CC BY
56
ки производство убыточно (-11,8 %), что объясняется применением высокой дозы удобрений (219 кг/га д.в.).
Таким образом, в адаптивно-ландшафтной системе земледелия вла-горесурсосберегающая технология на базе плодосмена обеспечивает увеличение урожайности возделываемых культур и продуктивности пашни в 1,S-2 раза, экономию удобрений - на 40-50 %, ГСМ - на 2S-3S %, улучшает плодородие почвы и повышает рентабельность производства зерна до 177 %.
Литература
1. Шакиров P.C. Земное плодородие.
- Казань: Татарское книжное издательство, 1989. - 120 с.
2. Шакиров P.C., Шакирова Г.И. Малозатратные технологии производства биологически безопасной зерновой про-дукции//Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук, 1996. - № 6. - C. 28-30.
3. Шакиров P.C., Асхадуллин Х.Г. Ресурсосберегающая технология - стратегическое направление адаптивно-ландшафтных систем земледелия/Ресурсосберегающие технологии для земледелия и животноводства Владимирского ополья: Сб. докладов Всеросс. научно-практ. конф. ГНУ ВНИИСХ Росссельхозакаде-мии, 17-19 июля 2008 г. - Суздаль, 2008. - С. 37-42.
4. Шакиров P.C., Гайнуллин Р.М. Ресурсосберегающие технологии производства зерна//Аграрная тема, 2013. - № 8 (43). - C. 30-33.
5. Тагиров М.Ш., Шакиров Р.^ Адаптивные технологии производства экологически безопасной зерновой продукции и воспроизводства почвенного плодородия//Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, 2014.
- C. 19-21.
Factors of increasing the efficiency of agriculture in Tatarstan Republic
R.S. Shakirov, M.Sh. Tagirov
The actual problems of agriculture of Tatarstan and their solutions are discussed. J The introduction of adaptive-landscape g system of agriculture preserves soil fertility N and increase the productivity of arable si land. On the basis of crop rotations „ resource-saving technologies of | cultivation of agricultural crops was <!> designed.
« Keywords: soil, plowing, tillage, crop
5 rotations, fertilizer, yield. v m
m ■
УДК 633.11 «324»:519.22:631 [email protected])
Использование МОУ1 для оценки продуктивности озимой пшеницы в Ставропольском крае
И.Г. СТОРЧАК
Ф.В. ЕРОШЕНКО, доктор
биологических наук
Ставропольский НИИ сельского хозяйства
E-mail: yer-sniish@mail. ru
Проведен анализ многолетних данных по взаимосвязи урожая зерна озимой пшеницы с характеристиками динамики NDVI в условиях Ставропольского края. Показано, что точность регрессионной модели зависимости продуктивности от NDVI среднего за весенне-летний период возрастает при распространении ее на почвенно-климатические зоны края.
Ключевые слова: ДЗЗ, вегетационные индексы, NDVI, озимая пшеница, продуктивность, урожай зерна.
Использование данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в сельскохозяйственном производстве в основном связано с решением таких задач, как инвентаризация сельхозугодий, выделение участков, подверженных эрозии, заболачиванию,
засоленности, опустыниванию и т.д. В последние годы эти данные все больше используются в исследованиях, позволяющих прогнозировать урожайность сельскохозяйственных культур [1, 2, 3]. Существуют различные подходы к прогнозированию урожайности: оценка состояния полей по вегетационным индексам, статистическая обработка результатов мониторинга, поиск года-аналога, построение моделей роста и регрессионных зависимостей продуктивности от вегетационных индексов [4-7].
К сожалению, в Ставропольском крае такие исследования практически не ведутся. Целью нашей работы стало установление возможности использования вегетационного индекса для построения регрессионной модели урожайности основной зерновой культуры Ставропольского края - озимой пшеницы. В качестве исходных данных использованы материалы статистического управления Ставропольского края и Института космических исследований
Регрессионные зависимости урожая зерна от
за вегетативно-генеративный период по районам Ставропольского края (2003-2013 гг.)
Район Уравнение Достоверность Коэффициент
регрессии аппроксимации корреляции
Александровский y=132,15x-41,58 R2=0,79 0,89
Андроповский y=81,481x-17,29 R2=0,46 0,82
Апанасенковский y=93,291x-21,31 R2=0,38 0,51
Арзгирский y=114,80x-29,24 R2=0,74 0,74
Благодарненский y=88,450x-14,76 R2=0,68 0,82
Буденновский y=112,89x-24,04 R2=0,70 0,84
Георгиевский y=147,95x-46,35 R2=0,88 0,94
Грачевский y=102,99x-27,38 R2=0,52 0,72
Изобильненский y=122,23x-31,68 R2=0,60 0,78
Ипатовский y=86,920x-14,11 R2=0,43 0,65
Кировский y=106,06x-25,26 R2=0,74 0,60
Кочубеевский y=118,28x-21,08 R2=0,51 0,89
Красногвардейский y=46,473x+12,98 R2=0,78 0,74
Курский y=108,70x-27,05 R2=0,79 0,89
Левокумский y=130,76x-30,20 R2=0,67 0,82
Минераловодский y=159,27x-61,89 R2=0,70 0,83
Нефтекумский y=106,48x-24,11 R2=0,67 0,81
Новоалександровский y=89,055x-3,49 R2=0,41 0,64
Новоселицкий y=134,14x-34,11 R2=0,79 0,89
Петровский y=87,473x-15,84 R2=0,49 0,70
Предгорный y=48,243x+0,404 R2=0,47 0,69
Советский y=118,45x-23,14 R2=0,68 0,82
Степновский y=103,41x-22,75 R2=0,63 0,79
Труновский y=85,796x-8,294 R2=0,42 0,65
Туркменский y=93,269x-17,00 R2=0,43 0,65
Шпаковский y=90,432x-23,30 R2=0,50 0,70
Рис. 1. Распределение по территории Ставропольского края среднемноголетнего значения урожая зерна и характеристик динамики NDVI озимой пшеницы (2003-2013 гг.)
и ф
ь ф Ь ф ь
5
ф
РАН (сервис ВЕГА, http://vega.smis-lab.ru/). Анализ проведен за период с 2003 по 2013 г.
Нами были построены карты распределения по территории Ставропольского края среднемноголетней урожайности и различных показателей, характеризующих динамику
озимой пшеницы по каждому району (рис. 1). Полного совпадения ни с одной из характеристик изменений вегетационного индекса в процессе роста и развития растений с зерновой продуктивностью не отмечено. Тем не менее, высокие значения практически всех показателей на-
блюдались на территории Советского, Минераловодского, Георгиевского, Кочубеевского, Красногвардейского и Новоалександровского районов, низкие - Арзгирского, Левокум-ского, Нефтекумского и Апанасен-ковского.
Используя данные для каж-
ц/га
0,3 0,3В 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 NDVI средний за весенне-летний период
Рис. 2. Регрессионная модель урожайности озимой пшеницы для Ставропольского края (2003-2013 гг.)
дого района края, мы рассчитали средние значения этого показателя за вегетативно-генеративный период во все годы и построили регрессионную модель урожая зерна озимой пшеницы (рис. 2). Полученная зависимость характеризуется довольно низким значением коэффициента аппроксимации (0,36), хотя корреляционная связь значима (коэффициент корреляции - 0,60).
Полученные нами модели зависимости урожая зерна озимой пшеницы от NDVI среднего за весенне-лет-
ний период для каждого района Ставропольского края показали, что в среднем по районам коэффициент корреляции составляет 0,76, а коэффициент аппроксимации - 0,61 (табл.).
С нашей точки зрения,различные значения коэффициентов и свободных членов в уравнениях регрессии, а также широкие пределы величин коэффициентов корреляции и аппроксимации по районам края (0,38-0,88 и 0,S1-0,94 соответственно) могут быть обусловлены влиянием почвенно-климати-ческих условий возделывания.
В Ставропольском крае по агроклиматическим и почвенным условиям выделено четыре почвенно-климатической зоны: I - крайне засушливая, II - засушливая, III - неустойчивого и IV - достаточного увлажнения [8].
Крайне засушливая зона - часть
Туркменского района, Апанасенков-ский, Арзгирский, Левокумский и Нефтекумский районы. В зоне преобладают каштановые, светло-каштановые почвы и имеется большое количество песчаных массивов. Среднегодовое количество осадков
- 387-400 мм, сумма температур выше 10 °С - 3720-3750 °С, гидротермический коэффициент (ГТК) -0,63-0,72.
Засушливая зона - Ипатовский, западная часть Туркменского, Курский, Благодарненский, Буденновский, Советский, Новоселицкий и Степнов-ский районы. Среднегодовое количество осадков - 433-482 мм, сумма температур выше 10 °С - 3650-3800 °С, ГТК 0,72-0,81.
Зона неустойчивого увлажнения
- Петровский, Александровский, Новоалександровский, Красногвардейский, Изобильненский, Труновский, Грачевский, Шпаковский, Кочубеев-ский, Андроповский, Минераловодс-кий, Георгиевский и Кировский районы. Среднегодовое количество осадков - 511-636 мм, ГТК 1,0-1, сумма температур выше 10 °С - 33003650 °С.
Зона достаточного увлажнения
- Предгорный район. Климатические условия зоны очень благоприятны: годовое количество осадков составляет 665 мм, ГТК варьирует от 1,1 до 1,8, сумма температур выше 10 °С -2570 °С.
Мы рассчитали модели зависимости урожая зерна озимой пшеницы от NDVI среднего за весенне-летний период для каждой почвенно-клима-тической зоны (рис. 3), что значительно повысило точность регрессии. Полученные коэффициенты корреляции для I, II, III и IV зон определяются величинами 0,85, 0,90, 0,79 и 0,96 соответственно, при этом значения коэффициентов аппроксимации равны 0,72, 0,81, 0,62 и 0,92. При построении модели для Ставропольского края по данным, усредненным по почвенно-климатическим зонам края, была получена следующая регрессионная зависимость:
Урожай зерна = 117,6 NDVI - 29,04 .
Рассчитанная таким образом модель обладает достаточно высокими характеристиками точности (R2=0,80).
Таким образом, построение регрессионных моделей зависимости урожая зерна озимой пшеницы от NDVI по данным территорий, относящихся к определенной почвенно-климатической зоне Ставропольского края, значительно улучшает их характеристики.
о
сч
0)
S Ц
a
ч
a ц
г 0) и
ц/га
40
35 30 -25 -20 -15 -10
I зона
у = 125,73х - 33,69 R2 = 0,72
0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 NDVI
ц/га 45 -1
40
25
III зона
у = 102Д4Х -19,35 R2 = 0,62
0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 NDVI
II зона
ц/га
IV зона
Рис. 3. Регрессионные модели зависимости урожая зерна озимой пшеницы от NDVI среднего за весенне-летний период по почвенно-климатическим зонам Ставропольского края (2003-2013 гг.)
Литература
1. Manjunath K.R., Potdar M.B., Purohit N.L. Large area operational wheat yield model development and validation based on spectral and meteorological data//lnternational Journal of Remote Sensing, 2002. - 23. -P. 3023-3038.
2. Prasad A.K., Chai L., Singh R.P., Kafatos M. Crop yield estimation model for lowa using remote sensing and surface parameters //International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2006. - 8. - P. 26-33.
3. Becker-Reshef I., Vermote E., Lindeman M., Justice C.A generalized regression-based model for forecasting winter wheat yields in Kansas and Ukraine using MODIS //Remote Sensing of Environment, 2010. - 114(6). - P. 1312-1323.
4. Chipanshi A.C., Ripley E.A., Lawford R.G. Large-scale simulation of wheat yields in a semi-arid environment using a crop-growth model//Agricultural Systems, 1999. - 59. - P. 57-66.
5. Maselli F., Rembold F. Analysis of GAC NDVI data for cropland identification and yield forecasting in Mediterranean African coun-tries//Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 2001.- 67. - P. 593-602.
6. Wall L. Larocque D., Leger P.M.The early explanatory power of NDVI in crop yield modeling //International Journal of Remote Sensing, 2007. - 29. - P. 2211-2225.
7. Куссуль H.H., Кравченко A.H., Скакун C.B., Адаменко Т.И., Шелестов А.Ю., Колотий A.B., Грипич Ю.А. Регрессионные модели оценки урожайности сельскохозяйственных культур по данным MODISZ/Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2012. - Т. 9. - № 1. - С. 95-107.
8. Кулинцев B.B., Годунова Е.И., Жел-накова Л.И. и др. Система земледелия нового поколения Ставропольского края: Монография. - Ставрополь, АГРУС, 2013. - 520 с.
Using of NDVI for assessing productivity of winter wheat in Stavropol region
I.G. Storchak, A.A. Eroshenko
Presents an analysis of long-term data on the relationship between grain yield of winter wheat with characteristics NDVI dynamics in the conditions of Stavropol region. It is shown that the accuracy of the regression model of dependency productivity from the average NDVI for the spring-summer period increases with its expansion into the soil-climatic zones in the region.
Keywords: remote sensing, vegetation indices, NDVI, winter wheat, yield, grain yield.
Дорогие коллеги!
Нашему журналу 7S лет
Поздравляем Вас с юбилеем журнала - единственного и самого важного для земледелов. Он является главным путеводителем в работе научных сотрудников, практиков, специалистов в отрасли земледелия, неиссякаемым источником знаний.
В центре внимания журнала - проблемы земледелия, поиск путей их решения. На его страницах рассматриваются актуальные темы, выносятся на обсуждение наболевшие проблемы, не остаются без внимания вопросы сохранения и воспроизводства плодородия почв, эффективного использования климатических ресурсов, так как земледелие рассматривается не как технология возделывания и повышения продуктивности культур, а как технология повышения продуктивности земель и рационального использования природных и хозяйственных ресурсов.
Хорошее оформление обеспечивает доступность восприятия представленных материалов и желание читателей работать с ними, что является заслугой коллектива редакции.
Желаем редакции журнала "Земледелие" дальнейших творческих успехов, здоровья, удачи и процветания.
С уважением -
директор ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, член-корреспондент РАН
Г.Н. Черкасов
Дорогие коллеги!
С чувством глубокого уважения, искренней признательности и огромной благодарности мы поздравляем вас с 7S-летием журнала.
По авторитету, востребованности, популярности журнал «Земледелие» уверенно опережает многих и входит в десятку лучших периодических изданий по сельскому хозяйству, внесших весомый вклад в развитие агропромышленного комплекса. В настоящее время «Земледелие» является ведущим информационным центром, объединяющим и связующим достижения передовой сельскохозяйственной науки и практики. Универсальность, широта тематики делают журнал интересным для широкого круга ученых и практиков, заинтересованных в рациональном использовании земельных ресурсов, а также биологов, экологов, географов, преподавателей и студентов высших учебных заведений.
Заслуженную высокую оценку журнал «Земледелие» получил во Всероссийском НИИ кормов имени В. Р. Вильямса, который создан более 100 лет назад с целью сохранения земли, плодородия почв на основе использования основных почвообразователей - многолетних трав. Этой теме посвящены многие статьи, опубликованные сотрудниками института в вашем журнале.
Мы выражаем искреннюю благодарность и признательность авторитетным, широко известным и уважаемым членам редакционной коллегии журнала, а также главному редактору и членам редакции за огромный труд по изданию одного из лучших журналов по сельскому хозяйству. Мы гордимся дружбой с Вами, ценим и уважаем Вас за преданность своему делу, ум и трудолюбие, талант и упорство, стойкость и мужество.
От всей души мы желаем дальнейших успехов журналу «Земледелие», доброго здоровья, удачи и благополучия всем его сотрудникам, членам редакционной коллегии, авторам и читателям.
Директор ВНИИ кормов имени В.Р. Вильямса, член-корреспондент РАН
В.М. Косолапое
Заместитель директора по научной работе, доктор географических наук
И.А. Трофимое
со
ф ф
ь
ф
s
ф
N> О
