17 октября в Адыгейском научно-исследовательском институте сельского хозяйства состоялось заседание круглого стола на тему: «Принципы разработки и формирования новых агротехнологий возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Республики Адыгея». С докладом о возможностях применения цифровых технологий для высокоточного экологически сбалансированного земледелия на ландшафтно-адаптивной основе выступила директор Центра геоинформационных технологий и центра космических услуг Адыгейского государственного университета, старший научный сотрудник отдела инновационных технологий Адыгейского научно-исследовательского института сельского хозяйства, к.б.н., Татьяна Павловна Варшанина.

 

Аннотация. Разрабатывается геоинформационная платформа автоматизированной паспортизации полигонов полей в соответствии с требованиями высокоточного земледелия для обеспечения в их пределах высокотехнологичного и почвосберегающего землепользования. База данных содержит характеристики адаптивно-ландшафтных мезорайониров и результатов микроклиматической классификации с локализацией координат репрезентативных точек агрохимического обследования с помощью информационно-математической структурной модели рельефа. Геоинформационная система (ГИС) включает картографическую инвентаризацию и модули оценки современного состояния природного экологического каркаса территории, модули расчета показателей экологического баланса землепользования.

 

Равнинно-горное положение территории Адыгеи существенно дифференцированной по природным условиям, лимитирующим производство сельскохозяйственной продукции, предопределяет необходимость адаптивного агроландшафтного макро-, мезо- и микрорайонирования размещения культивируемых растений и приемов почвозащитной обработки почвы. Существенно точного позиционирования требуют также высокие технологии сбора и обработки данных дистанционного зондирования сельскохозяйственных земель. Быстро прогрессирующие технологии использования результатов космической деятельности для анализа и мониторинга посевов и агрохимического состояния сельхозземель способны радикально повысить экономическую эффективность сельскохозяйственного производства и увеличить его устойчивость в условиях возрастающей изменчивости климатических условий.

 

Наиболее приемлемым направлением цифровизации сельскохозяйственного производства становится создание его геоинформационных платформ включающих полный комплекс массива пространственных данных, автоматизированные методы их специализированного анализа и актуализации согласованной с прогнозом климатических условий на следующий сезон.

В соответствии с выбранной методологией на основе ландшафтной, почвенной, климатической и агроклиматической карт Адыгеи с привлечением анализа закономерностей модификации физико-географических фона в условиях горно-равнинного региона на территории выделены 21 ландшафтно-климатический, 39 эколого-почвенных районов и соответственно 35 природно-хозяйственных районов адаптивно ландшафтного использования.

 

По выделенным пространственным единицам в базе данных содержатся характеристики рельефа (форма, высота, уклоны, экспозиция, наветренные/подветренные склоны), литологии, климата (режимы температуры и осадков, продолжительность вегетации, снежный покров, теплообеспеченность, коэффициент увлажнения), гидросети, почв, вида природопользования.

 

Адаптивно-ландшафтное мезорайонирование сельскохозяйственных земель Адыгеи дополняется инструментами автоматизированной пространственно дифференцированной микроклиматической и агрохимической оценки сельскохозяйственных полигонов.

 

Микроклиматическая оценка полигонов полей производится с использованием авторской информационно-математической 3D геометрической поверхности рельефа, которая автоматизировано классифицирует в соответствие с особенностями массоэнергопереноса природно-экологические морфотипы поверхностей по методу А.Н. Ласточкина (2002). На этих поверхностях четко определяются репрезентативные точки для природно-экологических наблюдений, в том числе, отбора почвенных агрохимических проб. 

 

Таким образом, разработана методология геоинформационной платформы автоматизированной паспортизации сельскохозяйственных полигонов, относительно которых корректируются режимы обработки почв и насаждений, отрабатываются приемы дешифрирования результатов космической деятельности. Отбор проб агрохимического обследования по координатам репрезентативных точек с последующей непрерывной интерполяцией данных на всю поверхность контуров полей обеспечивает объективность данных агрохимического мониторинга и исследования закономерности массоэнергопереноса в изменяющихся климатических условиях в целях разработки технологии дифференцированного ухода за насаждениями.

 

Геоинформационная система высокоточного земледелия Адыгеи (ГИС-АГРО) на основе геоинформационной системы ООО "Панорама" обеспечивает пирамиду детализации природно-экологических характеристик относительно объектов мезо- и микрорайонирования от сельскохозяйственных земель республики в целом до паспорта каждого сельскохозяйственного полигона в соответствие с требованиями высокоточного земледелия для обеспечения в их пределах высокотехнологичного и почвосберегающего землепользования.

 

В то же время повсеместно наблюдаемые процессы деградации почвенного покрова сельскохозяйственных земель связывают не только с интенсивным сельскохозяйственным использованием и не соблюдением агротехники, но и с разрушением системы природного ландшафта, обеспечивающего самовоспроизводство ценных качеств природной среды.

 

В геоинформационной системе высокоточного земледелия (ГИС-АГРО) включается модуль методов оценки экологической сбалансированности землепользования административной единицы территории и функциональной целостности её природного ландшафта как составляющей системы природного экологического каркаса (ПЭК) Адыгеи. Оценка экологического баланса территории производится по двум известным показателям: коэффициенту экологической стабильности территории и коэффициенту антропогенной нагрузки, иллюстрирующих соотношение измененных (не более 65%) и природных и полуприродных территорий (не менее 30-35%) природного экологического каркаса. Репрезентативность природного экологического каркаса территории обеспечивается соблюдением охраны прибрежных защитных полос, включением в его структуру малопригодных земель, пастбищ и сенокосов, восстановлением качества полезащитных лесных полос.

 

Состояние природно экологического каркаса оценивается с помощью применяемых в биоэкологии гамма и альфа индексов, по степени связанности его узловых элементов природными коридорами, с рекомендациями восстановления связанности там, где она нарушена.

 

Геоинформационная система высокоточного зхемледеляи Адыгеи включает картографическую инвентаризацию природного экологического каркаса территории республики, произведенную по космоснимкам с определением состояния лесомелиоративных насаждений по мультиспектральному снимку высокого разрешения Rapideye (5 м). 

 

Таким образом, разрабатываемая геоинформационная платформа обеспечивает: 

- автоматизированную паспортизацию полей севооборота по полному комплексу природных характеристик и их мониторинг;

- репрезентативный отбор агрохимических проб; 

- исследование закономерности массоэнергопереноса в изменяющихся климатических условиях; 

- разработку технологий дифференцированного ухода за насаждениями; 

- детализацию положения ключевых участков для эффективного мониторинга по мультиспектральным снимкам высокого разрешения состояния почв и развития посевов;

- оценку экологического баланса территории;

- оценку состояния природного экологического каркаса и рекомендации по его восстановлению.