ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2014, № 5, с. 611-624
АГРОХИМИЯ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ
УДК 631.474+634.653
АНАЛИЗ ПРИГОДНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ГРУПП ПОЧВ И ТИПОВ КЛИМАТА ДЛЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ АВОКАДО В ШТАТЕ МИЧОАКАН (МЕКСИКА)* © 2014 г. И. А. Дубровина1, 2, Ф. Батиста1
Центр географических исследований окружающей среды, Национальный автономный университет Мексики, Старое шоссе на Патцкуаро № 8701, Колония Экс-Асиенда Сан-Хосе да ла Уэрта,
58190, Морелия, Мичоакан, Мексика 2Институт биологии Карельского НЦРАН, 185910, Петрозаводск, Пушкинская, 11
е-таП: vorgo@mail.ru Поступила в редакцию 20.02.2013 г.
Авокадо — основная экспортная сельскохозяйственная культура Мексики, наиболее крупным производителем которой в стране является штат Мичоакан. Для дальнейшего развития плантаций данной культуры необходимо определить оптимальные эдафические и биоклиматические условия для роста авокадо. Нами был произведен обзор литературных источников для выявления требований авокадо к почвенным и климатическим условиям, проанализированы картографические материалы, почвенные базы данных и данные метеорологических станций изучаемого региона и составлены шкалы пригодности почв и климата для авокадо. Для проверки шкал применили метод интеллектуального анализа данных — дерево решений, который подтвердил высокую точность предложенной группировки.
Ключевые слова: тропические культуры, базы данных, зонирование, интеллектуальный анализ, дерево решений.
БО1: 10.7868/80032180X14010031
ВВЕДЕНИЕ
Авокадо — вечнозеленое древесное растение семейства лавровых (Lauraceae), род Persea. Культурные формы авокадо объединены в вид Persea americana Mill. Родиной авокадо считают Мексику и Перу, в настоящее время выращивают его во всем мире в районах с тропическим и субтропическим климатом. В России растение можно встретить на юге черноморского побережья Кавказа [5]. Его плод — крупная односеменная ягода овальной форм с гладкой или шероховатой кожурой черного или зеленого цвета. Авокадо еще называют "аллигаторова груша". Высокая энергетическая ценность (160 ккал/100 г мякоти) и низкое содержание углеводов позволяют отнести авокадо к ценным продуктам питания, в том числе для диабетиков [1].
* Проект IN223110 "Разработка почвенно-географической карты Мексики масштаба 1 : 500000, с картами-врезками масштаба 1 : 250000 для вулканических и тропических карстовых зон" при финансовой поддержке DGAPA-UNAM (Центральное отделение поддержки профессорско-преподавательского состава Национального автономного университета Мексики).
Культура авокадо является для Мексики одним из наиболее важных сельскохозяйственных продуктов, как для внутреннего потребления, так и на экспорт. Мексика занимает первое место в мире, а штат Мичоакан, в свою очередь, первое место в Мексике по производству авокадо. В штате Мичоакан производится до 1003450 т фруктов в год [34], что составляет 36.5% от мирового производства. На Мичоакан приходится 29% от общей площади садов авокадо в Мексике; также штат имеет высокое потребление авокадо на душу населения (около 10 кг в год) [7]. Таким образом, продуктивность садов авокадо является важным экономическим и социальным показателем для штата Мичоакан и Мексики в целом, так как развитие этой отрасли предполагает увеличение производства и создание новых рабочих мест [13].
Урожайность садов зависит от двух групп факторов — экономических и экологических. В данной статье рассматриваются экологические факторы, в основном влияющие на продуктивность культуры, а именно климатические и почвенные условия. Следует отметить, что лидерство штата Мичоакан в производстве авокадо обусловлено именно климатическими особенностями регио-
Рис. 1. Расположение основных районов выращивания авокадо на территории штата Мичоакан, Мексика.
104°30'0'' W
20°30'0'' N
100°30'0'' W
18°0'0'' N -
20°30'0'' N
- 18°0'0'' N
104°30'0'' W
100°30'0'' W
на, которые в основном отвечают физиологическим потребностям культуры, как будет показано ниже. Следует отметить, что существует множество гибридных форм, требования к условиям произрастания которых значительно варьируют. Поскольку в штате Мичоакан на подавляющем большинстве плантаций выращивают сорт Иазз, то дальнейший обзор сделан для этого сорта.
Существует довольно обширная литература, обсуждающая требования авокадо к почвенным и агроклиматическим условиям [20, 26—28, 30, 35, 37]. В то же время данные эти в значительной степени разобщены. Имеет смысл рассмотреть, каким образом существующие почвенные и климатические карты могут быть использованы для регионального планирования развития сельского хозяйства. Почвенная карта вряд ли может быть использована как основа для оценки пригодности земель для выращивания сельскохозяйственных культур, в том числе и авокадо, без привязки к региональным почвенным базам данных. Большинство почвенных таксонов высокого уровня имеет довольно широкие пределы варьирования агрофизических и химических свойств, поэтому трудно однозначно судить о пригодности определенных почв для авокадо в глобальном масштабе. На региональном уровне для каждого почвенного таксона существует довольно узкий диапазон варьирования свойств, который может интерпретироваться с точки зрения пригодности той или иной почвы для выращивания авокадо. Сходная ситуация наблюдается и с типами климата, кото-
рые имеют региональную специфику, особенно в горных районах.
Целью данной работы было выявить требования авокадо к почвенным и климатическим условиям и составить шкалы пригодности почв и климата для авокадо в условиях штата Мичоакан (Мексика).
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Район исследований расположен в центральной части штата Мичоакан (Мексика), в пределах региона, населенного этнической группой Пуре-печа, и называется "Пояс авокадо" (рис. 1). Исследования производились на площади порядка 5000 км2, которая включает территорию 22 муниципалитетов. Район работ расположен в юго-западной части Трансмексиканского вулканического пояса [4]; в геологической структуре выделяются участки, сложенные выходами базальтовых пород, вулканические брекчии разной степени сцементированности, а также рыхлые пирокластические породы возрастом от плейстоценовых до современных. Преобладающими геоморфологическими структурами являются горы, плато, долины и холмы. Наиболее выдающимися возвышенностями являются горы Танситаро и Серро Прето. Из почв наиболее распространены Андосоли и Лювисоли, они занимают 83% площади региона и, как считается, имеют хорошие физические характеристики для сельского хозяйства [22]. Андосоли формируются на вулканических пеплах, имеют хорошо развитый
профиль и высокие показатели водоудерживаю-щей способности. Лювисоли представляют собой выщелоченные почвы с горизонтом иллювииро-вания глины Bt. В районе исследования эти почвы в основном расположены на старейших вулканических отложениях. Лювисоли имеют хорошие физические и химические показатели, но в отличие от Андосолей, подвержены водной эрозии [18, 23].
Климат региона варьируется в зависимости от высоты местности над уровнем моря и экспозиции склона. В этой области, как и во многих других частях Мексики, работает правило "сухие долины—влажные лесистые горы" [21]. Максимальное количество осадков имеет место на высотах от 1000 до 1500 м над уровнем моря, где теплый морской воздух охлаждается, влага конденсируется и выпадает в виде дождя [2].
Для составления списка почв региона использовали Почвенную карту Мексики масштаба 1 : 250000, данные о топографии и гидрографии региона, данные для штата Мичоакан из базы данных почвенных профилей INEGI (Instituto Nacional de Estadística y Geografía — Национальный институт статистики и географии), и базу данных почвенных профилей CIGA (Centro de Investigaciones en Geografía Ambiental — Центр географических исследований окружающей среды) для штата Мичоакан. Соответствие картографических данных реальной ситуации уточнялось в ходе маршрутных исследований, проведенных весной и летом 2012 г. Названия почв приводятся по Мировой реферативной базе почвенных ресурсов [23], которая принята как официальная почвенная классификация в Мексике. Для анализа климата региона была использована Климатическая карта Мексики масштаба 1 : 1000000 и данные многолетних наблюдений 110 метеорологических станций штата Мичоакан. В Мексике принята классификация климатов по Кеппену в модификации Гарсиа [19].
На основании экспертных заключений были построены шкалы пригодности почв и климата для выращивания авокадо. Для выявления внутренних закономерностей в данных и оценки точности этих группировок мы использовали алгоритм интеллектуального анализа данных — дерево решений [3].
Подобные алгоритмы позволяют осуществить разделение на несколько уровней, разбивая полученные группы (ветви дерева) на более мелкие на основании других признаков до тех пор, пока значения, которые предполагается предсказывать, не станут одинаковыми (или, в случае непрерывного значения предсказываемого параметра, близкими) для всех полученных групп (листьев дерева). Именно эти значения и применяются для осуществления предсказаний на основе данной
модели. В данном случае разделение производится на основе наиболее высокого для описываемых ветвью данных коэффициента корреляции между параметром, согласно которому происходит разделение, и параметром, который в дальнейшем должен быть предсказан. С помощью алгоритма построения деревьев решений смогли выяснить, какие характеристики оказывают влияние на предсказываемый параметр, и какова степень этого влияния [30, 37].
Для анализа данных и построения деревьев решений использовался инструмент WEKA (Waika-to Environment for Knowledge Analysis) [11]. Для обеспечения достоверности результатов был использован метод перекрестной проверки. Для оценки точности классификации применялся индекс Каппа и матрица ошибок [11, 38].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Есть много подходов к оценке пригодности почв для возделывания сельскохозяйственных культур. Они определяются целями и уровнем оценки, общей или региональной. Наиболее развитой системой оценки пригодности земель для определенных культур является шкала, р
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.