Информационные технологии рационального природопользования на орошаемых землях Поволжья (13.04.2009)

Автор: Корсак Виктор Владиславович

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:

Разработать структуру, принципы создания и ведения комплексного локального мониторинга орошаемых агроландшафтов Поволжья на основе геоинформационных технологий.

Создать комплекс автоматизированных технологий оценки состояния основных компонентов агроландшафта - почв, грунтовых, оросительных вод, а также техногенных объектов.

Разработать способы применения геоинформационных технологий для оценки мелиоративного и агроэкологического состояния мелиорируемых земель, адаптированные к почвенно-климатическим условиям Среднего и Нижнего Поволжья.

Создать информационное обеспечение локального мониторинга орошаемых агроландшафтов для репрезентативных хозяйств региона.

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:


загрузка...