Казахские учёные предложили местным аграриям новый метод оценки плодородности почвы с помощью спутника

14.03.2008

Метод позволит земледельцам оценить качество, точнее плодородность почвы по данным спутникового наблюдения

Ученые из Института космических исследований Министерства образования и науки республики Казахстан (г. Алматы) предложили метод, который позволит земледельцам оценить качество, точнее плодородность почвы по данным спутникового наблюдения. В его основе — анализ спектральных данных в видимом и ближнем ИК-диапазоне, полученных спектрорадиометрами LISS (каналы 620-680 нм и 841-876 нм) с разрешением 23 м, расположенном на индийском спутнике IRS, и MODIS (каналы 620-670 нм и 841-876 нм) с разрешением 250 м – на американском спутнике EOS.

Именно эти сведения позволяют оценить содержание гумуса в поверхностном слое почвы — но только весной, на чистой, свободной от растительности пашне и только в Северном Казахстане. Впрочем, метод можно использовать и в других районах, однако с соответствующими поправками.

Фактически авторы предлагают оценить по спутниковым данным количество в почве гумуса — измерить, насколько земля черная, насколько близка к чернозему. Конечно, чтобы по спектральным характеристикам поверхности почвы сделать вывод о ее составе, нужно ее, во-первых, видеть, потому что растительный покров влияет на спектральные характеристики поверхности земли. Условия для этого, как выяснили ученые, выбрать можно.

В Казахстане практически везде используют так называемый зернопаровой севооборот. То есть летом поле убирают, полностью очищают от прежней культуры и от сорняков, тщательно вспахивают и оставляют до весны. Когда снег полностью стает, и поле еще раз вспашут и подготовят к севу, тогда-то его поверхность представляет собой идеальный объект для исследования. Обычно это период середины мая — начала июня. Разумеется, нужно еще чистое небо, поскольку облака не вполне прозрачны для радиоизлучения как в видимом, так и в ИК-диапазоне.

Кроме того, ученые выяснили, как влияет на спектральные характеристики почвы в этих диапазонах ее влажность и минеральный состав. Дело в том, что поверхностное увлажнение почвы — это наиболее значимый фактор, определяющий ее яркость в ближнем инфракрасном диапазоне: чем выше влажность, тем темнее почва. Так что для корректного исследования нужно учитывать влажность земли, и сравнивать можно только участки почвы с близкой влажностью. А это не всегда возможно.

Изучив данный вопрос, авторы выяснили, что в одно и то же время и при одинаковом агротехническом подходе влажность разных полей Казахстана не везде одинакова. Но авторы предложили подход, который позволяет так обрабатывать данные, полученные для одного и того же участка в разных спектральных диапазонах, что этот фактор не оказывает влияния на конечный результат.

Что же касается минеральных компонентов почвы, то тут могли бы быть серьезные проблемы с интерпретацией результатов — ведь минеральный состав может оказывать существенное влияние на цвет почвы. Например, больше железа — и поле приобретает коричнево-красный оттенок, а это может всерьез исказить результат. Однако, что касается Северного Казахстана, в данном регионе в почве железа сравнительно мало. Ученые это проверили и убедились в том, что по минеральному составу пахотные земли приблизительно одинаковы и никаких «цветных» ошибок не будет.

Теперь, отмечают специалисты Института космических исследований, агрономам отбирать образцы почвы на бескрайних полях Северного Казахстана не нужно — все можно увидеть со спутника. Главное — правильно оценить результат.

Система спутникового мониторинга в принципе не нова и используется во многих других отраслях хозяйства. Так, в материале «Прогнозировать лесные пожары станет намного легче», опубликованном летом 2007 года, говорилось о том, что в России в рамках совместного проекта нескольких научных институтов планируется разработать программа мониторинга и прогнозирования пожароопасных ситуаций и оценки ущерба от неконтролируемого огня с помощью спутника. Разработчиками информационной системы дистанционного мониторинга лесных пожаров являются учёные из Института космических исследований РАН, Института солнечно-земной физики СО РАН, Института леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН, Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН и других отраслевых институтов. Координирует и возглавляет их работу Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН. Проект осуществляется при поддержке и по заказу Федерального агентства лесного хозяйства (Рослесхоз). Ежегодно на исследования выделяется 5—7 миллионов рублей.

Прототипом разрабатываемой российскими учёными системы выступают американские, канадские и европейские методики детектирования пожаров по спутниковым данным.

А ученые московского Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов (ЦЭПЛ РАН, г. Москва) совместно с коллегами из Российского центра защиты леса и ВНИИ лесоводства и механизации лесного хозяйства (г. Пушкино) разработали методику, которая позволяет автоматически определять масштаб усыхания хвойных лесов по данным многолетних спутниковых наблюдений различного пространственного разрешения.

С помощью этой методики можно выявить и с необходимой точностью определить границы погибших и/или усыхающих участков хвойного леса, а также отличить их от тех, что пострадали от пожара или были попросту вырублены.

Источник: «Информнаука»

©РАН 2020