Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние размера и формы образца на информацию о почвенном объекте

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Влияние размера и формы образца на информацию о почвенном объекте"

МОСКОВСКИ! ОРДША ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ

И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫ:; УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОШЮСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

Кондрашкина Карина Иосифовна

ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА И ФОРМЫ ОБРАЗЦА НА ИНФОРМАЦИЮ О ПОЧВЕННОЕ ОБЪЕКТЕ.

Специальность СЗ.С0.27 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1991

Работа выполнена на кафедре общего земледелия факультета почвоведения Московского государственного университета им М.В.Ломоносова

Научный руководитель: доктор биологических наук

Б.А.Дмитриев

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Я.А.Пачепский

кандидат биологических наук А.М.Гребенников

Ведущее учреждение: Почвенный институт

им. В.В.Докучаева

Защита состоится 19э/г. в 15.30 час.

на заседания специализированного совета К 053.95.16, МГУ им. М.ВЛоыоносова; 119899,ПШ, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения, Ученый совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета Почвоведения МГУ

Автореферат разослан

/У» шф 19

Ученый секретарь специализированного у/'- Г.В.Мотузова совета

'ПИТЕК1

с й &кт;

ш>ность проблемы. ЛкхЗое научное знание невозможно без

альногс внимания к метрологии экспериментально яояучае-

ОтдЗН®?'

££Щй*-данных. Для такой неоднородной среда как почва, способ опробования метет иметь большое влияние на конечный результат йсследования. Как показано ранее, в почвах и почвенном покрове существуют иерархические уровни организации (Розанов,1975, 1983,Корнблюм,1975,ВоронинД9Ш и др), позволяющие условно выделить некие элементы неоднородности ОН). 5Н по разным свойствам не обязательно будут совпадать. При опробовании почвы в зависимости от соотношения размеров ЭН и элементов опробования могут быть получены разные результаты исследования, а как следствие этого может ставиться под сомнение правомерность сопоставления данных, получаемых на основании анализа образцов, отличающихся по размеру и цорме. Другими слова'.'и, способ опробования почвенного объекта может влиять на ревения, принимаемые на основании полученных результатов. , Цель работы. I).Оценить наличие и масштабы проявления зависимости результатов анализов некоторых свойств дерново-подзолистых почв от размера и фор^ы отбираемых образцов. 2).Выяснить, в равной ли мере эта зависимость проявляется при изучении почв под лесом л в условиях земледельческого их использования. Основные задачи исследования. На примере дерново-подзолистой целинной л пахотной почв выяснить: I) влияет ли способ опробования (объем и Ферма образца) на информацию об объекте; 2) если такое влияние- есть, то можно ли считать его одинаковым при изучении разных свойств в пределах некоторой толщи; Заказывается ли характер объекта исследования (почвы целинные, обрабатываемые) на зависимость получаемой информации от способа опробования.

Научная новизна. Впервые проведены систематические исследования влияния размера и формы отбираемого образца на информацию о почвенное объекте. На примере дерново-подзолистой пахотной и целинной почв показано, что при наличии принципиально существующей зависимости информации о свойствах от размеров и формы образцов, ддя отдельно взятых свойств такая зависимость оказывается обычно неустойчивой как по ее выраженности, так и по направленности изменения показателей, характеризующих отдельные свойства. Влияние формы образца сильнее проявляется на пахотной почве, чем на целинной под лесом.

Практическая знача/,ость. При проведении почвенных исследований в производственных целях, не предполагающих сравнения почвенных объектов друг с другом, формой и размер о?.', отбираемых образцов допустимо пренебречь.

Апробация работа и публикации. Материала диссертации докладывались на 1У конференции молодых ученых ф-та почвоведения МГУ (1983). Работа рассматривалась на заседании каф. общего земледелия ф-та почвоведения МГУ (1985,1991). По материалам диссертации опубликовано 4 работы.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов. Содержитстраниц печатного текста, исунков,^ страниц приложений. Список литературы из[JU) наименований, из шис / на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Обзор литературы. Дал анализ отечественной и зарубежной литературы по теме исследования. Отмечено, что изучение влияния объема отбираемых образцов на получаемую информацию о почве проводилось достаточно интенсивно (Самсонова,1976,Сибуль,1981, Дмитриев,1983.Ильин. 1984.Биндаков, 1984,1.евелева,1989). Было

показано, что с уйелпчзькем обьема элег/.ентов опробования происходит уменьшение вариабельности свойств, изменение тесноты и направленности корреляционных связей.

Объекты и методы исследования. Исследования проводились на дер-Ново-подзалмстой пахотной и целинной почвах на территории АБС МГУ Чашнсково (Солнечногорский р-он, Московской обл.).

Под лесом и на паыке было заложено две траншеи протяженностью по 2См. В лесу образцы объемом 25 и ICO см3 отбирались

0 6-ти фиксированных глубин (линий опробования,л.о.), приуроченных к гор. AI(1см,Гл.о.), А1А2(Бсм,2л.о.), А2А1(13см,Ул.о.) А2(2Ссм,4л.о.), А2В(34см,5л,о.), В1(63см,6л.о.), с горизонтальных площадок размером 50x50см. При' .одинаковой толщине (1см), пробы различались формой поперечного сечения: квадратные 10x10 и 5x5см; прямоугольные 20x5 и 1Сх2,5см; вытянутые-40x2,5 и 25х 1см. На пахотной почве образш объемом 25см3 и размерами 5x5x1 и 25х1х1см отбирались с 5-ти фиксированных .глубин, приуроченных к слоям Апах.(4см,1л.о. и 18см,2л.о.), подпахотному - на

1 см ннае гранта- Апах.(ГШ,Зл.о.), на 15 и 40см нине границы Апах. (1Ш-15,4л.о. и ПП-40,5л.о,), с горизонтальных площадок 50x50см.

В образцах определялось содержание органического вещества по Тюрину в модификации Нккитина(1972), подвижных форм фосфора и калия по Кирсанову в 0,2н HCl, измерялись значения pH в 0,1h KCl. Кроме того, в части образцов било проведено определение валового состава почвы рентген-флюоресцентным методе«.

МИНИНЕ РАЗМЕРА И <Ь0ШЫ ОБРАЗЦОВ НА СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕР ИСТКИ ЕНАЧКНШ СВОЙСТВ. I. Качественный анализ полученных данных. Квантильный анализ данных показывает, что для дерново-

подзолистой почбы под лесом доеольно трудно однозначно говорить о влиянии типа образцов на качественные характеристики статистических распределений свойств.

Для образцов пахотной потаи как"тенденцию можно отметить появление случаев правой асимметрии в распределении значений свойств в слоях ниже пахотного.

2. Проверка возможности аппроксимации распределений значений свойств нормальным законом. Результаты проверки гипотезы о нормальности распределений значений свойств показывают, что в дерново-подзолиотой почЕе под лесом для каждого свойства выделяется зона, в кото-, рой х'ипотеза с нормальности либс отвергается для всех типов образцов, либо принимается также для всех образцов. Для значений рН - ото гор.А2, содержания органического в-ва - гор.А1-Л2, для содержания подвижных калия - гор.А1-А1А2 и А2Б, фосфора -А1 и А1А2. Следующая - зона, где распределения свойств скорее нормальны, чем отличны от нормального: для значений рН - все горизонты.кроме гор.А2, подвижных калия - гор.В!, фосфора -гор.А2В к В1. Третья - зона, в которой гипотеза о нормальности распределения значений свойств отвергается чаще, чем прини-мется: для содержания органического в-ва - гор.АЙВ и В1, содержания подвижных фосфора.и калия - гор.А2А1 и А2

Аналогичные зоны могут быть выделены и в пахотной почве. Х'ипотеза о нормальном типе распределения принимается независимо от формы образца для органического е-ва на всех глубинах, кроме подпахотного слоя, для содержания подвижных калия - в подпахотаом, фосфора - пахотном слоях. Зона примерно с равным числом случаев подтверждения или отвержения гипотезы о нормальности распределения значений свойств выделена для зна-

чений рН - Апах. if Ш, содержания органического вещества и фосфора - в нижней части профиля, калия - Апах. я ГШ-40. Наиболее часто отличное от нормального распределение значений свойств отмечено для значений рН и содержания подвижного калия в слоях Апах. и ПП-40. 1

Таким образом, однозначного влияния формы и размера образцов на нормальность распределений значений свойств не выявлено.

3. Поведение параметров распределений свойств в профиле дерново-подзолистой почвы.

Лесная траншея. На средние значения рН, содержания органического вещества и подвижного калия размер и форма образцов практически не влияют. На 1-3 л.о., как тенденцию, можно отметить появление более высоких средних значений содержания подвижного фосфора в прямоугольных образцах обоих объемов (таблД).

Вариабельность значений рН невелика. Случаи различия дисперсий содержания органического вещества з образцах разных типов отмечены по всему профилю, кроме гор.А1А2 и А2. Наибольшая вариабельность содержания подвижного калия наблюдается в гор. AIA2 и А2. Образцы одинаковой формы, но разного объема более близки по дисперсиям, нежели образцы одинакового объема, но разной форш (табл. I).

Факт различия дисперсий значений свойств, при неразличимости средних значений, может быть связан, вероятно, с существованием в почвенном покрове элементов неодаородностей о экстремальными значениями свойств. С некоторыми допущениями мы можем предположить, что они I) не совпадают дая разных свойств,

2) их размеры сопоставим с размерами элементов опробования,

3) возможно, имеют вытянутую форму.

Таблица 1.

Статистические характеристики некоторых свойств дерново-подзолистой почвы. Лесная траншея

Объем X

Т7 л

см3 квадр. прямоуг . вытян.' квадр. прямоуг. ЕКТЙН.

рН

I 100 4,36 4,38 4,34 С ,023 0,057 о.оро

25 4,36 4,42 4,35 0 ,С24 0.057 0,03,9

2 100 4,32 4,45 4,30 С ,С78 0 ,С64 0,051

25 4,36 4,54 4,35 0,047 0.С46 0,047

Органическое вещество, %

т 100 6,74 5,55 7,01 6 »23 6,30

25 6,73 5,62 6,63 3,£9 3.60

2 ЮС 2,50 2,47 2,53 0,62 0,65 0,41

25 2,71 2,44 2,53 0,46 . 0,58 0,67

мг/1С0 г почвы

I 100 8,20 7,60 8,65 4,60 4,58 4,73

25 7,91 6,87 8,03 5,35 3,35 5,83

2 100 4,55 4,27 4,50 1,32 1,40 1,07

25 4,15 4.15 4,34 1,09 1,45 1,14

*2°5 , мг/100 г почвы

I 100 1.36 1,51 0,24 0,27 0,29

25 1,32 1,58- 1,50 0,17 С',21 С ,25

2 НО г0,71 С.85 гО ,74 0^05 0^0 0,06

25 -0*60 П.02 0.04 С.Р8 0,05

Полевая траншея

Л. . 6я ОС

квадр. вытян. квадр. вытян. нвадр. вытян. кьадр. внтян.

рН Органичеокое в-во, ■%

I 6,87 6,94 0,07- 0,07 2,86 2,91 0,12 0,07

2 6,46 6,52 0,57 0,40 2.32 2,06 0,05 0,08

р20ц , мг/1С0 г почвы ьг/ЮО г почвы

1 11,53 14,41 8,68 5.05 5,48 4,80 2,87 2,73

2 10,75 10,41 2,00 3,17 3,20 3,95 1,81 0,36

различия значимы при <5<=0,05

Полевая траншея. Средние значения рН в нижней части профиля душ вытянутых образцоз выше, чем дан квадратных. Средние значения содержания органического вещества в нижней части пахотного слоя и ПП-4С', подвижного калия в верхней часта Апах. и Ш1 слоях в квадратных образцах значимо выгэ, чем в вытянутых. На средние значения содержания подвижного фосфора форма образца не влияет (табл. I).

Дисперсии значений рН для разных образцов по профилю не различаются. В нижней части профиля отмечены случаи большей вариабельвости значений содержания органического вещества, подвижных фосфора и калия в квадратных обрэзцах.(табл. I).

Полученные для пахотной почвы результаты могут быть, вероятно, связаны с тем, что при антропогенном воздействии на почву зознякает новая структура ЭН по свойствам. Неодинаковость средних значений рН, по-впдамоыу, обусловлена неаддитивным характером усреднения денного свойства в плотной почве. Бо-лео высокие средние значения содержания подвижного катая в квадратных образцах могут быть связаны с характером внесения удобрений: здесь образцы случайным образом попали на ЭН о экстремально высоким содержанием свойства, что подтверждается более высокими дисперсиями значений .

Необходимо отметить, что при статистической значимости полученных различий, последние по абсолютной величине не столь велики и с практической точки зрения могут пе представлять интереса.

4. Влияние примесей выше- и нижележащих

горизонтов на статистические характеристики.

Так как выделенные в почвенном профиле горизонты весьма неоднородны по своему составу (.Дмитриев,1У83), можно пред-

положить, что примеси из выше- либо нижележащих горизонтов (морфонов), попадающие при опробовании почвы з образец, могут влиять на значения свойств и как следствие, на статистические характеристики.

При отборе образцов под лесом в каждом образце отмечалось количество основного и примесного почвенного материала (%).

Выяснено, что наиболее чувствительными к наличию в образцах примесей иного почвенного материала, из изученных свойств является содерхиоше органического вещества по всему профилю, за исключением подзолистого горизонта, подвижных фосфора и калия - в гумусированннх горизонтах,

Влияние фермы и. размера образцов при изучении влияния примесей иного почвенного материала не обнаружено.

5. Результаты дисперсионного анализа. Использованный ранее метод попарного сравнения выборок может преувеличивать значимость различий в том' случае, если выборок больше, чем две (Дмитриев,1970,1976). Нами был использован непараметрический дисперсионно анализ (метод Крускала-Уоллиса), проверяющий гипотезу о равенстве характеристик центров распределений.

Применение метода для образцов леской почвы показывает, что на каждой л.о. есть хотя бы одно свойство, а для каждого свойства есть зона, где тип элементов опробования сказывается на получаемой информации. Эти зоны для всех свойств весьма индивидуальны и совпадение их отмечено лишь на 3 и 4 л.о. •(табл. 2).

В пахотной почве для значений рН влияние способа опробования обнаруживается на 4-5 л.о., для содержания органическсп вещества - практически по всему профилю, кроме I и 4 л.о. За-

- э -

вис игл ость содержания подвижного фосфора от типа образца отмечено на I и 5 л.о., калия - на 2-3 л.о.(таг>л. 2).

Таблица 2

Значения критерия Крускала-УОллиса при проверке равенства центров распределения свойств, полученных по образцам разных размеров и форм,

Л.о. рН Органич. в-во ?205 Кг,С

Лесная траншея

I 5,68 22,61х 16,96х 10,91

2 36,60х 5,80 40,02х 7,II

3 27,69х 17,50х 36,65х 12,36

4 16,79х 15,97х 7,30 17,12х

5 2,31 123,90х 1,98 25,63х

6 14,96х 11,06 3,95 8,70

Полевая траншея 17,87х

I 2,08 1,96 5,07

2 0,11 14,78х 0,50 22,82х

3 0,09 11,16х 1,39 40,47х

4 10,37х 0,98 1,53 3,51

5 58,63х 48,83х 13,44х 1,50

х - гипотеза о равенстве центров распределений отвергается при =0 ,С5

Несовпадзяие результатов применение метода Крускала-Уол-лиса и парных сравнений, скорее всего, обусловлено большей устойчивостью этого метода к нарушениям нормальности распределений значений свойств.

6. Влияние типа отбираемого образца на проявление связи между свойствами.

Вопрос о выявлении связи между свойствами в зависимости от способа опробования'почвы представляет большой интерес. Мерой ее тесноты и направленности монет быть ксэффпцаент корреляции.

В лесной траншее случаи наличия линейной сзязи,отмечены

мя пар свойств Кг>0-С и Р205-С на 1-4 л.о., для К2О-Р2О5 - на 1-3 л.о., К^О-рН- ка I к 5 л.о. независимо от типа образца. Линейная связь между рН, Р2О5, и органическим веществом на 1-5 л.о., а также мезду параш свойств на 6:л.о. практически отсутствует (табл.3)•

.Идя полевой траншеи достаточно трудно выделить зоны, где для квадратных и вытянутых образцов существует линейная связь ■ между парами свойств: из 14 зафиксированных случаев появления значимнх коэффициентов корреляции между свойствами, 9 принадлежат образцам ПП и нижележащим слоев. Для обех форм образцов одновременно линейная связь обнаруживается в слое ПП для пары рН-С, в слое ПП-15 - 1^0 -рН (табл. 3).

Таблица 3

Связь между свойствами в образцах разного размера и формы Лесная траншея_Полевая траншея

Пары св-в __Линии опробования

I 2 3 4 5 6 т X 2 3 4 5

«2°- Р2°5 + + + _ _ _ + - + - -

К90 - рН + - - - н- - - - - + -

К20 - С + + + - + - - + + - - +

Ро05- рН - - - _ - + л. - -

Р2°5-С + + + + - + - + - - •

рН ч-с - - - - - - - - + -

Связь между свойствами Существует: + - практически во всех типах образцов; - - более, чем в половине типов образцов; — менее, чем в половине типов образцов.

Т.о., можно выявить определенную тенденцию к нарушению связей между свойствами для обтекта, подвергающегося антропогенному воздействию, яда понимания полученных результатов предложена понятийная модель, учитывающая как наличие ЭН а экстремальными значениями свойств, так и способ расположения их в

пространстве почве!иного объекта.

7. Сопоставление статистических характеристик значений свойств в разнонаправленных вытянутых образцах (объемом ICO см3).

i3 лесной траншее отбирались образцы с одинаковыми линейными размерами: 2,5x40 см, но их положение на площадке было разным - один из них параллелен передней стенке траншеи (параллельный), другой - перпендикулярен ей (перпендикулярный).

Квантильный анализ практически не выявляет различий между значениями свойств, полученными по этим образцам.

При проверке соответствия распределений значений свойств нормальному закону выяснено, что возможны 3 ситуации: I) гипотеза отвергается дтя обоих типов образцов - рН на 1-2 л.о., содержание подвижных фосфора на 3 к калия на 4 л.о.; 2) гипотеза принимается дая обоих типов образцов - значения рН на 3, 5-6 л.6., содержание органического веществу на 5-6 л.о., подвижных фосфора и калия на 1-3 и 6 л.о.; 3) гипотеза принимав?-ся для одного типа образца и отвергается для другого, причем, как тенденцию, могло отметить, что в верхней части профиля нормальное распределение обнаруживается для параллельных образцов, а в нижней - для перпендикулярных.

Случаи различия средних значений изученных свойств чаще отмечаются в средней части профиля, для содержания подвижных фосфора и калия проявляется тенденция к несколько более высоким показателям в параллельных образцах, для органического вещества - в перпендикулярных на I л.о.

Изменение размаха варьирования встречается достаточно редко:.для параллельных соразиов от несколько выше, чем в перпендикулярных образцах ьа I л.о. для содержания органического

вещества.

Анализ взаимосвязей между свойствами при помощи коэффициента корреляции показывает, что в подавляющем большинстве случаев, положение образца в пространстве не сказывается на характзре взаимосвязей: в верхней и нижней частях профиля существование и отсутствие корреляции отпечено для образцов обоих типов. В средней части профиля корреляция между свойствами либо отсутствует, либо проявляется дня одного типа образца.

Т.о., в отдельных случаях ориентация образца в пространстве может влиять на информацию об изучаемом объекте.

СТРУКТУРА ПРОСТРАНСТВЕННО!! НЕОДНОРОДНОСТИ СВОЙСТВ В ПРЕШАХ 1ЮСГ0НННЫК ШЕШ.

I. Связь между значениями свойств в образцах.

Представляет интерес вопрос о том, насколько единообразно образцы разного размера и формы отражают специфику площадок опробования. В качестве показателя сходства образцов рассмотрим коэффициенты корреляции между значениями одного свойства, определенного в образцах разного размера и формы. При однородности коэффициентов корреляции мага о считать, что образцы разной форш а размера практически равноценны. Если значения свойства по образцам какого-либо типа обнаруживают предпочтительно болео выраженную корреляцию со значениями свойств в образцах других ти^ов, то можно думать, что образцы разных размеров и форш не идентичны.

3 почве под лесом, в условиях неустойчивой в целом корреляционной связи между значениями свойств в образцах раз-нах размеров и форм, она обнаруживается преимущественно между значениями свойств, полученными в вытянутых и прямоугольных

образцах обоих объемов (перпендикулярных направлению траншеи), что может быть свидетельством отличия этих образцов бт изо-метричных.

Наиболее высокие значения коэффициентов корреляции отме-чактся для содержания подвижного фосфора на 2,4-6 л.о., калия на 2-5 л.о., что свидетельствует о заг/етной изменчивости содержания этих элементов вдоль траншеи сравнительно с измен- ' чивостыо в пределах одной площадаи.

2. Выявление пространственной структуры отдельных свойств при помощи автокорреляционного анализа.

Как показано ранее (Розанов,1975, Козловсюш,197С, Дмит-' риев,1383, й/итриев,Сш.:со;;ова,1379, Самсонова,1976), изменчивость свойств почвы можно представить в виде сут/мы квазипериодических составляющих с разной длиной периода. Последнее условие можно выявить, рассчитав автокорреляционные функции для значений свойств на каждой лит.и опробования, независимо от формы образца. Ограничимся анализом автокорреляционных функций для свойств в почве лесной траншеи, где саг опробования (расстояние между образцами) практически постоянен.

Руководствуясь формулой Чл ^"Ч-П-Т , где П -число шагов, а Т - размер шага опробования (Дмитриев, Сам-соноЕа,1976), были, рассчитаны длины наиболее выраженных периодов квазипериодических составляющих. Для значений рН это 240 и 360 см (I и 5 л.о.), содержания подвижных фосфора'и калия -360-4С0 см (4-6 л.о.), органического вещества - 160(120) см (1-4 л.о.), т.е., во Есех случаях длина периода превышает длину площадки поробования (рис. I.). 1!менно на этих глубинах отмечается максимальное количество значимых коррелят»! между значениями свойств в образцах разных типов.

».J-

¿ л.o.

:amnrtr¡:&~a..

- 14 -

4

Í.5-

и

-в.3

4 л.о.

li.l____l.J______1.

Л

"i

Ttr

I 2 4 t 8 U 12 " » г 4 4 8 li 12

Рио.1. Автокорреляция для пространственных последовательностей содержания подвижного фосфора, ( ---- - критические

значения Ъ при ВЕМйНИЕ РАЗДЁРА И СОЬМЫ ОТвИРАИйНХ ОБРАЗЦОВ ¡iA Wl«uRlAU№ О ПОЧВЕННОМ ИРОФИЛЕ. .

Предположительно, на типологию аналитического профиля свойства могут влиять: I) способ опробования! 2) положение профиля в пространстве. Рассмотрена пространственная изменчивость двух типов профильных кривых: I) индивидуальных - для квадратных, вктянутнх(1С0см3) и прямоугольных (25см3) образцов обеих форм в полевой траншеях; 2) усредненных - усреднялись значения свойств для ^акдого типа ооразцоЕ на трех подряд расположенных площадках.

При визуальном анализе можно отметить, что в лесной траншее для значений рН индивидуальные профильные кривые изрезаны несколько больше, чем усредненные. По классификации Б.Г. Розанова (1975) они могут быть отнесены к равномерно-аккумулятивному типу. Как тенденция, просматривается большее сходство профилей, полученных по разным образцам, в пределах одной площадки по сравнению с площадками, разнесенными в пространст- ' ве (рис. 2).

Для содержания органического вещества профильные кривые

i

практически идентичны для всех типов образцов. Разброс з.чаче ний в верхней части профиля для индивидуальных кривых сглаживается на усредненных профилях, которые мсгут бить отнесены к регрессивно-аккумулятивному типу. Говорить о каком-либо различии в типологии профилей вдоль трансеи трудно (рис. 2).

На индивидуальных профильных кривых содержания подвишэс фосфора и калия, различия, обусловленные размерами а формой ■ образцов не обнаруживаются. Несмотря на одинаковый тип усредненных профилей - аккумулятивно-оливиальный-иллювиальный -местоположение площадок отчетливо сказывается на нюансах строения индивидуальных профилей. По содержанию подвижного фосфора профили могут быть близким: как в пределах одной, так и на близкорасположенных площадках. Для содержания подвижного калия, кроме того, близкими могут быть площадки, разнесенные в пространстве (рис. 2).

Частые сельскохозяйственные обработки, изменяя естественный профиль почвы, изменяют и типологии профильных кривых. Индивидуальные профильные кривые изучаемых свойств в полевой траншее на соседних площадках для образцов разных форм близки. По сравнению с лесной почвой, для всех свойств, кроме содержания органического Еещества, изменилась типология усредненных профилей: для значений рН и содержания подвижного фосфора профили становятся регрессивно-аккумулятивными, для калия - регрессивно-иллювиальными. Зависимость типологии профильных кривых от положения в пространстве в данном случае прослеживается также как тенденция, (рис. 2).

Т.о., можно предположить, что типология почвенного профиля зависит не столько от способа опробования, сколько от положения последнего п пространстве.

.Рис. 2. Изменение содержания некоторых свойств дерново-подзолистой почвы под лесом и пашей (значения усреднены по тройкам индивидуальных аналитических профилей; площадки - пл.).

Лесная траншея

Полевая траншея

Я 34

а,

си

63

Г I 6

л 13

у

б 2Г

и 34

н

а.

см

63

Г I 6

л 13

1 20

и 34

н

а.

см

63

пл. 14-16

ПП40 „ Р2О5 ,мг/1С0г почвы

8 ,

пл.

6-8

10

пл. 16-18

Образцы: — 10х1Ссм »--40x2,5см ■• 10x2,5см

ПП40

1^0, ьт/ЮО г почвы

г , е . до

ПП-15

пл. 34-36

пл.

34-36

Л_5-1?

пл.

14-16

Образцы:

— 25x1 см

— 5x5см

пл. 34-36

3 . 5 . Ю

пл. 34-36

Полученные по отдельным свойствам профили, для каждого типа образцов могутг быть предсталены в виде точк-i в 6-ти (в лесу) и 5-ти мерном (в поле) пространства. Применяя к таким точкам метод главных компонент, мы получаем наглядную и интер-претирушую картину. Первые две главные компоненты "выбирают" основную долю дисперсий, что позволяет ограничиться рассмотрением взаимного расположения точек, соответствующих про- ' филям, лишь в этих координатах.

При анализе главных компонент профили почвы под лессм. охарактеризованные значениями рН и содержанием органического вещества, как раздельно (в 6-ти мерном пространстве), так и в их сочетании (в 12-ти мерном пространстве), обнаруживают отчетливо выраженную зависимость от размера и фермы отбираемых образцов. Наименее пересекаются поля точек, соответствующих профилям, полученным по квадратным и прямоугольным образцам как большего, так и меньшего объемов (рис. 3).

Рис. 3. Размещение профилей, построенных для значений pli и содержания органического вещества в координатах первых компонент (лесная траншзя)А + - квадратные образцы « - прямоугольные образцу (объем 1^0 см3)

4.1-

S

H «

Q>

Ж 2.8

О

§

о « 0.8-

-1.2-

-3.2-

1

-3.4

» I

л.«, v • ..

i--1—

-1.4 8.Î

I компонента

—i— и

t.i

m

Существенное отличие полей точек для параллельного и перпендикулярного образцов (НО см3) свидетельствует о влиянии ориентации образца на получаемую информацию о свойствах

.объекта (рис. 4).

•се 24-

Ь Ж ш я

О 1.1

§

о й:

-I.» Н

м

-хг

+ - параллельные образцы

в

^ • . А' * , в о - перпендикулярные

образцы (объем 1С0 см3)

. V . ч •••..'в е

Т-1-1-Г-

-и -1.4 М и <•(

I компонента

Рпс.4. Газмещение профилей, построенных дай значений рН и содержания органического вещества, в координатах первых

• компонент (лесная траншея)

Для всех изученных свойств в пахотной почве,.облака точек, соответствующих почвенным профилям разных образцов, достаточно четко разделяются по принадлежности образцам разной формы. Кроме того, для значений рН группирующим фактором является положение профиля в пространстве (рис. 5). I II

+ ( Рис.5. Размещение профи-

^ ± ' + лей, гоотроенных для значе-

+. , + х иий Р^ в координатах первых

компонент (полевая траншея)

+ - вытянутые образны о - квадратные обра V * (объем 25 см3)

1.1-м-

<3 «1.1 ■

о К

2»-Н

а«1

н

-2.»

» • ±® о - квадратные образцы

• ' • • • / в»* #

т-1-1-1-1--1-г—

-1» -1.» ЧЛ II 1.1 2.1 7.1

I компонента

I - образцы, отобранные в левей половине траншеи, II - образцы, отобранные в правой половине траншеи.

Для исключения возможного влияния ориентации образцов в пространстве на получаемую информацию, могущего усложнить интерпретацию результатов анализов, предпочтительно использовать образцы изометричные по форме поперечного сечения.

многомерный анаш совокупности свойств.

Рассматривая соответствующие каждому образцу значения четырех свойств как точку в 4-х мерном пространстве, о помощью метода главных компонент можно оценить однородность образцов разного тииа в пределах отдельных глубин. Для интерпретации полученных результатов оспользовано графическое изображение точек, соответствующих образцам, в координатах двух первых ког/лонент.

Выяснено, что в почве под лесом, как слабая тенденция, на 1,2 и 5 л.о. наблюдается группировка образцов по размерам и формам. Наиболее отчетливо разделяются поля точек, соответствующих параллельному и перпендикулярному образцам на I л.о., квадратному и прямоугольному, квадратному и вытянутому (ЮОсм3) на 2 и 5 л.о„, вытянутому и прямоугольному (25сы3) на 5 л.с. (рис. 6).

4.43.4-

<Я

® N

(у

а о

«..4

о

м 0.4-

с\г

. с :

... ■

■.V

• •

6 +

-3.»

г-1.? 0.1

I компонента

и

-Г"

4.1

Рис. 6. Свертка значений изученных свойств в дер-ново-псдзолистой почве под лесом (5 л.о.) б координатах первых компонент.

+ - вытянутые образцы -о - пржоугольные об разны

(объем 25 см3)

В пахотной почве на каждой глубине облака точек, соответствующих разным образцам, можно разделить на несколько зон. На первых трех л.о, выделяются горизонтальные, в нижней части профиля - вертикальные структуры (рис. 7).

3.2 -I

С8 2.2-Ь

а?

5 «-Н

«

о

1.2 СМ

-«.8

• * • V - вытянутые образны

о* . о - квадратные образцы

*

(объем 25 см )

-2 т > 2 4 4 8

I компонента

Рис. 7, Свертка значений изученных свойств в дерново-подзолистой пахотной почве (3 л.о.) в координатах первых компонент.

Изложенные факты могут свидетельствовать о неоднородности информации, поставляемой образцами разного типа.

ЕАЛСВШ СОСТАВ ^гаово-подзолкстш ПОЧВЬ!

под яессю, и пашни.

Определение валового состава проводилось дош ограниченного числа образцов, однако, таким образом, чтобы получить представление о профильном изменении валового состояния почвы под лесом и пашней.

Изучаемое свойства с глубиной меняются стандартным, многократно описанным способом. В связи с воздействием на пахотную почву, в поведении некоторых свойств наблюдаются отличия от аналогичных в лесной почве. Так, в пахотном слое происходит увеличение содержания СаО (почти в 2 раза, по сравнению

в

с аналогичной глубиной в лесу) и уменьшение содержания AlgO^.

Рассмотрим поведение средних значений и дисперсии изученных свойств.

Отмечена устойчивость средних значений показателей валового состава как лесной, так и пахотной почв. Наблюдаемые различия для образцов разного типа незначительны.

По изменению вариабельности, изученные сзойства можно • ' разделить на 2 группы: I) дисперсия практически на меняется о глубиной - М^О, KgO, СаО, 2) дисперсия с глубиной существенно меняется - AlgO^, S£o2, ïeg03. Количество ТЮ^ и МпО в нижней части профиля настолько мало, что вычисленная дисперсия ничтожно мала. Максимум .дисперсий для элементов 2-ой группы приходится на гор.А2В, где почвенный материал наиболее контрастен по степени проявления элювиального процесса. Необходимо отметить, что в пределах каждой линии опробования дисперсии значений оказываются однородными.

Следовательно, м.ожно достаточно уверенно говорить об отсутствии влияния способа опробования на показатели валового

состояния дерново-подзолистой почвы, когда горизонтальнее се-

о

чение отбираемых образцов находится в пределах 25-IC0 см , а линейная протяженность не превышает 4С см.

ВЫВОДЫ.

I. На дерново-подэолисткх почвах, как пахотных, так'и целинных, информация о таких свойствах, как рН, содержание органического вещества, подвижных фосфора и калия, может зависеть от размера и формы отбираемых образцов при их объеме от 25 до If 0 см3 и линейной протяженности вдоль поверхности почвы от 5 до 40 см.

. 2. Неодинаковость информации об отдельных свойствах, проявляющаяся в несхожести средних, дисперсий, конфигурации аналитических профилей и регкстрограмм значений свойств вдоль поверхности, особенностях статистических распределений, взаимной изменчивости и др., является результатом взаимоотношений формы, размера и ориентации отбираемых образцов с формой, размерами и ориентацией элементов неоднородности почвы по отдельным свойствам.

3. В пределах фиксированной глубины выраженность зависимости показателей, характеризующих свойства, от размера и формы образцов может быть неодинаковой для разных свойств.

4. кля одного к того же свойства зависимость информации об этом свойстве от размера и формы образца по профилю почвы обычно не остается постоянной.

5. По выраженности влияния размера и формы образцов на получаемую информацию, изученные свойства могут быть расположены

' в ряд: в почае под лесом - рН < содержание подвижного калия органического вещества < подвижного фосфора; в пахотной почве - содержанке подвижного í осфо^а ¿L рН содержание органического вещества < подвижного калия.

6. Образцы разного размера и формы могут давать неодинаковые оценки средних значений свойств. В почве под лесом в гор. AI-AIA2 более высокие средние значения содержания иодвижно-

. го фосфора отмечены в прямоугольных образцах объемом 25 и ICO см8 (пр. объеме вьборки п =35). В пахотной почве средние значения содержания органического вещества в нижней части Апах. и подвижного калия в подпахотном слое в квадратных образках вше (при сбгеме выоорки г» =40).

Обнаруженная неодинаковость средних значений свойств

может явиться результатом пересечения элементов природной организации свойств с системой пробоотбора в условиях ограниченности объема выборки.

7. Б почвах как под лесом, так г под пашней, направленность изменения дисперсий значений свойств при модификации объема и формы образцов неоднозначна: может увеличиваться, оставаться постоянной, либо уменьшаться.

8. При наличии принципиально существующей зависимости инфор-

■ мации о свойствах от размеров и формы образцов, для отдельно взятых свойств такая зависимость оказывается обычно неустойчивой как по ее выраженности, так и по направленности изменения показателей, характеризующих отдельные свойства.

Э. В пределах изученных размеров и форм образцов,' тип отбираемого образца не сказывается на статистических характеристиках валового состава дерново-подзсш;стой почвы как пахотной, так и целинной.

1С. Зависимость корреляционных связей между свойствами от размера и формы образцов неустойчива.

11. В случае наличия квазипериодической пространственной изменчивости свойств с длиной периода от 2-х м более, существует значимая линейная связь между значениями свойства, определимого в образцах разного типа. При меньших длинах периодов изменчивости сеязи не всегда обнаруживаются.

12. Не установлено влияния размера и формы отбираемого образца на типологию аналитических профилей в почве под лесом. В пахотной почве профили, полученные по образцам разной формы, несколько различаются, что можно рассматривать как следствие антропогенного воздействия на организацию свойств в почвенном покрове.

. 13. Размеры и формы почвенных образцов могут быть разными, но при проведении исследований, предполагающих использование методов многомерной статистики, форму и размер образцов желательно иметь постоянными, поскольку пренебрежение стандартизацией пробоотбора монет явиться причиной заблуждений относительно однородности сравниваемых объектов. Предпочтение следует отдавать образцам изометричнкм в горизонтальном сечении, 14. При обследовании дерново-подзолистых почв в производственных целях, не предполагающих сравнение почвенных объектов друг с другом, различиями в информации, получаемой по образцам разного типа допустимо пренебречь, в связи с чем допустимо пренебречь и условиями постоянства размера и формы образцов, если их линейные размеры лежат в пределах от 5 до 40 см при площади поперечного сечения от 25 до ICO сы2.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Влияние размера и формы образца на информацию о вариабельности подвижных форм фосфора и калия// Труды У1 научной конференции Колодах ученнх ф-та почвоведения КГУ. - 1983. -(Рукопись депонирована в ШШТИ 10.9.84 ii 612.4-84).

2. Влияние размера и формы почвенного образца на информацию о содержании' подвижного фосфора// Тезисы докладов УП делегатского съезда ВОП. - Ташкент, 1085, Т.2, с.117

3. Влияние размера и формы образца на информацию о почвенном объекте// Биологические науки.-IS9Q. - №12. - о.137-144 (в соавторстве),

4. Зависимость информации о почленном об.екте от размера и Форш образцов// Вестник ITJ, сер. 17, - 1991. - 02 - с. 2529. (в ооавторстве).