CC BY
7
ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОД1В ПРОСТОРОВОГО I СТАТИСТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ДЛЯ ОЦ1НКИ АГРОХ1М1ЧНОГО СТАНУ ГРУНТ1В РИСОВИХ ЗРОШУВАЛЬНИХ СИСТЕМ П1ВДНЯ УКРА1НИ
Г.М. МАРУЩАК, С.О. КОЛЬЦОВ, кандидати сшьскогосподарських наук 1нститут рису НААНУ, м. Скадовськ В.1. П1ЧУРА
ДВНЗ «Херсонський державний аграрний ушверситет», м. Херсон
Вступ
Важливу роль в проведенш мошторингу стану навколишнього середовища ввдграе вмiння оперувати сучасними програмними шструментами, якi дають змогу швидше i ефективнiше отримувати iнформацiю для прийняття оптимальних управлiнських рiшень щодо полшшення стану навколишнього середовища. Основними складовими, яю визначають ефективнiсть вихщно'1 шформаци при проведеннi монiторингу, е вхщна iнформацiя, процеси моделювання i прогнозування дослщжуваних показникiв. Застосуванням засобiв тематично'1 обробки атрибутивних i геопросторових даних, сучасних методiв математичного i статистичного моделювання в системi ГIС-технологiй при здшсненш агромелiоративного монiторингу rрунтiв дае можливють проводити просторовий аналiз розмщення дослiджуваного показника i аналiзувати фактори його формування [3].
Для яюсно'1 ощнки rрунтiв зазвичай використовують два методи: нормативну врожайнють сiльськогосподарських культур та агроеколопчним методом. Проте найбшьш прийнятним для яюсно'1 оцiнки грушив е агроекологiчний метод, який враховуе сукупшсть внутрiшнiх властивостей, що характеризують здатшсть грунту забезпечувати потребу рослин у поживних речовинах i волозi в конкретних умовах повiтряного, теплового режимiв i реакцп грунтового середовища. Таким чином, штегральним показником агрохiмiчного стану при проведеннi монiторингу слугуе агрохiмiчна оцiнка. Принципом якюно'1 ощнки грушив за вказаним показником е встановлення балу, як процентного стввщношення фактичного значення вмюту окремого елемента до еталону, за який приймаеться не максимальне, а оптимальне значення показника, що е справедливим для вах агрохiмiчних показникiв за виключенням гумусу. За еталон прийнят наступнi величини: для легкогiдролiзованого азоту за Тюриним-Кононовою - 10,0 мг/100 г грунту; рухомих сполук фосфору та кал^ за Мачигiним 6,0 та 40,0 мг/100 г грунту вщповщно; для вмюту гумусу за Тюриним -6,2%. Аналопчш стандарти iснують для багатьох мшроелемешив [1, 2].
Об'екти i методи дослщжень
Метою дослщжень було проведення аналiзу впливу вмюту окремих елементiв на формування показника агрохiмiчного стану грунтiв рисових систем на основi Г1С-технологiй. Для побудови картогами був використаний модуль Geostatistical Analyst ArcGis 9.3, який призначений для вдосконалення i аналiзу моделювання поверхнi з використанням детермшютичних (методи зважених вiдстаней, глобального полшома, локальних полiномiв, радiальнi базиснi функцп) i геостатистичних (крiгiнг, кокрiгiнг) методiв дослiдження. Цi методи дозволяють кшькюно описати якiсть сво'1'х моделей шляхом вимiрювання статистично'1 помилки iнтерпольованих поверхонь. Побудова поверхш з використанням модуля Geostatistical Analyst включае три ключовi етапи: дослщницький аналiз просторових даних; структурний аналiз (обчислення i моделювання властивостей поверхш); штерполящя поверхнi i оцiнка результатiв [4-6]. Оцiнку впливу окремих показниюв родючостi грунту на формування його агрохiмiчного стану представлено на прикладi 1нституту рису НААНУ, землi якого
розташоваш у зош дп Краснознам'янсько'1' зрошувально'1' системи. Грунтовий покрив представлений, в основному, темно-каштановими грунтами i !х слабодефльованими рiзновидами у комплексi з солонцями. Площа дослщжувано'1' територп становить 2273 га. Вихщними даними слугували матерiали X туру (2008 р.) агрохiмiчного обстеження земель господарства Херсонським центром «Облдержродючють».
Результати 1 обговорення
У результат дослiджень земель 1нституту рису НААНУ за допомогою iнструментiв Г1С-технологш була створена просторова модель оцшки агрохiмiчного стану грунпв господарства станом на 2008 р. (рис. 1).
Рис. 1. Картограма агрох1м1чноТ оцшки грунт1в (бали) 1нституту рису НААНУ
(2008 р.)
Для подальшо'1' оцшки впливу факторiв на формування агрохiмiчного стану грунпв рисових зрошувальних систем 1нституту рису НААНУ був застосований метод кореляцшного аналiзу за допомогою програмного iнструменту 81ай8Йса (рис. 2) та створена регресшна модель впливу окремих агрохiмiчних показникiв на агрохiмiчну оцiнку грунтiв.
Зпдно отриманих результат статистичних дослщжень можна ощнити частку впливу окремих характеристик родючосп грунту на формування показника його агрохiмiчного стану. Так, коефщент кореляцп з вмiстом цинку становить г=0,643; марганцю - г=0,633; азоту - г=0,670; мiдi - г=0,538; гумусу - г=0,506, отже наведенi агрохiмiчнi показники мають значний влив в цшому на агрохiмiчний стан трунив рисових зрошувальних систем 1нституту рису НААНУ. Стосовно зв'язку вмiсту кадм^ i свинцю з оцiнкою агрохiмiчного стану грунту можна зазначити, що вiн зворотнiй та низького рiвня - г=-0,176 та г=-0,180 вщповщно.
У кореляцiйно-регресiйному аналiзi вплив одного показника на шший характеризуе коефщент в, який називають коефiцieнтом значимость Вш, на вiдмiну вiд коефщента регресп, не залежить вiд одиниць вимiру i характеризуе, на скшьки Оу змiниться у середньому результуюча ознака при змш вiдповiдного фактора впливу на Ох. На рисунку 3 наведено статистично значущi незалежш змiннi за результатами розрахуньав коефщ1еш1в регресп.
Гум/с Азот Калш Фосфор Мп Си Л-1
Рис. 3. Коефщ^нти статистично значущих незалежних змшних
Аналiз коефiцiентiв кореляцГi та коефiцiентiв значимостi дозволив встановити основнi показники, як найбiльше впливають на агрохiмiчний стан грунтiв рисових зрошувальних систем дослщжуваного масиву. Регресiйна модель мае наступний вигляд:
АХ0=0,106*0ит+0,215*М+ 0,022 *К+0,055*Р+0,468*Мп+5,486*Си+
+5,680*гп+20,15
Графiчне зображення результатiв моделювання i iх порiвняння з фактичними даними представлено на рис. 4.
Рис. 4. График залежност фактичних i прогнозних (модель) значень агрохiмiчноT
оцшки
В таблиц представлено ощнку отримано! регресшно! моделi за основними
критерiями достовiрностi.
Критерй' достовiрностi прогностично'1 моделi
Таблиця
Середньо-квадратична похибка Середня абсолютна похибка Максимальна абсолютна похибка 'н йс .2 о ер рКи гуле р 'н с а о % к н i, к .ЕГ'ч 'В й й-цод О т о см ом д к ° : д ш В я Л s § <D О &1 оно Кмк
1,86 1,10 4,34 0,05 98,03 0,980
Результати аналiзу отримано! нами регресшно! моделi дозволяють зробити висновок, що модель мае досить високу ступшь довiри: оцiнка достовiрностi моделi -98,03% i коефiцiент множинно! кореляцг! - 0,980.
Висновки
Оцгнка впливу окремих показникгв родючостг грунту на формування агрохгмгчного стану земель рисових зрошувальних систем на основг методгв просторового та статистичного моделювання розкривае можливгсть системно використовувати при здшснеш агромелгоративного монгторингу традицшш та новгтнг методологгчнг пгдходи i методи вивчення вгдповгдного об'екту i предмету дослгджень та бшьш швидко i ефективно отримувати шформащю про стан навколишнього середовища для подальшого прийняття управлiнських рГшень. Оптимальне управлiння агрохiмiчним станом зрошуваних ландшафтiв досягаеться шляхом взаемодГ! методiв прогнозування та iнструментiв просторового моделювання, яю використовуються в ГIС-технологiях. Це дозволяе не тшьки спрогнозувати дослщжуваш показники, а й вiзуально вщобразити !х динамiку в просторГ i часi за допомогою статистичних i картографiчних методГв.
Список лiтератури
1. Агроеколопчний монГторинг та паспортизацГя сшьськогосподарських земель (методично-нормативне забезпечення) / За ред. В.П. Патики i О.Г. Тараршо. - К.: ФГтосоцГоцентр, 2002. - 295 с.
2. Методика агрохГмГчно! паспортизацг! земель сГльськогосподарського призначення / За ред. С.М. Рижука, М.В. Люового, Д.М. Бенцаровського. - К., 2003. -64 с.
3. Морозов В.В. и др. Информационное обеспечение мониторинга почв рисовых оросительных систем // Пути решения проблем при выращивании риса в агроэкосистемах умеренного климата: Матер. междунар. научно-практической конф. -Скадовск, 2008. - С. 202-210.
4. Морозов В.В. та ш. Моделювання i прогнозування для проектГв геошформацшних систем. - Херсон: Вид-во ХДУ, 2007. - 328 с.
5. Ушкаренко В.О., Морозов В.В., Шчура В.1. Методи застосування Г1С-технологш в системГ еколого-мелюративного мошторингу // Прогресивш методи управлГння водними i земельними ресурсами для сГльськогосподарського виробництва i розвитку сшьських територГй: Матер. конф. - ЛьвГв, 2009. - С. 32-42.
6. U sing ArcGIS Geostatistical Analyst. - Published by ESRI, 2002. - 306 p.
Рекомендовано к печати д.с.-х.н. Опанасенко Н.Е.
