GPR diagnostic of chernozem's humus horizon thickness | Георадарная диагностика мощности гумусового горизонта черноземов

GPR diagnostic of chernozem's humus horizon thickness | Георадарная диагностика мощности гумусового горизонта черноземов

2018

Voronin, A.Ya., The V.V. Dokuchaev Soil Science Inst., Moscow

English. The aim of the work was to search for indicators of the humus horizon thickness in chernozem soils based on the data of ground penetrated radar (GPR) surveying. Investigating was conducted on a test site located in the Tula region, Russia. Arable podzolized chernozems are main soil kind in the area, part of soil was eroded in varying extent. To the beginning of the research, the fields were plowed to a depth of 25 cm, and there was no vegetation and stubble on the surface. In parallel with GPR profiling in the field, soil was drilled to determine the low depth of the humus horizon. Based on the linked analysis of GPR profiling data and the field determination of the humus horizon thickness, a new indicator was proposed, namely the coefficient of asymmetry of the modal value of the peak of the spectral density of the first-period reflected pulse of the GPR, obtained at a frequency of 100 MHz. The proposed indicator demonstrates a good statistical relationship with the thickness of the humus horizon of chernozem. For the test region, a regression model of this relationship has been developed; its determination coefficient is about 0.82. To calculate the thickness of the humus horizon (А+АВ), it is suggested to use the bottom line of the second period of the spectral density of the reflected signal, which correlates well with the actual data. The developed approach can be used to map the thickness of the humus horizon in the chernozem soils of the research region. Theoretically, this approach can be extended to soils in other regions.

Show more [+]

Less [-]

Russian. Целью работы был поиск индикаторов мощности гумусового горизонта черноземных почв по данным георадарной съемки. Исследования проведены в 2015 г. на тестовом участке, расположенном в Тульской области, с преобладанием пахотных оподзоленных черноземов, в том числе в различной степени эродированных. К началу исследований почвы поля были вспаханы на глубину до 25 см, растительность и стерня на поверхности отсутствовали. Параллельно с георадарным профилированием в поле проведено бурение почв для определения нижней границы гумусового горизонта. На основе сопряженного анализа данных георадарного профилирования и полевого определения мощности гумусового горизонта, которая варьировала в среднем от 45 до 59 см, был предложен новый показатель - коэффициент асимметрии модального значения вершины спектральной плотности георадарного импульса первого периода отраженного сигнала, получаемого с частотой 100 Мгц. Показатель характеризуется хорошей статистической связью с мощностью гумусового горизонта черноземных почв. Для региона исследований построена регрессионная модель этой связи с коэффициентом детерминации около 0,82. Для расчета мощности гумусового горизонта предложено использовать нижнюю границу второго периода спектральной плотности отраженного сигнала, который хорошо коррелирует с фактическими данными. Для региона исследований построена регрессионная модель связи с коэффициентом детерминации около 0,86. Разработанный подход может быть использован для картографирования мощности гумусового горизонта в черноземных почвах региона исследований. Теоретически данный подход может быть распространен и на почвы других регионов.

Show more [+]

Less [-]

Bibliographic information

Российская сельскохозяйственная наука | Russian Agricultural Sciences

Issue

2

ISSN

2500-2627

Other Subjects

Teledeteccion; Teledetection; Federacion de rusia; Analisis espectral; Federation de russie