Стратегия спутникового мониторинга содержания органического углерода в пахотных горизонтах почв России

В мире накоплен достаточно большой опыт дистанционной оценки содержания органического углерода в почвах. Но, если не считать достаточно схематичных глобальных подходов, мониторинг на детальном уровне до сих пор имеет локальный характер, и построенные модели не могут быть экстраполированы на другие территории. Целью исследования было разработать стратегию унифицированного дистанционного мониторинга содержания органического углерода в пахотных горизонтах почв для всей территории России и провести ее апробацию. Стратегия опирается на анализ архивов спутниковых данных Landsat 8-9 OLI. Регрессионные модели (линейные или экспоненциальные) связи отражения открытой поверхности почв в ближнем инфракрасном диапазоне с содержанием органического углерода в пахотном горизонте почв, строятся на основе литературных данных и их параметры подбираются индивидуально для каждого выдела районирования страны, в качестве которого выступает геометрическая часть Единого государственного реестра почвенных ресурсов России. На основе моделей строится базовая карта содержания углерода в пахотных горизонтах почв за период пять лет. После этого на основе тех же методических подходов строится карта содержания углерода на конец текущего года. Сравнение карт позволяет оценить изменения в текущем году относительно базового периода. Демонстрация использования данного подхода проведена для двух контрастных выделов районирования в Тверской и Тульской областях России. Подход показал невысокую, но сопоставимую с аналогами точность для детектирования небольших изменений в содержании углерода (ошибка предсказания составила 0.8–1.0%) и позволил уверенно выявить участки с резкими изменениями. Предполагается, что точность моделирования будет ежегодно возрастать с накоплением полевых данных о содержании углерода в пахотном горизонте почв, а также с уточнением моделей в каждом выделе районирования. Подобный подход может быть использован для организации ежегодного дистанционного мониторинга изменения содержания углерода в пахотных почвах в рамках климатических проектов страны.