Прогнозирование запасов ПОУ на основе пространственных и временных изменений свойств почвы с использованием частичной регрессии наименьших квадратов.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 7949 (2023) Цитировать эту статью

547 Доступов

Подробности о метриках

Глобальное потепление – это широкомасштабная проблема, а поглощение углерода почвой – ее естественное решение на местном уровне. Роль почвы как поглотителя углерода широко исследовалась, но знаний о роли почвенных переменных в прогнозировании поглощения и удержания углерода почвой недостаточно. Текущее исследование прогнозирует запасы SOC в верхнем слое почвы региона Исламабад-Равалпинди, сохраняя свойства почвы в качестве объясняющих переменных и применяя модель частичной регрессии наименьших квадратов к наборам данных двух разных сезонов. Образцы, собранные в городах-побратимах Исламабаде и Равалпинди, были проверены на цвет почвы, текстуру, содержание влаги, ПОВ, объемную плотность, pH почвы, EC, SOC, сульфаты, нитраты, фосфаты, фториды, кальций, магний, натрий, калий, и тяжелые металлы (никель, хром, кадмий, медь и марганец) с применением стандартных протоколов. После этого PLSR был применен для прогнозирования запасов SOC. Хотя текущие запасы ПОУ варьируются от 2,4 до 42,5 Мг/га, но результаты PLSR прогнозируют, что, если переменные почвы останутся неизменными, запасы ПОУ, вероятно, будут сконцентрированы в районе 10 Мг/га в регионе. Исследование также выявило важность переменных для наборов данных обоих сезонов, чтобы можно было исключить зашумленные переменные в наборах данных в будущих исследованиях и сделать точные и точные оценки.

В глобальном масштабе наблюдается заметный рост интереса к лучшему управлению органическим углеродом почв не только для решения проблем продовольственной безопасности, но и для решения проблемы изменения климата. Основные инициативы, направленные на решение этой проблемы, включают инициативу 4p1000, REDD + и программу глобальной оценки потенциала секвестрации SOC (GSOCseq)1,2,3.

Почва считается лучшим из всех поглотителей атмосферного углерода. Они содержат вдвое больше углерода по сравнению с наземной растительностью4,5. Почва содержит углерод в виде почвенного органического углерода (за исключением известковых почв)6,7. Поглощение углерода почвой, обычно называемое секвестрацией углерода, происходит либо непосредственно, когда CO2 превращается в неорганические соединения, такие как карбонаты кальция и магния, посредством определенных неорганических химических реакций8; или это происходит косвенно, когда биомасса разлагается и становится частью почвенной системы в виде органических соединений, широко называемых органическим веществом почвы, состоящим из органического углерода почвы вместе с другими органическими веществами, такими как гумус9. Большинство структурных и функциональных аспектов почвенной системы, таких как удержание влаги, образование комплексов с ионами металлов и катионообменная способность почвы, зависят от органического углерода почвы10,11. Однако воздействие ПОУ на почву не является однонаправленным. Свойства почвы также влияют на улавливание, качество, распределение и время удержания ПОУ в зависимости от различных внешних и внутренних факторов, таких как категория землепользования и сезонные колебания температуры и влажности12,13.

Поглощение и удержание атмосферного углерода в почве — сложное явление. Этот сложный процесс включает в себя множество переменных, принадлежащих всем сферам (атмосфере, биосфере, гидросфере и литосфере) экосистемы14,15.

В почвенном режиме пространственные и временные изменения запасов органического углерода в почве во многом зависят от врожденных свойств почв. Однако статистические данные о распределении запасов почвенного органического углерода (ПОУ) в почвенных профилях в зависимости от почвенных переменных едва ли адекватны.

Последующее исследование дает целостную картину различных переменных, формирующих запасы ПОУ в верхних слоях почвы региона Исламабад-Равалпинди.

Для настоящего исследования из верхнего слоя почвы (0–30 см) Исламабада и региона Равалпинди было собрано 204 образца (включая полевые повторы). На поле были зафиксированы температура и высота атмосферы, а также показания GPS, а свойства почвы были оценены в женской университетской лаборатории Фатимы Джинны. С целью изучения пространственной изменчивости образцы были собраны из трех различных типов землепользования, т.е. сельскохозяйственных полей, городских земель (общественных парков) и лесных массивов Исламабада и региона Равалпинди. Чтобы оценить временные изменения, образцы собирались в два сезона, т.е. летом и зимой. Образцы были проанализированы на предмет физических переменных почвы, таких как цвет почвы, который оценивался с использованием шкалы цвета почвы Манселла16,17; текстура почвы, оцененная методом ареометра17; содержание влаги в почве, рассчитанное с использованием метода потерь при высыхании17; органическое вещество, которое оценивалось по потере при прокаливании18,19, и объемная плотность почвы, которую оценивали с помощью метода податливой полости20. Химические параметры также анализировали с использованием стандартных протоколов. pH и EC измерялись с помощью портативного мультиметра Crison MM4017. Органический углерод почвы оценивался модифицированным методом Уоки и Блэка21; Сульфаты, нитраты и фосфаты почвы анализировались с помощью УФ/ВИД-спектрофотометрии17; фториды оценивали с помощью ионоселективного электрода22. Ионы натрия и калия анализировались методом пламенной фотометрии, а содержание кальция, магния и тяжелых металлов, таких как никель, хром, кадмий, медь и марганец, оценивались с помощью атомно-абсорбционной спектрофотометрии17.