Визначення засоленості ґрунтів Інгулецької зрошувальної системи за супутниковими даними у системі управлінських заходів із хімічної меліорації

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.33730/2077-4893.3.2021.240319

Ключові слова:

аналіз ґрунту за супутниковими знімками, NDVI, NDSI, градації засоленості, розрахунок площі засоленості ґрунту, автоматичний розрахунок дози хіммеліорантів, гіпсування фосфогіпсом, сольові індекси

Анотація

У публікації наведено використання даних мультиспектральних космічних знімків для обґрунтування управлінських заходів із хімічної меліорації засолених ґрунтів Інгулець- кої зрошувальної системи. Для отримання NDVI, індексів оцінки засолення ґрунту, зокрема індекс засолення ґрунту (VSSI), Salinity index та нормалізований індекс засоленості ґрунту (NDSI) використані зображення Landsat 8 OLI. Дослідна ділянка — сільськогосподарські поля в Снігурівському р-ні Миколаївської обл. на Інгулецькій зрошувальній системі. Проведено валідацію для умов України на чорноземах південних сольових індексів (VSSI, NDSI, SI), показало найкращу придатність NDSI. За допомогою розрахованих діапазонів індексів, що характеризують градації засолення, визначено їх відсоткове співвідношення для кожного дослідного поля пілотного об’єкта. Рекомендовано загальний обсяг фосфогіпсу для хімічної меліорації. Запропоновані норми внесення гіпсу можуть слугувати агровиробникові певним орієнтиром при прийнятті управлінського рішення із проведення хімічної меліорації сільськогосподарських угідь. На основі поєднання даних супутникового моніторингу і розрахунків доз хіммеліорантів за авторським онлайн-калькулятором господарство зможе оціночно визначити доцільність й економічну ефективність проведення заходів із хімічної меліорації ґрунтів. Додаткова практична цінність методики дистанційного визначення меж та площі засолення полягає у можливості планування відбору ґрунтових проб із певних точок поля, оптимізації кількості проб ґрунту для проведення хімічного аналізу у лабораторії. Результати дослідження демонструють, що зображення Landsat 8 OLI виявляють високий потенціал просторово-часового моніторингу засоленості верхніх шарів ґрунту. Це дослідження буде корисним для планування сільськогосподарської діяльності шляхом картографування засоленості ґрунту з розрахунком доз хімічних меліорантів для зменшення економічних втрат в умовах зміни клімату. Запропонований нами метод, що оцінює солоність ґрунту за допомогою супутникових знімків та пропонує дози хіммеліорантів завдяки інформаційним технологіям, може бути потенційно корисним, як швидкий підхід для виявлення солоності ґрунту в інших регіонах України і світу за низької вартості та значної точності.

Біографія автора

Володимир Павлович Ковальчук, Інститут водних проблем і меліорації НААН

доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Посилання

Metternicht, G. & Zinck, A. (2008). Remote sensing of soil salinization: Impact on land management. Boca Raton. DOI: https://doi.org/10.1201/9781420065039 [in English].

Gorji, T., Sertel, E. & Tanik, A. (2017). Monitoring soil salinity via remote sensing technology under data scarce conditions: A case study from Turkey. Ecological Indicators, 74, 384–391 [in English].

Kovalchuk, V.P., Voitovych, O.P. & Lukashuk, V.P. (2018). Avtomatyzovana systema rozraxunkiv ximichnoyi melioraciyi gruntiv [Automated system of calculations in chemical soil reclamation]. Melioraciya i vodne gospodarstvo — Land reclamation and water management, 2, 37–46. DOI: https://doi.org/10.31073/mivg20180108-138 [in Ukrainian].

Savin, I.Yu. (2014). Vyyavlenie mnogoletnih izmenenij ploshadi zasolennykh pochv Shaulderskogo oroshaemogo massiva po kosmicheskim snimkam Landsat [Identification of long-term changes in the area of saline soils of the Shaulder irrigated massif based on Landsat satellite images]. Byulleten’ Pochvennogo instituta im. V.V. Dokuchayeva — Bulletin of the Soil Science Institute V.V. Dokuchaev, 74, 49–65 [in Russian].

Khan, N.M., Rastoskuev, V.V., Sato, Y. & Shiozawa, S. (2005). Assessment of hydrosaline land degradation by using a simple approach of remote sensing indicators. Agricultural Water Management, 77 (1–3), 96–109 [in English].

Dehni, A. & Lounis, M. (2012). Remote sensing techniques for salt affected soil mapping: application to the Oran region of Algeria. Procedia Engineering, 33, 188–198 [in English].

Nicolas, H. & Walter, C. (2006). Detecting salinity hazards within a semiarid context by means of combining soil and remote-sensing data. Geoderma, 134, 217–230 [in English].

Sumfleth, K. & Duttmann, R. (2008). Prediction of soil property distribution in paddy soil landscapes using terrain data and satellite information as indicators. Ecological Indicators, 8 (5), 485–501 [in English].

Nguyen, K.A. et al. (2020). Soil salinity assessment by using near-infrared channel and Vegetation Soil Salinity Index derived from Landsat 8 OLI data: a case study in the Tra Vinh Province, Mekong Delta, Vietnam. Progress in Earth and Planetary Science, 7 (1), 1–16 [in English].

Ennaji, W. et al. (2018). Remote sensing approach to assess salt-affected soils in the north-east part of Tadla plain, Morocco. Geology, Ecology, and Landscapes, 2 (1), 22–28 [in English].

Al-Khakani, E.T., Al-Janabi, W.F., Saad, R.Y. & AlKazaali, H.M. (2018). Using Landsat 8 OLI data to predict and mapping soil salinity for part of An-Najaf governorate. Ecology, Environment and Conservation, 24, 572–578 [in English].

Tarariko, O.G., Syrotenko, O.V., Grekov, V.O. & Vojnov, O.A. (2010). Metodychni rekomendaciyi z nazemnyx obstezhen v systemi monitoryngu stanu posiviv za danymy kosmichnogo znimannya [Methodical recommendations on ground surveys in the system of monitoring the condition of crops according to space survey data]. Kyiv [in Ukrainian].

Dystancijne zonduvannya Zemli z kosmosu. Nazemni dani shhodo kontrolyu stanu posiviv i produktyvnosti silskogospodarskyx kultur. Zagalni polozhennya [Remote sensing of the Earth from space. Ground data on crop condition control and crop productivity. Terms]. (2013). DSTU 7307:2013 from 1st January 2014. Kyiv: Derzhstandart Ukrainy [in Ukrainian].

Institute of Water Problems and Land Reclamation of NAAS. (2020). Metodychni rekomendaciyi z ocinyuvannya ekologichnogo stanu vodnyx obyektiv ta meliorovanyx zemel za prostorovo rozpodilenymy suputnykovymy danymy [Methodical recommendations for assessing the ecological status of water bodies and reclaimed lands according to spatially distributed satellite data]. Kyiv [in Ukrainian].

Vlasova, O.V. & Shevchenko, A.M. (2015). Metodyka vyavlennya zmin u zasolenyx gruntax za suputnykovymy danymy [Methods for detecting changes in saline soils according to satellite data]. Zbirnyk naukovyx pracz Nacionalnogo naukovogo centru Instytut zemlerobstva NAAN — Collection of scientific works of the National Research Center Institute of Agriculture NAAS, 2, 42–46 [in Ukrainian].

Voroshnov, S.M., Shevchuk, Ya.V. & Yuzyuk, O.Yu. (2018). Suchasnyj texnichnyj stan kanaliv Inguleczkoyi zroshuvalnoyi systemy ta novi konstrukciyi oblycyuvan iz vykorystannyam geosyntetychnyx materialiv [Current technical condition of Ingulets irrigation system channels and new constructions of facings with the use of geosynthetic materials]. Mehanizaciya ta elektryfikaciya silskogo gospodarstva — Mechanization and electrification of agriculture, 8, 232–240 [in Ukrainian].

Kozlenko, Ye.V., Morozov, O.V. & Morozov, V.V. (2020). Inguleczka zroshuvalna systema: stan, problemy ta perspektyvy rozvytku [Ingulets irrigation system: state, problems and prospects of development]. Kherson: Ajlant [in Ukrainian].

Kaxovska gidrogeologo-melioratyvna ekspedyciya. (2014). Zvit z gruntovo-solovoyi zjomky Inguleczkogo zroshuvanogo masyvu Xersonskoyi oblasti za 2012 [Report on soil and salt survey of Ingulets irrigated massif of Kherson region for 2012]. Tavrijsk [in Ukrainian].

O’Geen, A. (2015). Reclaiming Saline, Sodic, and Saline-Sodic Soils. Drought Tip; University of California, Agriculture and Natural Resources: Richmond, CA, USA [in English].

Santos, P.D.D. et al. (2019). Saline-sodic soil treated with gypsum, organic sources and leaching for successive cultivation of sunflower and rice. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 23, 891–898 [in English].

Balyuk, S.A. et al. (2002). Instrukciya z provedennya gruntovo-solovoyi zjomky na zroshuvanyx zemlyax Ukrayiny [Instructions for soil and salt survey on irrigated lands of Ukraine]. Kyiv [in Ukrainian].

Vyznachennya doz meliorantiv pryximichnij melioraciyi kyslyx ta soloncyuvatyx gruntiv [Determination of doses of ameliorants in chemical reclamation of acid and saline soils]. URL: http://ias.pp.ua/f/doses_of_ameliorants.pdf [in Ukrainian].

Yakist gruntu. Pokaznyky rodyuchosti gruntiv [Soil quality. Indicators of soil fertility]. (2006). DSTU 4362:2004 from 1st January 2006. Kyiv: Derzhstandart Ukrainy [in Ukrainian].

Mineralna chastyna gruntu, sklad i znachennya [Mineral part of the soil, its composition and significance]. URL: http://ias.pp.ua/f/mineral_part_of_soil.pdf [in Ukrainian].

Salinity Laboratory Staff. (1954). Diagnosis and improvement of saline and alkali soils. USDA Hdbk, 60, 160 [in English].

Elnaggar, A.A. & Noller, J.S. (2010). Application of remote-sensing data and decision-tree analysis to mapping salt-affected soils over large areas. Remote Sensing, 2 (1), 151–165 [in English].

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-10-16

Номер

№ 3 (2021)

Розділ

Статті

Ліцензія

Авторське право і ліцензування

Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.

Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.

Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:

  • не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
  • раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.

Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:

  • публікації статті українською (англійською та російською) мовою і поширення її друкованої копії;
  • поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською та російською мовами), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.

Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:

  1. Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
  2. Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
  3. Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
  4. Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
    • персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
    • веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
    • некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).

У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.