1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Почвоведение
  4. № 12, 2023

Почвоведение, 2023, № 12, стр. 1493-1521

Пространственно-временная изменчивость содержания и запасов органического вещества почвы: аналитический обзор

Н. Б. Хитров a, *, Д. А. Никитин a, Е. А. Иванова a, М. В. Семенов a

a Почвенный институт им. В.В. Докучаева
119017 Москва, Пыжевский пер., 7, стр. 2, Россия

* E-mail: khitrovnb@gmail.com

Поступила в редакцию 04.05.2023
После доработки 16.07.2023
Принята к публикации 17.07.2023

Аннотация

Цель аналитического обзора – систематизировать сведения о количественных характеристиках изменчивости содержания и запаса органического углерода (Сорг) в почвах. Рассмотрены оценки правильности и воспроизводимости определения содержания Cорг, пространственной вариабельности и неоднородности Cорг на разных уровнях строения почвенного покрова, изменения во времени. Показано, что пространственная составляющая является самым мощным фактором изменчивости Cорг в почвах. Выявлен тренд увеличения абсолютного стандартного отклонения и коэффициента вариации содержания и запаса Cорг в почве по мере увеличения логарифма площади исследуемого участка. Он проявляется на фоне широкого разброса значений показателей пространственного варьирования в каждом узком диапазоне изменения площади участка. Это приводит к высокой неопределенности оценок по мере увеличения охвата территории. Среди используемых методов определения содержания Cорг предпочтительным считается прямой метод сухого сжигания. Он позволяет получать правильные (т.е. с наименьшими систематическими отклонениями) и хорошо воспроизводимые данные. Косвенные методы Тюрина и Walkley-Black систематически занижают содержание Cорг и имеют воспроизводимость, сопоставимую с амплитудой сезонной динамики и с минимальными значениями характеристик пространственного варьирования в пределах элементарного почвенного ареала. Для получения оценок многолетнего тренда изменения Cорг требуется строгое соблюдение жестких условий мониторинга на интервалах времени более 15 лет. Запас Cорг варьирует в пространстве сильнее, чем содержание Cорг, что еще больше повышает требования к мониторингу.

Ключевые слова: органический углерод почвы, аналитическая воспроизводимость результатов, пространственное варьирование, сезонная динамика, многолетний тренд

Список литературы

  1. Аналитическое обеспечение мониторинга гумусового состояния почв: Методические рекомендации М.: Россельхозакадемия, Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 1993. 73 с.

  2. Афанасьев Р.А. Агрохимическое обеспечение точного земледелия // Проблемы агрохимии и экологии. 2008. № 3. С. 46–53.

  3. Афанасьев Р.А. Методика полевых опытов по дифференцированному применению удобрений в условиях точного земледелия // Проблемы агрохимии и экологии. 2010. № 1. С. 38–44.

  4. Вэй Ж.Б., Дзяо Д.Н., Чжанг Д.Й., Ли Д.Ю. Влияние рельефа и типа земель на пространственное распределение углерода органических веществ в почвах (на примере типичного локального водосборного бассейна в зоне черных почв северо-востока Китая) // Почвоведение. 2008. № 1. С. 44–53.

  5. Витковская С.Е. Пространственная изменчивость параметров плодородия дерново-подзолистой почвы в полевых опытах // Агрофизика. 2011. № 2. С. 19–25.

  6. Владыченский А.С., Рыжова И.М., Телеснина В.М., Галиахметов Р.Т. Пространственно-временная динамика содержания органического углерода в дерново-подзолистых почвах постагрогенных БГЦ // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, Почвоведение. 2009. № 2. С. 3–9.

  7. Внутрилабораторный контроль воспроизводимости результатов анализа почвенно-агрохимических объектов. Методические рекомендации. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 1984. 23 с.

  8. Волобуев В.Р. Почвы и климат. Баку: Изд-во АН Азербайджанской ССР, 1953. 320 с.

  9. Герцык В.В. Сезонная динамика гумуса в мощных черноземах // Тр. Центрально-черноземного заповедника им. В.В. Алехина. Курск, 1959. Вып. 5. С. 32–38.

  10. Гиниятуллин К.Г., Шинкарев А.А., Фазылова А.Г., Кузьмина К.И., Шинкарев А.А. (мл.) Пространственная неоднородность вторичной аккумуляции гумуса в старопахотных горизонтах залежных светло-серых лесных почв // Ученые записки Казанского ун-та. Естественные науки. 2012. Т. 154. Кн. 4. С. 61–70.

  11. Гиниятуллин К.Г., Мухаметгалиева Г.Я., Латыпова А.И. Применение различных подходов к реперзентативному пробоотбору при изучении гумусонакопления в залежных почвах // Ученые записки Казанского ун-та. Естественные науки. 2013. Т. 155. Кн. 3. С. 208–220.

  12. Гиниятуллин К.Г., Рязанов С.С., Смирнова Е.В., Латыпова Л.И., Рыжих Л.Ю. Использование геостатистических методов для оценки запасов органического вещества в залежных почвах // Ученые записки Казанского ун-та. Естественные науки. 2019. Т. 161. Кн. 2. С. 275–292.

  13. Глазунов Г.П., Афонченко Н.В., Апухтин А.В. Анализ пространственного варьирования показателей плодородия черноземных почв в склоновых агроландшафтах // Вестник Курской гос. с.-х. академии. 2019. С. 23–31.

  14. Глинка К.Д. Почвоведение. М.: Новая Деревня, 1927. 580 с.

  15. ГОСТ 16263-70. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Термины и определения.

  16. ГОСТ 26213-2021. Почвы. Методы определения органического вещества.

  17. Готра О.Н. Структура пространственной неоднородности содержания гумуса в пахотном слое дерново-подзолистой почвы в пределах одного поля. Дис. … канд. биол. наук. М., 2004. 126 с.

  18. Дворкин В.И. Метрология и обеспечение качества количественного химического анализа. М.: Химия, 2001. 263 с.

  19. Дегтярева Е.Т. Результаты многолетнего полевого опыта по мелиорации солонцов в Городищенском районе Волгоградской области 1975–1999 гг. Фондовые материалы отдела генезиса и мелиорации засоленных и солонцовых почв ФИЦ “Почв. ин-т им. В.В. Докучаева”.

  20. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1995. 320 с.

  21. Докучаев В.В. Русский чернозем. СПб.: Русская коллекция, 2008. 480 с.

  22. Докучаев П.М. Построение цифровой почвенной карты и картограммы углерода с использованием методов цифрового почвенного картографирования (на примере Вятско-Камской провинции дерново-подзолистых почв южной тайги). Дис. … канд. биол. наук. М., 2017.

  23. Доспехов Б.А., Мазурина В.А. Варьирование агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы и методика отбора почвенных проб в полевом опыте // Агрохимия. 1970. № 1. С. 86–94.

  24. Каюгина С.М., Ерёмина Д.В. Пространственная вариабельность гумусового состояния собственно-серых лесных почв Северного Зауралья // Известия Оренбургского гос. аграрного ун-та. 2022. № 3. С. 21–26. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-95-3-21-26

  25. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.

  26. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 223 с.

  27. Когут Б.М. Трансформация гумусового состояния черноземов при их сельскохозяйственном использовании. Дис. … докт. с.-х. наук. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 1996. 353 с.

  28. Когут Б.М., Краснова Н.М., Большаков В.А., Бродский Е.C., Кулешов В.И., Фрид А.C. Аналитическое обеспечение мониторинга содержания углерода в почвах // Почвоведение. 1992. № 12. С. 138–143.

  29. Когут Б.М., Милановский Е.Ю., Хаматнуров Ш.А. О методах определения содержания органического углерода в почвах (критический обзор) // Бюл. Почв. ин- им. В.В. Докучаева. 2023. Вып. 114. С. 5–28. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2023-114-5-28

  30. Когут Б.М., Фрид А.С. Сравнительная оценка методов определения содержания гумуса в почвах // Почвоведение. 1993. № 9. С. 119–123.

  31. Козлов М.В. Планирование экологических исследований: теория и практические рекомендации. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2014. 171 с.

  32. Кондрашкина М.И. Пространственная изменчивость содержания песчаной фракции и гумуса в пределах единичного сельскохозяйственного угодья // Природная и антропогенная неоднородность почв и статистические методы ее изучения. Сб. науч. статей. М.: Издательско-торговая корпорация “Дашков и К°”, 2022. С. 84–88.

  33. Красильников П.В., Сидорова В.А. Геостатистический анализ пространственной структуры кислотности и содержания органического углерода зональных почв Русской равнины // Геостатистика и география почв. М.: Наука, 2007. С. 67–80.

  34. Кузякова И.Ф., Кузяков Я.В. Влияние микрорельефа на пространственное варьирование содержания гумуса в дерново-подзолистой почве длительного полевого опыта // Почвоведение. 1997. № 7. С. 824–831.

  35. Куприченков М.Т. Сезонная динамика химических и агрохимических свойств био- и агрочернозема // Достижения науки и техники АПК. 2013. № 7. С. 67–68.

  36. Липатов Д.Н., Щеглов А.И., Манахов Д.В., Завгородняя Ю.А., Брехов П.Т. Пространственное варьирование содержания бенз(а)пирена и свойств агрозема вблизи Южно-Сахалинской ТЭЦ // Почвоведение. 2015. № 5. С. 633–640. https://doi.org/10.7868/S0032180X15030089

  37. Липатов Д.Н., Лыжин В.А., Вежливцева Л.А. Пространственное распределение и многолетняя динамика содержания гумуса в агроландшафтах Тульской области // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2005. № 3. С. 35–41.

  38. Литвинович А.В., Павлова О.Ю., Лаврищев А.В., Плылова И.А. Пространственная неоднородность содержания стабильного стронция в целинной и пахотной дерново-подзолистых почвах и роль гумусовых веществ в его закреплении // Агрохимия. 2012. № 4. С. 77–83.

  39. Медведев В.В., Мельник А.И. Неоднородность агрохимических показателей почвы в пространстве и во времени // Агрохимия. 2010. № 1. С. 20–26.

  40. Метрологическое обеспечение аналитических работ в почвоведении. Методические рекомендации М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 1988. 112 с.

  41. Мешалкина Ю.Л., Васенев И. И., Кузякова И.Ф., Романенков В.А. Геостатистика в почвоведении и экологии. Интерактивный курс для подготовки магистров по направлению “Агрохимия и агропочвоведение” профилю “Агроэкология” программе “Агроэкологический менеджмент и инжиниринг”. М., 2010. 95 с.

  42. Никитин Д.А., Семенов М.В., Чернов Т.И., Ксенофонтова Н.А., Железова А.Д., Иванова Е.А., Хитров Н.Б., Степанов А.Л. Микробиологические индикаторы экологических функций почв (обзор) // Почвоведение. 2022. № 2. С. 1–16. https://doi.org/10.31857/S0032180X22020095

  43. Орешкина Н.С. Статистические оценки пространственной изменчивости свойств почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988. 112 с.

  44. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Суханова Н.И. Органическое вещество почв Российской Федерации. М.: Наука, 1996. 256 с.

  45. Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1992. 400 с.

  46. Полевой определитель почв России. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2008. 182 с.

  47. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Некоторые данные о степени внутримолекулярной окисленности гумуса разных типов почв (к вопросу о переводном коэффициенте с углерода на гумус) // Почвоведение. 1967. № 7. С. 85–95.

  48. Почвы Молдавии. Т. 1. Генезис, экология, классификация и систематическое описание почв. Кишинев: Штиинца, 1984. 351 с.

  49. Рыжова И.М., Подвезенная М.А. Пространственная вариабельность запасов органического углерода в почвах лесных и степных биогеоценозов // Почвоведение. 2008. № 12. С. 1429–1437.

  50. Савкова Е.Н. Систематизация подходов к причинно-следственному моделированию неопределенности при отборе проб и пробоподготовке // Стандартизация. 2019. № 1. С. 33–44.

  51. Самсонова В.П. Пространственная изменчивость почвенных свойств: на примере дерново-подзолистых почв. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 160 с.

  52. Самсонова В.П., Благовещенский Ю.Н., Мешалкина Ю.Л. Использование эмпирического байесовского кригинга для выявления неоднородностей распределения органического углерода на сельхозугодьях // Почвоведение. 2017. № 3. С. 321–328. https://doi.org/10.7868/S0032180X17030108

  53. Самсонова В.П., Тимофеева М.И. Динамика пространственной вариабельности содержания органического вещества в дерново-подзолистой пахотной почве // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 1987. № 1. С. 18–23.

  54. Самсонова В.П., Мешалкина Ю.Л., Дмитриев Е.А. Структуры пространственной вариабельности агрохимических свойств пахотной дерново-подзолистой почвы // Почвоведение. 1999. № 11. С. 1359–1366.

  55. Сахабиев И.А. Оценка изменения пространственной структуры почвенных показателей территории многолетнего сортоиспытания (на примере Заинского государственного сортоиспытательного участка) // Природная и антропогенная неоднородность почв и статистические методы ее изучения. Сб. науч. статей. М.: Издательско-торговая корпорация “Дашков и К°”, 2022. С. 61–66.

  56. Семенов В.М., Когут Б.М. Почвенное органическое вещество. М.: ГЕОС, 2015. 233 с.

  57. Сидорова В.А. Библиография 1939–2006 гг. // Геостатистика и география почв. М.: Наука. 2007. С. 134–173.

  58. Сидорова В.А. Изменение пространственной вариабельности почвенных свойств в результате антропогенного воздействия // Российский журн. прикладной экологии. 2010. № 3. С. 30–47. http://resources.krc.karelia.ru/krc/doc/publ2010/ IB_ecol_pochv_030-47.pdf

  59. Сидорова В.А. Динамика пространственного варьирования почвенных свойств луговых агроценозов Карелии при постантропогенном развитии // Российский журн. прикладной экологии. 2016. № 3. С. 23–27.

  60. Сидорова В.А., Красильников П.В. Почвенно-географическая интерпретация пространственной вариабельности химических и физических свойств поверхностных горизонтов почв степной зоны // Почвоведение. 2007. № 10. С. 1168–1178.

  61. Сидорова В.А., Федоров Ф.В. Влияние бобров на вариабельность свойств почв Южной Карелии // Геостатистика и география почв. М.: Наука, 2007. С. 92–108.

  62. Симонова Ю.В., Русаков А.В., Рюмин А.Г. Вариабельность запасов углерода на уровне пробных площадок (Ярославская область, Верхняя Волга) // Природная и антропогенная неоднородность почв и статистические методы ее изучения. Сб. науч. статей. М.: Издательско-торговая корпорация “Дашков и К°”, 2022. С. 37–42.

  63. Смирнов В.Г. Пространственное распределение органического вещества в почвах эрозионных ландшафтов юго-западной лесостепной провинции ЦЧР. Выпускная квалификационная работа обучающегося по направлению подготовки 21.04.02 Землеустройство и кадастры очной формы обучения, группы 81001614. Белгород, Белгородский гос. национальный исследовательский ун-т. 2018. 81 с. https://nauchkor.ru/pubs/prostranstvennoe-raspredelenie-organicheskogo-veschestva-v-pochvah-erozionnyh-landshaftov-yugo-zapadnoy-lesostepnoy-provintsii-tschr-5c1a75f57966e104f6f85abf

  64. Смирнова Л.Г., Чендев Ю.Г., Новых Л.Л., Украинский П.А., Новых Н.Е. Микрозональные особенности профильного и пространственного распределения содержания гумуса в почвах склона // Научные ведомости. Сер. Естественные науки. 2011. Вып. 16. № 15. С. 160–167.

  65. Сорокина Н.П., Когут Б.М. Динамика содержания гумуса в пахотных черноземах и подходы к ее изучению // Почвоведение. 1997. № 2. С. 178–184.

  66. Сулейманов А.Р. Цифровое картографирование содержания почвенного органического углерода на пахотном участке Республики Башкортостан // Природная и антропогенная неоднородность почв и статистические методы ее изучения. Сб. науч. статей. М.: Издательско-торговая корпорация “Дашков и К°”, 2022. С. 57–60.

  67. Тумин Г.М. Влияние лесных полос на почву в Каменной Степи. Воронеж: Коммуна, 1930. 40 с.

  68. Тюрин И.В. Новое видоизменение объемного метода определения гумуса с помощью хромовой кислоты // Почвоведение. 1931. № 5–6. С. 36–47.

  69. ФАО. Стандартная рабочая методика для органического углерода почвы. Спектрофотометрический метод Тюрина. Рим, 2021.

  70. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. М.: Мысль, 1972. 423 с.

  71. Хитров Н.Б. Теоретические и методические аспекты исследования закономерностей изменения почв при антропогенных воздействиях // Закономерности изменения почв при антропогенных воздействиях и регулирование состояния и функционирования почвенного покрова: Матер. Всерос. науч. конф. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2010. С. 3–12.

  72. Целищева Л.К., Дайнеко Е.К. Очерк почв Стрелецкого участка Центрально-черноземного заповедника // Тр. Центрально-черноземного заповедника им. В.В. Алехина. Вып. X. М.: Лесная промышленность, 1967. С. 154–186.

  73. Цирулев А.П. Пространственная неоднородность показателей почвенного плодородия и эффективность дифференцированного применения удобрений в Самарском Заволжье // Питание растений. 2011. № 1. С. 6–9.

  74. Чевердин Ю.И., Беспалов В.А. Пространственное варьирование содержания гумуса в черноземах Каменной Степи // Плодородие. 2011. № 4. С. 28–29.

  75. Чернова О.В., Голозубов О.М., Алябина И.О., Щепащенко Д.Г. Комплексный подход к картографической оценке запасов органического углерода в почвах России // Почвоведение. 2021. № 3. С. 273–286. https://doi.org/10.31857/S0032180X21030047

  76. Черноземы СССР. М.: Колос, 1974. Т. 1. 560 с.

  77. Чесняк Г.Я., Гаврилюк Ф.Я., Крупеников И.А., Лактионов Н.И., Шилихина И.И. Гумусовое состояние черноземов // Русский чернозем – 100 лет после Докучаева. М.: Наука, 1983. С. 186-198.

  78. Честных О.В., Замолодчиков Д.Г. Зависимость плотности почвенных горизонтов от глубины их залегания и содержания гумуса // Почвоведение. 2004. № 8. С. 937–944.

  79. Шамрикова Е.В., Ванчикова Е.В., Кондратёнок Б.М., Лаптева Е.М., Кострова С.Н. Проблемы и ограничения дихроматометрического метода измерения содержания почвенного органического вещества (обзор) // Почвоведение. 2022. № 7. С. 787–794. https://doi.org/10.31857/S0032180X22070097

  80. Шарый П.А., Пинский Д.Л. Статистическая оценка связи пространственной изменчивости содержания органического углерода в серой лесной почве с плотностью, концентрациями металлов и рельефом // Почвоведение. 2013. № 11. С. 1344–1356.

  81. Шоба С.А., Алябина И.О., Колесникова В.М., Молчанов Э.Н., Рожков В.А., Столбовой В.С., Урусевская И.С., Шеремет Б.В., Конюшков Д.Е. Почвенные ресурсы России. Почвенно-географическая БД. М.: ГЕОС, 2010. 128 с.

  82. AAFC. Agriculture and Agri-Food Canada. The Canadian Soil Information System (CANSIS) and the National Soil Database (NSDB). http://sis.agr.gc.ca/cansis/index.html

  83. Adhikari K., Hartemink A.E., Minasny B., Bou Kheir R., Greve M.B., Greve M.H. Digital Mapping of Soil Organic Carbon Contents and Stocks in Denmark // PLoS ONE. 2014. V. 9. № 8. P. e105519. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0105519

  84. Apesteguia M., Plante A.F., Virtoc I. Methods assessment for organic and inorganic carbon quantification in calcareous soils of the Mediterranean region // Geoderma Regional. 2017. V. 12. № 4. P. 39–48. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2017.12.001

  85. Aşkin T., Kizilkaya R. Spatial Distribution Patterns of Soil Microbial Biomass Carbon within the Pasture // Agriculturae Conspectus Scientificus. 2007. V. 72. № 1. P. 75–79.

  86. Aşkin T., Kizilkaya R. The spatial variability of urease activity of surface agricultural soils within an urban area // J. Central European Agriculture. 2005. V. 6. № 2. P. 161–166.

  87. ASRIS. Australian Soil Resource Information System, Australian Department of Agriculture. http://www.asris.csiro.au/index_ie.html

  88. Awale R., Emeson M.A., Machado S. Soil organic carbon pools as early indicators for soil organic matter stock changes under different tillage practices in Inland Pacific Northwest // Frontiers in Ecology and Evolution. 2017. V. 5. P. 96. https://doi.org/10.3389/fevo.2017.00096

  89. Bai Y., Zhou Y. The main factors controlling spatial variability of soil organic carbon in a small karst watershed, Guizhou Province, China // Geoderma. 2020. V. 357. P. 113938. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.113938

  90. Bergstrom D.W., Monreal C.M., Millette J.A., King D.J. Spatial Dependence of Soil Enzyme Activities along a Slope // Soil Sci. Soc. Am. J. 1998. V. 62. P. 1302–1308.

  91. Black K., Creamer R.E., Xenakis G., Cook S. Improving forest soil carbon models using spatial data and geostatistical approaches // Geoderma. 2014. V. 232–234. P. 487–499. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2014.05.022

  92. Blakemore L.C., Searle P.L., Daly B.K. Methods for chemical analysis of soils // New Zealand Soil Bureau. Scientific Report 10. Dep. of Sci. and Indus-trial Res. New Zealand, 1977. 112 p.

  93. Boerner R.E.J., Brinkman J.A., Smith A. Seasonal variations in enzyme activity and organic carbon in soil of a burned and unburned hardwood forest // Soil Biol. Biochem. 2005. V. 37. P. 1419–1426. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2004.12.012

  94. Bruun T.B., Ryan C.M., de Neergaard A., Berry N.J. Soil organic carbon stocks maintained despite intensification of shifting cultivation // Geoderma. 2021. V. 388. P. 114804. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2020.114804

  95. Campbell C.A., Biederbeck V.O., Hahn D., Lafond G.P., Wen G., Schoenau J. Seasonal trends in soil biochemical attributes: Effects of crop management on a Black Chernozem // Can. J. Soil Sci. 1999a. V. 79. P. 85–97. https://doi.org/10.4141/S98-029

  96. Campbell C.A., Biederbeck V.O., Zentner R.P., Hahn D., Wen G., Schoenau J. Seasonal trends in selected soil biochemical attributes: Effects of crop rotation in the semiarid prairie // Can. J. Soil Sci. 1999. V. 79. P. 73–84. https://doi.org/10.4141/S98-008

  97. Carré F., Jeannée N., Casalegno S., Lemarchand O., Reuter H.I., Montanarella L. Mapping the CN ratio of the forest litters in Europe-Lessons for Global Digital Soil Mapping // Digital Soil Mapping. Progress in Soil Science 2. N.Y.: Springer Science + Business Media B.V., 2010. P. 217–225. https://doi.org/10.1007/978-90-481-8863-5_18

  98. Chaplot V., Bouahom B., Valentin C. Soil organic carbon stocks in Laos: spatial variations and controlling factors // Global Change Biology. 2010. V. 16. P. 1380–1393. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2009.02013.x

  99. Choudhury B.U., Mohapatra K.P., Das A., Das P.T., Nongkhlaw L., Fiyaz R.A., Ngachan S.V., Hazarika S., Rajkhowa D.J., Munda G.C. Spatial variability in distribution of organic carbon stocks in the soils of North East India // Current Science. 2013. V. 104. № 5. P. 604–614

  100. Constancias F., Terrat S., Saby N.P.A., Horrigue W., Villerd J., Guillemin J.-P., Biju-Duval L., Nowak V., Dequiedt S., Ranjard L., Prévost-Bouré N.C. Mapping and determinism of soil microbial community distribution across an agricultural landscape // Microboilogy Open. 2015. P. 1–13. https://doi.org/10.1002/mbo3.255

  101. Cunningham S.C., Metzeling K.J., Mac Nally R., Thomson J.R., Cavagnaro T.R. Changes in soil carbon of pastures after afforestation with mixed species: Sampling, heterogeneity and surrogates // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2012. V. 158. P. 58–65. https://doi.org/10.1016/j.agee.2012.05.019

  102. Deng L., Wang K., Zhu G., Liu Y., Chen L., Shangguan Z. Changes of soil carbon in five land use stages following 10 years of vegetation succession on the Loess Plateau, China // Catena. 2018. V. 171. P. 185–192. https://doi.org/10.1016/j.catena.2018.07.014

  103. Dijkshoorn J.A. SOTER database for Southern Africa (SOTERSAF). ISRIC – World Soil Information. Wageningen, 2003.

  104. Dijkshoorn J.A., Huting J.R.M., Tempel P. Update of the 1 : 5 million Soil and Terrain Database for Latin America and the Caribbean (SOTERLAC; version 2.0). ISRIC – World Soil Information. Wageningen, 2005.

  105. Dormaar J.F., Johnston A., Smoliak S. Seasonal variation in chemical characteristics of soil organic matter of grazed and ungrazed mixed prairie and fescue grassland // J. Range Management. 1977. V. 30. P. 195–198. https://doi.org/10.2307/3897467

  106. Eze S., Palmer S.M., Chapman P.J. Soil organic carbon stock in grasslands: Effects of inorganic fertilizers, liming and grazing in different climate settings // J. Environ. Management. 2018. V. 223. P. 74–84. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.06.013

  107. FAO. Global Soil Laboratory Network. Standard operating procedure for soil organic carbon – Walkley-Black method: Titration and colorimetric method. Rome, FAO. 2019. https://www.fao.org/3/ca7471en/ca7471en.pdf

  108. FAO. Global Soil Laboratory Network. Standard operating procedure for soil total carbon – Dumas dry combustion method. Rome, FAO. 2019. https://www.fao.org/3/ca7781en/ca7781en.pdf

  109. FAO. A protocol for measurement, monitoring, reporting and verification of soil organic carbon in agricultural landscapes – GSOC-MRV Protocol. Rome, 2020. https://doi.org/10.4060/cb0509en

  110. Funes I., Savé R., Rovira P., Molowny-Horas R., Alcañiz J.M., Ascaso E., Herms I., Herrero C., Boixadera J., Vayreda J. Agricultural soil organic carbon stocks in the north-eastern Iberian Peninsula: Drivers and spatial variability // Sci. Total Environ. 2019. V. 668. P. 283–294. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.02.317

  111. Gardi C., Sconosciuto F. Evaluation of carbon stock variation in Northern Italian soils over the last 70 years // Sustainable Sci. 2007. V. 2. P. 237–243. https://doi.org/10.1007/s11625-007-0034-9

  112. Gómez J.A., Guzmán G., Vanwalleghem T., Vanderlinden K. Spatial variability of soil organic carbon stock in an olive orchard at catchment scale in Southern Spain // Int. Soil Water Conservation Res. 2022. V. 12. P. 002. https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2022.12.002

  113. Guillaume T., Bragazza L., Levasseur C., Libohova Z., Sinaj S. Long-term soil organic carbon dynamics in temperate cropland-grassland systems // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2021. V. 305. P. 107184. https://doi.org/10.1016/j.agee.2020.107184

  114. Guo L.B., Gifford R.M. Soil carbon stock and land use change: A meta-analysis // Global Change Biol. 2002. V. 8. № 4. P. 345–360. https://doi.org/10.1046/j.1354-1013.2002.00486.x

  115. Harmonized World Soil Database (version 1.0). Rome: FAO, IIASA, ISRIC, ISS-CAS, JRC. FAO, 2008.

  116. Hoogsteen M.J.J., Breure A.M., van Ittersum M.K. Monitoring soil organic matter on grassland farms: An exploratory analysis // Geoderma. 2022. V. 405. P. 115456. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115456

  117. Huang B., Sun W., Zhao Y., Zhu J., Yang R., Zou Z., Ding F., Su J. Temporal and spatial variability of soil organic matter and total nitrogen in an agricultural ecosystem as affected by farming practices // Geoderma. 2007. V. 139. P. 336–345. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2007.02.012

  118. Intergovernmental Panel on Climate Change. Good Practice Guidance for Land Use, Land-Use Change and Forestry. IPCC National Greenhouse Gas Inventories Programme / Eds. Penman J. et al. IPCC, 2008. 590 p.

  119. IPCC 2019. Refinement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories / Eds. Calvo Buendia et al. IPCC, 2019.

  120. Jenny H. Factors of soil formation: a system of quantitative pedology. N.Y.: Dover Publications, 1941. 281 p.

  121. Johnson W.M. The Pedon and the Polypedon // Soil Sci. Soc. Am. Proc. 1963. V. 27. P. 212–215.

  122. Lacoste M., Minasny B., McBratney A., Michot D., Viaud V., Walter C. High resolution 3D mapping of soil organic carbon in a heterogeneous agricultural landscape // Geoderma. 2014. V. 213. P. 296–311. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2013.07.002

  123. Lal R. Sequestering atmospheric carbon dioxide // Critical Rev. Plant Sci. 2009. V. 28. P. 90–96. https://doi.org/10.1080/07352680902782711

  124. Le Bas C., King D., Jamagne M., Daroussin J. The European Soil Information System. Luxembourg: European Soil Bureau Research, 1998.

  125. Liptzin D., Norris C.E., Cappellazzi S.B., Mac Bean G., Cope M., Greub K.L.H., Rieke E.L. et al. An evaluation of carbon indicators of soil health in long-term agricultural experiments // Soil Biol. Biochem. 2022. V. 172. P. 108708. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108708

  126. Maillard E., McConkey B.G., Angers D.A. Increased uncertainty in soil carbon stock measurement with spatial scale and sampling profile depth in world grasslands: A systematic analysis // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2017. V. 236. P. 268–276. https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.11.024

  127. Mendonça-Santos M.L., Dart R.O., Santos H.G., Coelho M.R., Berbara R.L.L., Lumbreras J.F. Digital soil mapping of topsoil organic carbon content of Rio de Janeiro State, Brazil // Digital Soil Mapping. Progress in Soil Science 2. N.Y.: Springer Science + Business Media B.V., 2010. P. 255–266. https://doi.org/10.1007/978-90-481-8863-5_21

  128. Minasny B., McBratney A.B., Malone B.P., Wheeler I. Digital Mapping of Soil Carbon // Adv. Agronomy. 2013. V. 118. P. 1–47. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-405942-9.00001-3

  129. Mishra U., Lal R., Liu D., Van Meirvenne M. Predicting the Spatial Variation of the Soil Organic Carbon Pool at a Regional Scale // Soil Sci. Soc. Am. J. 2010. V. 74. № 3. P. 906–914. https://doi.org/10.2136/sssaj2009.0158

  130. Mishra U., Riley W.J. Scaling impacts on environmental controls and spatial heterogeneity of soil organic carbon stocks // Biogeosciences. 2015. № 12. P. 3993–4004. https://doi.org/10.5194/bg-12-3993-2015

  131. Nelson D.W., Sommers L.E. Total carbon, organic carbon, and organic matter // Methods of Soil Analysis. Part 3. Chemical Methods. Madison: SSSA Book Series, 1996. P. 961–1010.

  132. Nguemezi C., Tematio P., Silatsa F.B.T., Yemefack M. Spatial variation and temporal decline (1985–2017) of soil organic carbon stocks (SOCS) in relation to land use types in Tombel area, South-West Cameroon // Soil Till. Res. 2021. V. 213. 1051114. P. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.still.2021.105114

  133. Oueslati I., Allamano P., Bonifacio E., Claps P. Vegetation and Topographic Control on Spatial Variability of Soil Organic Carbon // Pedosphere. 2013. V. 23. P. 48–58.

  134. Peigné J., Vian J.-F., Cannavacciuolo M., Bottollier B., Chaussod R. Soil sampling based on field spatial variability of soil microbial indicators // Eur. J. Soil Biol. 2009. P. 488–495. https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2009.09.002

  135. Piotrowska A., Dlugosz J., Namysłowska-Wilczyńska B., Zamorski R. Field-scale variability of topsoil dehydrogenase and cellulase activities as affected by variability of some physico-chemical properties // Biol. Fertil. Soils. 2011. V. 47. P. 101–109. https://doi.org/10.1007/s00374-010-0507-3

  136. Rahman M.H., Holmes A.W., Saunders S.J. Spatio-temporal variation in soil organic carbon under kiwifruit production systems of New Zealand // Proc. 1st Int. Symposium on Organic Matter Management and Compost in Horticulture. Eds.: Biala J. et al. Acta Hort. 1018, ISHS, 2014. P. 279–286.

  137. Romanenko I.A., Romanenkov V.A., Smith P., Smith J.U., Sirotenko O.D., Lisovoi N.V., Shevtsova L.K., Rukhovich D.I., Koroleva P.V. Constructing regional scenarios for sustainable agriculture in European Russia and Ukraine for 2000 to 2070 // Regional Environmental Change. 2007. V. 7. P. 63–77. https://doi.org/10.1007/s10113-007-0032-6

  138. Rossel R.A.V., Webster R., Bui E.N., Baldock J.A. Baseline map of organic carbon in Australian soil to support national carbon accounting and monitoring under climate change // Global Change Biology. 2014. V. 20. P. 2953–2970. https://doi.org/10.1111/gcb.12569

  139. Rukhovich D.I., Koroleva P.V., Vilchevskaya E.V, Romanenkov V.A., Kolesnikova L.G. Constructing a spatially-resolved database for modelling soil organic carbon stocks of croplands in European Russia // Regional Environmental Change. 2007. V. 7. P. 51–61. https://doi.org/10.1007/s10113-007-0029-1

  140. Qiu W., Curtin D., Johnstone P., Beare M., Hernandez-Ramirez G. Small-Scale Spatial Variability of Plant Nutrients and Soil Organic Matter: an Arable Cropping Case Study // Communications in Soil Science and Plant Analysis. 2016. https://doi.org/10.1080/00103624.2016.1228945

  141. Oueslati I., Allamano P., Bonifacio E.,Claps P. Vegetation and Topographic Control on Spatial Variability of Soil Organic Carbon // Pedosphere. 2013. V. 23. P. 48–58.

  142. Schimel J. Modeling ecosystem-scale carbon dynamics in soil: The microbial dimension // Soil Biol. Biochem. 2023. V. 178. P. 108948. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.108948

  143. Schöning I., Totsche K.U., Kögel-Knabner I. Small scale spatial variability of organic carbon stocks in litter and solum of a forested Luvisol // Geoderma. 2006. V. 136. P. 631–642. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2006.04.023

  144. Schulp C.J.E., Verburg P.H. Effect of land use history and site factors on spatial variation of soil organic carbon across a physiographic region // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2009. V. 133. P. 86–97. https://doi.org/10.1016/j.agee.2009.05.005

  145. Shahbaz M., Bengtson P., Mertes J.R., Kulessa B., Kljun N. Spatial heterogeneity of soil carbon exchanges and their drivers in a boreal forest // Sci. Total Environ. 2022. V. 831. P. 154876. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154876

  146. Shamrikova E.V., Kondratenok B.M., Tumanova E.A., Vanchikova E.V., Lapteva E.M., Zonova T.V., Lu-Lyan-Min E.I., Davydova A.P., Libohova Z., Suvannang N. Transferability between soil organic matter measurement methods for database harmonization // Geoderma. 2022. V. 412. P. 115547. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115547

  147. Soil Survey Staff, Natural Resources Conservation Service, United States Department of Agriculture. American Web Soil Survey and Geographic (SSURGO). http://soildatamart.nrcs.usda.gov

  148. Stevens F., Bogaert P., van Wesemael B. Detecting and quantifying field-related spatial variation of soil organic carbon using mixed-effect models and airborne imagery // Geoderma. 2015. V. 259–260. P. 93–103. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.05.008

  149. Stoyan H., De-Polli H., Bohm S., Robertson G.P., Paul E.A. Spatial heterogeneity of soil respiration and related properties at the plant scale // Plant and Soil. 2000. V. 222. P. 203–214. https://doi.org/10.1023/A:1004757405147

  150. Tabatabai M.A., Bremner J.M. Use of the Leco automatic 70-second carbon analyzer for total carbon analyses of soils // Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 1970. V. 34. № 4. P. 608–610.

  151. Tan X., Xie B., Wang J., He W., Wang X., Wei G. County-Scale Spatial Distribution of Soil Enzyme Activities and Enzyme Activity Indices in Agricultural Land: Implications for Soil Quality Assessment // Scientific World J. 2014. P. 535768. https://doi.org/10.1155/2014/535768

  152. Tate K.R., Wilde R.H., Giltrap D.J., Baisden W.T., Saggar S., Trustrum N.A., Scott N.A., Barton J.P. Soil organic carbon stocks and flows in New Zealand: System development, measurement and modelling // Can. J. Soil. Sci. 2005. V. 85. P. 481–489.

  153. Tesfay F., Kibret K., Gebrekirstos A., Hadgu K.M. Soil Carbon and Nitrogen Stock and Their Spatial Variability Along an Exclosure Chronosequence at Kewet District, Central Dry Lowlands of Ethiopia // Air, Soil Water Research. 2022. V. 15. P. 1–16. https://doi.org/10.1177/11786221221124546

  154. Tóth E., Kisic I., Galic M., Telak L.J., Brezinscak L., Dugan I., Dencső M., Gelybó G., Bakacsi Z., Horel Á., Bogunovic I. Spatial mapping of soil respiration using auxiliary variables. A small scale study // J. Central European Agriculture. 2021. V. 22. P. 657–668. https://doi.org/10.5513/JCEA01/22.3.3227

  155. Turner J., Lambert M. Change in organic carbon in forest plantation soils in eastern Australia // Forest Ecology and Management. 2000. V. 133. P. 231–247.

  156. Walkley A., Black I.A. An examination of the Degjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method // Soil Science. 1934. V. 37. P. 29–38.

  157. Wang L., Okin G.S., Caylor K.K., Macko S.A. Spatial heterogeneity and sources of soil carbon in southern African savannas // Geoderma. 2009. V. 149. P. 402–408. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2008.12.014

  158. Wang S., Xu L., Zhuang Q., He N. Investigating the spatio-temporal variability of soil organic carbon stocks in different ecosystems of China // Sci. Total Environ. 2021. V. 758. P. 143644. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143644

  159. Webster R., Oliver M.A. Statistical methods in soil and land resource survey. Oxford: Oxford Univ. press, 1990. 316 p.

  160. Wenzel W.W., Duboc O., Golestanifard A., Holzinger C., Mayr K., Reiter J., Schiefer A. Soil and land use factors control organic carbon status and accumulation in agricultural soils of Lower Austria // Geoderma. 2022. V. 409. P. 115595. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115595

  161. Wiesmeier M., Barthold F., Spörlein P., Geuß U., Hangen E., Reischl A., Schilling B., Angst G., von Lützow M., Kögel-Knabner I. Estimation of total organic carbon storage and its driving factors in soils of Bavaria (southeast Germany) // Geoderma Regional. 2014. V. 1. P. 67–78. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2014.09.001

  162. Wiesmeier M., Urbanski L., Hobley E., Lang B., von Lützow M., Marin-Spiotta E., van Wesemael B., Rabot E., Ließ M., Garcia-Franco N., Wollschläger U., Vogel H.-J., Kögel-Knabner I. Soil organic carbon storage as a key function of soils – A review of drivers and indicators at various scales // Geoderma. 2019. V. 333. P. 149–162. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.07.026

  163. Wuest S. Seasonal variation in soil organic carbon // Soil Sci. Soc. Am. J. 2014. V. 78. P. 1442–1447. https://doi.org/10.2136/sssaj2013.10.0447

  164. Wuest S.B., Schillinger W.F., Machado S. Variation in soil organic carbon over time in no-till versus minimum tillage dryland wheat-fallow // Soil Till. Res. 2023. V. 229. 105677. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.still.2023.105677

  165. Xie E., Zhang Y., Huang B., Zhao Y., Shi X., Hu W., Qu M. Spatiotemporal variations in soil organic carbon and their drivers in southeastern China during 1981–2011 // Soil Till. Res. 2021. V. 205. P. 104763. https://doi.org/10.1016/j.still.2020.104763

  166. Xiong X., Grunwald S., Myers D.B., Kim J., Harris W.G., Bliznyuk N. Assessing uncertainty in soil organic carbon modeling across a highly heterogeneous landscape // Geoderma. 2015. V. 251–252. P. 105–116. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.03.028

  167. Yang F., Tiana J., Fanga H., Gaoa Y., Zhanga X., Yua G., Kuzyakov Y. Spatial heterogeneity of microbial community and enzyme activities in a broad-leaved Korean pine mixed forest // Eur. J. Soil Biol. 2018. V. 88. P. 65–72. https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2018.07.001

  168. Yang P., Byrne J.M., Yang M. Spatial variability of soil magnetic susceptibility, organic carbon and total nitrogen from farmland in northern China // Catena. 2016. V. 145. P. 92–98. https://doi.org/10.1016/j.catena.2016.05.025

  169. Yu D.-S., Zhang Z.-Q., Yang H., Shi X.-Z., Tan M.-Z., Sun W.-X., Wang H.-J. Effect of Soil Sampling Density on Detected Spatial Variability of Soil Organic Carbon in a Red Soil Region of China // Pedosphere. 2011. V. 21. P. 207–213.

  170. Yun-Qiang W.A.N.G., Zhang X.C., Zhang J.L., Shun-Ji L.I. Spatial variability of soil organic carbon in a watershed on the Loess Plateau // Pedosphere. 2009. V. 19. P. 486–495. https://doi.org/10.1016/S1002-0160(09)60141-7

  171. Zhang P., Wang Y., Xu L., Sun H., Li R., Zhou J. Factors controlling the spatial variability of soil aggregates and associated organic carbon across a semi-humid watershed // Sci. Total Environ. 2022. V. 809. P. 151155. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151155

  172. Zhang S., Zhang X., Liu Z., Sun Y., Liu W., Dai L., Fu S. Spatial heterogeneity of soil organic matter and soil total nitrogen in a Mollisol watershed of Northeast China // Environ. Earth Sci. 2014. V. 72. P. 275–288. https://doi.org/10.1007/s12665-014-3081-4

  173. Zhao W., Cao T., Li Z., Luo M., Su Y. Spatial variability of soil organic matter in a gravel-sand mulched jujube orchard at field scale // Arabian J. Geosciences. 2020. V. 13. 446. https://doi.org/10.1007/s12517-020-05465-w

  174. Zhao Y.C., Shi X.Z. Spatial prediction and uncertainty assessment of soil organic carbon in Hebei Province, China // Digital Soil Mapping. Progress in Soil Science 2. N.Y.: Springer Science + Business Media B.V., 2010. P. 227–239. https://doi.org/10.1007/978-90-481-8863-5_19

Дополнительные материалы

скачать ESM.docx
Приложение 1.
Таблица S1. Характеристики пространственного варьирования содержания Cорг в зависимости от площади участка.
Таблица S2. Характеристики пространственного варьирования запаса Cорг в зависимости от площади участка.
Таблица S3. Характеристики пространственного варьирования содержания Cорг и индикаторов углерод-трансформирующей функции почв

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Почвоведение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал