Methodological approach of developing GIS of the soil moisture regime based on the agrarian and meteorological method

  • V. Kovalenko
  • D. Dovhanenko
  • A. Bilobrova
Keywords: soil moisture, the agrarian and meteorological method, GIS of the soil moisture regime

Abstract

The paper deals with modernization of the agrarian and meteorological method of soil moisture content calculation (AMMSMCC) in the fields planted with the main agronomic cultures using weather information portal www.rp5.ua as base to developed GIS of the soil moisture regime. The optimized complex parameter of antecedent weather conditions calculated using open web-meteorological data base and accuracy of the method. The correlation between calculated and measured data is varying between 0,92 and 0,97 within upper 1 m soil layer and 0,9–0,94 – for half meter soil layer. Comparing with basic model the standard deviation is decries all over on 17–31 %. This level of accuracy allows to developed GIS of the soil moisture base on AMMSMCC. It was established that morphology is the main factor that has height level of affecting on precipitation distribution with in soil through infiltration, evaporation and regulation of the surface and subsurface runoff. Methodological approaches that formalized elevation and the soil cover as domain conditions of the soil moisture regime and its space inhomogeneity was developed. The formalization procedure is based on combination of the slope curvature, aspect, topographic wetness index, soil grain-size distribution and infiltration. The GIS algoritm of analysis of the soil moisture accumulation within agrarian cultures is developed. The logical and the statistical correlation between empirical data of the AMMSMCC, digital elevation model and soil cover features is established.Maps that was built in GIS allows to solve the problems of rational usage the agriculturally used areas, to estimate the hydrothermal inhomogeneity of slopes with different aspect and curvature; GIS of the soil moisture can be advanced in the soil monitoring system, adaptive soil management, precision agriculture, site class determination and land monetary value.

References

Ґрунтово-геоінформаційні засади протиерозійної оптимізації агроландшафтів: теорія і практика: автореф. дис. док. с.-г. наук: 06.01.03 [Электронный ресурс] / А.Б. Ачасов. – Національний університет біоресурсів і природокористування України. – К., 2009. – Режим доступу: http://otherreferats.allbest.ru/agriculture/00591823_0.html

Використання геоінформаційних технологій для оцінки просторової неоднорідності вологості орних ґрунтів / [А.Б. Ачасов, А.О. Ачасова, О.Ю. Селіверстов та ін.] // Людина та довкілля. Проблеми неоекології: наук. журнал Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. – Харків: ХНУ, 2015. – № 1–2. – С. 18–23.

Литовченко А.Ф. Агрогидрометеорологический метод расчета влажности почвы и водосберегающих режимов увлажнения орошаемых культур в Степи и Лесостепи Украины: монография / А.Ф. Литовченко. – Днепропетровск: “Свидлер А.Л.”, 2011. – 244 с.

Физико-статистическая интерпретация параметров функции водоудерживающей способности почвы / [В.В. Терлеев, W. Mirschel, В.Л. Баденко и др.] // Физика, биофизика и экология почв. Агрофизика. – 2012. – № 4(8). – С. 1–8.

Від розрахунку вологозапасів до створення геоінформаційної системи режиму ґрунтової вологи / В.В. Коваленко, Л.М. Рудаков, В.І. Доценко, І.Ю. Бугайова // Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. – 2014. – № 2. – С. 139–141.

Оптимізація агрогідрометеорологічного методу в задачах розрахунку режиму ґрунтової вологи / В.В Коваленко., В.І. Доценко, Л.М. Рудаков, І.Ю Бугайова // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. – Рівне, 2015. – №3(71). – С. 277–280.

Моделирование главных ветвей иссушения и увлажнения петли гистерезиса водоудерживающей способности почвы / В.В. Терлеев, А.Г. Топаж, В. Миршель, П.Д. Гурин // Агрофизика. – 2013. – № 1(9). – С. 22–29.

Haas J. Soil moisture modelling using TWI and satellite imagery in the Stockholm region / J. Haas. – Stockholm: The TRITA-GIT, 2010. – 103 p.

Achasoff A.B. (2009). Soil and geoinformation approach of the antierosion optimization of the cultivated lands: theory and practice [digital source]: author's abstract of thesis for Dr. of Agricultural Sciences: 06.01.03 - National university of the bio resources and management of natural resources of Ukraine: digital text data. – Kiev

Achasoff A.B., Achasoff A.O., Selyverstov O.J. and others (2015). Usage of geographic information system for estimation of the soil moisture space inhomogeneity within croplands Man and environment. Neo-ecology issue : sc. journal of

V.N. Karazin Kharkiv National University. – Kharkiv : KNU, N 1–2, 18–23.

Litovchenko A.F. (2011). Agrarian and meteorological procedure of the soil moisture calculation and water saving regimes for irrigable crop in the steppe and forest-steppe zones of Ukraine: monograph. – Dnipropetrovsk: Svidler A.L., 244.

Kovalenko V. V., Rudakov L.N., Dotsenko V.I., Buhajova I.J.(2014). From water capacitance calculations to development of the geography information system of soil moisture regime / News of Dnipropetrovsk state agrarian and economic university, N 2, 139–141.

Terleev V. V., Mirschel W, Badenko V.L. (2012). Physical-statistical interpretation of the soil water retention function parameters // Physic, biophysics and soil ecology. Agronomic physics, N 4(8), 1–8.

Kovalenko V.V., Rudakov L.N., Dotsenko V.I., Buhajova I.J. (2015). Optimization of the agrarian and meteorological method in cases of soil moisture regime calculations // News of The National university of water survey and environmental management. – Rivne, N 3(71), 277–280.

Terleev V.V., Topaj A.G., Mirschel W., Gurin P.D. (2013). Modeling the main drying and wetting branches for hysteresis loop of soil water retention // Agrophysics, N 1(9), 22–29.

Haas J. (2010). Soil moisture modelling using TWI and satellite imagery in the Stockholm region. – Stockholm: The TRITA-GIT, 103.

Published
2017-01-23
Section
Agricultural sciences (agronomics, agricultural ecology, land reclamation, ecology, crops husbandry, farming)