Экологи РУДН нашли уязвимость в расчете содержания органического вещества в пахотных почвах по данным дистанционного зондирования Земли

Экологи РУДН нашли уязвимость в расчете содержания органического вещества в пахотных почвах по данным дистанционного зондирования Земли

Экологи РУДН показали, что один из методов, которым определяют содержание органического вещества в почве, оказывается неэффективным после выпадения осадков. Исследования показали, что воздействие дождя на открытую поверхность пахотных почв приводит к снижению точности моделирования содержания органического веществадо 70%. Экологи РУДН также предложили, как можно компенсировать это негативное явление и повысить точность расчетов до 84%.

Одна из основных характеристик почвы — содержание в ней органического вещества (SOM). Существует множество способов его измерения, один из них —моделирование SOM по оптическим свойствам почвы. Для этого используют, например, данные со спутников. Существует несколько известных недостатков такого подхода. Например, после дождя, когда почва влажная, ее оптические свойства меняются, поэтому точность определения снижается. Экологи РУДН показали что дождь также преобразует верхний слой почвы, вызывая изменение его свойств. Это, в свою очередь, влияет на точность определения содержания органического вещества.

«Большинство исследований с использованием оптических спутниковых данных или данных о спектральном отражении поля для изучения содержания SOM не учитывают состояние почвы в момент сбора данных. Не ясно, насколько по верхнему слою почвы, преобразованному осадками, можно судить о свойствах всего обрабатываемого слоя почвы. Из-за этого ограничена воспроизводимость расчетов содержания SOM на основе спутниковых данных. К тому же это несоответствие — одна из основных причин, по которой лабораторные модели плохо работают для полевых измерений. Поэтому мы решили уточнить, как осадки влияют на точность картирования содержания SOM на основе данных оптического дистанционного зондирования», —доцент департамента рационального природопользования РУДН.

Экологи исследовали пахотное поле в Тульской области (Россия) площадью 13,5 га. Тип почвы — серая лесная. На момент проведения исследования поле было под паром, то есть на нем ничего не выращивали. Экологи РУДН собрали с поля 30 образцов верхнего слоя почвы (до 5 см в глубину) и определили в них содержание органического вещества по методу Тюрина, основанном на окислении органического вещества почвы. Оптические свойства почвы измеряли с помощью спектрорадиометра HandHeld-2, а также использовали данные спутников дистанционного зондирования Sentinel-2 за 5 сроков съемки с апреля по август.

Проанализировав полученные данные, экологи показали, изменения поверхности пахотных почв под воздействием осадков снижают точность расчета SOM по оптическим свойствам— близость расчетов к реальному значению меняется от 67% до 72% в зависимости от количества осадков. Затем исследователи добавили в модель расчетов данные о состоянии почвы —площадь почвенной корки (уплотненного верхнего микрослоя почвы с «закупоренными» из-за дождя порами) и показатель, учитывающий площадь теней и/или трещин на поверхности почвы. Так точность удалось повысить до 84%. Экологи РУДН сделали вывод, что модели расчета SOM по спутниковым данным нужно дополнять информацией о состоянии почвы на момент получения снимка.

«Осадки меняют оптические свойства поверхностного микрослоя по сравнению с остальной частью пахотного горизонта. Мы показали, что это отрицательно влияет на точность и качество моделей расчета SOM по данным Sentinel-2. Однако включение информации о почвенной корке и площади теней и/или трещин повышает качество и точность получаемых моделей. Поэтому учет вызванных осадками изменений поверхности почвы необходим для правильной оценки содержания SOM», —доцент департамента рационального природопользования РУДН.

Результаты опубликованы в журнале Remote Sensing.

Теги Приоритет-2030
Новости
Все новости
Наука
18 августа
5 млн рублей на науку: в РУДН назвали обладателя первой премии вуза в области математики

Первым победителем международной Премии РУДН за научные достижения и заслуги в области математики в размере 5 млн рублей стал учёный из Санкт-Петербурга Сергей Иванов. Обладатель награды — доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, профессор Санкт-Петербургского государственного университета и главный научный сотрудник Санкт-Петербургского отделения Математического института им. В.А. Стеклова РАН. Вручение премии состоялось 18 августа во время Международной конференции по дифференциальным и функционально-дифференциальным уравнениям DFDE.

Наука
29 июля
Цвет против невнимательности — как студенты и преподаватели РУДН и АлтГУ создали приложение для детей с СДВГ

В России проживают около 1 600 000 детей с подтверждённым синдромом дефицита внимания и гиперактивностью. Необходимая терапия не всегда доступна их семьям: из-за стоимости или отсутствия рядом специализированных центров. Преподаватели и учащиеся РУДН и АлтГУ разработали для таких детей специальное приложение, которое повышает внимательность и уменьшает тревожность с помощью метода цветовой фотостимуляции (ЦФС).

Наука
28 июля
Плаценту на чип! Исследователь РУДН победила в конкурсе для молодых ученых с проектом клеточной модели

Проект по разработке клеточной модели плаценты стал победителем в номинации «Научные материалы» конкурса «Молодые учёные 3.0», организованного при поддержке Фонда президентских грантов и Т-Банка.