Цифровое моделирование в исследовании процессов деградации сельскохозяйственных земель
Аннотация
Обоснование. В статье рассматривается проблема деградации почв от наводнений и заболачивания. Приводится анализ влияния этих факторов на качество земельных ресурсов и продуктивность сельского хозяйства. В качестве решения предлагается использовать цифровое моделирование поверхности и другие методы, направленные на предотвращение эрозии и улучшение состояния почв. Статья может быть полезна для ученых и специалистов в области мелиорации и агрономии.
Цель. Цель исследования изучить цифровое моделирование в исследовании процессов деградации сельскохозяйственных земель
Материалы и методы. Исследования проводились в Динском районе Краснодарского края, который относится к степной зоне. Для этой территории характерно значительное увлажнение (от умеренного до сильного), относительно теплая зима, короткая весна, жаркое лето и продолжительная теплая осень. Годовое количество осадков за последние десятилетия увеличилось до 643 мм, из них 370 мм приходится на теплый период (апрель - октябрь) и 273 мм - на холодный (ноябрь - март).
Результаты. Определена особенность территории – слабые уклоны и понижения рельефа, при которых даже небольшие препятствия для поверхностного и подземного стока во влажные годы могут привести к заболачиванию почв. Замкнутые понижения рельефа (блюдца) образовались в результате проседания почв под воздействием естественного увлажнения. Из-за высокой пористости и значительного содержания карбонатов лессовидные породы участка орошения предрасположены к просадочным явлениям, возникающим при орошении или при подтоплении пород. Территория находится в начальной стадии деградации, вызванной затоплением и заболачиванием земель. Деградация земель происходит под воздействием природных и антропогенных факторов, причем антропогенные факторы оказывают более сильное влияние.
Заключение. Для интенсивного использования исследуемой территории (которая представлена лугово-черноземными выщелоченными слаборазвитыми почвами) в сельскохозяйственном производстве необходимо: провести мелиоративные работы по осушению (снижению уровня высоких вод) путем устройства трубчатого периодического дренажа на полях орошения с отводом избыточной воды в дренажные каналы, расположенные параллельно полям орошения; строительства поглотительных колодцев в центрах низменных участков полей с подъемом и отводом через дренажные трубы в дренажные каналы, расположенные параллельно полям орошения; для улучшения водопроницаемости и аэрации, ликвидации плужной подошвы и снижения плотности гумусового горизонта лугово-черноземных выщелоченных слабозаиленных почв использовать долота или глубокие землечерпалки 1 раз в 2-3 года; изменить состав севооборота за счет увеличения доли бобовых культур; внесение органического вещества на поля в количестве 8-10 т/га в течение 5 лет.
EDN: CTUPOL
Скачивания
Литература
Kuznetsov, E., Khadzhidi, A., Novikov, A., Kravchenko, L., & Kochkina, V. (2021). Method of managing the agricultural resource potential of agrolandscapes. E3S Web of Conferences, 273, 06005. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202127306005. EDN: https://elibrary.ru/KETAEJ
Kuznetsov, E., Khadzhidi, A., Motornaya, L., Kravchenko, L., & Tratnikova, A. (2023). Technology of restoring degraded water objects. Lecture Notes in Networks and Systems, 509, 1587–1593. https://doi.org/10.1007/978-3-031-11058-0_161. EDN: https://elibrary.ru/AARYKG
Segovia, M., & Garcia Alfaro, J. (2022). Design, modeling and implementation of digital twins. Sensors, 22, 5396. https://doi.org/10.3390/s22145396. EDN: https://elibrary.ru/WHSFFS
Gairabekov, I. G., Hamzatov, A. I., Mishieva, A. T., Ibragimova, E. I., Gairabekov, M B. I., & Gayrabekova, A. I. (2020). Development of a digital surface model and a digital terrain model based on ERS data. В: 3rd International Symposium on Engineering and Earth Sciences (ISEES 2020).
Booyse, W., Wilke, D. N., & Heyns, S. (2020). Deep digital twins for detection, diagnostics and prognostics. Mechanical Systems and Signal Processing, 140, 106612. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2019.106612. EDN: https://elibrary.ru/ZFZMPW
Maria, M., Nikolaos, D., Konstantinos, N., & Vasileios, B. (2022). The significance of digital elevation models in the calculation of LS factor and soil erosion. Land, 11(9), 1592. https://doi.org/10.3390/land11091592. EDN: https://elibrary.ru/YXXSTX
Wagg, D., Worden, K., Barthorpe, R., & Gardner, P. (2020). Digital twins: State of the art future directions for modelling and simulation in engineering dynamics applications. ASCE ASME Journal of Risk and Uncertainty in Engineering Systems, Part B: Mechanical Engineering, 6.
Neumann, P., et al. (2019). Assessing the scales in numerical weather and climate predictions: will exascale be the rescue? Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 377(2142), 20180148. https://doi.org/10.1098/rsta.2018.0148. EDN: https://elibrary.ru/XADMNQ
Stańczyk, T., & Baryła, A. (n.d.). Application of digital elevation model (DEM) for description of soil microtopography changes in laboratory experiments. Department of Environmental Improvement, Warsaw University of Life Sciences — SGGW. https://doi.org/10.1515/sggw-2016-0029
Kalichkin, V., Donchenko, A., & Golohvast, K. (2025). Formation of a digital agriculture management system based on monitoring and long term field experiments. Agrobiotechnologies and Digital Farming. https://doi.org/10.12737/2782-490X-2025-58-68. EDN: https://elibrary.ru/RYEDMS
Ammar, E. E., Zou, X., et al. (2024). An in depth review of the concept of digital farming. Environment, Development and Sustainability. https://doi.org/10.1007/s10668-024-05161-9
Kumar, S., & Khan, N. (2021). Application of remote sensing and GIS in land resource management. Journal of Geography and Cartography, 4(2). https://doi.org/10.24294/jgc.v3i1.437. EDN: https://elibrary.ru/JARHQE
Daniel, S. (2024). Land degradation strategies for land management. Reclamation of Degraded Sites (pp. 1–184).
Singh, M., Singh, P., et al. (2025). Impact of land degradation on biodiversity. International Journal on Environmental Sciences, 15(2), 53–62. https://doi.org/10.53390/IJES.2024.15201. EDN: https://elibrary.ru/JVWXNM
Pangos, P., Borrelli, P., Saggau, P., et al. (2025). Soil erosion, land degradation and conservation. EGU, EDI. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.36746.68808
Copyright (c) 2025 Lyudmila V. Kravchenko, Anna E. Khadzhidi, Arsen N. Kurtnezirov, Kharlampiy I. Kilidi
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
