Применение географической системы координат для земельных участков позволяет осуществить наложение почвенных выделов на Для почвенного обследования были выделены: ? почвенный профиль и почвенные горизонты ? почвенные контуры в естественных границах


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени М.В. ЛОМОНОСОВА

На правах рукописи





Литвинов Юрий Алексеевич


«ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ, ГАРМОНИЗАЦИЯ И АНАЛИЗ РАЗНОРОДНЫХ
ПОЧВЕННО
-
ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ДАННЫХ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА (НА ПРИМЕРЕ
РОСТОВСКОЙ
ОБЛАСТИ)»



Специальность

03.02.13

-

почвоведение




АВТОРЕФЕРАТ


диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук


















Москва
-

201
8

г.

2


Работа выполнена на кафедре почвоведения и оценки земельных ресурсов
Академии
биологии и биотехнологи
й

имени Д.И. Ивановского Южного федерального университета


Научные руководители
:

Шоба Сергей Алексеевич


доктор биологических наук,
чл.
-
корр. РАН, профессор, декан
факультета почвоведения ФГБОУ ВО «Московский
государственный университет имени М.В. Ломоносова»


Голозубов Олег Модестович

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник
кафедры географии почв

факультет
а

почвоведения ФГБОУ
ВО
«
М
осковский государственный университет

имени М.В.

Ломоносова
»

Официальные
оппоненты:

Рожков Вячеслав Александрович

доктор сельскохозяйственных наук, чл.
-
корр. РАН,
профессор, главный научный сотрудник Почвенного
института им. В.В. Докучаева

РАН


Самсонова Вера Петровна

доктор биологических наук, доцент факультета
почвоведения ФГБОУ ВО
«Московский государственный
университет имени М.В.

Ломоносова»


Богатырев Лев Георгиевич

кандидат биологических наук, доцент факультета
почвоведения ФГБОУ ВО
«Московский государственный
ун
иверситет имени М.В.

Ломоносова»


Защита ди
ссертации состоится «
29
»
мая 2018

г
.

в
15:30
часов на заседании
диссертационного совета
МГУ.03.05

Московского государственного
университета
имени

М.В.

Ломоносова
, факультет почвоведения,
аудитория
398
М


E
-
mail:

[email protected]

С диссертацией можно ознакомиться в отделе диссертаций научной библиотеки МГУ имени
М.В.

Ломоносова (Ломоносовский просп., д. 27) и на сайте ИАС «ИСТИНА»:
http
://
istina
.
msu
.
ru
/
dissertations
/…
.

Автореферат разослан
«


»

г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

,


доктор биологических наук






Н.О.

Ковалева

3


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность
.

В настоящее время крайне актуальным является вопрос рационального
использования почвенных ресурсов страны и одновременно повышения интенсивности
сельскохозяйственного производства. Эти задачи должны решаться реализацией
сбалансированных управленческих реше
ний и применением современных агро
-

и
информационных технологий (Кирюшин, 2006, 2016
;

Сычев, 2008
;

Концепция развити
я
государственного мониторинга

,

2010). Последние крайне необходимы для характеристики
и учета почвенных ресурсов, создания реестра почв, пр
оектирования адаптивно
-
ландшафтных систем земледелия, прогнозирования поведения почвенных систем при
антропогенном воздействии (Рожков, 2014
;

ФЗ 681 «О государственном экологическом
мониторинге…», 2013).

Информационные технологии уже используются в ряде ре
гионов Российской
Федерации для задач
агроэкологического мониторинга

и созрела необходимость перевода
почвенных данных в цифровую форму. Данные почвенных обследований хранятся в
большинстве своем на бумажных носителях или в сканированной форме, не предназн
аченной
для цифровой обработки.
Более 100 лет назад Г.Ф. Нефедовым (1908) были сформулированы
принципы целенаправленного почвенного картографирования, которые на тот момент не
могли быть реализуемы. Средне
-

и крупномасштабная почвенная картография стала
ра
звиваться по
д
окучаевскому пути, когда картографированию подлежат в первую очередь
классификационно
-
значимые свойства и признаки. Тем не менее, черты подхода Г.Ф.
Нефедова
-

картографирование отдельных почвенных признаков и свойств

-

нашли свое
отражение в

составлении агрохимических картограмм, карт агропроизводственных групп,
эрозионно
-
опасных земель и т.д. Очерки почвенных обследований, став своего рода базами
данных почв, содержали в себе широкий спектр показателей, не отражающихся
непосредственно на кар
те. Структурировать большие объемы разнородной информации без
компьютерного анализа невозможно. Отсюда вытекает необходимость инвентаризации
почвенно
-
географических данных совместно с их гармонизацией.

Поскольку в задач
и

агроэкологического мониторинга вовл
екается широкий спектр почвенной информации,
необходима оцифровка и векторизация почвенно
-
географических данных, а также
структуризация
агрохимических данных
, представленных в цифровой, но неупорядоченной
форме.

Модельным регионом для адаптации информацио
нных технологий, формирования
реестра почв и решения прикладных задач использования почв послужила Ростовская
область. С одной стороны
,

Ростовская обла
сть является одним из важнейших

стратегических
субъектов РФ. Занимая ведущие позиции в области сельского
хозяйства (2
-
е место в стране),
энергетики, промышленности и добычи полезных
ископаемых, область

характеризуется
высокой степенью антропогенной преобразованности, в том числе и геофизического
4


характера (Материалы почвенного обследования
,
1955
-
1991; Доклад
о состоянии…, 2010;
Агроэкологическое состояние…, 2008; http://www.donland.ru).
С другой стороны,

в
настоящее время накоплен большой объем почвенной информации, характеризующийся
своей разномасштабностью, хронологией получения и
разнородными
источниками да
нных
(Крыщенко, 2007
;

Безуглова, 2008; Голозубов, 2013).

В связи с этим, становится актуальным
вопрос о сопоставимости разнородной информации и возможности её использования в
решении современных задач агроэкологического мониторинга.

Цель:
Провести
инвентаризацию, гармонизацию и семантический анализ разнородной
информации о почвенных ресурсах Ростовской области для решения задач
агроэкологического мониторинга с применением методов цифровой почвенной картографии
и моделирования.

Задачи:

1.

Выполнить инв
ентаризацию и провести анализ разнородной, разномасштабной,
разновременной информации о почвенном покрове Ростовской области с целью
определения полноты, достоверности и
совместимости накопленных

данных.

2.

Выполнить структурирование семантической составляющ
ей материалов почвенных
обследований (легенд карт, очерков почвенных обследований, ведомостей мониторинга
плодородия), включающее дизагрегацию данных, гармонизацию показателей и
корреляцию классификаций (авторских, местных, устаревших) между собой и с
«
Кла
ссификацией и диагностикой почв СССР (1977 г.)
»
.

3.

Разработать принципы адаптивного динамического формирования и применения
регионального реестра почв для Зерноградского района Ростовской области на основе
структурированной
,

пополняемой
,

разнородной

почвенно
-
географической информации.

4.

Разработать механизмы применения разнородной почвенно
-
географической информации
о почвенном покрове Ростовской области для решения научно
-
прикладных задач
агроэкологического мониторинга, кадастровой оценки
сельскохозяйственных з
емель

и
статистической
оценки изменения содержания гумуса в почвах Ростовской области на
основе регионального реестра.

Научная новизна исследований.

На примере Ростовской области

п
роведена
инвентаризация материалов почвенного и агрохимического исследования

за период

с 1939 г.
по настоящее время.
Установлено, что сбор разнородных почвенных данных возможен
только с применением программного обеспечения, ориентированного на специфику сбора
данных в региональных дата
-
центрах для целей агроэкологического мониторинга.
Использование больших массивов разно
родной почвенно
-
географической информации в
распределенной сети дата
-
центров позволило применить алгоритмы динамического расчета,
визуализации, масштабирования тематических карт в режиме онлайн.
На основе применения
разнородной почвенно
-
географической инфо
рмации для задач агроэкологического
мониторинга автором были выявлены закономерности
её
совместного использования,
5


разработаны и апробированы алгоритмы автоматической обработки больших массивов
разнородных почвенно
-
геогра
фических данных, представленных в п
одавляющем
большинстве

материалами крупномасштабных почвенных и агрохимических обследований.

В рамках исследования
составлен

региональный реестр по
чвенных ресурсов,
формирующийся

на базе крупномасштабного почвенного и агрохимического обследования
территор
ии региона. Исследована динамика содержания гумуса Зерноградского района
Ростовской области за
60
-
летний период исследований. Выявлена тенденция к снижению
содержания гумуса в почвах земель сельскохозяйственного назначения.

Положения, выносимые на защиту.

1.

Структурирование почвенных описаний путем
их разделения

на таксономические
единицы (дизагрегация), корреляция классификаций

почв

и гармонизация (методы
обеспечения сопоставимости) разнородных архивных почвенно
-
географических
данных совместно с актуальными
данными агрохимических и почвенных
обследований позво
ляет

семантически упорядочить информацию и сделать её
пригодной для задач цифровой обработки больших объемов
данных в

целях
агроэкологического мониторинга.

2.

Региональный электронный реестр почв формируетс
я на основе легенд
крупномасштабных почвенных карт и с учетом результатов почвенных и
агрохимических обследований, что позволяет обобщать и группировать данные в
зависимости от поставленных целей: проведения агроэкологического мониторинга,
кадастровой оцен
ки или мероприятий, направленных на охрану почвенного покрова
региона.

3.

Накопленная в распределенной базе данных разнородная, разновременная и
разномасштабная почвенно
-
географическая информация компенсирует неполноту
данных за
счет кумулятивного
,
синергетич
еского эффекта, а также обеспечивает
верифицируемость первичной информации и воспроизводимость расчетных
алгоритмов, доступных для различных целей научно
-
практического характера.


Теоретическая и практическая значимость.

Теоретическая значимость
диссертаци
онного исследования заключается в разработке
подход
а
, обеспечивающ
его

возможность

проведения
машинн
ой

обработк
и

больших объемов разнородных почвенных

данных

за счет
их структурировани
я

и
обеспечения сопоставимости информации путем
гармонизации показателей,

и классификационной корреляции между авторскими, местными
классификациями и классификацией почв 1977 г.

В рамках подхода проведена
инвентаризация разнородных данных почвенно
-
географического обследования Ростовской области,
которые представлены
: 2
среднем
асштабными
(1:500

000)
почвенными картами Ростовской области (1939

и
1985 гг.)
;

42 среднемасштабными

(1:100

000)

карта
ми

районов Ростовской области
;

617
крупномасштабными почвенными картами (М: 1:10

000


1:25

000) хозяйств области 1955


6


1995 гг., охватыв
ающими
73

% от территории области; отчетами регулярных
почвенных
обследований хозяйств

1977
-
1995 гг., (для территорий некоторых хозяйств имеются данные
2
-
3 туров обследований); результатами 6 туров агрохимических обследований хозяйств
Ростовской области.

Структурирование семантической составляющей карт позволило провести
векторизацию материалов крупномасштабного почвенного обследования 20% территории
Ростовской области (общая площадь 1 362 592 га),

что подготовило основу для
пространственно
-
статистического

анализа разнородных
почвенно
-
географических
данных.

На основ
е

подхода р
азработаны

механизмы

адаптивного динамического
формирования и применения регионального реестра почв
на примере
Зерноградского
и
Аксайского
район
ов

Ростовской области. Подход позвол
яет

решать
на основе
структурированной разнородной почвенно
-
географической информации
широкий спектр
задач научно
-
практического
характера,

таких как
проведение агроэкологического
мониторинга, кадастровая оценка земель сельскохозяйственного назначения,
оценка
изменения содержания гумуса в почвах

Ростовской области.

Апробация результатов исследований.

Материалы работы были представлены на
различных научных мероприятиях
:

V

съезд общества почвоведов им. В.В. Докучаева в 2008
г. (г. Ростов
-
на
-
Дону),
VI

съезд почвов
едов им. В.В. Докучаева в 2012 г. (г. Петрозаводск),
Международная конференция и семинар,

посвященн
ые

цифровой почвенной картографии и
моделированию в 2013 г. (Москва), Международная конференция «Современное состояние
черноземов в 2013 г. (г. Ростов
-
на
-
Дону),
VII

съезд общества почвоведов им. В.В. Докучаева
в 2016 г. (г. Белгород).

Публикации.
По результ
атам исследования опубликовано
20

научных работ, включая
4

статьи из списка RSCI

и

Scopus
, 4 статьи из перечня ВАК РФ,

и

6

свидетельств о
регистрации на программные продукты

и базы данных
.

Личный вклад в работу.

Диссертация является результатом многолетних

(2009


201
7

гг.) исследований. Автором сформулированы цель и задачи исследования, проанализированы
полученные результаты, сделаны итоговые выводы.
Автор принимал непосредственное
участие в инвентаризации и структурировании семантической составляющей разн
ородных
почвенно
-
географических данных. На основе структурированных данных автором был
сформирован реестр почвенных ресурсов Зерноградского района Ростовской области и
созданы таблицы почвенных показателей
. Сформированные таблицы были использованы

при расч
ете доз внесения минеральных удобрений и нормативной урожайности зерновых
культур

в подсистемах
ПГБД РФ «Расчет потребности в минеральных удобрениях под
планируемую урожайность» и «Расчет нормативной урожайности зерновых культур».

Разработаны алгоритмы машинной обработки разнородных и неполных почвенных данных.
Автор принимал непосредственное участие в создании (тестировании) программных
продуктов для внесения почвенной и агрохимической информации


локальная версия ПГБД
7


РФ v7 и v7
_mini, программы векторизатора почвенных карт «
Soil
_contour. В работе
представлены материалы, полученные в соавторстве с научным руководителем,
аспирантами, магистрами, а также студентами, которые выполняли свои исследования под
руководством автора.

Струк
тура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы. Она изложена
на 14
7

страницах, содержит 14 таблиц, 27 рисунков. Список отечественной и зарубежной
литературы насчитывает 183 наименования
, в том числе 27 на ино
странных языках.

Во
второ
й

том

включены

9 приложений


таблиц структурированных данных по исходным
материалам.

Автор выражает глубокую благодарность
Крыщенко

В.С.

за помощь в подготовке
теоретической части диссертации. Бакалаврам, магистрам и аспирантам з
а участие в
подготовке и векторизации картографических материалов. Директору ФГБУ ГЦАС проф.
Назаренко О.Г. за предоставление материалов агрохимического обследования Ростовской
области. Профессору кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФ
У
Безугл
овой
О.С. за консультации по объекту исследования и архивным материалам почвенного
обследования. Заведующему кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФУ
Минкиной Т.М. за предоставление материалов мониторинга импактной зоны
филиала «ОГК
-
2» «Новоче
ркасская ГРЭС»
, консультацию и помощь в формировании методики оценки
накопленного
загрязнения почв тяжелыми металлами
, обусловленными

атмосферн
ыми
выбросами предприятия
.
Автор благодарит научного руководителя Шобу С.А.

за

помощь и
консультации на всех этапах работы.

Автор выражает искреннюю благодарность Голозубову
О.М. за

поддержку и консультации в процессе подготовки диссертации, коллективам
почвенных дата
-
центров (Алябиной И.О., Кайдаловой Н.В., Колесниковой В.М., Черно
вой
О.В.) за совместную работу, в ходе которой производился обмен идеями и результатами.

Исследования проводились при финансовой поддержке
Министерства образования и
науки Российской Федерации, проект № 5.948.2017/ПЧ
,
грантов РФФИ № 16
-
04
-
00592

и


15
-
04
-
03564
.

8


СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Сравнительный анализ и результаты инвентаризации разнородной
почвенно
-
географической информации для почвенных ресурсов
Ростовской
области
(Обзор литературы)

Изучением и картографированием почвенного покрова Ростовской обл
асти
занимались выдающиеся ученые
-
почвоведы: В.В.

Докучаев, С.А. Захаров, С. А. Яковлев, Л.
И. Прасолов, А. М. Панков, С. И. Тюремнов, Я. Я. Витынь, Б. Б. Полынов, И. З. Имшенецкий,
М. А. Орлов, Е. С. Блажний, В. А. Ковда, К. С. Кириченко, С. В. Зонн
, Е. В. Рубилин, К. И.
Трофименко, Ф. Я. Гаврилюк (Крупенников, 1981; Гаврилюк, 1983; Иванов, 2003; Крыщенко,
2007; Безуглова, 2008). Особое место в исследованиях Рост
овской области отводится трудам

С.А. Захарова


четырех
томной монографии о почвах Ростовс
кой области (1940 г) и
почвенной карте Ростовской области масштаба 1:500 000 (1939 г.), которые не потеряли своей
актуальности и в наши дни (Безуглова, 2008;
Крыщенко, 2010, Вальков, 2010,
Голозубов,
2013).

За более чем
7
0
-
летний период крупномасштабных о
бследований территории региона
был накоплен огромный объем информации, выраженный в материалах почвенного и
агрохимического обследования Ростовской области, который, к сожалению, после
распада

СССР был частично утерян (Рухович, 2015, 2016).

Детальное агрох
имическое обследование почв региона стартовало в 1964 г. после
организации в СССР агрохимической службы. С 1964 по настоящее время в некоторых
хозяйствах Ростовской области проведено 6
-
8 туров обследования, выявлены изменения в
содержании подвижных форм пи
тательных элементов, кислотности и щелочности почв.
Следует отметить, что после
ликвидации структуры ГИПРОЗЕМ
ов их функцию частично
взяла на себя агрохимическая служба РФ. На базе центр
а

агрохимической службы

ФГБУ
ГЦАС «Ростовский»
,
а также
кафедры почвове
дения
Южного федерального университета

происходит накопление и оцифровка
разнородных почвенно
-
географических данных и
актуальных данных
агрохимического обследования.

В главе рассматриваются принципы систематизации разнородной почвенно
-
географической информ
ации в зависимости от пространственно
-
географических
характеристик, источников, хронологии получения информации, типов и форматов данных.

На основании анализа нормативно
-
правовых документов Министерства сельского
хозяйства и Правительства РФ определяются з
адачи агроэкологического мониторинга на
основе разнородной почвенно
-
географической информации (Методические рекомендации,
2003;
Концепция развития государственного мониторинга…, 2010
; Постановление
Правительства РФ, 2013; Постановление Правительства Россий
ской Федерации, 2010).
Приводится краткий обзор терминологической базы и теории агроэкологического
мониторинга земель сельскохозяйственного назначения (ГОСТ 28441
-
99; ГОСТ 27593
-
88;
9


Кирюшин, 2005, 2011). Анализируется российский и международный опыт примен
ения
разнородной почвенно
-
географической информации в задачах агроэкологического
мониторинга (ИС ПГБД РФ,
NASIS
,
ASRIS
,
CANSIS
,
NSDB
).

Глава 2. Объект и методы исследования

2.1. Объект исследования

Объектом исследования является почвенный покров Ростовской области и
разнородная почвенно
-
географическая информация, накопленная для территории региона.
Источниками
почвенной
информации служат материалы почвенн
ых изысканий, которые
проводились НИИ ЮЖГИПРОЗ
ем и Ростовским государственным университетом (ЮФУ) в
период с 1939 по
настоящее время
.

Источниками агрохимической информации послужили
архивные и актуальные
данные мониторинга показателей плодородия земель
сельскохозяйственного назначения, предоставленные

государственным центром
агрохимической службы России «Ростовский».

Таким образом, в работе анализируются следующие
почвенно
-
географические данные
:

1)

Среднемасштабные (1:500

000) почвенные карты территории Ростовской области,
выполненные в период с

1939 по
1986 гг.

2)

Среднемасштабные (1:100

000) почвенные карты административных районов
Ростовской области, выполненные в период с 1954 по 1986 гг.

3)

Материалы крупномасштабного почвенного обследования хозяйств Ростовской
области (почвенные карты в масштабе 1:10

000
-
1:25

000 и очерки), выполненные в период с
195
4

по 199
4

гг.

4)

Очерки средне
-

и крупномасштабных почвенных обследовани
й

территории
Ростовской области с 1955 по 1996 гг.

5)

Список почв Ростовской области, сформированный на основе материалов
крупномасштабного поч
венного обследования (2006 г.)
, насчитывающий более 4000
наименований
.

6)

Материалы агрохимического обследования хозяйств Ростовской области
(агрохимические картограммы и ведомости агрохимического обследования), выполненные в
период с 1964 по настоящее время.

В качестве модельных регионов, выбраны Зерноградский и Аксайский районы
Ростовской области с высокой степенью сельскохозяйственной освоенности (90

%
территории). В составе достаточно однородного почвенного покрова Зерноградского района
преобладают чернозе
мы обыкновенные (предкавказские) тяжелого (глинистого и
тяжелосуглинистого) гранулометрического состава. Аксайский район представлен
пойменными ландшафтами с преобладанием полугидроморфных (лугово
-
черноземные) и
гидроморфных почв (луговые, аллювиальные поч
вы).



10


2.2. Методы исследования

2.2.1. Методы дизагрегации и гармонизации разнородных почвенных данных

Особое место в исследовании, в связи с разнородностью информации, занимали
методы дизагрегации и гармонизации почвенных данных (Безуглова, 2008; Белоусова,
Мешалкина, 2012; Герасимова, 2010).

Семантическая часть материалов почвенного обследования обычно н
е
структурирована и хранится в легенде почвенной карты или материалах почвенного очерка
в виде наименований почвенных
выделов
.
Поскольку почвенные карты и очерки были
выполнены в разные временные промежутки, то неизбежным является наличие
в
наименованиях

п
очвенных выделов устаревших, местных названий и неточностей
. К
типичным неточностям можно отнести

следующ
е
е
:

1. В наименовании почвенной разности указывается часть названия таксона.

2. Использование местных, устаревших названий, а также названий не
связанных с
классификацией почв 1977 (на уровне типа, подтипа).

3. Пестрота показателей гранулометрического состава, почвообразующих пород,
каменистости, водной и ветровой эрозии, засоленности и т.д.

4. Ошибки и неоднозначность в названиях почвенных таксон
ов.

Во избежание переноса неточностей в векторизованные материалы нами была
проведена процедура «фильтрации» данных, в ходе которой были выявлены
классификационные нестыковки, неточности и ошибки в наименовании почвенных
разностей.
В целях накопления, хран
ения и эффективного использования разнородных
данных в практических задачах они должны пройти процедуру дизагрегации и гармонизации
,
т.е. должны быть
с
т
руктурированы и приведены к стандартной форме

(
рисунок 1
)
.

Применение методов дизагрегации и фильтрации
позволило структурировать почвенную
информацию, что обеспечило сопоставимость разнородных данных.

Для материалов средне
-

и крупномасштабного почвенного обследования был
разработан подход, в результате которого наименования почвенных выделов были собраны
в

21 группу признаков, отражающих почвенный покров региона. Следует отметить, что
наименования почв представлены в классификации почв СССР 1977 г., с использованием
местных наименований почв и производственных характеристик, что сильно усложняет
задачу стру
ктурирования информации.

2.2.2. Выделение элементарных почвенно
-
земельных участков

Для задач совместного использования разнородных пространственных данных нами
был использован метод выделения элементарных почвенно
-
земельных участков (
рисунок 2
).
Элементарн
ый почвенно
-
земельный участок является результатом совмещения почвенного
контура с однородными условиями рельефа, гидрологии, границами землепользований,
элементарными участками агрохимического обследования, растительности и т.п.

11


Границы земельных участков

определяются внутрихозяйственными схемами и
кадастровыми планами в метрической системе с привязкой к реперным точкам на местности,
а также дистанционным зондированием или средствами географического позиционирования
в географической системе координат с ана
логичной погрешностью.


Рис
унок 1


Принцип дизагрегации семантической части крупномасштабных почвенных
карт
.

Применение географической системы координат для земельных участков позволяет
осуществить наложение почвенных выделов на
внутрихозяйственный план землеустройства.
Применяя метод дробления без потери информации, можно выделить элементарные
почвенно
-
земельные участки, каждый из которых характеризуется как однородными
почвенно
-
генетическими характеристиками, так и единым характ
ером использования, и
антропогенным воздействием (Крыщенко, 2010).



Рисунок 2


Принципы выделения элементарных
почвенно
-
земельных участков
.


12


2.2.3. Принципы систематизации объектов
агроэкологического мониторинга

На основании анализа
материалов почвенного и агрохимического обследования,
нормативно
-
правовых документов и стандартов (ГОСТ 27593

88
,

Приказ
от 04.05.2010

№15
0
, ЕГРПР v1, Концепция Минсельхоза и др.), в том числе зарубежных (ISO 28258, ISO
15903, ISO 10381 и др.), нами был ра
зработан подход в выделении объектов
агроэкологического мониторинга. Основным критерием выделения объектов являлось
наличие пространственной привязки.
Для агрохимического обследования были выделены
(
рисунок 3
):



почвенные профили и почвенные слои;



земельные

участки (сельскохозяйственные полигоны, поля севооборота);



точки почвенного обследования (индивидуальные образцы) с определенными
координатами;



смешанные образцы (центроиды земельных участков или элементарные участки
агрохимического обследования).

Для поч
венного обследования были выделены:



почвенный профиль и почвенные горизонты;



почвенные контуры в естественных границах;



репрезентативный почвенный профиль, описывающийся пространственно как контур,
но обладающий атрибутами почвенного профиля.


Рисунок 3


Принципы систематизации объектов почвенного и агрохимического
обследования
.

Отдельно следует выделить объекты, которые получены путем взаимодействия разнородной
почвенной информации, как почвенной, так и агрохимической:



почвенные контуры в границах земель
ных участков;

13




элементарные участки агрохимического обследования;



гриды (расчетные сетки, растровые картограммы) по различным почвенным
показателям.

2.2.4. Методика векторизации архивных почвенных карт

Для получения векторных данных из растровой информации и операций с ними
был
а

использована
оригинальная методика векторизации архивных материалов почвенного
обследования. Отличительной особенностью методики является возможность

связыват
ь

пространственное расположение контура, его атрибутивные показатели

и
комплексность,
указываемые в легенде почвенной карты

(Крыщенко, 2010; Голозубов, 2013)
.


К особенностям методики относится её о
риентированность на решение почвенных
задач
, что

выражается

в
возможности добавления
точечных объектов
-

разрезов, для которых
кроме координатной информации указывается также
информация о географическом
положении, морфологическом описании профиля и данны
е

физико
-
химических анализов.
Добавление атрибутивной информа
ции осуществляется посредством формы ввода V7_ТМ,
что является еще одной отличительной особенностью методики
-

использования набора
тематически

(объектно)

-

ориентированных программ.

Атрибутивная информация по
образцам генетических горизонтов разреза хран
ится в присоединенной таблице, и может
быть визуализирована по мере необходимости.

Атрибутивное наполнение почвенных карт обеспечивается наличием
унифицированных списков
-
классификаторов, разработанных на основе
структурированных
наименований почвенных выд
елов из очерков и легенд почвенных карт. В процессе внесения
данных
«пустые»
поля

по отдельным факторам представляются значением «не определено»,
что
в большей степени отражает действительность
, и могут

быть скорректирован
ы

в процессе
дополнительных почвен
ных обследований

(Безуглова, 2013)
.

Достаточно сложным
элементом, при работе с традиционными (бумажными) картами является работа с
почвенными комбинациями (сочетаниями и комплексами). Сложность выделения небольших
по площади ареалов почв

на карте

вынуждает

почвоведа указывать процентное
содержание
,
например, солонцов в комплексе с каштановыми почвами, обозначая ареал распространения
таких комплексов соответствующим значком на карте

(Общесоюзная инструкция по
почвенным обследованиям, 1973)
.
Использование
возможностей цифрового почвенного
картографирования позволя
е
т решить эту задачу гораздо нагляднее и эффективнее. Для этого
предлагается
представлять
комплексы и сочетания почв в виде нескольких слоев (до 3
-
х)
контуров однородных почв из перечня с указанием

процента содержания почвы в комплексе
в виде весового коэффициента (
рисунок 4
). Такой подход отличается от традиционного, и
реализуем в электронном виде за счет регулируемой прозрачности при наложении слоев

(Безуглова, 2013; Голозубов 2013)
.

В цифровой ка
ртографии для
выдела

с комплексом почв
формируется структура данных из нескольких контуров, совпадающих по площади и
14


расположению,
но отличающихся

весовыми коэффициентами,
которые равны
площад
и

каждой почвы комплекса
, выраженн
ыми

в процентах.


Рисунок 4.

Представление почвенных комбинаций в цифровой почвенной картографии
.

2.2.5.
Методика формирования региональных почвенных реестров

Региональный реестр почв


это список почв, формирующийся на основе
дизагрегированных наименований почвенных выделов в зависимости от масштаба
картографических материалов и поставленных задач, отражающий существенные для
решения этих задач свойства и призн
аки почв. Отличительной особенностью методики
формирования региональных реестров является формирование структурированных списков
показателей,
варьирующихся в зависимости
от поставленных задач,
местного
законодательства

и нормативов, состояния природы регио
на, а также актуализация
этих
показателей
по мере пополнения новой информацией. Количество позиций в реестре
определяет
ся

масштаб
ом

картографических данных
,

на основе которых он был сформирован.

С
труктурированн
ость
почвенны
х

данны
х

в результате дизагрегаци
и и гармонизации
позволя
е
т выполнять машинную обработку больших объемов разнородной информации.

Для иллюстрации метода формирования региональных реестров были выбраны 2
задачи
,

часто применяемые в практике ведения сельского хозяйства и кадастровой оценки
з
емель сельскохозяйственного назначения: расчет доз минеральных удобрений под
планируемую урожайность и расчет нормативной урожайности сельскохозяйственных
культур.

1)
Оптимальные дозы минеральных удобрений рассчитываются в
соответстви
и

с
нормативным метод
ом, учитывающим параметры районирования, потребность в элементах
питания, биологические особенности культур, их планируемую урожайность и
обеспеченност
и

почв
питательными веществами. В расчете учитываются нормативные и
поправочные коэффициенты, которые
зав
исят

от региона применения:












(1
), где

ДN, ДР, ДК


расчетные дозы удобрений

(азотных
,

фосфорных, калийных)

кг д.в.

(действующего вещества);

Уп


планируемый урожай, ц/га;

15


НN, НР, НК


нормативы затрат удобрений на 1 ц зерна, кг д.в.;

КР, КК


поправочные коэффициенты на содержание подвижных форм фосфора и калия в
почве.

При

составлении реестра почв для задач расчета доз минеральных удобрений
были
использованы
данные о типе
почв и гранулометрическом составе, которые нашли свое
отражение в формуле расчета доз удобрений через поправочные коэффициенты КР, КК.

2)
Расчёт

нормативной урожайности зерновых культур
производится по формуле
, в
которой учитывается величина агроклиматического потенциала по агроклиматической
подзоне для зерновых культур и поправочные коэффициенты. Эти параметры зависят от
характера почвенного покрова и региона применения

(Методические указания по
государственно
й кадастровой оценке земель, 2010)
.

У
н
=
33
,
2
×
1
,
4
×
(
АП
10
,
0
)

×
К1
×
К2
×
К3
×
К4
×
К5

(2), где

Ун


нормативная урожайность зерновых культур, ц/га;

АП


величина местного агроклиматического потенциала для зерновых культур;

10,0


базовое значение величины АП;

33,2


но
рмативная урожайность (ц/га) зерновых культур на эталонной почве;

1,4


коэффициент пересчета на уровень урожайности при интенсивной технологии
возделывания;

К1….К5


поправочные коэффициенты на

содержание гумуса в пахотном слое (К1)
,
мощность гумусового г
оризонта (К2)
,
содержание физической глины в пахотном слое (К3)
,
негативные свойства почв (К4)
,
К5
-

коэффициент урожайности оценочной культуры к
зерновым.

Получение поправочных коэффициентов в явном виде, в условиях неполноты
почвенных данных не представл
яется возможным. Источником необходим
ых

данных
служат

расчетные
таблицы, являющиеся результатом структурирования почвенной (мощность
гумусовых горизонтов
, содержание физической глины,
негативные почвенные свойства
)

и
агрохимической информации (содержание г
умуса в пахотном слое, урожайность оценочной
культуры
по отношению
к зерновым).
В расчете применялись коэффициенты пересчета и
табличные данные, увязывающие тип и подтип почвы, гранулометрический состав и другие
атрибутивные показатели выделов почвенной ка
рты с численными значениями, и
полученные на основе региональных нормативов и справочников.

Аналогичным способом методика применялась для решения других задач научно
-
практического характера:

3)
Составление картосхем накопленного загрязнения почв
тяжелыми металлами
Аксайского
района Ростовской области
, обусловленного

атмосферными выбросами филиала «ОГК
-

«Новочеркасская ГРЭС».
Процессы миграции и трансформации загрязняющих веществ в
существенной степени зависят от физических свойств почв. Сформиро
ванные списки по типу
почв и гранулометрическому составу позволяют использовать общедоступные библиотеки
16


педотрансферных функций, увязывающих динамику процессов выноса с различными
факторами. Эти функции зависят от региона применения и других почвенных фак
торов и
позволяют распространить известные в точке значения на весь однородный регион
применения


элементарный почвенно
-
земельный участок.

4)
Формирование реестра
«Красной книги»

почв Ростовской области.
В связи с высокой
степенью антропогенной преобразов
анности региона исследования требуются механизмы
оценки
степени
измен
ения обрабатываемых
почв
относительно почв особо охраняемых
природных территорий, рассматриваемых нами как эталонные. Региональный реестр для
задач охраны почв включает

следующие
показате
ли почвенного плодородия:
гранулометрический состав,
содержание гумуса, мощность гумусовых горизонтов,
негативные почвенные свойства

и процессы (засоление, плоскостная и линейная водная
эрозия, дефляция и т.д.)
.

5)
Составлени
е

карты запасов
органического в
ещества в почвах Ростовской области.

Методам расчета запасов органического углерода посвящено достаточно много работ
(Щепащенко, 2013; Романовская, 2006; Евсеева, 2002; Кумачева, 2004), большинство из
которых опираются на архивные почвенные и агрохимически
е данные.
В связи неполнотой
почвенной информации формировались

структурированные списки показателей на основе
разномасштабных данных: тип почв,

гранулометрический

состав, объемная масса.
При

составлении карты использовались
открытые
библиотеки
педотрансферных функций
,
расчет

которых
проходил с использованием

данны
х

из структурированных списков почвенных
показателей.

2.2.6. Пространственный
и пространственно
-
статистический
анализ

К средствам пространственного анализа относятся различные процедуры

манипулирования пространственными и атрибутивными
данными,

среди которых операции
топографического наложения слоев (оверлейные) являются одними из самых
распространенных и эффективных средств работы с векторными данными.
Поскольку
наиболее часто в практик
е цифровой почвенной картографии используются два типа
объектов
-

точка и полигон,
то
всю совокупность операций можно свести к анализу
совмещения полигонов (почвенных контуров, сельскохозяйственных полигонов и
элементарных участков) и анализу точка
-
полигон

(получение центроидов элементарных
участков агрохимического обследования, объединение атрибутов объектов).

Пространственный и п
ространственно
-
статистический анализ применялся на всех
этапах диссертационного исследования в сочетании с другими методами для
решения
следующих задач:

1)
Расчет доз минеральных удобрений под планируемую
урожайность.
Совмещение
структурированных почвенных данных и материалов агрохимического обследования
в
географических границ
ах

земельных участков

позволяет оценивать потребность р
астений в
элементах питания, таких как азот, фосфор и калий.

17


2)
Расчет
нормативной урожайности зерновых культур.
Кадастровая оценка земель
сельскохозяйственного назначения должна учитывать пестроту почвенного покрова каждого
земельного участка

посредством
выделения элементарных почвенно
-
земельных участков,
однородных по природно
-
почвенным и организационно
-
административным границам.
Определение границ элементарных почвенно
-
земельных участков производится путем
наложения границ поля и почвенных контуров. Кажд
ый элементарный участок наследует
атрибуты
,

как почвенного контура, так и земельного участка, что позволяет проводить
расчет
показателя
даже
в случае неполноты исходных данных.


3)
Составление картосхем накопленного загрязнения почв тяжелыми металлами Акса
йского
района Ростовской области, обусловленного атмосферными выбросами филиала «ОГК
-

«Новочеркасская ГРЭС».

Картосхема загрязнения является результатом наложения
разнородных данных как по типу (растровые и векторные), так и по источникам получения
(мете
оданные, рельеф, почвенные данные, растительность, хозяйственное использование,
точечные данные полевого обследования).

4)
Формирование реестра
«Красной книги»

почв Ростовской области. Для оценки степени
преобразованности

почв региона создан реестр как результат пространственного совмещения
почвенных контуров и границ земельных участков, содержащих данные агрохимического
обследования
. Совмещение данных из различных источников позволяет оценивать степень
проявления деградац
ионных процессов в землях сельскохозяйственного назначения.

5
)
Расчет запасов органического углерода

в почвах Ростовской области.
Для расчета карты
запасов гумуса выполнялось
пространственное
сопоставление

почвенных
картограмм

и
картограмм

данных
агрохимич
еских обследований.


Глава 3. Результаты и их обсуждени
е

3.1. Инвентаризация
и структурирование
средне
-

и
крупномасштабных почвенных
карт,

и данных агрохимического обследования Ростовской области

Р
езультатом
инвентаризации

стал
перечень

картографических данных с указанием таких
параметров, как масштаб, год создания топографической основы, год почвенного
обследования, год составления почвенного очерка и его комплектация (
таблица 1, 2
).

Таблица 1



Фрагмент реестра материалов
крупномасшта
бного
почвенного
обследования Ростовской области

Рай
он

Название
хозяйства

Год
обсле
-
дования

Масштаб

Очерк,

стр.

год
создания
очерка

пло
щадь
хозяй
-
ства, га

кол
-
во
почвен
ных
выделов в
легенде

Азов
-
ский

Ассоциация им.
Курышко

1974

1:25

000

176

1992

11

232

22

клх. им. Кирова

1988

1:25

000

60

1989

9

031

10

свх. Луч

1984

1:25

000

68

1984

4

728

18

свх. Новый мир

1988

1:25

000

68

1989

10

703

13

18


Список включал 43 административных района Ростовской области, 671 хозяйство
(колхозы, совхозы, государственные сортоиспытательные участки и т.д.), 42
среднемасштабные (1:100

000) почвенные карты районов Ростовской области.

В реестр материалов была внесена

следующая информация: наименование района,
наименование хозяйства, год обследования, масштаб, количество страниц в очерке, год
создания очерка, площадь хозяйства, площадь административного района, количество
почвенных разностей в легенде почвенной карты.

Таблица 2


Фрагмент реестра материалов среднемасштабного почвенного
обследования Ростовской области

Район

год(ы)
об
с
ледо
-
вания

Масштаб

Очерк,

стр.

год
созда
-
ния
очерка

пло
-
щадь
района,
га

кол
-
во
почвен
-
ных
выделов в
легенде

Азовский

1954
-
1976

1: 100

000

364

1978

303

483

31

Аксайский

1959
-
1976

1: 100

000

-

-

116

922

57

Багаевский

1957
-
1977

1: 100

000

-

-

84

786

55

Белокалит
-
венский

1988

1: 100

000

-

-

240

812

86

Таким образом, инвентаризация показала, что
картографическими материалами
пригодными для последующего анализа
обес
п
ечено

73% территории Ростовской области.

Для материалов средне
-

и крупномасштабного почвенного обследования был
о
проведено структурировани
е

наименований почвенных выделов.
Авторские, ме
стные и
устаревшие наименования были сопоставлены с классификацией почв СССР 1977 г., а затем
собраны в 2
1

групп
у
, отражающие почвенный покров региона

(
таблица 3
)
.

Таблица

3



Группы почвенных признаков



Наименование группы почвенных признаков




Наименование группы
почвенных признаков

1

тип

12

степень засоления

2

подтип

13

степень каменистости

3

фациальный подтип

14

плоскостная водная эрозия

4

род

15

мощность намытой толщи

5

содержание гумуса

16

линейная водная эрозия

6

мощность гумусовых
горизонтов

17

дефляция

7

глубина осолодения

18

производственная характеристика

8

степень осолодения

19

степень заболачиваемости

9

мощность надсолонцового горизонта

20

гранулометрический состав

10

степень солонцеватости(содержание натрия в
ППК)

21

почвообразующие породы

11

глубина залегания верхнего солевого горизонта



Подобному структурированию подверглись и данные агрохимических обследований.

Согласно рекомендациям Минсельхоза, данные были сгруппированы следующим образом:
показатели почвенного плодородия (содержание гумуса, нитрификационная способность,
19


подвижные формы фосфора и калия, сера, микроэлементы), данные о сельскохозяйственных
культу
рах и характер использования земельных участков.

Для почвенных и агрохимических данных была проведена векторизация и внесение
информации в структурированном виде.
К началу 2018 года

проведена векторизация

20

%
(88 хозяйств)

территории Ростовской области и
внесена информация по
8 тыс.
индивидуальным образцам
агрохимического обследования
3 районов
Ростовской области
.

3.2. Формирование регионального реестра почвенных ресурсов Ростовской области
(на примере Зерноградского района)

Сформирован унифицированный спи
сок почв Зерноградского района, который
позволил:

1.

осуществить проведение кадастровой оценки земель сельскохозяйственного
назначения на основе разнородной почвенной информации
;

2.

зафикс
ировать данные о краснокнижных
и экологически значимых почвах
,
подготовить основу для мероприятий по охране и рациональному использованию земель
сельскохозяйственного назначения;

3.

провести мониторинг количественных и качественных характеристик почв в
историческом аспекте
.

Таблица
4


Фрагмент р
еестр
а

почв Зерноградског
о района



Наименование

Площадь,
га

Площадь,
%

1

Черноземы
обыкновенные карбонатные малогумусные
мощные

95

945

43.68%

2

Черноземы обыкновенные карбонатные малогумусные
мощные дефлированные

39

472

17.97%

3

Черноземы обыкновенные карбонатные
слабогумусированные среднемощные смытые

28

807

13.11%

4

Черноземы обыкновенные карбонатные
слабогумусированные мощные смытые

13

277

6.04%

5

Черноземы обыкновенные карбонатные
слабогумусированные мощные дефлированные

12

355

5.62%

6

Луговые карбонатные
малогумусные мощные почвы

6

535

2.98%

7

Лугово
-
черноземные малогумусные сверхмощные и
мощные почвы

4

243

1.93%

8

Луговато
-
черноземные карбонатные малогумусные
сверхмощные и мощные засоленные почвы

4

237

1.93%

9

Почвы балок

2

307

1.05%

10

Прочие

12

482

5.68%

Всего

219

660

100
%

В региональном реестре вся совокупность данных
была
разби
та

на две большие
категории: «почвы» и «почвенные комбинации»

-

группировка внутри которых проводилась
в зависимости от уровня почвенного (потенциального) плодородия. В реестр Зерноградского
района вошли 38 почв и 13 почвенных комбинаций (
таблица 4, 5
). Определяющими, при
выделении групп, были следующие признаки:

20


-

та
ксоны высокого порядка, отражающие основные почвообразовательные процессы
и место почвы в ландшафте (тип; подтип; род, как индикатор местных условий
почвообразования);

-

признаки, (таксоны) отвечающие за высокий уровень почвенного плодородия
(содержание гу
муса, мощность гумусовых горизонтов);

-

признаки, отрицательно сказывающиеся на уровне почвенного плодородия (ветровая
эрозия
-

«дефляция», плоскостная водная эрозия, содержание обменного Na в почвенном
поглощающем комплексе
-

«солонцеватость», глубина зал
егания легкорастворимых солей и
степень засоления).

Таблица
5


Фрагмент р
еестр
а

почвенных комбинаций Зерноградского района



Наименование почвенных комбинаций

Площадь,
га

Площадь,
%

1

Черноземы обыкновенные карбонатные малогумусные
мощные и черноземы обыкновенные карбонатные
слабогумусированные мощные слабосмытые

17

999

55.91%

2

Черноземы обыкновенные карбонатные малогумусные
мощные и черноземы обыкновенные карбонатные
слабогумусированные среднемощные слабосмытые

3

314

10.29%

3

Черноземы обыкновенные карбонатные малогумусные
мощные, черноземы обыкновенные карбонатные
слабогумуси
рованные мощные дефлированные и лугово
-
черноземные малогумусные сверхмощные солонцеватые

2

564

7.96%

4

Черноземы обыкновенные карбонатные малогумусные
мощные и черноземы обыкновенные карбонатные
малогумусные мощные слабосмытые

2

154

6.69%

5

Черноземы обыкновенные карбонатные малогумусные
мощные, черноземы обыкновенные карбонатные
слабогумусированные мощные слабосмытые и лугово
-
черноземные малогумусные мощные

1

725

5.36%

6

Черноземы обыкновенные карбонатные
слабогумусированные среднемощные и черноземы
обыкновенные карбонатные слабогумусированные
среднемощные слабосмытые

1

615

5.02%

7

Черноземы обыкновенные карбонатные
слабогумусированные мощные и черноземы
обыкновенные карбонатные слабогумусированные
среднемощные слабосмытые

1

330

4.13%

10

Прочие

1

491

3.00
%

Всего

32

191

100%

В связи с однородным гранулометрическим составом и
почвообразующими породами
почвы по этим признакам не группировались, что не отменяет необходимость подобной
группировки для других регионов с пестрым почвенным покровом.

Преобладающими почвами района являются черноземы обыкновенные карбонатные
малогумусные

мощные, которые занимают площадь 95 945 га (43,7%) при общей площади
района 251

852 га (по материалам крупномасштабного почвенного обследования).
21


Значительную площадь занимают эродированные черноземы (около 38 %) и луговые почвы
(3%). Из 38 выделенных поч
венных разностей 29 занимают 5.68% площади района и
представлены смытыми и дефлированными черноземами с признаками засоления и
каменистости, полугидроморфными и гидроморфными почвами, солончаками и выходами
почвообразующих пород. Также незначительную площа
дь занимают сверхмощные
черноземы и лугово
-
черноземные почвы.

Почвенные комбинации занимают 32

192 га (12%) от общей площади района и
представлены в большинстве своем сочетанием черноземов
с
различной степен
ью

проявления плоскостной водной эрозии, а также
комплексами черноземов и почв балок. На
территории Зерноградского района преобладают сочетания
черноземов обыкновенных
карбонатных малогумусных мощных и черноземов обыкновенных карбонатных
слабогумусированных мощных слабосмытых
площадью
17

999 га (55,91%).

Наименьшую
площадь занимают почвенные комбинации черноземов дефлированных и лугово
-
черноземных почв, а также почв балок и лугово
-
болотных иловатых почв. Вклад этих
комбинаций составляет от 0
.42% до 0.70
% от территории района.

3.
3
. Сферы применения
регионального реестра в задачах агроэкологического
мониторинга

3.
3
.1. Расчет годовых норм внесения
минеральных
удобрений и нормативной
урожайности для каждой оценочной сельскохозяйственной культуры

Для решения задач по расчету

доз минеральных удобрений

под

планируемую
урожайность были
с
формированы структурированные списки, включающие следующие
почвенные признаки

и данные агрохимического обследования
:

а)
обеспеченность почв
питательными веществами;

б)
мощность гумусовых горизонтов;

в)
содержание физической
г
лины;
г)

негативные почвенные свойства

и процессы
;

д)
содержание гумуса в пахотном слое
;

е)
сельскохозяйственные культуры и их предшественники;

ж)

параметры районирования
.

Для
оценки

нормативной урожайности зерновых культур

сформированы
структурированные
списки, которые включают:

а)
содержание гумуса в пахотном слое;
б)
мощность гумусового горизонта
;

в)
содержание физической глины в пахотном слое;

г)
негативные свойства почв и процессы
.

На основе представленных списков разработаны расчетные таблицы
,

включа
ющие
коэффициенты пересчета и данные, увязывающие тип и подтип почвы, гранулометрический
состав и другие атрибутивные показатели выделов почвенной карты с численными
значениями, полученны
ми

на основе региональных нормативов и справочников
.
Разработанный ал
горитм использования структурированных данных
позволяет

проводит
ь

расчет
ы

в динамическом режиме
в
подсистем
ах

ИС ПГБД РФ

(
http://gis.soil.msu.ru/soil_db/assessment
).


22


3.3.2
. Реестр для изучения миграции и аккумуляции поллютантов (тяжелых
металлов) в почвах Аксайского района Ростовской области

Для территории Аксайского района Ростовской области сформированы
структурированные списки почвенных признаков и свойств по принципу их

влияния на
процессы миграции и аккумуляции загрязняющих веществ (тип почвы, гранулометрический
состав). На основе реестра каждому типу почв присвоены коэффициенты, которые были
использованы в расчете показателей посредством педотрансферных функций. В данн
ом
случае фильтрационная способность почв и, следовательно, миграция и аккумуляция
техногенного загрязнения определялась через призму содержания в почве физической глины,
т.е. частиц менее 0,01 мм. Единицей измерения фильтрационной способности почв
послужи
ла Дарси
-

внесистемная единица проницаемости пористых сред, приближенно
равная 1 мкм². Создание структурированных списков и их использование в комплексе с
метеоданными, данными о рельефе, растительности и степени антропогенной
преобразованности территории

позволило сформировать картосхему накопленного
загрязнения почв, обусловленного атмосферными выбросами филиала «ОГК
-

«Новочеркасская ГРЭС».

3.3.3
. Оценка степени изменения содержания гумуса в почвах Зерноградского района
Ростовской области

На основе составленного регионального реестра нами была выполнена оценка степени
изменения содержания гумуса в почвах Зерноградского района. Для преобладающих почв
района нами были рассчитаны статистические значения, такие как min, max
, среднее и

дисперсия
. В качестве источников актуальной информации о содержании гумуса нами были
использованы результаты агрохимического обследования района 2013 г., выполненные
ФГБУ ГЦАС «Ростовский». Актуальные данные сравнивались с
литературными
данными,
представленными в р
аботе Безугловой О.С. «Почвы Ростовской области» (2008).

В результате статистической обработки результатов агрохимических обследований за
период с 1964 по 2013 г.
с последующим
сравнени
ем
полученных
материалов

со
статистическими литературными данными,

был
о

выявлено
снижение средних
значений
содержания
гумуса в слое 0
-
20 см: в 1.25 раза

для черноземов обыкновенных карбонатных
малогумусных мощных и
в 1.2 раза

для луговых карбонатных малогумусных мощных почв

(
рисунок 6, 7
)
.

23



Рисунок
6



Сопоставление гистограммы

содержания гумуса в черноземах обыкновенных
карбонатных малогумусных мощных Зерноградского района Ростовской области

с
литературными источниками


Рис
унок 7


Сопоставление гистограммы содержания гумуса в
луговых

карбонатных
малогумусных мощных почвах Зерноградского района Ростовской области

3.
3
.
4
. Формирование карты содержани
я органического углерода в почвах Ростовской
области

Составленные в процессе диссертационного исследования

структурированные списки
почвенных свойств и признаков позволили реализовать расчет запасов органического
вещества
Ростовской области
в условиях неполноты исходной почвенной информации.
В
расчете для отсутствующих в архивных материалах показателей, таких к
ак объемная масса,
были использованы
открытые библиотеки педотрансферных функций

(Чернова О.В.,

2017)
.


24


Выводы
:

1.

Разработана
универсальная структурированная легенда почвенного покрова
Ростовской области в масштабе 1:25000. Показано, что предложенный подход

к
инвентаризации разнородных почвенно
-
географических данных позволяет
систематизировать и перевести их в цифровую форму б
ез потери значимой информации.

2.

Выполненная корреляция местных и устаревших названий почвенных разностей с
классификацией 1977 г. с использованием методов гармонизации показала необходимость в
разбивке наименований почвенных разностей на таксономические единицы, а также
выделение элемент
ов почвенных комбинаций как отдельных почв с весовыми
коэффициентами. В результате этой работы все почвы были собраны в
21

групп
у

признаков
разного уровня от типов до разряда, отражающих разнообразие почвенного покрова региона
и их производственную характе
ристику.

3.

Электронный региональный реестр почв сформирован на принципах, в основе которых
лежит совместное использование оцифрованных и структурированных материалов
крупномасштабного почвенного и агрохимического обследования Ростовской области с
использован
ием методики выделения элементарных почвенных ареалов, образованных
путем пересечения почвенных контуров с границами полей. Для территории Зерноградского
района был
и

выделен
ы

2 группы

объектов
: почвы (38 почвенных разностей), почвенные
комбинации (14 почве
нных разностей). Для алгоритмизации использования аналитических
характеристик почвенных выделов в реестре предлагается использование коэффициентов,
отражающих состав почвенного покрова соответствующего выдела комбинаций.

4.

Использование электронного регионал
ьного реестра

позволило
структурировать
векторизованные картографические данные, описательную и аналитическую информацию из
различных источников,

что

послужило основой для реализации научно
-
прикладных
проектов:
подсистем
ПГБД

РФ «Расчет доз минеральных удобрений под планируемую
урожайность
»

и
«Расчет нормативной урожайности зерновых культур».

5.

В результате статистической обработки результатов агрохимических обследований за
период с 1964 по 2013 г. и сравнения полученных данных
со
статистическими литературными

данными

для следующих позиций
в электронном реестре был
о

выявлено достоверное
уменьшение значений содержания гумуса в слое 0
-
20 см
:

в 1
.
25

раза для черноземов
обыкновенных карбонатных малогумусных мощных и в 1.2 раза для лу
говых карбонатных
малогумусных мощных почв.


6.

Сформированы
динамические
структурированные списки
почвенных признаков и
свойств

в зависимости
от поставленных задач, законо
дательства

и нормативов, состояния
природы региона

и масштаба исходных картографических

материалов.
С
труктурированн
ость

в результате дизагрегации и гармонизации
почвенны
х

данны
х

позволя
е
т выполнять
машинную обработку больших объемов разнородной информации.

Применение
разнородной, разновременной, разномасштабной почвенной информации компенсирует
25


неполно
ту данных за счет кумулятивного, синергетического

эффекта, что обеспечивает
верифицируемость первичной информации и воспроизводимость расчетных алгоритмов.

Нау
чные статьи, опубликованные в журналах Scopus, RSCI, а также в изданиях,
рекомендованных для защиты в диссертационном совете МГУ по
специальности
03.02.13


почвоведение
:

1.

Крыщенко В.С., Голозубов О.М., Литвинов Ю.А. Обучение цифровой картографии и
ГИС
-
техн
ологиям // Агрохимический вестник, 2013. № 3.


С. 2

5.

РИНЦ

0,413
.

2.

Крыщенко В.С., Голозубов О.М., Сахабиев И.А. Литвинов Ю.А. Применение ГИС
-
технологий для мониторинга земель Заинского государственного сортоиспытательного
участка Республики Татарстан // В
естник Томского государственного университета, 2013.


366.



С. 180

183.

РИНЦ

0,347
.

3.

Natalia

Gromakova
,
Saglara

Mandzhieva
,
Tatiana

Minkina
,
Olga

Birukova
,
Sergey

Kolesnikov
,
Galina

Motuzova
,
Victor

Chaplygin
,
Natalia

Barsova
,
Inna

Zamulina
,

Sushkova
, Yurii Litvinov.
Effect of Heavy Metals on the Enzymatic Activity of Haplic Chernozem
under Model Experimental Conditions // OnLine Journal of Biological Sciences. № 17 (3)
.

p. 143

150 URL:
http://thescipub.com/abstract/10.3844/ojbsci.2017.143.150
.
SJR
0,156

Batukaev A., Endovitsky A., Kalinichenko V., Mischenko N., Minkina T., Mandzhieva S.,
Sushkova S., Bakoyev S., Rajput V., Shipkova G., Litvinov Y. Cadmium status in chern
ozem of the
Krasnodar krai (Russia) after the application of phosphogypsum // Proceedings of the Estonian
Academy of Sciences. Volume

66.
Issue

4. 2017.
P
. 501
-
515
URL
:
https
://
www
.
scopus
.
com
/
record
/
display
.
uri
?
eid
=2
-
s
2.0
-
85034992977&
origin
=
AuthorNamesList
&
txGid
=9
fddf
4
df
99
c
08
ce
847500
b
635
a
6
b
77
b
9

IF

0.737
SJR

0,238

Публикации в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК при
Минобрнауки России
:

1.

Литвинов Ю.А. Опыт обучения цифровой картографии и ГИС
-
технологиям на кафедре
почвоведения и оценки земельных ресурсов Южного
федерального университета //
Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного
аграрного университета, 2012. № 82.


URL:http://
http
://
ej
.
kubagro
.
ru
/2012/08/
pdf
/02.
pdf
.

2.

Крыщенко В.С., Замулина И.В., Голозубов О.М., Литвинов Ю.
А. История и
современное состояние районирования почвенного покрова Ростовской
области//Фундаментальные исследования. №5 (2) 2012.


С. 415

421.

3.

Безуглова О.С., Голозубов О.М., Литвинов Ю.А. Опыт диагностики процессов
опустынивания с использованием данных
дистанционного зондирования состояния лесных
полос в Ростовской области // Современные проблемы науки и образования.


2015. № 4. с.
525. URL:http://www.science
-
education.ru/ru/article/view?id=21036

4.

Голозубов О.М., Литвинов Ю.А. Опыт преподавания цифровой
картографии и ГИС
-
технологий на кафедре почвоведения и оценки земельных ресурсов // Современные
проблемы науки и образования. № 6. 2011. № 6.

С. 269

269

Иные публикации:

5.

Голозубов О.М., Кольчик А.Ф., Крыщенко В.С., Литвинов Ю.А. Задачи почвоведения
при вн
едрении информационных технологий в сельскохозяйственное производство
Ростовской области // Электронное периодическое издание ЮФУ «Живые и биокосные
системы», 2014. № 10.
URL:http://
http://www.j
bks.ru/archive/issue
-
10/article
-
9

26


6.

Крыщенко В.С, Татаринцева О.П, Голозубов О.М, Литвинов Ю.А. Методы сбора,
внесения информации и векторизации почвенных карт в базе данных SoilMatrix.
Методические указания к практическим занятиям. Ростов н/Д, 2010.



51 с.

7.

Чурсинова К. В., Горбов С. Н., Безуглова О. С., Литвинов Ю. А. Возможности ГИС
-
технологий в картировании урботерриторий // Экология родного края: проблемы и пути их
решения. Часть 1. // Материалы Всероссийской научно
-
практической конференции с
международн
ым участием 28

29 апреля 2016 г. Киров, 2016. С. 89

91.

8.

Чурсинова К.В., Безуглова О.С., Горбов С.Н., Голозубов О.М., Литвинов Ю.А.
Использование ГИС
-
технологий при построении картосхем почвенного покрова городских
территорий // Почвоведение


продовольстве
нной и экологической безопасности: тезисы
докладов VII съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева и Всероссийской с
международным участием научной конференции (Белгород, 15

22 августа, 2016 г). Москва


Белгород: Издательский дом "Белгород", 2016. Ч.2.
С.258

259.

9.

Литвинов Ю.А., Безуглова О.С., Чернова О.В., Голозубов О.М. Целинные черноземы
Ростовской области как эталоны для распаханных аналогов // Почвоведение


продовольственной и экологической безопасности: тезисы докладов VII съезда Общества
почвове
дов им. В.В. Докучаева и Всероссийской с международным участием научной
конференции (Белгород, 15

22 августа, 2016 г). Москва


Белгород: Издательский дом
"Белгород", 2016. Ч.2. С.325

326.

10.

Голозубов О.М., Литвинов Ю.А., Кайдалова Н.В. Структура базы данных

регионального Агрохимцентра как подсистемы почвенно
-
географической базы данных
России // Почвоведение


продовольственной и экологической безопасности: тезисы
докладов VII съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева и Всероссийской с
международным участ
ием научной конференции (Белгород, 15

22 августа, 2016 г). Москва


Белгород: Издательский дом "Белгород", 2016. Ч.1. С.33

34.

Свидетельства о регистрации прав на программное обеспечение
:

11.

Алябина И.О., Кириллова В.А., Голозубов О.М., Шоба

С.А., Назаренко О.Г., Литвинов
Ю.А.

Подсистема расчета нормативной урожайности зерновых культур в Информационной
системе ПГБД РФ.

Свидетельство № 23214 от 02.11.2017.

12.

Бирюкова О.А., Минкина Т.М., Божков Д.В., Литвинов Ю.А., Медведева А.М.,
Ильченко Я.И. Б
аза данных «Содержание гумуса в черноземе обыкновенном при внедрении
системы
No
-
till

в Ростовской области». № 2016621380 от 12.10.2016.

13.

Голозубов О.М., Кайдалова Н.В., Литвинов Ю.А., Назаренко О.Г. Подсистема расчета
потребности в минеральных удобрениях по
д планируемой урожайность в Информационной
Системе ПГБД РФ. №22678 от 04.04.2017.

14.

Голозубов О.М., Литвинов Ю.А., Минкина Т.М., Манджиева С.С., Сушкова С.Н.
Программа для расчета накопленного на почве загрязнения, обусловленного
антропогенными атмосферными
выбросами из точечных источников. Регистрационный
номер НИОКР 114072870002 от 29.09.2015.

15.

Крыщенко В.С., О.С. Безуглова, О.М. Голозубов, Литвинов Ю.А. Электронный атлас
почв Ростовской области. №18170 от 27.04.2012.

16.

Чаплыгин В.А., Сушкова С.Н., Замулина И.
В., Бауэр Т.В., Бурачевская М.В., Минкина
Т.М., Манджиева С.С., Литвинов Ю.А. База данных «Содержание валовых форм тяжелых
металлов в почвах импактной зоны Октябрьского района Ростовской области». №2017621175
от 10.10. 2017.


Приложенные файлы

  • pdf 83624222
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 1

Добавить комментарий