Оцінка вплив сидерації на мікрорельєфну структурованість ґрунту методом цифровізації зображення та фотограмметричної реконструкції умовної карти висот

Я.Г. Цицюра

doi:10.32848/agrar.innov.2026.38.26

Я.Г. Цицюра Вінницький національний аграрний університет https://orcid.org/0000-0002-9167-833X

DOI: https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2026.38.26

Ключові слова: редька олійна, сидерація, поверхня ґрунту, мікрорельєф, структура ґрунту, фотограмметрія, 3D-візуалізація, шорсткість поверхні, ґрунтозбереження, регенеративне землеробство

Анотація

Мета. Оцінити довготривалий вплив систематичноїсидерації редькою олійною (Raphanus sativus L.) на мікрорельєф поверхні ґрунту.Методи. Дослідження проводили у 2014–2025 рр.в умовах довготривалого польового експерименту.Порівнювали вихідний контроль без сидерації (2014 р.),контроль без сидерації та варіант із періодичною сидерацією у 2019 р., а також відповідні контроль і систематичну сидерацію у 2025 р. Фотографічні зображенняповерхні ґрунту обробляли для отримання нормалізованих карт відносних висот і тривимірних моделей поверхні.Основними морфометричними характеристиками булисередня висота поверхні (Hmean), стандартне відхиленнявисоти поверхні (SDH), середня арифметична шорсткість(Ra), середньоквадратична шорсткість (Rq) та діапазонвисот між 95-м і 5-м перцентилями (H95–5).Результати. Вихідна поверхня ґрунту характеризувалася Hmean = 0,442, SDH = 0,180, Ra = 0,144, Rq = 0,180 таH95–5 = 0,607 ум. од. Після п’яти років без сидерації SDHі Ra зросли на 23,9 і 24,3 %, а H95–5 – на 25,4 %. За періодичної сидерації у 2019 р. SDH і Ra були відповідно на 23,9 і 22,9 % вищими, а H95–5 – на 29,2 % порівняно звихідними значеннями. У 2025 р. контроль без сидераціїхарактеризувався SDH = 0,206, Ra = 0,161, Rq = 0,206 таH95–5 = 0,804. Систематична сидерація протягом 12 роківзнизила Hmean на 13,1 %, SDH – на 7,2 %, Ra – на 9,0 %,Rq – на 7,2 %, H95–5 – на 9,7 % порівняно з вихідним станом. Відносно контролю 2025 р. зниження становиловідповідно 15,0; 19,0; 18,6; 19,0 та 31,8 %. Найвиразнішийефект встановлено для H95–5.Висновки. Систематична сидерація редькою олійною забезпечила довготривалий стабілізувальний впливна рельєфну структуру поверхні ґрунту. Багаторазовезаробляння сидеральної біомаси зменшувало амплітуду та просторову варіабельність мікрорельєфу, щопідтверджувалося зниженням значень SDH, Ra, Rq таH95–5. Застосований спрощений фотограмметричнийпідхід виявився придатним для оперативної кількісноїхарактеристики та тривимірної візуалізації мікрорельєфуповерхні ґрунту і може бути інформативним додатковимінструментом для оцінювання структурних змін ґрунту задовготривалого застосування регенеративних та ґрунтозберігальних агротехнологій.

Посилання

1. Adetunji A. T., Ncube B., Mulidzi R. A., Lewu F. B. Management impact and benefit of cover crops on soil quality: a review. Soil & Tillage Research. 2020. Vol. 204. Art. 104717. DOI: https://doi.org/10.1016/j.still.2020.104717.
2. Aksakal E. L., Angin I., Sari S. A new approach for calculating aggregate stability: Mean Weight Aggregate Stability (MWAS). Catena. 2020. Vol. 194. Art. 104708. DOI: https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.104708.
3. Bosilj P., Gould I., Duckett T., Cielniak G. Estimating soil aggregate size distribution from images using pattern spectra. Biosystems Engineering. 2020. Vol. 198. P. 63–77. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2020.07.012.
4. Dai W., Feng G., Huang Y., Adeli A., Jenkins J. N. Influence of cover crops on soil aggregate stability, size distribution and related factors in a no-till field. Soil & Tillage Research. 2024. Vol. 244. Art. 106197. DOI: https://doi.org/10.1016/j.still.2024.106197.
5. Duff J., van Sprang C., O’Halloran J., Hall Z. Guide to Brassica Biofumigant Cover Crops Managing soilborne diseases in vegetable production systems. Horticulture Innovation through VG16068. State of Queensland, 2020. 46 p.
6. Ehrhardt A., Deumlich D., Gerke H. H. Soil surface microtopography by Structure-from-Motion photogrammetry for monitoring density and erosion dynamics. Frontiers in Environmental Science. 2022. Vol. 9. Art. 737702. DOI: https://doi.org/10.3389/fenvs.2021.737702.
7. Gentsch N., Riechers F. L., Boy J., Schweneker D., Feuerstein U., Heuermann D., Guggenberger G. Cover crops improve soil structure and change organic carbon distribution in macroaggregate fractions. SOIL. 2024. Vol. 10, № 1. P. 139–150. DOI: https://doi.org/10.5194/soil-10-139-2024.
8. Halder M., Liu S., Zhang Z. B., Guo Z. C., Peng X. H. Effects of residue stoichiometric, biochemical and C functional features on soil aggregation during decomposition of eleven organic residues. Catena. 2021. Vol. 202. Art. 105288. DOI: https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105288.
9. Hojati S., Heck R. J., Van Eerd L. L. Quantifying the spatial heterogeneity of topsoil microstructure in a horticultural cover cropping system from Southwestern Ontario, Canada. Geoderma Regional. 2024. Vol. 37. Art. e00789. DOI: https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2024.e00789.
10. Hu T., Olesen J. E., Christensen B. T., Sørensen P. Release of carbon and nitrogen from fodder radish (Raphanus sativus) shoots and roots incubated in soils with different management history. Acta Agriculturae Scandinavica, Section B – Soil & Plant Science. 2018. Vol. 68, № 8. P. 749–756. DOI: https://doi.org/10.1080/09064710.2018.1480730.
11. Jensen T., Green O., Munkholm L. J., Karstoft H. Fourier and granulometry methods on 3D images of soil surfaces for evaluating soil aggregate size distribution. Transactions of the ASABE. 2016. Vol. 32. P. 609–615. DOI: https://doi.org/10.13031/aea.32.10938.
12. Martinez-Agirre A., Álvarez-Mozos J., Milenković M., Pfeifer N., Giménez R., Valle J. M., Rodríguez Á. Evaluation of Terrestrial Laser Scanner and Structure from Motion photogrammetry techniques for quantifying soil surface roughness parameters over agricultural soils. Earth Surface Processes and Landforms. 2020. Vol. 45, № 3. P. 605–621. DOI: https://doi.org/10.1002/esp.4758.
13. Moret-Fernández D., Latorre B., Peña C., González-Cebollada C., López M. V. Applicability of the photogrammetry technique to determine the volume and the bulk density of small soil aggregates. Soil Research. 2016. Vol. 54, № 3. P. 354–359. DOI: https://doi.org/10.1071/SR15163.
14. Passoni S., Borges F.D.S., Pires L.F., Saab S.D.C., Cooper M. Software Image J to study soil pore distribution. Ciência e Agrotecnologia. 2014. Vol. 38. P. 122–128. DOI: https://doi.org/10.1590/S1413-70542014000200003
15. Rocco S., Munkholm L. J., Jensen J. L. Long-term soil quality and C stock effects of tillage and cover cropping in a conservation agriculture system. Soil & Tillage Research. 2024. Vol. 241. Art. 106129. DOI: https://doi.org/10.1016/j.still.2024.106129
16. Stoyan D., Unland G. Point process statistics improves particle size analysis. Granular Matter. 2022. Vol. 24. 115. DOI: https://doi.org/10.1007/s10035-022-01278-8
17. Tsytsiura Y.H. Selection of effective software for the analysis of the fractional composition of the chaotic seed layer using the example of oilseed radish. Engenharia Agrícola, Jaboticabal. 2021. Vol. 41. №.2. P. 161–170. DOI: https://doi.org/10.1590/1809-4430-eng.agric.v41n2p161-170/2021
18. Wong J Handbook of Statistical Analysis and Data Mining Applications (Second Edition). Academic Press. 2018. 818 р.
19. Xingming Z., Lei L., Chunmei W., Leran H., Tao J., Xiaojie L., Zhuangzhuang F. Measuring surface roughness of agricultural soils: Measurement error evaluation and random components separation. Geoderma. 2021. Vol. 404. 115393. DOI: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115393
20. Tobiszewski M., Vakh C. Analytical applications of smartphones for agricultural soil analysis. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2023. Vol. 415. P. 3703–3715. DOI: https://doi.org/10.1007/s00216-023-04558-1