4.2.6. Разработка методов спутникового мониторинга актуального плодородия пахотных почв

Актуальное плодородие почв зависит не только от их свойств, но и от влияния человека. В качестве интегрального индикатора актуального плодородия почв может быть использована урожайность культуры, возделываемой в рамках определенных технологий с применением удобрений.

При оценке актуального плодородия почв важен анализ его пространственного варьирования. Результатом анализа может являться ранжирование земельных участков по уровню их плодородия. Кроме того, большое значение имеет изменение уровня плодородия от одного сезона вегетации к другому сезону. Это варьирование обусловлено как климатическими изменениями, так и изменениями свойств почв и специфики использования земель.

Для оценки актуального плодородия почв использованы спутниковые данные MODIS. При этом в качестве основного показателя актуального плодородия земель используется состояние посевов, которое индицируется по величине вегетационного индекса NDVI, рассчитанного для середины сезона вегетации. Основной проблемой при оценке является вычленение воздействия климатического фактора на абсолютную величину сезонного максимума индекса. Учет этого фактора при анализе производится путем экспертной оценки текущих метеорологических параметров. На количественном уровне для этого может быть использовано имитационное моделирование роста растений на основе метеорологических данных. На основе этой оценки выявляются случаи аномального поведения посевов, обусловленное чисто метеорологическими факторами, которые в дальнейшем исключаются из анализа.

В качестве основы для оценки актуального плодородия почв конкретного поля используется спутниковый сервис анализа вегетации ВЕГА, разработанный в отделе спутникового мониторинга ИКИ РАН в 2011 году.

Сервис обеспечивает возможность работы с архивами данных, накопленных за период с 2000 года по настоящее время.  При этом организовано автоматическое пополнение информации, что обеспечивает возможность пользователям сервиса получать как архивные, так и оперативные данные практически для любого пахотного участка в России.

Сервис позволяет оценить не только актуальное плодородие почв отдельного поля, но и проанализировать вариабельность плодородия внутри крупных полей. На рисунке 4.2.6.1. приведены примеры вариабельности актуального плодородия почв на одном поле, но на разных почвенных разностях.
 

Рис. 4.2.6.1. Кривые NDVI для одного пахотного угодья в разные годы на разных почвенных разностях. Разница значения сезонного максимума индекса демонстрирует вариабельность актуального плодородия почв внутри поля и его изменение от года к году.