УДК 630*232.49:630*174.754.001.891.573

ВЛИЯНИЕ НА МИКРОРЕЛЬЕФ УЧАСТКОВ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР ПОСЛЕДСТВИЙ БОРОЗДНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

 

IMPACT ON LAND MICRORELIEF FOREST CROPS CONSEQUENCES TILLAGE

 

Марченко С.И. (Брянский государственный инженерно-технологический университет, г. Брянск, РФ)

Marchenko S.I. (Bryansk State Technological University of Engineering, Russia)

 

На примере участка лесных культур сосны обыкновенной сделана попытка оценить последствия влияния бороздной обработки почвы на микрорельеф методами геостатистики. Вариограммный анализ выявил различия микрорельефа вдоль и поперек рядов культур почти через 70 лет после их создания.

In the area of forest plantations of Scots pine is an attempt to assess the effects of treatment effects soil micro-relief methods of geostatistics. Variogram analysis revealed differences microrelief along and across cultures series of almost 70 years after their creation.

 

Ключевые слова: сосна, лесные культуры, обработка почвы, рельеф, вариограмма

Key words: pine, forest crops, tillage, relief, variogram

 

Важным этапом при создании искусственных насаждений является подготовка почвы, в результате которой изменяется форма поверхности лесокультурной площади. Лесные культуры сосны обыкновенной в УОЛ БГИТУ чаще создают на хорошо дренированных, легких по механическому составу подзолистых почвах, при этом в качестве посадочных мест, в большинстве случаев, используется дно борозд, подготовленных плугом ПКЛ-70 или (культуры старших возрастов) плужных борозд. Целью работы являлась оценка изменений микрорельефа при бороздной подготовке почвы в долгосрочной перспективе.

Исследования проводились в чистом сосновом насаждении 67-летнего возраста в кв. 75 в. 8 Опытного отдела УОЛ БГИТУ (рисунок 1), произрастающем на вершине дюны моренного происхождения высотой 5 м, на третьей террасе левобережья р. Десны. Почва среднедерновая среднеподзолистая песчаная на флювиогляциальных песках с тонкими прослойками красно-бурой морены с глубины 100 см. Насаждение имеет состав 10С+Б и растет по Ia классу бонитета. Средний диаметр 27,3 см; средняя высота 27,5 м; густота 744 шт./га; абсолютная полнота 43,6 м2/га; относительная полнота 0,9; запас 546 м3/га. Тип лесорастительных условий – В2; тип леса – сосняк брусничник.

Направление рядов культур – с севера на юг. Предположительная схема размещения посадочных мест – 3х0,5 м; сохранность – 11%.

Для анализа рельефа использовались данные инструментальной нивелировки, полученные в углах квадратной сетки 5х5 м. Средние относительные превышения в пределах пробной площади  составляют: 0,81±0,04 м; основное отклонение 0,4±0,03 м; коэффициент вариации 49%; точность опыта 5,5%.

Построение модели рельефа выполнялось с использованием программы Surfer 8.

Оказалось, что на долю возвышенных и относительно возвышенных территорий приходится 37% площади участка, срединных – 34%, относительно пониженных и пониженных – 29%.

После обработки данных дополнительно были рассчитаны средние уклоны местности (в градусах): 2,50±0,15; основное отклонение 1,34±0,11; коэффициент вариации 54%; точность опыта 6%.

Корреляционный анализ показал наличие заметной достоверной отрицательной связи между уклоном местности и относительным превышением в углах квадратной сетки: r=-0,608±0,109; tr=5,57>3,48 при р=0,001 (из набора исключались данные, полученные непосредственно на границах пробной площади для минимизации «краевого эффекта»).

  Отбор данных в узлах регулярной сетки позволяет выполнить построение объективных моделей, которые также могут быть использованы для выявления скрытых закономерностей, в частности, можно будет оценить «непрерывность» исходных данных. Предпосылкой является предположение о том, что при расположении регулярной сетки сбора данных (относительные превышения) непосредственно вдоль рядов культур, в них неизбежно сохранится и часть информации, связанной с изменениями микрорельефа при бороздной обработке почвы, причем как с положительным (микроповышения), так и с отрицательным (микропонижения) знаком. Иначе можно сказать, что будет присутствовать неоднородность данных «вдоль и поперек» рядов культур, соответственно в направлениях север-юг и восток-запад.

  Для проверки этого предположения выполнен вариограммный анализ (рисунок 2) непрерывности данных, характеризующих изменение в пространстве относительных превышений и средних уклонов местности в пределах пробной площади.

  Вариограммный анализ в геостатистических исследованиях обычно применяется при анализе точечных моделей с целью объективной оценки пространственной изменчивости исследуемых параметров. Под вариографией понимают анализ и моделирование пространственной корреляционной структуры данных [2]. При этом формируются специфические математические модели в виде функций, параметрами которых выступают «порог» (предельное значение вариограммы), «зона влияния» (расстояние, на котором вариограмма достигает предельного значения) и «эффект самородка» (разрывность пространственной переменной – наличие микроструктуры, т.е. компоненты феномена с рангом короче, чем экспериментальное разрешение) [1]. Известны практические результаты применения геостатистических методов для картографирования почвенных горизонтов [3].

 

Рисунок 1 – Сосновое насаждение искусственного происхождения в кв. 75 в. 8 Опытного отдела УОЛ БГИТУ

 

В случае изотропности данных (одинаковые свойства в разных направлениях) вариогграммы обычно накладываются одна на другую. В нашем же случае наблюдается явно выраженная анизотропия – гауссовы модели вариограмм относительных превышений явно не совпадают, что свидетельствует об имеющихся различиях геоданных вдоль и поперек рядов культур. Заметные, но менее выраженные различия по этим же направлениям демонстрируют пентасферические модели вариограмм средних уклонов местности, что связано со спецификой формы поверхности, формируемой в результате нарезки борозд (образование вытянутых корытообразных понижений с более крутыми бортами). С течением времени различия постепенно сглаживаются и могут стать незаметны глазу, но их можно выявить методами геостатистического анализа данных.

 

Рисунок 2 – Вариограммы  относительных превышений (гауссовы модели) и средних уклонов местности (пентасферические модели) с сепарацией север-юг и восток-запад; толерантность - 30º

 

Исследования показали, что влияние результатов бороздной обработки почвы на микрорельеф участков лесных культур сохраняется довольно длительное время, сравнимое с продолжительностью оборота рубки, что должно учитываться при лесокультурном производстве.

 

Список использованных источников

1. Геостатистический анализ данных в экологии и природопользовании (с применением пакета R): Учебное пособие [Текст] / А.А. Савельев, С.С. Мухарамова, А.Г. Пилюгин, Н.А. Чижикова.- Казань: Казанский университет, 2012.- 120 с.

2. Демьянов, В.В. Геостатистика: теория и практика [Текст] / В.В. Демьянов, Е.А. Савельева.- М.: Наука, 2010.- 327 с.

3. Сидорова, В.А. Использование геостатистических методов для картографирования почвенных горизонтов [Текст] / В.А. Сидорова, П.В. Красильников // Геостатистика и география почв.- М.: Наука, 2007.- С. 19-42.