Оценка возможностей дистанционного мониторинга влажности почв территории Северного Казахстана

Аннотация

Предпосылки и цель. Оценка предпосевного содержания влаги в посевном слое почвы необходима для эффективного управления сельскохозяйственным производством, особенно в зоне рискованного земледелия. Северный Казахстан является ключевым регионом для сельхозпроизводства в стране, и учитывая глобальные изменения климата, подверженность региона рискам в агропроизводстве (засуха, эрозия и др.), необходимо внедрение методов оперативной оценки условий и дистанционного мониторинга сельхозпроизводства.
Материалы и методы. Спутниковые данные использованы для оценки содержания влаги в почве и состояния растительности. Калибровка наземных данных проводилась путем отбора почвенных образцов для повышения точности спутниковых данных. Влажность почвы измерялась с помощью капацитивного влагомера, основанного на измерении электропроводимости, причем пробы отбирались в предпосевной период на всей территории Северного Казахстана, на глубине посевного слоя. Произведены расчеты запасов продуктивной влажности в почве с учетом объема и процентного содержания влажности. Эти наземные измерения послужили контрольными данными для калибровки спутниковых индикаторов. Откалиброванные данные позволили составить карту распределения влажности почвы, подчеркнув пространственную изменчивость влажности по региону.
Результаты. Спутниковый анализ с использованием данных дистанционного зондирования и наземных данных позволил выявить особенности пространственного распределения влажности почвы в регионе. Получены расчеты по сезонным колебаниям снежного покрова и его низкая плотность предполагает недостаточное накопление водных ресурсов в зимний период, что влияет на уровень продуктивной влажности почвы в весенний период на территории Северного Казахстана.
Заключение. Проведенное исследование демонстирует, что методы оценки влажности почвы с использованием данных ДЗЗ и наземными измерениями являются эффективным инструментом для оперативного мониторинга состояния почв в Северном Казахстане. Комплексный анализ спектральных индексов (NDVI, NDWI, NDMI) и индексов дефицита воды (mCDI и SWE) выявил умеренный дефицит водных ресурсов. Данный дефицит требует адаптации аграрных практик для оптимального использования доступной влаги. На основе полученных данных рекомендуется внедрение влагосберегающих технологий, более точное планирование посевных циклов и адаптация агротехнологий к текущим гидрометеорологическим условиям, что позволит смягчить влияние дефицита воды и улучшить стабильность сельскохозяйственного производства в зоне рискованного земледелия.