Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Структура пространственной неоднородности содержания гумуса в пахотном слое дерново-подзолистой почвы в пределах одного поля

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Структура пространственной неоднородности содержания гумуса в пахотном слое дерново-подзолистой почвы в пределах одного поля"

На правах рукописи

Готра Ольга Николаевна

СТРУКТУРА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ СОДЕРЖАНИЯ ГУМУСА В ПАХОТНОМ СЛОЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ В ПРЕДЕЛАХ ОДНОГО ПОЛЯ

Специальность 03.00.27 - Почвоведение

06.01.03 - Агропочвоведение, агрофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва-2004

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

Научные руководители: кандидат сельскохозяйственных наук

Ю.Л. Мешалкина

доктор биологических наук А.И. Поздняков

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук А.С. Фрид

кандидат биологических наук В.А Романенков

Ведущая организация: Институт физико-химических и биологических

проблем почвоведения РАН, г. Пущино

Защита состоится « & » года в 15 час 30 мин в

аудитории М-2 факультета почвоведения МГУ на заседании Диссертационного Совета К.501.001.04.

Адрес: 119992, ГСП2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан 2004года.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании Диссертационного Совета по почвоведению в МГУ, а отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 119992, ГСП2, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения, Ученый Совет.

Ученый секретарь Диссертационного Совета к.б.н. доцент -лЛ^у 7 Л.Г. Богатырев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Исследование пространственных изменений почвенных свойств актуально как с точки зрения развития фундаментальных знаний о почве, так и для внедрения современных подходов при планировании многолетних полевых экспериментов (Фрид, 2002) и обследовании сельскохозяйственных угодий для практики точного земледелия (Mulla, 1996;

Якушев и др., 2002). Для описания пространственных закономерностей и по-

1

строения карт свойств одного угодья применяются геостатистические методы (Webster, 1985; Гумматов и др., 1992). Однако не исследован вопрос о влиянии способа опробования на конечный результат - карту свойства. Большой объем экспериментального материала по обследованию сельскохозяйственных угодий, накопленный в почвоведении, делает актуальной проблему сравнения и объединения разновременных и разнокачественных результатов.

Цель работы: исследовать структуру пространственной неоднородности содержания гумуса пахотного слоя дерново-подзолистой почвы на участках, сопоставимых по площади с сельскохозяйственными угодьями с помощью геостатистических методов. Под результатами геостатистического исследования мы будем понимать как модели пространственных зависимостей (семивариограммы2), так и интерполяционные карты.

Задачи

1. Выявить общую структуру пространственной неоднородности пахотного слоя дерново-подзолистых почв по содержанию гумуса.

2. Сравнить результаты двух способов опробования одного и того же объекта, отличающихся расположением и густотой точек отбора проб, глубиной и способом изъятия образцов.

3. Оценить изменения пространственной структуры гумусного состояния пахотного слоя дерново-подзолистых почв за 5 лет.

4. Изучить влияние разового внесения удобрений на характер варьирования гумуса вдоль линии опробования в многолетних полевых опытах.

5. Сравнить результаты однотипного опробования двух участков дерново-подзолистой почвы, отличающихся степенью окультуренности и грану-

1 С данной работе термином «карта» обозначается рисунок, где отображено расположение в пространстве изолиний свойства.

2 Семивариограмма - график, описывающий зависимость <{рФ1№ГО№ИФГО№НДОЛ№,{ачениЙ каютеля (дисперсии) от расстояния между точками, где эт<|г гюка'ф^вдСттздеден. |

| С Петербург . Л

лометрическим составом почвы; сопоставить их с результатами по пространственному распределению гумуса пахотного слоя чернозема типичного.

Научная новизна

Впервые был оценен вклад варьирования на малых расстояниях в общее варьирование содержания гумуса на всей площади обследования. Впервые на всем доступном материале оценено варьирование параметров семиварио-грамм, характерное для распределения гумуса в пахотном слое дерново-подзолистых почв. Впервые было изучено влияние разового внесения органических удобрений на параметры семивариограмм гумуса вдоль линии опробования в многолетних полевых опытах. Данная работа является первой, где на реальном объекте моделируется ситуация полного повторного геостатистического обследования поля по двум разным схемам опробования, а также повторением одной из этих схем с интервалом в пять лет. Впервые были предложены и применены критерии для количественной оценки похожести карт распределения свойства на малых площадях.

Практическая значимость

Результаты диссертационной работы, в том числе предложенная модификация случайно-стратифицированного отбора почвенных проб могут быть использованы при обследовании сельскохозяйственных земель.

Предложенные в работе способы построения и сравнения карт могут быть использованы для оценки изменения пространственного распределения агрохимических, почвенных свойств, урожаев, а также для выделения на основе интерполяционных карт зон управления.

Апробация работы

Результаты работы были представлены на Ш съезде ДОП (г. Суздаль, 2000 г.). на Докучаевских молодежных чтениях «Методологические проблемы современного почвоведения» (Санкт-Петербург, 2001 г.), на школе-семинаре «Масштабные эффекты при исследовании почв» (Москва, МГУ, 2001 г.). Построенные в работе семивариограммы и карты используются для иллюстраций к курсу лекций «Введение в геостатистику», читаемому на кафедре общего земледелия факультета почвоведения МГУ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на_страницах машинописного текста, включает таблиц,_графиков и рисунков.

Она состоит из введения, 5 глав и 7 выводов. Список литературы содержит

_наименований, в том числе_на иностранных языках. По материалам

исследований опубликовано 4 работы.

Автор выражает благодарность проф., д.ф-м.н. Ю.Н. Благовещенскому за предложенные подходы к сравнению карт; доценту, д.б.н. В.П. Самсоновой за помощь в проведении полевых работ и доброжелательные консультации; сотрудникам кафедры общего земледелия за помощь на практической стадии работы и поддержку на всех ее этапах; зам. директора ВНИИ земледелия и защиты, почв от эрозии д.б.н. И.И. Васеневу за предоставленные исходные данные по исследованию чернозема; проф. А. Штайну ( Вагенинген, Голландия) за предоставленный набор геостатистических программ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Варьирование содержания гумуса в пределах одного поля

Среднее содержание гумуса в пахотном слое дерново-подзолистых почв изменяется от 1,1 % до 2,2% (Абрукова, 1995; Доспехов и Мазурина, 1970; Орлов и Овчинникова, 1987). При длительном сельскохозяйственном использовании содержание гумуса и его запасы в масштабах сельскохозяйственного угодья изменяются не более чем на 10% от значения (Хохлов, 1980; Лапа и др., 2000; Винь, 2000). Зоны повышенного (>2%) и пониженного (<1,5%) содержания гумуса не меняют своего положения в течение 10 лет (Прохорова, Фрид, 1993). Стабильность во времени обусловлена тем, что на содержание гумуса больше влияют природные процессы, чем антропогенное воздействие (Винь, 2000). Изменение содержания гумуса пахотного слоя в течение сезона незначительно, и пространственная изменчивость значительно превышает сезонные колебания (Перепелица и др., 1990; Ганжара, Хохлов, 1978). Таким образом, в охватываемый в работе временной период время как фактор не оказывает значительного влияния на содержания гумуса пахотного слоя дерново-подзолистых почв.

Судя по многочисленным публикациям (Гришина, Моргун, 1978; Минина, 1985; Ильвес, Лобзева, 1985; Самсонова и др., 1999), пространственное варьирование содержания гумуса пахотного слоя внутри сельскохозяйствен-

ного угодья значительно - коэффициент вариации от 10 до 60 %. Основными факторами варьирования при этом являются рельеф и антропогенное воздействие (Прохорова, Фрид, 1993; Кузякова, Кузяков, 1997; Винь, 2000). Антропогенное воздействие как снижает пространственную неоднородность почвы (Ильин и др., 1984; Белобров, 1972), так и усиливает ее (Березовский, 1984).

Глава 2. Подходы и методы к изучению и учету неоднородности -почвенных свойств в пространстве

Неоднородность, распределения элементов плодородия традиционно оценивается с помощью методов математической статистики (Дмитриев, 1995) Например, по предложению Б.Г. Розанова (1983), при коэффициенте вариации большем 25% поле нельзя считать выровненным по данному свойству. О картине пространственного варьирования также можно судить по процентному содержанию точек или долевому участию площади контуров, соответствующих каждому уровню обеспеченности (Самсонова и др., 1999; Жарова, Самсонова, 2001). А.С. Фрид (2002) предложил алгоритм для выявления границ контуров, основанный на оценке многомерного сходства значений свойств.

Геостатистика предоставляет инструмент для количественного описания структуры пространственного варьирования: модель пространственных зависимостей (семмивариограмму) и карты почвенных свойств (Goovaerts, 1999; Иванникова, Мироненко, 1988). Экспериментальная семивариограмма необходима для оценки параметров модели, описывающей пространственные зависимости. Эта модель используется для проведения интерполяции методом кригинга. И.Ф. Кузяковой с соавторами (2001) было показано преимущество анализа сглаженных карт, построенных методом блочного кригинга для выявления зависимостей между изучаемыми показателями.

Часто требуется сравнить две или несколько карт разных лет (Безуглова и др., 1995; Олейник, 1987; Винь, 2000) или сопоставить карты распределения различных свойств на участке (Губер, Архангельская, 2001; Кузякова, Кузя-ков, 1997). Для этого в почвоведении обычно используется визуальное сопоставление карт. Такое сопоставление всегда носит качественный характер и может быть субъективно. Поэтому важным является разработка критериев для количественного сравнения карт. Так в работе Е.В. Жаровой и В.П. Самсоно-

вой (2001) были использованы таблицы сопряженности при сравнении карт для оценки пространственной устойчивости во времени контуров свойств.

Глава 3. Объекты и методы исследования

Объекты исследования располагались на следующих территориях. УОПЭЦ «Чашниково» (Московская обл., Солнечногорский район) более 25 лет используется как полигон для исследования дерново-подзолистых почв. Опытные поля Дмитровского филиала ВНИИ сельскохозяйственного использования мелиорированных земель (ДФ ВНИИМЗ, Московская обл., Дмитровский р-н) являются типичным полигоном для проведения многолетних экспериментов. Опытное производственно-племенное хозяйство (ОПХ) Всероссийского института Земледелия и Защиты почв от эрозии Курской области имеет типичный почвенный покров для полей лесостепной зоны Центрально- черноземного округа.

Экспериментальные участки 1 и 2 расположены на территории УОПЭЦ. «Чашниково». Участок 1 (Кирпичное поле, второй севооборот, 200 х 200 м) расположен на пологом склоне юго-западной экспозиции. Почвы участка окультуренные дерново-подзолистые среднесуглинистые на покровных суглинках. В момент сбора образцов в июне 1994, 1995 и 1999 гг. поле находилось под многолетними травами 3, 4 и 3 года пользования, соответственно. Удобрения не вносились с 1992 г. Участок 2 (Дурыкинское поле, первый севооборот, 160 х 160 м) занимает пологий склон северо-западной экспозиции. Почвы представлены дерново-подзолистыми супесчаными на двучленных отложениях. Ежегодно с 1995 по 2000 г. на участке высевалась кукуруза, за исключением 1998 г., когда поле было занято озимой пшеницей. Поле регулярно удобряется. Участки 1 и 2 отличаются степенью окультуренности и историей землепользования.

На двух полях с многолетними полевыми опытами ДФ ВНИИМЗ было заложено по две 70-ти метровые линии (группа участков 3). Одно из полей (опыт 1981 г.) расположено у деревни Матвеево на дерново-подзолистой супесчаной высокоокультуренной почве. Второе поле (опыт 1983 г.) расположено около деревни Кончинино на дерново-подзолистой среднесуглинистой окультуренной почве и дерново-подзолистой супесчаной почве. Рельеф участков ровный с уклоном на север. Одна линия опробования соответствовала

опыту с торфо-навозным компостом (ТНК), вторая - с торфо-минерально-аммиачными удобрениями (ТМАУ). Линии опробования проходили через 12 делянок. Делянки отличались дозами вносимых органических и минеральных удобрений. Дозы органических удобрений менялись от 0 до 80 т/га. Вдоль линий образцы отбирались два раза: до внесения удобрений и после уборки урожая. Опробование проводилось с шагом 1 м буром из пахотного слоя 0-20 см. То, что участки в Матвееве и Кончинино в течение длительного времени используются для опытов с удобрениями, а также данные агрохимических исследований (Поздняков и др., 2002) позволяют отнести эти почвы к высоко-окультуренным.

Участок 4 принадлежит территории ОПХ Всероссийского института Земледелия и Защиты почв от эрозии (Курская обл., Медвенский р-н). На ней преобладают выщелоченные, типичные и карбонатные черноземы различной мощности, степени гумусированности и смытости на лессовидных суглинках. На исследованном поле типичные черноземы занимают половину площади. Участок 4, размером 200 х 200 м, охватывает выположенную вершинную часть поля с перепадом высот около 6 м.

Разработка системы пробоотбора. Предложена модификация стратифицированного случайного отбора (схема I): участок делится на 100 квадратов, в каждом из которых случайным образом выбирается по одной точке, еще 48 точек выбираются в 16-ти случайных квадратах, располагаясь по три в линию на расстоянии 2 метра друг от друга. Такая схема обеспечивает случайность координат точек и, в то же время, равномерно распределяет точки отбора по площади. Преимуществом схемы I по сравнению с систематическим отбором (рис. 1) является наличие пар точек на расстояниях, меньших размера ячейки сетки отбора (20 м), а также увеличение числа точек на расстояниях, меньших 50 м. На рис. 2 представлены использованные в работе реализации схемы I. Образцы по схеме I отбирались буром с глубины 0-20 см, то есть практически по всей мощность пахотного горизонта.

Систематический отбор был реализован как отбор образцов из полуям, расположенных в узлах регулярной сетки 20 х 20 м (121 точка) с глубин 5-10 см (верхняя часть пахотного горизонта) и 20-25 см (нижняя часть горизонта А1 или верхняя часть горизонта А2В). Такая схема (далее схема II) м одели-

60 80 100 120 Расстояние между точками, м Рис. 1. Количество пар точек в зависимости от расстояния между ними. Шаг 5 м

рует традиционное почвенное обследование с отбором образцов из горизонтов или с фиксированных глубин почвенных разрезов или полуям.

На участке 1 летом 1994 г. и 1995 г. были отобраны образцы по схемам I и 11, соответственно. Существенных изменений содержания гумуса за этот год не произошло, так как обработка и внесение удобрений за это время не проводились. В 1999 г. участок 1 был обследован повторно по схеме I, то есть был использован тот же принцип для выбора точек, что и в 1994 г., но расположение их было другим. На участке 2 (Дурыкинское поле) принцип отбора по схеме I был реализован в 2000 г. (см. рис. 2).

Дополнительно на участке 1 в 1998 г. были отобраны образцы из 9-ти метровой траншеи через 50 см с глубин 5-10 см и 20-25 см. В 2000 г, на обоих участках были заложены трансекты, длиной по 6 м, расположенные по диагонали к направлению вспашки. Образцы были отобраны буром с глубины 0-20 см через каждые 10 см.

Таким образом, на участках 1 и 2 в результате площадного опробования были отобраны образцы в точках, расположенных на расстояниях от 2 м до 280 м, а линейного (траншейного и вдоль трансект) - на расстояниях от 10 см до 9 м.

На участке 4 был проведен стратифицированный случайный отбор (схема I) (см. рис. 2). ^

1994 1999 2000 1995 1998 2000 2000 1981 1983

Стратифицированный случайный отбор Систематический отбор

1996

• •• ' • |. ■■. ■ ■ т -[• •

О 20 м

Стратифицированный случайный отбор

': «

0 20 м

I в л

0 20 м

.4 • • •

' I . • •

• ♦ « • В « «

О 20 м

Рис. 2. Структура эксперимента

Данные эксперимента ДФ ВНИИМЗ предоставлены А. И Поздняковым, данные площадного опробования участка на черноземе типичном - И.И. Ва-сеневым. Образцы дерново-подзолистой почвы 1994 и 1995 гг. были отобраны сотрудниками кафедры общего земледелия, образцы 1994 г. проанализированы в лаборатории массовых исследований Почвенного института им. В.В. Докучаева. Все остальные образцы, а именно, образцы линейного, опробования 1998 и 2000 гг., площадного опробования 1999 и 2000 гг. были отобраны и проанализированы автором самостоятельно.

Во всех образцах было определено общее содержание органического углерода по методу Тюрина, с последующим пересчетом на содержание гумуса. Усредненная аналитическая дисперсия составляет 0,021-0,025%2. Во всех случаях реальные расхождения не превышают значение допустимого относительного расхождения и точность метода соответствует общепринятым стандартам (Большаков В. А., 1992).

В работе были использованы программы Spatanal, Mapit, пакеты программ Vesper 1,0 С и Surfer 6.5. Статистические гипотезы проверялись с уровнем значимости равным 0,05. Карты распределения гумуса строились методом точечного обычного кригинга (Ordinary Kriging). Усредненная ошибка интерполяции составляет 0,23-0,38% гумуса.

Глава 4. Варьирование содержания гумуса

Статистические характеристики содержания гумуса. Среднее содержание гумуса на ключевых участках 1 и 2 лежит в интервале 1,1-2,4%, характерном для дерново-подзолистых почв (табл.1). Среднее содержание гумуса на участке 2 значимо выше, чем на участке 1. Это отличие можно объяснить тем, что Дурыкинское поле регулярно удобряется. Участки близки по характеристикам варьирования. Статистическое распределение гумуса на двух участках по всем схемам опробования можно описать нормальным законом.

За пять лет на участке 1 содержание гумуса в слое 0-20 см достоверно понизилось на 0,17% гумуса, размах варьирования не изменился. Понижение содержания гумуса может быть обусловлено вспашкой, проведенной на Кирпичном поле в 1997 г. Это изменение значительно меньше, чем было получено по небольшому числу точек опробования Овчинниковой М. Ф. (1997) для соседнего участка на Кирпичном поле.

Сравнивая схемы опробования, получили, что среднее содержание гумуса верхних 5-10 см (схема II) выше, чем содержание гумуса пахотного слоя целиком (схема I). Содержание гумуса на глубине 20-25 см не отличается в среднем, но варьирует сильнее, чем пахотный горизонт в целом, что связано с припахиванием горизонта Л2. Была выявлена зависимость содержания гумуса на глубине 20-25 см от принадлежности образца горизонту Апах, А2 или А2В. Средние значения вдоль траншеи в верхней части пахотного слоя выше, чем в нижней части, а дисперсии однородны.

На участке 1 средние значения гумуса линейного и площадного опробования по схеме I значимо не отличаются. Варьирование гумуса вдоль трансек-ты на участке 1 занимает ровно половину (50%) от общего варьирования по полю. Сглаживание с разными окнами вдоль трансекты на участке 1 не позволило выявить периодичность в изменчивости гумуса на 6 метрах. Не было выявлено значимой связи содержания гумуса и с относительными превышениями вдоль трансекты. Среднее линейного опробования на участке 2 на 0,41% гумуса выше, чем среднее на всем участке, что объясняется расположением трансекты в области повышенных значений. Дисперсия вдоль трансекты составляет чуть меньше половины (42%) дисперсии на всем участке 2. Была выявлена слабая корреляция с относительными превышениями вдоль трансек-ты. Коэффициент корреляции равен 0,4, при сглаживании коэффициент возрастает до 0,6.

Объемы выборок для опытных участков ДФ ВНИИМЗ были не одинаковы (табл. 2). Средние значения содержания гумуса вдоль линий составляют 1,14-2,98%. Дисперсии вдоль разных линий опробования изменяются от 0,04 до 1,56%2, то есть отличаются практически в 40 раз. Такое изменение дисперсии не связано со средними значениями и не определяется гранулометрическим составом, а зависит от истории землепользования. Увеличение общей дисперсии после внесения удобрений наблюдается во всех опытах, но значимо это изменение только вдоль линии опробования в опытах с ТНК (Матвсе-во) и с ТМАУ (Кончинино). На всех делянках опытов содержание гумуса после внесения удобрений несколько повышается либо остается без изменений. Была выявлена слабая связь средних по делянкам с ошибкой средних.

Среднее значение содержания гумуса для участка 4 составляет 3,72%. Статистическое распределение можно аппроксимировать нормальным зако-

Таблица 1

Статистические характеристики содержания гумуса (%) в пахотном слое дерново-подзолистой почвы на участках I и 2 по схемам опробования

Схемы опробования Участок 1 Участок 2

I II Траншея I Транс I Транс

Год отбора 1994 1995 1998 1999 2000 2000

Глубина, см 0-20 5-10 20-25 5-15 20-25 0-20 0-20 0-20 0-20

Площадь/длина опробования 200x200 м2 9м 200x200 мг 6 м 160x160 м3 6 м

Объем выборки 148 98 103 18 18 147 60 91 60

Среднее 1,98 2,17 1,99 1,85 1,46 1,81 1.83 2,44 2,85

Ст. отклонение 0,36 0,36 0.53 0,31 0,18 0,34 0.25 0,44 0,29

Дисперсия 0,14 0,13 0,29 0,09 0.03 0.12 0.06 0,19 0,08

Коэф, вариации, % 19 16 27 17 12 19 14 18 10

Минимум 0,96 1,36 0,76 1,03 0.97 0.84 1,32 1,45 2.30

Нижний квартиль 1,73 1.93 1.65 1.76 1,40 1,55 1,68 2,13 2,66

Медиана 1.92 2,19 2.00 1.91 1.25 1,82 1,82 2,43 2,84

Верхний квартиль 2,15 2,40 2,32 2.05 1,56 2.05 1,97 2.69 3.04

Максимум 3,19 3.62 3.44 2.21 1,77 2,93 2,57 4,01 3.57

Таблица 2

Статистические характеристики содержания гумуса (%) в пахотном слое дерново-подзолистой почвы на опытныхучастках 3 (ДФ ВНИИМЗ) и на участке 4 (чернозем типичный)

Варианты опытов Матвее во Кончинино Участок 4

ТНК ТМАУ ТНК ТМАУ

а б а б а б а б

Объем выборки 69 69 65 68 65 68 70 32 180

Среднее 1,14 1,24 1,85 2.21 2,87 2,98 1,82 2.14 3,72

Дисперсия 0.04 0,08 1,09 1,56 0,30 0.43 0.29 0.38 0.13

Коэф. вариации. % 17 23 56 56 19 22 29 29 10

Минимум 0,83 0,16 0,17 0,95 1.83 1,56 1,17 1,4 3,34

Нижний квартиль 1,01 1,13 1,15 1,32 2,41 2.53 1,43 1,56 3.65

Медиана 1,12 иг 1,44 1,69 2.91 2,95 1,60 1.98 3.71

Верхний квартиль 1,26 1,38 2,32 2.89 3,33 3,44 2,07 2.71 3,80

Максимум 1,86 1,93 5,11 6,70 4.09 4,81 3,10 3.44 4.01

Примечание: а - до внесения удобрений, б - после уборки урожая

ном. Варьирование содержания гумуса в пахотном слое чернозема типичного значительно ниже, чем в пахотном слое дерново-подзолистой почвы, коэффициент вариации составляет 10% (табл. 2).

Варьирование параметров семивариограмм. Семивариограммы для площадного опробования на участках 1 и 2 приведены на рис. ЗА. Построение семивариограмм по разным направлениям не выявило анизотропности распределения гумуса на участках 1 и 2. Модели были подобраны по экспериментальным точкам по методу наименьших квадратов. В виду того, что количественные методы сравнения семивариграмм еще не разработаны, мы проводили качественное сопоставление параметров для моделей семивариограмм (табл. 3). Для обоих участков наблюдается четко выраженная пространственная зависимость содержания гумуса на расстояниях от 20 м до 50 м, что в 2 раза меньше, чем выявлено Ч. Винем (2000) для дерново-подзолистых средне-суглинистых почв.

За пять лет на участке 1 изменилось только «наггет»-варьирование (Со в табл. 3). В него входит варьирование случайной величины на расстояниях меньших, чем шаг, использованный в модели (в нашем случае 5 м), а также варьирование, связанное с аналитическими ошибками. Доля «наггет»-варьирования возросла с 15% до 62% от значения порога семивариограммы (С+Со в табл. 3), порог равен значению семивариограммы при «выходе на плато» и примерно соответствует общей дисперсии исходных данных.

Семивариограмма для верхней части пахотного слоя имеет меньший ранг, чем семивариограмма для всего слоя целиком (схема I) и характеризуется высокой долей «наггет»-дисперсии в общем варьировании (78%).

Для опробования по схеме II (20-25 см) «наггет»-дисперсия включает в себя только аналитическую ошибку. Невысокая дисперсия на близких расстояниях говорит о низкочастотном характере варьирования гумуса на глуби-не20-25 см.

Линейное опробование на расстояниях до 9 м не выявило какого-либо закономерного варьирования гумуса, семивариограмма представляет собой «наггет»-эффект. Семивариограмма для 6-ти метровой трансекты на участке 1 имеет ранг около 1 м. «Наггет»-дисперсия, то есть дисперсия на расстоянии до 10 см, для обеих трансект одинакова и составляет около 0,04%2, что примерно в 2 раза превышает аналитическую ошибку.

О 10 20 30 40 50 60 70 80

А Б

Рис. 3. А — Семивариограммы содержания гумуса для различных схем опробования: а - схема 11 (20-25 см), б - схема Iучасток 2. в- схема 11 (5-10 см), г -схема I (1999 г.), д — схема I (1994 г), точками обозначены экспериментальные значения семивариограммы дгя схемы 1 (1994г.)

Б - Семивариограммы содержания гумуса вдопь 6-ти метровых трансект на участках 1 и 2 Точками показаны экспериментачьные значения, линией — теоретическая модель

Таблица 3

Параметры семивариограмм для сферической модели с шагом 5м дпя площадного опробования участков 1 и 2

Участок 1 Участок 2

Схема 1 11 I I

Год 1994 1995 1995 1999 2000

Глубина, см 0-20 5-10 20-25 0-20 0-20

«Наггет-эффект» (Со), %2 0.02 0.09 0,01 0,06 0,06

С, %2 0.09 0,03 озо 0.04 0,14

Ранг, м 47 20 41 50 25

Поро(, % 0,11 0,12 0,31 0,10 0.20

Со, % от порога 15 78 3 62 31

Вдоль трансекты на участке 2 пороговое значение достигается только на расстоянии, большем половины трансекты (рис. ЗБ). После удаления небольшого линейного тренда в исходных данных, семивариограмма для трансекты на участке 2 имеет ранг 2,1 м.

На рисунке 4 представлены семивариограммы по линиям для опытных

r> v.J Матвееве Кончинино

0.10 ■> . опыте!Ilk' «1

I • л ОПЫТ С 1 Ilk

0118 1 . ..* _.** **'* .«. »_ 060, .

I .

004

0 02 000

04°Q,agc>Oonu°0"00^'-Buua U00° v

«- WUU-__g

O4o0

I * •

020

«. 000

2 50 1 2 00 I 50

I 00

0 10 20 30 0 10 20 30

3 00 -T'%1 опытсТМАУ OK) r,%1 •

tM«'", j опытсТМАУ

.** Oo°°o%. 0 60 J • •• °°°

•• „° oo • • o°° °0 0 40 - • „-00 ,8?°° 0,00000000-000.8* 020 • „„ООО 0

0 00 ---------« "00 т —----------«

0 10 20 30 0 10 20 30

о ш внесения удобрений • лоспеуборки урожая

А

Матвееве ъ Кончииипо

012 опыт с ТНК 03° ' опыт с ТНК

0 10 025 • _ .

008 - V .Л 0 20

ооб-••••• „„, •

0(М о О 0о Оо° 0 <0 1<^V°V> оо°о oo0coV>°°°0

0 02 ° 0°°° VVc ° 0U5 °

000-1-- . .---- ----<м 0(W • и

0 10 20 30 40 0 10 20 30 40

Г. %' у

°"251 . . опыт с TM \У ocg опытсТМ\>

0 20 * • »/о» • •* о» . . . •

.»1 •» * ' - ""

Л л О От-л iv\

0 05 J

о ^ о "ооосо оо , 0 02 -1 ° о

I

о 00 ----------ч, 0 00 ----------------- -— — м

0 10 20 30 40 О 10 20 30 40

о до внисния vtoftpuiHit • not te уборки урожая

Б

Рис 4 Семивариогралшы содержания гумуса вдоль линий для опытных участков ДФ ВНИИЮ

Л - по исходным данным вдоль линий Сплошной линией показана модель, точками - экспериментальные знамения семивариограммы Б ~ с учетом принадлежности точек к делянкам

участков ДФ ВНИИМЗ. Семивариограмму опыта с ТНК в Матвеево можно описать моделью чистый «наггет-эффект». Для участка опыта с ТМАУ значения дисперсии сначала возрастают примерно до 20 м, затем закономерно снижаются, как до внесения удобрений, так и после (см. рис. 4А). На поле в Кон-чинино для опыта с ТНК до внесения удобрений семивариограммы носит транзитивный характер, с рангом 20 м. После внесения удобрений значения у скорее можно описать трендовой зависимостью. Тренд также наблюдается для опыта с ТМЛУ. Трендовое изменение связано с изменением средних от делянки к делянке за счет внесения удобрений. После исключения фактора внесения удобрений вычитанием из исходных данных средние по делянкам, пространственных зависимостей не наблюдается, семивариограммы для всех случаев представляют собой сплошной «наггет-эффект» (рис. 4Б). На рисунке 4Б видно, что у после внесения удобрений во всех случаях выше, чем до внесения удобрений. Следовательно, произошло увеличение пространственного варьирования на расстояниях меньших 1 м.

Семивариограмму для участка 4 (чернозем) можно описать моделью «наггет-эффект» с дисперсией равной 0,014%", то есть для чернозема поле по содержанию гумуса в верхнем слое является выровненным и пространственной зависимости не наблюдается.

Изменение дисперсии с увеличением расстояния между точками опробования оценивалось по результаты статистического анализа и анализа се-мивариограмм. Дисперсия на расстоянии до 10 см соответствует «наггет»-варьированию для трансект (см. табл. 3), дисперсия на расстояниях до 6 м соответствует общей дисперсии вдоль трансект, дисперсия на всей площади участков - общей дисперсии при площадном опробовании (см. табл.1). Для участков 1 и 2 были получены сходные диаграммы (рис. 5). Для участка 1 почти 40% пространственного варьирования содержания гумуса пахотного слоя дерново-подзолистой почвы обусловлено варьированием на расстоянии до 10 см, для участка 2 этот вклад в 1,5 раза ниже. Аналитическая дисперсия составляет чуть больше половины дисперсии значений, разделенных расстоянием до 10 см и около трети дисперсии на 6 м.

0,20

(1

100

0,16

N

«0,12 -а

100

(I

с

5 о,о8 -;

с

1777772,

0,04 н

0,00

Участок 1

Участок 2

Рис. 5. Изменение дисперсии дчяраспредечения гумуса в пахотном слое дерново-подзолистой почвы в зависимости от масштаба опробования: а — аналитическая дисперсия; Ь -расстояния до 10 см; с - вдоль 6-ти метровой трансекты. d -на всей площади участков. Внутри столбцов показана дочя в % от общей дисперсии Для участка 1 приведены данные опробования по схеме I (1999)

Глава 5. Сравнение карт распределения содержания гумуса на ключевых участках

В работе были использованы следующие методы сравнения карт: визуальное сравнение, корреляционный анализ и анализ невязок.

Визуальное сравнение проводилось по «интервальным» картам, контурным картам и картам поверхности. Для построения «интервальных» карт методом кригинга были предсказаны значения в точках, находящихся в узлах сетки 31x31, то есть на расстояниях 6,67 метра. Каждой точке соответствует клетка на интервальной карте, заштрихованная в зависимости от того, в какой интервал попадает соответствующее значение. На рис. 6. представлены интервальные карты распределения гумуса на участке 1 для опробования 1994 г. (А) и 1999 г. (Б). Граничными значениями для интервалов были выбраны нижний квартиль, медиана и верхний квартиль. В 1994 г. повышенное содержание гумуса было локализировано в северо-восточной части участка, в 1999 г. ареал повышенных значений уменьшился по площади, изменилась также конфигурация контуров в центральной части участка. Контурные карты были построены с учетом доверительного интервала, рассчитанного исходя из ошибок интерполяции, поэтому отличие между изолиниями на них достоверно. Для

Рис. 7. Контурные карты содержания гумуса в верхней (а) и нижней (б) части пахотного слоя на участке 1, схема II (1995)

всех вариантов площадного опробования доверительный интервал составляет 00% гумуса. На рис. 7а, 76 видно, что карта верхней части пахотного слоя имеет менее контрастные контуры, чем карта нижней части пахотного слоя, где перепад значений выше.

Карты поверхностей показаны на рис. 8а, 86. На них видно, что карты одного способа опробования имеют сходные тенденции.

Таблица 4

Коэффициенты корреляции (г), значения медиан невязок между картами гумуса на участке I и разница средних значений по схемам

Схемы г Медиана абс. не- ВЯ10К Медиана невязок Разница исходных средних

1(1994) 11-(5-10 см) 0.30 0.24 -0.21 -0,19

1(1994) II (20-25 см) 0.25 0.27 0.01 0.01

11-(5-10 см) II (20-25 см) 0 45 0.27 0.20 0.18

II-(5-10 см) 1(1999) 0.35 0.33 0,33 0,36

II (20-25 см) 1(1999) 0.25 0.28 0,12 0.18

1(1994) 1(1999) 0.34 0.19 0.13 0.17

Таким образом, визуальное сравнение карт дает качественную оценку похожести расположения областей повышенного или пониженного значения свойства в пространстве.

Коэффициент корреляции вычислялся для двух матриц интерполированных значений в сетке 200 на 200 точек. В таблице 4 представлены значения коэффициентов корреляции (г) между картами разных схем. Все коэффициенты оказались небольшими, но значимо отличными от нуля. По коэффициенту корреляции между картами одного участка можно судить о том, насколько синхронно изменяется свойство на обеих картах в пространстве поля. Наиболее похожи в этом смысле карты нижней и верхней части пахотного слоя (г=0,45), наименьший коэффициент корреляции между картой схемы II (20-25 см) и схемой I. Коэффициент корреляции между картами 1994 г. и 1999 г. участка 1 составляет 0,34.

Для количественной оценки пространственного отличия двух карт были рассчитаны невязки. Для этого из каждого значения матрицы интерполированных значений одной карты вычиталось значение в той же точке другой карты. Получалась матрица невязок - «расстояний» между картами. Сама по себе карта невязок дает наглядное представление о расположении на площади участка различий между сравниваемыми картами, что позволяет выделить на участке области, где карты совпадают. Карты невязок являются хорошим дополнением к визуальному анализу карт. Так, на карте невязок между картами 1994 г. и 1999 г. выделяются достаточно крупные области. Невязки между картами верхней и нижней части пахотного слоя распределены по площади более равномерно небольшими контурами.

Рис 8. Карты поверхности содержания гумуса в пахотном слое на у чашке 1, а-схема 1(1994). б-схема 1(1999)

Для характеристики распределения невязок были оценены параметры: медиана невязок, дисперсия невязок, сглаженная дисперсия невязок.

Поскольку распределение невязок в общем случае ассиметрично, то для характеристики изменения невязок в среднем были рассчитаны медианы невязок (измеряются в % гумуса), а также медианы для их значений невязок по модулю (медианы абсолютных невязок в табл. 5). Видно, что разности между средними (см. табл.1) значениями гумуса для вариантов опробования и медианы невязок близки. Это подтверждает стационарность распределения содержания гумуса в пространстве. Наибольшее расстояние наблюдается между

картой по схеме 1(1999 г.) и картой нижней части пахотного слоя, наименьшее - между картами схемы I. Если значения показателя на одной карте выше, чем на другой во всех точках, то значение медианы невязок равно медиане абсолютных невязок, как, например, для карты верхней части пахотного слоя и карты по схеме I (1999).

Дисперсия невязок (б,,2) показывает разброс невязок относительно среднего значения (табл.5). Она возрастает при сравнении с картой нижней части пахотного слоя (схема II (20-25 см)), поскольку дисперсия этой карты достаточно высокая.

Скользящая дисперсия невязок {б^о^ ) характеризует колебания скользящего среднего и представляет собой аналог пространственной скользящей дисперсии. Были рассчитаны скользящие средние значения абсолютных невязок с квадратным окном 10 х 10 м. Затем для всех скользящих средних была вычислена дисперсия. Она позволяет судить об изменениях местоположения крупных (100м2) контуров на картах. Скользящая дисперсия (зтоу2) невязок составляет 0,002-0,01%2. Низкие значения скользящей дисперсии невязок свидетельствуют об отсутствии областей на сравниваемых картах, где значения показателя резко отличаются. Основное варьирование невязок сосредоточено на линейных расстояниях до 14 м. Как было показано выше, распределения содержания гумуса для каждого способа опробования можно охарактеризовать нормальным законом. Предположим, что изменение содержания гумуса на каждой из карт происходит независимо. Тогда дисперсия для разности двух независимых случайных величин будет равна сумме дисперсий для каждой из них (Дмитриев, 1995). Для каждой пары сравниваемых карт были рассчитаны (табл. 5): сумма дисперсий исходных данных (5ИСХ2), то есть были сложены дисперсии, приведенные в табл. 1; сумма дисперсий по картам (в,2), а именно, вычислялась дисперсия массива интерполированных значений для каждой карты, а затем эти дисперсии попарно суммировались. Таким образом, должно равняться дисперсии невязок, то есть э«2 По критерию Фишера можно проверить, являются ли однородными. Для этого было рассчитано отношение Для всех случаев это отношение больше критического для

рассчитанного нами числа степеней свободы. Можно видеть, что 2 2 2 2

Таким образом, все совокупности интерполированных зна-

Таблица 5

Дисперсии содержания гумуса при сравнении для разных схем опробования научастке 1 (сетка интерполяции для карт 200х 200точек)

Сравниваемые карты Сумма дисперсий Дисперсия невязок Отношение дисперсий

ДЛЯ исходных данных для значений ■ карты общая скользящая

Схемы (участок 1) С * °исх с 2

1(1994) 11 (5-10 см) 0,27 0,10 0,068 0,003 1,5

1(1994) 1Ц20-25 см) 0,43 0,24 0,184 0.010 1.3

II (5-10 см) И-(20-25 см) 0,42 0,18 0.136 0.007 1,3

II (5-10 см) 1(1999) 0,25 0,05 0,034 0,002 1.5

Н-(20-25 см) 1(1999) 0,41 0,19 0.164 0,009 и

1(1994) 1 (1999) 0,26 0,11 0,068 0.003 1.6

чений гумуса для разных вариантов опробования на участке 1 нельзя считать независимыми. Отношение (б,2/ б,,2) может служить критерием для оценки похожести карт. Так, наибольшее отличие имеют карты нижней части пахотного слоя и карта, построенная по схеме I (1999).

Коэффициент ранговый корреляции Спирмена между значениями медиан всех невязок, дисперсий невязок, скользящей дисперсии и коэффициентами корреляции (табл. 4) равен нулю. Таким образом, анализ невязок при сравнении карт несет дополнительную информацию о схожести карт в качестве усредненной оценки разности значений свойства в каждой точке карты.

Было изучено влияние условий интерполяции (числа точек интерполяции и метода интерполяции) на результаты геостатистического обследования. Увеличение числа точек интерполяции от 900 до 40000 не повлекло за собой значимого изменения значений медиан невязок и дисперсий невязок для всех пар карт. Таким образом, сетка интерполяции 30 на 30 точек достаточна для сравнения карт.

Визуально, карты, построенные методом кригинга, имеют более сглаженные контуры, по сравнению с картами, построенными методом обратных расстояний. Коэффициенты корреляции для пар карт, построенных методом обратных расстояний, оказались несколько выше, чем между картами, построенными методом кригинга.

О 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

А Б

Рис 9. Карты содержания гумуса в пахотном слое на участке 1.

А- схема I (1994); Б- схема I (1999)

Коэффициент корреляции между картами, простроенными по методу кригинга и теми же картами по методу обратных расстояний, изменяется от 0,88 до 0,96, медианы невязок пренебрежительно малы, значения медианы абсолютных невязок составляют 0,04-0,11% гумуса. Дисперсия невязок между картами, построенными разными методами составляет 0,003-0,015 %2, что значительно ниже, чем между картами разных схем. По этим значениям для параметров невязок можно судить о диапазоне их варьирования.

Опираясь на построенные карты содержания гумуса, возможно выделение на поле однородных по свойству участков, или, как принято называть в точном земледелии, зон управления. На карте 1994 г. визуально были выделены следующие площади: полоса шириной 30 м вдоль левого края поля - выдел 1, центральная часть поля, площадью 140 м на 160 м - выдел 2, полоса вдоль верхней линии поля и правой кромки, - выдел 3 (рис. 9, А). Среднее содержание гумуса значимо повышается вдоль диагонали участка от левого нижнего угла до правого верхнего: 1,67% —> 1,93%—> 2, 31%. Таким же образом были разбиты данные опробования в 1999 г. Выделяется обедненная полоса вдоль левого края участка со средним значением 1,58% (рис. 9, Б). Сравнив карты 1994 г. и 1999 г. по выделам, можно сказать, что за пять лет сглади» лась разница между центральной частью поля и полосой у восточной кромки участка. Значимо понизилось содержание гумуса на выделе 3. Поскольку на

карте участка 2, размеры однородных контуров небольшие, выделение зон управления на этом поле нецелесообразно.

ВЫВОДЫ

1. Вариабельность содержания гумуса пахотного слоя дерново-подзолистых почв обладает пространственной структурой. С помощью геостатистических методов было выявлено, что диапазон пространственной скоррелированности не превышает 50 м. Возрастание дисперсии не пропорционально увеличению площади опробования: на расстояниях до 6 метров реализуется уже 50% от общего варьирования гумуса на площади 4 га, причем две трети из них приходится на варьирование на расстояниях до 10 см.

2. Способ опробования влияет на конечный результат обследования. Карты, построенные по данным двух способов опробования одного и того же участка, отличающихся расположением и густотой точек отбора проб, глубиной и способом изъятия образцов, похожи мало. Коэффициент корреляции между картами составляет 0,25-0,45. Расстояние между картами характеризуется медианами абсолютных невязок 0,27-0,33% гумуса.

3. Характер пространственных зависимостей для содержания гумуса пахотного слоя сохраняется во времени. Однако за пять лет без внесения удобрений содержание гумуса на базовом ключевом участке значимо снизилось на 0,17%, возрос вклад высокочастотных составляющих в общую дисперсию. При визуальном сравнении карта повторного опробования имеет сходные тенденции, однако расположение однородных контуров изменилось. Коэффициент корреляции между картами 0,34, медиана невязок 0,19% гумуса.

4. Разовое внесение органических удобрений приводит к повышению степени варьирования гумуса на расстояниях, меньших 1 м, однако, не влечет за собой сглаживания исходных трендов, проявляющихся вдоль линий опробования.

5. Характер контуров содержания гумуса в пахотном слое дерново-подзолистой почвы зависит от истории поля. Повышение степени окульту-ренности участка ведет к уменьшению расстояний, на которых наблюдается пространственная скоррелированность, т.е. к изменению масштаба неоднородности. Так, пространственная корреляция на Кирпичном поле проявляется

на расстояниях 50 метров, на Дурыкинском поле - на расстояниях 25 метров, на участках в Матвеево и Кончинино пространственные зависимости на расстояниях более 1 м не выявлены. Также не было выявлено пространственной корреляции содержания гумуса в слое 0-20 см на участке чернозема типичного.

6. Выбор метода интерполяции (метод обратного расстояния и обычный точечный кригинг) практически не влияет на прогнозируемую карту распределения гумуса. Карты, построенные методом кригинга, имеют более сглаженные контуры, по сравнению с картами, построенными методом обратных расстояний.

7. Исследование трансект может быть использовано как базовая информация для последующего площадного опробования. Предварительное линейное опробование может существенно снизить затраты, необходимые на обследование почв в пределах сельскохозяйственного угодья.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Готра О. Н., Мешалкина Ю. Л. Влияние способа опробования и метода интерполяции на картосхему распределения гумуса пахотного слоя дерново-подзолистой почвы // Тезисы докладов Ш съезда Докучаевского общества почвоведов «Почвы в XXI веке». Кн.З. Москва, 2000, с. 265-266.

2. Готра О. Н. Использование геостатистических методов для характеристики пространственной неоднородности содержания органического вещества в пахотном слое дерново-подзолистой почвы // Тезисы докладов Докучаев-ских молодежных чтений «Методологические проблемы современного почвоведения». Санкт-Петербург, 2001,с. 25.

3. Готра О. Н. Вариограмма как инструмент для исследования распределения почвенных свойств в пространстве на примере содержания гумуса в пахотном слое дерново-подзолистой почвы // Сборник статей «Масштабные эффекты при исследовании почв». М.: Изд-во МГУ, 2001, с. 234-239.

4. Готра О.Н.,. Мешалкина Ю.Л. Описание распределения гумуса в пределах одного поля на примере пахотного слоя дерново-подзолистой почвы // Вестник Московского университета, 2003,4, с. 3-8.

Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ Тираж 1экз. Заказ № 2Я

* -5103

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Готра, Ольга Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛЛВЛ 1. ВАРЬИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ГУМУСА В ПРЕДЕЛАХ

ОДНОГО ПОЛЯ.

1.1. Понятие «неоднородности» почвенных свойств.

1.2. Возможные изменения содержания гумуса во времени.

1.3. Изменение содержания гумуса в пространстве.

1.3.1. Диапазон варьирования гумуса в пространстве.

1.3.2. Причины варьирования содержания гумуса в пределах угодья.

1.4. Гумусное состояние почв и его связь с урожаем сельскохозяйственных культур.

1.5. Варьирование свойств черноземов.I g

ГЛАВА 2. ПОДХОДЫ И МЕТОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ И УЧЕТУ

НЕОДНОРОДНОСТИ ПОЧВЕННЫХ СВОЙСТВ В ПРОСТРАНСТВЕ.

2.1. Статистические методы.

2.2. Методы пространственной статистики (геостатистики).

2.3. Описание пространственных закономерностей с помощью сем и вар и о грамм.

2.4. Построение карт распределения отдельного почвенного свойства.

2.4.1. Методы интерполяции.

2.4.2. Ошибки интерполяции и точность карт.

2.4.3. Сравнение интерполяционных карт.

2.5. Учет варьирования содержания гумуса в пределах угодья в многолетних стационарных опытах.

2.6. Учет неоднородности почвенных свойств в координатном точном) земледелии.

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

-33.1. Этапы проведения эксперимента.

3.2. Объекты исследования.

3.2.1. Характеристика УОПЭЦ «Чашниково» (участки 1 и 2).

3.2.2. Группа участков 3 (ДФ ВНИИМЗ).

3.2.3. Участок 4 (Курская обл.).

3.3. Полевые исследования.

3.4. Лабораторные исследования и погрешности определения гумуса в разных лабораториях.

3.5. Технические решения и программное обеспечение.

ГЛАВА 4. ВАРЬИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ГУМУСА НА КЛЮЧЕВЫХ

УЧАСТКАХ.

4.1. Статистические характеристики содержания гумуса, связь с другими показателями.

4.2. Сопоставление результатов площадного опробования в зависимости от схемы опробования и времени обследовании участка.

4.3. Сопоставление результатов линейного опробования.

4.4. Сравнение результатов площадного и линейного опробования.

4.5. Доверительные интервалы для среднего и дисперсии в зависимости от числа точек опробования.

4.6. Варьирование параметров семивариограмм.

4.6.1. Варьирование параметров семивариограмм площадного опробования.

4.6.2. Варьирование параметров семивариограмм линейного опробования.

4.7. Изменение дисперсии с увеличением расстояния между точками.

ГЛАВА 5. СРАВНЕНИЕ КАРТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

ГУМУСА НА КЛЮЧЕВЫХ УЧАСТКАХ.

-45.1. Способы сравнения карт отдельных почвенных свойств.

5.2. Сравнение карт одного участка, построенных при разных способах опробования, и карт разных участков.

5.3. Влияние условий интерполяции на карту.

5.4. Способы выделения на поле участков однородных по содержанию гумуса.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Структура пространственной неоднородности содержания гумуса в пахотном слое дерново-подзолистой почвы в пределах одного поля"

Актуальность

Сельскохозяйственные угодья РФ в большинстве случаев нельзя назвать однородными ни по почвенным свойствам, ни по показателям плодородия. Причинами являются естественная неоднородность почвенного покрова пахотных территорий, неравномерность обработки и внесения удобрений, особенности севооборотов и др.

Исследование неоднородности пахотных почв необходимо для развития фундаментальных знаний о почве и сохранения ее разнообразия. Изучение пространственной вариабельности почвенных свойств на участках около 0,5-2 га актуально также для развития современных подходов при планировании многолетних полевых экспериментов (Фрид, 2002). В связи с развитием точного земледелия в развитых странах Запада и Америки (Mulla, 1996; Якушев и др., 2002), работам российских ученых, посвященных исследованиям о системах земледелия, адаптированных к ландшафту (Васенева и др., 1998; Кирюшин, 2000; Шабаев, Медведев, 1998), разработки топоориентированных технологий (Дубровин, Левчук, 2001; Шеповалов, 1997; Kurtener, Badenko, 2000) возникают задачи, связанные с описанием закономерностей пространственного изменения агрохимических свойств почв и показателей урожайности на уровне отдельного производственного поля. Для их решения применяются подходы на основе геостатистики (Гумматов и др., 1992; Кузякова, Кузяков, 1997; Мешалкина, 2001; Мешалкина, Самсонова, 1999).

Геостатические приемы широко используются в компьютерных программах для построения интерполяционных карт. В почвоведении такие карты (карты изолиний) строятся для отдельных почвенных свойств. Важной задачей является разработка чувствительного критерия для сравнения карт, полученных для разных объектов.

Большой объем экспериментального материала по обследованию сельскохозяйственных угодий, накопленный в почвоведении, делает актуальной проблему сравнения и объединения разновременных и разнокачественных результатов.

На важность изучения варьирования гумуса указывали Ф.И.Козловский и А. А. Роде (1976), относя гумус к признакам, «индицирующим варьирование почвенных свойств», то есть к признакам, изменение которых влияет на характер варьирования динамических показателей. Зная вклад варьирования на малых расстояниях в общую пространственную вариабельность гумуса, можно существенно сократить затраты при оценке запасов гумуса, при расчете баланса углерода и при решении задач, где требуется распространить вертикальные модели, например, модели массопереноса, на некоторую площадь.

Поэтому целью работы было исследовать структуру пространственной неоднородности содержания гумуса пахотного слоя дерново-подзолистой почвы на участках, сопоставимых по площади с сельскохозяйственными угодьями, с помощью геостатистических методов. Под результатами геостатистического исследования мы будем понимать как модели пространственных зависимостей (семивариограммы), так и интерполяционные карты.

Задачи

1. Велявить общую структуру пространственной неоднородности пахотного слоя дерново-иодзолистых почв но содержанию гумуса.

2. Сравнить результаты двух способов опробования одного и того же объекта, отличающихся расположением и густотой точек отбора проб, глубиной и способом изъятия образцов.

3. Оценить изменения пространственной структуры гумусного состояния пахотного слоя дерново-подзолистых почв за 5 лет.

4. Изучить влияние разового внесения удобрений на характер варьирования гумуса вдоль линии опробования в многолетних полевых опытах.

5. Сравнить результаты однотипного опробования двух участков дер но во-подзол и стой почвы, отличающихся степенью окультуренности и гранулометрическим составом почвы; сопоставить их с результатами по пространственному распределению гумуса пахотного слоя чернозема типичного.

Научная новизна

Работа является продолжением серии работ по исследованию вариабельности пахотных дерново-подзолистых почв, начатых под руководством профессора Е. А. Дмитриева.

Впервые на всем доступном материале изученно варьирование параметров семивариограмм, характерное для распределения гумуса в пахотном слое дерново-подзолистых почв. Впервые был оценен вклад варьирования на малых расстояниях в общее варьирование содержания гумуса на всей площади обследования.

Дамная работа является первой, где на реальном объекте моделируется ситуация полного повторного обследования ноля с помощью геостатистических методов по двум разным схемам опробования, а также повторением одной из этих схем с интервалом в пять лет.

Впервые было изучено влияние разового внесения органических удобрений на параметры семивариограмм гумуса вдоль линии опробования в многолетних полевых опытах.

Впервые были предложены и применены критерии для количественной оценки похожести карт распределения свойства на малых площадях.

Практическая значимость

В настоящей работе изложены прикладные аспекты анализа пространственно-распределенных данных, которые могут быть использованы при выборе стационарных участков для планирования многолетних полевых экспериментов. Результаты диссертационной работы также могут быть использованы при оценке запасов гумуса или при расчете баланса углерода, когда требуется по обследованию локального участка оценить пространственное варьирование содержании гумуса в пахотном слое дерново-подзолистой почвы на сельскохозяйственном угодье.

Результаты диссертационной работы могут быть использованы при мониторинге сельскохозяйственных земель. Например, предложенная модификация случайно-стратифицированного отбора почвенных проб дает возможность репрезентативно оценить варьирование почвенных свойств на различных расстояниях. Описанные в работе способы построения и анализа карт могут быть использованы для оценки изменения пространственного распределения агрохимических, почвенных свойств, урожаев, а также для выделения на основе интерполяционных карт зон управления.

Автор выражает благодарность проф., д.ф-м.н. Ю.Н. Благовещенскому за предложенные подходы к сравнению карт; доценту, д.б.н. В. П. Самсоновой за помощь в проведении полевых работ и доброжелательные консультации; сотрудникам кафедры общего земледелия за помощь на практической стадии работы и поддержку на всех ее этапах; зам. директора ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии д.б.н. И. И. Васеневу за предоставленные исходные данные по исследованию чернозема; проф. Альфреду Штайну (A.Stein, Сельскохозяйственный университет г. Вагенинген, Голландия) за предоставленный набор геостатистических программ.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Готра, Ольга Николаевна

Результаты исследования позволяют дать ряд рекомендаций при исследовании пространственной структуры свойств пахотных почв в пределах одного поля. Правильный выбор масштаба опробования в зависимости от целей исследования может существенно уменьшить затраты полевых обследований (см. вывод 1).

При проведении агрохимических обследований пахотных земель^ необходимо учитывать, что структура варьирования гумуса в пахотном слое дерново-подзолистых почв зависит от степени окультуренности участка (см. вывод 5).

Потерю информации из-за фрагментарности опробования можно избежать, оптимизируя схему отбора почвенных проб. Предложенная модификация случайного стратифицированного отбора образцов дает возможность репрезентативно оценить степень варьирования свойств почв на различных расстояниях и может успешно применяться при геостатистических обследованиях почв.

При планировании полевых работ необходимо учитывать, что на результаты геостатистических исследований почв в большей мере влияет способ получения исходных данных (см. вывод 2).

-98-ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Готра, Ольга Николаевна, Москва

1. Абрукона В. В. Пластическая прочность пахотного горизонта дерново-подзолистой почвы // Почвоведение, 1995, № 4, с. 454-460.

2. Ахтырцев Б. П., Соловиченко В. Д. Изменение запасов гумуса в лесостепных и степных почвах под влиянием интенсивного земледельческого использования и водной эрозии // Почвоведение, 1984, №3, с. 84-90.

3. Ахтырцев Б. П., Соловиченко В. Д. Почвенный покров Белгородской области. Воронеж, 1988, 241 с.

4. Ахтырцев Б.П., Сушков В.Д. Почвенный покров Липецкой области. Воронеж, 1983, 265 с.

5. Безуглова О. С., Звягинцева 3. В., Горяинова П. В. Потеря гумуса в почвах Ростовской области // Почвоведение, 1995, № 2, с. 175-183.

6. Белобров В. П. Варьирование некоторых химических и морфологических свойств дерново-подзолистых почв в пределах элементарных почвенных ареалов и классификационных групп // Почвенные комбинации и их генезис. М. "Наука", 1972, с. 115-123.

7. Большаков В.А. Надежность анализа почв: проблемы и решения ^(Жилищно-аналитические методы). Почв ин-т им. В. В. Докучаева. М.,1992, 143 с.

8. Боровиков В. П., Боровиков И. П. STATISTICA. Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. М., 1997, 608 с.

9. Важенин И. Г. Применение метода вариационной статистики в почвенно-агрохимичеких исследованиях // Почвоведение, 1963, № 2,с.43-57.

10. Васенева Э. Г., Дёгтева М. Ю., Шредер Д. Перспективы исследования антропогенной динамики почвенного покрова в системах прецизионного земледелия // Антропогенная деградация почвенного покрова и методы ее предупреждения. М., 1998, с. 158-159.

11. Винь Ч. Влияние рельефа, окультуривания и различных систем удобрения на гумусовое состояние дерново-подзолистых суглинистых почв. Автореферат на соискание ученой степени кандидата биологических наук. МСХА, 2000, 24 с.

12. Возможности современных и будущих фундаментальных исследований в почвоведении. М. ГЕОС, 2000, 138 с.

13. Ганжара Н. Ф. Гумус, свойства почв и урожай // Почвоведение, 1998, №7, с.812-819.

14. Ганжара Н. Ф., Борисов Б. А., Шевченко А. В. Зависимость урожая от состояния органического вещества дер но во-подзол истых почв // Актуальные вопросы почвоведения: в сб. науч. тр. ТСХА, 1987, с. 3-8.

15. Ганжара Н. Ф., Середова Е. М. Критерии оптимизации режима органического вещества в пахотных почвах // Известия ТСХА, выпуск 3, 1998, с. 113-122.

16. Ганжара Н. Ф., Хохлов В. Г. Сезонная динамика содержания органических веществ в дерново-подзолистых почвах Смоленской области // Известия ТСХА, выпуск 6, 1978, с. 95-100.

17. Готра O.I I., Мешалкина IO.JI. Описание распределения гумуса в пределах одного ноля на примере пахотного слоя дерново-подзолистой почвы // Вестник Московского университета, 2003, №4, с. 3-8.

18. Григорьев Г. И. Неоднородность почвенного покрова и ее виды в подзолистой зоне // Почвоведение, 1970, № 5, с. 30-38.

19. Гришина Л. А., Моргун Л. В. Пространственное варьирование содержания гумуса и азота в пахотном слое дерново-подзолистых почв // Агрохимия, №11, 1978, с. 88-96.

20. Губер А. К., Архангельская Т. А. О существовании особого гидротермического режима серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом: в сб. Масштабные эффекты при исследовании почв, МГУ, 2001, с. 186-196.

21. Гумматов Н. Г., Жиромский С. В., Мироненко Е. В. Геостатистический анализ пространственной изменчивости водоудерживающей способности серой лесной почвы // Почвоведение, 1992, № 6, с. 52-62.

22. Дайненко Е. К., Нешатаев Ю.Н., Анализ структуры почвенного и растительного покрова Казацкой степи ЦЧЗ им. В.В. Алехина // СПИ и методы ее изучения, М., 1973, с. 170-188.

23. Денисова Н. В. Формы неоднородности почвенного покрова Черноземной зоны (43) Среднего Поволжья // Крупномасштабная картография ночв и ее значение в сельском хозяйстве черноземной зоны, М., 1976, с. 3-55.

24. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении, Москва, 1995,319 с.

25. Дмитриев Е. А. Элементы организации почвы и структура почвенного покрова // Почвоведение, 1993, №7, с. 23-30.

26. Дмитриев Е. А., Благовещенский Ю. Н., Самсонова В. П., Жевелева Е. М. Пространственное варьирование содержания гумуса в дерново-подзолистой почве // Биологические науки, 1983, № 6, с. 92-97.

27. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М., «Колос», 415 с.

28. Доспехов Б. А., Мазурина В. А. Варьирование агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы и методика отбора почвенных проб в полевом опыте // Агрохимия, 1970, № 9, с. 86-94.

29. Дубин В. Н. Агрохимическое обследование почв: методология, состояние и перспективы, экологическое значение // Агрохимикаты, урожай и окружающая среда, Кишинев, «Штица», 1990, с. 37-58.

30. Дубровин В.А., Левчук Н.С. Перспективы дифференциации основной обработки почвы Разработка почвообрабатывающих машин, адаптированных к технологиям "точного земледелия". // Тракторы и с.-х. машины, 2001; № 2, с. 32-34.

31. Жарова Е. В., Самсонова В. П. Устойчивость пространственных структур агрохимических свойств пахотной дерново-подзолистой почвы // в сб. Масштабные эффекты при исследовании почв, МГУ, 2001, с. 229-234.

32. Иванов А.Л, Кирюшин В.И. Моделирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия на примере Владимирского ополья // Тез.докл.Ш съезда Докучаевского общества почвоведов. М., 2000; Кн.1, с. 128-129

33. Иванникова Л. А., Мироненко Е. В. Теория регионализированных переменных при исследовании пространственной вариабельностипоказателей агрохимических свойств почвы // Почвоведение, 1988, № 5, с. 113-121.

34. Ильвес Л. И., Лобзева Г. А. Пестрота и оптимальные параметры свойств почв на долголетних кормовых угодьях // Неоднородность свойств почв и урожайность сельскохозяйственных культур в Северо-западной зоне РСФСР: в сб. науч. тр., Л., 1985, с. 27-33.

35. Карпачевский Л. О. Изменчивость свойств почв в зависимости ог структуры биогеоценоза // Почвенные комбинации и их генезис, М., 1972, с. 138-149.

36. Кауричев И. С., Романова Т. А. Структура почвенного покрова и типизация земель. М. Изд-во МСХА, 1992, с. 151.

37. Кирюшин В. И. Адаптивно-ландшафтные систем!,i земледелия -основа современной агротехнологической политики России // Земледелие, 2000, №3, с. 4-6.

38. Когут Б. М. Трансформация гумусного состояния черноземов при их сельскохозяйственном использовании. Автореферат на соискание звания доктора с.-х. наук. Москва, Почвенный ин-т им. В. В. Докучаева, 1996.

39. Козловский Ф. И. Методы изучения солевого режима почв // Методы стационарного изучения почв. М., 1977, с. 88-166.

40. Козловский Ф. И. О принципах стационарного исследования почв // Принципы организации и методы стационарного изучения почв, М., «Наука», 1976, с. 34-61.

41. Козловский Ф. И. Почвенный индивидуум и методы его определения // Закономерности пространственного варьирования свойств почв иинформационно-статистические методы их изучения. М. Наука, 1970, с. 42-59.

42. Козловский Ф. И., Роде А. А. Выбор участков для стационарных исследований, их первичное изучение и организация наблюдений на них // Принципы организации и методы стационарного изучения почв, М., «Наука», 1976, с. 62-94.

43. Кондрашкина М. И. Влияние размера и формы образца на информацию о почвенном объекте: Автореферат диссертации канд. биол. наук // МГУ им. М.В.Ломоносова. Факультет почвоведения 1991, 24 с.

44. Корнблюм Э.А. Основные уровни морфологической организации почвенной массы // Почвоведение 1975, №9, с.36-48.

45. Кузнецова И.В., Савин И. Ю., Силаков С. Н., Коновалов С. Н. Сравнительная оценка и пути оптимизации агрофизических свойств черноземов в различных структурах почвенного покрова // Почвоведение, №4, 1993, с.40-51.

46. Кузякова И. Ф., Кузяков Я. В. Влияние микрорельефа напространственное варьирование содержания гумуса в дерново-подзолистойj гпочве в условиях длительного полевого опыта./Почвоведение, 1997, № 7,цс. 823-830.

47. Кузякова И.Ф. Романсиков В.А.; Кузяков Я.В. Применение метода геостатистики при обработке результатов почвенных и агрохимических исследований // Почвоведение. 2001, № 11, с. 1365-1376.

48. Локалина Т. В. Влияние размера почвенного объекта на информацию о нем // в сб. Масштабные эффекты при исследовании почв, МГУ, 2001, с. 251-254.

49. Матерон Ж. Основы прикладной геостатистики. М. 1968. 407 с.

50. Мешалкина Ю. Л. Геостатистика как инструмент исследования пространственной вариации почвенных свойств // в сб. Масштабные эффекты при исследовании почв, МГУ, 2001, с. 153-162.

51. Мешалкина Ю.Л., Самсонова В. Г1. Международный симпозиум «Новые достижения в геостатистике» (Состоялся 19 авг. 1998 г. в Монпелье, Франция) // Почвоведение, 1999, №9, с. 1176-1177.

52. Минина Т. Н. Пестрота гумусового состояния почв и урожайности зерновых культур // Неоднородность свойств почв и урожайность сельскохозяйственных культур в Северо-Западной зоне РСФСР, в сб. ггауч. тр. Ленинград, 1985, с. 20-27.

53. Михеев В.В.Концепция возделывания сахарной и кормовой свеклы // Тракторы и с.-х. машины, 2000; № 1, с. 27-29.

54. Наконечная М. Л., Акулов П. Г., Чухман О. Д., Явтушенко В. Е. Вопросы сохранения плодородия черноземов на склонах // Почвоведение, 1995, №3, с. 23-30.

55. Орлов Д. С. Варьирование содержания органического вещества и окислительно-восстановительного потенциала в пахотном горизонте дерново-среднеиодзолистых почв // Биологические науки, 1969, № 3 с 113-117.

56. Орлов Д. С., Бирюкова О. И., Розанова М. С. Реальные и кажущиеся потери органического вещества почвами Российской Федерации // Почвоведение, 1996, № 2, с. 197-207.

57. Орлов Д. С., Гришина Л. А. Практикум по химии гумуса. Уч. Нос. М. МГУ, 1981,256 с.

58. Орлов Д. С., Овчинникова М. Ф. Комплексная химическая характеристика почв Нечерноземья. М. Изд-во МГУ, 1987.

59. Перепелица В. М., Раковский В. Д. Пространственная нестрога содержания гумуса в почве основная причина его высокой сезонной изменчивости // Агрохимия, 1990, № 9, с. 87-94.

60. Поздняков А. И., Ковалев Н. Г., Позднякова А. Д. Электрофизика в почвоведении, мелиорации, земледелии. Москва-Тверь, 2002, 279 с.

61. Почвенно-агрохимическая характеристика АБС «Чашниково», 1986, 2 части.

62. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная информация. ВИНИТИ, Москва, 1999, № 11, 136 с.

63. Прохорова 3. А. Изучение неоднородности свойств дерново-нодзолистых почв, пестроты урожайности и связи между ними //

64. Теоретические основы и методы определения оптимальных параметров свойств почв. М., 1980, с. 104-118.

65. Прохорова 3. Л., Фрид А. С. Изучение и моделирование плодородия почв па базе длительного полевого опыта. М., «Наука», 1993, 190 е.

66. Рац М. В. Структурные модели в инженерной геологии. М. 1973.

67. Родионов Д. А. К вопросу о статистической однородности геологической совокупностей // Геохимия, 1965, № 4, с. 466-473.

68. Розанов Б. Г. Морфология почв. М. МГУ, 1983, 322 с.

69. Романенков В. А., Виэн 3. Оптимизация стратегии отбора почвенных проб в агроэкосистеме дерново-подзолистых почв на склонах // В сб. Масштабные эффекты при исследовании почв, МГУ, 2001, с. 223-229.

70. Романенков В. А., Кузякова И. Ф. Новые методологические подходы к проведению агроэкологических полевых опытов в ландшафтном земледелии // Современные проблемы опытного дела. Материалы международной научно-прктической конференции, 2000, Т.1, с. 140-145.

71. Самсонова В. П., Мешалкина Ю. Л., Дмитриев Е. А. Структуры пространственной вариабельности агрохимически важных свойств пахотной дерново-подзолистой почвы // Почвоведение, 1999, № 11, с. 1359-1366.

72. Сорокина Н. П. Элементарные почвенные структуры на полях Курской опытной станции // Крупномасштабная картография почв и ее значение в сельском хозяйстве Черноземной зоны, М., 1976, с. 155-169.

73. Сорокина Н. П., Когут Б.М. Динамика содержания гумуса в пахотных черноземах и подходы к ее изучению // Почвоведение, 1997, № 2, с. 178-184.- 10983. Титлянова Л.Л., Наумов Л. В. Потери углерода из почв Западной

74. Сибири//Почвоведение, 1995, №11, с. 1357-1362.

75. Фрид Л. С. Некоторые алгоритмы оценки влияния масштабов обследования при изучении пространственной характеристики свойств почв // в сб. Масштабные эффекты при исследовании почв, МГУ, 2001, с. 146-153.

76. Фрид А.С. Пространственное варьирование и временная динамика плодородия почв в длительных полевых опытах. Москва. 2002, 80 с.

77. Фридланд В. М., Столбовой B.C. Опыт изучения пространственного варьирования некоторых свойств черноземов, развитых под лесом в зоне лесостепи (на примере лесного массива «Соловьятник» ЦЧЗ им. Алехина) // СПП и методы ее изучения, М., 1973, с. 189-194.

78. Хохлов В. Г. Органическое вещество дерново-подзолистых почв Смоленской области; автореферат диссертации канд. С.-х. Наук / ТСХА, М.,1980, 23 с.

79. Шабаев А.И, Медведев И.Ф. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия основа рационального природопользования // Защит, лесоразведение и мелиорация земель в степных и лесостепных р-нах России. -Волгоград, 1998, с. 98-99

80. Шеин Е.В., Милановский Е. Ю. Пространственная неоднородность свойств на различных иерархических уровнях основа структуры и функций почв // Сборник статей «Масштабные эффекты при исследовании почв». М.: Изд-во МГУ, 2001, с. 47-61.

81. Шеповалов В.Д. Тоноориентированные технологии растениеводства с использованием спутниковых навигационных систем // Науч.-техн.прогресс в с.-х.пр-ве. -Минск, 1997, С. 46-47- 11091. Юлии Ф.А. Методика агрохимических исследований М. Колос, 1980 с

82. Якушев В.П., Полуэктов Р.А., Смоляр Э.И., Топаж А.Г. Использование ГИС в точном земледелии (аналитический обзор) // Агрохимический вестник, №1, 2002, с. 34-39.

83. Beurden S. А. Н. A. van; Riezebos Н. Th. The application of geostatistics in erosion hazard mapping // Soil Technol, т. 1, № 4, 1988, p. 349-364.

84. Bouma J., Brower J., Verhagen A., Booltink H. W. G. Site specific management on field level: high and low tech approaches// Bouma J. et al. (eds.) Eco-regional approaches for sustainable land use and food production, 1995, 453-473.

85. Brus D.J., J.J. de Gruijter Random sampling or geostatistical modeling. Choosing between design-based and model-based sampling strategies for soil. Geoderma 1997, 80, p. 1-59.

86. Brus D.J., L.E.E.M. Spaetjens, J.J de Grujter A sampling scheme for estimating the man extractable phosphorus concentration of fields for environmental regulation // Geoderma 89, 1999, p. 129-148.

87. Burgess T.M., Webster R. Optimal interpolation and isarithmic mapping of soil properties. I. The semivariogram and punctual kriging. II. Block kriging // Journal of Soil Science, 1980, vol. 3, p. 315-341. 1980

88. Burrough P. Л. Soil variability: a late 20th century view // Soils and fertilizers, vol. 56, N5, 1993, p.529-562.

89. Cochran W. G. Sampling Techniques, 3rd edition, Wiley, New York, 1977, 428 pp.

90. Cressie, N. and Hawkins, D. M., Robust estimation of the variogramm. Math. Geol., 1980, N12, p. 115-125.

91. Cristakos G., Olea R. A. Sampling design for spatially distributed hydrogeologic and environmental processes/ Adv. Water Resour. 1992, N15, p. 219-237.

92. Gascuel-Odoux C., Boivin P. Variability of variograms and spatial estimates due to soil sampling: a case study // Geoderma, 1994, 62, 165-182.

93. Goovaerts P. Geostatistics in soil science: state-of-the-art and perspectives Геостатистика в почвоведении: состояние и перспективы. Обзор. (США). Geoderma, 1999; Vol.89, N 1/2, p. 1-45.

94. Gotway С. A at. al. Comparison of Kriging and Inverse-distance Methods for mapping Soil parameters // Soil Sci. Soc. Am. J., 1996, 60, p. 1237-1247.

95. Groenigen J.W. van; Siderius W., Stein A. Constrained optimization of soil sampling for minimization of the kriging variance. Geoderma, 1999, vol. 87, N 3/4, p. 239-259.

96. Hendricks Frassen H. J. W. M., van Eijnsbergen A. C., Stein A. Use of the spatial prediction techniques and fazzy classification for mapping soil pollutants // Geoderma, 77, 1997, p. 243-262.

97. Laslett G. M., McBratney А. В., Pahl P. J., Hutchinson M. F. Comparison of several spatial prediction methods for soil pH // Journal of Soil Science, 1987, №38, p. 325-341.

98. McBratney А.В., Webster R. Choosing functions for semi-variograms of soil properties and fitting them to sampling estimates // Journal-of-Soil-Science, 1986, №37, p. 617-639.

99. Meshalkina, J. L., Stein, A and Dmitriev, Ye. A. 1995. Spatial variability of penetration data on Russian plots in different land use // Soil Technology, 1995, № 8, p. 43-59.

100. Meshalkina, J. L., Stein, A., Makarov O. A. Spatial variability of soil contamination around a sulphureous acid producing factory in Russia // Water, Air and Soil Pollution , 1996, № 92, p. 289-313.

101. Mulla D.J. Mapping band managing spatial patterns in soil fertility and crop yield // Soil Specific Crop Management/ P.C. Roberts, R.H. Rust and

102. W.E.Larson eds. American Society of Agronomy. Madison, Wis. USA, 1996, p. 835-854.

103. Odeh I. O., McBratney А. В., Chittleborough D.J. Fuzzy-c-means and kriging for mapping soil as a continuous system // Soil Science Soc. Am. J. 1992, №56, p. 1848-1854.

104. Papritz A., Webster R. Estimating temporal change in soil monitoring: I Statistical theory // European Journal of soil science, 1995, № 46, p. 1-12.

105. Papritz A., Webster R. Estimating temporal change in soil monitoring: II Sampling from simulated fields, 1995, № 46, p. 14-27.

106. Robert P. Characterization of soil conditions at the field level for soil specific management // Geoderma, 1993, №60, p. 53-72.

107. Russo, D., Design of an optimal sampling network for estimating the variogram // Soil Sci. Soc. Am. J., 1984, № 48 p. 708-716.

108. Samara J. S., Singh V. P. Spatial dependence of siol reclamation // Soil Technol., 1990, №3, p. 153-165.

109. Schung E., Murphy D., Evans E., Haneklaus S., Lamp J. Yield mapping and application of yield maps to computer-aided local resource management // Soil Specific Crop Management, 1993, p. 87-93.

110. Stein A., Hoogerwerf M., Bouma J. Use of soil-map delineation to improve (co)-kriging ofpoint data on moisture deficits // Geoderma 1988, №43, p. 163177.

111. Utset A., Lopez Т., Diaz M. A comparison of soil maps, kriging, and a combined method for spatially predicting bulk density and field capacity of ferrasols in the Havana-Matanzas Plain // Geoderma, 2000, № 96, p. 199-213.

112. Webster R. Quantitative spatial analysis of soil in the field // Advances in Soil Science 1985, № 3, p. 1-70.

113. Webster R., Burgess T.M. Sampling and bulking strategies for estimating soil properties in small regions // Journal of Soil Science, 1984, №35, p.127-140.

114. Webster R., Oliver M. A. Sample adequately to estimate of soil properties. Journal of Soil Science, 1992, № 436, p. 177-192.

115. Wright N.A. Soil fertility variograms from "true point sampling" on 20.0, 0.9, and 0.1 meter grids in two fields // Communic.in Soil Sc.Plant Analysis, 1998; Vol.29,N 11/14, p. 1649-1666

116. Yfantis E. A., Flatman G.T., Behar J. V. Efficiency of kriging estimation for square, triangular and hexagonal grids // Mathematical Geology, 1987, № 19, p. 183-205.