К настоящему времени с появлением достаточно точных систем космического позицио-нирования GPS и ГЛОНАСС, с разработкой математических моделей и программ по обработке резуль-татов дистанционного зондирования поверхностей океана и суши в широком диапазоне частот, появилась возможность и необходимость в создании технологии на этой основе для нужд растениеводства в общей сис-теме инноваций для сельского хозяйства ЮФО.

Поскольку именно в Южном Федеральном округе производится наибольшая часть от общего урожая России ценных сортов продовольственного зерна и масличных культур, то в целом такое направление исследований отвечает смыслу и духу реализации целевой национальной программы АПК. По нашему мнению, решение этой задачи в стране может сказаться на рациональном и оптимальном выборе культур для высева в районах с определенными параметрами и состоянием почвы, глубиной залегания грунтовых вод, с выдачей рекомендаций на каждом обрабатываемом поле - какова может быть урожайность, какие коррективы необходимо внести в севооборот, какой вид удобрений следует вносить и в каком количестве с учетом периодичного вмешательства вредных насекомых. Выбор стратегии работы с конкретным земельным участком и высеваемой культурой позволит сократить риск и потери, приблизить работу на селе к предсказуемым результатам и выгодам.

В рамках решения этой глобальной задачи, которая окажет, очевидно, влияние на такой фактор
как продовольственная безопасность государства России, желательно провести анализ уже
имеющихся результатов в других прикладных областях, где использовался фактор изменения
параметров спектра отраженных сигналов. Еще в 80-е годы автор принимал участие в разработке теоретических положений связанных с расшифровкой информации, заложенной в отраженном оптическом зондирующем сигнале с поверхности океана. С борта самолета или спутника посылался сигнал, а отраженный дешифрировался и сообщал об изменении солености на поверхности воды, вызванном прохождением вблизи поверхности подводного объекта. Уровень чувствительности имевшейся в то время аппаратуры, наличие атмосферных и иных помех, отсутствие математических моделей и программ для ЭВМ, их низкая производительность, не позволили сделать этот метод высокоэффективным. С появлением в последнее время высокочувствительной аппаратуры на новых
синтезированных материалах, высокопроизводительных ЭВМ для обработки отраженных сигналов стало возможным применение этой методики и проводить постоянное наблюдение спектра отраженного оптического сигнала в режиме реального времени для земной поверхности.

Исторически изучение отраженных спектров аэро- и космического зондирования с учетом атмосферной коррекции и типов самих орбит спутников (по сути это аэрокосмическое спектрометрирование) можно условно подразделить на четыре класса объетов: I. класс - спектр водной поверхности; П. класс - спектр снежных покровов и льда;

III. класс - спектры почв, песков, каменистых и скалистых образований;

IV. класс - спектры растительности.
Очевидно, наибольший практический интерес для растеневодства будут иметь анализы

спектров растительности и почв, а вспомогательными будут спектры объектов I и II класса, т.е. характеризующие водозапасы снежного покрова, водохранилищ, прудов, озер, рек. Поскольку степень плодородия почв определяется в основном наличием гумуса, то по результатам наблюдений уже установлено, что наличие его в почве в количестве более 2% значительно влияет на спектральную яркость, которая в свою очередь также зависит от влагосодержания и солености. Такого рода экспресс-информация будет востребована! сельхозтоваропроизводителями в предпосевной и посевной периоды - осенью и весной.

Снимки в тепловом инфракрасном диапазоне спектра с метео- и ресурсных спутников I
позволяют определять температуру поверхности с точностью 0,1-0,2 градуса. В совокупности
с линейным разрешением до 60 метров это даст возможность оценить линейные размеры,
вспаханных полей и готовность участков почв к внесению удобрений и подкормок.

Радиолокационное зондирование позволяет давать информацию в режиме реального времени об особенностях растительного покрова, динамики подземных вод с разрешением 2-3 метра, позволяя планировать почвозащитные мероприятия, предупреждать эрозионные процессы.

За последнее десятилетие в области прикладной геологии были разработаны основы стурктурнометрического анализа спектров, которые получают при аэрокосмических наблюдениях во многих странах, В нашей стране велись и ведутся исследования для прогнозной оценки наличия полезных ископаемых в МГУ им. М.В. Ломоносова (Жуков Т.В., Лазарев Г.Б.), в Южном научном центре Академии наук РФ (Давыденко Д.Б.), в Минской лаборатории аэрометодов Республики Беларусь (Карасев О.Н., Балобанов Д.Г.). Прогнозные оценки наличия и количества, параметры месторождений, т.е. их ресурс по стурктурнометрическим методам были успешно проверены и подтверждены тестовыми исследованиями по сейсморазведке и буровыми работами в Оренбургской, Калининградской, Архангельской и Ростовской областях, а также в оценке месторождений: металлов и многопластовых залежей нефти и газа на территории США, Кореи и Мексики. Если по традиционным методам разведки одного вида полезных ископаемых стоимость составляет за 1 км2 более 5000 $ США, то при использовании структурнометрического метода затраты на 1 -2 порядка ниже, т.е. менее < 100 $ за 1 км2.

Стурктурнометрический анализ результатов отраженных спектров аэрокосмического зондирования для районов интенсивного земледелия в условиях ЮФО важен для оценки состояния степени готовности почв на возделываемых полях перед посевом, оценка общего количества обрабатываемых площадей, состояния взошедших культур, динамика их роста, необходимостью и размер внесения определенного вида удобрений, степени засоренности, оценки влияния неблагоприятных погодных факторов на рост культур, общую урожайность и размер потерь. Такие данные могли бы существенно облегчить работу страхующих урожай фирм и организаций.

Автором впервые обращено внимание на тот факт, что на территории районов интенсивного культивирования и производства зерновых культур существенно велики запасы в недрах углеводородов. Так в самых урожайных по зерновым районам Краснодарского края - Курганском, Усть - Лабинеком, Крымском, в Приазовье разведаны и эксплуатируются десятки результативных месторождений природного газа, газового конденсата нефти. Плотность таких мест в Краснодарском крае очень велика. Всё левобережье Волги - в черте Астраханской, Волгоградской, Саратовской, Оренбургской областей кроме заметного вклада в урожай зерновых культур России имеют каждая несколько крупных и средних разведанных и эксплуатируемых месторождений углеводородов. В Ставропольском крае, где также значительные урожаи зерновых множество разведанных и эксплуатируемых участков недр по нефти и природному газу. Начальные суммарные ресурсы нефти в Ставропольском крае составляют 398,8 млн.тонн, прогнозные ресурсы природного газа соответственно 134 млрд.м3, в настоящее время всего в крае разрабатываются 38 месторождений нефти и 13 месторождений газа.

В Ростовской области находятся более двадцати месторождений углеводородного сырья согласно данных ОАО «Югнедра» (см. Приложение 1), которые можно разбить на две группы по глубине залегания: первая южнее параллели Новочеркасска - месторождения находятся на глубине 300-500 метров; вторая, севернее - где газовые или газоконденсатные линзы находятся на глубине более 1500-2000 метров. Суммарная площадь участков нуждающихся в изучении этих месторождений, составляет более 3-х млн. га, что сопоставимо с общей площадью посевов в области зерновых культур. Отметим, что природный газ в Южных и Северных месторождениях содержит как основные практически одинаковые содержания таких компонентов как: метан (87-90%) и азот (5,7-7,1%). Ввиду меньшей глубины залегания газовых месторождений в Южных районах чем в Северных вертикальный перенос азота, образование азотосодерж:ащих соединений ; в приповерхностных горизонтах будет более вероятным интенсивным в весенний период, когда после дождей и наступлений плюсовых температур полностью исчезает промерзший слой в почве, т.е. увеличивается глубина ее промачивания. Южная часть области с наибольшей урожайностью зерновых, как правило, находятся над территорией месторождений, находящихся на глубине 300-500 метров. В Приложении 2 на основании практических данных из работы И.В. Свисюка и др. «Погода и посевы зерновых культур» (г.Ростов-на-Дону, АКРА, 2005г.) проведен сравнительный анализ урожайности озимой пшеницы и ячменя через каждые 5 лет (с 1959/1960 по 1999/2000г.)_на территории 2-х групп образований по 5 районов. Южная группа районов -Матвеево-Курганский, Неклиновский, Мясниковский, Азовский, Зерноградский, где находятся10 месторождений: Анастасиевское, Тузловское, Синявское, Азовское, Обуховское, Ростовское,Бирючье, Зерноградское, Гуляй-Борисовское, Манычевское. Северная группа районов -Каменский, Тарасовский, Миллеровский, Тацинский, Морозовский, где находятся также 10 разведанных месторождений: Астаховское, Глубокинское, Петровское, Лионовское, Тишкинское, Марковское, Терновское, Скосырское, Северо-Белянское, Морозовское. Анализ выборки урожайности за 40 лет показывает, что мы наблюдаем значительное среднее превышение её по озимой пшенице в Южной группе районов по сравнению с Северной - почти на 40%, по ячменю превышение составляет почти 30%. Особенно это превышение велико для районов насыщенных месторождениями Мясниковском и Зерноградском. Следует отметить что, по данным гидрогеологии как Южная группа районов, так и Северная в вертикальном разрезе бассейнов имеют по два водоносных этажа. В Северной группе районов верхний этаж имеет преимущественно слабо минерализованные воды до 1-Зг/литр, нижний этаж - это воды высокой минерализации до 250г/литр, хорошо насыщенные метаном.

Рис.1 и 2 Слева - показатель плодородия земель (урожайность зерновых культур за 2007 год), справа -расположение исследованных нефтяных месторождений на территории Ростовской области.

В Южной группе районов верхний этаж имеет уже минерализацию существенно выше до .5-6г/литр, но нижний этаж здесь минерализован существенно меньше до 100 г/литр, однако
также хорошо насыщен метаном. Добавим, что для близких от поверхности водоносных
горизонтах характерна широкая гамма химического состава почвы и ее минерализация, т.е на
лицо более интенсивный вертикальный перенос минералов и химическое образование новых
соединений по сравнению с Северной группой районов.

Саудовской Аравии, имеющей нефтяные залежи на глубинах менее 1000 метров, ранее не | высевались зерновые. Вопреки прогнозам, после выхода этой страны на значительный уровень финансовой независимости, вблизи мест нефтедобычи с 2001 года на поливных площадях собирается I урожай пшеницы свыше 100ц с га и это обеспечивает полностью потребность всего населения в хлебе. Поскольку в северной части РО с глубинными месторождениями не отмечены значительная урожайность, можно сделать вывод для участков с относительно не глубоким залеганием углеводородов:

1) Для малых глубин можно считать установленным факт диффузии природных газов, перенос '
продуктов разложения нефти (так называемых флюидов или аэрозолей) к поверхностному
плодородному слою почвы.

2) Интенсивность переноса различных составляющих от линз природных газов оказывает,
наиболее вероятно, влияние на состав грунтовых вод, подпитывающих корневые системы растений в
приповерхностном слое.

Для плодородного слоя почвы над месторождениями, а особенно находящимися на глубине до|
500 метров, в результате комплексного воздействия газов и обогащения ими грунтовых вод верхнего этажа создаются благоприятные условия для роста зерновых культур.
Как видим стурктурнометрический анализ недр в широком диапазоне частот может говорить не только о наличии на определенной площади месторождений, но и о пригодности ее для возделывания зерновых культур. Новшество этого анализа для прикладной геологии и географии Будет в ближайшее время востребовано для растеневодства, для мониторинга многих прикладных задач сельского хозяйства в регионе.

Технологическими условиями выполнения поставленных задач являются разработка;
прикладных программ по обработке спектров, расчетных методик по дешифровке отраженных,
сигналов, заказ и выполнение самих съемок в определенном диапазоне частот.

Организационные и технологические мероприятия по исполнению поставленных выше задач} могут осуществлять специализирующиеся подразделения (службы) по космическому мониторингу, имеющие возможность заказать проведение измерений для организации и фермеров на условиях рыночных отношений. Предварительными условиями для начала таких работ было бы создание строго достоверной базы данных за всё время использования назначаемых участков земли в растеневодстве! Большую помощь в решении этого вопроса моста бы оказать профильные сельскохозяйственные институты и кафедры в них, лаборатории, опытные станции, управления сельского хозяйства.; министерства и ведомства ЮФО.

Первоначально важно определить для сравнительного тестирования в каждой зоне модельный участки земли, где бы отсутствовали могильники, заброшенные хранилища химикатов, т.е. максимально экологически чистые поля. Хорошо изученные и описанные участки почвы с подробным описанием севооборотов для зерновых и масличных культур, временем нахождением таких участков под парами позволят более объективно оценивать результаты зондирования. Важным будет и факт прохождения через изучаемую территорию магистральных линий электропередач, газо-и нефтепроводов, поскольку влияние внешних электрических, и магнитных полей на тонкие процессы роста растений очень значительно.

Данные об участках должны в обязательном порядке содержать кроме топографических данных и классификатора почвы, контуры распределения микроэлементов на данном участке почвы, ареалы видов полезных растений, сорняков, карты рельефа местности с указанием глубин залегания грунтовых вод. К этому стоит добавить и информацию об урожайности культур по годам наблюдения, время их посева и уборки, время внесения и объем удобрений все видов, т.е. уровнем обеспеченности почв на участке фосфором, азотом, калием и микроэлементами. Кроме этого должна быть предоставлена возможна полная информация о посезонных изменениях температуры почвы, глубиной промерзания её, уровнем выпавших осадков, измерением кислотно - щелочного баланса и гумуса в почве. Желательно при наличии космических снимков на этот участок указать точное время их выполнения, организацию проводившую подобное зондирование.

Все перечисление выше данные в оцифрованном виде будут являться основой для заключения экспертов и принятия ими рекомендации по использовании данного участка.

Вторым моментом программ будет получение и организация снимков самих участков в различных видах спектра в заинтересованное заказчиком и исполнителем время, а также их дешифровка. Предлагаемый в этой статье подход и выводы может быть скорректирован с уклоном использования участка не только для зерновых культур, но и для иных, имеющих высокую рыночную востребованость.

Основные рекомендации настоящей статьи:

1) Необходимо в кратчайшее время создать службу космического мониторинга на территории
ЮФО.

2) Дистанционное зондирование почв и посевов на обрабатываемых площадях в различных
участках спектра позволят более оперативно и качественно, за меньшие расходы составлять
оптимальную стратегию для промышленного производства зерновых и масличных культур на более
высоком уровне инноваций, избегать ненужных расходов и делать продукцию более
конкурентоспособной.
3) Поскольку геологическая изученность территории Ростовской области не превышает 20%, то
выполненные в настоящей статье прогнозы по использованию данных геологических исследований
на основе стурктурнометрического анализа и разведанных площадей месторождений газа и нефти, и
глубин залегания, представляет очевидный интерес для фермерских и крупных растеневодческих
хозяйств.