Количественная оценка и картографирование почвенного разнообразия с помощью пакета landscapemetrics (на примере Центрального Черноземья)

DOI: 10.35595/2414-9179-2025-2-31-519-533

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторе

П.А. Украинский

Белгородский государственный национальный исследовательский университет,
ул. Победы, д. 85, Белгород, Россия, 308015,
E-mail: pa.ukrainski@gmail.com

Аннотация

С помощью пакета landscapemetrics в среде для статистических вычислений R была выполнена количественная оценка и картографирование почвенного разнообразия на территории Центрально-Черноземного района и Орловской области. Исходными данными для анализа послужила почвенная карта Черноземья, составленная в 1983 г. в м-бе 1:600 000. Векторный вариант этой карты был преобразован в дискретный растр с пространственным разрешением 1 000 м/пикс. На основе этих данных были рассчитаны четыре ландшафтные метрики: индекс разнообразия Шеннона, индекс разнообразия Симпсона, условная энтропия и предельная энтропия. Расчет производился на трех масштабных уровнях: для всего Черноземья, для отдельных областей и для каждого пикселя исходной карты. Локальные значения для каждого пикселя исходной почвенной карты рассчитаны в круглом скользящем окне с радиусом 25 км. В результате были получены растры ландшафтных метрик. Анализ этих растров позволил выявить общие закономерности в пространственном распределении почвенного разнообразия на территории Центрально-Черноземного района. Обнаружено, что характер чередования участков повышенного и пониженного почвенного разнообразия различается в степной и лесостепной части Черноземья. В лесостепи чередование происходит с запада на восток, а в степи — с севера на юг. В целом исследуемую территорию можно разделить на четыре участка повышенного почвенного разнообразия (три в лесостепной зоне и один в степной) и три участка пониженного почвенного разнообразия (два в лесостепи и один в степи). Для участков повышенного почвенного разнообразия характерна приуроченность к границам крупных природных регионов (растительных зон или геоморфологических провинций). Для участков пониженного почвенного разнообразия характерна приуроченность к центральным частям крупных природных регионов.

Ключ. слова

почвенное разнообразие, почвенные карты, ландшафтные метрики, Центрально-Черноземный район

Список литературы

  1. Абакумов Е.В., Гагарина Э.И. Геогенные экотоны и вопросы охраны почв. Теоретическая и прикладная экология, 2015. № 1. С. 102–105.
  2. Алябина И.О. Картографическая оценка разнообразия почв России. Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение, 2018. № 1. С. 8–15.
  3. Дергачева М.И. Экология почв: становление новой науки биосферного класса. Сибирский экологический журнал, 2009. Т. 16. № 2. С. 143–150.
  4. Красильников П.В., Герасимова М.И., Голованов Д.Л., Головлёва Ю.А., Конюшкова М.В., Сидорова В.А., Сорокин А.С. Разнообразие и пространственная организация почвенного покрова в разных картографических масштабах. Почвоведение, 2020. № 8. С. 913–920. DOI: 10.31857/S0032180X20080092.
  5. Лейзерович Е.Е. Об основных экономических районах (макрорайонах) России. Региональные исследования, 2014. № 3 (45). С. 4–11.
  6. Овчинникова Т.В., Косинова И.И., Смольянинов В.М., Галкин А.Н., Ашихмина Т.В. Эколого-геодинамическая характеристика территории Центрально-Черноземного региона. Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология, 2019. № 3. С. 104–110.
  7. Смирнова М.А., Геннадиев А.Н. Количественная оценка почвенного разнообразия: теория и методы исследования. Вестник Московского университета. Серия 5. География, 2017. № 4. С. 3–11.
  8. Соловиченко В.Д., Тютюнов С.И., Уваров Г.И. Воспроизводство плодородия почв и рост продуктивности сельскохозяйственных культур Центрально-Черноземного региона. Белгород: Отчий край, 2012. 255 с.
  9. Хазиев Ф.Х. Почва и экология. Вестник Академии наук РБ, 2017. Т. 24. № 3 (87). С. 29–38.
  10. Behrens T., Schneider O., Lösel G., Scholten T., Hennings V., Felix-Henningsen P., Hartwich R. Analysis on Pedodiversity and Spatial Subset Representativity—The German Soil Map 1:1,000,000. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2009. V. 172. No. 1. P. 91–100. DOI: 10.1002/jpln.200700339.
  11. Gerasimova M.I., Golovleva I.A., Konyushkova M.V., Sorokin A.S., Krasilnikov P.V. Assessment of Soil Diversity using Soil Maps with Different Scales in Eastern Fennoscandia, Russia. Geoderma Regional, 2020. V. 21. Art. e00274. DOI: 10.1016/j.geodrs.2020.e00274.
  12. Hesselbarth M.H., Sciaini M., With K.A., Wiegand K., Nowosad J. Landscapemetrics: An Open-Source R Tool to Calculate Landscape Metrics. Ecography, 2019. V. 42. No. 10. P. 1648–1657. DOI: 10.1111/ecog.04617.
  13. Luo M., Wang T., Li Z., Zhang T., Yang J., Li N., Li Z. Spatial Distribution Characteristics of Pedodiversity and its Major Driving Factors in China based on Analysis Units of Different Sizes. Catena, 2021. V. 207. Art. 105701. DOI: 10.1016/j.catena.2021.105701.
  14. Nowosad J., Stepinski T.F. Information Theory as a Consistent Framework for Quantification and Classification of Landscape Patterns. Landscape Ecology, 2019. V. 34. P. 2091–2101. DOI: 10.1007/s10980-019-00830-x.
  15. Pindral S., Kot R., Hulisz P. The Influence of City Development on Urban Pedodiversity. Scientific Reports, 2022. No. 12. Art. 6009. DOI: 10.1038/s41598-022-09903-5.
  16. Saldaña A. Pedodiversity and Landscape Ecology. Pedodiversity. Boca Raton: CRC Press, 2013. P. 105–132. DOI: 10.1201/b14780.

Для цитирования: Украинский П.А. Количественная оценка и картографирование почвенного разнообразия с помощью пакета landscapemetrics (на примере Центрального Черноземья). ИнтерКарто. ИнтерГИС. M.: Географический факультет МГУ, 2025. Т. 31. Ч. 2. С. 519–533. DOI: 10.35595/2414-9179-2025-2-31-519-533

For citation: Ukrainskiy P.A. Measuring and mapping of soil diversity using landscapemetrics package (on example of the Central-Chernozem region). InterCarto. InterGIS. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2025. V. 31. Part 2. P. 519–533. DOI: 10.35595/2414-9179-2025-2-31-519-533 (in Russian)