Использование геостатистических методов для оценки запасов органического вещества в залежных почвах

К.Г. Гиниятуллин1, С.С. Рязанов2, Е.В. Смирнова1, Л.И. Латыпова1, Л.Ю. Рыжих1

1Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

2Институт проблем экологии и недропользования Академии наук  Республики Татарстан, г. Казань, 420087, Россия


Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2019.2.275-292

Для цитирования: Гиниятуллин К.Г., Рязанов С.С., Смирнова Е.В., Латыпова Л.И., Рыжих Л.Ю. Использование геостатистических методов для оценки запасов органического вещества в залежных почвах // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2019. – Т. 161, кн. 2. – С. 275–292. – doi: 10.26907/2542-064X.2019.2.275-292.

For citation: Giniyatullin K.G., Ryazanov S.S., Smirnova E.V., Latypova L.I., Ryzhikh L.Yu. Using geostatistical methods for evaluating organic matter reserves in fallow soils. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2019, vol. 161, no. 2, pp. 275–292. doi: 10.26907/2542-064X.2019.2.275-292. (In Russian)

Аннотация

В отобранных послойно (через 5 см) образцах из старопахотного горизонта залежных светло-серых лесных почв определяли содержание органического вещества (ОВ) и плотность сложения для расчета запасов гумуса. Образцы отбирались из 50 точек пробоотбора, распределенных на участке исследования по стратифицированной рандомизованной схеме. Расчет запасов гумуса проводили с использованием геостатистических методов интерполяции с учетом пространственной горизонтальной и вертикальной изменчивости содержания ОВ в старопахотном горизонте, его плотности сложения и мощности. Установлено, что накопление почвенного органического вещества под залежами происходит преимущественно в верхней части старопахотного горизонта, а количество накопленного за 15 лет нахождения под залежной растительностью гумуса составляет 21% от его общего запаса. В работе описаны также методические аспекты отбора почвенных проб, позволяющие получить несмещенную оценку запасов гумуса.

Ключевые слова: залежные почвы, запасы органического вещества, геостатистика

Благодарности. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 17-04-00846.

Литература

  1. Larionova A.A., Yermolaev A.M., Blagodatsky S.A., Rozanova L.N., Yevdokimov I.V., Orlinsky D.B. Soil respiration and carbon balance of gray forest soils as affected by land use // Biol. Fertil. Soil. – 1998. – V. 27, No 3. – P. 251–257. – doi: 10.1007/s003740050429.

  2. Курганова И. Н., Ермолаев А. М., Лonec де Гереню В. О., Ларионова А. А., Кузяков Я., Келлер Т., Ланге Ш. Баланс углерода в почвах залежей подмосковья // Почвоведение. – 2007. – № 1. – С. 60–68.

  3. Dugas W.A., Heuer M.L., Mayeux H.S. Carbon dioxide fluxes over bermudagrass, native prairie, and sorghum // Agricult. Forest Meteorol. – 1999. – V. 93, No 2. – P. 121–139. – doi: 10.1016/S0168-1923(98)00118-X.

  4. Sims L.P., Bradford J.A. Carbon dioxide fluxes in a Southern Plains prairie // Agric. For. Meteorol. – 2001. – V. 109, No 2. – P. 117–134. – doi: 10.1016/S0168-1923(01)00264-7.

  5. Guo L.B., Gifford R.M. Soil carbon stock and land use change: A meta analysis // Global Change Biol. – 2002. – V. 8, No 4. – P. 345–360. – doi: 10.1046/j.1354-1013.2002.00486.x.

  6. Карелин Д.В., Люри Д.И., Горячкин С.В., Лунин В.Н., Кудиков А.В. Изменение почвенной эмиссии диоксида углерода в ходе постагрогенной сукцессии в черноземной лесостепи // Почвоведение. – 2015. – № 11. – С. 1354–1366.

  7. Кузнецова И.В., Тихонравова П.И., Бондарев А.Г. Изменение свойств залежных серых лесных почв // Почвоведение. – 2009. – № 9. – С. 1142–1150.

  8. Баева Ю.И., Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Почикалов А.В., Кудеяров В.Н. Физические свойства и изменение запасов углерода серых лесных почв в ходе постагрогенной эволюции (юг Московской области) // Почвоведение. – 2017. – № 3. – С. 75–83.

  9. Сорокина Н.П., Козлов Д.Н., Кузнецова И.В. Оценка постагрогенной трансформации дерново-подзолистых почв: картографическое и аналитическое обоснование // Почвоведение. – 2013. – № 10. – С. 1193–1205.

  10. Kurganova I.N., Kudeyarov V.N., De Gereny L. Updated estimate of carbon balance on Russian territory // Tellus. – 2010. – V. 62, No 5. – Р. 497–505. – doi: 10.1111/j.1600-0889.2010.00467.x.

  11. Mueller C.W., Koegel-Knabner I. Soil organic carbon stocks, distribution, and composition affected by historic land use changes on adjacent sites // Biol. Fertil. Soils. – 2009. – V. 45, No 4. – P. 347–359. – doi: 10.1007/s00374-008-0336-9.

  12. Ерохова А.А., Макаров М.И., Моргун Е.Г., Рыжова И.М. Изменение состава органического вещества дерново-подзолистых почв в результате естественного восстановления леса на пашне // Почвоведение. – 2014. – № 11. – С. 1308–1314.

  13. Литвинович А.В., Павлова О.Ю. Изменение гумусного состояния дерново-подзолистой глееватой песчаной почвы на залежи // Почвоведение. – 2007. – № 11. – С. 1323–1329.

  14. Люри Д.И., Горячкин С.В., Караваева Н.А., Денисенко E.A., Нефедова Т.Т. Динамика сельскохозяйственных земель России в XX веке и постагрогенное восстановление растительности и почв. – М.: ГЕОС, 2010. – 416 с.

  15. Kalinina O., Chertov O., Dolgikh A.V., Goryachkin S.V., Lyuri D.I., Vormstein S., Giani L. Self-restoration of post-agrogenic Albeluvisols: Soil development, carbon stocks and dynamics of carbon pools // Geoderma. – 2013. – V. 207–208. – P. 221–233. – doi: 10.1016/j.geoderma.2013.05.019.

  16. Рыжова И.М., Ерохова А.А., Подвезенная М.А. Динамика и структура запасов углерода в постагрогенных экосистемах южной тайги // Почвоведение. – 2014. – № 12. – С. 1426–1435.

  17. Романовская А.А. Органический углерод в почвах залежных земель россии // Почвоведение. – 2006. – № 1. –С. 52–61.

  18. Карелин Д.В., Горячкин С.В., Кудиков А.В.,Лопес де Гереню В.О., Лунин В.Н., Долгих А.В., Люри Д.И. Изменение запасов углерода и эмиссии СО2 в ходе постагрогенной сукцессии растительности на серых почвах в Европейской части России // Почвоведение. – 2017. – № 5. – С. 580–594.

  19. Телеснина В.М., Ваганов И.Е., Карлсен А.А., Иванова А.Е.,Жуков М.А., Лебедев С.М. Особенности морфологии и химических свойств постагрогенных почв южной тайги на легких отложениях (Костромская область) // Почвоведение. – 2016. – № 1. – С. 115–129.

  20. Гиниятуллин К.Г., Шинкарев А.А., Фазылова А.Г., Кузьмина К.И., Шинкарев А.А. (мл.). Пространственная неоднородность вторичной аккумуляции гумуса в старопахотных горизонтах залежных светло-серых лесных почв // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2012. – Т. 154, кн. 4. – С. 61–70.

  21. Гиниятуллин К.Г., Мухаметгалиева Г.Я., Латыпова А.И. Применение различных подходов к репрезентативному пробоотбору при изучении гумусонакопления в залежных почвах // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2013. – Т. 155, кн. 3. – С. 208–220.

  22. Kerry R., Oliver V.A., Frogbrook Z.L. Sampling in precision agriculture // Geostatistical Applications for Precision Agriculture / Ed. by M.A. Oliver. – Springer, 2010. – P. 35–64.

  23. Walvoort D.J.J., Brus D.J., de Gruijter J.J. An R package for spatial coverage sampling and random sampling from compact geographical strata by k-means // Comput. Geosci. – 2010. – V. 36, No 10. – P. 1261–1267. – doi: 10.1016/j.cageo.2010.04.005.

  24. Pebesma E.J. Multivariable geostatistics in S: The gstat package // Comp. Geosci.. – 2004. – V. 30, No 7. – P. 683–691. – doi: 10.1016/j.cageo.2004.03.012.

  25. Савельев А.А., Мухарамова С.С., Пилюгин А.Г., Чижикова Н.А. Геостатистический анализ данных в экологии и природопользовании (с применением пакета R). – Казань: Казан. ун-т, 2012. – 120 с.

  26. R Core Team. R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing. – Vienna, Austria, 2016.

  27. QGIS Development Team. QGIS Geographic Information System. Open Source Geospatial Foundation Project. – 2016. – URL: http://qgis.osgeo.org.

  28. McBratney A. Some considerations on methods for spatially aggregating and disaggregating soil information // Nutr. Cycling Agroecosyst. – 1998. – V. 50, No 1–3. – P.  51–62. – doi: 10.1023/A:1009778500412.

  29. Hengl T. Finding the right pixel size // Comput. Geosci. – 2006. – V. 32, No 9. – P. 1283–1298. – doi: 10.1016/j.cageo.2005.11.008.

  30. Li J., Heap A. A Review of Spatial Interpolation Methods for Environmental Scientists: Geoscience Australia Record 2008/23. – Canberra: Geosci. Aust., 2008. – 154 p.

  31. Bivand R., Pebesma E., Gomez-Rubio V. Applied Spatial Data Analysis with R. – N. Y.: Springer, 2013. – 413 p. – doi: 10.1007/978-1-4614-7618-4.

  32. Самсонова В.П. Пространственная изменчивость почвенных свойств: На примере дерново-подзолистых почв. – М.: ЛКИ, 2008. – 160 с.

Поступила в редакцию

11.01.19


Гиниятуллин Камиль Гашикович, кандидат биологических наук, доцент кафедры почвоведения

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: ginijatullin@mail.ru

Рязанов Станислав Сергеевич, научный сотрудник лаборатории экологии почв

Институт проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан

ул. Даурская, д. 28, г. Казань, 420087, Россия

E-mail: erydit@yandex.ru

Смирнова Елена Васильевна, кандидат биологических наук, заведующий кафедрой почвоведения

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: elenavsmirnova@mail.ru

Латыпова Лейсан Илдаровна, аспирант кафедры почвоведения

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: leisana-2009@mail.ru

Рыжих Людмила Юрьевна, кандидат сельскохозяйственных наук, ассистент кафедры почвоведения

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: ludarigih@mail.ru


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.