Пространственное моделирование содержания гумуса в почвах на основе БПЛА-съёмки

Аннотация

Цель исследования. Оценить возможности пространственного моделирования содержания гумуса в почвах по показателям цифровой модели рельефа на основе БПЛА-съёмки с использованием геостатистического и регрессионного методов.

 Место и время проведения. Ключевой участок расположен на учебно-научном опытном поле ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ (56°34-37' с. ш. и 57°92-93' в. д.) в Среднем Предуралье (Пермский муниципальный район Пермского края), южно-таёжная зона Среднерусской провинции. Отбор почвенных образцов провели буром из слоя 0–20 см в мае 2023 г.

Методы. Данные съёмки получили с помощью БПЛА – DJI mini 2 с высоты 50 м. Ортофотоплан и цифровую модель высот ключевого участка выполнили в программе Drone Deploy. Объектом исследования послужил почвенный покров ключевого участка, представленный дерново-подзолистыми почвами. Содержание гумуса в почвенных образцах определили методом дихроматного окисления. Обработку данных с БПЛА выполнили в системе QGIS 3.22 и программе SAGA 9. Пространственное моделирование провели геостатистическим методом «Обычный Кригинг», инструментом Geostatistical Analyst геоинформационной системы ArcGIS 10.8.

Основные результаты. Содержание гумуса в слое 0–20 см почв варьировало от 0,9 до 3,0%, при этом совокупность значений соответствовала нормальному распределению; это позволило не проводить трансформацию данных по методу нормальных меток. U-образная форма свидетельствует о выраженном направлении тренда с севера на юг и с запада на восток. Корреляционный анализ показал зависимость содержания гумуса в почвах от морфометрических показателей, коэффициенты корреляции варьировали от -0,48 до 0,75. Построено регрессионное уравнение прогноза содержания гумуса в почвах с показателями, имеющими максимальные значения коэффициента корреляции: высота (ELEV), расстояние до водотоков (Channel Network Distance) и относительное положение склонов (Relative Slope Position); коэффициент корреляции составил, соответственно, 0,75, 0,75 и 0,66. Данное уравнение моделирует содержание гумуса в пространстве с относительной разницей с Кригинг-интерполяцией -0,6-1,1%.

Заключение. Использование высоко детальных БПЛА-снимков для установления влияния геоморфологических условий на свойства почв позволяет не только определить их пространственное распределение, установить взаимосвязь с высотными отметками, расстоянием до водотоков, но и смоделировать изменение свойств в результате антропогенного вмешательства, являющегося фактором усиления водной эрозии.