Сорокин Алексей Сергеевич

Для дерново-подзолистых почв на территории УО ПЭЦ МГУ «Чашниково» исследована зависимость плотности почв от сопротивления пенетрации, влажности, гранулометрического состава и содержания органического углерода. На шести ключевых участках разного типа землепользования проводилось измерение сопротивления пенетрации пенетрологгером на площадках перед стенками трёх почвенных разрезов. Из этих же разрезов проводился отбор образцов на плотность методом режущих колец объёмом 100 см³. В образцах затем определялись влажность, содержание органического углерода методом Тюрина и гранулометрический состав на дифракционном лазерном анализаторе. Были разработаны 24 регрессионные модели для предсказания плотности почв. Коэффициенты детерминации (R²) составляли от 0,23 до 0,89, а корень из среднеквадратической ошибки (RMSE) — от 0,07 до 0,18 г·см⁻³. По результатам моделирования оказалось, что наибольший вклад в прогнозирование плотности вносят: содержание органического углерода, глубина и сопротивление пенетрации. Добавление в модель конкретных фракций гранулометрического состава является более информативным, чем использование главных компонент фракций гранулометрического состава в качестве предикторов. Полевая влажность почв во многих моделях оказалась незначимым предиктором для плотности. С учетом трудоемкости определения полного набора предикторов были предложены модели с сокращенным набором предикторов: 1) глубина и сопротивление пенетрации, 2) содержание органического углерода и сопротивления пенетрации, 3) содержание органического углерода. Данные первой из перечисленных моделей автоматически собираются в процессе использования пенетрологгера, что делает её удобной для мониторинговых обследований. Важные ограничения метода связаны с гранулометрическим составом почв и способом его определения: например, при наличии крупных валунов в почве измерение сопротивления пенетрации пенетрологгером сверху вниз невозможно, так как измерительный инструмент упирается в крупную фракцию и проталкивание его в нижележащие горизонты невозможно. Использование предлагаемых регрессионных уравнений, в которых гранулометрический состав определён иным способом, чем лазерная дифракция, некорректно. Выбор конкретной гранулометрической фракции в качестве предиктора должен основываться на корреляционном анализе для каждой конкретной территории.

 

Информация о естественном варьировании значений плотности почв является необходимой составляющей в анализе неопределенности запасов органического вещества биогеоценозов. Целью работы была оценка варьирования плотности почвы во вторичном берёзово-еловом лесу в Московской области на дерново-подзолистых почвах. На территории около 2 га было заложено пять пробных площадок размером 50×50 м. На каждой из них были заложены разрез и две полуямы, в которых с вертикальным шагом 10 см была определена плотность почвы в двойной повторности. Для обработки данных был использован иерархический дисперсионный анализ, позволяющий количественно проанализировать варьирование плотности на разных расстояниях и глубинах. Оказалось, что для собственно гумусовых горизонтов на глубине 0‒10 см плотность в среднем составляла 0,83 гсм‒3. Далее она росла с глубиной для переходных горизонтов AEL. Элювиальные горизонты характеризовались плотностью около 1,50 гсм‒3 и залегали на глубине 30‒40 см. Плотность нижней части профиля изменялась от 1,65 до 1,85 гсм‒3. Для коэффициента вариации, как и для стандартного отклонения, наблюдается уменьшение варьирования с глубиной. Для верхней части профиля характерны значения коэффициента вариации от 10 до 14%, с глубины 40 см коэффициент не превышает 5%. Наибольший вклад в варьирование плотности, до 90%, на глубине от 0до 30 см вносит вертикальная неоднородность почв. Для отдельных 10-сантиметровых слоёв до глубины 30 см больше половины дисперсии приходится на неоднородность между разрезами и полуямами на расстоянии 10‒20 м. Итоги работы могут быть использованы для расчетов неопределённости запасов органического углерода в лесных биогеоценозах южной тайги.