Assessment of spatial variability of soils of subzones of chernozems of ordinary moderately arid steppe of Altai krai

Abstract

The study of variation of soil properties of the subzone of ordinary chernozems was carried out on the basis of mathematical models of zonal and regional etalons of soils of the Altai Territory. These etalons are developed using information-logical analysis. The main indicators of soil heterogeneity are conditional uncertainty of soil properties within a taxon (Shannon index), information content, and the efficiency coefficient of information transfer. It has been shown that, given equal scale and area, the choice of classification system influences the variation in properties within soil taxonomic groups. The proximity of the classify boundaries of the properties of soils of different taxons indirectly indicates an increase an entropy in them. The evolution of agrogenic soils in line the agrochernozeme-agrozeme-agroabrozeme is accompanied by nonlinear dependence of changes of variation indicators. The Shannon index increases in agrozemsand decreases in agroabrozems. With an increase of scale and a decrease in the area of the estimated territory, the variation is determined by the geomorphological features of the soil region. Entropy decreases in soil areas confined to watersheds and slopes and increases in terraced areas of ancient hollows. The detailization of taxonomic groups at the genus level in regional etalons of meadow-chernozem soils is mainly accompanied by an increase in entropy compared to their zonal etalons.

References

Албул О.В., Бурлакова Л.М. Варьирование почв и их морфологических признаков на водоразделах и склонах умеренно-засушливой и колочной степи Алтайского края // В сб.: Молодые ученые — сельскому хозяйству Алтая. Cб. науч. тр. Алтайский гос-й аграрный ун-т. Барнаул, 2006. С. 8–10.
Архангельская Т.А. Температурный режим комплексного почвенного покрова. М., 2012. 282 с.
Бурлакова Л.М. Плодородие алтайских черноземов в системе агроценоза. Новосибирск, 1984. 292 с.
Бурлакова Л.М., Морковкин Г.Г.Режим питательных веществ в черноземах в условиях орошения // В кн.: Проблемы орошения почв Сибири. Тезисы к научной конференции. Барнаул. 1988. С. 65–68.
Герасимова М.И., Головлева Ю.А., Лаврова А.М. и др. Количественная оценка почвенного разнообразия при разных масштабах исследования на примере Республики Карелия // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2020. № 3. С. 47–52.
Дайнеко Е.К., Фридланд В.М. Опыт применения информационно-логического анализа для выяснения взаимосвязей между факторами почвообразования и некоторыми морфологическими свойствами почв / Структура почвенного покрова, почвенные комбинации, их классификация и методы изучения. М., 1969. С. 56–57.
Егоров В.В., Фридланд В.М., Иванова Е.Н. и др. Классификация и диагностика почв СССР. М., 1977. 223 с.
Кононцева Е.В., Пивоварова Е.Г., Хлуденцов Ж.Г.Численные методы в обосновании зональных эталонов черноземов обыкновенных среднемощных среднегумусных умеренно засушливой и колочной степей Алтайского края // В кн.: Почвы — стратегический ресурс России. Тезисы докладов VIII съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева и Школы молодых ученых по морфологии и классификации почв / Отв. ред. С.А. Шоба, И.Ю. Савин. Москва-Сыктывкар, 2021. С. 629–631.
Михеева И.В. Изменение вероятностных распределений фракций гранулометрического состава каштановых почв Кулундинской степи под воздействием природных и антропогенных факторов // Почвоведение. 2010. № 12. С. 1456–1467.
Михеева И.В.Информационная оценка трансформации вариабельности свойств пахотных черноземов // АгроЭкоИнфо. 2023. № 6(60). C. 1–9.
Мудрых Н.М., Самофалова И.А. Моделирование пространственной изменчивости агрохимических показателей почв в агроландшафтах Нечерноземья // Агрохимический вестник. 2019. № 5. С. 17–24. https://doi.org/10.24411/0235-2516-2019-10069
Пивоварова Е.Г.Решение вопросов пространственной и временнóй вариации агрохимических свойств почв с помощью информационно-логического анализа // Агрохимия. 2006. № 8. С. 77–84.
Пивоварова Е.Г., Федченко Л.А.Региональные эталоны почв как индикаторы агрогенной трансформации их агрохимических свойств // В сб.: Аграрная наука — сельскому хозяйству. Сб. материалов XV Международной научно-практической конференции. В 2-х книгах. Барнаул, 2020. С. 282–284.
Пивоварова Е.Г., Федченко Л.А.Агрохимические свойства в решении теоретических проблем классификации почв // Вестн. Алтайского гос-го аграрного ун-та. 2021. № 3(197). С. 39–47.
Почвы Алтайского края. М., 1959. 380 с.
Пузаченко А.Ю. Закон Шеннона – Хартли и предел внутренней упорядоченности биологических систем // Принципы экологии. 2020. № 3. С. 4–13. https://doi.org/10.15393/j1.art.2020.10822
Пузаченко А.Ю., Сандлерский Р.Б. Юрий Георгиевич Пузаченко (1940–2018). Биографо-семантический анализ // Известия РАН. Сер. Биологическая. 2023. Дополнительный вып. 8. С. 3–15. https://doi.org/10.31857/S1026347023600899
Пузаченко Ю.Г., Карпачевский Л.О., Взнуздаева Н.А. Возможности применения информационно-логического анализа при изучении почвы на примере ее влажности / Закономерности пространственного варьирования свойств почв и информационно-статистические методы их изучения. М., 1970. 220 с.
Пузаченко Ю.Г. Биологическое разнообразие, устойчивость и функционирование // Проблемы устойчивости биологических систем. М., 1982. С. 5–32.
Пузаченко Ю.Г. Приложения теории фракталов к изучению ландшафтов // Известия РАН. 1997. № 2. С. 24–40.
Рассыпнов В.А., Бурлакова Л.М.Влияние удобрений на величину и характер вариабельности агрохимических свойств почвы и пестроту урожайности // В сб.: Актуальные вопросы земледелия и применения удобрений в Алтайском крае. Тр. Алтайского СХИ. С. 55–61.
Самсонова В.П., Мешалкина Ю.Л. Опыт применения пространственных моделей при исследовании почвенного покрова в крупном масштабе // Материалы докладов VI съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Всероссийская с международным участием научная конференция «Почвы России: современное состояние, перспективы изучения и использования» (Петрозаводск–Москва, 13–18 августа 2012 г.). Петрозаводск, 2012. Кн. 1. С. 175–176.
Смирнова М.А., Геннадиев А.Н. Количественная оценка почвенного разнообразия: теория и методы исследования // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2017. № 4. С. 3–11.
Хакен Г. Информация и самоорганизация: Макроскопический подход к сложным явлениям. М., 1991. 240 с.
Хорошев А.В. Пространственная структура как фактор стабильности биопродукционного функционирования степных геосистем (на примере Айтуарской степи, Южный Урал) // Принципы экологии. 2020. № 3. С. 71–86.
24.    Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И. и др. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004. 342 с.
25.    Ibáñez J.J., Vargas R.J., Vazquez-Hoehne A. Pedodiversity State of the Art and Future Challenges. Pedodiversity. London, 2013. 233 р.
Kravchenko A.N., Bullock D.G., Boast C.W. Joint multifractal analysis of crop yield and terrain slope // Agronomy Journal. 2000. Vol. 92, I. 6. P. 1279–1290. https://doi.org/10.2134/agronj2000.9261279x  
Minasny B., McBratney A.B., Hartemink A.E. Global pedodiversity, taxonomic distance, and the World Reference Base // Geoderma. 2010. Vol. 155, № 3–4. P 132–139. doi.org/10.1016/j.geoderma.2009.04.024
Toomanian N., Esfandiarpoor I. Challenges of pedodiversity in soil science // Eurasian Soil Science. 2010. Vol. 43, № 13. P. 1486–1502. https://doi.org/10.1134/S1064229310130089