумулятивных и трансаккумулятивных ландшафтов. Она формируется полугидроморфными и гидроморфными почвами засоленного ряда разной степени засоления, солонцеватости и осолодения с участием незасоленных полугидроморфных и гидроморфных почв.

2. Показано, что морфометрические показатели структуры почвенного покрова также подчиняются основным закономерностям пространственного распределения элементарных ландшафтов. Наибольшие значения площади ЭПА и ЭПС на Приобском плато характерны для автоморфных и автоморфно-полугидроморфных СПП элювиальных ландшафтов. В среднем они составляют 100-200 га. В Барабе, как на высокой, так и на низкой геоморфологической ступени, наиболее крупные ареалы СПП, размеры которых в среднем составляют около 50-70 га, характерны для аккумулятивных позиций. При этом варьирование площади ЭПА и ЭПС значительно. Имеются единичные ареалы автоморфных почв в Приобье с площадью 400-600 га, и ЭПА аккумулятивных позиций в Барабе, достигающие 1150 га.

3. Наибольшие значения расчлененности, сложности и контрастности почвенного покрова характерны для трансаккумулятивных элементарных ландшафтов с комплексами и мелкоконтурными сочетаниями засоленных и солонцовых почв с лугово-болотными почвами и солодями. КР почвенного покрова данных местоположений варьирует от 2 единиц в Приобье до 4 в Барабе; КС - от 0,4 в Приобье до 1,2 на высокой геоморфологической ступени Барабинской низменности; максимальные коэффициенты контрастности изменяются от 8 в Приобье до 18-23 на низкой геоморфологической ступени Барабы. Интегральный показатель неоднородности почвенного покрова (КН) в целом ниже в Барабе, чем на Приобском плато, в связи с доминированием мегамассивных ЭПА аккумулятивных позиций Барабинской низменности, их несложностью и неконтрастностью. В Приобье больше разнообразие почвенных видов, связанное с развитием микрорельефа на приподнятых равнинных поверхностях трансэлювиально-аккумулятивных ландшафтов.

4. Показано, что ЭПА, ареалы ЭПС или ареалы почвенных комбинаций второго уровня сложности, приуроченные к определенным элементам мезорельефа, дифференцируемым по доминированию одного или комплекса взаимообусловленных геохимических процессов, и описываемые конкретными морфогенетическими и морфометрическими показателями почвенного покрова, характеризуются определенным набором агроэкологических условий и лимитирующих факторов, обусловливающих выбор видов сельскохозяйственных культур и элементов систем земледелия, что позволяет рассматривать данные ареалы как элементарные ареалы агроландшафта или виды земель.

5. Показано, что агроэкологическая типология земель осуществляется на основе анализа совокупности факторов: 1- экологические условия видов земель (ЭАА), 2 - лимитирующие факторы, 3 – общность приемов их преодоления или адаптации.

Картографическое выделение агроэкологических типов земель или топология земель осуществляется путем объединения ЭАА, отнесенных к одному типу использования.

6. На основе обобщения полученных материалов сформирована ландшафтно-экологическая классификация земель Приобского плато и Барабинской низменности. Выделены следующие основные группы земель: плакорные, эрозионные, переувлажненные, солонцовые, солонцово-солончаковые, засоленные. Подгруппы выделены по степени проявления фактора, определяющего содержание группы – всего 20 подгрупп.

7. Показано, что практическое применение морфометрических и морфогенетических показателей СПП для агроэкологической оценки земель и землеустройства основано на принципе выделения производственных участков в пределах агроэкологического типа земель. Доказано, что критерием оптимальности топологического разделения территории является снижение коэффициента контрастности и неоднородности почвенных комбинаций производственных участков.

8. Дано обоснование перечня почвенных свойств, определяющих контрастность почвенного покрова в ландшафтах лесостепи Западной Сибири. К ним относятся: уровень залегания карбонатов в почвенном профиле, степень увлажненности почвенного профиля, степень проявления осолодения, засоления, солонцеватости, мощность гумусового горизонта, содержание гумуса, степень проявления водной эрозии. Разработана группировка почв по степени выраженности данных свойств и матрица признаков для расчета коэффициента контрастности почвенных комбинаций.

9. Доказано, что на автоморфных и автоморфно-полугидроморфных типах земель существует высокая корреляция между коэффициентом контрастности почвенного покрова и урожайностью зерновых культур (R = 0,74), что позволяет использовать данный показатель для прогноза потенциальной продуктивности выделяемого участка.

10. Сформулированы основные принципы применения информационных технологий для агроэкологической оценки земель сельскохозяйственного предприятия и проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия (АЛСЗ). Информационной базой для АЛСЗ является интегрированная информационная система, содержащая следующие блоки: 1) ГИС, как аппаратно-программный комплекс для сбора, управления, анализа и отражения пространственно-определенных данных; 2) БД с возможно более полной первичной информацией о природных и производственных ресурсах объектов землепользования; 3) блок математического моделирования и оптимизационного выбора систем земледелия и землеустройства.

11. Основой интеллектуальной системы является картографическая информация о хозяйстве на базе ГИС-технологий с широко развитой структурой информационных слоев, непосредственно связанных со специализированными базами данных и блоком математического моделирования.

12. Установлена последовательность моделирования АЛСЗ с применением информационных технологий: агроэкологическая оценка земель на основе максимальной дифференциации территории хозяйства на ЭАА, оценка потенциальной продуктивности земель, моделирование долгосрочного функционирования земледелия (продуктивность севооборотов), экономико-математическое моделирование функционирования хозяйства (системы обработки почвы, удобрений, защиты растений и т. д.).

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи, материалы конференций, брошюры и тезисы

1.  Семендяева требования при мелиорации солонцов/, //Земледелие.- 1991.- №11. – С.68-70.

2.  Семендяева солей в профиле луговых многонатриевых солонцов Западной Сибири /, , //Сибирский вестник сельскохозяйственной науки.–1996.- №1-2. – С.3-8.

3.  Южаков экспертной оценки плодородия почв /, // Тез. докл. II съезда почвоведов России/С.-Петербург, 1996. - Кн.2.

4.  Добротворская аспекты использования аккумулятивных равнин Барабы и Северной Кулунды/ //Мат. науч. чтений, посв. 100-летию закладки первых полевых опытов . (8 июля 1997 г.)/ Новосибирск, 1997.- С.55-57.

5.  Добротворская стронций в лесостепных и степных ландшафтах Западной Сибири/ , // Почвоведение.. – 2001. - №2.- С.192-203.

6.  Усолкин характеристика, свойства и плодородие черноземно-луговых комплексных солонцеватых почв северо-восточной Барабы в связи с их обработкой/ , , // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки№3-4. - С.11-15.

7.  Семендяева ограничивающие факторы в производстве зерна как основа типизации земель в лесостепи Западной Сибири/, , //Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика: Материалы научно-практической конференции – Кемерово: СО РАСХН, Кемеровский НИИСХ, Кемеровский СХИ, <Экспо-Сибирь>– С.14-15.

8.  Использование геоинформационных систем для оценки земель сельскохозяйственного назначения/ , , // Геоэкологические проблемы почвоведения и оценки земель: Материалы международной научной конференции. - Томск, 2002 – с. 478-481.

9.  Каличкин разработки АЛСЗ для хозяйств Сибири с использованием компьютерных технологий/ , , //Современные проблемы земледелия и экологии: Сб. докл. Междунар. научно-практ. конфсент. 2002.- Курск: ВНИИЗиЗПЭ, 2002. – с. 291 – 294.

10.  Калюжин создания цифровых почвенных и землеустроительных карт для целей оценки природно-ресурсного потенциала земель сельскохозяйственного назначения/, , //Современные проблемы геодезии и оптики: Сб. материалов LIII международной науч.-технической конф., посвященной 70-летию СГГА. 11-21 марта 2003 г. Ч. III/ СГГА. – Новосибирск, 2003. – С.269-271.

11.  Особенности построения интеллектуальной системы в землепользовании/, , // Научная сессия МИФИ-2003. Сб. науч. тр. Т.3. Интеллектуальные системы и технологии. М.: МИФИ, 2003. - С.193-194.

12.  Добротворская информационно-аналитической системы для агронома/ , , //Информационные системы и технологии: Сб. матер. Межд. научно-технич. конф. 22-25 апреля 2003 г. Т.3/ НГТУ. – Новосибирск, 2003. – С. 41.

13.  Южаков экспертной оценки сравнительной продуктивности почв с использованием ГИС-технологий/ , // Информационные технологии, информационные измерительные системы и приборы в исследовании сельскохозяйственных процессов: Агроинфо-2003. Материалы Межд. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 22-23 октября 2003 г.). Ч.2 / Новосибирск, 2003. – С.107-110.

14.  Власенко агроландшафтов и пути ее оптимизации /, //Сибирский вестник сельскохозяйственной науки№2.- С. 86-88.

15.  Добротворская структур почвенного покрова с применением ГИС-технологий/ , //Почвы - национальное достояние России: Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов 9-13 августа 2004 г.- Кн.2. – Новосибирск: «Наука-центр», 2004.- С.157.

16.  Власенко геоинформационных систем в агропромышленном комплексе/ , , и др.// ГЕО-Сибирь-2005. Т.3. Землеустройство, кадастр земель и недвижимости, лесоустройство. Ч.1: Сб. материалов научн. конгресса «ГЕО-Сибирь-2005», 25-29 апреля 2005 г., Новосибирск/ – Новосибирск: СГГА, 2005.- С.3-9.

17.  Добротворская рабочее место агронома – интеллектуальный инструмент проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия/ , , // Информационные технологии, системы и приборы в АПК. Ч.1. Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «АГРОИНФО-2006» (Новосибирск, 17-18 октября 2006 г.). – Новосибирск, 2006. – С.201-210.

18.  Власенко программа для расчета доз азотных удобрений в хозяйстве и оценки их эффективности/ , , . и др // Информационные технологии, системы и приборы в АПК. Ч.1. Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «АГРОИНФО-2006» (Новосибирск, 17-18 октября 2006 г.). Россельхозакадемия. Сиб. отд-ние. – Новосибирск, 2006. – С.73–77.

19.  Добротворская неоднородность почв местного агроландшафта как критерий типизации земель/ , , и др.//Деятельность академика в становлении и развитии сибирской аграрной науки: Материалы Междунар. науч. конф., посвящ. 95-летию со дня рожд. акад. (Новосибирск, 20-22 марта 2006 г.)/РАСХН Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 2007. - С.143-151.

20.  Добротворская и методологические аспекты создания информационно-справочной системы сельскохозяйственного назначения/ , //Организация почвенных систем (методология и история почвоведения): Тр. II Национальной конференции с международным участием, Пущино, Московская обл.,5-9 ноября 2007 г. – Пущино, 2007. – С.52-56.

21.  Добротворская почвенные комбинации Приобского плато и агроэкологическая типизация земель/ // Почвы Сибири: генезис, география, экология и рациональное использование: Матер. конф., посвящ. 100-летию , 1-4 декабря 2007 г., Новосибирск. – Новосибирск, 2007. – С

22.  Добротворская влагообеспеченности почв в агроландшафте как агроэкологический критерий типизации земель/ // Проблемы землепользования в зоне рискованного земледелия: Матер. Межд. науч.-практич. конф. - Саратов, 2007. – С. 43-46.

23.  Добротворская рабочее место агронома как инструмент для проектирования и ведения адаптивно-ландшафтных систем земледелия/, , //Качество и точность сельскохозяйственных процессов: материалы междунар. семинара по прецизионным методам ведения сельского хозяйства. 23-28 сент. 2007 г., Новосибирск, Россия/Новосиб. гос. аграр. ун-т. – Новосибирск, 2008. –С.30-34.

24.  Добротворская требования сельскохозяйственных культур в системе оценки и типизации земель Западной Сибири/, //Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 2008, №12.- С. 32-39.

25.  Добротворская -экологическая классификация земель Приобского плато Западной Сибири/// Сохраним почвы России. Материалы V съезда Всероссийского общества почвоведов им. . Ростиздат, Ростов-на-Дону, 18-23 авг. 2008 г. - С.466.

26.  Альт программа для разработки схемы землеустройства с использованием ГИС-технологии/ , , //Сибирский вестник сельскохозяйственной науки.- 2008.- №9.- С.76-82.

27.  Добротворская почвенного покрова северной лесостепи Барабы в системе агроэкологической оценки земель/// Проблемы рационального использования малоплодородных земель: Материалы Межд. науч.-практ. конф.(г. Омск, 28-29 апреля 2009 г.)/РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИСХ – Омск: 2009. - С.32-36.

Методические рекомендации и пособия

28.  Каличкин сельскохозяйственных культур в Томской области на основе экспертной оценки продуктивности земель/ , А. И Южаков, , //Методич. рекомендации. Томск, 200с.

29.  Пособие по возделыванию зерновых культур в Новосибирской области//Под ред. / Россельхозакадемия. Сибирское отделение, ГНУ СибНИИЗХим СО РАСХН, департамент АПК администрации Новосибирской обл. – Новосибирск, 2006. – 104 с.

30.  Власенко солонцовых земель Барабы и Северной Кулунды/ , , и др.//Методич. пособие/РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИЗХим. – Новосибирск, 2006. – 28 с.

31.  Власенко информационного обеспечения агроэкологической оценки земель для проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия с использованием ГИС-технологий/, и др. // Методич. пособие/Россельхозакадемия, Сиб. отд-ние, СибНИИЗХим. – Новосибирск, 2007. – 40 с.

Монографии

32.  Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Новосибирской области / Под ред. и ( в коллективе авторов). - Новосибирск, 2002.-387 с.

33.  Семендяева и практические аспекты химической мелиорации солонцов Западной Сибири/, . - Новосибирск, 20с.

34.  Семендяева мелиорации и сельскохозяйственного использования солонцов лесостепной зоны Западной Сибири/, // Генезис и мелиорация почв солонцовых комплексов. Под общ. ред. . – М.: Россельхозакадемия, 2008. - С.147-153.

Свидетельство:

, , . Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № «Автоматизированное рабочее место агронома-землеустроителя (АРМ землеустроителя)».

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4