Ацэнка патэнцыялу прадукцыйнасці зямель у Беларусі

Заўвага: Гэты праект быў завершаны пры падтрымцы Сумеснай праграмы даследчага супрацоўніцтва Альянсу міжнародных навуковых арганізацый (ANSO) у рамках ініцыятывы «Пояс і шлях».

Перадгісторыя праекта

Падрыхтоўка і аб'яднанне дадзеных праводзіліся з выкарыстаннем Sentinel Hub і Google Earth Engine. Навучальныя выбаркі былі пазначаны з выкарыстаннем агульнадаступных набораў дадзеных, публікацый і візуальнай інтэрпрэтацыі. Затым для класіфікацыі і вылучэння асаблівасцей зямельнага покрыва з сельскагаспадарчых і лясных набораў дадзеных быў выкарыстаны метад навучання з кантраляваным кіраваннем OBIA-RF (аб'ектна-арыентаваны выпадковы лес). Нарэшце, былі праведзены картаграфаванне і статыстычны аналіз. Экалагічны патэнцыял глебы быў ацэнены шляхам аб'яднання метэаралагічных і глебавых дадзеных.

Гэты артыкул у асноўным прадстаўляе ацэнку патэнцыялу прадуктыўнасці зямель у Беларусі з выкарыстаннем фактарнай мадэлі святло-тэмпература, і ён таксама з'яўляецца заключнай часткай гэтага праекта.

На падставе базавай мадэлі ў якасці дадатковых зменных былі дададзены дадзеныя аб класіфікацыі землекарыстання і індэксе расліннасці, а вагі кожнай зменнай былі пераразмеркаваны ў адпаведнасці з фактычна атрыманымі дадзенымі.

△Малюнак 1. Блок-схема ацэнкі патэнцыялу прадукцыйнасці зямлі

Асноўны працэс праекта

Мадэль ацэнкі патэнцыялу прадукцыйнасці зямлі:

Фактарыяльная мадэль светла-тэмпературы

Патэнцыял фотасінтэтычнай прадукцыі ацэньваецца шляхам спалучэння метэаралагічных, глебавых і сельскагаспадарчых параметраў.

Фотасінтэтычны вытворчы патэнцыял:

Афіцыйны прадстаўнік Хуан Бінвэя:

* Хуан Бінвэй (1978)

YQ прадстаўляе патэнцыял фотасінтэтычнай прадукцыі (кг/г㎡).

Q абазначае агульную сонечную радыяцыю (кал/см²).

ε прадстаўляе долю бачнага святла ў дыяпазоне даўжынь хваль сонечнага выпраменьвання 0,38–0,71 мкм.

α — адбівальная здольнасць

β — хуткасць уцечкі

ρ прадстаўляе неэфектыўную хуткасць паглынання нефотасінтэзуючымі органамі, прынятую за 10%.

γ — мяжа насычэння святлом

φ — квантавая эфектыўнасць, прынятая за 0,224.

ω прадстаўляе эфектыўнасць дыхання

H пазначае энергію, неабходную для атрымання 1 г сухога рэчыва, з сярэднім значэннем 4,25 ккал.

8% складае ўтрыманне неарганічных пажыўных рэчываў у расліне.

Патэнцыял фотатэрмічнай вытворчасці:

R абазначае колькасць ападкаў (мм), а E0 — выпарэнне (мм).

Патэнцыял прадукцыйнасці зямлі:

Nu — гэта індэкс пажыўных рэчываў глебы, а Om — індэкс арганічных рэчываў глебы.

У формуле: Au, Ap, Ak — адпаведна ўтрыманне даступнага азоту, даступнага фосфару і даступнага калію ў глебе (мг/кг), а Om — утрыманне арганічных рэчываў у глебе.

Мадэль падзелена на дзве асноўныя часткі: ацэнку ўраджаю і ацэнку глебы. Ацэнка ўраджаю ўключае тапаграфічныя, метэаралагічныя і раслінныя дадзеныя, а таксама дадзеныя індэкса, у той час як ацэнка глебы ў першую чаргу сканцэнтравана на ўтрыманні пажыўных рэчываў у глебе. Гістарычныя метэаралагічныя дадзеныя атрыманы з набору дадзеных ERA5-Land, а дадзеныя глебы — з Глабальнага набору дадзеных глебы для выкарыстання ў мадэлях зямной сістэмы (GSDE). NDVI разлічваецца з выкарыстаннем спадарожнікаў Sentinel-2 і Landsat 7/8. Штогадовая назапашаная тэмпература і колькасць ападкаў разлічваюцца на аснове штогадзінных гістарычных метэаралагічных дадзеных, а затым растэрызуюцца. NDVI сінтэзуецца на аснове года. Нарэшце, дадзеныя выраўноўваюцца з выкарыстаннем стандартнага растра, і для разліку і картаграфавання гадавога індэкса патэнцыялу прадукцыйнасці зямлі выкарыстоўваецца фактарыальная мадэль святла і тэмпературы.

Вынікі праекта

△ Малюнак 2. Размеркаванне патэнцыялу прадукцыйнасці зямлі ў Беларусі, 2014–2023 гг.

Малюнак 3. Змены патэнцыялу прадукцыйнасці зямель у розных рэгіёнах Беларусі, 2014–2023 гг.

Як паказана на малюнках 2 і 3, прасторавае размеркаванне патэнцыялу прадуктыўнасці зямель дэманструе адносна нязначныя адрозненні. Паміж 2014 і 2019 гадамі патэнцыял прадуктыўнасці зямель у кожным рэгіёне дэманстраваў паступовую тэндэнцыю да зніжэння. Тэрыторыі, дзе назіраецца рост пасля 2019 года, верагодна, звязаны з павелічэннем колькасці ападкаў. Аднак у 2022 і 2023 гадах патэнцыял прадуктыўнасці зямель значна знізіўся, магчыма, таму, што павелічэнне воблачнасці паўплывала на якасць і даступнасць спадарожнікавых здымкаў, што прывяло да адсутнасці або анамальна нізкіх значэнняў NDVI ў некаторых раёнах, а таксама да анамальных ападкаў у іншых рэгіёнах.

Аб'яднанне дадзеных аб размеркаванні патэнцыялу прадукцыйнасці зямель з дадзенымі аб выкарыстанні і покрыве зямлі можа даць больш падрабязныя, усебаковыя і канкрэтныя спасылкі для развіцця рэгіянальнага лесу, распрацоўкі рэгіянальнай сельскагаспадарчай палітыкі, доўгатэрміновага планавання землекарыстання і рэалізацыі праектаў па аднаўленні і ахове глебы.