К вопросу о числе повторностей при мониторинговых наблюдениях за содержанием почвенного углерода в лесу

Аннотация

На примере данных из статьи Е.А. Дмитриева[1999]. рассматривается расчет необходимого числа проб почвы для оценки содержания углерода в лесном биогеоценозе при мониторинговых исследованиях. Первичные данные содержания углерода были получены в ельнике в 166 точках в слоях 0–10, 10–20, 20–30 см после удаления подстилки. Опробование проводилось в узлах регулярной сетки равносторонних треугольников со стороной 1 м в пределах правильного шестиугольника со стороной 7 м. Содержание углерода определялось методом Тюрина. В исходной статье представлены статистики для трех зон — приствольного, подкронового и межкронового пространства. Пространственное варьирование во всех зонах и на всех глубинах высокое, коэффициенты вариации около 50%. Показано, что число необходимых повторностей для оценки среднего содержания углерода при доверительной вероятности 95% в слое 0–10 см составляет сотни штук и снижается до десятков штук в слое 20–30 см. Поскольку число повторностей для проверки гипотез о равенстве средних зависит не только от доверительной вероятности, но и от мощности используемого критерия, необходимое число повторностей возрастает в несколько раз. Опробование образцами, отобранными из всего вертикального слоя 0–30 см, и формирование из них смешанных образцов уменьшают число требуемых повторностей, однако требуется тщательное соблюдение пробоподготовки, в том числе первичного смешивания проб.

Литература

1.           Ахмалишев К.Б. Влияние земледельческого освоения на свойства дерново-подзолистых почв современных лесов: Автореф. дис. … канд. с.-х. н. М., 2007.

2.           Вадюнина А.Ф., Корчагина 3.А. Методы исследования физических свойств почв. М., 1986.

3.           ГОСТ Р 585952-2019 Почвы. Отбор проб.

4.           ГОСТ 17.4.4.02 Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа.

5.           Демаков Ю.П., Исаев А.В., Нуреев Н.Б. и др. Границы и причины вариабельности запасов углерода в почвах лесов Среднего Поволжья // Вестн. Поволж. гос. технол. ун-та. 2018. № 3.

6.           Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М., 1995.

7.           Дмитриев Е.А., Рекубратский И.В., Горелова Ю.В. и др. К организации свойств почвенного покрова под елями / В сб.: Структурно-функциональная роль почвы в биосфере. М., 1999.

8.           Дмитриев Е.А., Самсонова В.П. О пространственном варьировании содержания обменного кальция в дерново-подзолистой почве под ельником // Научные доклады высшей школы. Сер. Биологические науки. 1975. № 11.

9.           Дмитриев Е.А., Сапожников П.М. Детальный анализ изменения объемного веса и удельной поверхности в дерново-подзолистых почвах под лесом // Почвоведение. 1978. № 11.

10.        Козлов М.В. Планирование экологических исследований. М., 2014.

11.        Кондрашкина М.И. Влияние размера и формы образца на информацию о почвенном объекте: Автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 1991.

12.        Пифо Х. Статистика для бакалавров по специальностям: Агробиология (АБ), Аграрные науки (АН) и Возобновляемые природные ресурсы (ВПР) в Университете Хоэнхайм. 1 семестр (АБ, АН, ВПР), 3 семестр (ВПР). М., 2011.

13.            Подвезенная М.А., Рыжова И.М. Зависимость вариабельности запасов углерода в почве от пространственной структуры растительного покрова лесных биогеоценозов // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2010. № 4.

14.            Самсонова В.П., Кондрашкина М.И. Зависимость информации о почвенном объекте от формы образца // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1991. № 2.

15.            Самсонова В.П., Мешалкина Ю.Л., Добровольская В.А. и др. Исследование неопределенности оценок запасов органического углерода в масштабах угодий (в печати) // Почвоведение. 2023. № 11.

16.            Сидорова В.А. Динамика пространственного варьирования почвенных свойств луговых агроценозов Карелии при постантропогенном развитии // Российский журнал прикладной экологии. 2016. № 3.

17.            Ramsey M. Sampling the environment: twelve key questions that need answers // Geostandards and Geoanalytical Research. 2004. № 28(2). https://doi.org/10.1111/j.1751-908x.2004.tb00741.x

18. Schrumpf M., Schulze E., Kaiser K. et al. How accurately can soil organic carbon stocks and stock changes be quantified by soil inventories? // Biogeosciences. 2011. № 8. https://doi.org/10.5194/bg-8-1193-2011

19. Stolbovoy V., Montanarella L., Filippi N. et al. Soil sampling protocol to certify the changes of organic carbon stock in mineral soil of the European Union. Version 2 / Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities, 2007.

20. Tirez K., Vanhoof C., Siegfried H. et al. Estimating the Contribution of Sampling Sample Pretreatment and Analysis in the Total Uncertainty Budget of Agricultural Soil pH and Organic Carbon Monitoring // Communications in Soil Science and Plant Analysis. 2014. № 45:7. https://doi.org/10.1080/00103624.2013.867056