УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК

ІНСТИТУТ ГІДРОТЕХНІКИ І МЕЛІОРАЦІЇ УААН

САСЮК ЗОЯ КОСТЯНТИНІВНА

УДК 631.6001.57:504.064.3

ПРОСТОРОВА ЕКСТРАПОЛЯЦІЯ

ПОКАЗНИКІВ МОНІТОРИНГУ ОСУШУВАНИХ ҐРУНТІВ

06. 01. 02 – сільськогосподарські меліорації

(сільськогосподарські науки)

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Київ – 2006

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Національному університеті водного господарства

та природокористування Міністерства освіти та

науки України.

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, професор

Мошинський Віктор Степанович,

Національний університет водного господарства

та природокористування, професор кафедри

землеустрою, геодезії та геоінформатики

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, старший науковий

співробітник Жовтоног Ольга Ігорівна,

Інститут гідротехніки і меліорації УААН,

завідувач відділу використання зрошуваних земель

кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Ліхо Олена Антонівна,

Національний університет водного господарства та

природокористування, доцент кафедри екології

Провідна установа: Інститут землеробства УААН, м. Київ, смт. Чабани

Захист відбудеться „24” січня 2007 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.362.01 при Інституті гідротехніки і меліорації УААН за адресою: 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 37.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту гідротехніки і меліорації УААН за адресою: 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 37.

Автореферат розіслано „23” грудня 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук, с.н.с. Топольнік Т.І.ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Осушувані землі є базою землеробства в північних і північно-західних регіонах України. Моніторинг осушуваних земель, як система контролю, оцінки і прогнозу змін у природних комплексах меліоративних і прилеглих земель під впливом зовнішніх факторів, сприяє накопиченню об’єктивної інформації про стан цих земель і перебіг процесів на них. Нині система спостережень за станом ґрунтового покриву осушуваних земель базується на локальних спостереженнях на окремих ґрунтових стаціонарах моніторингової мережі. Оцінка еколого-меліоративного стану осушуваних ґрунтів, виконана на основі таких спостережень, може бути лише наближеною, а використання даних моніторингових спостережень є неефективним. Тому актуальною є проблема поширення даних моніторингових спостережень на неконтрольовані території меліорованих земель шляхом просторової екстраполяції даних та проведення на її основі оцінки стану осушуваних ґрунтів для потреб землеробства, природоохоронних організацій та окремих землекористувачів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Обраний напрямок наукових досліджень пов’язаний з виконанням науково-дослідних робіт Національного університету водного господарства та природокористування, держбюджетної та договірної тематики за програмами Державного комітету по водному господарству, Міністерства освіти і науки України, а саме: тема Т-162 “Розробка ВНД “Екологічно-оптимальні режими меліорованих ґрунтів гумідної зони України”, 2001 р., № державної реєстрації 0101U005460; тема І-19 “Методи управління екологічним станом земель в системі природного моніторингу гумідної зони України”, 2005 р., № державної реєстрації 0105U001485 та програмою робіт Рівненської гідрогеолого-меліоративної експедиції.

Мета та завдання досліджень. Основна мета дослідження полягає в розробці наукових засад обробки результатів моніторингових спостережень задля просторової екстраполяції стаціонарних даних спостережень на неконтрольовані території осушуваних земель.

Для досягнення цієї мети були поставлені такі задачі:

1) дослідити сучасні проблеми використання та поширення інформації моніторингових спостережень на осушуваних землях;

2) вивчити багаторічні закономірності формування режимів меліорованих ґрунтів за даними моніторингових спостережень;

3) розробити емпіричні математичні моделі просторової зміни ґрунтових показників осушуваних земель;

4) випробувати емпіричні моделі за даними моніторингу осушуваних земель у виробничих умовах;

5) розробити практичні рекомендації щодо просторової екстраполяції моніторингових спостережень на осушуваних землях.

Об’єктом досліджень є явище подібності умов формування властивостей ґрунтів у різних точках осушуваних земель.

Предмет досліджень - наукові засади просторової екстраполяції показників стану осушуваних ґрунтів.

Методи досліджень. Для проведення лабораторних аналізів використано стандартні методики проведення польових та лабораторних досліджень. Для розробки емпіричних моделей розрахунку значень ґрунтових показників застосовано методи математичної статистики і теорії імовірностей, зокрема кореляційний та регресійний; у процесі верифікації та застосування математичних моделей використовували методи математичного моделювання і машинного експериментування на ЕОМ.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше розроблено емпіричні моделі для розрахунку значень показників еколого-меліоративного стану осушуваних сільськогосподарських земель; запропоновано наукові засади поширення даних моніторингових спостережень на неконтрольовані території меліорованих земель шляхом їхньої просторової екстраполяції; запропоновано нові підходи до проведення оцінки стану ґрунтового покриву осушуваних земель на базі даних еколого-меліоративного моніторингу.

Практичне значення отриманих результатів. Результати досліджень на практиці можуть застосовуватися сільськогосподарськими виробниками, установами Мінагрополітики, Облводгоспами, управліннями меліоративних систем, гідрогеолого-меліоративними експедиціями, партіями та іншими установами, що проводять моніторингові спостереження для потреб: визначення основних агрохімічних та водно-фізичних показників осушуваних земель; оцінки рівня ефективності роботи осушувальних систем та ефективності використання осушуваних земель; оцінки еколого-меліоративного стану осушуваних земель з метою раціонального управління агроекологічною та еколого-меліоративною ситуацією. Результати наукової роботи було використано в навчальному процесі Національного університету водного господарства та природокористування, апробовано в умовах виробництва Рівненською гідрогеолого-меліоративною експедицією.

Особистий внесок здобувача. Зазначені положення дисертації висунуті, розроблені і обґрунтовані особисто автором. Йому належить постановка проблеми, розробка теоретичних положень, здійснення польових, лабораторних і модельних дослідів, узагальнення результатів досліджень, формування висновків і рекомендацій виробництву.

У процесі проведення наукових досліджень автор співпрацювала зі своїми науковими консультантами і наставниками – д.с.-г.н., проф. Мошинським В.С., д.с.-г.н., проф. Вознюком С.Т., д.с.-г.н., проф. Клименком М.О., д.с.-г.н., проф. Веремеєнком С.І., д.т.н., проф. Рокочинським А.М., колегами – к.с.-г.н. Троцюком В.С., к.с.-г.н. Гладовською Т.М.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи викладені й отримали позитивну оцінку на щорічних наукових конференціях професорсько-викладацького складу і аспірантів Українського державного університету водного господарства та природокористування (2000–2003 рр.), на міжнародній науково-технічній конференції “Актуальні проблеми водного господарства та природокористування” (Рівне, 2002), науковій конференції “Природні ресурси Волині. Результати фундаментальних досліджень (1993 – 2003рр.)” (Луцьк, 2003), міжнародній науковій конференції “Культурний ґрунтогенез і ноосферна перспектива інформаційного суспільства” (Харків, 2004).

Публікації. Наукові результати, які відображають основний зміст дисертаційної роботи, опубліковано у 7 наукових працях, з них 5 у фахових виданнях. У спільних публікаціях відображено ступінь участі кожного зі співавторів.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, п’яти розділів, висновків та рекомендацій виробництву, списку використаних джерел і додатків.

Роботу викладено на 165 сторінках машинописного тексту, в тому числі 132 сторінки основного тексту, ілюстрованого 26 таблицями і 25 рисунками. У додатках наведено 5 таблиць на 5 сторінках і картографічний матеріал на 3 сторінках. Список використаних літературних джерел вітчизняних та зарубіжних авторів складається з 272 назв на 24 сторінках.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито суть наукової проблеми, обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету і завдання досліджень, показано зв’язок роботи з науковими програмами і темами, зазначено новизну одержаних результатів, їхнє практичне значення.

У першому розділі „Сучасні проблеми сільськогосподарського використання осушуваних земель та їх наукове забезпечення” на основі літературних джерел розглянуто сучасні проблеми використання моніторингової інформації осушуваних земель; досліджено методи просторової екстраполяції просторового явища на основі математичного моделювання; проаналізовано методи інтерпретації даних моніторингу осушуваних земель.

У другому розділі „Об’єкти та методи досліджень” подається характеристика природних умов досліджуваних об’єктів, методики проведення польових, лабораторних та аналітичних досліджень.

Для вирішення поставленої мети і задач досліджень використовувався комплексний підхід до вибору методів досліджень. Основними з них були польовий, лабораторно-аналітичний та статистичний.

Польові дослідження включали вибір об’єктів досліджень, загальне знайомство з їхніми геоморфологічними та грунтово-кліматичними умовами, аналіз вихідних даних багаторічної динаміки агрохімічних ґрунтових показників та сольового складу водної витяжки в умовах осушення. Досліди проводили на осушуваних землях Рівненської області: ОС „Воробино” Дубровицького району, ОС „Язвинка” Березнівського району, ОС „Деражне-Постійне” Костопільського району, ОС „Головниця” Корецького району, ОС „Стубелка” Дубенського та Млинівського районів, ОС „Іква” Дубенського району. Основними типами ґрунтів, що досліджувалися, є дерново-підзолисті, торфово-болотні, сірі лісові ґрунти. Завданням польових досліджень було відбір ґрунтових зразків з подальшими лабораторними аналізами та аналітичною обробкою результатів. Польовий відбір ґрунтових зразків проводили для ор-ного (0-0,3 м) шару ґрунту один раз на рік на початку вегета-ційного періоду 2000 та 2002 років. Точки відбору ґрунтових зразків розташовували в ядрі типовості ґрунтів на основі ґрунтових карт не ближче ніж на ј віддалі від межі ґрунтового контуру до геометричного центру, що дає змогу враховувати природні, меліоративні ознаки ґрунту, тип осушувальної системи, забруднення тощо. Спостереження проводили за показниками: сольового складу (HCO3–, SO42–, Cl–, Na++K+, Ca2+) водної витяжки ґрунтів (іон Mg2+ – відсутній) та агрохімічних показників (NH4+, NO3–, P2O5, K2O, рНKCl, Eh – окисно-відновний потенціал, G – вміст органічної речовини).

Лабораторні аналізи зразків проведено в сертифікованій лабораторії Рівненської гідрогеолого-меліоративної експедиції згідно з стандартними мето-диками. Повторність визначень в зразку – триразова, кількість точок відбору ґрунтових зразків в один термін на одному об’єкті становила 9-15, сумарна кількість точок за один тур відбору становила – 72.

Для встановлення просторових закономірностей ґрунтових процесів було використано дані, отримані за багаторічний (1987-2001 рр.) період моніто-рингових спостережень Рівненської ГГМ експедиції, які проведено на еталонних осушуваних системах, згідно з чинною методикою моніторингу осушуваних земель.

У третьому розділі „Дослідження законів імовірних розподілів ґрунтових показників осушуваних земель Рівненської області” представлено результати визначення вибіркових імовірних розподілів ґрунтових показників та їхня статистична апроксимація.

З метою оцінки часових розподілів за кожним показником для меліорованих ґрунтів об’єднано дані моніторингових спостережень на однотипних ґрунтових стаціонарах. Основними критеріями об’єднання даних спостережень різних ґрунтових стаціонарів виступили тип осушуваного ґрунту та його гранулометричний склад, оскільки саме вони найбільш суттєво впливають на значення досліджуваних показників у ґрунті. Ряди спостережень ґрунтових типів сформовано за наступними стаціонарами: дерново-підзолисті піщані ґрунти – стаціонари 18, 19 (ОС “Воробино”), стаціонари 51, 44, 84 (ОС “Деражне-Постійне”), стаціонари 1, 10, 62 (ОС “Язвинка”); торфово-болотні – стаціонари 12, 26 (ОС “Іква”), стаціонари 32, 41 (ОС “Стубелка”); сірі лісові середньосуглинкові – стаціонари 1, 10, 12 (ОС “Головниця”) та стаціонари 1, 18 (ОС “Іква”).

Для кількісного опису закону розподілу досліджуваних ґрунтових показників застосовано імовірність події X<x, де x – деяке значення змінної, яка носить назву функції . Функція є функцією просторового розподілу досліджуваних ґрунтових характеристик X. Високий ступінь розсіювання значень концентрацій іонів солей та значень аг-рохімічних показників значно змінює істинну форму кривої розподілу. Для того, щоб звільнитися від впливу середнього значення (математичного сподівання) та середнього квадратичного відхилення уx, проведено нормалізацію просторового розподілу кількісної змінної за формулою: . При цьому послідовність нормова-них випадкових величин має математичне сподівання mx=0 і середнє квадратичне відхилення x=1.

За значеннями варіант нормованих значень (Yn) ґрунтових показників та їхніх частот (fx) побудовані гістограми просторового розподілу агрохімічних показників та гістограми просторового розподілу значень для іонів водної витяжки для тієї частини осушуваної території, яка відповідає досліджуваному типу ґрунту. Як показано на прикладі дерново-підзолистих ґрунтів (рис.1), на гістограмах просторового розподілу імовірностей нормованих Yn значень агрохімічних показників чітко проявляються максимальні та мінімальні точки розподілу, що характерно для нормального та логарифмічно-нормального законів розподілу.

Перевірка статистичних гіпотез про можливість апроксимації вибіркових розподілів визначеним типом теоретичного розподілу (нормальним, логарифмічно-нормальним та експоненціальним) проводилася за допомогою ч2-критерію Пірсона. В результаті перевірки статистичних гіпотез за критерієм згоди ч2 розподілу агрохімічних показників (табл. 1) виявлено , що для агрохімічних показників та іонів водної витяжки найбільш близьким є логарифмічно-нормальний розподіл.

В результаті проведеного аналізу встановлено, що для осушуваних ґрунтів південно-західного Полісся та північно-західного Лісостепу України не існує чітких територіальних, генетичних, агрофізичних тенденцій відповідності законів розподілу імовірностей досліджуваних ґрунтових показників. Цей факт дає можливість розглядати будь-який ґрунтовий стаціонар як базовий для отримання інформації про стан досліджуваних типів ґрунтів.

Підпорядкованість логнормальному закону просторового розподілу ґрунтових показників створює реальні умови для емпіричного моделювання ґрунтових процесів осушуваних земель та просторової екстраполяції даних стаціонарних спостережень на неконтрольовані території.

У четвертому розділі „Розробка емпіричних моделей просторової зміни ґрунтових показників осушуваних земель Рівненської області” досліджено характер взаємозв’язків між даними моніторингових спостережень та побудовано емпіричні моделі для розрахунку значень ґрунтових показників у різних точках осушуваних масивів.

Моделювання здійснювалося за допомогою конкретних значень ґрунтових показників, отриманих при проведенні моніторинго-вих досліджень, на основі аналізу відомих вибіркових реалізацій , отриманих згідно з дослідженою функцією просторового розподілу . Функція просторового розподілу досліджуваних ґрунтових показників наближається до логарифмічно-нормального розподілу і описує сукупності фактичних значень ґрунтових показників, логарифм яких розподілений за нормальним законом розподілу. При сумісному нормальному розподілі регресія на буде лінійною. Лінійність моделей ґрунтових процесів осушуваних територій обумовлена природою просторових зв’язків між досліджуваними ґрунтовими показниками, взаємозалежністю ґрунтових процесів.

Таблиця 1

Оцінка відповідності рядів розподілу агрохімічних показників

теоретичним функціям розподілу з використанням критерію згоди ч2

Ґрунтовий

по-казник | Логнормальний

роз-поділ | Нормальний

роз-поділ | Експоненціальний розподіл | ч2 | Р(ч2) | ч2 | Р(ч2) | ч2 | Р(ч2) | Дерново-підзолисті піщані ґрунти | NO3 | 7,18 | 0,52 | 55,92 | 2,92-928,83 | 0,0003 | NH4 | 13,09 | 0,38 | 8,75 | 0,36 | 2,34 | 0,97 | K2O | 3,00 | 0,93 | 832,07 | 2,5-17430,35 | 0,0003 | P2O5 | 2,44 | 0,96 | 60,56 | 3,61-1069,65 | 5,77-12рHKCl | 6,08 | 0,64 | 111,08 | 2,28-2074,53 | 6,13-13Eh | 21,18 | 0,27 | 12,05 | 0,15 | 79,08 | 7,5-14G | 3,59 | 0,89 | 82,30 | 1,68-1435,36 | 2,3-5Торфоболотні, болотні ґрунти | NO3 | 13,37 | 0,44 | 775,35 | 4,2-16217,85 | 0,02 | NH4 | 16,21 | 0,48 | 10,09 | 0,26 | 70,78 | 3,44-12K2O | 71,60 | 0,88 | 178,47 | 2,16-3490,34 | 3,97-16P2O5 | 3,54 | 0,90 | 41,28 | 1,85-627,20 | 0,0006 | рHKCl17,93 | 0,33 | 14,23 | 0,08 | 152,12 | 7,08-29Eh | 25,85 | 0,57 | 12,12 | 0,15 | 152,59 | 5,63-29Сірі лісові середньосуглинкові ґрунти | NO3 | 40,88 | 0,56 | 137,68 | 7,19-2638,55 | 5,96-6NH4 | 30,98 | 0,67 | 7,73 | 0,46 | 14,93 | 0,06 | K2O | 6,51 | 0,60 | 418,31 | 2,26-85218,62 | 7,52-43P2O5 | 1,48 | 0,99 | 120,78 | 2,29-22113,99 | 5,75-21рHKCl25,93 | 0,38 | 95,36 | 3,77-17570,67 | 4,7-118Eh | 10,30 | 0,63 | 66,58 | 2,35-11391,63 | 1,15-79G | 10,77 | 0,51 | 34,71 | 3,02-585,98 | 3,04-15 |

Емпіричні моделі на основі лінійної регресії мають ви-гляд:

, (1)

де Y(X)– значення досліджуваного ґрунтового показника в заданій точці осушуваного простору; X (X1, X2, …, Xn) – значення того самого ґрунтового показника в інших моніторингових стаціонарах осушуваних земель; a, k – розрахункові па-раметри емпіри-чної моделі.

Так, наприклад, для торфоболотних карбонатних ґрунтів осушувальної системи “Стубелка” при побудові емпіричних моделей використано наявні дані моні-торингових стаціонарів 32, 41. Кореляційний аналіз показав, що існує тісний зв’язок (r=0,61ч0,99) між значеннями NO3–, NH4+, K2O, pHKCl, Eh. Тісний зв’язок присутній при аналізі іонів K++Na+ та SO42– водної витяжки. Для значень іонів інших солей характерний середній ступінь зв’язку (табл. 2). Середній та високий ступінь просторового кореляційного зв’язку між ґрунтовими показниками в різних моніторингових стаціонарах свідчить про подібність умов формування досліджуваних показників.

Значимість отриманих коефіцієнтів кореляції підтверджено за допомогою критерію Стьюдента tспост. (табл. 2), який розраховано при рівні значущості =0,95, числі ступенів вільності =2 та

Таблиця 2

Емпіричні моделі розрахунку значень ґрунтових показників

торфоболотних ґрунтів осушувальної системи "Стубелка"

Емпіричні моделіr | tспост.

(=0,95) | За агрохімічними показниками | 0,61 | 3,925 | 0,81 | 7,043 | 0,78 | 6,356 | 0,58 | 3,630 | 0,92 | 11,969 | 0,99 | 35,78 | За іонами водної витяжки | 0,613,925 | 0,573,537 | 0,523,104 | 0,523,104 | 0,543,271 | tкр.=2,290. Для всіх отриманих моделей tспост. tкр, що свідчить про те, що коефіцієнти кореляції є значимими.

З метою врахування впливу побічних факторів на значення ґрунтових показників у процесі ідентифікації моделей ітераційним методом введено емпі-ричні поправочні коефіцієнти, які дають змогу підвищити збіжність експериментальних та модельованих значень показників осушуваних ґрунтів. При цьому загальний вигляд моделей є наступним . Розрізненість факторів середовища враховуємо за допомогою регіоналізованої змінної та залишкової похибки, сума яких виражена у вигляді поправочного коефіцієнта . Емпіричний поправочний коефіцієнт є адаптивним параметром, оскільки він змінюється для кожної конкретної точки залежно від умов природного середовища та від сільськогосподарського використання ґрунтів. Така форма емпіричних моделей абсолютно безумовно свідчить про вигляд просторової варіації ґрунтових показників, що має місце в межах досліджуваного типу ґрунту.

У п’ятому розділі „Перевірка емпіричних моделей та їхня практична реалізація на прикладі осушуваних земель Рівненської області” проведено перевірку емпіричних моделей на залежних та незалежних даних, а також наведено приклади практичної реалізації просторових емпіричних моделей для вирішення задач моніторингу та землеробства на землях з регульованим водним режимом.

Для остаточного висновку про те, наскільки отримувані на основі використання вибірок емпіричні моделі відповідають реальним ґрунтовим процесам, оцінено точність емпіричних моделей за наступними критеріями: середньоквадратичною похибкою , спеціальним коефіцієнтом кореляції , відношенням середніх та лінійним коефіцієнтом кореляції r.

Перевірку емпіричних моделей проведено в декілька етапів: 1) перевірка за залежними даними; 2) перевірка моделей за незалежними даними; 3) оцінка точності моделей у вигляді графічного порівняння модельованих та експериментальних даних.

Перший етап перевірки проведено за даними багаторічних моніторингових спостережень (залежними даними), на основі яких було досліджено просторові розподіли та просторові взаємозв’язки між ґрунтовими показниками. Результати перевірки точності отриманих просторових математичних моделей (рис. 2, табл. 3) наведено на прикладі сірих лісових середньосуглинкових ґрунтів осушувальної системи "Головниця" за агрохімічними показниками.

Таблиця 3

Результати перевірки емпіричних моделей для сірих лісових

середньосуглинкових ґрунтів осушувальної системи "Головниця"

Номер

моделіСередньоквадратична

похибка

y, %Відношення

середніх

ВСКоефіцієнт

кореляції

r | Спеціальний коефіцієнт

кореляції

RS | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | За агрохімічними показниками | 25,770,9040,990,986 | 17,591,0260,970,978 | 14,841,0570,960,997 | 18,750,9780,980,993 | 23,831,0390,970,988 |

Продовження табл. 3 |

24,071,0650,970,987 | 11,680,9911,000,997 | 10,971,0341,000,998 | 14,501,0820,980,988 | 14,471,0050,99 | 0,996 | 23,360,9640,99 | 0,997 | 13,131,0490,97 | 0,984 | 4,290,9980,800,999 | 4,771,0010,760,999 | 8,781,0030,610,997 | 2,980,999 | 0,950,999 | 1,211,000 | 0,991,000 | 1,851,000 | 0,981,000 | 22,160,982 | 0,940,986 | 16,960,964 | 0,940,987 | 19,000,980 | 0,970,993

Другий етап перевірки просторових емпіричних моделей проведено на незалежних даних, отриманих за результатами власних польових та лабораторних досліджень (табл. 4).

Перевірку проведено шляхом порівняння експериментальних даних спостережень та даних, отриманих шляхом розрахунків за допомогою просторових емпіричних моделей основними критеріями оцінки точності виділено відносну похибку (%) розрахунків та загальні критерії (, та r), які було використано на першому етапі перевірки. Результати перевірки свідчать, що емпіричні моделі є придатними для просторової екстраполяції даних моніторингових спостережень. Так, на прикладі розрахунку вмісту рухомого фосфору P2O5 (мг/кг) за даними ОС „Деражне-Постійне”, похибка розрахунків не перевищує допустимих похибок лабораторних аналізів, які становлять при масовій частці P2O5 в ґрунті до 15 мг/кг – ±30%, 15-30 мг/кг – ±20%, понад 30 мг/кг – ±15%.

Третій етап оцінки точності моделей здійснено шляхом побудови графіків збіжності модельованих та експериментальних даних спостережень (рис.3).

Отже, розроблені просторові емпіричні моделі для розрахунку значень ґрунтових показників є адекватними і дають змогу проводити просторову екстраполяцію даних моніторингу на території осушуваних земель, що не охоплені моніторинговими спостереженнями.

Таблиця 4

Перевірка емпіричних моделей для рухомого фосфору P2O5, мг/кг,

за даними ОС „Деражне-Постійне”(весна 2001 року)

№

зразкаФактори | Значення показника | Відносна

похибка,

%

гранул.

складкультураекспериментальнімодельовані | 1СупісокПшениця5746,6 | ±20,17 | 2СупісокПасовище1715,5,114СупісокСіножать119103,8,635СупісокПасовище199218,6,376СупісокСіножать | 202218,6,889Пісок зв.Пасовище212224,1,533(44)Пісок зв.Сіножать5646,6,427(51)Пісок зв.Сіножать109109,3,268(84)Пісок зв.Зернові181184,5,93Загальні

критерії оцінки | r=0,995

ВС=0,986

у=9,6 % |

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі представлено теоретичне узагальнення та практичне вирішення наукової задачі поширення та використання моніторингової інформації про стан ґрунтового покриву меліорованих земель гумідної зони України, що базується на просторовій екстраполяції даних моніторингу осушуваних земель на основі емпіричних моделей розрахунку значень ґрунтових показників.

1. Встановлено, що специфіка кліматичних та погодних умов, характер водного режиму, геоморфологічні особливості, умови рельєфу для однакових типів (дерново-підзолистих, торфово-болотних та сірих лісових) меліорованих ґрунтів однієї агрокліматичної природної зони корелюють між собою. Подібність умов формування ґрунтових процесів та наявність бази даних стаціонарних моніторингових спостережень за ґрунтовими процесами створюють сприятливі умови для просторової екстраполяції ґрунтових показників.

2. Встановлено, що для осушуваних ґрунтів південно-західного Полісся та північно-західного Лісостепу України не існує чітких територіальних, генетичних, агрофізичних тенденцій відповідності законів розподілу імовірностей досліджуваних ґрунтових показників. Цей факт дає можливість розглядати будь-який ґрунтовий стаціонар як базовий для отримання інформації про стан досліджуваних типів ґрунтів.

3. Встановлено наявність статистичного зв’язку для значень ґрунтових показників у різних точках однорідних ґрунтів за допомогою коефіцієнта кореляції та оцінки його за t-критерієм Стьюдента..

4. Розроблено просторові емпіричні моделі для розрахунку значень ґрунтових показників в різних точках осушуваних територій на основі даних моніторингу осушуваних ґрунтів.

5. Для просторових емпіричних моделей встановлено коефіцієнти регресії та у процесі калібрування встановлено емпіричні поправочні коефіцієнти, які відображають вплив найбільш вагомих регіональних факторів, до яких належать рівень ґрунтових вод, вид сільськогосподарської культури, режим внесення добрив.

6. Доведено придатність моделей розрахунку значень ґрунтових показників на осушуваних землях для потреб просторової екстраполяції на неконтрольовані території. 95% отриманих моделей відповідає оцінці „дуже добра”.

7. Доведена ефективність використання просторових емпіричних моделей для проведення обґрунтованої еколого-меліоративної оцінки осушуваних земель та можливість практичної реалізації моделей в інших галузях землеробства та охорони довкілля.

8. Розроблені просторові моделі розрахунку значень ґрунтових показників можуть ефективно використовуватися для побудови тематичних карт і картосхем стану меліорованих земель, оцінки загальної родючості осушуваних сільськогосподарських угідь тощо. Отримана інформація може надаватися конкретним землекористувачам, земельним органам і природоохоронним організаціям з метою розширення інформаційного забезпечення і підвищення ефективності сільського господарства, землеустрою, моніторингу осушуваних земель.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Статті у фахових виданнях

1. Мошинський В.С., Сасюк З.К. Визначення відносної ваги складових урожаю на осушуваних ґрунтах. – Харків: Вісник ХДАУ.– 2000. № 1.– С.57-62.

2. Мошинський В.С., Сасюк З.К. Деякі стохастичні закономірності осушуваних ґрунтів північно-західного Лісостепу України. – Рівне: Вісник РДТУ. – 2000. – Вип. 5 (7). – С. 59-66.

3. Мошинський В.С., Сасюк З.К. До розробки методики стохастичного моделювання іонного складу осушуваних ґрунтів лісостепу України. – Рівне: Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво. – 2000.– Вип. 25. – С.33-42.

4. Сасюк З.К. До методики моделювання станів осушуваних ґрунтів України. – Рівне: Вісник УДУВГП. – 2002.– Вип. 4 (17). – С. 117-124.

5. Сасюк З.К. Математико-статистичне моделювання стану осушуваних ґрунтів Рівненщини. – Рівне: Вісник УДУВГП, Ч.1. 2002. – Вип. 5 (18). – С.129–135.

6. Сасюк З.К., Мошинський В.С. Математико-статистичне моделювання стану осушуваних ґрунтів Рівненської області. – Житомир: Вісник ДААУ. –2002. – вип. 7. – С. 112-117.

7. Сасюк З.К. Практична реалізація емпіричних моделей розрахунку значень ґрунтових показників осушуваних земель Рівненської області. – Рівне: Вісник НУВГП. – 2006.– Вип. 2. – С.112-118.

АНОТАЦІЯ

Сасюк З.К. Просторова екстраполяція показників моніторингу осушуваних ґрунтів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.02 – сільськогосподарські меліорації (сільськогосподарські науки). – Інститут гідротехніки і меліорації УААН, Київ, 2006.

У дисертації наведено результати теоретичних досліджень проблем моніторингу осушуваних земель північно-західної частини України і нового вирішення наукової задачі поширення моніторингової інформації на території осушуваних земель, що не охоплені мережею спостережень. Пропонується новий метод просторової екстраполяції даних моніторингових спостережень на основі вперше створених, теоретично і експериментально обґрунтованих емпіричних моделей для розрахунку значень ґрунтових показників у різних точках осушуваних масивів. Вирішення таких задач є необхідним для проведення обґрунтованої еколого-меліоративної оцінки осушуваних земель, для картографування осушуваних земель, оцінки загальної родючості осушуваних сільськогосподарських угідь, для розробки природоохоронних заходів на меліорованих землях.

Ключові слова: осушувані землі, осушувальна система, моніторинг, оцінка, модель, екстраполяція.

АННОТАЦИЯ

Сасюк З.К. Пространственная экстраполяция показателей мониторинга осушаемых почв. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.02 – сельскохозяйственные мелиорации (сельскохозяйственные науки). – Институт гидротехники и мелиорации УААН, Киев, 2006.

В диссертации обоснованы и разработаны научные пути пространственной экстраполяции данных мониторинга осушаемых земель, направленные на внедрение новых методов обработки и использования результатов мониторинговых наблюдений, новых подходов к проведению оценки состояния почвенного покрова осушаемых земель с целью рационального управления агроэкологической и эколого-мелиоративной ситуацией.

В ходе специальных полевых, мониторинговых и аналитико-теоретических исследований установлены многолетние закономерности формирования почвенных показателей, взаимосвязь между условиями пространственной изменчивости почвенных показателей осушаемых земель. Разработаны математические эмпирические модели, которые позволяют рассчитывать значения содержания грунтовых показателей на основании базы данных стационарных наблюдений для различных типов осушаемых почв.

Разработанные эмпирические модели могут быть использованы для определения основных агрохимических и водно-физических показателей осушаемых земель, оценки уровня эффективности работы мелиоративных систем и эффективности их использования, оценки эколого-мелиоративного состояния осушаемых земель с целью рационального управления агроэкологической и эколого-мелиоративной ситуацией.

С целью проверки разработанных моделей пространственной изменчивости почвенных показателей проведены специальные полевые исследования, которые с достаточным уровнем точности подтверждают их адекватность.

Ключевые слова: осушаемые земли, осушительная система, мониторинг, оценка, модель, экстраполяция.

ANNOTATION

Sasyuk S.K. Spatial extrapolation monitoring indexes of drained soils. – Manuscript.

The thesis is submitted for obtaining a scientific degree of Candidate of Agricultural Sciences on specialty 06.01.02 – agricultural reclamation (agricultural science). – Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation UAAS, Kiev, 2006.

The results of theoretical investigations as for a problem to monitoring the drained soils of North-West Part of Ukraine, and the answer to a scientific problem for extending the monitoring information on the drained lands territories which are not taken into a system of observations are given in order to carry out a well-founded ecological and ameliorative assessment of drained lands, for their mapping, fertility common appreciation of agricultural lands, to work up the nature protection measures on drained lands. A new spatial extrapolation method of monitoring observations data based on empirical models which are for the first time making are theoretically and experimentally well-founded for soil index values estimation in different parts of drained territories.

Key words: drained lands, drainage system, monitoring, assessment, model, extrapolation.