Геостатистический анализ пространственной неоднородности кислотности почв
Аннотация
Проанализирована роль геостатистического анализа в изучении свойств почв на примере кислотности. Описана эволюция подходов в использовании геостатистики в географии и в почвоведении, показана актуальность дальнейшего использования геостатистического подхода для изучения гетерогенности почвенных свойств и повышения эффективности прикладного использования почв. На основании полученных опытным путем данных по кислотности почв на исследуемых ключевых участках лесных, луговых и пахотных земель было последовательно изложено применение геостатистического подхода. Показана целесообразность предварительной статистической обработки данных и анализа показателей асимметрии и эксцесса. Объяснена необходимость использования вариографии и важность правильного выбора математических моделей, которые используются при построении картограмм. Были определены наилучшие способы интерполяции, которыми стали простой и ординарный кригинг, с помощью которых были построены картограммы распределения кислотности на исследуемых участках. Это позволило определить степень неоднородности распределения кислотности почв на различных участках местности под разными видами земель, на разных гипсометрических уровнях и наличие пространственных закономерностей. На пойменном участке отмечается значительная пространственная автокорреляция данных по кислотности почв, так как отношение наггета к порогу составляет лишь 4 % и установлена значительная обратная корреляция значений рН с абсолютными высотами местности. Величина рН четко дифференцирована от степени увлажнения почв – она существенно возрастает от автоморфных почв к глеевым, что обусловлено близкой к нейтральной реакцией среды грунтовых вод в пойме.
Ключевые слова
почва,
неоднородность свойств,
геостатистика,
вариация,
вариография,
кригинг,
методы интерполяции,
математические модели,
корреляция,
кислотность,
картограмма
Об авторах
Н. В. Клебанович
Белорусский государственный университет, Минск
Беларусь
Беларусь
А. Л. Киндеев
Белорусский государственный университет, Минск
Беларусь
Беларусь
Список литературы
1. Krige, D.G.J. A statistical approach to some basic mine valuation problems on the Witwatersrand / Danie G.J. Krige. – Chem., Metal. and Mining Soc. : South Africa. – 1951. №51(b). – Р. 119–139.
2. Матерон, Ж. Основы прикладной геостатистики / Ж. Матерон. – Изд. 2-е. – М.,996. – 460 с.
3. Гандин, Л.С. Статистические методы интерполяции метеорологических данных / Л.С. Гандин, Р.Л. Каган. – Л.: Гидрометеоиздат, 1976. – 359 с.
4. Вистелиус, А.Б. Математическая геология и ее вклад в фундаментальные геологические разработки / А.Б. Вистелиус. – Л., 1986. – 27 с.
5. Вистелиус, А.Б. Математическая геология: история, состояние, перспективы / А.Б. Вистелиус. – Л., 1984. – 53 с.
6. Heuvelink, G. B.M. Modelling soil variation: past, present, and future / G.B.M. Heuvelink, R. Webster // Geoderma. – 2001. – N100. – P. 269–301.
7. Farming systems and soil acidity [Electronic resource] / Agricultural Bureau of South Australia – Mode of access: http:// www.agbureau.com.au/projects/soil_acidity/ Date of access : 20.06.2017.
8. Olfs, H. Q.-W. Soil pH maps derived from on-the-go pН- basis for variable lime application under German conditions: concept development and evaluation in field trials / H.-W. Olfs, A. Borchert, D. Trautz. – Osnabruck: Nutrition University of Applied Sciences Osnabruck Am Kruempel, 2010. – 10 p.
9. Sreuqn’esr, W.J. Variability in soil moisture sailing / W.J. Sreu-n’esr J.J. Lone. – Saskatchetuan: Canada Department of Agricultur, 1961.
10. O’hellonen, I.P. Spatial variability of soil phosphorus as influenced by soil texture and management / I.P. O’Hellonen, R.G. Kachanoski, J.W.B. Stewart // Can. J. Soil Sci. – 1985. – P. 65. – P. 475–487.
11. Sulphur behavior in forest soils near the largest SO2 emitter in northern Europe [Electronic resource] – Applied Geochemistry, 2007 – Mode of access http://edoc.unibas.ch/dok/A5251156. – Date of access: 20.06.2017.
12. Managing Soil pH for Crop Production [Electronic resource] – Agronomy library – Mode of access: https://www.pioneer.com/home/site/us/agronomy. – Date of access: 20.02.2017.
13. Сахабиев, И.А. Исследование пространственной изменчивости свойств почв с использованием геостатистического подхода / И.А. Сахабиев, С.С. Рязонов // Рос. журн. прикл. экологии. – 2015 – №2. – С. 32–37.
14. Демьянов, В.В. Геостатистика: теория и практика / В.В. Демьянов, Е.А. Савельева ; под ред. Р.В. Арутюняна; Ин-т проблем безопасного развития атомной энергетики РАН. – М. : Наука, 2010. – 327 с.
15. Джонгман, Р.Г.Г. Анализ данных в экологии сообсвеств и ландшафтов / Р.Г.Г.Джонгман, С.Дж.Ф. Тер Браак, О.Ф.Р. Ван Тонгерен. – М. : РАСХН, 1999. – 306 с.
16. Cressie, N. Fitting models by weighted least squares / N. Cressie // Mathematical Geology. – 1985. – Vol. 17, №5. – Р. 563–586.
17. Pannatier, Y. Variowin Software for Spatial Data Analysis / Y. Pannatier. – New York: Springer-Verl., 1996. – 91 р.
18. Xiaodong, J. Semivariogram modeling by weighted least squares / J. Xiaodong, R.A. Olea, Y.-S. Yu // Computers and Geosciences. – 1996. – Vol. 22, №4. – Р. 387–397.
19. Field-scale variability of soil properties in Central Iowa soils / C.A. Cambardella [et al.] // Soil Science Society of America journal. Sept/Oct. – 1994. – Vol. 58. – P. 1501–1511.
20. Байков, В. Математическая геология / В. Байков, Н. Бакиров, А. Яковлев. – Ижевск: Ин-т компьютерных исследований, 2012. – Т. 1. – С. 227.
21. Сидорова, В.А. Изменение пространственной вариабельности почвенных свойств в результате антропогенного воздействия / В.А. Сидорова // – Петрозаводск : Ин-т биологии Карельского НЦ РАН, 2002. – 18 с.
22. Основные элементы и понятия геостатистики [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://scienceproblems.ru/osnovnye-elementy-i-ponjatija-geostatistiki/2.html – Дата доступа: 20.06.2017.
Рецензия
Для цитирования:
Клебанович Н.В., Киндеев А.Л. Геостатистический анализ пространственной неоднородности кислотности почв. Природные ресурсы. 2018;(1):138-147.
For citation:
Klebanovich N.V., Kindeev A.L. Geostatistical analysis of spatial heterogeneity of soil acidity. Natural resources. 2018;(1):138-147. (In Russ.)
Просмотров: 274
Послать статью по эл. почте 