WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

Корсак Виктор Владиславович

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

НА ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ ПОВОЛЖЬЯ

06.01.02 мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Саратов - 2009

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном
учреждении высшего профессионального образования «Саратовский
государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

Научный консультант:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор. Пронько Нина Анатольевна

Официальные оппоненты:

член-корреспондент РАСХН,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Бородычев Виктор Владимирович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Проездов Петр Николаевич

доктор технических наук, профессор
Рогачев Алексей Фруминович

Ведущая организация:

ФГНУ «Научно-исследовательский институт
сельского хозяйства Юго-Востока» (г. Саратов)

Защита диссертации состоится  30 июня 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.05 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Автореферат разослан «_        »                        2009 г.

Учёный секретарь диссертационного совета,

доктор с.-х. наук, профессор                                                Н.А. Пронько

Актуальность работы. Поволжье – зона рискованного земледелия, в которой стабильное производство растениеводческой продукции стало возможным в результате широкой ирригации, развернутой во второй половине ХХ века. Однако орошение, как один из наиболее интенсивно воздействующих на природные экосистемы видов человеческой деятельности по масштабам изменений естественных потоков вещества и энергии, вызвало развитие многих деградационных процессов, среди которых наибольший вред наносят подъем уровня грунтовых вод, вторичное засоление и осолонцевание, водная эрозия, загрязнение, дегумификация и снижение эффективного плодородия зональных почв. К 2004 г. площадь орошаемых земель с хорошим почвенно-мелиоративным состоянием в поволжских областях уменьшилась на 35-40%, а с неудовлетворительным увеличилась на 20%. При этом засолено 112, осолонцовано 84,8 тыс. га орошаемых земель. На 1.01.2008 г. мелиоративно неблагополучные земли занимали 286,6 из оставшихся на балансе 809,8 тыс. га или 35,4% всей орошаемой площади, в том числе в Самарской области 13,1 тыс. га (9,3%), Саратовской 49,6 (19,3%), Волгоградской 58,3 (29,8%) и Астраханской 165,6 (76,9%). Площадь эродированной пашни ежегодно увеличивается на 400-500 тыс. га, ежегодные потери плодородного слоя почв сельскохозяйственных угодий составляют более 1,6 млрд. тонн. Значительные площади сельскохозяйственных угодий в регионе загрязнены, в том числе и таким опасным поллютантом как кадмий. Серьезным явлением стал процесс дегумификации почв региона. За последние 25-30 лет содержание гумуса в почвах Самарской области уменьшилось на 1,2-3,2; Саратовской – 0,24-0,7; Волгоградской - на 0,2-0,9; Астраханской на 0,3%. В результате недостаточного внесения минеральных и органических удобрений в почвах Поволжья сложились дефицитные балансы питательных веществ, возросла площадь поливной пашни с низкой обеспеченностью калием и фосфором. Все это обусловило невысокую продуктивность орошаемых агроландшафтов региона, которая за все годы эксплуатации оставалась ниже потенциально возможной, не превышая 3,7 т/га к.е.

Одной из главных причин отмеченных явлений стало нарушение принципов рационального природопользования и применения недопустимых нагрузок на экосистемы в результате низкого качества управления орошаемым земледелием, вызванного неучетом свойственной орошаемым территориям Поволжья пестроты почвенного плодородия, пространственной изменчивости гидрологических и мелиоративных условий, недостаточностью информации о протекающих в экосистемах процессов и низкой научной обоснованностью принимаемых управленческих решений. Постоянно декларируемый принцип необходимости гибкой трансформации систем земледелия и их соответствия  экологическим условиях конкретного орошаемого поля, позволивший бы обеспечивать мягкое природопользование, не мог быть реализован вследствие отсутствия необходимых инструментов для управления мелиоративным комплексом региона.

Таким инструментом могут и должны стать современные информационные технологии, вырабатывающие рекомендации для лиц принимающих решения по сохранению природного потенциала орошаемых земель на базе результатов комплексного ландшафтного мониторинга, опыта специалистов и всего комплекса научных разработок отрасли.

В настоящее время в Российской Федерации геоинформационные системы мониторинга мелиорируемых земель разрабатываются для применения на федеральном и региональном уровнях. Компьютерные геоинформационные технологии в этих системах направлены на визуализацию с помощью электронных карт различных отчетных данных, а не на задачи управления почвенным плодородием при производстве растениеводческой продукции, которые могут решаться только на локальном уровне, в отдельных орошаемых хозяйствах. Созданные ранее автоматизированные технологии управления мелиоративным комплексом были рассчитаны на применение в организациях уровня оросительной системы, административного района или области. Программно-информационные средства, направленные на организацию рационального природопользования на локальном уровне – в рамках отдельных землепользователей на установленных в хозяйствах персональных компьютерах – практически не разрабатывались. Недостаточно учитывались в созданных ранее компьютерных программах и программных комплексах достижения мелиоративной науки и техники, экологические требования к агротехнологиям, необходимость интеграции систем поддержки принятия решений и программно-информационных средств мониторинга мелиорируемых земель.

Таким образом, для сохранения потенциала орошаемых земель путем повышения качества управления поливным земледелием необходимо разработать научные основы создания и ведения современных систем локального мониторинга мелиорированных массивов и прилегающих территорий, а также интегрированных с ним информационных технологий управления компонентами агроландшафтов.

Целью диссертационной работы является сохранение потенциала орошаемых агроландшафтов Поволжья на основе разработки научных основ и создания программно-информационного обеспечения комплексного геоинформационного мониторинга мелиорируемых земель региона и информационных технологий по управлению плодородием почв и производством растениеводческой продукции. Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:

  1. Разработать структуру, принципы создания и ведения комплексного локального мониторинга орошаемых агроландшафтов Поволжья на основе геоинформационных технологий.
  2. Создать комплекс автоматизированных технологий оценки состояния основных компонентов агроландшафта  - почв, грунтовых, оросительных вод, а также техногенных объектов.
  3. Разработать способы применения геоинформационных технологий для оценки мелиоративного и агроэкологического состояния мелиорируемых земель, адаптированные к почвенно-климатическим условиям Среднего и Нижнего Поволжья.
  4. Создать информационное обеспечение локального мониторинга орошаемых агроландшафтов для репрезентативных хозяйств региона.
  5. Создать комплекс автоматизированных технологий выработки систем агромелиоративных мероприятий экологически обоснованного природопользования поливными землями Поволжья, базирующийся на результатах комплексного локального геоинформационного мониторинга орошаемых агроландшафтов региона.

Методы исследования. В работе использованы теоретические методы: системный анализ, геоинформационное моделирование и геоинформационный анализ, математическая статистика и условная логика; экспериментальные – полевой опыт по изучению влияния элементов систем земледелия на почвенное плодородие и продуктивность поливных культур, полевые обследования пашни репрезентативных хозяйств. При разработке программ применялись эвристические методы, структурное и модульное программирование.

Научная новизна. Впервые созданы научные основы и инструментарий адаптации систем поливного земледелия экологическим к условиям конкретного орошаемого поля в виде комплекса информационных технологий, обеспечивающего сохранение почвенного плодородия, благоприятной мелиоративной обстановки, получение планируемой урожайности при экономном расходовании ресурсов в хозяйствах поволжских областей, в том числе:

  • разработаны принципы создания и ведения комплексного локального ГИС-мониторинга орошаемых агроландшафтов Поволжья;
  • разработаны способы применения геоинформационных технологий для оценки мелиоративного и агроэкологического состояния мелиорируемых земель, адаптированные к почвенно-климатическим условиям Среднего и Нижнего Поволжья;
  • создан комплекс автоматизированных технологий оценки состояния основных компонентов агроландшафта - почв, грунтовых, оросительных вод и техногенных объектов, включающий в себя информационно-советующую систему (ИСС) оценки мелиоративного, агрохимического и экологического состояния орошаемых участков, автоматизированный банк данных гидромелиоративных наблюдений за химическим составом грунтовых вод и засоленностью почвы.
  • разработано информационное обеспечение локального мониторинга орошаемых агроландшафтов для репрезентативных хозяйств региона.
  • создан комплекс автоматизированных технологий выработки технологического процесса мягкого природопользования поливными землями Поволжья, базирующийся на результатах комплексного локального геоинформационного мониторинга орошаемых агроландшафтов региона, состоящий из информационно-советующих систем по управлению плодородием орошаемых почв, их водным режимом и применению сидератов.

Практическая значимость. Использование комплекса автоматизированных технологий выработки технологического процесса мягкого природопользования поливными землями позволяет значительно повысить обоснованность и качество принимаемых технологических решений по режимам орошения поливных культур и системам органических, минеральных и сидеральных удобрений; эффективность и экологическую безопасность агротехнологий путем обеспечения предотвращения дегумификации орошаемых почв и ликвидации пестроты эффективного почвенного плодородия, снижения непродуктивных потерь поливной воды с инфильтрацией и поверхностным стоком, исключения ирригационной эрозии, роста рентабельности возделывания полевых культур за счет применения оптимальных видов, доз, сроков внесения органоминеральных удобрений и режимов орошения, дифференцированных по глубине расчетного корнеобитаемого слоя и предполивной влажности почвы.

Суммарный экономический эффект от использования информационно-советующей системы по управлению плодородием орошаемых почв в ЗАО «Агрофирма «Волга» Марксовского района Саратовской области на площади 1949 га составил 820 руб./га в год за счет проектирования индивидуальной системы удобрения для каждого отдельного поля с учетом его агрохимических и мелиоративных особенностей. Внедрение автоматизированного банка данных гидромелиоративных наблюдений в Саратовской гидромелиоративной партии при ФГУ «Управление Саратовмелиоводхоз» на площади 257,3 тыс. га снизило трудозатраты на обработку данных химических анализов и составление отчетных документов на 75%. Применение комплексного локального геоинформационного мониторинга орошаемых земель ЗАО «Агрофирма «Волга» Марксовского и ОПХ ВолжНИИГиМ Энгельсского районов Саратовской области на площади 1665 и 358 га за счет повышения качества управления плодородием почв обеспечило экономический эффект 1200 и 540 руб./га в год соответственно.

Положения, выносимые на защиту.

  1. Принципы создания и ведения комплексного мониторинга орошаемых агроландшафтов Поволжья, ориентированного на локальный уровень применения, основанного на геоинформационных технологиях  и сопряженного с автоматизированными системами контроля состояния мелиорируемых сельскохозяйственных угодий и управления поливным земледелием на них.
  2. Комплекс автоматизированных технологий оценки состояния основных компонентов агроландшафта, включающий в себя: основанную на эвристических методах информационно-советующую систему оценки агромелиоративного состояния орошаемых полей и автоматизированный банк данных гидромелиоративных наблюдений, позволяющий организовать ввод, обработку и хранение в реляционных файлах результатов солевой съемки и контроля уровня и минерализации грунтовых вод.
  3. Информационное обеспечение комплексного локального геоинформационного мониторинга мелиорируемых земель для репрезентативных хозяйств сухостепного Поволжья, включающее цифровые карты орошаемых угодий с 20 слоями и атрибутивные базы данных.
  4. Комплекс автоматизированных технологий выработки системы агромелиоративных мероприятий, обеспечивающий рациональное природопользование на поливных землях Среднего и Нижнего Поволжья, интегрированный с локальным геоинформационным мониторингом орошаемых агроландшафтов региона, состоящий из основанных на эвристических методах  информационно-советующих систем по управлению плодородием, водным режимом орошаемых почв и применению сидератов.

Апробация результатов. Основные положения диссертации докладывались на научной сессии РАСХН (Саратов, 2000); международных научно-практических конференциях: посвященной 100-летию М.Н. Багрова (Волгоград, 2001); «Устойчивое землепользование в экстремальных условиях» (Улан-Удэ, 2003); «Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства» (Пенза, 2005); «Проблема производства продукции растениеводства на мелиорированных землях» (Ставрополь, 2005); «Агрохимические приемы повышения плодородия почвы и продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтных системах земледелия» (Москва, 2006); 36 Международной научной конференции в ВИУА им. Д.Н. Прянишникова (Москва, 2002); международном совещании посвященном 10-летию Саратовского филиала ИПЭЭ им. А.Н. Северцова РАН (Саратов, 2005); всероссийских научно-практических конференциях посвященных 117, 118, 119-летию со дня рождения Н.И. Вавилова (Саратов, 2004-2007), всероссийских научных конференциях МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва, 2003-2005); научно-практических конференциях посвященных 85-летию НИИСХ Юго-Востока и 100-летию В.Н. Мамонтовой (Саратов, 1995); 100-летию со дня рождения И.А. Кузника (Саратов, 1998); семинаре-совещании МСХ РФ (Саратов, 2000); научных конференциях профессорско-препода-вательского состава и аспирантов Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова (Саратов, 2001-2009); заседаниях ученого совета ВолжНИИГиМ (Энгельс, 1993-2000); 4 Саратовском салоне изобретений, инноваций и инвестиций (Саратов, 2009).

Публикации по работе. По теме диссертации опубликовано 50 научных работы, из них 1 монография, 9 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 40 статей в сборниках научных работ, в том числе по материалам сессии РАСХН, международных и всероссийских научно-технических конференций и семинаров.

Личный вклад. Доля личного участия автора в выборе направления и проведении исследований, обработке полученных результатов, создании информационных технологий составляет 75%.

Автор благодарен своему научному консультанту Н.А. Пронько за поддержку идей, консультации и совместное выполнение отдельных полевых обследований и исследований, вклад в создание баз данных и знаний программных продуктов. В разработке баз данных и знаний по режимам орошения участвовали В.Т. Морковин и В.В. Иванов, автоматизированного банка О.Ю. Холуденева, ГИС-мониторинга Т.В. Корнева, которым автор признателен за помощь и содействие в работе.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, списка использованных источников, включающего 418 наименований, в том числе 32 на иностранных языках, 15 приложений. Основная часть работы изложена на 332 страницах машинописного текста и содержит 71 рисунок и 77 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Климат областей Поволжья, в которых проводились исследования, характеризуется континентальностью и засушливостью, усиливающимися при переходе от степи (годовая сумма осадков 350-450, суммарный дефицит влаги 170-200 мм) к сухой степи (осадков 250-400, дефицит – 220-240 мм) и полупустыне (200-350 мм осадков, дефицит – 700 мм и более). Обеспеченность культур теплом также возрастает с севера на юг: сумма эффективных температур в степной зоне – 2500-2900, сухостепной 2800-3000, полупустынной – 2800-3600°С; продолжительность безморозного периода 135-155, 140-170 и 160-185 дней соответственно.

Орошаемые почвы степной зоны представлены обыкновенными и южными черноземами, сухостепной – каштановыми и темно-каштановыми в комплексе с солонцами, полупустынной – светло-каштановыми и бурыми с широко распространенными лугово-солонцеватыми комплексами. Особенностями почв являются высокая пестрота и пространственная изменчивость свойств.

Полевые эксперименты по определению закономерностей влияния систем поливов и удобрений, в том числе сидеральных на почвенное плодородие и продуктивность поливных культур, а также обследования поливных земель репрезентативных хозяйств сухостепной зоны проводились согласно принятым методикам. Почвенные образцы отбирались согласно ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ 28168-89, ГОСТ 17.4.4.02-84, ОСТ 56 81-84. Агрохимические анализы проводились согласно ГОСТ 26213-84, ГОСТ 26107-84, ГОСТ 26205-84 ЦИНАО, анализы водной вытяжки ГОСТ 26424-85, ГОСТ 26426-85, ГОСТ 26427-85, ГОСТ 26428-85, состава обменных оснований в почвенном поглощающем комплексе по ГОСТ 26487-85, ГОСТ 26950-86, ГОСТ 27821-88. Классификационная характеристика потенциального и эффективного почвенного плодородия определялась согласно методическим указаниям по проведению комплексного мониторинга земель сельскохозяйственного назначения (2003); степени загрязнения земель – по ГОСТ 17.4.02-83, согласно ГН 6229-91, ГН 2.1.7.020-94, ГН 2.1.7.2041-06 и методическим рекомендациям по выявлению деградированных и загрязненных земель (1994); мелиоративное состояние – с помощью «Методического руководства по методам контроля и критериям оценки мелиоративного состояния орошаемых земель Поволжья» (1991). При создании цифровых карт учитывались требования ГОСТ Р 50828-95, ОСТ 68-3.4-98, РТМ 68-3.01-99. Обработка данных проводилась методами корреляционного, дисперсионного и регрессионного анализа (Б.М. Доспехов, 1985), а также геостатистических и детерминистских методов интерполяции пространственных данных (Lark R.M., Webster R., 2005).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МОНИТОРИНГА МЕЛИОРИРОВАННЫХ ЗЕМЕЛЬ И ПРИЛЕГАЮЩИХ ТЕРРИТОРИЙ

Принципы создания и ведения мониторинга мелиорированных земель Поволжья. Исходя из необходимости сохранения природного потенциала мелиорированных земель и, прежде всего, плодородия почв мы предлагаем следующие принципы создания и ведения мониторинга орошаемых агроландшафтов.

Принцип комплексности. В процессе ведения мониторинга должна собираться, учитываться при определении комплексной интегрированной оценки эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель и взаимно увязываться не только вся информация об эффективном и потенциальном почвенном плодородии, загрязнении, засолении и осолонцевании почв, грунтовых водах, но и о проведенных технических, агротехнических и мелиоративных мероприятиях, воздействовавших на эти составляющие эколого-мелиоративной обстановки.

Принцип локальности. Основное воздействие орошаемого земледелия на почвы, грунтовые и поверхностные воды осуществляется на конкретных полях сельскохозяйственного предприятия. Решения о параметрах этих воздействий принимаются руководителями и специалистами хозяйства. Обоснованность решений определяется полнотой информации о состоянии поля, которую может предоставить только комплексный мониторинг орошаемых земель. Поэтому он должен быть локальным, то есть ориентированным на низшие территориальные единицы поливных угодий отдельного предприятия.

Принцип геопространственности. Важной особенностью информации мониторинга орошаемых земель является пространственная привязанность ее составляющих. Данные о состоянии компонентов орошаемых агроландшафтов фактически получаются в конкретных точках земной поверхности, однако характеризуют непрерывные постоянно изменяющиеся в пространстве показатели. Для перехода от дискретных данных к реальным непрерывным характеристикам, обеспечения возможности сохранения пространственной привязки информации и учета взаимного расположения мест получения данных при их анализе комплексный локальный мониторинг орошаемых земель должен быть геоинформационным, то есть основываться на цифровой карте контролируемых территорий и атрибутивной реляционной базе, предназначенных для хранения информации, а также включать в себя средства интерполяции данных.

Принцип иерархичности. Данные локального мониторинга поливных земель должны быть исходной информацией для более высоких в иерархическом отношении уровней. Поэтому мониторинг агроэкологического и мелиоративного состояния орошаемых земель необходимо проводить в направлении «снизу-вверх» – от отдельного поливного поля к хозяйству, затем обобщаться для района, региона, федерации. Для этого необходимо обеспечение единства форматов и структур баз данных мониторингов разных уровней.

Принцип темпоральности. Эколого-мелиоративное состояние орошаемых агроландшафтов изменяется во времени. Поэтому мониторинг должен обеспечивать определение направленности и интенсивности происходящих в них почвенных и мелиоративных процессов, а также прогнозирование их возможных изменений.

Принцип сопряженности. Исходя из главной цели мониторинга – повышения качества управления плодородием поливных земель и продуктивностью орошаемых агроландшафтов, результатом его должен быть полный комплекс информации для принятия управленческих решений, вырабатываемых соответствующими информационно-советующими системами. Поэтому информационное обеспечение ГИС-мониторинга, прежде всего атрибутивная база данных, должно сопрягаться с ИСС поддержки принятия решений по управлению агротехническими и мелиоративными мероприятиями поливного земледелия.

Кроме перечисленных, локальный мониторинг орошаемых агроландшафтов должен отвечать общим для всех видов мониторинга принципам непрерывности, единства целей и задач исследований, системности, достоверности и оперативности.

Информационно-советующая система оценки мелиоративного и агрохимического состояния орошаемых севооборотных участков (ИСС «УЧАСТОК») предназначена для оценки показателей состояния мелиорируемых земель поволжских областей на наименее разработанном локальном уровне для отдельных орошаемых полей хозяйства, базирующаяся на принципах геопространственности и комплексности. База данных и знаний ИСС «УЧАСТОК» включает в себя 14 реляционных файлов формата dBase IV (табл. 1), позволяющих ввести данные о состоянии конкретного орошаемого участка и определить условия возделывания полевых культур на нем.

1. Перечень реляционных файлов ИСС «УЧАСТОК»

Название

Содержание

FAKTOR

Справочник показателей агромелиоративной ситуации

STEPEN

Справочник классификационных оценок показателей

METEO_EL

Декадные осадки, температуры и дефициты влажности воздуха за 30 лет.

SC01_PRA

Файл правил сценария ИСС, определяющий сценарий консультации

FORM1

Файл описаний экранных форм

ERROR

Правила обработки ошибок в процедурных правилах базы знаний ИСС

SPR_OBL

Справочник областей

SPR_RAI

Справочник административных районов

SPR_STAN

Справочник 30 метеостанций с обобщенными климатическими данными

KL01_PRA

Набор процедурных правил оценки агрохимического состояния

KL02_PRA

Набор процедурных правил оценки мелиоративного состояния

KL03_PRA

Набор процедурных правил  оценки  содержания  гумуса

UTH

Файл описаний участков

HELP

Файл организации контекстно-ассоциативной подсказки

В результате работы ИСС «УЧАСТОК» пользователю выдается описание состояния интересующего поля орошаемого участка, содержащее качественные оценки его агрохимического и мелиоративного состояния.

Автоматизированный банк данных гидромелиоративных наблюдений предназначен для организации ввода, предварительной обработки и хранения данных солевой съемки и наблюдений за грунтовыми водами в реляционных файлах, а также получения отчетных документов установленной формы. Схема его функционирования приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Принципиальная схема работы автоматизированного банка данных

гидромелиоративных наблюдений

Работа в автоматизированном банке данных гидромелиоративных наблюдений организована с помощью системы меню и экранных форм. Введенная информация после прохождения контроля и подтверждения ее правильности записывается в файлы банка данных (табл. 2).

2. Перечень реляционных файлов автоматизированного банка данных

гидромелиоративных наблюдений

пп

Название

Содержание

1

Himizm.dct

Файл структуры реляционного банка данных

2

Spr_rai.dbf

Справочник районов Саратовской области

3

Spr_hoz.dbf

Справочник хозяйств по районам Саратовской области

4

Skvag_vod.dbf

База данных о минерализации грунтовых вод

5

Rab_vod.dbf

Файл для обработки данных о минерализации грунтовых вод

6

Skvag_poch.dbf

База данных о засолении почв

7

Rab_poch.dbf

Файл для обработки данных о засолении почв

8

Required.dbf

Файл установок внешних связей

Отбор информации для определения типа и степени засоления почв, химизма грунтовой воды и получения отчетов производится с использованием справочников районов и хозяйств области путем установления фильтров. Тип засоления оценивается по преобладающим ионам в характеризуемом слое. Степень засоления определяется по сумме токсичных солей и содержанию токсичных ионов. Метод расчета токсичных солей основан на связывании ионов в гипотетические соли. При обработке данных по химизму грунтовых вод определяется содержание катионов и анионов, их сумма и сухой остаток.

Автоматизированный банк данных внедрен в комплексном отделе гидромелиоративных исследований и мониторинга Саратовской ГМП при ФГУ «Управление Саратовмелиоводхоз». С его помощью результаты солевой съемки почв и наблюдений за уровнем и химическим составом грунтовых вод за период 1976 - 2008 гг. перенесены на компьютерные носители в виде реляционных файлов. На базе этой информации разрабатываются прогнозы состояния мелиорируемых земель области, обосновываются проекты реконструкции орошаемых участков, адаптируются математические модели водно-солевого режима зональных почв.

Форматы и структура реляционных файлов ИСС «Участок» и АБД гидромелиоративных наблюдений обеспечивают возможность их сопряжения с атрибутивными базами данных ГИС-мониторинга мелиоративного состояния мелиорируемых сельскохозяйственных угодий региона.

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МОНИТОРИНГА МЕЛИОРИРОВАННЫХ ЗЕМЕЛЬ ПОВОЛЖЬЯ

Для предотвращения негативных последствий нерационального ведения орошаемого земледелия необходимо ведение постоянного мониторинга орошаемых агроландшафтов с интегрированной оценкой их агроэкологического и мелиоративного состояния. Инструментарием, с помощью которого можно накапливать и обрабатывать информацию мониторинга, является геоинформационная система с цифровой картой орошаемого агроландшафта, что вытекает из сформулированного ранее принципа геопространственности.

Определенный нами для поливных земель Поволжья оптимальный состав цифровой карты включает в себя следующие группы слоев: инфраструктура (населенные пункты, дороги); гидромелиоративная система (каналы, насосные станции, трубопроводы, орошаемые поля, гидранты, лесополосы); гидрография и рельеф (реки, озера, овраги, горизонтали); геология; почвенная карта; места отбора проб (точки отбора почвенных проб, скважины наблюдений за грунтовыми водами). Наилучший способ создания большинства слоев – векторизация по экранной подложке топографических и специальных карт, космических снимков, схем строительства и реконструкции орошаемых участков. Слой точек отбора проб создается с помощью прибора спутникового позиционирования системы Garmin, дающего точность до 2 метров.

Проведя сравнительный анализ существующих программных средств создания ГИС отечественных и зарубежных производителей (ЦГИ ИГ РАН, СП «ГЕОЛИНК», ЗАО «ПАНОРАМА», MAPINFO, INTERGRAF, AUTODESK, GE SMALLWORLD, GEOGRAFIX, ESRI), мы выбрали наилучшее - комплекс ArcGIS DeskTop фирмы ESRI (США), который не только позволяет создать качественную цифровую карту, но и включает в себя средства трехмерного моделирования рельефа земной поверхности, а также различные инструменты, позволяющие выполнить интерполирование значений путем изучения взаимосвязей между всеми опорными точками. Другие программные средства имеют различные недостатки, определяющие их недостаточную пригодность в мелиоративной отрасли. Например наиболее эргономичный отечественный комплекс ГеоГраф/Geodraw (ЦГИ ИГ РАН) не имеет средств интерполяции и аппроксимации, трехмерного моделирования. Недостаточно развиты такие средства и в программах MAPINFO и «Панорама», а комплекс «ГЕОЛИНК», напротив, включая очень мощные средства моделирования, в том числе движения грунтовых вод, не позволяет создать высококачественную цифровую карту орошаемого агроландшафта.

Для определения оптимальных способов и методов применения средств программного комплекса ArcGIS для построения мелиоративных, агрохимических и экологических картограмм нами была проведена адаптация этих средств к условиям сухостепного Поволжья. Было выполнено сравнительное изучение двух групп методов интерполяции ArcGIS DeskTop: детерминистских, строящих поверхность по опорным точкам, основываясь либо на степени схожести точек выборки (метод взвешенных расстояний и др.), либо на степени сглаживания (радиальные базисные функции и др.); геостатистических (например, кригинг или кокрикинг), позволяющих строить не только поверхности интерполируемых значений, но также поверхности ошибок и неопределенности интерполяции, что помогает оценить ее качество.

Оценка качества интерполяции, которая дает представление о том, насколько хорошо модель интерполирует неизвестные значения, проводилась методом перекрестной проверки (Cross Validation). Алгоритм перекрестной проверки: 1) точки последовательно исключаются из выборки; 2) вычисляется значение в этой точке с использованием оставшихся данных; 3) измеренное и вычисленное значения сравниваются. По суммарной статистике перекрестной проверки (стандартному отклонению) определялась приемлемость способа интерполяции для составления карты.

При этом были выявлены некоторые особенности построения картограмм разных видов.

При построении карт засоления земель для интерполяции необходимо иметь не составное качественное (тип и степень), а единое весовое значение. В качестве этого значения в ГИС-мониторинге нами использовалась сумма эквивалентов хлор-иона токсичных солей (согласно Н.И. Базилевич и Е.И. Панковой, 1970), определяющаяся с помощью специального алгоритма, разработанного для почвенных условий Поволжья и реализованного средствами MS Excel XP. Сравнительный анализ различных методов интерполяции и аппроксимации показал, что в условиях сухостепного Поволжья наибольшую точность обеспечивает метод обратно взвешенных расстояний (табл.3).

3. Результаты перекрестной проверки различных методов интерполяции при построении картограмм засоления земель

Метод

Стандартные отклонения для слоя почвы

0-30 см

30-50 см

50-75 см

75-100 см

Обратно взвешенных расстояний

0,1032

0,1251

0,1116

0,1645

Глобальных полиномов

0,1385

0,1762

0,1762

0,2476

Локальных полиномов

0,1051

0,1224

0,1338

0,1835

Радиальных базисных функций

0,1026

0,1250

0,1270

0,1714

Кригинга

0,1027

0,1351

0,1305

0,1778

Для создания карты уровней грунтовых вод (УГВ) разработан алгоритм:

  1. Интерполяцией горизонталей, полученных с топографических карт масштаба 1:25 000 и сечением рельефа 2,5 м, создается цифровая модель рельефа в виде триангуляционной нерегулярной сети (TIN)
  2. Слой пространственной привязки скважин наблюдения за грунтовыми водами векторизуется по топографической карте масштаба 1:150 000.
  3. Цифровая модель верхней границы грунтовых вод создается по ее (границы) абсолютным отметкам в местах расположения скважин, которые рассчитываются с помощью цифровой модели рельефа и данных наблюдений за УГВ.
  4. Полученные модели преобразуются в растровые представления (матрицу высот рельефа и матрицу абсолютных отметок УГВ).
  5. Вычитанием матрицы абсолютных отметок УГВ из  матрицы высот рельефа с помощью алгебры растров (Map Algebra) получается матрица глубин залегания грунтовых вод, которая преобразуется в карту УГВ орошаемых земель интерполяцией методом локальных полиномов 2-го порядка, дающим наименьшее стандартное отклонение – 0,24 м.

Агрохимические и экологические (по осредненному для отдельного поля содержанию гумуса, элементов питания растений, тенденций их изменений, содержанию тяжелых металлов и мышьяка) картограммы  строятся на основе слоя «Орошаемые поля» цифровой карты и присоединенной к ней внешней таблицы с данными анализов и фондовыми материалами, обработанными с помощью специальной программы. Слои населенных пунктов, дорог, каналов, насосных станций используются для повышения наглядности.

Для построения цифровых моделей пространственного распространения значений агрохимических показателей (ЦМПРАП) результаты анализов по каждой отдельной пробе заносятся в специально разработанную внешнюю таблицу атрибутивной базы ГИС-мониторинга, которая присоединяется к слою «Точки отбора проб». Сравнение с помощью перекрестной проверки различных методов интерполяции и аппроксимации точечных данных, использованных для построения ЦМПРАП, показало, что наибольшую точность  обеспечивают интерполяция методами обратно взвешенных расстояний и радиальных базисных функций; аппроксимация - методом локальных полиномов 2-го порядка (табл. 4).

4. Результаты перекрестной проверки различных методов построения ЦМПРАП

Показатель

Метод

Стандартное отклонение

Содержание гумуса, %

Обратно взвешенных расстояний

0,62

Локальных полиномов

0,46

Содержание фосфора, мг на 100 г почвы

Радиальных базисных функций

1,12

Локальных полиномов

1,22

Содержание калия, мг на 100 г почвы

Обратно взвешенных расстояний

8,07

Локальных полиномов

1,05

Содержание азота легкогидролизуемого, мг на 100 г почвы

Обратно взвешенных расстояний

0,88

Локальных полиномов

0,35

При построении цифровых моделей распространения загрязнителей (ЦМРЗ) наибольшую точность  обеспечивает аппроксимация методом локальных полиномов 2-го порядка (табл. 5).

5. Результаты перекрестной проверки методов построения ЦМРЗ, мг/кг

Загрязнитель

Стандартное

отклонение

Загрязнитель

Стандартное

отклонение

Свинец

1,42

Медь

1,3

Цинк

2,21

Никель

2,08

Кадмий

0,05

Мышьяк

0,35

Большой разброс значений стандартных отклонений (>40 раз) объясняется разницей в содержании различных загрязнителей в почве.

РАЗРАБОТКА ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ЛОКАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ ПОВОЛЖЬЯ

В качестве репрезентативных хозяйств для создания и внедрения систем локального геоинформационного мониторинга орошаемых земель были выбраны ЗАО «Агрофирма «Волга» Марксовского и опытно-произ-водственное хозяйство Волжского НИИ гидротехники и мелиорации Энгельсского районов Саратовской области (рис. 2).

Рис. 2. Расположение мест разработки и внедрения комплексного локального геоинформационного мониторинга орошаемых земель

Для них разработано информационное обеспечение локального ГИС-мониторинга: цифровые карты с группами слоев: инфраструктура; гидромелиоративная система; гидрография и рельеф; геология и почвы; места отбора проб (табл. 6, рис. 3, 4); атрибутивная база данных (табл. 7). В атрибутивную базу данных геоинформационного мониторинга орошаемых земель входят внутренние, связанные со слоями, и внешние реляционные файлы, предназначенные для хранения переменной (результаты наблюдений) и постоянной (справочной) информации.

6. Состав цифровой карты локального  ГИС-мониторинга орошаемых земель

Имя файла

Тип

Содержание

1

cen_rai

Shape

Центры административных районов

2

raion

Shape

Границы административных районов

3

Gr_Zem

Shape

Границы земель сельскохозяйственных предприятий

4

dorogi

Shape

Дороги

5

np

Shape

Населенные пункты

6

polja_1

Shape

Орошаемые поля

7

truboprovod

Coverage

Трубопроводы

8

gidrant

Shape

Гидранты

9

kanal

Coverage

Каналы

10

Nasos_st

Shape

Насосные станции

11

Lesopol

Shape

Полезащитные лесные полосы

12

reka_1

Shape

Реки

13

lake

Coverage

Пруды и озера

14

geologiy

Coverage

Геологическая карта

15

szw

Shape

Почвенная карта

16

owrag

Coverage

овраги

17

relef_1

Shape

Горизонтали

18

relef_tin

TIN

Цифровая модель рельефа

19

razrez

Shape

Точки отбора проб

20

ckwagini

Shape

Скважины наблюдений за грунтовыми водами

Рис. 3. Группы слоев «Инфраструктура», «Гидромелиоративная система», «Гидрография», «Рельеф» цифровой карты ЗАО «Агрофирма «Волга»

Рис. 4. Группы слоев «Инфраструктура» и «Гидромелиоративная система» цифровой карты ОПХ ВолжНИИГиМ

7.Внешние файлы атрибутивной базы ГИС-мониторинга орошаемых земель

Имя файла

Привязка к слоям

Поля связи

Назначение

1

dorogi

dorogi

kod

Справочник идентификатор дорог

2

Soil_irrig

polja_1; szw4

tip_soil; k_dop

Степень осолонцевания

3

truboprovod

truboprovod

ID

Состояние оросительной сети

4

gidrant

polja_1;

truboprovod

NOMER_P; Nimen

Состояние дождевальной техники

5

Nasos_st

polja_1; kanal; truboprovod

kod

Справочник идентификатор насосных станций

6

geolog_1

geologiy

KOD_GEO

Справочник к геологической карте

7

pochv_karta

szw4; polja_1

k_dop;  tip_soil

Справочник к почвенной карте

8

Agrochim

Razrez

nomer_p;kod_t

Результаты агрохимических анализов

9

ION

Razrez

kod_ t

Результаты анализов полной водной вытяжки

10

PPK

Razrez

kod_t

Обменные основания в ППК

11

Zagr

Polja_1

Neim_a

Содержание токсичных веществ по полям

12

Spr_Zagr

-

Kod_z

Справочник ПДК токсичных веществ

13

Ckwagini

Ckwagini

TOHKI

Уровень грунтовых вод

14

DAN_Kul

Polja_1

Neim_a

Данные о культурах и их урожайности

15

SPR_KUL

-

Code_k

Справочник возделываемых культур

16

DAN_Udob

Polja_1

Neim_a

Данные о внесении удобрений

17

SPR_Udob

-

Code_u

Справочник применяемых удобрений

18

DAN_Poliv

Polja_1

Neim_a

Оросительные нормы по годам и полям

Данные мониторинга орошаемых земель ЗАО «АФ «Волга» показали, что потенциальное и эффективное плодородие почв характеризуется большой пестротой в пространстве (рис. 5).

Рис. 5. Картограммы потенциального и эффективного плодородия орошаемых почв ЗАО «Агрофирма «Волга»,

полученные средствами локального ГИС-мониторинга

42,3% обследованных земель характеризуется низким и очень низким содержанием гумуса, 45,2 % средним, 12,5% высоким. 41,8% –  имеют низкое, 42,5% среднее и 16,2% – высокое содержание доступного фосфора. На 86,2% отмечено низкое и очень низкое, 5,1% – среднее, 8,7%  высокое содержание обменного калия. При этом обеспеченность почвы гумусом, доступным фосфором и обменным калием по отдельным орошаемым полям значительно варьирует. Коэффициенты вариации равны соответственно 0,19, 0,42 и 0,54. Сравнительный анализ данных обследований прошлых лет и выполненных нами в 2004-2007 гг. выявил снижение потенциального и эффективного плодородия (табл. 8, рис. 6).

8.Изменение плодородия орошаемых земель ЗАО «АФ «Волга»

Год

Содержание гумуса, %

Содержание элементов питания, мг на 100 г почвы

доступного фосфора

обменного калия

min

max

Среднее

min

max

Среднее

min

max

Среднее

1990

2,65

3,40

3,05

230

9,20

4,95

10,60

65,60

28,57

1997

2,51

3,70

3,01

2,60

17,2

9,70

13,20

65,60

35,93

2001

1,61

3,79

2,96

2,30

14,30

8,90

10,60

80,00

39,49

2004

2,32

3,29

2,92

1,00

6,10

3,50

8,53

58,73

24,22

2006

1,90

3,20

2,88

1,67

5,85

3,27

22,00

57,50

31,64

С помощью линейной регрессионной зависимости содержания гумуса %Гум от времени (Т - год):  %Гум = 22,6 – 0,0098·Т (r=0,57), установлено, что в 1990-2007 гг. содержание гумуса снижалось на 0,01% в год.

а)

б)

Рис. 6. Изменение потенциального (а) и эффективного (б) плодородия почв орошаемых земель ЗАО «Агрофирма «Волга»

Установленные нелинейные регрессионные зависимости содержания доступного фосфора (Ф) и обменного калия (К), мг/ 100 г почвы, от времени Т имеют вид: Ф = – 0,1959·Т2 + 782,83·Т – 782200; (E=0,66); К = – 0,2788·Т2 + 1113,5·Т – 106 (E=0,59), где Е –критерий Нэша-Сатклиффа. Они показывают, что, если до середины 1990-х гг. сохранялась положительная динамика содержания этих элементов питания в почве, то с 1997 г. происходило ускоряющееся снижение их содержания, и к 2007 г. оно достигло: по доступному фосфору 3,12 и по обменному калию 5,04 мг/100 г почвы в год.

Достоверность установленных зависимостей подтверждается выполненными расчетами балансов гумуса, доступного фосфора и обменного калия на орошаемых землях ЗАО «Агрофирма «Волга» за 1997-2008 гг. Они оказались дефицитными для этих показателей почвенного плодородия. В среднем по орошаемым полям дефицит баланса гумуса за расчетный период составил 6,4 т/га; фосфора и калия – 38,3 и 110,9 кг/га в год соответственно.

Данные мониторинга земель ОПХ ВолжНИИГиМ показали, что при высокой обеспеченности его орошаемых почв доступным фосфором и обменным калием (рис. 7, 8) потенциальное плодородие снижается.

Рис. 7. Цифровая модель пространственного распространения содержания доступного фосфора в почвах ОПХ ВолжНИИГиМ

Рис. 8. Цифровая модель пространственного распространения содержания обменного калия в почвах ОПХ ВолжНИИГиМ

Уравнение нелинейной регрессионной зависимости содержания гумуса %Гум от времени (Т - год): %Гум=0,0002·Т2-0,84·Т+ 852,7 (Е = 0,89), также показывает, что в период 1948 – 2008 гг. содержание гумуса ежегодно снижалось в среднем на 0,02% в абсолютных показателях (рис. 9).

Рис. 9. Изменение потенциального плодородия почв орошаемых земель ОПХ ВолжНИИГиМ

Мелиоративное состояние поливных земель обоих хозяйств хорошее, однако, в ЗАО «Агрофирма «Волга» выявлено наличие участков со слабозасоленным пахотным горизонтом и среднезасоленным горизонтом на глубине 75-100 см (рис. 10).

Слой 0 – 30 см.

Слой 75 – 100 см.

Рис. 10. Цифровая карта засоления орошаемых земель ЗАО «АФ «Волга», полученная методом обратно взвешенных расстояний

Выраженного загрязнения земель тяжелыми металлами (ТМ) и мышьяком также не выявлено. В то же время, в ЗАО «Агрофирма «Волга» содержание некоторых ТМ выше фонового. Например, кадмия в почве 8 орошаемых полей содержится больше 0,35 мг/кг почвы при фоновом содержании для темно-каштановых почв 0,19 мг/кг, на 10 полях отмечено среднее (выше 25 мг/кг) содержание никеля (рис. 11).

Рис. 11. Цифровые модели распространения загрязнителей (кадмия и никеля) в почвах орошаемых земель ЗАО «АФ «Волга»

Отмечено также наличие полей с достаточно высоким содержанием мышьяка, которое, однако, нигде не превосходит ПДК.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ОРОШАЕМЫМ ЗЕМЛЕДЕЛИЕМ ПОВОЛЖЬЯ

Для повышения качества управления важнейшими элементами системы орошаемого земледелия нами разработан комплекс автоматизированных технологий выработки систем агромелиоративных мероприятий экологически обоснованного природопользования поливными землями Поволжья, базирующийся на результатах комплексного локального геоинформационного мониторинга орошаемых агроландшафтов и включающий в себя  информационно-советующие системы по управлению плодородием орошаемых почв (ИСС «УПОП»), водным режимом почв (ИСС «РЕЖИМЫ ОРОШЕНИЯ») и применением сидеральных удобрений (ИСС «СИДЕРАЦИЯ»).

Информационно-советующая система по управлению плодородием орошаемых почв предназначена для сохранения почвенного плодородия орошаемых участков и эффективного использования ресурсов поливных хозяйств региона. Это достигается путем проектирования рационального состава и параметров технологического процесса внесения органических и  минеральных удобрений при возделывании орошаемых культур. ИСС «УПОП» представляет собой экспертную систему. Ее базы знаний являются процедурными, то есть являются совокупностями правил типа ЕСЛИ <условие> ТО  <действие>, описывающих предметную область системы – управление минеральным питанием полевых культур и орошаемого поля в целом. При разработке ИСС был применен оригинальный метод, заключающийся в представлении процедурных знаний с помощью реляционных баз данных. Это позволило унифицированно использовать различные справочники и наборы правил оценки почвенно-мелиоративного состояния орошаемого участка, определения видов, доз и сроков внесения удобрений, подбора машин и орудий. Программное обеспечение представляет собой оболочку экспертной системы, в которую кроме программ, предназначенных для формализации, хранения и использования знаний специалистов-экспертов в области сельского хозяйства, мелиорации и экологии, входят процедуры и функции организации пользовательского интерфейса, позволяющие в удобной форме вводить большие массивы разнородной информации, при необходимости заменяя точные численные значения параметров качественными оценками, а также создавать и редактировать экранные формы и процедурные правила (рис. 12).

Рис.12. Структурная  схема программно-информационного обеспечения ИСС «УПОП»

Разработаны два варианта использования ИСС «УПОП» для проектирования адаптивного к условиям конкретного поля технологического процесса управления почвенным плодородием: совместно с ГИС-мониторингом и автономно. При сопряжении ИСС и локального ГИС-мониторинга пользователю достаточно указать интересующее его поле, культуру и планируемую урожайность. Данные о содержании гумуса, элементов питания, реакции почвенного раствора и содержании в нем водорастворимых солей, плотности сложения почв и другие, необходимые для проектирования технологического процесса, будут получены из атрибутивной базы мониторинга автоматически с помощью стандартных подпрограмм. При использовании ИСС в автономном режиме исходная информация для проектирования подготавливается с помощью специальной программы ведения диалога с пользователем.

Последующее проектирование адаптивного к условиям поля технологического процесса производится с помощью программы-решателя, работающей под управлением специальных реляционных файлов базы знаний – наборов правил, важнейшими из которых являются:

  1. правила расчета общих доз основных питательных веществ (ОДОПВ), необходимых для возмещения их выноса из почвы с планируемым урожаем и выравнивания эффективного почвенного плодородия по фосфору и калию в направлении средней и достаточной обеспеченности почвы этими элементами питания;
  2. правила определения дозы органических удобрений, необходимой для предотвращения снижения содержания гумуса ниже фоновых значений, расчета доз минеральных удобрений с учетом ОДОПВ и содержания элементов питания в органическом удобрении;
  3. правила определения оптимальных для почвенных условий и культуры кратности, сроков и норм внесения минеральных удобрений;
  4. правила выбора отвечающих агромелиоративным свойствам почвы оптимальных и допустимых видов, сортов и марок минеральных удобрений;
  5. правила подбора технических средств внесения удобрений, учитывающие агрофизические свойства почв.

Результатом работы ИСС «УПОП» является технологическая карта работ по внесению органических и минеральных удобрений на поле.

Информационно-советующая система «Режимы орошения» была разработана для проектирования эксплуатационных режимов орошения, дифференцированных по предполивному порогу влажности и глубине расчетного слоя почвы, применение которых является одним из эффективных способов уменьшения антропогенной нагрузки на орошаемые агроландшафты. Она обеспечивает:

  1. Расчет водопотребления полевых культур и оросительной нормы.
  2. Проектирование рациональных, дифференцированных по предполивному порогу влажности почвы и расчетной глубине увлажняемого слоя, режимов орошения.
  3. Планирование внутрихозяйственного водопользования.

В программе применен метод расчета режимов орошения по году-аналогу. Для этого в базу введены данные по 30 метеостанциям Поволжья за 30 и более лет, для которых рассчитан процент обеспеченности дефицита водного баланса каждой культуры. Выбор такого метода позволяет рассчитать как проектный режим орошения на год необходимой обеспеченности водного баланса, так и эксплуатационный режим орошения на конкретный год. Правила определения сроков смены фаз роста и развития, формулы расчета водопотребления основных орошаемых культур, параметры дифференцированных режимов орошения для различных периодов (предполивной порог влажности, глубина расчетного слоя почвы, максимальная, экологически допустимая поливная норма) содержатся в базе знаний ИСС  и доступны для корректировки. Структурная схема программно-информационного обеспечения ИСС представлена на рисунке 13.

При создании программных и информационных компонентов ИСС «РЕЖИМЫ ОРОШЕНИЯ» особое внимание уделялось требованиям обеспечения экологической безопасности поливных земель (сохранение плодородия почв, недопущение ирригационной эрозии, поверхностного стока, повышенной инфильтрации  влаги в нижние слои почвы и подъема УГВ). Это достигалось разработкой ИСС минимизирующих непродуктивные потери воды  дифференцированных режимов орошения, включением в правила базы данных и знаний научно обоснованных значений допустимых поливных норм, зависящих от почвенной разности, УГВ и культуры.

Рис.  13. Структура программно-информационного обеспечения ИСС «РЕЖИМЫ ОРОШЕНИЯ»

Информационно-советующая система по управлению применением сидеральных удобрений. Сидерация – один из эффективных способов повышения поступления органического вещества в плодородный слой почвы. Применение в качестве сидератов различных бобовых и злаковых культур, а также их смесей, положительно сказывается на урожайности последующей культуры, улучшает агрофизические свойства почвы и обеспечивает бездефицитный баланс гумуса.

Установленные в процессе наших исследований закономерности воздействия сидерации на плодородие темно-каштановых длительно орошаемых почв сухостепного Заволжья и продуктивность культур поливных севооборотов послужили основой для разработки ИСС «СИДЕРАЦИЯ», которая решает следующие задачи:

  1. Оценка агрохимических и водно-физических свойств орошаемых почв.
  2. Выбор оптимального для конкретных почвенных условий вида сидерата.
  3. Разработка агротехники сидерации, учитывающей свойства почв и материально-технические возможности хозяйства.
  4. Расчет экономической эффективности применения сидератов.
  5. Прогноз изменений агрохимических и водно-физических свойств почв орошаемого участка под воздействием сидерации.

Все перечисленные информационные технологии выработки систем агромелиоративных мероприятий рационального природопользования поливными землями Поволжья интегрированы с разработанной нами системой комплексного локального геоинформационного мониторинга орошаемых агроландшафтов, внедренной в репрезентативных хозяйствах. Их открытость допускает модификацию и расширение списков возделываемых культур, применяемых минеральных и органических удобрений, сидератов, технических средств и материальных ресурсов, файлов процедурных правил и др., что обуславливает возможность как дальнейшего развития  ИСС, так и их применения в других регионах Российской Федерации.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Оценка экономической эффективности внедрения комплексного локального геоинформационного мониторинга эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель проводилась по следующим критериям:

  • повышение качества управления плодородием орошаемых земель хозяйства;
  • снижение затрат на выполнение картографических и аналитических работ при проведении агрохимического и мелиоративного обследований.

Применение комплексного локального геоинформационного мониторинга и интегрированной с ним информационно-советующей системы по управлению плодородием орошаемых почв позволило  добиться более рационального использования ресурсов поддержания эффективного плодородия почв, прежде всего фосфорных и калийных удобрений, за счет учета пространственной неоднородности состояния орошаемых земель. Высокая вариативность значений содержания в пахотном слое поливных почв ЗАО «АФ «Волга» доступного фосфора и обменного калия вызывает необходимость выравнивания его на уровне оптимальных значений. Применение средств локального ГИС-мониторинга позволило агроэкологически обоснованно снизить дозы фосфорных и калийных удобрений на полях с высокой обеспеченностью почв этими элементами питания растений без ущерба для продуктивности пашни и эффективного плодородия почв. В результате только за счет экономии минеральных удобрений эффект составил 133 тыс. руб./год. Суммарный экономический эффект от повышения качества управления плодородием орошаемых земель ОПХ ВолжНИИГиМ за счет применения комплексного локального геоинформационного мониторинга составил 540 руб./га в год.

Суммарный экономический эффект от использования информационно-советующей системы по управлению плодородием орошаемых почв в ЗАО «Агрофирма «Волга» Марксовского района Саратовской области составил 1,6 млн. руб. за счет проектирования индивидуальной системы удобрения для каждого отдельного поля с учетом его агрохимических и мелиоративных особенностей.

Применение комплексного локального геоинформационного мониторинга мелиорируемых земель ЗАО «АФ «Волга» обеспечило снижение трудозатрат при картографической обработке материалов агрохимических и мелиоративных обследований на 78,4 и 58,0% соответственно.

Использование автоматизированного банка данных гидромелиоративных наблюдений в комплексном отделе гидромелиоративных исследований и мониторинга Саратовской гидромелиоративной партии при ФГУ «Управление Саратовмелиоводхоз» позволило снизить трудозатраты на обработку данных анализов химического состава грунтовых вод и водных вытяжек почв и составление выходных отчетных документов на 75%.

ВЫВОДЫ

  1. Кардинальное повышение качества принимаемых в орошаемом земледелии Поволжья управленческих решений, делающее возможным предотвращение недопустимых нагрузкок на агроландшафты и развития в них деградационных почвенно-мелиоративных процессов, возможно на основе создания инструментария адаптации систем поливов и удобрений к почвенно-мелиоративным условиям конкретного орошаемого поля в виде комплекса информационных технологий.
  2. Основой экологически безопасной системы использования орошаемых агроландшафтов Поволжья, невозможной без адаптации агротехнологий к экологическим условиям выращивания на конкретном поле, является комплексная оценка его состояния, полученная в результате локального мониторинга агроландшафтов.
  3. Основными принципами создания и ведения локального ГИС-мониторинга орошаемых агроландшафтов являются:
    • комплексность – сбор в единой базе данных агроэкологической, мелиоративной и техногенной информации по текущим показателям и тенденциям изменений состояния почв и других компонентов природных-техногенных систем;
    • локальность – ориентированность на отдельное сельскохозяйственное предприятие с объектом мониторинга – всеми поливными землями хозяйства в целом и конкретными орошаемыми полями в отдельности;
    • геопространственность – переход от дискретных или точечных значений показателей состояния наблюдаемой системы к их пространственной характеристике на основе применения ГИС-технологий;
    • иерархичность – проведение мониторинга «снизу-вверх» – на отдельном поле, совокупности полей хозяйства, далее – на уровне района, региона, федерации;
    • темпоральность – возможность оценить и прогнозировать непрерывно меняющееся в процессе техногенеза эколого-мелиоративное состояние наблюдаемых объектов;
    • сопряженность – взаимосвязь локального мониторинга и информационных технологий управления плодородием и продукционным процессом орошаемых культур, обуславливающая необходимость единства форматов и структур их баз данных.
  4. Создан комплекс автоматизированных технологий оценки состояния основных компонентов агроландшафта, а также техногенных объектов, включающий в себя:
    • информационно-советующую систему оценки мелиоративного и агрохимического состояния орошаемых участков, предназначенную для характеристики мелиорируемых земель на локальном уровне, базирующуюся на принципах геопространственности и комплексности.
    • автоматизированный банк данных гидромелиоративных наблюдений, служащий для организации ввода, предварительной обработки и хранения данных солевой съемки и наблюдений за грунтовыми водами в реляционных файлах, а также получения отчетных документов установленной формы.
  5. Разработаны способы применения геоинформационных технологий для оценки мелиоративного и агроэкологического состояния мелиорируемых земель, адаптированные к почвенно-климатическим условиям Среднего и Нижнего Поволжья и обеспечивающие автоматизированное создание:
    • стандартных картограмм потенциального и эффективного плодородия почв, их загрязнения тяжелыми металлами и мышьяком;
    • мелиоративных карт контуров засоления различных горизонтов почвы с помощью применения суммарного эффекта эквивалентов хлор-иона и интерполяции методом обратно взвешенных расстояний;
    • изогипс уровня грунтовых вод с помощью трехмерного моделирования рельефа, методов алгебры растров и аппроксимации локальными полиномами 2-го порядка;
    • моделей пространственного распространения содержания гумуса, легкогидролизуемого азота, доступного фосфора, обменного калия и загрязнения почв тяжелыми металлами и мышьяком, с помощью интерполяции методами обратно взвешенных расстояний и радиальных базисных функций и аппроксимации локальными полиномами 2-го порядка, которые обеспечивают наименьшее стандартное отклонение при перекрестной проверке.
  6. На базе пакета ArcGIS DeskTop разработано информационное обеспечение комплексного локального ГИС-мониторинга орошаемых земель репрезентативных хозяйств сухостепной зоны Поволжья, включающего цифровые карты наблюдаемых территорий с группами слоев: инфраструктура, гидрография и рельеф, геология, почвенная карта, места отбора проб; атрибутивные базы данных результатов наблюдений и цифровые модели рельефа местности и грунтовых вод.
  7. Создан комплекс автоматизированных технологий выработки систем агромелиоративных мероприятий рационального природопользования поливными землями Поволжья, интегрированный с комплексным локальным геоинформационным мониторингом орошаемых земель, направленный на восстановление запасов гумуса, выравнивание эффективного почвенного плодородия на уровне оптимальных значений, поддержание благоприятной мелиоративной обстановки на орошаемых полях, получение планируемой продуктивности пашни, состоящий из:
    • информационно-советующей системы по управлению плодородием орошаемых почв, представляющей собой экспертную систему с процедурными базами знаний, описывающими предметную область решаемой задачи;
    • информационно-советующей системы «Режимы орошения», предназначенной для разработки режимов орошения, дифференцированных по предполивному порогу влажности и глубине расчетного слоя почвы, ориентированных на уменьшение непродуктивных потерь оросительной воды на инфильтрацию за пределы корнеобитаемого слоя и поверхностный сток;
    • информационно-советующей системы «Сидерация», основанной на установленных нами закономерностях воздействия сидеральных удобрений на плодородие орошаемых почв и продуктивность поливных культур, обеспечивающей выбор оптимального сидерата, разработку агротехники сидерации и прогноз изменений агрофизических свойств почв под ее воздействием.
  8. ГИС-мониторинг современного агромелиоративного состояния орошаемых земель репрезентативного для сухостепной зоны Поволжья хозяйства – ЗАО «Агрофирма «Волга» Марксовского района Саратовской области, выявил наличие выраженной пространственной пестроты почвенного плодородия (коэффициенты вариации содержания гумуса 0,19, доступного фосфора 0,42, обменного калия 0,54) и преобладание почв со средними 45% и низкими 42 % запасами гумуса, средней 42% и низкой 42% обеспеченностью доступным фосфором, низкой и очень низкой 86% обменным калием. Загрязнение тяжелыми металлами и мышьяком на всех полях ниже ориентировочно допустимой концентрации. Отмечено низкое загрязнение почв кадмием – 0,35 мг/кг почвы при фоновом содержании для темно-каштановых почв 0,19. Почвы в основном не засолены, 10% полей хозяйства имеет слабую и 2% среднюю степень засоления пахотного и подпахотного горизонтов.
  9. На основе мониторинга почвенных процессов в ЗАО «Агрофирма «Волга» Марксовского района Саратовской области за 15-летний период установлены: тенденция дегумификации при ежегодном уменьшении содержания гумуса 0,01% в абсолютных показателях; снижение содержания обменного калия с 35,9 до 31,6, доступного фосфора с 9,7 до 3,3 мг/100г почвы; в ОПХ ВолжНИИГиМ Энгельсского района Саратовской области за 60-летний период установлено наличие выраженного процесса дегумификации при ежегодном снижении содержания гумуса 0,02% в абсолютных показателях.
  10. Определены закономерности выраженности почвенных процессов: в ЗАО «АФ «Волга» за 1990 – 2008 гг. – уравнение линейной регрессионной зависимости содержания гумуса от времени: %Гум = 22,6 – 0,098·Т (r=0,57); нелинейной регрессионной зависимости  содержания  доступного фосфора:  Ф = – 0,1959·Т2 + 782,83·Т – 782200 (Е=0,66) и обменного калия:  К = –0,2788·Т2 + 1113,5·Т - 106  (Е=0,59); в ОПХ ВолжНИИГиМ за 1948 – 2008 гг. –  уравнение нелинейной  регрессионной зависимости  содержания гумуса от времени:  %Гум = 0,0002·Т2 - 0,84·Т + 852,7 (Е = 0,89).
  11. Рассчитанные балансы гумуса, доступного фосфора и обменного калия в ЗАО «АФ «Волга» за последние 9 лет подтвердили отрицательную динамику этих показателей почвенного плодородия. В среднем по орошаемым полям дефицит баланса гумуса за расчетный период составил 6,4 т/га; фосфора и калия – 38,3 и 110,9 кг/га в год соответственно.
  12. Применение средств комплексного локального ГИС-мониторинга мелиорируемых земель обеспечивает снижение трудозатрат при картографической обработке материалов агромелиоративных обследований на 78,4 и 58,0%. Использование автоматизированного банка данных гидромелиоративных наблюдений на 75% снижает трудозатраты при обработке результатов химических анализов грунтовых вод и водных вытяжек почв и составление отчетных документов.
  13. Использование средств комплексного локального геоинформационного мониторинга и интегрированной с ним информационно-советующей системы по управлению плодородием орошаемых почв за счет повышения качества управления плодородием орошаемых земель обеспечивает ежегодный суммарный экономический эффект 193 тыс. руб. в ОПХ ВолжНИИГиМ; 2 млн. руб. в ЗАО «АФ «Волга».

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

  1. Для сохранения потенциала орошаемых агроландшафтов Поволжья необходимо создание и ведение в поливных хозяйствах региона геоинформационных систем локального мониторинга поливных земель.
  2. Для ввода, предварительной обработки и хранения в реляционных файлах данных солевой съемки и наблюдений за грунтовыми водами, получения отчетных документов организациям, осуществляющим мониторинг орошаемых земель Поволжья на областном уровне, целесообразно использовать автоматизированный банк данных гидромелиоративных наблюдений.
  3. Для предотвращения дегумификации зональных орошаемых почв, сохранения их эффективного плодородия рекомендуется использовать информационно-советующую систему по управлению плодородием орошаемых почв.
  4. Для разработки систем поливов в хозяйствах орошаемой зоны Поволжья, обеспечивающих эффективное использование оросительной воды, снижение ее инфильтрации в грунтовые воды, рекомендуется использовать информационно-советующую систему «Режимы орошения».
  5. Для предотвращения физической деградации орошаемых почв сухостепной зоны Поволжья, выбора сидератов и разработки технологии сидерации целесообразно использовать информационно-советующую систему «СИДЕРАЦИЯ».

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

  1. Шувалов, А.Н. Система прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур на орошаемых землях Поволжья / А.Н. Шувалов, Н.А. Колчина,  В.В. Корсак, В.Т. Морковин, Н.П. Пылев // Мелиорация и водное хозяйство. – 1996. – № 6. – С. 4–7.
  2. Ягудин, Г.Х. Энгельсская ОС – 35 лет в строю / Г.Х. Ягудин, В.В. Корсак  // Мелиорация и водное хозяйство. – 2000. – №6. – С. 6-8.
  3. Пронько, Н.А. Метод расчета доз органических и минеральных удобрений для культур орошаемых севооборотов по прогнозному ротационному балансу элементов питания / Н.А. Пронько, В.В. Корсак // Агрохимия. – 2001. –  № 7. – С. 66-71.
  4. Пронько,  Н.А. О применении геоинформационных систем в мелиорации / Н.А. Пронько, О.Ю. Холуденева, В.В. Корсак // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2002. – № 4. – С. 58-59.
  5. Пронько, В.В. Влияние погодных условий и агротехнических приемов на эффективность удобрений в степном Поволжье / В.В. Пронько, В.В. Корсак, А.Ф. Дружкин // Агрохимия. –  2004. –  № 8. – С. 20-26. 
  6. Пронько, Н.А. ГИС-технологии мониторинга плодородия орошаемых земель /  Н.А. Пронько, В.В. Корсак, О.Ю. Холуденева, Т.В. Корнева  // Плодородие. –  2006. –  № 1. – С. 23-24.
  7. Пронько, Н.А. ГИС- мониторинг мелиоративного состояния орошаемых земель (на примере сухостепного Заволжья) / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, Т.В. Корнева // Мелиорация и водное хозяйство.–  2008,  № 6, С. 26-29. 
  8. Корсак, В.В. Современные информационные технологии  рационального природопользования на орошаемых землях Поволжья / В.В. Корсак, Н.А. Пронько // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2009. – № 3. – С. 27-29.
  9. Пронько,  Н.А. Пути решения проблемы борьбы с деградацией
    орошаемых земель Саратовской области /  Н.А. Пронько, В.В. Корсак, А.С. Фалькович,  С.В. Затинацкий // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2009. – № 4. – С. 32-37.

Монография:

  1. Пронько, Н.А. Информационные технологии рационального природопользования на орошаемых землях Поволжья / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, О.Ю. Холуденева, Т.В. Корнева // Саратов, – СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2009. – 212 с.

Публикации в прочих изданиях:

  1. Фомин, Г.И. Концепция разработки системы мониторинга мелиорированных земель РФ / Г.И. Фомин, Н.П. Пылев, В.В. Корсак // Совершенствование агромелиоративных технологий на оросительных системах Поволжья: сб. науч. тр. – Саратов: ВолжНИИГиМ, 1995. – С.78–84
  2. Шувалов, А.Н. Система прогнозной оценки урожайности орошаемых сельскохозяйственных культур в Поволжье / А.Н. Шувалов, Н.А. Колчина, В.Т. Морковин, Н.П. Пылев, В.В. Корсак // Совершенствование агромелиоративных технологий на оросительных Поволжья: сб. науч. тр. - М.: ВолжНИИГиМ, 1995.
  3. Морковин, В.Т. Расчет экологически безопасных норм водопотребности и режимов орошения сельскохозяйственных культур / В.Т. Морковин, В.В. Иванов, В.В. Корсак // Техническое совершенствование и эксплуатация оросительных систем в засушливой зоне Российской Федерации: сб. науч. тр. – М.: ЦНТИ Мелиоводинформ, 2000. – С. 140-147.
  4. Пронько, Н.А. Пути восстановления плодородия староорошаемых дегумифицированных темно-каштановых почв Саратовского Заволжья /Н.А.  Пронько, В.Т. Морковин, З.В. Журина, В.В. Корсак // Техническое совершенствование и эксплуатация оросительных систем в засушливой зоне Российской Федерации: сб. науч. тр. –  М.: ЦНТИ Мелиоводинформ, 2000. –  С. 107-117.
  5. Пронько, Н.А. Автоматизированная технология управления выращиванием полевых культур на орошаемых землях Поволжья / Н.А. Пронько, В.В. Корсак // Проблемы научного обеспечения и экономической эффективности орошаемого земледелия в рыночных условиях: материалы международной науч.-практ. конф..– Волгоград: Волгоградская ГСХА, 2001.–  С. 171-172.
  6. Гостищев, Д.П. Разработка геоинформационной системы для поддержки принятия решений по управлению мелиоративной отраслью / Д.П. Гостищев,  В.В. Корсак, О.Ю. Холуденева // Проблемы мелиорации и пути их решения: сб. науч. тр. ГУ ВолжНИИГиМ. – Ч. II. –  М.: ЦНТИ Мелиоводинформ, 2001. –  С. 22-30.
  7. Морковин, В.Т. Исследовательский прототип ИСС принятия плановых и текущих решений по управлению водным режимом / В.Т. Морковин, В.В. Корсак, В.В. Иванов // Проблемы мелиорации и пути их решения: сб. науч. тр. ГУ ВолжНИИГиМ. – Ч. II. – М.: ЦНТИ Мелиоводинформ, 2001. –  С. 31-40.
  8. Пронько, В.В. Биоэнергетическая оценка эффективности удобрений и системы агротехнических приемов, усиливающих их действие / Н.А. Пронько, В.В. Корсак // Бюллетень ВИУА им. Д.Н. Прянишникова: Агрохимические аспекты повышения продуктивности сельскохозяйственных культур: материалы 36 междунар. науч. конф.. – М.: Изд-во «Агроконсалт», 2002. –№116. –  С. 350-353.
  9. Пронько, Н.А. Проблемы и перспективы применения геоинформационных систем в мелиоративной отрасли / Н.А. Пронько, О.Ю. Холуденева, В.В. Корсак // Экологические аспекты интенсификации сельскохозяйственного производства: материалы международной научно-практической конференции.  –  Т. I. –  Пенза: Изд-во Пензенской гос. с.-х. акад., 2002. –  С. 63-65.
  10. Пронько, Н.А. Автоматизация расчета дифференцированных режимов орошения сельскохозяйственных культур / Н.А. Пронько, В.Т. Морковин, О.Ю. Холуденева, В.В. Корсак // Экологические аспекты интенсификации сельскохозяйственного производства: материалы международной научно-практической конференции. –  Т. II. – Пенза: Изд-во Пензенской гос. с.-х. акад., 2002. – С. 121-123.
  11. Пронько, Н.А. Концепция ведения мониторинга мелиорированных земель / Н.А. Пронько, Г.И. Фомин, В.В. Корсак, О.Ю. Холуденева // Актуальные проблемы мелиорации земель Поволжья: сб.науч.тр.– Саратов: ВолжНИИГиМ, 2002.– С. 48-62.
  12. Пронько, Н.А. Автоматизированный банк данных наблюдений за химическим составом грунтовых вод и засоленностью почвы / Н.А.  Пронько, В.В. Корсак, О.Ю. Холуденева, Н.И. Хлыстова // Актуальные проблемы мелиорации земель Поволжья: сб.науч.тр. – Саратов: ВолжНИИГиМ, 2002.–  С. 207-215.
  13. Пронько, Н.А. Автоматизированная технология эколого-экономической оценки агротехнологий в орошаемом растениеводстве / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, О.Ю. Холуденева // Вопросы мелиорации и водного хозяйства Саратовской области: сб.науч.тр.  – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2002. –  С. 37-42.
  14. Морковин, В.Т. Информационно-советующая система разработки режимов орошения / В.Т Морковин, О.Ю. Холуденева, В.В. Иванов, Н.А. Пронько, В.В. Корсак // Водосберегающие технологии как основа эффективного использования орошаемых земель: сб.науч.тр. – Саратов: ВолжНИИГиМ, 2003.– С. 122-133.
  15. Корсак, В.В. Геоинформационные системы в гидромелиорации / В.В. Корсак,  С.В. Затинацкий, А.С. Фалькович // Геоинформационные системы в гидромелиорации: учеб. пособие по магистерскому курсу. –М.: МГУП, 2003. – 84 с.
  16. Корсак, В.В. Геоинформационные системы в гидромелиорации / В.В. Корсак, С.В. Затинацкий, О.Ю. Холуденева // Геоинформационные системы в гидромелиорации: учеб. пособие к практич. занятиям. –М.: МГУП, 2003. – 61 с.
  17. Пронько, Н.А. Автоматизированные системы поддержки принятия решений по управлению внесением удобрений / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, О.Ю.  Холуденева // Бюллетень ВИУА им. Д.Н. Прянишникова: Результаты научных исследований географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами. – М.: Изд-во «Агроконсалт», 2003. – №117. – С. 171-173.
  18. Пронько, Н.А. Автоматизированная оценка мелиоративного состояния и прогнозирование его изменения при мониторинге орошаемых земель субаридной зоны Поволжья / Н.А. Пронько, А.С. Фалькович, В.В. Корсак, О.Ю. Холуденева // Устойчивое землепользование в экстремальных условиях: труды международной научно-практической конференции. – Улан-Удэ: Изд-во БГСХА, 2003.– С. 38-40.
  19. Пронько, Н.А. Управление плодородием орошаемых темно-каштановых почв Заволжья с использованием информационных технологий поддержки принятия мелиоративных решений / Н.А. Пронько, В.В. Корсак // Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации: труды Всероссийской конференции. – М.: МГУ, 2003. – С. 307-309.
  20. Пронько, Н.А. Способы и приемы сохранения природного потенциала орошаемых земель Заволжья / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, О.Ю. Холуденева, С.А. Майорова, Ю.Р. Лим, Т.В. Корнева, Л.А. Маслова // Вавиловские чтения–2004: труды Всероссийской научно-практической конференции. – Саратов: СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2004. – С. 79-82.
  21. Пронько, Н.А. Мониторинг мелиоративного состояния длительно орошаемых земель сухостепного Заволжья с использованием геоинформационных технологий / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, А.С. Фалькович, Т.В. Корнева, В.С. Бурунова // Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства: материалы международной научно-практической конференции. – Пенза: РИО ПГСХА, 2005. – С. 151-154.
  22. Пронько, Н.А. Снижение негативных воздействий оросительных мелиораций на экосистемы степного Поволжья / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, А.С. Фалькович, О.Ю. Холуденева // Биоресурсы и биоразнообразие экосистем Поволжья: прошлое, настоящее, будущее: материалы международного совещания, посвященного 10-летию Саратовского филиала ИПЭЭ им. А.Н. Северцова РАН. – Саратов: Изд-во СГУ им. Н.Г. Чернышевского, 2005. – С. 44-45.
  23. Пронько, Н.А. Использование геоинформационной системы ArcView 3.1. при распределении культур по полям орошаемых севооборотов Заволжья / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, Т.В. Корнева, О.Ю. Холуденева // Вавиловские чтения-2005: материалы конференции, посвященной 118-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова: секция «Природообустройство». – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2005. – С. 42-44.
  24. Пронько, Н.А. Оценка изменений почвенного плодородия орошаемых земель сухостепного Заволжья с помощью геоинформационных технологий / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, Т.В. Корнева, О.Ю. Холуденева // Вавиловские чтения-2005: материалы конференции, посвященной 118-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова: секция «Природообустройство». – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2005. – С. 44-47.
  25. Пронько, Н.А. Экономическая эффективность применения сидеральных удобрений на длительно орошаемых землях сухостепного Заволжья / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, С.А. Майорова // Вавиловские чтения-2005: материалы конференции, посвященной 118-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова: секция «Природообустройство». – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2005. – С. 47-50.
  26. Пронько, Н.А. Мониторинг плодородия орошаемых почв Поволжья на основе геоинформационных технологий / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, Т.В. Корнева // Экспериментальная информация в почвоведении: теория и пути стандартизации: труды Всероссийской конференции. – М.: МГУ, 2005. – С. 5-7.
  27. Пронько, Н.А. Локальный геоинформационный мониторинг орошаемых земель Поволжья / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, Т.В. Корнева // Проблемы производства продукции растениеводства на мелиорированных землях: сб. науч. тр. по материалам международной конференции, посвященной 75-летию СтГАУ. – Ставрополь: «Агрус», 2005. – С. 119-122.
  28. Пронько, Н.А. Прогнозирование эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель с помощью математического моделирования их солевого режима / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, А.С. Фалькович, В.С. Бурунова // Проблемы производства продукции растениеводства на мелиорированных землях: сб. науч. тр. по материалам международной конференции, посвященной 75-летию СтГАУ. – Ставрополь: «Агрус», 2005. – С. 126-130.
  29. Пронько, Н.А. Разработка локального геоинформационного мониторинга орошаемых земель ЗАО «Агрофирма «Волга» Марксовского района Саратовской области / Н.А. Пронько, Н.С. Кубайтов, В.В. Корсак, Т.В. Корнева, О.Ю. Холуденева // Технические, технологические и экологические проблемы орошения земель Поволжья: сб. науч. тр. по материалам конференции,  посвященной 60-летию ФГНУ ВолжНИИГиМ. – Саратов: 2006. – С. 130-140.
  30. Пронько, Н.А. Информационно-советующая система «Сидерация» / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, Ю.Р. Лим, О.Ю. Холуденева // Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: сб.науч.тр. – Вып. 2. – Рязань: МФ ГНУ ВНИИГиМ, 2006. – С. 551-556.
  31. Пронько, Н.А. Информационное обеспечение локального геоинформационного мониторинга орошаемых земель Саратовского Заволжья / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, Т.В. Корнева // Материалы конференции, посвященной 119-й годовщине со дня рождения Н.И. Вавилова: секция «Природообустройство», «Агролесомелиорация и лесоводство». – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2006. – С. 59-63.
  32. Пронько, Н.А. Использование геоинформационных технологий при проектировании режимов орошения сельскохозяйственных культур / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, Д.Н. Змеев // Системные исследования природно-техногенных комплексов Нижнего Поволжья: сб. науч. тр. – Вып. 2. – Саратов: Издательский центр «Наука», 2007. – С. 128-130.
  33. Пронько, Н.А. Экономическая эффективность использования комплексного локального геоинформационного мониторинга орошаемых земель для управления эффективным плодородием почв / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, Т.В. Корнева // Системные исследования природно-техногенных комплексов Нижнего Поволжья: сб. науч. тр. – Вып. 2. – Саратов: Издательский центр «Наука», 2007. – С. 131-133.
  34. Пронько, Н.А. Рекомендации по созданию и ведению геоинформационной системы мониторинга состояния мелиорируемых сельхозугодий Саратовской области / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, С.В. Затинацкий, Т.В. Корнева // Рекомендации по созданию и ведению геоинформационной системы мониторинга состояния мелиорируемых сельхозугодий Саратовской области. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова», 2007. – 21 с.
  35. Корсак, В.В. Экспертная система контроля эколого-мелиоративного состояния  орошаемых земель / В.В. Корсак, О.Ю. Холуденева // Проблемы научного обеспечения сельскохозяйственного производства и образования: сб. науч. работ. – Саратов: Изд-во «Научная книга», 2008. – С. 83-87.
  36. Пронько, Н.А. Экономическая эффективность прогноза водно-солевого режима с использованием коэффициентов влагопроводности / Н.А. Пронько, А.С. Фалькович, В.В. Корсак // Проблемы научного обеспечения сельскохозяйственного производства и образования: сб. науч. работ. – Саратов: Изд-во «Научная книга», 2008. – С. 189-193.
  37. Пронько, Н.А. Оценка засоления земель саратовского Заволжья с помощью ГИС-технологий  / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, Т.В. Корнева, А.С. Фалькович // Проблемы научного обеспечения сельскохозяйственного производства и образования: сб.науч.тр. – Саратов: Изд-во «Научная книга», 2008. – С. 197-199.
  38. Корсак, В.В. Информационно-советующая система по управлению водным режимом орошаемых земель / В.В. Корсак, Н.А. Пронько, О.Ю. Холуденева // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008613920 от 15 октября 2008 г.
  39. Пронько, Н.А. Геоинформационная система поддержки принятия решений по управлению производством растениеводческой продукции и плодородием орошаемых земель сельскохозяйственного предприятия / Н.А. Пронько, В.В. Корсак, А.С. Фалькович, Т.В. Корнева, С.В. Затинацкий // 4 Саратовский салон изобретений, инноваций и инвестиций: сб. иннов. пр. (г. Саратов, 4-6 февраля 2009 г.). – Ч. 2: машиностроение, энергетика, строительство, биотехнологии, сельское хозяйство, IT – технологии, образование. – Саратов: изд. Сар. ун-та, 2009, С. 37–38.
  40. Пронько, Н.А. Способы экологической стабилизации мелиоративных агроландшафтов Поволжья при их интенсивном использовании/Н.А. Пронько, В.В. Корсак//Научное обеспечение устойчивого развития сельскохозяйственного производства о засушливых зонах России: сб. мат. научн. сессии РАСХН (г. Саратов, 4-6 июля 2000 г.). – Ч. 1. Экономика, земледелие, мелиорация и лесное хозяйство. – М.: Россельхозакадемия, 2000. – С. 526-533.



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.