Експрес-методи прогнозування показників родючості меліорованих ґрунтів (на прикладі Херсонської області)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Державний вищий навчальний заклад

«Херсонський державний аграрний університет»

ЕКСПРЕС-МЕТОДИ ПРОГНОЗУВАННЯ ПОКАЗНИКІВ РОДЮЧОСТІ МЕЛІОРОВАНИХ ГРУНТІВ (на прикладі Херсонської області)

06.01.02 - сільськогосподарські меліорації

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

На правах рукопису

Пічура Віталій Іванович

УДК: 631.6:631.452:519.24:91:681.518

Херсон - 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в ДВНЗ «Херсонський державний аграрний університет», Міністерства аграрної політики та продовольства України.

Науковий керівник: кандидат сільськогосподарських наук, професор, заслужений працівник народної освіти України

Морозов Володимир Васильович,

ДВНЗ «Херсонський державний аграрний університет», зав. кафедри ГІС-технологій, науковий керівник проблемної науково-дослідної лабораторії еколого-меліоративного моніторингу ім. Д.Г. Шапошникова

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

Міхеєв Євген Костянтинович,

ДВНЗ «Херсонський державний аграрний університет»,

професор кафедри менеджменту і маркетингу

кандидат сільськогосподарських наук

Поліщук Віталій Васильович

Інститут гідротехніки і меліорації НААН України,

заступник завідувача лабораторією водокористування

Захист відбудеться " 3 " червня 2011 р. о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.830.01 в ДВНЗ «Херсонський державний аграрний університет» за адресою: 73006, м. Херсон, вул. Р. Люксембург, 23, Херсонський державний аграрний університет, ауд. 92.

З дисертацією можна ознайомитись в науковій бібліотеці університету:
73006, м. Херсон, вул. Р. Люксембург, 23, ХДАУ, головний корпус.

Автореферат розісланий " 2 " травня 2011 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

кандидат сільськогосподарських наук, доцент А.В. Шепель

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Методи моделювання і прогнозування показників родючості та меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів у даний період потребують більш широкого використання і професійних знань щодо принципів, і методологічних підходів їх використання при управлінні меліорованими землями. Вірно підібраний метод моделювання та прогнозування надає можливість швидко і достовірно оцінити тенденцію розвитку досліджуваних показників родючості та меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів. Тому важливо вміти оперувати відповідними сучасними методами, методиками та інструментами збору даних, дослідження, моделювання і прогнозування в системі еколого-агромеліоративного моніторингу (ЕАММ) для прийняття раціональних управлінських водогосподарських та агрохімічних рішень.

Прогнозування є одним із важливих наукових етапів створення стратегії і тактики розвитку землеробства в цілому. Вдосконалення системи ЕАММ можна досягти шляхом розвитку, взаємодії експрес-методів прогнозування і просторового моделювання із застосуванням ГІС-технологій та використання результатів прогнозу при формуванні раціональних управлінських рішень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, проектами, темами. Дослідження проведені відповідно до програми міжнародного науково-технічного проекту «Розробка (вдосконалення) та поетапне впровадження науково обґрунтованих норм водоспоживання і відведення з урахуванням якості води, а також методи забезпечення нормативного екологічно безпечного водокористування в галузях агропромислового комплексу країн Співдружності» на 2007-2011 рр., № держреєстрації 0108U000144; комплексної науково-дослідної теми за завданням Мінагрополітики України № 6.07.31 «Розроблення сучасних систем зрошуваного землеробства з впровадженням енерго- та ресурсозберігаючих агротехнологій і хімічної меліорації земель» на 2007-2008 рр.,; програми теми «Агрохімічна паспортизація земель сільськогосподарського призначення» у 2008р. № держреєстрації 0106U004757; науково-дослідної теми Міністерства охорони навколишнього природного середовища України №1803/2.2 «Провести исследования качества дренажно-сбросных вод рисовых севооборотов ГПОХ Института риса УААН и разработать проект норм ПДС нормированных веществ, поступающих с дренажно-сбросными водами в заливы Черного моря» на 2009 р.; Стратегії економічного та соціального розвитку Херсонської області до 2015 року; міжнародного науково-технічного проекту TEMPUS CD JEP-2515-2004 “Geographic Information Systems in Agrarian Universities”, науково-дослідній темі «Наукова обґрунтування заходів щодо поліпшення якості води в басейні р. Інгулець» на 2010р. № держреєстрації 0110U006422

Мета і завдання досліджень. Метою досліджень було застосування сучасних експрес-методів для прогнозування показників родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів із застосуванням ГІС-технологій в системі ЕАММ для прийняття своєчасних, оптимальних управлінських рішень в зрошуваному землеробстві і меліорації земель. Для досягнення мети були поставлені такі завдання:

- обґрунтувати необхідність застосування можливостей сучасних комп'ютерних геоінформаційних технологій та методів для експрес-прогнозування показників родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів в системі ЕАММ;

- сформувати бази даних показників родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів для типових умов сухостепової зони України;

- розробити теоретико-методологічне обґрунтування для адаптації існуючих методів прогнозування часових рядів та ГІС-технологій для здійснення експрес-прогнозування показників родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів;

- проаналізувати достовірність результатів прогнозування досліджуваних показників родючості ґрунтів, оцінити точності та надійності одержаних прогнозів;

- розробити рекомендації щодо впровадження нових експрес-методів прогнозування показників родючості ґрунтів у систему ЕАММ;

- виконати дослідно-виробничу перевірку для оцінки ефективності впровадження запропонованих експрес-методів прогнозування і ГІС-моделювання у систему ЕАММ меліорованих ґрунтів.

Об'єкт досліджень - процес розвитку та прогнозування показників родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів.

Предмет досліджень - експрес-методи прогнозування показників родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів.

Методи досліджень. В роботі використані результати польових сільсько- і водогосподарських досліджень, камеральні, лабораторні, модельні та аналітичні методи досліджень, методи системного і статистичного аналізу, картографічний метод та просторове моделювання за допомогою ГІС-технологій.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше розроблене науково-методологічне обґрунтування застосування експрес-методів прогнозування показників родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів в системі ЕАММ, в основу якого покладена системна взаємодія традиційних і нових методів прогнозування та просторового моделювання за допомогою ГІС-технологій. Адаптовані методи дозволяють оперативно і достовірно прогнозувати якісні та кількісні показники родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів у часі та просторі.

Практичне значення отриманих результатів полягає у тому, що розроблений новий науковий підхід до методів прогнозування та моделювання показників родючості та меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів дає можливість оперативно прогнозувати у часі й просторі, в тому числі у точках, де заміри не були здійсненні, та відобразити результати досліджень за допомогою карт, що сприяє скороченню часу та економії ресурсів, які витрачалися при традиційних способах картографування без використання комп'ютерних та ГІС-технологій. Результати наукових досліджень впроваджені в системі Державного комітету України по водному господарству, Херсонського центру «Облдержродючість» та Інституту рису НААН України.

Особистий внесок здобувача. Автор, працюючи у складі наукового колективу, приймав безпосередню участь у плануванні досліджень, розробці технічних завдань та робочих програм, проведенні польових і лабораторних досліджень, у формуванні, аналізі фактичних даних, літературних та фондових матеріалів, проведенні статистичного аналізу результатів досліджень. Основні наукові положення, розроблені прогнози і просторові моделі отримані дисертантом, а також ним сформульовані висновки і рекомендації виробництву.

Апробація результатів дисертації. Матеріали досліджень та основні положення дисертації доповідались на міжнародних науково-методичних конференціях Херсонського ДАУ (ХДАУ) і Херсонського державного університету (2006-2010 рр.), міжнародних науково-технічних конференціях Національного університету водного господарства та природокористування (Рівне, 2007-2009 рр.), Всеукраїнських науково-методичних конференціях Інституту землеробства південного регіону НААНУ (2007-2010 рр.), Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих учених Інституту гідротехніки і меліорації НААНУ (2007 р.), регіональній нараді «Можливості сучасних ГІС/ДЗЗ - технологій у сприянні вирішення проблем Херсонщини» (м. Херсон, 2007 р.), науково-практичній конференції «Методологічні засади стратегічного планування розвитку регіону» (м. Херсон, 2007 р.), Міжнародній науково-практичній конференції Інституту рису НААНУ «Шляхи вирішення проблем вирощування рису в агроекосистемах помірного клімату» (м. Скадовськ, 2008 р.), 23-ій Європейській регіональній конференції «Прогресивні методи управління водними і земельними ресурсами для сільськогосподарського виробництва і розвитку сільських територій» (м. Львів, 2009 р.), науково-практичній конференції Держводгоспу України (м. Київ, 2009 р.), VIII з'їзді ґрунтознавців та агрохіміків України (м. Житомир, 2010 р.) та ін.

Публікації. Основні результати дисертації опубліковані у 17 статтях, із них 8 у фахових виданнях та 9 в матеріалах і тезах конференцій. Результати наукових досліджень були використані при підготовці 3 навчальних посібників і 4 колективних монографій.

Об'єм та структура роботи. Дисертація складається із вступу, основної частини із 5 розділів, висновків, списку використаної літератури та додатків. Повний обсяг роботи 147 стор., в т.ч. у розділах основної частини 16 таблиць і 76 рисунків, у додатку представлені 30 таблиць, 43 рисунки та 7 довідок. Список використаних літературних джерел налічує 251 джерело, в т. ч. 32 латиницею.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність дисертаційної роботи, мету, завдання, предмет та об'єкт досліджень, надано її загальну характеристику.

Теоретико-методологічні основи розробки і удосконалення експрес-методів прогнозування показників родючості меліорованих ґрунтів

Здійснений аналіз сучасного стану прогнозування показників родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів в системі еколого-агромеліоративного моніторингу, намічені шляхи його вдосконалення, сформульовані концепція, робоча гіпотеза, мета та завдання досліджень.

У теперішній час в системі ЕАММ актуальним питанням є доповнення методологічних підходів щодо збору, обробки, аналізу, моделювання, прогнозування та раціонального використання даних сучасними комп'ютерними геоінформаційними технологіями та методами експрес-прогнозування показників родючості грунтів. Це потрібно для прийняття оптимальних і оперативних управлінських рішень.

Проблемі підвищення рівня інформативності та ефективності ЕАММ, моделюванню і прогнозуванню показників родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів присвячені роботи Авер'янова С.Ф., Айдарова І.П., Голованова О.І., Рекса Л.М., Лисогорова С.Д., Ушкаренка В.О., Коваленка П.І., Ромащенка М.І., Медведєва В.В., Балюка С.А., Полупана М.І., Жернова І.Є., Файбішенка Б.О., Горєва Л.М., Пелешенка В.І. , Дорогунцова С.І, Ковальчука П.І., Михєєва Є.К., Жовтоног О.І., Бестужева-Лади І.В., Матвієнка В.Я., Доброва Г.М., Суворова Л.М., Каверіна А.М., Саркисяна С.А., Юськіва Б.М., Созінова О.О., Прістера Б.С., Сохнича А.Я., Ніщинського А.Г., Третяка А.М., Гуцуляка Ю.Г., Чесняка Г.Я., Гамаюнової В.В., Морозова В.В., Лисогорова К.С., Драчинської Е.С., Шевченка А.М., Поліщука В.В. та інших вчених.

Усі діючі методи кількісного прогнозування поділяються на два типи: причинні методи (методи моделювання процесів) і методи аналізу часових рядів. Перші включають визначення значущих факторів і функціональної залежності відгуку від цих факторів із застосуванням множинного регресійного аналізу.

При застосуванні методів часових рядів (експрес-методи прогнозування) вважається, що прогнозований показник є інтегруючим, який вже систематизував усі фактори його формування, що неможливо врахувати за допомогою багатофакторного математичного моделювання. Тому саме за допомогою методів часового прогнозування можна здійснювати оперативне і достовірне прогнозування показників родючості та меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів.

Експрес-методи прогнозування часових рядів, які представлені в системі ЕАММ і ЕММ, мають такі особливості:

- методи регресійного моделювання, експоненціального згладження та двопараметричний метод експоненціального згладження (метод Хольта і Брауна) використовується для прогнозування змін середніх значень показників родючості меліорованих ґрунтів на 1-2 періоди вперед, тобто для здійснення короткострокового прогнозу, а метод Бокса-Дженкінса можна використовувати при прогнозуванні динамічного ряду лише за умови його стаціонарності на средньостроковий період (3-5 періодів вперед);

- основною умовою для використання вищенаведених методів є обов'язкова стаціонарність часового ряду: присутність явних закономірностей розвитку досліджуваних показників (циклічність, сезонність); коефіцієнт варіації менше 10%; математичне очікування та дисперсія мають постійну величину або незначну варіацію (розсіювання) mx(t) = const, Dx(t) = const.

Розвиток основних показників родючості меліорованих ґрунтів за своєю суттю є складним, багатофакторним, слабодетермінованим і еволюціонуючим об'єктом дослідження, що в результаті вказує на їх нестаціонарність. У цьому випадку можлива неоптимальність моделі пов'язана з її недовизначеністю, коли складність структури апроксимуючої функції недостатня для відображення складності процесу, що вивчається. Це вказує на те, що складність моделей для складних об'єктів принципово необхідна.

У наукових працях Шитікова В.К., Розенберга Г.С., Зінченка Т.Д., Головка В.А., Горбаня А.Н., Горелика А.Л., Гуревича І.Б., Скрипкіна В.А., Розенблатта Ф., Уоссермена Ф., Фогеля Л., Оуэнса А., Уолша М., Царегородцева В.Г., Погребняка Н.А., Bates J.M., Grander C.W., Dikinsen J.R., Hopfield J.J., Mitchie D. та ін. сформульований новий методологічний підхід до прогнозування часових рядів із застосуванням методу нейронних мереж.

Нелінійні за своєю суттю нейронні мережі дозволяють з будь-яким ступенем точності апроксимувати довільну безперервну функцію, незважаючи на відсутність або наявність періодичності або циклічності. Тобто нейронну модель можливо «навчити» таким чином, щоб вона з високою достовірністю розпізнавала будь-який набір даних та визначала подальший розвиток досліджуваного процесу на певний період. Оскільки часові ряди більшості показників родючості меліорованих ґрунтів являють собою безперервні функції, то застосування нейронних мереж при їх прогнозуванні є цілком виправданим і коректним.

Методи досліджень показників родючості меліорованих ґрунтів в системі еколого-агромеліоративного моніторингу

Наведені методи польових сільсько- і водогосподарських досліджень, камеральних, лабораторних, модельних та аналітичних досліджень щодо визначення показників родючості ґрунтів, а також методи системного і статистичного аналізу, експериментальний, картографічний метод та просторове моделювання за допомогою інструментів ГІС-технологій.

Представлені експрес-методи прогнозування часових рядів: регресійні (тренд); метод однопараметричного експоненціального згладження; Хольта і Брауна; Бокса-Дженкінса (АРПКС); штучні нейронні мережі.

Основним експрес-методом прогнозування динаміки показників родючості меліорованих ґрунтів в дослідженні була обрана система методів штучних нейронних мереж (ШНМ), яка включає такі типи: лінійні мережі, мережі засновані на радіальних базисних функціях, узагальнена регресійна нейронна мережа, багатошаровий перцептрон. Всі типи ШНМ мають сім спільних компонентів: вагові коефіцієнти, функція суматора, передатна функція, масштабування, вихідна функція, функція похибки та поширюване назад значення, функція навчання.

Для моделювання просторового розміщення показників родючості меліорованих ґрунтів були використані методи просторового прогнозування ГІС: IDW (Метод зважених відстаней), метод глобального поліному, метод локальних поліномів, радіальні базисні функції, крігинг, кокрігинг.

Розробка оптимальних рішень щодо ефективного управління еколого-агромеліоративним станом ґрунтів досягається шляхом взаємодії методів прогнозування та інструментів просторового моделювання ГІС. Це дозволяє не тільки прогнозувати досліджувані показники, а й візуально відобразити їх динаміку в просторі і часі за допомогою статистичних та картографічних методів.

Результати досліджень показників родючості меліорованих ґрунтів за допомогою експрес-методів прогнозування (на прикладі Херсонської області)

Представлені матеріали, умови та результати досліджень просторового моделювання і прогнозування динаміки показників родючості меліорованих ґрунтів до 2015 року.

В роботі використані узагальнені багаторічні результати досліджень Проблемної науково-дослідної лабораторії еколого-меліоративного моніторингу сухостепових агроекосистем ім. проф. Д.Г. Шапошникова ХДАУ, Херсонського обласного державного проектно-технологічного центру охорони родючості ґрунтів і якості продукції («Облдержродючість»), Херсонського обласного центру з гідрометеорології, Інституту рису НААНУ, Каховської гідрогеолого-меліоративної експедиції, особисті дослідження, в т.ч. польові і лабораторні, моделювання і прогнозування процесів змін показників родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів.

Херсонська область розташована на півдні України, характеризується дуже посушливими кліматичними умовами і є унікальною для меліоративних досліджень, тому що вона має всі можливі умови формування родючості і еколого-меліоративного режиму ґрунтів, що притаманні регіону Сухого Степу України. Середньорічна кількість опадів (360-390 мм) при значному надходженні теплових ресурсів, зменшенні кількості внесення органічних та мінеральних добрив, порушення структури сівозмін, процеси підтоплення, вторинного засолення і осолонцювання ґрунтів, погіршення якості зрошувальної води призводять до зниження родючості ґрунтів, їх деградації, постійного ризику ведення землеробства та коливань рівнів урожайності сільськогосподарських культур. Зменшення негативного впливу ґрунтової і повітряної посух на продукційні процеси культур, оптимізація умов їхнього вирощування, максимальне використання надходження сонячної радіації, генетичних можливостей сортів, родючості ґрунтів, ефективного використання добрив та інших агроресурсів у сухостеповій зоні може бути досягнуто тільки за рахунок зрошення.

Стаціонари моніторингових спостережень охоплюють чотири типи ґрунтово-кліматичних умов Херсонської області, які відображають типові умови формування родючості та меліоративного режиму зрошуваних грунтів: Інгулецький зрошуваний масив (ЗМ), Краснознам'янський ЗМ, водорозподільний масив Дніпро-Молочна (Каховський ЗМ), водорозподільний масив Дніпро-Інгулець (Правобережний ЗМ).

Оцінка і прогноз агрохімічного стану меліорованих ґрунтів. За даними багаторічного агрохімічного обстеження ґрунтів на досліджуваних стаціонарах Херсонського центру «Облдержродючість» здійснено прогноз і побудовані за допомогою методів та інструментів ГІС-технологій просторові моделі районування вмісту елементів живлення (гумусу, обмінного калію, рухомого фосфору) в ґрунтах Херсонської області на період 2009-2015 рр.

Аналізуючи дані, що отримані в результаті прогнозування із застосуванням експрес-методу нейронних мереж та методів просторового прогнозування, можна спостерігати поступове зменшення вмісту гумусу, обмінного калію, рухомого фосфору в ґрунтах майже по всій території Херсонської області, що впливає на подальше зниження врожаю сільськогосподарських культур, погіршення якості продукції. За прогнозними даними у 2015 р. порівняно з 2000 р. середній показник вмісту гумусу в ґрунтах Херсонської області може зменшитися на 0,55%, а порівняно з 2008 р. - на 0,24%. У 2015 році (рис. 1-1) переважно по всій території Херсонської області можливо спостерігати низький та середній вміст гумусу і подальшу тенденцію його зменшення. Вміст обмінного калію у 2015 р. порівняно з 2000 р. в середньому зменшиться на 53 мг/кг (11,5%), а порівняно з 2008 р. - на 25 мг/кг (5,8%) (рис. 1-2).

Значне зменшення рухомого фосфору спостерігається в західній (Білозерський район) і східній (Генічеський, Новотроїцький, Іванівський, Нижньосірогозький районах) частинах Херсонської області (рис. 1-3). За прогнозними даними у 2015 р. порівняно з 2000 р. середній показник вмісту рухомого фосфору в ґрунтах Херсонської області зменшиться на 11 мг/кг, а порівняно з 2008 р. - на 4 мг/кг. Групування ґрунтів за вмістом гумусу було здійснено методом Тюріна, за вмістом обмінного калію і рухомого фосфору методом Мачигіна.

Оцінка і прогноз динаміки рівня підґрунтових вод (на прикладі господарств Скадовського району). В Скадовському районі дослідженнями охоплені рисові і звичайні зрошувальні системи. Процес формування та розвитку підґрунтових вод (ПВ) є одним із складних і нестаціонарних підсистем меліоративного режиму ґрунтів. Динаміка рівня підґрунтових вод (РПВ) є основною складовою меліоративного режиму, яка впливає на формування підтоплення земель, показники родючості ґрунтів і, відповідно, на ефективність зрошуваних меліорацій.

Найбільш небезпечною з точки зору розвитку процесів підтоплення є слабо дреновані та безстічні землі Генічеського, Новотроїцького, Каланчацького, Голопристанського, Скадовського, Білозерського, Цюрупинського та Чаплинського районів Херсонської області. За даними Каховської гідрогеолого-меліоративної експедиції на початок і кінець вегетаційного періоду 2006-2010 рр. створені просторові моделі (рис. 2) і наведені результати прогнозування змін площ за рівнем залягання ПВ на прикладі звичайних і рисових систем Скадовського району.

Аналізуючи картограми, що отриманні в результаті просторового моделювання, динаміка рівнів ПВ в Скадовському районі за період 2006-2010 рр. можна спостерігати систематичне підтоплення територій, зайнятих під рис, уздовж узбережжя Чорного моря та Краснознам'янського магістрального каналу.

Прогноз динаміки розподілу площ за рівнем залягання ПВ представлений в табл.1.

Оцінка і прогнозування гідрохімічного режиму джерел зрошувальної води (на прикладі р. Дніпро та Інгулецького магістрального каналу). Основним джерелом зрошення земель Херсонської області є р. Дніпро. На Інгулецькому ЗМ поливна вода в Інгулецькому магістральному каналі (ІМК) формується при змішуванні вод р. Дніпро і р. Інгулець. Запропоновані експрес-методи прогнозування якості поливної води апробовані для двох варіантів: 1 - стабільний гідрохімічний режим (р. Дніпро);
2 - нестабільний гідрохімічний режим (ІМК).

На основі даних динаміки якості води ІМК за 13 років і р. Дніпро за 30 років досліджень, що проведені Проблемною науково-дослідною лабораторією екомоніторингу ХДАУ, методом нейронних мереж були розроблені моделі для прогнозування середньорічних змін хімічних показників зрошувальної води ІМК і р. Дніпро. Результати прогнозу гідрохімічного режиму води представленні на рис. 3, 4.



а) 2008р. б) 2015р.

а) 2008р. б) 2015р.



а) 2008р. б) 2015р.

Рис.1. Картограма районування Херсонської області за вмістом гумусу (1), обмінного калію (2) та за рухомим фосфором (3) станом на 2008р. і його прогноз на 2015р.

а) квітень 2006р. б) квітень 2010р.

Рис.2. Картограми просторової динаміки рівнів підґрунтових вод в Скадовському районі Херсонської області (2006-2010рр.)

Таблиця 1

Прогноз зміни розподілу площ в Скадовському районі за рівнем залягання ПВ на 2010-2015 рр.

РПВ	Середнє значення за 2005-2009 рр., га	Прогноз середнього значення за 2010-2015 рр., га	+/-, %
на землях без рисових зрошувальних систем
менше 1,0 м	791	734	-7,2
1,0-1,5 м	569	652	+14,6
1,5-2,0 м	2856	2982	+4,4
2,0-3,0 м	9846	9705	-1,4
3,0-5,0 м	14205	13370	-5,9
більше 5,0 м	10537	11360	+7,8
на землях, що зайняті під рисовими зрошувальними системами
менше 1,0 м	727	659	-9,3
1,0-1,5 м	498	514	+3,2
1,5-2,0 м	2003	1854	-7,4
2,0-3,0 м	2606	2890	+10,9
3,0-5,0 м	422	339	-19,7
більше 5,0 м	0	0	0

Прогнози зміни якості води Інгулецької зрошувальної системи показали, що при існуючій системі формування якості поливної води («антирічка»), в умовах всіх режимів роботи ГНС, відбувається стабільне збільшення (погіршення) всіх показників хімічного складу води і, в першу чергу, її мінералізації, на період 2009-2015 рр. до 8-10%, при цьому суттєво погіршуються іригаційні показники води. Результати прогнозування показників хімічного складу води р. Дніпро, при існуючих умовах формування, також свідчать про незначне, але стабільне їх погіршення.

Запропоновані експрес-методи прогнозування можливо використовувати як для стабільного гідрохімічного режиму р. Дніпро (достовірність S - 92%, НСО-3 - 93%, Сl- - 89%, SO2-4 - 89%, Ca2+ - 91%, Mg2+ - 84%; Na++К+ - 91%), так і для рядів з нестабільними умовами формування гідрохімічного режиму ІМК (достовірність S - 85%, НСО-3 - 92%, Сl- - 79%, SO2-4 - 88%, Ca2+ - 88%, Mg2+ - 79%; Na++К+ - 87%).

 - мінералізація

- аніонний склад

 - катіонний склад

Рис.3. Результати прогнозування стаціонарних рядів із застосуванням ШНМ на прикладі гідрохімічного режиму зрошувальної води р. Дніпро до 2015р.

- мінералізація

 - аніонний склад

- катіонний склад

Рис.4. Результати прогнозування нестаціонарних рядів із застосуванням ШНМ на прикладі гідрохімічного режиму зрошувальної води ІМК до 2015р.

Оцінка і прогноз якості дренажно-скидних вод на прикладі рисових зрошувальних систем Інституту рису НААНУ. Одним із важливих складових ЕАММ є оцінка і прогноз гідрохімічного режиму дренажно-скидних вод, у т.ч. рисових зрошувальних систем. В основу прогнозів покладені багаторічні дані досліджень (1999-2009 рр.) хімічного складу дренажно-скидної води скидного колектору СКР-1 і води із свердловин вертикального дренажу (ВД) в Інституті рису НААНУ.

Аналіз гідрохімічного режиму скидної води з колектору СКР-1 за період 2001-2009 рр. показав, що вміст завислих речовин, азоту амонійного, нітритів, сульфатів, хлоридів, фосфатів, БСК5, нафтопродуктів не перевищує ГДК, а вміст заліза перевищує ГДК, що пов'язано з підвищеним вмістом заліза у зрошувальній воді Краснознам'янського магістрального каналу. За прогнозними даними на 2010-2015 рр. середні характеристики хімічного складу скидної води в колекторі СКР-1 не будуть перевищувати ГДК і їх розвиток буде мати стабільний характер гідрохімічного режиму впродовж прогнозованого періоду. Ці дані необхідні при нормуванні водовідведення з РЗС. Достовірність прогнозування хімічних, екологічних, групи амонійних показників води становлять: скидного колектору СКР - 1 (завислі речовини - 87%, сухий залишок - 85%, рН - 93%, лужність - 88%, амоній - 84%, азот амонійний - 87%, нітрати - 89%, азот нітратний - 88%, нітрити - 84%, азот нітритний - 84%, сульфати - 79%, хлориди - 82%, фосфати - 79%, залізо - 82%, БСК5 - 88%, ХСК - 90, нафтопродукти - 88%); вертикального дренажу (завислі речовини - 81%, сухий залишок - 85%, рН - 93%, лужність - 83%, амоній - 86%, азот амонійний - 86%, нітрати - 75%, азот нітратний - 77%, нітрити - 86%, азот нітритний - 88%, сульфати - 73%, хлориди - 65%, фосфати - 76%, залізо - 76%, БСК5 - 77%, ХСК - 71, нафтопродукти - 83%).

Застосування метода нейронних мереж при прогнозуванні кліматичних показників як фактора формування родючості ґрунтів. Найскладнішим випадком часових рядів є кліматичні дані. Особливістю їх є наявність бази достовірних даних в регіонах за періоди 100 і більше років та складність їх прогнозування. Аналіз даних Херсонського обласного центру з гідрометеорології за останні 10-12 років свідчить про значні варіаційні зміни (6-10%) середньорічних та вегетаційних показників температури повітря і сумарної кількості опадів. Різниця між мінімальним і максимальним середньорічним значенням температури повітря за період 1945-2009 рр. становила - 4,40С. З 1998 р. (10,40С) спостерігалося суттєве підвищення температури повітря по всій Херсонській області, а максимальне середньорічне значення спостерігали у 2007 р. (12,20С). Таким чином, за 1998-2007рр. середньорічна температура повітря збільшилася на 0,7-0,80С, що відображає прояви глобальних змін клімату на регіональному рівні. Спостерігається також зменшення сумарної кількості опадів за період 1998-2009 рр. на 50-52 мм. Аномальні прояви глобальних змін клімату відбувалися і на початку 2010 р. За перші 3 місяці (січень-березень) випало 148,9 мм. опадів, що перевищило їх кількість у 2007 р. і складало 50-75% середньорічної норми для більшості років (1945-2009 рр.), що призвело до підняття рівнів підґрунтових вод на всій території Херсонської області і суттєвого зменшення врожайності сільськогосподарських культур, в першу чергу зернових.

Застосування методу нейронних мереж для прогнозування кількості атмосферних опадів та температури повітря показало, що достовірність прогнозування середньобагаторічних, середньовегетаційних значень температури повітря становить 72-75% (R=0,61-0,62), атмосферних опадів - 69-73% (R=0,59-0,62). Отримання якісних прогнозів за допомогою експрес-методу ШНМ сприяє наявність в дослідженні стабілізуючого інерційного об'єкту (системи), наприклад, річки, певних гідрогеолого-меліоративних умов.

Аналіз та узагальнення даних досліджень

Наведена оцінка достовірності отриманих моделей прогнозування показників родючості меліорованих ґрунтів та представлені рекомендації щодо їх застосування для збереження та підвищення ефективності використання земель сільськогосподарського призначення.

Впровадження нових і вдосконалення існуючих методів математичного і статистичного моделювання та прогнозування повинно сприяти виконанню двох основних задач - пояснення та прогнозування подальших процесів розвитку систем ЕАММ для попередження негативних наслідків формування та застосування заходів щодо їх подальшого поліпшення. При цьому основною задачею є оцінка відповідності створених моделей реальним процесам формування показників родючості меліорованих ґрунтів. Аналіз прогностичної моделі є одним із основних етапів здійснення прогнозу показників родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів. На сьогодні існує велика кількість статистичних критеріїв адекватності моделі та критеріїв якості прогнозу. До основних внутрішніх критеріїв оцінки моделі в системі ЕАММ відносяться: середньоквадратична похибка (СКП), середня абсолютна похибка (САП), середня абсолютна відносна похибка (САВП), критерій регулярності (КР), оцінка достовірності, коефіцієнт кореляції та детермінації (D).

В дисертаційній роботі представлений узагальнюючий критерій оцінки похибки моделі (УКП) для автоматизації процесу вибору кращої моделі з множини альтернатив. В УКП запропоновано застосовувати наступні значення: замість СКП, САП, САВП, КР, D використовувати значення /ln(СКП)/, /ln(САП)/, /ln(САВП)/, еКР, е1-D відповідно. Показники УКП встановлюються за формулою (1).

УКП =min(ln(СКП) + ln(САП) +ln(САВП) + еКР + е1-D) (1)

Чим УКП менший, тим достовірність прогностичної моделі вища. На основі вищенаведених критеріїв була розроблена система підтримки прийняття рішень (СППР) «Оцінка якості прогностичних моделей», яка призначена для автоматизації процесу оцінки достовірності прогностичних моделей.

В результаті багаторазових експериментів були створені і апробовані на контрольних експериментальних даних моделі ШНМ прогнозування середньорічних і сезонних показників родючості меліорованих ґрунтів, які дають можливість прогнозувати з урахуванням стандартної похибки з достовірністю: хімічний склад зрошувальної води р. Дніпро (84-93%) та ІМК (79-92%); елементи живлення (гумус - 83-94%; K - 85-92%; Р - 85-94%); залягання рівнів підґрунтових вод (84-86%); хімічні, екологічні і групи амонійних показників (зрошувальної води КМК - 66-92%, води дренажно-скидного колектору - 79-93%, дренажної води вертикального дренажу -
65-93%). Наведені результати апробації штучних нейронних мереж вказують на високу практичну достовірність впровадження даного методу із застосуванням інструментів ГІС-технологій для часового і просторового прогнозування змін показників родючості ґрунтів на меліорованих землях на прикладі Херсонської області.

Шляхи та ефективність впровадження результатів досліджень

Визначена економічна ефективність результатів досліджень, в першу чергу прогнозування параметрів родючості меліорованих ґрунтів.

За результатами досліджень пропонується впровадження: АРМ-фахівця, що адаптоване до умов і факторів формування меліоративного режиму відповідного ландшафту; експрес-методи моделювання і прогнозування показників родючості ґрунту. Удосконалення процесів моделювання та прогнозування в системі ЕАММ здійснюється шляхом системного використання трьох програмних складових: СУБД MS Access - збір, зберігання даних; створення запитів за даними; створення форм для більш зручної систематизації даних; створення звітів; ArcGIS 9.2 - створення просторової моделі; зв'язок векторної моделі з зовнішньою базою даних; методи просторового аналізу; методи 3-D аналізу; STATISTICA - методи обробки і аналізу даних; методи графічної візуалізації даних; методи моделювання і прогнозування. Для ефективного здійснення ЕАММ зрошуваних земель АРМ-фахівця повинно включати 5 основних складових: комп'ютерне, програмне забезпечення, бази даних, бази знань, кваліфікований персонал. Завдяки автоматизації і високої концентрації основних операцій при здійсненні моніторингу родючості меліорованих ґрунтів суттєво поліпшуються умови праці і показники ефективності ЕАММ, забезпечується отримання актуальної, адекватної, репрезентативної, змістовної, доступної, точної і достовірної інформації для прийняття оптимальних управлінських водогосподарських та агрохімічних рішень.

Економічна ефективність впровадження АРМ-фахівця в системі ЕАММ розрахована на прикаладі Херсонського центру «Облдержродючість».

Фактичний економічний ефект від впровадження АРМ-фахівця визначається як різниця між економією (приростом прибутку за певний період) і одноразовими витратами на розробку та впровадження АРМ-фахівця: економія (приріст прибутку) від впровадження АРМ-фахівця містить оцінку економії поточних витрат на здійснення ЕАММ в умовах функціонування АРМ-фахівця; капітальні витрати на впровадження АРМ-фахівця визначаються шляхом обліку капітальних вкладень, по'вязаних із впровадженням АРМ-фахівця.

Розрахунковий коефіцієнт економічної ефективності капітальних витрат на впровадження АРМ-фахівця являє собою відношення розрахункової економії (приріст прибутку) до капітальних витрат на розробку і впровадження АРМ-фахівця.

Термін окупності являє собою відношення капітальних витрат на впровадження АРМ-фахівця до річної економії.

Результати економічних розрахунків від впровадження АРМ-фахівця та нових методів часового і просторового прогнозування для здійснення комплексної агрохімічної оцінки грунтів на прикладі Херсонської області України систематизовані в таблиці 2.

Таблиця 2

Основні показники, які характеризують економічну ефективність впровадження АРМ-фахівця та сучасних експрес-методів моделювання і прогнозування родючості ґрунтів в систему ЕАММ

П о к а з н и к и	Існуюча система ведення агрохімічної оцінки ґрунтів	Здійснення агрохімічної оцінки ґрунтів при впровадженні АРМ-фахівця
	1 тур обстеження 1971,1 тис.га - 5 років	1 рік обстеження 1971,1 тис.га - 40 стац.
1. Капітальні вкладення, грн.	-	240368
2. Вартість комплексного агрохімічного обстеження ґрунтів, грн.	4927750	130400
3. Витрати на 1 га обстежень ґрунтів, грн.	2,5	0,07
4. Витрати на 1 стаціонар обстежень, грн	-	3260
5. Загальна економія від впровадження АРМ-фахівця, грн	-	4797350
6. Річна економія, грн	-	959470
7. Загальний фактичний економічний ефект, грн.	-	4556982
8. Фактичний річний економічний ефект, грн.	-	911397
9. Загальний коефіцієнт економічної ефективності	-	13
10. Коефіцієнт річної економічної ефективності	-	2,7
11. Термін окупності, місяць	-	3-5

Результати досліджень і розрахунків дають підставу вказувати на те, що розроблені і апробовані методи часового та просторового прогнозування відповідають основному принципу рентабельності прогностичних моделей. Вони рекомендуються для подальшого впровадження в систему ЕАММ для прогнозування показників родючості меліорованих ґрунтів.

ВИСНОВКИ

1. Для вирішення задач формування показників родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів та прийняття оптимальних управлінських рішень необхідне застосування сучасних та надійних експрес-методів прогнозування в системі ЕАММ зрошуваних земель.

2. Дослідженнями удосконалені експрес-методи прогнозування показників (індикаторів) меліоративного режиму зрошуваних земель, в основі яких є інформація, як інтегрований показник, що генетично систематизує в собі всі фактори його формування, а не процес виявлення факторів формування досліджуваних показників, які потребують додаткових коштів, людських ресурсів, знань, часу й досліджень, що призводить до втрати актуальності отриманих моделей, прогнозів та невизначеності інших факторів.

3. Встановлено, що здатність нейронних мереж «навчатися» на даних ЕАММ має теоретичне та практичне значення для їх застосування при моделюванні, аналізі і прогнозуванні часових рядів розвитку показників родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів. Штучні нейронні мережі здатні ефективно реалізувати себе при таких складних умовах як: відсутність фізичного або статистичного розуміння системи; значне статистичне розсіювання експериментальних даних; забезпечення нелінійності механізму архітектури нейронних мереж для узагальнення і прогнозування даних ЕАММ.

4. Впровадження системи нових експрес-методів прогнозування штучних нейронних мереж і ГІС-технологій дає можливість отримати нову актуальну, адекватну, репрезентативну, змістовну, доступну, точну і достовірну інформацію в системі ЕАММ з метою здійснення подальших оптимальних управлінських рішень для підвищення родючості ґрунтів.

5. Одержані науково-обґрунтовані результати прогнозування досліджуваних показників до 2015р. вказують, що при існуючих умовах формування вивчаємих показників, очікується поступова тенденція зниження родючості ґрунтів та погіршення хімічного складу зрошувальної води в Інгулецькому МК і в р. Дніпро, що призводить також до погіршення гідрохімічного режиму дренажно-скидних та підземних вод на звичайних і рисових системах Херсонської області.

6. Прогнозування та просторове моделювання показників родючості меліорованих ґрунтів станом на 2015р. вказує на поступове зменшення порівняно з 2008 р. середньорічного вмісту гумусу на 0,24%, обмінного калію на 25 мг/кг, рухомого фосфору на 4 мг/кг, в основному, на всіх ґрунтових відмінностях Херсонської області, що є однією з основних причин зниження рівня врожайності сільськогосподарських культур і погіршення якості продукції.

7. Прогнози зміни якості води Інгулецької зрошувальної системи показують, що при існуючих умовах формування поливної води («антирічка») та всіх режимах роботи ГНС, відбувається стабільне погіршення всіх показників хімічного складу води і, в першу чергу, її мінералізації, за період 2009-2015 рр. до 8-10%; при цьому погіршуються іригаційні показники якості поливної води. Прогноз свідчить про незначне, але стабільне погіршення всіх показників хімічного складу води р. Дніпро. Ці зміни в якості зрошувальної води призводять до прогнозованого погіршення еколого-меліоративного стану земель і гідрохімічного режиму дренажно-скидних вод.

8. Результати просторового моделювання динаміки рівнів підґрунтових вод на землях Скадовського району за період 2006-2010 рр., для умов рисових і звичайних зрошувальних систем, свідчать про розвиток систематичного підтоплення територій, зайнятих під сільськогосподарською культурою рис, уздовж узбережжя Чорного моря і Краснознам'янського магістрального каналу. Прогнозування до 2015 р. вказує на тенденцію поширення територій з рівнем залягання підґрунтових вод менше критичних глибин 1,0-1,5 м на 3,2-14,6% і 2,0-3,0 м на 11% за рахунок зменшення площ з РПВ - 3,0-5,0м, що є наслідком неефективної роботи колекторно-дренажних систем.

9. Важливим елементом теоретичної значущості роботи є запропонований новий узагальнюючий критерій оцінки похибки (УКП) прогностичних моделей, до складу якого включаються найбільш інформативні статистичні характеристики, для кожної з яких запропоновано процедуру нормування значень з метою приведення їх до одного порядку. Використання запропонованого критерію в СППР дозволяє автоматизувати процес відбору кращої моделі з переліку альтернатив, що сприяє суттєвому зменшенню впливу суб'єктивного людського фактору при виборі моделі в системі ЕАММ.

10. Створені моделі штучних нейронних мереж дозволяють прогнозувати стабільні і нестабільні часові ряди з високою достовірністю (66-92%). Стабільні процеси розвитку часових рядів досліджені на прикладах: гідрохімічного режиму зрошувальної води
р. Дніпро (84-94%); води дренажно-скидних колекторів (79-93%) і вертикального дренажу (65-93%); вмісту поживних речовин у грунті (гумус - 83-94%, рухомий фосфор - 85-94%, обмінний калій - 85-94% та ін.) Нестабільні процеси розвитку часових рядів досліджені на прикладах: гідрохімічного режиму зрошувальної води Інгулецького МК (79-92%); динаміки рівня ґрунтових вод (84-86%); зміни кліматичних показників (температура повітря - 72-75%, кількість атмосферних опадів - 69-73%).

Пропозиції виробництву

1. В систему діючих державних проектно-технологічних центрів охорони родючості і якості продукції «Облдержродючість» та гідрогеолого-меліоративних експедицій, які здійснюють еколого-агромеліоративний моніторинг родючості меліорованих ґрунтові земель, рекомендується впровадження сучасних експрес-методів прогнозування та інструментів АРМ-фахівця з метою отримання оперативної і достовірної інформації для розробки коротко-, середнє- і довгострокових прогнозів для прийняття оптимальних управлінських заходів (радикальних і профілактичних) щодо покращення еколого-меліоративного стану земель на регіональному та локальному рівнях.

2. Застосування системи методів штучних нейронних мереж та ГІС-технологій рекомендується для прогнозування показників: рівня підґрунтових вод на звичайних та рисових зрошувальних системах; якості поливної та дренажної води (мінералізація, хімічний склад, іригаційні показники); родючості ґрунтів (гумус, NPK, засоленість та ін).

3. Впровадження АРМ-фахівця та нових експрес-методів моделювання і прогнозування в систему ЕАММ дає можливість скороти витрати та підвищити достовірність проведення моніторингу меліорованих ґрунтів. Фактичний річний економічний ефект від впровадження результатів досліджень на площі 1971,1 тис.га складає 911,4тис.грн, що підвищує еколого-економічну ефективність ЕАММ у 2,7 рази. Застосування запропонованих нових інструментів АРМ-фахівця та експрес-методів прогнозування показників родючості меліорованих ґрунтів є ефективним і економічно обґрунтованим.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

СТАТТІ У ФАХОВИХ ВИДАННЯХ

1. Волочнюк Є.Г. Управління якістю води та станом ґрунтів Інгулецького зрошуваного масиву / Волочнюк Є.Г., Козленко Є.В., Пічура В.І. // Таврійський науковий вісник: збірник наукових праць ХДАУ. - Херсон: Айлант, 2007. - Вип.49. - С. 57-62.

2. Морозов В.В. Зміни кліматичних факторів формування меліоративного режиму зрошуваних ландшафтів Сухого Степу України / Морозов В.В., Пічура В.І. // Таврійський науковий вісник: науковий журнал. - Херсон: Айлант, 2008 - Вип. 60. - С. 165-175.

3. Морозов В.В. Застосування методу нейронних мереж при прогнозуванні якості зрошувальної води Інгулецького магістрального каналу / Морозов В.В., Пічура В.І. // Таврійський науковий вісник: науковий журнал - Херсон: Айлант, 2009. - Вип.66. - С. 134-144.

4. Морозов В.В. Прогнозування якості зрошувальної води Інгулецького магістрального каналу із застосуванням методу нейронних мереж / Морозов В.В., Волочнюк Є.Г., Пічура В.І. // Водне господарство України - К., 2009. - Вип. 6. - С. 37-38.

5. Морозов В.В. Застосування нейромоделей для прогнозування нестаціонарних хімічних показників якості зрошувальної води (на прикладі р. Дніпро та Інгулецького магістрального каналу) / Морозов В.В., Пічура В.І. // Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво: міжвідомчий науково-технічний збірник - Рівне, 2009. - Вип. 34. - С. 51-58.

6. Морозов В.В. Застосування методу нейронних мереж в еколого-меліоративному моніторингу і прогнозуванні параметрів родючості грунтів Херсонської області / Морозов В.В., Морозов О.В., Пічура В.І. // Агрохімія і ґрунтознавство. Міжвідомчий тематичний науковий збірник. Спеціальний випуск (У надзаг.: «ННЦ «ІГА імені О.Н. Соколовського»»). - Житомир, «Рута», 2010 - С. 294-297 - (Книга 2).

7. Морозов В.В. Вплив зміни кліматичних факторів на формування меліоративного режиму зрошуваних земель Сухого Степу України / Морозов В.В., Пічура В.І. // Зрошуване землеробство: збірник наукових праць. - Херсон: «Олді-плюс», 2010. - Вип. 53. - С. 323-333.

8. Морозов О.В. Ефективність впровадження експрес-методів моделювання і прогнозування показників родючості грунтів / Морозов О.В., Пічура В.І. // Таврійський науковий вісник: науковий журнал - Херсон: Айлант, 2010 - Вип. 73. - С. 162-172.

НАУКОВІ ВИДАНННЯ, МАТЕРІАЛИ ТА ТЕЗИ ДОПОВІДЕЙ

1. Концепція створення бази даних при веденні моніторингу ґрунтів / Морозов В.В., Морозов О.В., Пічура В.І. [та ін.] // Географічні інформаційні системи в аграрних університетах: матеріали другої Міжнародної науково-методичної конференції. - Херсон: Айлант, 2007. - С. 83-91.

2. Информационное обеспечение мониторинга почв рисовых оросительных систем / Морозов В.В., Морозов О.В., Пичура В.И. [и др.] // Пути решения проблем при выращивании риса в агроэкосистемах умеренного климата: материалы международной научно-практической конференции, 4-8 августа 2008г. - г. Скадовск: Институт риса УААН, 2008 - С. 202-210.

3. Морозов В.В. Інформація як головний фактор ефективності прогностичних моделей / Морозов В.В., Пічура В.І. // Природокористування на меліорованих ландшафтах України: збірник матеріалів Всеукраїнської конференції молодих вчених, 31 березня 2009р. - Херсон: РВВ «Колос», 2009. - С. 37-39.

4. Методи застосування ГІС-технологій в системі еколого-меліоративного моніторингу / Ушкаренко В.О., Морозов В.В., Пічура В.І. [та ін.] // Прогресивні методи управління водними ресурсами для сільськогосподарського виробництва та розвитку сільських територій: матеріали конференції, 17-24 травня, 2009р. - Львів, 2009. - С. 32-42.

5. Морозов В.В. Застосування нейромоделей для прогнозування нестаціонарних хімічних показників зрошувальної води (на прикладі Інгулецького магістрального каналу) / Морозов В.В., Пічура В.І. // Актуальні проблеми та перспективи розвитку водного господарства і меліорації земель: збірник матеріалів Міжнародної науково-практичної конференції. - Херсон: РВВ «Колос». - С. 130-131.

6. Морозов О.В. Оцінка та прогноз зміни поживних речовин в ґрунтах Херсонської області / Морозов О.В., Пічура В.І. // Актуальні проблеми та перспективи розвитку водного господарства і меліорації земель: збірник матеріалів Міжнародної науково-практичної конференції. - Херсон: РВВ «Колос», 2009. - С. 135-136.

7. Пічура В.І. Принципи застосування нейронних мереж для прогнозування іригаційних показників зрошувальної води р.Дніпро / Пічура В.І. // Актуальні проблеми та перспективи розвитку водного господарства і меліорації земель: збірник матеріалів Міжнародної науково-практичної конференції. - Херсон: РВВ «Колос», 2009. - С. 147-149.

8. Морозов В.В. Метод нейронних мереж для прогнозування параметрів родючості грунтів / Морозов В.В., Пічура В.І., Морозов О.В. // Актуальні проблеми управління водними і земельними ресурсами на зрошуваних ландшафтах Сухого Степу України: тези доповідей регіональної науково-практичної конференції. - Херсон: РВЦ «Колос», 2010. - С. 9-11.

9. Пічура В.І. Сучасний методологічний підхід до інформаційного забезпечення еколого-меліоративного моніторингу / Пічура В.І. // Еколого-збалансоване управління меліорованими ландшафтами: збірник матеріалів Міжнародної науково-практичної конференції молодих вчених. - Херсон: РВВ «Колос», 2010. - С. 4-6.

10. Стратегія економічного та соціального розвитку Херсонської області до 2015 року / [у співавторстві: Ушкаренко В.О., Морозов В.В., Пічура В.І. та ін.] - Херсон, 2009. - 272 с.

11. Ушкаренко В.О. ГІС в екологічному моніторингу: [навчальні матеріали для вивчення курсу] / Ушкаренко В.О., Морозов О.В., Пічура В.І. - Херсон, Вид - во ХДУ, 2006. - 124 с.

12. Моделювання і прогнозування для проектів геоінформаційних систем / [Морозов В.В., Плоткін С.Я., Поляков М.Г., Пічура В.І.,та ін.]; за ред. професора В.В. Морозова. - Херсон, Вид-во ХДУ, 2007 - 328с.

13. Ушкаренко В.О. Ефективне використання зрошуваних земель Херсонської області: [Монографія] / Ушкаренко В.О., Морозов В.В., Морозов О.В., Пічура В.І. - Херсон: Стар, 2010. - 127 с.

14. Землі Ігулецької зрошувальної системи: стан та ефективне використання / [Ушкаренко В.О., Морозов В.В., Мелашич А.В., Пічура В.І. та ін.] - К.: Аграрна наука, 2010. - 352 с.

15. Меліорація води і агроландшафтів в басейні р. Інгулець: [Монографія] / За наук. ред: член-кор. НААНУ В.А. Сташука, проф. Морозова, доц. М.М. Ладики. - Херсон: Айлант, 2010. - 329с.

16. Геоінформаційні системи в агросфері: [навч. посіб.] / Морозов В.В., Шапоринська Н.М., Морозов О.В., Пічура В.І. - К. : Аграрна освіта, 2010. - 269 с.

АНОТАЦІЯ

Пічура В.І. Експрес-методи прогнозування показників родючості меліорованих ґрунтів (на прикладі Херсонської області). - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.02 - сільськогосподарські меліорації. - ДВНЗ «Херсонський державний аграрний університет», Херсон, 2011.

Дисертація присвячена питанням удосконалення експрес-методів прогнозування показників родючості меліорованих ґрунтів із застосуванням ГІС-технологій на прикладі Херсонської області України.

Вперше розроблене науково-методологічне обґрунтування застосування експрес-методів прогнозування показників родючості і меліоративного режиму зрошуваних ґрунтів в системі ЕАММ, в основу якого покладена системна взаємодія традиційних і нових методів прогнозування та просторового моделювання за допомогою ГІС-технологій. Створені моделі штучних нейронних мереж дають можливість прогнозувати стабільні і нестабільні часові ряди з високою достовірністю (66-92%). Стабільні процеси розвитку часових рядів досліджені на прикладах: гідрохімічного режиму зрошувальної води р. Дніпро, води дренажно-скидних колекторів і вертикального дренажу, вмісту поживних речовин в ґрунті (гумусу, рухомого фосфору, обмінного калію тощо). Нестабільні процеси розвитку часових рядів досліджені на прикладах: гідрохімічного режиму зрошувальної води ІМК, динаміки РПВ, зміни кліматичних показників (температура повітря, кількість опадів). Впровадження АРМ-фахівця та нових методів моделювання і прогнозування в систему ЕАММ дає можливість скоротити витрати та підвищити достовірність проведення моніторингу меліорованих ґрунтів. Фактичний річний економічний ефект від впровадження результатів досліджень на площі 1971,1 тис.га. складає 911,4тис.грн, що підвищує еколого-економічну ефективність ЕАММ у 2,7 рази.

...