Карельские ученые
работают над новой методикой исследования почв при помощи георадиолокационного
зондирования.
Пока основным способом изучения в этой области
остается ручная раскопка почвенных разрезов, что весьма трудоемко.
Использование георадара позволит анализировать большие по площади территории за
относительно короткое время. Это поможет быстрее и эффективнее проводить
почвенное картирование, фиксировать вариабельность почвенного покрова, выявлять
уязвимые или загрязненные участки почв. Практическая реализация может найти
применение в точном земледелии и экологическом мониторинге.
Разработкой системы
комплексного мониторинга окружающей среды Восточной Фенноскандии, входящей в
Арктическую зону РФ, занимается лаборатория экологического мониторинга и моделирования
Отдела комплексных научных исследований (ОКНИ) КарНЦ РАН. Одно из направлений
этой темы – разработка новых подходов к изучению почв на основе современных
цифровых методов диагностики, таких как георадиолокация. Пока основным способом
исследования в этой области науки остается ручная раскопка: чтобы изучить какие
почвы представлены на той или иной территории, какими свойствами они
характеризуются, специалисты делают почвенный разрез и берут для анализа
образцы грунта. Использование бесконтактных способов поможет ускорить
исследования и охватить большие по площади территории. В зарубежной литературе
для подобных методов в почвоведении используется термин «проксимальные
зондирующие методы».
– Внедряя георадиолокацию в традиционный комплекс почвенных методов, мы
получаем возможность диагностировать значительные по площади территории – до
нескольких километров за один день. Это позволяет эффективнее находить области,
где происходит трансформация почвенного покрова, вызванная как глобальными
изменениями окружающей среды, так и антропогенными факторами. Как пример можно
привести следующую ситуацию: произошел разлив дизельного топлива, часть его
просочилась в почвенную толщу, и визуально степень загрязнения определить
затруднительно, вручную отбирать образцы достаточно долго, но по данным
георадиолокации можно получить первичный контур места загрязнения относительно
быстро и недорого. Также метод может быть полезен в точном земледелии, когда
речь идет о больших по площади сельскохозяйственных угодьях, где нужно
проанализировать, к примеру, влажность почвы. Наконец, георадиолокация позволит
ученым находить новые интересные природные объекты для дальнейшего, более
детального, изучения, – пояснил Павел Рязанцев, геофизик, старший научный
сотрудник лаборатории экологического мониторинга и моделирования ОКНИ КарНЦ
РАН.
В июле в авторитетном международном журнале CATENA вышла научная статья Павла Рязанцева и
Ольги Бахмет, известного почвоведа, члена-корреспондента РАН, руководителя
лаборатории, генерального директора КарНЦ РАН. В ней ученые обобщили мировой
опыт по использованию дистанционных средств изучения почв и привели результаты
своей работы по описанию почвенных горизонтов подзолистых почв с помощью
георадиолокации в таежных лесах центральной Карелии.
По словам Павла Рязанцева, разработка методов дистанционного зондирования –
общемировой тренд. Однако универсального решения этой задачи пока нет. Она
осложняется многообразием и сложностью строения разных типов почв, отдельные
свойства которых к тому же могут меняться в разных климатических условиях и
временных диапазонах.
– Практически каждый случай индивидуален и уникален, поэтому надо набирать
общую мировую базу данных, чтобы разработать общую универсальную методологию
съемки, – отметил геофизик.
Сейчас ученые ОКНИ КАРНЦ РАН работают с типами почв, характерными для Карелии.
Один экспериментальный участок был выбран в Заонежье, где почвы формируются на
шунгитовых сланцах, богатых углеродом, второй – на территории заповедника
«Кивач», где анализируются типичные для Карелии подзолы. Ранее участки детально
исследовали почвоведы лаборатории лесного почвоведения Института леса КарНЦ
РАН: они вручную отбирали образцы с разных горизонтов, описывали растительный
покров и т.д. Павел Рязанцев, в свою очередь, «просвечивал» эти территории
георадаром. В итоге, полученные результаты сопоставляются для определения
уровня достоверности георадарного зондирования.
–Мы изучаем электрофизические свойства каждого генетического горизонта в
почвенных разрезах и определяем, какие из них наиболее ярче всего себя
проявляют в геофизических полях. Это позволит понять, как правильно и наиболее
эффективно анализировать георадарные данные и какими конкретными геофизическими
атрибутами будут характеризоваться исследуемые типы почв. Согласование между
характеристиками почвы и регистрируемыми параметрами георадарного сигнала –
необходимое сегодня условие для определения возможностей и ограничений метода,
– пояснил Павел Рязанцев.
По итогам проведенной работы уже выяснилось, что применение георадара позволяет
с высокой точностью определять даже маломощные почвенные горизонты, оценивать
изменения их электрофизических параметров, как в горизонтальной проекции, так и
на глубину, а также обнаруживать локальные почвенные неоднородности. Кроме
того, ученые обнаружили, что параметры отраженного сигнала георадара связаны с
содержанием органического углерода в почве. Это открывает новые возможности для
определения запасов почвенного углерода, что важно в свете актуальной задачи
изучения глобальных депонированных запасов углерода в почвах, географии
распространения и уровнях выбросов в атмосферу.
Спасибо
ОтветитьУдалить