ИЗУЧЕНИЕ ПОЧВЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ НА ОСНОВЕ ПОЛЕВЫХ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Вячеслав Владимирович Сироткин; Сергей Владимирович Васюков; Булат Мансурович Усманов

doi:10.35634/2412-9518-2020-30-1-71-82

Вячеслав Владимирович Сироткин
- ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет»
Сергей Владимирович Васюков
- Федеральная служба государственной регистрации, кадастра и картографии по Чувашской Республике
Булат Мансурович Усманов
- ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет»

DOI: https://doi.org/10.35634/2412-9518-2020-30-1-71-82

Ключевые слова: спектрограммы, деградация почв, агрохимические показатели, почвенные анализы

Аннотация

Использование экспресс-методов определения степени деградации почв является общемировым трендом. Многочисленные исследования говорят о возможности применения спектрометрических методов для определения содержания химических соединений в почве и определения на этой основе их степени деградации. Авторами предпринята попытка определения агрохимических показателей почв спектрометрическими методами для сельскохозяйственных почв суббореальной зоны востока Европейской равнины. Определены основные типы спектрограмм серых лесных почв, выщелоченных и оподзоленных черноземов, которые сопоставлены с данными агрохимических анализов в точках отбора проб почвы на ключевых полигонах, расположенных на территории Чувашской Республики. Проанализированы основные закономерности изменения показателей в зависимости от типа спектрометрических кривых. Результаты работы могут быть востребованы для экспресс-определения степени деградации сельскохозяйственных почв для данной природной зоны.

Литература

1. Gobeille A., Yavitt J., Stalcup P., Valenzuela A. Effects of soil management practices on soil fertility measurements on Agave tequilana plantations in Western Central Mexico // Soil and Tillage Research. 2006. Vol. 87. Iss. 1. P. 80-88.
2. Idowu O.J., van Es H.M., Abawi G.S., Wolfe D.W., Ball J.I., Gugino B.K., Moebius B.N., Schindelbeck R.R., Bilgili A.V. Farmer-oriented assessment of soil quality using field, laboratory, and VNIR spectroscopy methods // Plant and Soil. 2008. Vol. 307. Iss. 1.P. 243-253.
3. McCarty G.W., Reeves J.B. Comparison of NFAR infrared and mid infrared diffuse reflectance spectroscopy for field-scale measurement of soil fertility parameters // Soil Science. 2006. Vol. 171. Iss. 2. P. 94-102.
4. Cécillon L., Barthès B.G., Gomez C., Ertlen D., Genot V., Hedde M., Stevens A., Brun J.J. Assessment and monitoring of soil quality using near infrared reﬂectance spectroscopy (NIRS) // European Journal of Soil Science. 2009.Vol. 60. Iss. 5. P. 770-784.
5. Rossel R.A.V., Walvoort D.J.J., McBratney A.B., Janik L.J., Skjemstad J.O. Visible, near infrared, mid infrared or combined diffuse reflectance spectroscopy for simultaneous assessment of various soil properties // Geoderma, 2006. Vol. 131. Iss1. P. 59-75.
6. Linker R., Kenny A., Shaviv A., Singher L., Shmulevich I. Fourier transform infrared-attenuated total reflection nitrate determination of soil pastes using principal component regression, partial least squares, and cross-correlation // Applied Spectroscopy. 2004. Vol. 58. Iss. 5. P. 516-520.
7. Borenstein A., Linker R., Shmulevich I., Shaviv A. Determination of soil nitrate and water content using attenuated total reflectance spectroscopy // Applied Spectroscopy. 2006.Vol. 60. Iss. 11. P. 1267-1272.
8. Jahn B.R., Linker R., Upadhyaya S.K., Shaviv A., Slaughter D.C., Shmulevich I. Mid-infrared spectroscopic determination of soil nitrate content // Biosystems Engineering. 2006.Vol. 94. Iss. 4. P. 505-515.
9. Bertrand I., Janik L.J., Holloway R.E., Armstrong R.D., McLaughlin M.J. The rapid assessment of concentrations and solid phase associations of macro- and micronutrients in alkaline soils by mid-infrared diffuse reflectance spectroscopy // Australian Journal of Soil Research. 2002.Vol. 40. Iss. 8. P. 1339-1356.
10. Du C.W., Zhou J.M., Wang H.Y., Mang J.B., Zhu A.N. Study on the soil mid-infrared photoacoustic spectroscopy // Spectroscopy and Spectral Analysis.2008. Vol. 28. Iss. 6. P. 1242-1245.
11. Reeves J.B., Smith D.B. The potential of mid- and near-infrared diffuse reflectance spectroscopy for determining major- and trace-element concentrations in soils from a geochemical survey of North America // Applied Geochemistry. 2009. Vol. 24. Iss. 8. P. 1472-1481.
12. Janik L.J., Forrester S.T., Rawson A. The prediction of soil chemical and physical properties from mid-infrared spectroscopy and combined partial least-squares regression and neural networks (PLS-NN) analysis // Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems. 2009.Vol. 97. Iss. 2. P. 179-188.
13. Du C.W., Zhou J.M., Wang H.Y., Chen X.Q., Zhu A.N., Zhang J.B. Determination of soil properties using Fourier transform mid-infrared photoacoustic spectroscopy // Vibrational Spectroscopy. 2009.Vol. 49. Iss. 1. P. 32-37.
14. Masserschmidt I., Cuelbas C.J., Poppi R.J., De Andrade J.C., De Abreu C.A., Davanzo C.U. Determination of organic matter in soils by FTIR/diffuse reflectance and multivariate calibration // Journal of Chemometrics. 1999.Vol. 13. P. 265-273.
15. Canasveras J.C., Barron V., del Campillo M.C., Torrent J., Gomez J.A. Estimation of aggregate stability indices in Mediterranean soils by diffuse reflectance spectroscopy // Geoderma. 2010.Vol. 158. Iss. 1-2. P. 78-84.
16. Sirotkin V., Vasyukov S., Usmanov B. Evaluation of soil erosion in the forest-steppe zone of eastern european Russia by hydrophysical and spectroradiometric indicators // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 2019. Vol. 19. Iss. 32. P. 179-186.
17. Sirotkin V., Vasyukov S., Usmanov B. Spectrographic characteristics of Chuvash Republic zonal soils with different erosion degrees // Water resources, forest, marine and ocean ecosystems conference proceedings, SGEM. 2016. Book 3. Vol. II. P. 357-362.
18. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 257 с.
19. Общесоюзная инструкция по почвенным обследованиям и составлению крупномасштабных почвенных карт землепользования. М.: Колос, 1973. C. 244.
20. Федеральный закон от 24.07.2002 № 101-ФЗ «Об обороте земель сельскохозяйственного назначения».
21. Постановление Правительства РФ от 22.07.2011 № 612 «Об утверждении критериев существенного снижения плодородия земель сельскохозяйственного назначения».
22. Васюков П.В., Васюков С.В., Сироткин В.В. Дистанционное определение гидрофизических параметров почв на основе использования космических снимков высокого разрешения Landsat // Изв. Смоленского гос. ун-та. Ежеквартальный журнал. Смоленск, 2010. № 4 (12). С. 46.
23. Sirotkin V., Vasyukov S., Usmanov B. The possibility of using spectrographic data to assess soils fertility // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 2017. Vol. 17. Iss. 32. P. 639-646.
24. Sirotkin V.V., Vasyukov S.V., Usmanov B.M., Gajnutdinova G.F. Spectroscopic methods for determining of zonal soils erosion (Chuvash Republic, Russia) // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 107. Iss. 1. Art. № 012024.DOI: 10.1088/1755-1315/107/1/012024.