Россия
УДК 631.6 Сельскохозяйственная мелиорация
ГРНТИ 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
ОКСО 35.06.01 Сельское хозяйство
ББК 4 СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
ТБК 560 Общие вопросы
BISAC TEC003000 Agriculture / General
Представлен современный подход к созданию реляционной базы данных, содержащей результаты проведения многолетней снегомерной съемки и количественных химико-аналитических исследований проб снеговой воды на мелиорированных землях Мещерской низменности. База данных предназначена для систематизации, хранения, накопления, поиска и анализа данных экологического мониторинга снежного покрова для своевременного выявления, оценки и прогноза негативных изменений состояния агроэкосистемы в условиях изменяющейся природно-техногенной нагрузки.
база данных; мелиорированные земли; продуктивность почв; сельское хозяйство; сетевые технологии; снегомерная съемка; техногенное загрязнение; тяжелые металлы; химические исследования; экологическая безопасность; экологический мониторинг; пробы снеговой воды
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. Кирейчева Л.В., Ильинский А.В., Яшин В.М. К вопросу фиторемедиации почв, загрязнён-ных комплексом тяжёлых металлов // Мелиорация и водное хозяйство. 2016. № 4. С. 8-13.
2. Кирейчева Л.В., Мажайский Ю.А., Глазунова И.В. и др. Методические рекомендации по мероприятиям для предотвращения и ликвидации загрязнения агроландшафтов тяжелыми металлами. М., 2005. 71 с.
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. Максимов С.А Научные основы формирования биогеохимических барьеров при мелиора-ции и рекультивации земель. - М.: ФГБНУ «ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова». 2021. 295 с.
5. Волчкова Т.Л., Вышковски М., Деева Н.Ф., Дементьев А.А., [и др.] Практика рекультива-ции загрязненных земель / Под ред. Ю.А. Мажайского. Рязань: ФГБОУ ВПО РГАТУ. 2012. 604 с.
6. Яшин В.М., Кирейчева Л.В., Перегудов С.В. и др. Повышение плодородия деградирован-ных и малопродуктивных почв путем использования удобрительно-мелиорирующих смесей // Мелиорация и водное хозяйство. 2014. № 5-6. С. 26-31.
7. Ильинский А.В., Нефедов А.В., Евсенкин К.Н. Обоснование необходимости повышения плодородия мелиорированных аллювиальных почв АО «Московское» // Мелиорация и вод-ное хозяйство. 2019. № 5. С. 44-48.
8. Ильинский А.В., Матвеев А.В., Евсенкин К.Н. Информационно-справочная web-система для принятия управленческих решений по повышению продуктивности почв мелиорирован-ных сельскохозяйственных земель // Мелиорация и водное хозяйство. 2021. №5. С. 15-18. ISSN 0235-2524 DOI:https://doi.org/10.32962/0235-2524-2021-5-15-18
9. Ильинский А.В., Матвеев А.В., Евсенкин К.Н. Создание базы данных «Способы повыше-ния продуктивности почв мелиорированных сельскохозяйственных земель» // Сельский ме-ханизатор. 2021. № 8. С. 35-36. DOI:https://doi.org/10.47336/0131-7393-2021-8-35-36
10. Ильинский А.В., Матвеев А.В., Евсенкин К.Н., Коломийцев Н.В. «Способы повышения продуктивности почв мелиорированных сельскохозяйственных земель». Свидетельство о Государственной регистрации базы данных № 2021620969, дата регистрации 14.05.2021.
