443.вероятностно статистические модели свойств почвы (на примере каштановых почв кулундинской степи)

На правах рукописи

МИХЕЕВА Ирина Виюгоровна

ВЕРОЯТНОСТНО-СТАТИСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СВОЙСТВ

ПОЧВЫ

(на примере каштановых почв Кулундинской степи)

Специальность 03.00.27 — почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Москва- 2002

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Работа выполнена в Институте почвоведения и афохимии Сибирскогоотделения РАН

Официальные оппоненты

доктор биологических наук, профессор Шеин Е В

доктор биологических наук, профессор Карпухин А И

доктор технических наук, профессор Полуэктов Р А.

Ведущая организация Почвенный институт им В В Докучаева

Зашита состоится » ^о » trjj.jfpf, /Jl№2 r в /^f час

на заседании диссертационного совета Д 220 043 02 в Московской

сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева

Адрес 127550, Москва И-550, ул Тимирязевская, 49 Ученый совет МСХА

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ МСХА

Отзывы на автореферат, в двух экземплярах, заверенные печатьюорганизации, просьба присылать по указанному адресу ученому секретарюдиссертационного совета

Автореферат разослан _'_' ' i''_r

*'~

Ученый секретарьдиссертационного совета,кандидат биолотических наук В В Говорина


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ -: .^~<Актуальность темы исследования. Мониторинг компонентов окружающей средыявляется одной из наиболее актуальных научных проблем в связи с антропогенными иестественными изменениями биосферы. Основные задачи, возникающие при этом:анализ, оценку и прогноз изменений свойств почв невозможно выполнить корректно,без знания их пространственной вариабельности, от которой зависит методикаисследований, точность, достоверность оценок и ценность прогнозов. Мониторингсвязан с получением, накоплением, хранением, обработкой и анализом массовыхданных о состоянии почвенных объектов. Это„требует дальнейшего развитияматематических, в том числе вероятностно-статистических методов, что определяетсяестественной вариабельностью почвы даже в пределах однородных объектов(Кзрпачевский^968;^. Дмитриев.^ 1983--И др.). При этом функцией факторовпочвообразования являются не константные значения почвенных признаков, анекоторый диапазон их варьирования. Вероятностную структуру встречаемостиотдельных значений свойства в интервале варьирования отражаетвероятностное распределение, которое является полной и универсальнойхарактеристикой случайной величины, или ее моделью. Статистический способполучения этих моделей основан на подборе и подгонке по экспериментальнымданным, как вида, так и параметров функций распределений. В работах многихавторов показано, что эмпирические статистические распределения свойств почвызакономерны и часто отличны от нормального распределения (Гаусса) (Важенин, 1963;Савич, 1972 и др.), однако имеющиеся в научной литературе сведения об ихматематических функциях отрывочны, а иногда противоречивы, что определяетнеобходимость дальнейших исследований по . этой теме. Вероятностныераспределения свойств почв по массовым данным необходимы для достовернойколичественной оценки состояния и изменений почв, для более точных земельно-оценочных,-инженерно-мелиоративных, экономических, информационных расчетов, атакже математического моделирования почвенных процессов, как в научных, так и впрактических целях. В настоящее время свойства почвы характеризуются без учета ихестественной вариабельности, хотя сама вариабельность является важнойхарактеристикой протекания почвообразовательных процессов, поэтому актуальнымявляется изучение ее, как закономерного проявления свойств в генетическом профиле,при различных факторах почвообразования и способах использования почвы. Всовременных физических представлениях о развитии сложных открытых системподчеркивается фундаментальная. сущность вариабельности, " что приводит копределенным вероятностным законам; которым подчиняются их свойства (Николис,"Пригожий, 1990). Все это придает исследованиям и математическому описаниювариабельности почвенных признаков актуальное научно-методологическое,теоретическое и методическое значение.

Цель исследования. Изучение закономерностей вариабельности свойств почвы ивероятностно-статистическое моделирование для разработки статистических методовдостоверной оценки состояния и изменений почв.Задачи исследования:1. Выработать концептуальные математические и вероятностно-статистическиемодели вариабельности свойств почвы.

2. На основе массовых и экспериментальных фактических данных изучить"'закономерности вариабельности свойств почвы на разных уровнях организации:профильное распределение статистических характеристик вариабельности;чувствительность вариабельности к факторам почвообразования; устойчивость иизменчивость вариабельности при антропогенных процессах.


Методы и объектОсновной метод исследования - статистико-аналитический. Статистический анализосуществлялся с использованием стандартных процедур известных пакетов программ,а также новых разработок факультета прикладной математики и информатикиНовосибирского Государственного Технического Университета. Вероятностно-статистические распределения свойств почвы получены с использованием известныхи новых методических подходов. Для нескольких десятков известных функцийраспределения по фактическим данным оценивались параметры по методумаксимального правдоподобия. Робастность оценок параметров распределенийобеспечена оптимальным группированием данных. Проверка множества гипотезосуществлялась с использованием нескольких статистических критериев согласия, чтообеспечило однозначный выбор функций распределения, наиболее близкоаппроксимирующих фактические данные. Всего в работе проанализировано околошестисот выборок, идентификация .вероятностных, распределений проведена дляболее ста. В диссертации использованы материалы сплошных крупномасштабныхисследований значительной территории (16 тыс.км2) каштановых почв юго-западаКулундинской степи, сформированных на древних озерно-аллювиальных отложениях.Вариабельность свойств изучена в пределах почвенных разновидностей.Лабораторные исследования почвенных образцов выполнены по единым стандартнымметодикам. На основе полученной информации нами создан банк данных о свойствахпочвы в индивидуальных профилях (около 4000 профилей). Объем полученныхвыборок составлял 50-600 значений. Фактические данные о флуктуациях свойствпочвы на близких расстояниях, при выровненных факторах почвообразования,получены путем траншейных исследований.Научная новизна

Предложено выделять три категории изменчивости свойств почвы на каждомуровне организации: неоднородность, вариабельность и флуктуации в зависимости отвыровненное™ факторов почвообразования.

Количественно изучена вариабельность свойств в пределах разновидностейкаштановых почв в литокатене от песка рыхлого до среднего суглинка в автоморфныхи полугидроморфных условиях. Показано, что гранулометрический состав являетсяфактором, определяющим вариабельность почв, а вероятностно-статистическиераспределения содержания гранулометрических фракций определяются процессамилитогенеза, дефляцией и почвенными процессами. Выявлена однотипность среднегосоотношения фракций гранулометрического состава во всех разновидностяхкаштановых почв на одной территории аллювиального генезиса.

С использованием новых методических подходов определены математическиефункции и параметры вероятностных распределений свойств каштановой почвыразличных разновидностей. Показано, что полученные функции адекватно отражаютзакономерности изменения вариабельности почвенных признаков в генетическихгоризонтах, при различиях факторов почвообразования, а так же при современныхантропогенных процессах, то есть являются вероятностно-статистическими моделямисвойств почвы. Это позволяет использовать эти функции в качествестатистического эталона для оценки состояния почвы, геологических,ландшафтных и антропогенных процессов с учетом ее вариабельности.Теоретическая значимостьИспользование новых методических подходов к анализу распределений позволилоперейти от эмпирических статистических к математическим функциям вероятностныхраспределений. Результаты статистического исследования показали, чтовероятностные распределения свойств почвы описываются большим наборомфункций распределений: семейства Джонсона, семейства экспоненциальных.


экстремальных (минимального или максимального) значений, показательных,нормальных, Вейбулла, логнормапьных, Коши и, в редких случаях - Накагами и бета-распределением 1-го рода. В диссертации обоснована закономерность «волны»вероятностных распределений почвенных свойств-в зависимости от факторов ипроцессов почвообразования, заключающаяся в взаимосвязанном изменении сдвига,рассеяния и формы распределения. Это объясняет большое, разнообразиематематических моделей распределений, и дает основу для дальнейшего построенияболее универсальной модели.

Модели вариабельности свойств почвы в пределах элементарных почвенных ареаловV могут послужить базой для построения более общей модели почвенного покрова, и

.необходимы для развития теоретических представлений о почве.Установлено, что вероятностные распределения почвенных признаков являютсядиагностическими характеристиками, позволяющими достоверно оценивать почвенныесвойства, .с учетом всей их вариабельности. Это позволяет следить за почвеннымипроцессами и изменениями состояния почвенных объектов.Защищаемые положения

1. Полной количественной характеристикой свойства почвы является характеристика еговариабельности, отражаемая математической функцией вероятностно-статистическогораспределения (ВСР).

2. ВСР свойств почвы характеризуются большим разнообразием математическихфункций, различающихся как по сдвигу, рассеянию, так и по форме. ВСР чуткореагируют на изменение факторов почвообразования, даже при близких интервалахварьирования. Небольшие изменения выражаются различием параметровраспределений, при более существенных - меняется тип распределения.

3. Антропогенные процессы приводят к изменению математических функций ипараметров ВСР свойств почвы. Анализ изменения ВСР дает информацию обустойчивости к изменениям локальных участков, что позволяет делатьдифференцированную количественную оценку фактических изменений свойств почвы.Наблюдаются три основных варианта изменения ВСР свойств почвы: изменениевероятностей значений при постоянном интервале варьирования; сжатие илирасползание распределения и сдвиг распределения.Научно-прикладное значение и пути реализации1. Статистические исследования в пределах одного подтипа каштановых почв,проведенные на основании большого массива данных, показали, что вариабельностьсвойств почвы в большой мере определяется гранулометрическим составом. В связи сэтим в названии почвы предлагается характеристику гранулометрического составаприводить сразу после характеристики подтипа. , , > •2. Вероятностно-статистические модели дают наглядную и компактную формуколичественного описания свойств почв с учетом вариабельности. Многочисленныеданные крупномасштабных и детальных почвенных обследований могут бытьсвернуты путем указания типов вероятностных распределений признаков и ихпараметров. По этим характеристикам легко восстановить сами кривыераспределения и использовать для необходимых расчетов с точностью, котораядругими способами недостижима. Вероятностно-статистические распределения даютвозможность использовать вероятностные подходы (например, метод Монте-Карло)для имитационного математического моделирования почвенных процессов иинформационных советующих систем.3. Вероятностно-статистические модели свойств шести разновидностей каштановых итрех разновидностей лугово-каштановых почв юго-запада Кулундинской степи,полученные в работе, могут быть использованы для практических целей. Результатыисследования положены в основу банка данных о состоянии почв Кулундинской степи


и используются при создании математического и информационного обеспечениямониторинга почв4 В результате статистического анализа большого массива фактических данныхполучены достоверные оценки изменения содержания гумуса и гранулометрическихфракции в каштановых почвах при дефляции и почвозащитном земледелии Такжевыполнена оценка изменения содержания солеи обменных катионов игранулометрических фракции год воздействием орошения слабоминерализованноиводой гидрокарбонатно натриевого состава5 Концептуальная схема информационного и математического обеспечениямониторинга почв служит основой для создания системы банков данныхматематических методов и моделей обеспечивающих достоверность анализа ипрогноза изменении свойств почв в результате современных антропогенных иестественных процессовВклад автора в разработку проблемыАвтором выполнена постановка задач исследования методологические и теоретическиеразработки моделей формирование банка данных статистический анализ и обобщениерезультатов Полевые исследования пространственных флуктуации и вариабельностисвойств почвы з также сбор данных проведен совместно с к б н Кузьминой ЕД Авторявляется инициатором и руководителем проекта "Исследование почвенномвариабельности и моделирование ее структуры и динамики РФФИ (N 94 04 11506)Апробация и публикация результатов исследованииРезультаты исследовании докладывались на региональных российских и международныхконференциях симпозиумах и съездах посвященных вопросам почвоведения экологиирационального природопользования на конференции *Ландшафтно-экологические основыприродопользования и природоустроиства" в Целинограде (1989) на ученых советах ИПАСО РАН (1993 1996 2000) на научно-практической конференции О создании единойрегиональной системы мониторинга окружающей природной среды и здоровья населенияСибири (1996) и Третьем россииско корейском симпозиуме по науке и технике (1999) вНовосибирске на Международной конференции стран Содружества "Экология и Физикапочв" в Пущино (1992) на международных симпозиумах МОП "Genesis and Control ofFertility of salt affected soils* в Волгограде (1991) и "Sustainable management of salt affectedsoils in the and ecosystem* в Каире (1997) на съездах Российского оЬщества почвоведов вСанкт Петербурге (1996) и Суздале (2000) на международной конференции Проблемыантропогенного почвообразования* (1997) и Всероссийской конференции "Антропогеннаядеградация почв и почвенного покрова" (1998) в Москве Основные результатыисследовании по теме диссертации опубликованы в 34 работах из них 2 — в журнале"Почвоведение" на русском и английском язь ках Опубликована Ьрошюра сметодическими рекомендациями "Анализ изменении свойств почвы по изменению ихстатистического распределения" Опубликована монография (2001)Структура и объем работыДиссертация состоит из введения 3 основных разделов в 7 главах научно практическихпредложении и выводов Работа изложена на 360 страницах включая 62 таблицы ииллюстрирована 61 рисунком Список использованной литературы насчитывает 187 работна русском и 40 работ на английском языке

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫРаздел I Основы изучения вариабельности

Методологические и теоретические аспекты почвенной вариабельности (Глава 1)Анализ научной литературы показал что за последние 40 лет как в русской

науке так и в зарубежной проведены разноаспектные исследования почвеннойвариабельности Развиваются методики для записи и хранения данных почвенныхсъемок, методы многомерной статистики численной и непрерывной классификациигеостатистические методы мупьтимасштабные подходы фрактчпы и наконец


исследования, основанные на теории хаоса. Тем не- менее, вероятностно-статистическое представление о почве, о необходимости которого писал Е.А.Дмитриев (1995), все еще не является общедоступным, поэтому дальнейшиеисследования вариабельности не менее актуальны. '

Современная методология рассмотрения открытых сложных систем, какойявляется почва, предполагает представления об их • иерархической организации.Иерархические уровни пространственной организации почв и почвенного покроварассматривались в работах российских авторов [Розанов, 1983; Воронин, 1986;Фридланд, 1972; Годельман, 1991; Дмитриев 1993, а также в работах зарубежныхавторов Wagenet, Bouma and Hutson, 1993; N.B.BIiss and Sh.W.Waltman, 1994 и других],при этом выделялись, как правило с некоторыми расхождениями, уровни организации:от молекулярного до планетарного. В таблице 1 представлены уровнипространственной иерархической организации почв и почвенного покрова, в которой забазовый уровень i выбран уровень 'почва". В нашем исследовании, опираясь навыделенные уровни, как матрицу, выделены уровни вариабельности.

Т а б л и ц а 1Иерархические уровни организации почв и почвенного покрова

Уровень организации'

/' + 6 Планета Земля

/+ 5 Континенты

1 + 4 Страны, провинции

1 + 3 Почвенные регионы

/ + 2 Бассейны, катены

1 + 1 Поле (полипедон)3

/ Почва (педон*)/ - 1 Почвенный горизонт

г - 2 Агрегатная структура

/- 3 Элементарныепочвенные частицы

г * 4 Молехулярнэя система

Факторы и процессы, определяющие пространственнуювариабельность2

Космические, геологические.

Экзогенез

Географическое положение

Климат, породы

Ландшафтные процессы, рельеф

Агрогенные процессы, дефляция, эрозия

Факторы почвообразования,элементарные почвенные процессы

Гранулометрический состав, содержание гумуса

Минералогия, дисперсность материала

Элементный состав минералов

Рассмотрение почв и почвенного покрова, как сложной многоуровневойсистемы, приводит к необходимости так же рассматривать и факторы, и процессы,

определяющие почвенную вариабельность. Вариабельность почвы связана с

колебаниями факторов почвообразования разного уровня организации, являясь

количественным срезом проявления суммы почвообразовательных процессов,

выраженных в пространстве. Разномасштабность почвенной вариабельности

определяется разномасштабностъю химических, физических, биологических,

геоморфологических и геологических процессов. Процессы и факторы нижних

По Bl iss and Waltman,1S94Обозначены фрагментарно к требуют доработкиЭл^к^чтер1'ый пэчъекный ареал (ЭПА) по Фридланяу


уровней организации вносят свои вклад в варьирование свойств почвы на болеевысоких уровнях организации в виде флуктуации Кроме того на каждом уровнедействуют свои специфические причины вариабельности а именно колебанияфакторов данного уровня при большом размахе которых выделяются различныепочвенные объекты В связи с этим нами предложено рассматривать три категорииизменчивости свойств гочвы на каждом уровне организации неоднородность — призначительном изменении факторов почвообразования вариабельность — гри ихнезначительных колебаниях и флуктуации при выровненных факторахпочвообразования (рис 1)

, к " . а — 1 i

Рисунок 1 Соотношение различных категории количественного варьирования

Неоднородность каштановых почв определяется различиями факторовпочвообразования в пределах одной почвенно климатической зоны в зональномплане - усилением засушливости с севера на юго восток и континентальное™ сзапада на восток, различиями почаообразующих пород и их генезиса На исследуемойтерритории неоднородность определяется геологическими закономерностямиаккумуляции и переноса гранулометрических фракции при аллювиальном и эоловомгенезисе приведшем к формированию различных литологических разновидностей

Основной причиной вариабельности почвы является чувствительность еесвойств к колебаниям факторов почвообразования особенно гранулометрическогосостава и микрорельефа которые существенно влияют на водный режимпоступление органического вещества и более интенсивное проявление почвенныхпроцессов Колебания факторов почвообразования определяют изначальнопарцеллярный характер почвенного покрова [Карпачевскии 1968] Процессыпочвообразования приводят к тому что границы парцелл размываются <э колебаниясвойств приобретают характер вариабельности Исследования вариабельностипоказали что при всей несомненной роли факторов их гопичесг^аснили связь со


значениями почвенных свойств может быть небольшой и не строгодетерминированной [Дмитриев, 1983].

Флуктуации свойств почвы определяются локальными количественнымиразличиями проявления элементарных почвенных процессов, которые имеют местопри выровненных факторах почвообразования. Флуктуации дает сам процесспочвообразования, поскольку многие микропроцессы, протекающие в почвах, такие какобразование агрегатов, трещин, каналов, стохастичны. Гидродинамическаянеустойчивость фронта движения влаги, даже в абсолютно однородных почвах,приводит к формированию внутри почвенного профиля "пальчатой" структуры [Смагин,1999]. Многие почвообразовательные процессы идут не фронтально, а локально, собразованием в почвенном профиле микрозон, существенно различающихся похарактеристикам w[raA>KHeB__jAy Дрц_ 1988], что, в конечном итоге, приводит кварьированию количественных значений влажности, содержания веществ и других ха-рактеристик почвы на очень близких расстояниях. Кроме того, флуктуацииусиливаются малыми колебаниями факторов, особенно гранулометрического состава.

Пространственные колебания и флуктуации приводят к тому, в каждойотдельной точке значения почвенного свойства различаются, причем одни значенияхарактеризуются большей вероятностью, а другие меньшей. Зависимостьвероятности (частоты) проявлений значений свойства от самих этих значенийописывается функцией вероятностного (статистического) распределения.Центральные значения, как правило, характеризуют наиболее вероятное проявлениесвойства, соответствующее тем условиям, когда процессы, его формирующие,сбалансированы при заданных факторах почвообразования. Крайние, менеевероятные, значения соответствуют тем условиям, когда причины, ведущие кубыванию, или к возрастанию, превалируют. Такое соотношение вероятностейприводит к тому, что чаще всего, кривые вероятностного распределения (вдифференциальном виде) имеют куполообразную форму.

Для того, чтобы представить изменение вероятностно-статистическогораспределения (ВСР) при протекании какого-либо процесса, ведущего кзакономерному изменению количественного выражения почвенного свойства,рассмотрим модель на рисунке 2. Пусть аккумулятивный процесс Y,спровоцированный каким-то изменением внешних условий естественного илиантропогенного происхождения, приводит к возрастанию количественного выражениясвойства X почвы, исходно имеющего симметричное распределение с небольшбйдисперсией (рис. 2 А).

Тогда значительный рост дисперсии и правая асимметричность (рис. 2 Б)реализации свойства Х(Х1,Х2,...,Хп) в пространстве свидетельствует о том, чтонебольшая часть значений X, существенно превышающих моду, соответствуетучасткам почвенного покрова, проявляющим отзывчивость на данное изменениевнешней среды. В то же время, основная часть значений X сохраняет "небольшие"величины, вследствие того, что участки почвенного покрова, которым соответствуютэти значения, проявляют несколько большую устойчивость к воздействию."Следовательно, возникшая правая асимметричность ВСР говорит о слабомраспространении или начальной стадии развития процесса Y на исследуемойтерритории. При постоянных внешних условиях, провоцирующих развитие процесса Y,статистическое распределение свойства X примет симметричную форму с большейдисперсией (рис. 2 В).


• -•it

. n f

i n f

n f

PncjTiOfc. 2 Модель изменения вероятностно-статистического распределен ыА Д - этапы изменения

Если дальнейшее развитие процесса Y возможно то левая асимметричностьраспределения (рис 2 Г) свидетельствует о приближении к предельномупространственному распространению процесса Верхняя граница варьирования вгаком случае достигая своего предела не возрастает а основная часть значениигруппируется вокруг своей моды располагающейся в верхней части возможногоинтервала варьирования Дальнейшее развитие процесса приведет к уменьшениюразброса значении а форма распределения при этом станет ближе к симметричной(рис 2 Д). что при небольшой дисперсии говорит о законченности процесса наисследуемой территории При рассмотрении процесса ведущего к убыванию порядоксмены формы распределения обратный (рис 2 Д А)

Таким образом наличие предела фиксирует верхнюю или нижнюю ветвьвероятностно статистического распределения и тогда при изменении другой ветвисущественно меняется его форма Происходит своеобразная "волна" распределенияПри этом меняются его статистические показатели среднее дисперсия асимметрияэксцесс Следовательно по поведению ВСР можно диагностировать естественныевозможные пределы измененияРезюме Фундаментальная сущность вероятностно-статистических распределении

обусловлена тем что они являются структурными характеристиками статистическихсистем и характеризуют целостные свойства системы показывая при этом какотдельные ее элементы соотносятся с целым Распределения выступают как основа


своеобразного системного статистического видения мира. Рассмотренная модельизменения вероятностно-статистического распределения при протекании процессовговорит о том, что форма распределений одного и того же свойства может быть оченьразнообразной. В почвоведении, как впрочем, и во многих других областях науки,математические функции вероятностно-статистических распределений признакоа покадоподлинно не известны или не обоснованы. Своим исследованием мы попыталисьликвидировать этот пробел - в главах 4, 5, 6 и 7 проведен анализ и идентификацияматематических функций вероятностно-статистических распределений различныхсвойств каштановых и лугово-каштановых почв.Объект и методика исследования (глава 2)

Объектом исследования в нашей, работе является вариабельность свойствкаштановой почвы. Современными методами математической статистики былидетально проанализированы архивные данные крупномасштабных почвенныхобследований значительной территории. Почвенные исследования проводились натерритории площадью около 16 тыс. кв км (около 200 км с севера на юг и 80 км сзапада на восток), которая расположена в юго-западной части Кулундинской степи(Рисунок 3). Климат здесь отличается засушливостью и континентальностью. Рельефпредставляет собой спабо-полого-волнистую равнину. Почвенный покров на 70%представлен каштановым почвами и на 30% - пугово-каштановыми., луговыми,солонцами и солончаками разной степени гидроморфности.

Схема расположения территории исследования

55

75 80 - -.Рисунок 3. Схема расположения территории исследования

Каштановые почвы характеризуются значительной пестротой по гранулометрическомусоставу: здесь распространены почвы от рыхло-песчаной до среднесуглинистойразновидности, что является следствием озерно-аллювиального генезиса территории.


Наиболее распространенными из них являются супесчаные и легкосуглинистые почвы,которые имеют хорошо и равномерно окрашенный гумусовый горизонт с равномернымуплотнением и глубоким вскипанием. С увеличением содержания физической глиныдоля глубоковскипающих почв падает до 20 % за счет увеличения доли обыкновенных.Содержание гумуса в исследуемых почвах 1-3 %, в зависимости от разновидности.Гранулометрический состав в значительной мере определяет физические свойства иводный режим, что в случае незаселенных пород и автоморфности, определяетхимические свойства почвы. Емкость обмена от 7 до 25 мг.экв. на 100 г почвы, всоставе поглощенных оснований доминирует кальций - 75-80 %, магний составляет20-25 %, а натрий - менее 1 %. Физические свойства верхних горизонтов каштановыхпочв удовлетворительные. Скважность достигает 48-50 %, максимальнаягигроскопичность 1-5 % при молекулярной влагоемкости 9-12 %, полеваявлагоемкость 16-22 % (Панфилов, 1973).

Изучение флуктуации свойств проводилось нами "'траншейным способом.Траншеи длиной 6 метров закладывались на каштановой супесчаной почве вабсолютно выровненных условиях (по литологии, микрорельефу, растительности,обработке) на различных вариантах использования (целина, пашня, орошаемаяпашня) и вскрывали все генетические горизонты. Образцы отбирались из каждогогоризонта в 20-22-кратной повторное™ (рисунок 4). Химические анализы быливыполнены в стандартизованной лаборатории, где ошибка анализов не превышала10%. Фактическая дисперсия свойств во много раз превышает ошибки лабораторныхопытов, являясь показателем пространственного варьирования.

ГоризонтА

Е1

В2

ВС

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

*

Рисунок 4. Схема траншейного исследования

Вариабельность почв изучалась по массовым данным сплошныхкрупномасштабных почвенных исследований (масштаб 1:25000), проводимых вразличное время, на одной и той же территории, по стандартным методикам:материалы почвенно-дефляционного обследования 1965 года; почвенной съемки1975 года; а так же двух почвенно-мелиоративных обследований на орошаемыхмассивах в 1982 и 1989 гг. Все полученные результаты лабораторных анализовпослужили основой банка данных. Банк данных представляет собой совокупность базданных, в которых хранится информация обо всех почвенных профилях, в различные


11

моменты времени, при различном состоянии почв. Информационные записисоответствуют отдельным генетическим горизонтам или слоям почвы, аинформационные поля - почвенным свойствам, а именно: содержание гумуса,содержание фракций гранулометрического состава, мощность горизонтов,' содержаниесолей, рН и другие. База данных по траншейным исследованиям ' содержитинформацию по 120 почвенным профилям. Базы почвенных данных по 65,' 75 году, атакже по орошаемым почвам в 82 и 89 годах содержат информацию по 1000 профилямкаждая.

Перед проведением статистического анализа данные в пределах подтипа почвыбыли сгруппированы, основываясь на почвенно-генетических принципах. Анализстатистических характеристик свойств почвы и их вероятностно-статистическихраспределений был проведен в пределах почвенных разновидностей, как наиболееоднородных единиц почвенного покрова. Правильность такой группировки былаподтверждена унимодальностью полученных вероятностно-статистическихраспределений свойств.

Важным методическим моментом является способ количественного отражениявариабельности. Этот вопрос недостаточно изучен, поэтому в своей работе • мыиспользовали разные количественные показатели величины варьирования:стандартное отклонение (или дисперсия), коэффициент вариации, интервалварьирования (отрезок между минимумом и максимумом), межквартильный размах{отрезок, отделяющий 50% центральной части выборки). В работе анализировалисьследующие показатели: m — среднее значение, s — стандартное отклонение, CV —коэффициент вариации, А — коэффициент асимметрии, Е — коэффициент эксцесса,mm - минимум, max - максимум, Q2s — нижний квартиль, Qn — верхний квартиль, атакже нижний и верхний дециль.

Для исследования статистических распределений в работе использовалисьдва подхода: во-первых, судили о его форме по таким выборочным характеристикамкак среднее значение, дисперсия, коэффициенты асимметрии и эксцесса, выборочнымквантилям различной дробности. Использование больших выборок давало правосудить о форме вероятностного распределения по этим характеристикам иуверенность в том, что полученные оценки дают значения близкие к генеральнымзначениям.

Второй подход заключался в идентификации вероятностных распределений(Лемешко, 1995) по фактическим данным, характеризующим вариабельность свойствпочвы в пределах разновидностей (Михеева, Кузьмина, 2000). При этом длянескольких десятков известных математических функций распределений пофактическим данным находились оценки параметров максимального правдоподобия.Робастность оценок параметров обеспечивалась оптимальным группированиемданных. Гипотезы о согласии выборочного и теоретического распределенияпроверялись по шести параметрическим и непараметрическим критериям (х2 Пирсона,отношения правдоподобия, Колмогорова, Смирнова, критериев шг и П г Мизеса). Посовокупности значений статистик этих критериев выбиралось единственное


вероятностное распределение наиболее близко аппроксимирующее фактическиеданные, вероятность этого получалась как правило больше 0 98

В таблице 2 приведены функции плотности вероятностных распределениинаиболее часто определяемых в нашем исследовании где f(x) - функция плотностивероятностного распределения величины if d, d, f l t)} параметры которыехарактеризуют сдвиг рассеяние и форму распределения (набор параметров у каждогораспределения свои) Сдвиг (аналог среднего значения) характеризует положениекривой вероятностного распределения на оси абсцисс по которой изменяютсязначения признака рассеяние (аналог дисперсии) характеризует степень разбросазначении параметры формы (если они есть) имеют разную интерпретацию в случаеразных распределении например у экспоненциапьных распределении параметрформы характеризует степень сжатости или растянутости центра распределения

Проведенное исследование вероятностных распределении свойств почвы впределах разновидностей позволило определить функции и параметрыраспределении наиболее точно описывающие статистические данные по почвеннымсвойствам Это позволяет обоснованно рассматривать эти функции каквероятностно-статистические модели или статистические эталоны (ВСРэталоны) свойств почвы

РАЗДЕЛ II ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ КАК ФУНДАМЕНТАЛЬНОЕ СВОЙСТВО ПОЧВЫИспользование концепции иерархических уровней (Глава 1) позволяет

рассматривать почвенный покров на разных уровнях организации а иерархическийдисперсионный подход [Дмитриев 1978] — рассматривать составляющиеварьирования как условно независимые Исходя из этого дисперсия свойства почвыв пределах однородного объекта (ЭПА) на уровне i+1 может Ьыть представлена в видесуммы дисперсии

(1) ст2 и - <т\ + О-'Ф + сг2„ +ег <Ф гае

а , - дисперсия определяемая варьированием вызванным локальнойнеоднородностью элементарных почвенных процессов при выровненных факторахпочвообразования образование пор трещин конкреции микрозон в пределахпочвенного профиля и т п Эта дисперсия отражает количественные флуктуациисвойства почвы

СГ*Ф отражает меру варьирования почвенного свойства вследствиемикроколебании факторов почвообразования которые не выводят за рамкитаксономической единицы генетической классификации но в то же времяпозволяют выделение контуров по данному свойству в пределах ЭПА в Ьолеедетальном масштабе или при других классификационных критерияха1 о -дисперсия определяемая неоднородностью почвенного свойства вследствиенеоднородности антропогенного фактора На целине это слагаемое равно нулюа ОФ - определяется неоднородностью почвы вследствие разной "инерционностиотдельных участков почвенного покрова по отношению к антропогенному фактору

Выражение (1) позволило оценить долю составляющих ет и с Ф В суммарной

вариабельности а ,\ что будет рассмотрено ниже


13

Таблица 2.Функции плотности наиболее часто определяемых статистических распределений

Название Функция плотности

Su-Джонсона" Г 1

вГ' vl".+1

СемействоЭкспоненциальных

Двойноепоказательное

МаксимальногоЗначения

МинимальногоЗначения•

— ех3

Нормальное i ,—*}

Ln-нормальное

Lg-нормальное

Вейбулла

Коши

Нэкагами


Вариабельность свойств каштановой почвы в предельно однородных условияхпочвообразования(Глава 3)

Флуктуации свойств почвы в выровненных условиях изучались на основетраншейного исследования в генетических горизонтах целинной неорошаемойпахотной и длительно орошаемой каштановой с>песчанои почвы В диссертацииобсуждаются все статистичесхие показатеги этого варьирования в таблице 3приведены оценки дисперсии

Таблица 3Дисперсия* флуктуации свойств каштановой супесчаной почвы

горизонт А горизонт В1Признак | Целина I Пашня I Орошение | Целина | Пашня | Орошение |

2 75

Признак

Мощность горизонта см

Содержание гумуса °»

Содержание ила %

Содержание солеи %

Р Н

ЕКО мг экв на ЮОгСодержание обменного

Na %Содержание обменного

Са %

Содержание мелкогопеска %

горизонт В2Целина

2 11

0 09

1

0 010 381 47

0 37

5 21

6 11

Пашня

5 88

^ 006

1 2 _j

0 0070 1 8

0 921 • •

0 4Э

Орошение ) Цепина

5 JJ 1 1 66

011 | не опр

1 4

0 022

0 43' 3 3

1

0 008

0 730 Б 2

2 34 { 0 76

5 85 1 6 | неопр

„. ' SS I 4 09

горизонтПашня

133

неопр

2

0 0050 1

0 95

0 41

неопр

8 52

ВСОрошение

11 Ь

Не опр

4 2

0 082

0 24_ 322

1 41

не опр

9 0S

"стандартные отклоненияИз данных (Табл 3) видно что дисперсия флуктуации мощности горизонтов вцелинной почве плавно снижается вниз по профилю В пахотных почвах резковозрастает дисперсия мощности горизонта В2 а на орошении и горизонта ВССледовательно дисперсия флуктуации мощности иллювиальных горизонтов зависитот способа использования почвы и фактически определяется водным режимомДисперсия флуктуации содержания гумуса в горизонте А целинной почвымаксимальна вследствие неравномерности поступления органического вещества Вгоризонтах В1 и В2 эта дисперсия значительно меньше В пахотных почвах в горизонтеА пах размер флуктуации гумуса резко сокращается особенно при орошении Этообъясняется механическим перемешиванием и равномерным протачиванием верхнихгоризонтов В неорошаемой пахотной гочзе дисперсия флуктуации гумуса вниз го


15

профилю уменьшается, а в орошаемой, наоборот, возрастает, вследствиевнутрипрофильного перемещения гумуса под действием щелочной поливной воды.Дисперсия содержания солей в горизонте А пахотной почвы существенно снижается посравнению с целиной, а на орошении резко возрастает. В первом случае - эторезультат перемешивания и более равномерного промачивания осадками, во втором- привноса солей со слабоминерализованной поливной водой. Дисперсии флуктуациисодержания солей резко возрастают в более глубоких горизонтах. Дисперсиясодержания гранулометрических фракций существенно уменьшается вверх попрофилю на всех типах использования, следовательно, почвообразование приводит ксглаживанию флуктуации гранулометрического состава. В верхнем горизонтедисперсии содержания фракций почти не зависят от их средних значений, то есть,проявляется гомогенизирующая роль • почвообразования. Анализ показал, чтофлуктуации свойств почвы,. их профильное распределение зависят от условийпочвообразования и способа использования и, по сути, являются генетическимпризнаком почвы. В почве подверженной антропогенному воздействию доляфлуктуации почвенных свойств в суммарной вариабельности снижается, а рольколебаний факторов почвообразования возрастает.

Сопоставление количественных показателей флуктуации и вариабельности(таблица 4) показывает, что флуктуации свойств существенно меньше.

Таблица 4Сопоставление показателей флуктуации и вариабельности свойств в горизонте Акаштановой супесчаной почвы

Показатель

Мощностьгоризонта, см

Содержаниегумуса, %

Содержание ила,%

РН

ЕКО. мг.эивЛООг

Содерж. обмен.Са, мг.эке

Содерж. обмен.Na, мг.экв

Содерж. солей, %

Содерж.физ.глины.%

Содерж. крупн.песка,%

Содерж. мелкогопеска.%

Диапазон варьирования

флуктуации

18-28

1,26-1,74

10,8-13.0

6,3-6,9

10,7-11,7

8.6-9,8

0,14-0,22

0.0130.02

13,0-19,4

53.6-65.7

8эриаб-ть

11.0-35.0

0.8-2.61

4,7-13.2

7.7-16.0

6.1-14.2

0,01-0,39

17,0-19,3

15-20

2.0-44.6

37.4-73,2

Коэффициентвариации, %


11

7

5

2

3

3

12

12

7

10

5

варизб-ть

34

21

15

4

18

20

125

3 0

8

34

20

Дисперсия


2.49

0.11

0,6

0,130,3

0.39

0.02

0.002

0.62

1,69

2.83

вэриэб-ть

6,9

0.31

1.51

0,27

2

1,61

0.1

0.01

1.46

8.22

9.23

F*

7,7

7,9

6.3

44.4

17,0

25.0

25.0

5.5

23,7

10,6

Вкладдисперсиифлуктуации

36%

35%

40%

4 8 %

15%

24%

20%

20%

4 2 %

2 1 %

3 1 %

"F-критерий Фишерачем вариабельность, в пределах разновидности почвы. В горизонте А каштановойсупесчаной почвы дисперсия флуктуации составляет 20-40% от дисперсиивариабельности.Резюме. Вариабельность свойств почвы внутри элементарных почвенных ареалов на20-40% определяется локальными флуктуациями элементарных почвенных процессови на 60-80% колебаниями факторов почвообразования, что соответствует золотомусечению.


Вариабельность и вероятностно-статистические модели свойств каштановой и

пугово-каштановои почвы в пределах элементарных почвенных ареалов {Глава

41Колебания содержания фракции гранулометрического состава один из

факторов определяющий неоднородность вариабельность и флуктуации почвыПричиной этих колебании является естественная попигенетичностьгранулометрического состава и наличие водных и эоловых фаз в истории развитиятерритории Одновременное с почвообразованием протекание процессов ветрозоиэрозии {антропогенной и геологической) приводит к сортировке гранулометрическихфракции Колебания в содержании гранулометрических фракции как известновызывают различие характеристик алагоудерживания и влагопроводности кгследовательно водного режима что влечет за собой колебания других почвенныхсвойств Придавая особое значение структуре гранулометрического состава былиисследованы соотношения всех фракции во всех разновидностях каштановои почвыПри этом оказалось что все разновидности имеют устойчивую одинаковую кривуюсоотношения фракции что дает основание считать это соотношение формулойгранулометрического состава (рисунокб)

60

50

4 0

3 0

20

10

0

I

\1

11

t[

1-*-

ип пыль пыль пь льмелкая средний крупная

песок песокмелкий крупиь и

Разновиднсн/п (

дрыхло песч^н<зя

— связно песчанэя

легко супесчаная

гяисело супесчаная

1егкосуглинистэя

средне^углиниотая

Гранулометрические фракции (по Кзчинскому)

Рисунок 5 Средние Значения содержания фракции в разновидностях каштановых почв °о(формула гранулометрического состава)

Кривая имеет четко выраженный для всех разновидностей минимум — содержаниесредней пыли и максимум — содержание мелкого песка Хотя соотношение фракциигранулометрического состава однотипно во всех разновидностях но в то же времясодержание всех фракции существенно и неодинаково варьирует в пределахразновидностей {Михеева Кузьмина 2000) В большей степени варьируют крупныефракции что связано с аллювиальным происхождением почвообразующих пород и


17

дефляционными периодами 8 генезисе каштановых почв. В работе изучались• статистические характеристики содержания гранулометрических фракций во всех. разновидностях каштановых почв, в таблице 5 они представлены на примере

каштановой тяжело-супесчаной почвы.Таблица 5 .'

Статистические характеристики содержания гранулометрических фракций

мS

cv.%Mil)

MaxMax-min

Q «

O75-42S

AE

run BCP

M

sCV.%

Min

max

Max-min

С-и

Qrs

Q7S-Q25

AE

Гил BCP

M

S

Minmax-

илистаяфракция

7,891,5115аз

17,0513,856,958,731,78

0.68*2,74* .

10,682,93

27

1.226,6525.458,7712,483,710.6*1.59"

9,682,461,74

17,16

мелкаяпыль

5.851,4925

1,0413.7

12.665

6,781,780,01

_.tJ57t-

Su-Джонсона

' . -

5,861,6729

1,1915,2

14,014,826,781,96

0,67*2,8*

Зи-Джонсона

3,61 -1,730.289.19

средняяпыль

3,691.464 0

0,1

14.1214,022.8

4,321.52

.1.62*. 6.79*..

3,651.54 1

0,1610,8

10,642,754,371.621.3*3.5*

физ. глина крупнаяПЫЛЬ

мелкийпесок

горизонт А (п=685)17,391,46

8

152 0 -5

.16,1.18,72,6

0,12. -1,24*

9,26 '46,74. 3.75 9.23

41 . 200,16' 9,442,6 ' 72,71

42,44 63,317,27 4110,69 53,163,42 12,163,1* -0.54*

22,4*. . 0.63*Минимального

Su-Джонсона значения

Горизонгд В1 (п~Б85)20.23,62

18

11.638.1526,5517,522,34.8

0.7'1,2*

9.61 - 45.143,44- 8,58

36 190.95 ; 9,547,5 71

• 45.55 61,57,53 39,08

11.15 51,33.62 12.22

2.71* -0.29*24* -0,1

МинимальногоSu-Джонсока значения

горизонте (слой 100-150см) п=1091,44

, 0,98 . .0,075,22

4,73 61.842.72 8,260,28 14,93

13,48 76.51

крупныйпесок

24,118.22

• . 34 i5.5

62,1856.6818.2228.7210.5

. 0,77*1,12*

Su-Джонсона

23.18•7,36

32

5.951.9

4 6

17,627.910,3

0.41*0.25

Вейбулла

. 18,539,31

4,64

6SПримечание. Заездочкой здесь и далее в таблицах обозначены статистически значимые

коэффициенты асимметрии и эксцесса - : • • .

. < Особенностью вероятностно-статистических распределений (ВСР) содержаниягранулометрических. фракций .является узкая центральная часть, что вызываетстатистически значимый.коэффициент эксцесса, а также наличие асимметрии. Типраспределения содержания илистых и пылеватыу. фракций, в основном, Su-Джонсона,мелкого песка -.распределение минимального значения,.а крупного — Вейбулла.Характерная черта, почвообразования в засушливых степях - расчленение профиляпо содержанию - ила;-отражается различием ВСР .содержания...илистой фракции в


горизонтах А и В1 как по сдвигу так и по рассеянию (Рис 6) В то же время ВСРсодержания пылеватых частиц в этих горизонтах очень близки Исследование ВСРсодержания фракций песка показывает что на них оказывают влияние дефляционныепроцессы для мелкого песка это отражается сдвигом для крупного - изменениемтипа распределения

"2=^—

ноое*осоQ0)О

Лf -Оо^о

ё

о

о

о

а

о

о

О

о

эв

3 4

З О

£ 3

ЖХ

13

ов

X

Содержание Фоакцщ». % [Рисунок б Вероятностно-статистические распределения содержания гранулометрическихфракции в горизонтах А и В1 каштановой тяжело супесчаной почвы (тип и параметрыраспределении здесь и далее -смотри в диссертации Табл 4 24)

На рисунке 7 видно что вероятностно статистические распределениягранулометрических фракции в каштановых почвах одной разновидности а двухсоседних геоморфологических районах отличающихся по абсолютным отметкам игеологическому возрасту (Q,2(IV) и Ог^(И0 - Варламов и др 1975) довольносущественно различаются хотя по средним значениям различие невеликоОтмеченный сдвиг между распределениями содержания мелкого и крупного песка вэтих двух районах по-видимому связан с более быстрым и ранним обсыханиемюжной, более повышенной части территории Центр ВСР содержания мелкого песка впочвах пониженной части территории имеет пикообразную форму что связано с


19

аккумуляцией частиц этой фракции, при этом выделяется «ядро» значений признака,очень близких к среднему.

л.. \\ /\у | \ ь-п- ч..\ч1*.25 27.за 36.3 43.62 54.7S t3.se 73

I Содержание Фракции, % |

Рисунок 7. Вероятностно-статистические распределения содержания фракций физическогопеска в горизонте А каштановой супесчаной почвы двух соседних геоморфологических районов

В каштановой и лугово-каштановой почве одной разновидности (Рис. 8) ВСРсодержания фанулометрических фракций так же существенно различаются, причинойэтого является аккумуляция частиц в нижней части склонов, то есть в лугово-каштановых почвах.

В

ОГ

I«Аооыо

D.3O "

О.ЛВ

о. га -

О. 19 '

о. is -

О.It -

О.ОЗ -

I! i

^ _ -J

Ц Каштановая

j у/

, —Ц JlvroBo-каштановая |

f !: *7 \

у' • ^

Содеожание илистой фоакиии, %V.9 1О XZ.9 IS 17. S SO

Рисунок 8. Вероятностно-статистические распределения содержания илистой фракции вгоризонте А каштановой и лугово-каштановой почвы легкосуглинистой разновидности.


20

Резюме. Вероятностно-статистические распределения содержания частицгранулометрических фракций определяются процессами литогенеза,почвообразования и дефляции и адекватно отражают суммарный результат этихпроцессов. Близкие между собой почвы различаются не, столько средними значениямиили интервалом варьирования, а сколько вероятностно-статистическимраспределением, поэтому сравнение ВСР является более тонким методом оценки

Содержание гумусаФункциональная зависимость между содержанием гумуса и фракциями

физической глины вызывает необходимость сравнивать и оценивать изменения почвпод влиянием антропогенных и естественных процессов для отдельныхразновидностей. На рисунке 9 приведена зависимость содержания гумуса и еговарьирования от разновидности в каштановых почвах, которая еще сильнее выраженав лугово-каштановых почвах.

Рисунок 9. Среднее значение и стандартное отклонениесодержания гумуса в разновидностях каштановых почв

dp . 3.5 -

•• ' I. Лугово-каштановая I ^

Уравнение линейной регрессии - содержания гумуса и' физической глины дляисследованных почв: (содержание гумуса, %) = 0.49* 0,06 (содержание физическойглины, %). Ранговый коэффициент корреляции по Спирману равен 0,74. Коэффициенткорреляции, вычисляемый как корреляционный момент, равен 0,67. Эти различия, атакже не очень высокие значения коэффициента корреляции, между физически тесносвязанными величинами, объясняются тем, что их вероятностно-статистическиераспределения отличаются от нормального и при утяжелении гранулометрическогосостава зависимость отклоняется от линейной. Поэтому, в общем случае,предпочтительно вычисление показателей связи, не зависящих от типараспределения, например конкоров.


Из таолицы 6 видно что более легким разновидностям почв характерно не

только меньшее содержание гумуса но и меньший его разброс Более сильная

аэрация в легких почвах по-видимому обуславливает быструю минерализацию

органических остатков и играет выравнивающую роль В суглинистых разновидностях

интервал варьирования и межквартильныи размах расширяются дисперсия а

следовательно количественное разнообразие увеличивается но коэффициент

вариации не отражает этой закономерности в силу пропорционального роста среднего

значения и дисперсии В этом случае ВСР будет более информативноТаблица б

Сгатистическ/е характеристики содержания гумуса в разновидностях каштановых почв

! п

ьcv° d

mm

max

Max mm

Q ,О 5

A

eт „ п «CP

M

sC V ' ,

M n

MaxMax m n

Q, 5

Q 5

A

E| ТиПВСР

Песокрь хль.и

42

0 77

0 22

29

0 36

t 35

0 99

0 62

Э«2

0 3

0 (6

0 7

ПесокСвязный

363

0 870 23

25

0 3

1 821 520 721 010 2S

О 73*! 2*

0 /1

0 25

35

0 274 •"**%

0 950 56CEo

0 30 3 1

0 35

0 810 26

32

0 12 Ь 52 Ь50 650 910 2S1 92-8 5*

Супесьпегкая

710

1 240 29230 4

2 812 4 1

1 0 4

1 3 80 341 2*3 4 *

-ор зонт В10 990 2S

23

0 4 1

2 832 420 8 1

1 1

0 29186*Ь52'

Супесьтяжелая

685

1 510 31

21

0 542 912 3 '1 331 670 3 4

0 43*14S*

1 110 29

26

0 452 752 30 9

1 270 370 93*2 02*

Максимального значения

Легкийсуглинок

486

1 890 46

24

1 0 2

4 523 5

1 62 110 511 15*3 9*

СреднийСуглинок

42

2 650 7127

1 334 933 S

2 212 8 3

0 621

1 8Su Джонсона

1 30 4 1

32

0 12 992 91

1

1 590 590 56*

0 5

t 85О б

32

1 143 332 191 392 130 74

1

0 27Накагами

Вероятностно статистические распределения содержания гумуса различаютсяв генетических горизонтах как по сдвигу рассеянию так и по типу распределения(рис 10) ВСР характеризуются узким центром и асимметрией (двойноегоказатепьное Su Джонсона) за исключением тяжело-супесчаной разновидности(двойное экспоненциальное) в которой отсутствие асимметрии распределениясвидетегъствует о пространственной уравновешенности аккумулятивных иэлювиальных процессов В разновидностях ВСР содержания гумуса существенноперекрываются особенно в горизонте В1 где количественные различия

определяются небольшим сдвигом и увеличением разброса при одном типе


распределения. В среднесуглинистой разновидности ВСР сдвинуто относительнодругих сильнее и в горизонте В1 отличается очень широким центром распределения.

I Горизонт А . I

; нцА—L—ffi^

dP/dx. 43.S9

Содержание гумуса,—j Горизо

•Ц рыхло-песчаная I I ]

| Содержание гумуса, i [Рисунок 10. Вероятностно-статистические распределения содержания гумуса вразновидностях каштановых почв

Небольшие различия климатических показателей в Успенском и Щербактинскомрайонах (между ними 80-100 км с севера на юг) закономерно отражаются навероятностно-статистических распределениях содержания гумуса (Рисунок 11). Вболее южном районе уменьшается вероятность повышенных значений содержаниягумуса, а пониженных — возрастает, при этом правая ветвь распределения несколькосдвигается влево, за счет чего сужается его центр. Доказать такие небольшие, нодостоверные различия основываясь на отдельных значениях, или интервалахварьирования сложно, тогда как сравнение статистических распределений в целомдает закономерную и наглядную картину различий.


с

X

и:

*.

Л

Л

1

t

1

1

1

о

а

о

82

6 4

4 6

2 7

О*

91

73

18

] Сод°ргзние г/Муса. % |

Рисунок И Сравнение вероятностно-статистических распределении содержания гумуса вгоризонте А каштановой тяжело-супесчаной лочзы в двух районах (Успенский севернее на 80100км)Сопоставление ВСР содержания гумуса в каштановой и лугово-каштановои почве (Рис12) показывает что с повышением увлажнения оно становится ближе ксимметричному с дозольно широким центром В горизонте А каштановой почвыраспределение идентифицируется как Su Джонсона а в лугово-каштановои, как 1п-нормальное При небольшом сдвиге интервала варьирования увеличиваетсярассеяние и изменяется форма ВСР - имеет место "волна" вероятностей Контрастноеразличие ВСР содержания гумуса в горизонте В1 связано с большей контрастностьюпрофиля лугово каштановом почвы по содержанию ила

с;

э

2

2

2

1

X

1

О

о

п

O S

Т2

4 2

1 2

81

51

21

эо

6 D

ЭО

Содержание

Рисунок 12 Сравнение вероятиостно-статистичесчих распределении содержаниягумуса в каштановой и лугово-каштановои леггосуглинисгои почве


24

Асимметрия и эксцесс ВСР содержания гумуса в почвах степной зоны вызванытем, что само это содержание невелико и близко к своему нижнему пределу. Принарастании содержания гумуса в связи с утяжелением гранулометрического состава,усиления гидроморфюма, а также в зональном аспекте, происходит не только сдвиграспределения, но и увеличение дисперсии при изменении асимметрии и эксцесса, тоесть проявляется "волна" вероятностно-статистического распределения (рис13).

Рис.13 Волна вероятностно-статистического распределения содержания гумуса (1-6 названияпочвы, тип и параметры распределения в таблице 7 )

Таблица 7.Статистические распределения содержания гумуса

1

2

3

4

5

6

Почва

Каштановая супесчаная

Каштановая легкосуглинистэя

Лугово-каштановаялегхосуглинистая

Чернозем* выщелоченныйсреднесуглинистый (полочнаястепь)Чернозем выщелоченныйсреднесугпинистый (лесостепь)Чернозем оподзоленныйсреднесуглинистый (лесостепь)

Тип распределения

Su-Джонсона

Максимального значения

Ln-нормальное

Нормальное

Нормальное

Минимального значения

Параметры

0 О =-V07 0, = 2,39

07 - 0,57 в у =1,27

00=0,38 0, = 1,83

в„-0.9 0, = О.21

0О = 5,11 0,=1,25

0О=5,95 #|=2,3

#„=6,81 0х =1,6

•Статистические параметры содержания гумуса в черноземах по Л.МЬурлаковой, 1984

Вероятностно-статистические распределения мощности гумусового горизонтакаштановых почв, как видно из рисунка 14 а, отличаются в разновидностях,-, что


объясняется изменением фильтрационных свойств в зависимости отгранулометрического состава Изменение типа ВСР в легкосуглииистои разновидностисвязано с увеличением структурности и агрегированности. почвы Во всехразновидностях каштановых и лугово-каштановых почв тип вероятностно-статистического распределения рН одинаковый - двойное экспоненциальноеколичественные различия связанные с изменением гранулометрического составаносят закономернь и характер и заключаются в изменении параметров формыраспределения (рис )4 б) ВСР содержания солеи идентифицируются какраспределения Su Джонсона с различающимися параметрами С утяжелениемгранулометрического состава ВСР закономерно сдвигается в сторону повышениявероятности более вьсоких значении (рис 14 в)Резюме Проведенныи впервые на большом количестве данных анализ вероятностно-статистических распределении свойств почвы показал что они представляют собойматематические функции наиболее близко по статистическим критериямописывающие вероятности встречаемости значении свойств следовательноявляются математической моделью вариабельности ВСР закономерны и адекватнореагируют на изменения почв даже при довольно близких условиях что отражаетнепрерьаную сущность генетической зависимости свойств почвы от факторов ипроцессов почвоооразования Вероятностно-статистические распределения свойствпочвы в пределах разновидности Следует использовать при диагностике и оценкесовременных антропогенных и природных процессов а качестве статистического

РАЗДЕЛ III УСТОЙЧИВОСТЬ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОЧВЕННОЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТИПРИ СОВРЕМЕННЫХ ПРОЦЕССАХ

Изменения гочв неизбежны при активном их использовании а также врезультате естественных климатических циклов и трендов (Антропогеннаядеградация 19Q8) В этой связи полная точная достоверная количественнаяоценка изменении почв необходима не только для мониторинга в научных целях но идля проведения оценочных мелиоративных и других хозяйственных мероприятии

Количественная оценка изменении почв по отдельным почвенным профилям недает достоверного ответа гзк как различия между ними могут отражать лишьлокальные различия (или локальную динамику) и быть следствием вариабельностиОценка изменении почв с помощью классификационных пределов слишком грубаяпоскольку эти пределы довольно широкие существенно пересекаются и не связаны сопределенными породами кроме того почвы проявляют буферность и инерционностьтри изменениях во времени Оценка изменении почв по средним значениям признаковтакже не дает полной картины так как они могут происходить и без существенногосдвига центральных значении Исходя из вышесказанного мы считаем что наиболееточную и достоверную количественную оценку изменении почв можно сделать толькопо всей вариабельности признаков то есть по их вероятностно статистическимраспределениям В этом разделе проанализированы изменения аероятностно-статистических распределении свойств каштановых почв произошедшие в результатедефляции длительного использования в условиях почвозащитного земледелия и приорошении слабоминерализованнои водой


dP/dx

щ_ Л\ '-. L- iTin \ГЛ -i ' " T

it l i . X I

2 6

Рисунок 14.Законом ерностистатистическихраспределенийсвойств почвыа) мощность горизонта

в) содержание солей

Обозначения на рисунке:1-каштановая легко-супесчаная;2-каштановая тяжело-супесчаная;3-каштановаялегкосуглнннстая;4-лугово-каштановаялегкосуглннистая.

7,7

dP/dx

4035

3025

2015

105

0 0,012 0,025 0,037 0,049 0,061 0,074 0,087

Содержание солей, %


Влияние дефляции и длительного использования в пашне на вероятностно

статистические распределения содержания фракции гранулометрического состава и

гумуса (Глава 5 и 6)После тотальной распашки целины в 50 60-е годы совпавшие с максимумом

ветровой активности на исследуемой территории проявились дефляционныепроцессы Дефляция - пространственно распространенный процесс поэтомуневозможно дать достоверную количественную оценку потерь и нарушения почвы наопределенной территории без учета вариабельности как бывшей до началадефляции так и сложившейся после нее Наличие участков сноса и аккумуляциичастиц приводит к изменению вероятностно статистических распределениисодержания фракции что отражает баланс территории Сдвиг распределения говоритоб изменении содержания частиц данной фракции на всей территории

Анализ ВСР содержания гранулометрических фракции в дефлированных инедефлированных почвах показал что содержание илистых и мелколылеватых частицпри дефляции изменилось мало то есть отчуждения тонких фракций с дефлируемыхпочв на исследуемой территории не гроисходило (рис 15) За десять пет послеостановки дефляции (в 1975г) ВСР содержания илистой фракции претерпелонебольшой сдвиг и уменьшение рассеяния то есть произошло повышениегомогенности пахотного горизонта по содержанию ила

10

Содержание iли-тои фрак^и л %

Рисунок 15 Изменение ВСР содержания илистой фракции в горизонте Ап каштановойлегко-супесчаной почвы при дефляции и длительном использовании 8 пашне

Более существенные изменения при дефляции происходят с ВСР содержанияпесчаных фракции заключающиеся в сдвиге изменении рассеяния и формы


распределения (рис.16). Дефляционные процессы на исследуемой территории,проявлялись, в основном, в пространственном перемещении песчаных фракций. Послеостановки дефляции изменение содержания мелкого песка в процессе длительногоиспользования диагностируется снижением почти до нуля вероятности пониженныхзначений содержания. В результате левая ветвь кривой ВСР смещается вправо.

dP/dx

1 гНеаесЬлипо ванная

!

.,—i

0,072

0,064

0.056

0,048

0,04

0,032

0.024 .

0,016

0,008

содержание фракции. %

Рисунок 16. Изменение ВСР содержания мелкого песка в горизонте An каштановойлегко-супесчаной почвы при дефляции и длительном использовании в пашне

Резюме. Слабое разрушение почв при сильном дефляционном процессе — эторегиональная особенность исследуемых почв, которые сформировалась припостоянном действии эолового фактора. При этом вероятностно-статистическиераспределения содержания фракций гранулометрического состава не претерпеваютрезких сдвигов, наблюдаются лишь некоторые их колебания влево и вправо. Сутьколичественных изменений заключается в перестройке вероятности значений припрактически постоянном интервале варьирования.

Дефляционные процессы приводят к достоверному снижению содержаниягумуса. Относительное убывание среднего значения при этом невелико: в песчаныхразновидностях оно составляет 17%, в супесчаных 6-8%, а в легко- исреднесуглинистой - 13% -15%. Интересно отметить, что изменение ВСР содержаниягумуса в связно-песчаной разновидности в процессе дефляции связано суменьшением только максимума и относительно повышенных значений {рисунок 17),в результате чего правая ветвь распределения смещается влево, уменьшаетсядиспресия и асимметрия.


Ml

CJ)HJ

8.\jas.£

tj

X(-О

с

2,4

2,1

1,9

1.6

1.35

I.I

0,75

0.5

0,25

: i

. ^

r fr~

—j 4f-r-

дефлироваанал

! ! |

!j

j

7 1

! 1

недефлированкэя

£. .__:•,_. ̂..-X̂ !• i

0,3 0,6 0.9 \Л 1,5 1.8 2,1

Содержание гумуса, %

Рисунок 17. Изменение ВСР содержания гумуса в горизонте Ап каштановой связно-песчанойпочвы при дефляцииИзменение ВСР содержания гумуса в каштановой тяжело-супесчаной почве придефляции происходит с небольшой перестройкой распределения (Рисунок 18).

0.5 2,6 2.9

содеожание rvMVca. %Рисунок 18. Изменение ВСР содержания гумуса в горизонте Ап каштановой тяжело-супесчанойпочвы при дефляции и длительном почвозащитном земледелии


30

Изменение сдвига ВСР содержания гумуса при дефляции наблюдается влегкосуглинистой разновидности (рисунок 19), хотя доля дефлированных почв в этойразновидности значительно меньше, чем в более легких.

dP/dx

0,93 1,37 1.81 2,25 2,68 3,12 3,56

Содержание гумуса, %

Рисунок 19. Изменение статистического распределения содержания гумуса вгоризонте Ап каштановой легкосуглинистой почвы под действием дефляции и почвозащитногоземледелия

ВСР содержания гумуса после десяти лет почвозащитного земледелия(рис.18-19) диагностирует тенденцию к его повышению: в тяжело-супесчанойразновидности отмечается рост минимума значений, снижение вероятностипониженных и рост вероятности повышенных значений, в легкосуглинистойразновидности еще более существенно.Резюме. Несмотря на то, что в процессе дефляции изменения содержания гумусапроисходят не очень большие, типы вероятностно-статистических распределений вдефлировэнных и недефлированных почвах различны. Через 10 лет почвозащитногоземледелия ВСР содержания гумуса характеризуются другой функцией.

Влияние орошения слабоминерализованной водой на вероятностно-статистическиераспределения свойств каштановой почвы (Глава7>

Анализ показал, что при орошении слабоминерализованной водойгидрокарбонатно-натриевого состава происходят заметные сдвиги ВСР содержанияобменного натрия и солей (рис.20-21), при чем, наиболее сильный сдвиг, увеличениедисперсии и изменение ВСР содержания обменного натрия происходит в первые годыорошения. Сильная асимметрия, характерная неорошаемым и орошаемым 1-2 годапочвам, с увеличением длительности орошения, уменьшается и становится близкой кнулю (Михеева, 1997). Менее податливые к воздействию содовых вод почвы (участок1) сохраняют меньшую дисперсию и правую асимметрию распределения в течениедлительного времени.


3 1

dP/dx

Содержание обменного натрия, мг.зкв

Рисунок 20. Изменение вероятностно-статистического распределения содержанияобменного натрия в каштановой почве (слой 0-30см) при орошении слэбоминеризовэннойводой гидрокарбонатно-натриевого состава

Орошение слабоминерэлизованной водой- не приводит к переходу почв изнезаселенных в засоленные, но, тем не менее, в рамках интервала содержания О —0.2% ВСР содержания солей претерпевает существенный сдвиг вправо, при этомпроисходит увеличение дисперсии и изменение формы (рис.21).

dP/dx

28,8

25,2

2 1 (о

18,0

14.4

10,8

7,2

3,6

.ё 2 года

орошение 14 лет(после 5 влажных лет)

орошение 14 лет li[участок 1) [-4

0,025 0,05 0,075 0,100 0,125 0',!50 0,175

Содержание солей, %

Рисунок 21. Изменение вероятностно-статистическо|го распределения содержаниясолей в каштановой почве (слой D-ЗОсм) при орошении слабоминеризозанной водойгидрокарбонатно-натриевого состава


32

Обратимость засоления-рассоления в верхнем горизонте почв после пяти влажныхлет приводит к обратному сдвигу статистического распределения и уменьшениюдисперсии содержания солей. Таким образом, и на орошении динамика ВСР отражаетдинамику количественного разнообразия выраженности свойства.

Анализ показал, что в почвах, орошаемых слабоминерализовзнной содовойводой, достоверно, в среднем на 2%, увеличивается содержание илистой фракции, асодержание мелкой и средней пыли достоверно уменьшается, каждой в среднем на1%. Содержание крупной пыли достоверно уменьшается в среднем на 2,7%, а мелкогопеска достоверно, в среднем на 4% увеличивается, среднее содержание крупногопеска статистически достоверно уменьшается примерно на 1,2%. Изменениягранулометрического состава при орошении отмечаются в достоверном ростесодержания преобладающих фракций ила и мелкого песка, причем изменение ВСРсодержания этих фракций происходят со сдвигом (рис. 22).

rlP/Hv

- орошаемая \ _ | [

!.'• 1 i/ I i | орошаемая

1,9 5,6 ,7,5 9,4 11 13,1 15содержание фракции, %

Рисунок 22. Изменение вероятностно-статистического распределения содержания фракцийфизической глины в каштановой тяжело-супесчаной почве (слой 0-30 см) при орошениислабоминерализованной водой.

Содержания фракций гранулометрического состава являются зависимымидруг от друга, поэтому увеличение содержания более мелких частиц происходит засчет убывания более крупных, что вызывает неоднозначные изменения минимумов,максимумов, а иногда и квартилей, а дисперсия может, как увеличиваться, так иуменьшаться. Интервал варьирования содержания фракций мелкого икрупного(+среднего) песка расширяется за счет разнонаправленного измененияминимума и максимума варьирования. Верхний и нижний пределы варьированияпылеватых фракций уменьшаются, причем, если для мелкой пыли сильнееуменьшается минимум, для средней пыпи изменения минимума и максимумапримерно одинаковы то для крупной пыли характерно резкое уменьшение макси».г№я.


Резюме Как показывают наши исследования поведение ВСР почвенных свойств припротекании природного или антропогенного процесса может быть довольно сложнымВследствие различной устоичивости (или податливости) отдельных точек почвенногопокрова к воздействиям могут изменяться как относительно повышенные так иотносительно пониженные значения признака во первых возможна перестройкачастот значении практически в том же интервале варьирования во-вторых -существенное расширение или сужение интервала варьирования присоответствующем сжатии или расползании распределения в третьих - сдвиграспределения

ОСНОВНЫЬ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТ \ЦИИ

1 Вероятностно-статистические модепи свойств почвы получены на основеисследования вариабельности свойств каштановой почвы на большой территории(16000 км ) по массовым данным (4 тыс почвенных профилей)2 Изучение разномасштабной вариабельности показало что на каждом уровнеорганизации необходимо рассматривать три категории изменчивости свойств почвы взависимости от сепени выраженности неоднородности факторов почвообразованиянеоднородность вариабельность и фл>ктуации3 Дисперсионный анагиз вариабельности свойств почвы показал что дисперсиявариабельности представляет собой сумму дисперсии определяемых колебаниямифакторов на изучаемом уровне организации и флуктуациями более низких уровнейорганизации (принцип вложенности)

4 Траншейные исследования и анализ данных показал что в предельнооднородных условиях почвообразования вариабельность проявляется в видефлуктуации свойств которые определяются факторами и процессами более низкихуровней организации и способом использования почвы Доля флуктуации ввариабельности s гределах элементарного почвенного ареала составляет 20-40%что приблизительно соответствует золотому сечению^ Статистический анализ показал что вариабельность почв на всех уровняхопределяется прежде всего варьированием гранулометрического состава поэтому вназвании почвы предлагается характеристику гранулометрического состава приводитьсразу после характеристики подтипа а основную группировку для статистическогоанализа выполнять по разновидностям Содержание всех фракциигранулометрического состава особенно крупных сильно варьирует вследствиеестественной полигенетичности водного и ветрового генезиса а также дефляции иэрозии На исследуемой территории аллювиального генезиса все разновидности почвимеют одинаковую кривую соотношения фракции различающуюся толькоколичественно которую мы назвали формулой гранулометрического состава

6 Количественные колебания гроявгения естественных генетических иантропогенных процессов на разных уровнях организации почв приводят кзакономерному проявлению вариаоельности описываемой вероятностностатистическим распредепением (ВСР) Анализ показал что вероятностно-статистические распределения свойств почвы закономерны и адекватно реагируют наизменение почв даже при дозольно близких условиях следовательно они являютсяадекватнои математической моделью вариабельности

7 Идентификация математических функции вероятностно статистическихраспределении по массовым данным позволила нам перейти от эмпирических


34

статистических к вероятностным распределениям. Для этого были проверены гипотезыпо множеству функций распределения, с использованием нескольких статистическихкритериев. Устойчивость (робастность) оценок параметров функции распределенияобеспечивается оптимальным группированием данных, что было выполнено внастоящем анализе.8. Анализ, показал, что вероятностно-статистические распределения свойств вразновидностях почвы в пределах региона, характеризуются довольно узким центроми асимметрией и описываются большим набором распределений: Su-Джонсона,семейства экспоненциальных, экстремальных значений (максимального иминимального), показательных, нормальных, Вейбулла, логнормальных, Коши и. вредких случаях—Накагами и бета-распределения 1-го рода.9. Анализ показал, что при изменении факторов и процессов почвообразованиянаблюдается «волна» распределения, связанная с постепенным изменениемвероятностей значений, что находит отражение во взаимосвязанном изменениипараметров сдвига, рассеяния и формы распределения. Это отражает непрерывнуюсущность зависимости свойств почв от факторов и процессов почвообразования.Небольшие различия описываются изменением параметров функции распределения,более существенные - приводят к изменению типа распределения. Утяжелениегранулометрического состава и повышение увлажнения приводят, как правило, красширению центральной части вероятностно-статистических распределений свойствпочв.10. Анализ показал, что изменение ВСР свойств почвы при протеканииестественного или антропогенного процесса бывает сложным, при этом изменяютсякак повышенные, так и пониженные значения признака,- что приводит к перестройкечастот значений в том же интервале и расширению или сужению интервалаварьирования. Более резкие изменения приводят к сдвигу распределения. Придефляции на исследуемой территории не произошло резких сдвигов вероятностно-статистических распределений свойств почвы, а при орошениислабоминерализованной водой произошел резкий сдвиг в первые же годы орошения.11. Оценка изменений почв должна быть объективной, дифференцированной,учитывающей вариабельность признаков, поэтому мы предлагаем использоватьвероятностно-статистические распределения свойств в пределах разновидностей,которые по существу являются статистическим эталоном почвы. Поведение ВСР —эталона является очень тонким диагностическим показателем количественной оценкипочвенных процессов.12. ВСР - эталоны почвенных свойств необходимы для математическогомоделирования почвенных процессов, создания информационной и математическойбазы мониторинга почв, развития статистических методов исследования почвенногопокрова, анализа и планирования эксперимента, а также важны для практическихцелей: для земельно-оценочных работ и кадастра, инженерных расчетов помелиорации и механизации обработки почв.

ЗАКЛЮЧЕНИЕВнедрение информационных технологий в науку и хозяйственную деятельность,

связанную с использованием почв, привело к необходимости более строгойколичественной математической оценки почв, в том числе при мониторинге. Нашиисследования показали, что оценка вариабельности позволяет не только оценить


ЗЬ

почвы на момент обследования но и оценить характер протекания современного

почвенного процесса а значит и прогнозировать изменения почв Предложенный в

работе метод ВСР эталона вполне доступен научным и проектно-изыскательским

учречодениям С его помощью можно реализовать тот уникальный изыскательский

материал который накоплен в Гипроземах Гипроводхозах и других проектно научно-

изыскательских организациях представляющий собой национальное богатство Нам

представляется что метод ВСР эталона позволяет систематически организовать и

аналитически осмь слить любые научные изыскательские данные и создать банки

вероятностно статистических распределении свойств почв по регионам и в целом по

стране что в настоящей диссертации выполнено для каштановых почв на большой

территории Кулундинскои степи Пример практического применения таких банков

данных приводится в выработанной нами в процессе анализа изменении каштановых

почв принципиальной схеме (Рис 23) информационного и математического

обеспечения мониторинга почв

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ1 Математическое моделирование водно-солевого режима черноземов южных

гегкосуглинис^ых гри орошении слабоминерализованными водами// Тез Докл VIIIВсесоюзного съезда почвоведов Новосибирск 1989

2 Математическое моделирование водно-солевого режима черноземов южных// Сиб вестникс х науки 1989 N 3-С 78 84 (в соавт )

3 Мониторинг орошаемых земель на основе регулярных почвенно-солеаых съемок // ТезВсесоюзной конф «Экологические проблемы охраны живой природы» Ч 3 Москва 1990С 151 152

4 Информационное и программное обеспечение мониторинга орошаемых земель // Тез Доклресп конф «Экологические аспекты использования и охраны почвенных ресурсовМолдавии» 12 13 июли 1990 Г 1 с43-44

5 Мониторинг и Ьзнк почвенных данных на массивах орошения s колхозе им 30 летияКаз ССР Павлодарской области// Матер респ конф «Ландшафтно экологические основыприродопользования и природоустроиства» Целиноград 1991 с 145 146 (в соавт )

6 Изменение химических и физико химических свойств темно каштановых почв при орошениислабоминерализованными водами меловых горизонтов// Сиб Е1естник с х науки 1991№1 с 90 97

7 Vjnab I ty of features in гг gated cres nut sandy SCHIS O* Kutunda Steppe regon // Genesis andcontrol of fertility of salt affected soils Moscow VV Dckuchaev boil Institute 1991 p 98-101(в соавт )

8 Выбор оптимального режима орошения с помощью математическо-и модели динамики ибаланса влаги в почвах// Тез конф Стран Содружества «Физика почв и вопросы экологии» -Пущино 1S92 с 75 /6

9 Изменение вариабепьностл свойств почвы под воздействием орошения / Тез конф СтранСодружества «Физика почв и вопросы экопогии» Пуиино 1992 с 76 73 (з соавт )

10 Математическое моделирование динамики и баланса влаги в орсшаемых каштановыхпочвах// Сиб вестник с х науки -1992 № 1 С 83 88

11 Изменение вариабельности свойств каштановой почвь при антропогенном воздействииДис кандбиолнаук Новосибирск, 1993 134 с

12 Закономерности изменения статистического распределения свойств почвы длядиагностики и прогнозирования современных почвеьных процессов// Материалымеждународной конференции Почвенные ресурсы Прикаспийского региона и ихрациональное использование в современных социзльчо экономических условиях/\CTpjx нь l*"Q4r


Банк данныхо состоянияхобъекта

почвы

геология

гидрология

рельеф

климат

технология

Анализ, оценка,статистические

зависимости,эмпирические

модели

Банк фупкциональных зависимостейи параметровппонессов

ВСР,методы

статисти-ческого

анализа имодели-рования

влагопотреблениеи питание растений Оперативно

правлениегидрологиятехнологипгидрофизика

теплофизика

массообмен междуфазами почвы

Обозначения: информация математические методы

Рисунок 2 3 . ИНФОРМАЦИОННОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МОНИТОРИНГА ПОЧВ


13 Оорма статистического распределения и стадии пространственного развитая процессов;'Тезисы докладов II съезда общества почвоведов Книга 2 Санкт Петербург - 1996-С 384

14 Информационное и математическое обеспечение агроэкологического мониторинга почв//Тезисы межрегионально* научно-практической конференции "О создании единойрегиональной системы мониторинга окружающей природной среды и здоровьянаселечия Сибири Новосибирск 1996 -с 126

15 Model of changing of soil features statistical distribution// Provisional program 2nd InternationalConference on Sustainable Development System Analysis in Ecology (Sevastopol UkraineSeptember 9 12 1996i p 53-60

16 Generalized statistical distnbu*ion of natural object property// Тезисы докладов )VМеждународной конференции «Математика Компьютер Образование» Пущино 1997

17 Изменение пространственной вариабельности свойств почвы при антропогенномвоздействии/'Почвоведение 1Э97 -№1 с 102 109

18 Changes n spatial vanability of soil properties under antropogemc impact II Eurasian Soil ScienceVol 30 No 1 January 1997 P 37 93

19 Антропогенное изменение стзтлстичесхого распределения свойств почв// Тезисы докладовМеждународной конференции Проблемы антропогенного почвообразования" Москва1997 Том 1 с 131 132

20 Antropogenetic change of statistical distribution of soil properties// International conference"Problems of antropogenic Soil format on Proceedings Moscow 1997 p171 173

21 Researcr-es of antropogenetic soilformng and variability of soil properties// Internationalconference Problems of antropogemc Soil formation Proceedings Moscow 1997 p i 74-176

22 Laws and Dynamics cf Statistical Distribution of Exchangeable Sodium and Salts in Irrigated Soilsof Kulunda Steppe./ International symposium Sustainable management of salt affected soils mthe and ecosystem* Cairo Egypt 22 23 Sepember1997 Abstracts Volume p 125-126

23 Mathematical Modeling and Actual Change of Chemical Properties of Chestnut Soil UnderIrrigation by Low Mineral zed Water// International symposium "Sustainable management of saltaffected soils in the and ecosystem" Cdiro Egypt 22 28 Sepember1997 Abstracts Volumep 123 124

24 Региональные особенности arporewmwi деградации почвенного покрова юго-западаКупундинскои степи// Антропогенная деградация почвенного покрова и меры еепредупреждения Тезисы и доклады Всероссийской конференции Москва Июнь1938 Том2 С 27 30

25 Model of natural object property statistical distribution changing// The Third Russian-KoreanInternational Symposium on Science and Technology Abstracs Novosibirsk June 1999 Vol 2P S08

26 Статистическое распределение свойства почвы характеристика его вариабельности//Тезисы докладов III съезда ДОП Суздаль 2000 Книга 3 С 274

27 Влияние орошения слабоминерэлизованными гидрокэрбонатно натриевыми водами настатистическое распределение содержания фракции гранулометрического состава //Тезисы докладов III съезда ДОП Суздаль 2000 Книга 2 С 225-226 (в соавт )

28 Статистическая характеристика "формулы" гранулометрического состава Почвоведение2000 N 7 - с 818 828 (в соавт)

29 Statistical Characteristics of Soil Particle-Size Composition Fo mula // Eurasian Soil Science2000 Vol 33 N 7 p 713 723

30 Теоретические статистические распределения свойств как математическая модельвариабельности почвы/; Современные проблемы почвоведения в Сибири - ТГУ Томск2000 - с 250 253

31 Анагмз изменении свойств почвы по изменению их статистического распределенияМетодические рекомендации - ИПА СО РАИ изд во ЦЭРИС" 22 с (в соавт )


38

32. Вероятностные распределения свойств почвы// Первое международное рабочее совещание«Биоразнообразие и динамики экосистем северной Евразии: информационные технологии имоделирование» Новосибирск. 9-14 июля 2ОО1.Тезисы докладов. С.148.

33. Задачи биоинформатики в почвоведении// Первое международное рабочее совещание" ' «Биоразнообразие и динамики экосистем северной Евразии: информационные технологии и

моделирование» Новосибирск. 9-14 июля 2001.Тезисы докладов. С.149.34. Вероятностно-статистические модели свойств почвы (на примере каштановых почв

" Кулундинской степи). Новосибирск: «Наука», Сибирское предприятие РАН, 2001 -200с.


Подписано в печать 28 12 2001 Формат 60x84 1/8 Печ л 2Заказ №229 Бумага офсетная, 80 гр/м2 Тираж 100

Отпечатано на полиграфическом участке издательского отдетаИнститута катализа им Г К Борескова СО РАН

630090, Новосибирск, пр Академика Лаврентьева, 5



Documents

443.вероятностно статистические модели свойств почвы (на примере каштановых почв кулундинской степи)