Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Структура и динамика сельскохозяйственных посевов для целей дистанционного зондирования (на примере западной части лесостепной зоны Украины)

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Структура и динамика сельскохозяйственных посевов для целей дистанционного зондирования (на примере западной части лесостепной зоны Украины)"

„ од

ДЫ1 193'!

харківський державний університет

На правах рукопису

МАКСИМЕНКО Надія Василівна

СТРУКТУРА І ДИНАМІКА СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ПОСІВІВ ДЛЯ ЦІЛЕЙ ДИСТАНЦІЙНОГО ЗОНДУВАННЯ

(на прикладі східної частини лісостепової зони України)

11.00.11.— Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів

11.00.01 — Фізична географія, геохімія і геофізика

ландшафту

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук

Харків — 1994

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі геоекології та конструктивної географії геолого-географічного факультету Харківського державного університету

Науковий керівник — доктор географічних наук, професор Некое Володимир Юхимович

Офіційні опоненти:

1. Доктор технічних наук, професор Черваньов Ігор Григорович

2. Кандидат географічних наук, доцент Бураков Володимир Іванович

Провідна організація — Одеський державний університет

Захист відбудеться 6 грудня 1994 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.02.02.01 в Харківському державному університеті за адресою: 310077 Харків, площа Свободи, 4.

Геолого-географічний факультет, ауд. 5-67

З дисертацією можна ознайомитися у Центральній науковій бібліотеці Харківського державного університету 310077 Харків, площа Свободи, 4, ЦНБ

Автореферат розісланий П уі(Я^ 1994 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради

доктор географічних наук, професор П. В. Ковальов

- з -

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальність теми.Сучасний рівень науково-технічного прогресу досягнув саме тієї межі, коли антропогенне навантаження на природні комплекси набуло критичних розмірів.'Особливо це стосується ландшафтів, що знаходяться в зоні безпосереднього контакту компонентів системиипріірода-суспільство".До них налетать сільскогосподаські ландшафти,які найвищою мірою залежать від діяльності людини:стан і зовнішній вигляд цих територій майже цілком формується користувачем, регулюється його потребами і експлуатується за його розсудом. У зs'sKy з дим все більшої актуальності набувають питання підвищення коктро лю за станом сільгоспугідь, удосконалення засобів отримання відповідної інформації, яка давала б змогу,базуючись на спеці альних спостереженнях, здійснювати адекватну оцінку існуючого та обгрунтувати прогноз можливих змін у майбутньому їх стані.У той же час, на відміну від будь-яких інших,сільськогосподарський ландшафт - дуже динамічна система, що протягом року повністю змінює свою структуру аж до повного її зникнення. Таким чином, необхідно завжди мати оперативну інформацію про стан його структури.Крім того,для забезпечення вирішення продовольчої проблеми, постійний контроль стану агроландшаф-тіз дає можливість не лише зробити прогноз врожаю,а і вчасно застосувати заходи для його підвищення ( пересів і т.ін.).

Зараз спостереження за станом сільськогосподарських культур здійснюється традиційними методами ( об"їзд полів ), які дозволяють лише мати уявлення про хід вегетації рослин і ке дають шсощздної оцінки стану есьогс лану (плями Еимерзання, полягання і т.ін.). Особливо ця проблема стосується стєпоеої зони, де’ розміри ланів не дають можливості оперативно контролювати їх стан традиційними методами.

Перспективність використання дистанційних методів контролю не викликає сумніву. У той же час значна кількість вчених (Арманд Д.Л.,Зубкович С.Г.,Башарінов О.С., Шутко 0.М.,Лялько В.І., Калмиков А.І. та ін.)зазначають, що для проведення повноцінного дешифдування матеріалів дистанційного зондування і здійснення адекватної інтєрпритації даних конче необхідно мати відповідну базу відомостей про земні покриви, що вивча-

ються. Зазначені матеріали дадуть змогу у будь-якій проміжок часу з великою точністю навести статистичну інформацію про просторово-часові зміни радіогеохарактеристик ландшафтів.

Цілеспрямоване вивчення земних покривів для забезпечення потреб дистанційного зондування на протязі останніх 15 років ведеться в Харківському держуніверситеті, фундатором якого стали роботи професора В.Ю.Некоса.

Вивчення закономірностей динаміки радісформуючої структури сільськогосподарських ландшафтів (фітоагрономічких радіо-геосистем, (РГС)) посідає значне місце у системі цих робіт саме тому,що ла сході лісостепової зони України, де проводились дослідження, вони займають більше 57% території. Цими обставинами визначається актуальні сть написання роботи, яка новинка забезпечити необхідний рівень інформації про структуру та динаміку радіогеохарактеристик сільгоспугідь, стати наземною основою дистанційного моніторингу агроландшафтів.

Іііета і задачі дисертації.Головною метою роботи е визначення найважливіших закономірностей формування тонкої структури сільськогосподарських ландшафтів і її динаміки, які зумовлюють характер відбитого та випроміненого сигналу фітоагро-номічшаїи РГС з різні періоди їх функціонування.

У відповідності з метою було вирішено такі задачі:

- здійснено подальший розв:іток теорії та практики радіогео-графії, чим зроблено внесок до розвитку ландшафтознавства.

- вперше створена фундаментальна статистична база радіогео-характеристик найпоширеніших сільськогосподарських культур лісостепу України, жа здібна забезпечити адекватне дешифрування електромагні тного сигналу.

- здійснено аналіз літературних і фондових матеріалів для .визначення основних параметрів рослинного покриву,що впливають на радіофізичні властивості сільськогосподарських угідь, -визначено основні етапи функціонування посівів сільськогосподарських культур,та закономірності їх динаміки,що забезпечуй прогноз радіогеопараметріз на будь-який етап вегетації.

- встановлено кореляційні зв'язки між різними радіогеспара-метрами та закономірності просторово-часових змін властивостей і щільності заповнення радіоформуючого об'єму шару мак-

симального накопичення фітоелементів е різких посівгсс.

~ вперше досліджено закономірності нерівності поверхні рослинного покриву на рівних етапах функці снування рослій.

Для вирішення поставлених задач використані традиційні і спеціально розроблені і апробовані методики досліджень.

Об'ектом дослідження обрані агролзндзафтя Харківсисого .міжнародного аерокосмічного полігону, межі якого визначено кутовими координатами: А(50в00'п.ш., 36°С0'с.д.), Б(50°00' п.ш., 37°00'с.д.>, В(49°00'п.ш., ЗЄ“00'с.д.>, Г(49“30' п.ш., 37°00'с.д.). Для апробації методики використовувались експедиційні дослідження на відповідних полігонах Калузької та Свердловської областей Росії та і китах регіонів.

Використані матеріали. В основу написання дисертації покладені роботи,що ведуться з 1979 року, на геолого-географіч-ному факультеті ХДУ. Безпосередньою базо» наукових викладів стали матеріали,отримані особисто автором лід час проведеяня польових досліджень в 1936-1994 роках на Харківському та інших полігонах. В роботі також використані необхідні фондові та картографічні матеріали з досліджуваної тематики.

Обгрунтованість і вірогідність зроблених в дисертації висновків забезпечується використанням апробованої теоретичної та методичної бази радіогеографічних досліджень,багаторічна?! ланцюгом безперервних польовій спостережень, використання:.; для обробки даних апробованих методик і стандартних програм, науковою апробаціє» і втіленням результатів досліджень.

Наукова новітність. і.На основі глибокого літературного аналізу існуючих методик дослідження рослинності та власних .спостережень, розроблена і- апробована методика детального вивчення радіогеохарактеристик сільськогосподарських угідь для забезпечення адекватної інтерпритації даних дистанційного зондування територій. ¿.Багаторічними дослідженнями.основних сільськогосподарських культур України створена фундаментальна комп'ютерна база для здійснення постійного дистанційного контролю агродавдшзфтів,прогнозування розвитку р.ультур та їх врожаю і т.д. 3.Вперше здійснена типізація просторово-часової структури фітоагрономічних РГС,встановлено закономірності переходу від одного типу структурної організації до

іншого на полях різних культур, обчислено коефіцієнти шерха-тості посіву відповідно типам горизонтальної структури.4.Визначено математичні закони,що змальовують закономірності динаміки радіогеопараметрів. Виявлено кореляційний зв'язок між різними параметрами рослини, що дає змогу знаходити їх один через одного. 5.Визначено закономірності зміни щільності заповнення рздісформуючого об'єму фітоагрономічних РГС.

Практична значимість і перспектива використання.

1.Розроблена система методик дослідження фітоагрономїчких РГС дозволяє уніфікувати методи збору інформації по наземному забезпеченню дистанційних досліджень посівів.

2. Накопичена автором база даних по структурі фітоагроно-

мічких РГС,утворених посівами основних сільськогосподарських культур України дає змогу вести постійний дистанційний контроль за станом сільськогосподарських полів і адекватно інтерпретувати отриману інформацію. .

3.Визначені математичні закони розиггку посіву дозволяють прогнозувати будь-які рздіогеопараметри на будь-який момент вегетації за мінімальною похідною інформацією.

4. Виведені формули переходу від одного параметру посіву до іншого, дають змогу отримати повну інформацію про досліджуваний об'єкт при мінімумі замірів лише одного параметру.

5. Робота є складовою часткою важливої тематики кафедри геоекології та конструктивної географії геолого-географічно-го факультету ХДУ " Структура і стан природно-територіальних комплексів для цілей- раціонального природокористування" № державної регістрації 0187.0009256.

Отримані автором результати етілєні під час виконання науково-дослідних робіт Ш 90-86, 103-8-5, 17-17-92.

7.Основні положення дисертації також втілено в навчальний процес в курсах^"Основи радіогеографії", "Методики, польових екологічних досліджень","Теорія систем,вчення про геосистеми екосистеми та ландшафти", використані при написанні методичних рекомендацій "Розвиток пізнавальної активності студентів під час літніх польових практик" (співав. Дамасевіч А.Н.).

8. Результати роботи, крім того, можуть використовуватись як вхідні параметри в теоретичних моделях радіаційного режи-

му рослинності,що розроблені багатьма вченими (Росс 10. .Бкго-дська H.H., G1.udri_4.4n j, suits <?. та інш.) для дешифрування аерокосмічної інформації про агроландшафти.

На захист виносяться такі положення:

1.Особливості структури сільськогосподарських посівіе зумовлюють характер зображення території в спектрі електромагнітних хвиль (основні риси"рздіопортрету"поверхні), що дає змогу здійснити первішний прогноз сталу досліджуваного об'єкта. ¿.Динаміка розвитку сільськогосподарських культур за вегетаційний період забезпечує формування остаточного уявлення про вигляд посіву, чим завершує відпрацювання тонких рис "радіо-портрету" території, та дає можливість прогнозувати' деталі майбутнього, точно відображати існуючий та відтворювати минулий стан фітоагрономічнйх радіогеосистем.

Апробація основних результатів роботи здійснена е доповідях та повідомленнях на наукових зборах, у тому числі: II

Всесоюзному симпозіумі "Дистанційне зондування земних покривів радіометодами" м.Ленінград, 1987;Всесо»зній науково-практичній картографічній конференції "Картографія і ШТГ' м.Харків, 1953; vl з'їзді Географічного товариства України, м. Одеса, 1990; Всесоюзному симпозіумі по дистанційному досліджень земній покриві з,м.Барнаул, 1990; Xvl Всесоюзній конфе- , ренції по росповсюдженню радіохвиль, м.Харків,1990; Міжрегіональній науково-практичній конференції"Регіони в незалежній Україні:пошук стратегії оптимального розвитку"м.Харків,1994; наукових семінарах та ряді інших спеціальних нарад і зборів.

Публікації. По темі дисертації надруковано 15. наукових праць у вігляді статей,методичних розробок та тез доповідей.

Структура та обсяг роботи.Дисертація складається зі вступу,- 4-х глав,висновку, списку літератури, додатку. Загальній обсяг роботи / б Зет ор і юзі, у тому числі f'OSb сторінок машинописного тексту, з*

таблиць, £і> малюнків. Список літератури1, вміщує ^ назв джерел вітчизняних та закордонних авторів.

Автор висловлює щиру подяку зав.кафедро» геоекології та конструктивної географії ХДУ професору Некосу В.В. під керівництвом якого виконана робота. Автор вдячний ст.наук.співробітнику кафедри Баскаковій Л.В.за допомогу в обробці даних

та оформленні роботи, та іншим співробітникам і студентам, які сприяли виконанню досліджень.

ЗМІСТ РОБОТИ '

Вступ.Обгрунтовується вибір теми дослідження,визначається мета роботи, та задачі, які вирішувались для розкриття теми. Коротко викладено зміст дисертації за розділами,формулюються осноені положення, що виносятся ка захист. '

Главаї"Методика дослідження фітоагрономічних радіогеосистем" включає розділи: вивченая висоти, нерівності та проективного покриття посівів"та "Визначення геометричних розмірів фітое-лементі в".Проведено детальний аналіз існуючих методик дослідження сільськогосподарських геосистем та їх окремих компонентів і елементів для забезпечення дешифрування матеріалів дистанційного зондування земних покривів. Встановлено, що за останнє десятиріччя виконано великий обсяг робіт в галузі аерокосмічного зондування рослинності.Однак,через недостатню розробленість теорії відбиття сонячної та випроміненої радіації від різких типів рослинності та через відсутність фундаментальних експериментальних досліджень аерокосмічні матеріали до цього часу не можуть бути використані з максимальною ефективністю для вирішення прикладних задач,у тому числі сільськогосподарських.Ці обставини спонукали багатьох вчених протягом останніх років займатись математичним моделювання?,і рослинного покриву та проведениям експериментів з метою з'ясування залежності спектральних коефіцієнтів яскравості від різних факторів, у тому числі структури рослинності.

Детальний аналіз моделей,розроблених вченими рівних країн показав,що найбільш універсальним, незалежним від умов освітлення, кліматичних особливостей та стану атмосфери є радіодіапазон хвиль при дистанційному зондуванні (Арманд М.О.,Реутов .0.,Шутко О.М., Некое Е.Ю. та інш.). Саме вік зумовлює вибір вхідних параметрів математичних моделей,які найдеталь-ніше характеризують стан рослинності .Таким чином,встановлено

- головними параметрами, що формують сигнал будь-якого диапазон'/, а особливо радіодиапазону е:геометричні розміри фіто-

• елементів;їх просторове розташування в посіві.ступінь нерівності верхньої межі вертикального профілю рослинності, тобто

тонка, структура фітоагрономічких РГС (Некос В.ЇЗ. ). Керуючись цими висновками, остання обрана предметом дослідження. З метою створення повноцінного банку даних статистичних характеристик різних типів фітоагрономічних РГС визначались такі параметри: І.На початку вегетації для кожного типу РГС здійснювались базові заміри - ті,що не змінюються на протязі вегетації: ширина міжрядь,відстань мілс рослинами в ряду,гущина посіву.2.На протязі вегетації визначались радіогеопараметри, що характеризують кількісно дослі здуваний об'єкт:гущина сте-.блесто», кількість листків та репродуктивних органів на росліші. 3.Протягом всього вегетаційного періоду також визначались геометричні розміри елементів тонкої структури¡довжина, щрина та кут нахилу листової пластини, дозйина, діаметр та кут нахилу стебла, репродуктивних органів та ніжки листка.

4. Фіксувались просторові зміні в РГС: динаміка проективного покриву посіву,нерівність верхньої межі вертикального npoji-ли посіву та міграція по профілю шарів з різно» щільністю заповнення фітоелементіє. . ,

Частість спостережень на кожному полі зумовлена багатьма факторами, серед яких головніші е: 1) швидкість наростання розмірів фітоелементів, яка наприкінці вететації у 1.5 рази нижча ніж напочатку,що зумовлює різний інтервал спостережень ; (наприкінці вегетації частість замірів у 1.5 - 2 рази яггїа ніж налочатку);2)видоспецифічкі особливості вирощування кся-ної культури (наприклад, необхідність прорідження посівів на 15-25 день вегетації); 3) час польотів ( під час синхронних спостережень допустіте відхилення в три доби від строку ..зйомки). На базі згаданого та інших особливостей розроблено типовий графік спостережень ка полях основних культур.

Природні умови України, особливо її лісостепової зони дозволяють вирощувати на сільськогосподарських полях найрізноманітніші культури. Для обгрутування вибору тих. що були включені в експеримент, проведено аналіз динаміки показника, мозаїчності досліджуваної території та його складозих.Екзна-чено, що в різні роки на полігоні висівалось від 15 до 22 різких культур, але весь час домінують ярова та озима пшениця, кормові та цукрові буряки, кукурудза, соняшник, овес :

ячмінь. Саме на полях, зайнятих цими культурами проведено восьмирічний (1986-1994 p.p.) цикл спостережень. .

Глаз?. 2 "Природні умови тестового полігону" включає такі розділи: "Географічне положення полігону", "Геологічний фундамент і рельеф", "Клімат", "Гідрографія", "Грунти і рослинність" та "Ландшафти'!. •

При плануванні експерименту важливо завдзлегіть знати фізико-географічну характеристику території, на якій він буде проводитись. Особливо це стосується дистанційних-методі в дослідження природа,по-перше,для того, щоб запобігти впливу на якість експерименту нерівностей рельефу,по-друге, щоб запланувати роботи на найбільш сприятливий у кліматичному відношенні час і т.д. У зв'язку з цим цроведено аналіз значної кількості літературних і фондових матеріалів,наслідком якого стала глава"Природні умови тестового полігону" ,яку супроводжує серія відповідних карт полігону масштабу 1:400 000.

_Глава_3_ "Просторово-часова структура фітоагрономічних раді огеосистем" складається з 2-х розділів.

Перший розділ "Горизонтальна структура" вміщує результати дослідження просторово-часових змін проективного покриву в посівах основних сільськогосподарських культур.

.На основі багатьох експериментів по визначенню швидкості наростання фітомаси рослин,яка формує проективний покрив поля вцілому, встановленого в процесі вегетації кожна іїітоаг-рон&чічна РГС має три типи горизонтальної структури: кралко-ву, смугасту та суцільну.Суттєвого всі три типи структур на протязі вегетації поступово змінюють один одного.S переходом зменшується доля- участі грунтів у формуванні рдіосигналу, що знижає дисперсію діелектричної проникненості всьго посіву.

• Встановленого під час функціонування крапкової структури не спостерігається змикання раді ©формуючих об'ємів окремих рослин і Перекриття їх проекцій.Для смугастої структури властиво змикання посіву в смужки,що викликано перекриттям проекцій рослин в ряду. У цей час у полі спостерігається чергування смуг рослин та грунтів. Суцільну структуру масть посіви, в яких простежується повне змикання проекцій рослин і в ряду, і в міжрядді. Участь грунтів у формуванні сигналу зво-

даться на швець.

Чисельними експериментами доведена можливість класифікації всіх сільськогосподарських культур за терміном існування ко-;йіого тилу структури на полях на дві групи: вузькорядкоЕих і ішрокорядкових.До першої групи належать пшениця,овес,ячмінь. До другої-кую;,н?удза,соь:яшик та буряки.Визначеного крапкову структуру посіви культур обох груп масть з моменту сходів, але по тривалості їх існування на полі спостерігаються суттєві відмінності між виділеними групами. Так,перехід до смугастої структури у культур першої групи відбувається через '1.5-2 т:гші після сходів. Культури другої групи набувають смугастої структури через 3.5-4.5 тижні після сходів.Таким чином,пері од існування крапкової структури в посівах культур другої групи у й рази триваліший ніж у першої.

Далі в процесі вегетації структура стає суцільною. Для всіх досліджених культур тривалість періоду смугастої структури 3.5-4 тижні .Отже,часові рамки існування суцільного типу ■ структури в посівах культур другої груш: автоматично nepecy-j ва-оться на два тижні вперед за однакової тривалості - пері оду смугастої структури для всіх культур. ■

Отримані висновки мають велике практичне значення. Знаючи загальний хід зміни горизонтальної структури поля 'будь-якої культури, строки переходу від одного типу структурної організації поля до іншого, необхідно лише мати дані про строй: появи сходів, щоб передбачити загальний стан посіву у будь-який час.Крім того,отримані закономірності дають змогу об'єктивно дешифрувати радіосигнал від будь-якого поля на будь-якому єтапоБі розвитку культури. .

Другий розділ "Вертикальна структура фітоагрономічних раді огеосистем" ЕМіщуе результати дослідження динаміки вертикального профілю посіву вцілому і окремо кожного з фітоеде-ментів, що його складають. Відомо, що на формування електромагнітного сигналу найбільше впливає не вся рослина, з лише той шар посіву, з. якому концентрується основна кількість фі-тоелементіз.який було названо шаром максимального накопичення фітоелементів (МНФ).У зв'язку з цим, першочерговим е.вивчення тонкої структури цього шару,а також визначення законе-

мірностей міграції (пересування) його по вертикалі протягом вегетації. Вивчення вертикальної структури посівів показало, що всі сільськогосподарські культури в процесі росту мають , спільні закономірності будови вертикального профілю. їїрове-

| дєні численні експерименти виявили, що ка початку вегетації

; (крапкова-смугаста структура) верхня межа шару ЖФ практично

у всіх культур співпадає- s верхньою межею посіву,тобто з середньою фактичною висотою посіву, що спрощує польові роботи-змєншує. об'єм замірів висоти.Пря переході до суцільної структури спостерігається розшарування вертикального профілю на три частини,що важливо для дешифрування матеріалів дистанційної зйомки, так як шар МКФ зверху і знизу обмежується шаром малої концентрації фітоелементів (мал.).У зв'язку з цим фактична висота посіву і висота,що фіксується дистанційними при ладами не-співпадають. Проходячи через верхній шар малої концентрації фітоелементів, зондуючий промінь частково розсіюється, але повністю поглинається або відбивається лише у шарові ШФ. .

.Таким чином,під час дешифрування треба враховувати висоту не.всього посіву, а шару МКФ. Для цього досліджено закономірності:- його пересування у просторі і часі для основних сільськогосподарських культур.Встановлено, що розшарування у різних культур починається на різній висоті .Кількість шарів та щільність заповнення їх у різних культур на різних етапах вегетації теж різна. "

Експериментальні дослідження дозволили розділити всі культури на дві груші, що утворюються завдяки розділу вертикального профілю на різну кількість шарів.До першої групи віднесена кукурудза і. буряки,у яких 3-шаровість зберігається до кінця вегетації.До другої - пшениця,овес,ячмінь та соняшник, які на момент достигання мають 2-шаровий профіль.

. Вивчення механізму формування шарів в посівах названих культур та структури кожного шару на різки етапах вегетації вперше дозволило простежити динаміку товщини і щільності заповнення кожного шару, що дає змогу за визначеними особяиво-

• стями. сільськогосподарські культури розділити на дві групи: до першої входять буряки, пшениця, овес і ячмінь, у яких на

ДИНАМІКА ШАРУ МАКСИМАЛЬНОГО НАКОПИЧЕННЯ ФІТОЕЛЕМЕНТІВ (М^)

МишЬвг Аау*

' Н Н* МЛР Ь МИР

О 20 40 Є0 60 100 120 140

НишЬег сіауа •

ш

її

Н («п»)

МигаЬег гіауз - н ~+“ Н* ХНУ *-*“ ь ияг

НитЬег сЗауя — н —}Г их? ь ик?

Мал.

Сде:І - пшениця, П - кукурудза, 1 - соняшник, іи - буряки; Н - висота посіву, Н’ Нм - верхня мена, її МИР - нижня меаа шару максимального накопичення фітоелементів)

протязі вегетації товщина шару МНФ залишається майже постійною (відхил до 10/.); до другої групи соняшник і кукурудза для яких характерне значне збільшення товщини щару МКФ в середині вегетаційного періоду (в 20 разів), з подальшим її зменшенням.Таким чином, на момент двохшарового вертикального профілю посівів на початку вегетації у есіх культур! шар ШФ займає 4/5 висоти, потім у кукурудзи та буряків ця величина скорочується до 3/5 висоти і загашається майже стабільно» до збирання врожаю.У Інших культур товщина шару МНФ зменшується до 1/5 висоти посіву за рахунок відмирання листя на стеблі.

Таким чином, практичні дослідження дозволили виділити три періоди в динаміці структури вертикального профілю різких типів сільськогосподарської рослинності, а також експериментально доказати існування шаруватості в посівах на всіх етапах вегетації, що суттєво доловим отримані рзніше висновки і дозволяє сконцентрувати увагу на вивченні тонкої структури шару МНФ,який максимально впливає на рівень електромагнітного сигналу, що формується посівом.

Накопичено великий за обсягом комп'ютерний банк статистичних даних про елементи раді©формуючої структури та закономірності їх динаміки протягом вегетаційного періоду, який дозволяє; визначити математичні закони розвитку рослини.

Для пшениці це: висота посіву - у(х>=0.07хг-0.06х+5.0і;

довжина листка - у(х)=0.76х+5.5;

ширша листка - у(х)=0.19х+2.ГІ;

довжина колосу - у(х)=0.57х-4.12;

# . діаметр колосу - у(х)=0.44х-8.2;

для кукурудзи : висота посіву - у(х)=0.08хг-0.08х+3.16;

. довжина листка - у(х)=-0.06хг+2.6х-8.61;

ширина листка - у(х)=0.32х+0.45;

для буряків : висота посіву - у(х)=0.7хг-0.62х+6.09;

довжина листка - у(х)=0.89х+2.26;

ширина листка - у(х)=0.75х-1.44;

для соняшника : висота посіву - у(х)=0.14хг-0.49х+4.83;

’ довжина листка - у(х)=0.74х+7.84;

• 1 ширина листка - у(х)=0.72х+0.5;

довжина ніжки листка - у(х)=0.59х+0.19;

діаметр суцвіття - у(х)=0.88х-5.31.

В формулах: у - кожен з обчислюваних параметрів, а х -день вегетації .Підставляючії у рівняння порядковий номер дня веге-тгції, можна обчислити розміри фітоелементів на будь-яку дату, що дає змогу отримати необхідну підпольотну | інформацію під час дистанційних досліджень земних покривів, [ абсолютно не проводячи заздалегіть будь-яких замірів, лише знаючі: момент появи сходів на полі, що підлягає обстеженню.

Іноді, під час польотів немає змоги дізнатись точну дату появи сходів на тому чи іншому полі, що робить немояиивим застосування наведених вище формул. Отримати повну наземну інформацію про досліджувану рздіогеосистеку дають можливість ' виведені формули розрахунку одних рздіогеопараметріз через інші.Для цього на базі значної статистичної інформації встановлено наявність тісної кореляційної залежності більшості рздіогеопараметріз. Базовою характеристико» визнана висота посівів тому, цо вона найтісніше корелює майже зі всіма основними розмірами фітоелементів. Так, у пшениці та соняшника коефіцієнт кореляції висоти з іншими параметрами - 0.9, а у кукурудзи та буряків - 0.3 ~ 0.9.

Отримані результати дали змогу визначити математичні законі, за якими можливе обчислення будь-якого названого параметру фітоелементів лише змірявши середнє значення висоти. Для пшениці це: довжина листка"- у(Н)=-0.05Нг+1.4Н+0.61;

ширина листка - у(Н)=0.02Нг-0.1її+2.71; для кукурудзі: : довяина листка - у(Н)=1.29Н-3.21;

ширина листка - у(Н)=0.15К+0.41;

. діамеметр стебла (в мм) - у(Н)=0.23Н+5.4;

для буряків : довжина листка (до зисоти 35 см) -

у(Н)=-0.01Н* +1.2ЄІЇ+0.83; ширша листка - у(Н)=-0.01Нг+0.9Н-1.1; для соняшника : довлаша листка - у(Н)=0.31Н+3.54;-

ширина листка - у(Н)=-0.01Нг +0.68Н-0.59; дов.>шна ніжки листка - у(Н)=0.36Н+0.46: діаметр суцвіття - у(Н)=0.53Н-1.98: '

діаметр стебла - у(Н)=0.49Н+1.У4:

Де: у - кожен з обчислюваних параметрів,а Н - висота посіву.

Загалом, результати статистичної обробки даних,наведені в третій главі дозволяють скласти повне уявлення про структуру фітоагрономічних рздіогеосистем, її динаміку у просторі і часі,а також отримати необхідну підпольотну інформацію на будь -якій момент часу способно структури посіву, не виходячи в поле взагалі, або зі мінімальної:- кількістю замірів.

, Глава 4. "Динаміка нерівності верхньої межі посівів (шерхатості )". Велика увага дослідженню нерівності верхньої межі посіву, так званої шерхатості приділяється перед усім тому, що в см- і мм-діалазонах-хвиль вллиз саме цього параметру на характеристики електромагнітного сигналу дуже великий.Однак, не зважаючи на це, відомостей про статистику нерівностей посіву дуже недосгаткьо.Але вчені (Зубкозич С.Г.,1мельов А.Е., Канарейкін Д.Б., та інш.) після багатьох експериментів дхїіпі— ли висновку, що реальна земна повер:сня не може бути огшсзяа будь-якою регулярно» функціот.Навігь, якби вдалось відшукати функцію, що відповідала б вигляду даної ділянки,її не можли-ео було б..застосувати для опису сусідньої. Внаслідок цього, земна поверхня може бути описана лише статистично.Результати аналізу статистики шерхатості різних типів фітоагрономічних радіогєосистем наведені в цій главі.

Встановлено, що на характер профілю шерхатості поверхні рослинного покриву на різних етапах функціонування головнім чином вішгЕає'.умови агротехніки, тип горизонтальної структури поля, напрямок закладення профілю. Профілі під час дослідження закладались упродовж та Елоперек рядків. Отримані результати дозволили поділити есі культури на дві групи, які відповідають класифікації, проведеній у попередній главі:

1. Вузькорядні (пшениця, овес, ячмінь), для яких характерна кала амплітуда коливання висоти профілів на всіх етзлах функціонування, короткі періоди коливання профілю шерхатості в ряду (1.5-2.8 см) та в міжрядді (11.5-17.Осм), що відповідає відстані між рослинами, а також швидка зміна типів профіли, яка зумовлена швидкістю зміни горизонтальної структури поля.

2. Широкорядні (кукурудза,соняшник, буряки), для яких характерні великі періоди коливання прсфіл» шерхатості, що закладений уздовж рядка (17-19.5 см), та поперечного профілю (65-

72 см), що також відповідай' відстані між рослинами; висока амплітуда коливання висот на всіх етапах функціокуванкя(крім і буряків),а також більа довге, ніж у рослин першої груші, існування на полях кожного типу профілів, зумовлене довжиною присутності в полі того чи іншого тішу горизонтальної структури. Для кожного етепу функціонування в роботі наведені гістограми густоти розподілу висот в профілях та коефіцієнти шерхатості культур обох груп.Вони показали, що при профілюванню вздовж ряду емпірічний закон розподілу значень нерівностей близький до нормального. За крапкової структури, та в поперечних профілях гістограми мають чашевидну форму, п;о свідчить про наявність детермінованої гармонічної складої.

Сі тримані результати модуть бути використані як вхідні параметри для математичних моделей рослинного покриву, а також під час планування експерименту.

У Висновку Еикладені основні результати роботи.

Основні положення дисертації надруковані в роботах:

1. Мозаичность территории и факторы,определяющие ее числовые значения/'/Весткик ХГУ,Харьков, '1988, с. 88. (спі вав.СеменоваІ. Г)

2. Пространственно-временная структура- фотоагрономических ргдиогеосистем// Вестник Харьк.ун-та, '1989,С.76-78.

3. Динамика вертикальной структуры фитоагрономических рэдиэ-геосистем //Вестник Харьк. ун-та, і992,С.21-26.

4. О необходимости создания рздиогеосистемно-экологического мониторинга//Сб.научк.работ аспирантов ХГУ,Харьков.'1992,С.59

5. Ргдаогеографические исследования земных покровов в разные периоды функционировзния//тез.докл.1I Всесоюзн.симпозиума:Дії станционное зондирование земных покровов радиометодами. Л., І989,' м7-89, С.23.(співавт. Некое В.Ю., Дамасевіч А.Н.)

6.Радиогеографические исследования вертикального профиля се- | льскохозяйственных посевов//!ез.докл.11 научн.кокф."Пртене- ■ ние дистанционных методов в исследованиях прирдной среды, г. Муром-Н. .-Ротапринт НКЭ РАН, 1992,С.39-40. (співавт.Некое В.Э.)

7. Пространственная' изменчивость радиофизических параметров сельскохозяйственных угодий //Тез. докл. XVI Всесоюзн. конф. по распространению радиоволн. Харьков, - 1990, Ч.ІІ, С.253. (співавт. Арсеньева С.І., Баскакова Л.В., та інш.)

Максименко Н.В. Структура и динамика сельскохозяйственных: посевов для целей дистанционного зондирования (на примере восточной части лесостепной зоны Украины).

Диссертация (рукопись) на соискание ученой степени кандидата географических наук по специальности 11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов и 11.00.01 - физическая география, геохимия и геофизика ландшафта, Харьковский госуниверситет, Харьков, '1994. Защищаются результаты теоретических и экспериментальных исследований тонкой структуры фитоагрономических радиогеосистем и ее динамики за вегетационный период'для создания банка наземной информации, обеспечивающего адекватную интерпретацию данных дистанционных исследований агроландшафтов, позволяющего точно отражать существующее, воспроизводить прошлое и прогнозировать детали будущего состояния посевов.

Maksimenko N. V. ¡Structure and Dynamics of Agricultural Sowing Area for Remote Sensing ( for the eastwrn part of forest and steppe zone of Ukraine ).

The thesis Cmanuscript) for awarding the candidate degree in Geography Cspeciality 11.00.11 - environment protection and rational use of nature; spesiality 11.00.01 - physical geography, geochemistry and landscape geophysics). Kharkov State University, Kharkov, 1994.

We state the results of theoretical and experimental work in studying fine structure of phytoagronomic radio-geosystem and, its variation through.the period of vegetation to form a field data base providing an adequate interpretation of remote agrolandscape studying that displays the present state, permits to reproduce the past and to make prognosis for the future.

Ключові слова:

фітоагрономічні радіогеосистеми, структура, динаміка. Підписано-до друку 26.10г1994 р. Формат 60 х 84 1/16 Папір тип. Умов.друк.л. 1,0. Обл.-вид.л. 1,0. Заказ №198 Тираж 100 прим. Безкоштовно. 310825 .Харків, АТ"Сєрп 1 шлот пр.Московсьний, 183. •