Новый метод повышает точность и эффективность оценки почвенного углерода

Почва Земли содержит огромные запасы углерода — даже больше, чем в атмосфере. Значительная часть этого почвенного углерода находится в органической форме (углерод, связанный с углеродом), называемой почвенным органическим углеродом (SOC). Однако исторически SOC значительно сокращался из-за сельскохозяйственной деятельности, высвобождая углерод в атмосферу в виде CO₂ и способствуя изменению климата.

Для мониторинга и устойчивого управления запасами SOC в сельском хозяйстве необходим точный метод его измерения. Однако существующие методы точной оценки SOC требуют больших ресурсов и затрат. В новом исследовании, опубликованном в Geoderma, ученые из Agroecosystem Sustainability Center (ASC) протестировали новый метод отбора проб, чтобы повысить точность оценки запасов SOC.

Предыдущая работа команды показала, что общедоступная пространственная информация из публичных баз данных может повысить эффективность отбора проб SOC на сельскохозяйственных полях. Это исследование под руководством Эрика Поташа из ASC проверило данную гипотезу на восьми полях в Иллинойсе и Небраске.

Измерение SOC сложно из-за его неоднородности. Запасы SOC в двух точках, отстоящих всего на несколько метров друг от друга, могут значительно различаться. Это означает, что для оценки общего запаса SOC необходимо отобрать пробы во многих местах, что требует больших затрат труда как в поле, так и в лаборатории.

"Прошлые исследования, включая наше годичной давности, предлагали способы сократить необходимое количество проб, — сказал Поташ. — Но было неизвестно, насколько эти методы эффективнее. Мы проверили эти методы, используя новый высококачественный набор данных, собранный нашей исследовательской группой".

Команда обнаружила, что запасы SOC на сельскохозяйственных полях можно измерять эффективнее с помощью метода дважды сбалансированного отбора проб. Этот метод учитывает вспомогательную информацию, доступную из карт высот, спутниковых снимков и предыдущих обследований. Это современная стратегия, которая улучшает классический метод стратифицированной выборки, отбирая места, более репрезентативные для поля с точки зрения этой вспомогательной информации.

"Количественная оценка запасов почвенного углерода путем отбора проб — сложная и дорогая задача, но наш подход позволил сократить необходимое количество почвенных образцов на очень многообещающие 30%, — сказал Кайю Гуань, руководитель проекта и соавтор. — Мы считаем, что это значительный шаг вперед в повышении эффективности отбора проб почвы, и его следует внедрять в будущей практике разработчиками углеродных проектов или исследователями".

Эта работа стала возможной благодаря уникальным полевым высокоразрешающим почвенным пробам, собранным учеными в рамках различных проектов.

"Я рад, что наша тяжелая работа и собранные данные по отбору почвенных проб позволили разработать этот подход", — отметил соавтор Докён Ли.

Команда сделала свои методы и данные общедоступными, чтобы научное сообщество могло использовать их и сотрудничать в деле дальнейшего улучшения понимания SOC.

"Я особенно рад, что мы публично делимся данными для этого исследования, — сказал Поташ. — Я надеюсь, что это будет способствовать расширению сотрудничества для ускорения прогресса в исследованиях почвенного углерода".