Новости
Павел Рязанцев, геофизик, старший научный сотрудник лаборатории экологического мониторинга и моделирования ОКНИ КарНЦ РАН
2 августа 2022
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.

Ученые проводят исследования на Кольском полуострове в рамках экспедиции к Терскому берегу, организованной ОКНИ КарНЦ РАН

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.

Фото: Станислав Кутенков, Николай Петров

Смотрите также:

Алексей Кравченко представил педагогом образцы инвазивных растений
23 сентября 2022
Учителям биологии петрозаводских школ представили книгу «Инвазивные растения и животные Республики Карелия». Презентация для педагогов прошла 21 сентября в Карельском научном центре РАН. Ученые рассказали участникам о проекте DIAS, чужеродных видах, а также поделились опытом сотрудничества со школами.
Главный научный сотрудник Института биологии КарНЦ РАН, академик РАН Нина Немова
19 сентября 2022
Главный научный сотрудник Института биологии КарНЦ РАН, академик РАН Нина Немова избрана руководителем научного направления «Биологические науки» Карельского научного центра РАН. Процедура избрания прошла на заседании Ученого совета КарНЦ РАН 15 сентября.
Выпускница аспирантуры Эльвира Джиошвили и генеральный директор КарНЦ РАН Ольга Бахмет
16 сентября 2022
Выпускники аспирантуры Карельского научного центра РАН получили дипломы. Торжественное вручение документов об окончании аспирантуры состоялось на заседании Ученого совета КарНЦ РАН 15 сентября. В 2022 году обучение по различным направлениям подготовки успешно завершили десять молодых исследователей.
Александр Волков отвечает на вопросы д. г.-м. н. Александра Слабунова
16 сентября 2022
Шесть районов Карелии - почти 40% территории республики - входят в состав Арктической зоны РФ. Три из них были включены всего два года назад, и сегодня остро стоит вопрос их интеграции в существующие проекты развития АЗРФ. Что ограничивает возможности развития карельской Арктики? Какие факторы влияют на отток населения? Эти и другие проблемы обсуждались на заседании Ученого совета КарНЦ РАН 15 сентября. С основным докладом на нем выступил младший научный сотрудник Института экономики КарНЦ РАН Александр Волков.
Николай Филатов, председатель оргкомитета, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник лаборатории географии и гидрологии Института водных проблем Севера КарНЦ РАН
12 сентября 2022
Ученые обсуждают состояние озер и морей в условиях современных изменений климата и социо-экономического развития. Международную конференцию на эту тему проводит Институт водных проблем Севера КарНЦ РАН 12–14 сентября. Более ста экспертов из разных регионов России, а также стран СНГ делятся результатами исследований в очном и дистанционном форматах.