Russian Federation
UDK 631.6 Сельскохозяйственная мелиорация
GRNTI 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
OKSO 35.06.01 Сельское хозяйство
BBK 4 СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
TBK 560 Общие вопросы
BISAC TEC003000 Agriculture / General
A modern approach to the creation of a relational database containing the results of long-term snow surveys and quantitative chemical-analytical studies of snow water samples on reclaimed lands of the Meshcherskaya lowland is presented. The database is intended for systematization, storage, accumulation, search and analysis of snow cover environmental monitoring data for time-ly detection, assessment and forecasting of negative changes in the state of the agroecosystem un-der conditions of changing natural and technogenic load.
database; reclaimed lands; soil productivity; Agriculture; network technologies; snow survey; technogenic pollution; heavy metals; chemical research; environmental Safety; environmental monitoring; snow water samples
В условиях возрастающего техногенного загрязнения биосферы для повышения плодородия почв и получения высоких урожаев экологически безопасной растениеводческой продукции необходима разработка новых научно обоснованных приемов оценки и регулирования потоков тяжелых металлов в агроэкосистемах [1-4]. На формирование водных режимов мелиорированных земель в Нечерноземной зоне большое влияние оказывает снежный покров, распределение которого на водосборе и типах рельефа зависит от ряда постоянно действующих природных и антропогенных факторов [5-7]. В этой связи при разработке комплексной системы эколого-мелиоративного мониторинга состояния агроэкосистем становится актуальным создание баз данных результатов снегомерных наблюдений и химико-аналитического анализа снеговой воды [8-10].
Цель исследований заключалась в получении и систематизации экспериментальных данных по запасам воды в снежном покрове и оценке интенсивности техногенной нагрузки для агроэкосистем Мещерской низменности. В задачи исследований входили: определение запасов воды в снеге стационарных участков мелиорированных земель посредством определения высоты и плотности снежного покрова, оценка интенсивности техногенной нагрузки на агроландшафты посредством изучения загрязненности снежного покрова тяжелыми металлами, расчет поступления тяжелых металлов со снегом на мелиорированные земли, разработка и информативное наполнение базы данных результатами снегомерной съемки и химико-аналитического анализа снеговой воды агроэкосистем Мещерской низменности.
База данных разработана на основе обобщения результатов проведения многолетней снегомерной съемки и количественных химико-аналитических исследований проб снеговой воды стационарных участков мониторинговых объектов на содержание тяжелых металлов и мышьяка, проведенных в 2019-2023 гг. на землях стационарных участков наблюдений: мелиоративного объекта «Тинки-II», лесного массива п. Солотча, пойменных землях АО «Московское» (все три - Рязанская область). База данных предназначена для хранения, накопления и анализа данных, контроля за агроэкологическим состоянием ландшафта для своевременного выявления, оценки и прогноза негативных изменений в результате техногенной нагрузки на мелиорированные земли.
База данных создана в свободно распространяемой кроссплатформенной системе управления базами данных с открытым исходным кодом MySQL 5.6.48 и состоит из трех двухмерных таблиц, где непосредственно хранятся результаты многолетних наблюдений за снежным покровом. Двумерные таблицы формировались с помощью транзакционной подсистемы хранения данных InnoDB, которая обеспечивает надежное хранение данных за счет применения специального механизма транзакций и блокировки данных на уровне строки, и с объявлением кодировки UTF-8 для работы в мультиязычной среде. База данных содержит следующую информацию: места отбора проб снега с географическими координатами, мощность и плотность снежного покрова, запас воды в снеге, водородный показатель, содержание химических элементов (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, мышьяк) в пробах снеговой воды, оценка поступления тяжелых металлов и мышьяка со снегом.
SQL-структура таблицы primary, которая предназначена для хранения данных снегомерной съемки, представлена в таблице 1.
Таблица 1. Структура таблицы primary
|
№ п/п |
Название элемента |
Тип
|
Назначение |
|
1 |
id |
int(10) |
Уникальный идентификатор записи |
|
2 |
mobject_id |
int(10) |
Мелиоративный объект |
|
3 |
year |
year(4) |
Год исследования |
|
4 |
point |
tinyint(3) |
Номер точки замера |
|
5 |
geom |
point |
Географические координаты |
|
6 |
thickness |
float |
Мощность снежного покрова |
|
7 |
densitometer |
float |
Отчет по рычагу плотномера |
|
8 |
density |
float |
Плотность снежного покрова |
|
9 |
photo |
varchar(100) |
Связанная фотография |
|
10 |
notes |
varchar(1000) |
Комментарий |
База данных является гибкой в настройке и расширяемой, например, можно детализировать информацию об объектах исследований, расширить число тяжелых металлов, добавить химический состав воды и почвы и т.д.
В июле 2023 года авторами подана заявка в ФИПС на государственную регистрацию базы данных «База данных результатов снегомерной съемки и химико-аналитического анализа снеговой воды для агроэкосистем Мещерской низменности».
Для визуализации накопленной в базе данных информации авторами на высокоуровневом языке программирования Python с использованием библиотек Pandas, Plotly и веб-фреймворка Dash создано веб-приложение с возможностью сравнения различных показателей для разных мелиоративных объектов.
Рисунок 1 - Сравнение различных показателей для разных мелиоративных объектов
Рисунок 2 - Концентрации исследуемых химических элементов в пробах снеговой воды стационарных участков снегомерной съемки, а также поступление тяжелых металлов (в данном случае выбрана Медь) и мышьяка со снегом на территории ландшафтов
Созданная база данных может быть использована: при разработке системы комплексного экологического мониторинга состояния мелиорированных земель, для проведения исследований по изучению миграции тяжелых металлов в агроландшафте, для оптимизации сельскохозяйственного использования земель на основе регулирования потоков тяжелых металлов в агроэкосистемах. Кроме того, может быть задействована в учебном процессе для получения практических навыков у студентов и аспирантов ВУЗов сельскохозяйственного профиля, а также применена различными организациями, занимающимися решением производственных задач в сфере рационального природопользования.
1. Kireycheva L.V., Ilinskiy A.V., Yashin V.M. On the issue of phytoremediation of soils polluted with a complex of heavy metals // Melioration and water management. 2016. No. 4. P. 8-13.
2. Kireycheva L.V., Mazhaisky Yu.A., Glazunova I.V. Methodological recommendations for measures to prevent and eliminate pollution of agrolandscapes with heavy metals. M., 2005. 71 p.
3. Ilinskiy A., Vinogradov D., Politaeva N., Badenko V., Ilin I. Features of the Phytoremediation by Agricultural Crops of Heavy Metal Contaminated Soils // Agronomy 2023, 13(1), 127. DOI:https://doi.org/10.3390/agronomy13010127
4. Maksimov S.A. Scientific basis for the formation of biogeochemical barriers during land rec-lamation and reclamation. - M.: FGBNU «VNIIGiM im. A.N. Kostyakov». 2021. 295 p.
5. Volchkova T.L., Vyshkovsky M., Deeva N.F., Dementiev A.A., [et al.] The practice of reclama-tion of polluted lands / Ed. Yu.A. Mazhaisky. Ryazan: FGBOU VPO RGATU. 2012. 604 p.
6. Yashin V.M., Kireycheva L.V., Peregudov S.V. and others. Increasing the fertility of degraded and unproductive soils by using fertilizer-reclamation mixtures // Reclamation and water man-agement. 2014. No. 5-6. P. 26-31.
7. Ilinskiy A.V., Nefedov A.V., Evsenkin K.N. Justification of the need to increase the fertility of reclaimed alluvial soils of JSC «Moskovskoye» // Melioration and water management. 2019. No. 5. P. 44-48.
8. Ilinskiy A.V., Matveev A.V., Evsenkin K.N. Information and reference web-system for making managerial decisions to improve the productivity of soils of reclaimed agricultural lands // Rec-lamation and water management. 2021. No. 5. P. 15-18.ISSN 0235-2524 DOI:https://doi.org/10.32962/0235-2524-2021-5-15-18
9. Ilinskiy A.V., Matveev A.V., Evsenkin K.N. Creation of a database «Methods for increasing the productivity of soils of reclaimed agricultural lands» // Sel'skii mekhanizator. 2021. No. 8. P. 35-36. DOI:https://doi.org/10.47336/0131-7393-2021-8-35-36
10. Ilinskiy A.V., Matveev A.V., Evsenkin K.N., Kolomiytsev N.V. «Ways to increase the produc-tivity of soils of reclaimed agricultural lands». Certificate of State registration of the database No. 2021620969, registration date 14.05.2021.
