ISSN 0137-0944
eISSN 2949-6144
En Ru
ISSN 0137-0944
eISSN 2949-6144
Использование анализа главных компонент для выявления взаимосвязей между характеристиками почвенных агрегатов и агрохимическими свойствами черноземов миграционно-сегрегационных

Использование анализа главных компонент для выявления взаимосвязей между характеристиками почвенных агрегатов и агрохимическими свойствами черноземов миграционно-сегрегационных

Аннотация

Использование методов многомерной статистики в почвоведении позволяет упростить интерпретацию результатов и определить наиболее важные параметры для характеристики происходящих в почве процессов. На основании анализа главных компонент был проведен анализ структурных характеристик и химических свойств чернозема миграционно-сегрегационного (Calcic Chernozem) на водоразделе, агрочерноземов миграционно-сегрегационных на пологом склоне юго-восточной экспозиции и стратозема темногумусового. На основании распределения агрофизических и агрохимических показателей черноземов в пространстве главных компонент (ГК) были выделены четыре ГК. Первая ГК отражает связь между агрофизическими и агрохимическими свойствами почвы, выявляющую зависимость между микроагрегатами, с одной стороны, и органическим углеродом и макроэлементами, с другой. Вторая ГК характеризует соотношение воздушно-сухих и водоустойчивых агрегатов разного размера. Генетические горизонты чернозема водораздела расположены относительно компактно и близко к осям системы координат, что указывает на общие или схожие агрофизические и агрохимические свойства почвы. Горизонты стратозема занимают в системе координат крайние позиции относительно осей координат, что подтверждает значительную разницу в свойствах поверхностных и нижних горизонтов. В нижних горизонтах почвообразовательные процессы протекают значительно слабее, в силу чего они располагаются в области отрицательных значений по ГК1 и ГК2, тогда как поверхностные горизонты расположены в области отрицательных значений только по ГК1. В пахотных и подпахотных горизонтах агрочерноземов значения химических показателей изменяются в широких пределах, и это указывает на интенсивность биохимических процессов, а в нижних слоях с глубины 60–80 см изменения незначительны. Третья и четвертая ГК выявляют слабую связь между физическими и химическими свойствами почвы и рН.

Литература

1.               Артемьева З.С., Варламов Е.Б., Засухина Е.С. и др. Органическое вещество водоустойчивых макро- и микроагрегатов чернозема типичного в контрастных вариантах землепользования // Агрохимия. 2022. № 10. https://doi.org/10.31857/S0002188122100039

2.               Гаевая Э.А., Безуглова О.С., Нежинская Е.Н. Агрофизические свойства чернозема обыкновенного слабоэродированного в длительном опыте в Ростовской области // Почвоведение. 2022. №11. https://doi.org/10.31857/S0032180X22110053

3.               Елизаров А.О., Ушаков Р.Н. Оценка устойчивости плодородия чернозёма выщелоченного методами многомерной статистики // Вестн. Рязанского гос. агротехнологического ун-та им. П.А. Костычева. 2022. Т. 14, № 1. https://doi.org/10.36508/RSATU.2022.77.33.001

4.               Ларионов Г.А., Бушуева О.Г., Горобец А.В. и др. Экспериментальное исследование факторов, влияющих на эродируемость почв // Почвоведение. 2018. № 3. https://doi.org/10.7868/S0032180X18030097

5.               Лебедева Т.Н., Соколов Д.А., Семенов М.В. и др. Распределение органического углерода между структурными и процессными пулами в серой лесной почве разного землепользования // Бюлл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2024. № 118. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2024-118-79-127

6.               Овчинникова М.Ф. Изменение содержания, состава и свойств гумусовых веществ в гранулометрических фракциях дерново-подзолистых почв при длительном осушении // Почвоведение. 2018. № 6. https://doi.org/10.7868/S0032180X18060059

7.               Салихов Т.К., Елюбаев С.З., Бижон И.В. Почвенные агрегаты, пути их формирования и влияние воздействия антропогенных факторов на структуру почвенного покрова // Биосферное хозяйство: теория и практика. 2023. № 1(54).

8.               Семенов В.М., Лебедева Т.Н., Паутова Н.Б. и др. Взаимосвязь размера агрегатов, содержания дисперсного органического вещества и разложения растительных остатков в почве // Почвоведение. 2020. № 4. https://doi.org/10.31857/S0032180X20040139/

9.               Тагивердиев С.С., Безуглова О.С., Горбов С.Н. и др. О локализации углерода в структурных фракциях черноземов и урбостратоземов // Живые и биокосные системы. 2022. № 42. https://jbks.ru/archive/issue-42/article-6 (дата обращения: 10.04.2024).

10.            Теории и методы физики почв / Под ред. Е.В. Шеина и Л.О. Карпачевского. М., 2007.

11.            Ушаков Р.Н., Ушакова Т.Ю., Ручкина А.В. и др. Использование метода главных компонент и кластерного анализа для диагностики плодородия агросерой почвы // Плодородие. 2021. № 6(123). https://doi.org/10.25680/S19948603.2021.123.07/

12.            Холодов В.А., Рогова О.Б., Лебедева М.П. и др. Органическое вещество и минеральная матрица почв: современные подходы, определения терминов и методы изучения (обзор) // Бюлл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2023. Vol. 117. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2023-117-52-100/

13.            Холодов В.А., Ярославцева Н.В., Лазарев В.И. и др. Интерпретация данных агрегатного состава типичных черноземов разного вида использования методами кластерного анализа и главных компонент // Почвоведение. 2016. № 9. https://doi.org/10.7868/S0032180X16090070

14.            Цомаева Е.В., Артемьева З.С., Засухина Е.С. и др. Несиликатное железо минерально-ассоциированного органического вещества агрочерноземов разной локализации на склоне // Бюлл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2023. Vol. 115. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2023-115-54-86

15.            Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И. и др. Классификация почв России. Смоленск, 2004.

16.            Alarcón J.A., Alfonso P.M., Gómez I.V. et al. Assessment of potentially hazardous elements in soils of the Boyacá industrial corridor (Colombia) using GIS, multivariate statistical analysis, and geochemical indexes // Ecotoxicol. Environ. 2024. Vol. 269. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2023.115725

17.            IUSS Working Group WRB. 2022. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th edition. International Union of Soil Sciences (IUSS), Vienna, Austria.

18.            Jastrow J.D., Boutton T.W., Millar R.M. Carbon Dynamics of aggregate-associated organic matter estimated by carbon-13 natural abundance // Soil Sci. Soc. Am. J. 1996. Vol. 60, № 3. https://doi.org/10.2136/sssaj1996.03615995006000030017x

19.            Kaiser H.F. The application of electronic computers to factoranalysis // Educat. Psychol. Measur. 1960. Vol. 20.

20.            Knief C., Lehndorff E., Mikutta R. et al. Microaggregates in soils // J. Plant Nutr. Soil Sci. 2018. N 181(1). https://doi.org/10.1002/jpln.201600451

21.            Lehmann J., Kleber M. The contentious nature of soil organic matter // Nature. 2015. Vol. 528.

22.            Pilkington L.I., Kerner W., Bertoldi D. et al. Integration and holistic analysis of multiple multidimensional soil data sets // Talanta. 2024. Vol. 274. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2024.125954

23.            Qishlaqi А., Moore F., Forghani G. Characterization of metal pollution in soils under two landuse patterns in the Angouran region, NW Iran; a study based on multivariate data analysis // J. Hazard. Mater. 2009. Vol. 172(1). https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.07.024

24.            Rind I.K., Khuhawar M.Y., Jahangir T.M. et al. Risk identification of salts and heavy metals in water by multivariate statistical techniques and GIS based interpolation: A case study of Saeedabad, Sindh, Pakistan // Reg. Stud. Mar. Sci. 2024. Vol. 73. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2024.103492

25.            Sadeghi M., Casey P., Carranza E.J. M. et al. Principal components analysis and K-means clustering of till geochemical data: Mapping and targeting of prospective areas for lithium exploration in Västernorrland Region, Sweden // Ore Geol. Rev. 2024. Vol. 167. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2024.106002

26.            Sena M., Frighetto R., Valarini P. Discrimination of management effects on soil parameters by using principal component analysis: a multivariate analysis case study // Soil till. res. 2002. № 2. https://doi.org/10.1016/S0167-1987(02)00063-6

27.            StatSoft, Inc. STATISTICA (Data Analysis Software System), Version 13. 2020. Available online: https://web.archive.org/web/20131213145004/http://statsoft.ru/ (дата обращения: 01.03.2024).

Скачать в формате PDF

Поступила: 20.05.2024

Принята к публикации: 15.01.2025

Дата публикации в журнале: 19.05.2025

Ключевые слова: структурно-агрегатный состав ; гумус; подвижный фосфор; обменный калий; нитратный азот; аммонийный азот

DOI Number: 10.55959/MSU0137-0944-17-2025-80-2-114-125

Доступно в on-line версии с: 16.05.2025

  • Для цитирования статьи:
Номер 2, 2025