Efremova T. T., Efremov S. P., Avrova A. F. Regression Models of Aeration Conditions of Forest Drained Soils in Southern Taiga Subzone of Western Siberia
Abstract
UDC 631.445.12:631.412: 519.237.5
How to cite: Efremova T. T., Efremov S. P., Avrova A. F. Regression models of aeration conditions of forest drained soils in southern taiga subzone of western Siberia // Sibirskij Lesnoj Zurnal (Sib. J. For. Sci.). 2026. N. 2. P. … (in Russian with English abstract and references).
DOI: 10.15372/SJFS20260203
EDN: …
© Efremova T. T., Efremov S. P., Avrova A. F., 2026
The drained peat soils were studied (Drainic Hemic Histosols). The drained area of the mesotrophic swamp is occupied by young pine forests (Pinus sylvetris L.) – sedge-sphagnum, reed, and mixed-grass-nettle at interchannel lanes of 94, 47, and 25 m, respectively. The average annual level of swamp waters – 23.2 ± 9.9, 42 ± 11 and 70.2 ± 16.0 cm characterizes the conditions of weak, moderate and intensive drainage. During May-October of three years, environmental indicators characterizing the aerophysical properties and volume humidity of soils were studied. In the ranked series of volume humidity, the 81–100 % class dominated in conditions of weak drainage, 20–60 % – moderate, and < 20–40 % – intensive drainage. In soils with moderate and intensive drainage, good aeration conditions prevailed (air capacity 21–90 %), the oxygen content in the aeration pores corresponded to atmospheric, and the class of redox potential, characterizing intensive oxidative processes, prevailed. In weakly drained soils, variants of good air capacity and to varying degrees of unsatisfactory (< 10–20 %) were equally common. The oxygen content of the soil air in 18 % of the relative frequencies dropped to 11–16 %. Against the background of mainly oxidative processes, weak reducing (300–400 mV) were observed in 9 % of the frequencies. In order to quick predict the air properties of peat soils when planning measures of drainage in peat lands, paired adequate models of the relationship between aerophysical parameters and volumetric humidity by the type of linear function and a quadratic parabola were constructed. According to the linear regression coefficients, an increase in humidity by 1 % is accompanied by a decrease in air capacity by 0.91 %. The points of extremum (maximum) of the parabolic function of volume humidity – 35.9 % and oxygen of soil air – 20.6 %, corresponding to atmospheric content, are calculated. The critical points of a maximum humidity of 42.9 % and a redox potential of 619 mV characterize the intensive development of oxidative processes. Based on the constructed model, a range of volume humidity of 65–80 % is predicted, which ensures a moderate course of oxidative reactions (redox potential 500–600 mV), preventing accelerated (unproductive) «combustion» of peat deposits. The range of application of regression equations is 8 (13) – 97 (93) % of the volume humidity.
Article
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)
Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. 656 с. [Agrokhimicheskie metody issledovaniya pochv (Agrochemical methods of soil studies). Moscow: Nauka (Science), 1975. 656 p. (in Russian)].
Вадюнина А. Ф., Корчагина З. А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. 2-е изд. М.: Высш. школа, 1973. 399 с. [Vadyunina A. F., Korchagina Z. A. Metody issledovaniya fizicheskikh svoystv pochv i gruntov. 2-e izd. (Methods for studying the physical properties of soils and soils. 2nd ed.). Moscow: Vyssh. shkola, 1973. 399 p. (in Russian)].
Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: в 2-х кн. Кн. 1. Пер. с англ., 2-е изд., перераб. и доп. М.: Финансы и статистика, 1986. 366 с. [Draper N., Smith G. Prikladnoy regressionny analiz: v 2-kh kn. Kn. 1. Per. s angl., 2-e izd., pererab. i dop. (Applied regression analysis: in two books. Book 1. Translation from English, 2nd ed., revised and updated). Moscow: Finansy i statistika (Finance and statistics), 1986. 366 p. (in Russian)].
Елисеева И. И., Курышева С. В., Костеева Т. В., Бабаева И. В., Михайлов Б. А. Эконометрика. М.: Финансы и статистика, 2003. 344 с. [Eliseeva I. I., Kurysheva S. V., Kosteeva T. V., Babaeva I. V., Mikhaylov B. A. Ekonometrika (Econometrics). Moscow: Finansy i statistika (Finance and statistics), 2003. 344 p. (in Russian)].
Ефремов С. П. Пионерные древостои осушенных болот. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1987. 249 с. [Efremov S. P. Pionernye drevostoi osushennykh bolot (Pioneer stands of drained swamps). Novosibirsk: Nauka. Sib. otd-nie (Science. Sib. Br.), 1987. 249 p. (in Russian)].
Ефремов С. П., Ефремова Т. Т., Мелентьева Н. В. Запасы углерода в экосистемах болот // Углерод в экосистемах лесов и болот России. Красноярск: Ин-т леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, 1994. С. 128–139 [Efremov S. P., Efremova T. T., Melent’eva N. V. Zapasy ugleroda v ekosistemah bolot (Carbon stocks in swamp ecosystems) // Uglerod v ekosistemah lesov i bolot Rossii (Carbon in ecosystems of forests and swamps of Russia). Krasnoyarsk: In-t les aim. V. N. Sukacheva SO RAN (V. N. Sukachev Inst. For. Sib. Br. Rus. Acad. Sci.), 1994. P. 128–139 (in Russian and in English)].
Ефремова Т. Т. Почвообразование и диагностика торфяных почв болотных экосистем // Почвоведение. 1992а. № 12. С. 25–35 [Efremova T. T. Pochvoobrazovanie i diagnostika torfyanykh pochv bolotnykh ekosistem (Soil formation and diagnostics of peat soils of marsh ecosystems) // Pochvovedenie (Soil Sci.). 1992a. N. 12. P. 25–35 (in Russian with English abstract)].
Ефремова Т. Т. Структурообразование в торфяных почвах. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1992б. 190 с. [Efremova T. T. Strukturoobrazovanie v torfyanykh pochvakh (Structure formation in peat soils). Novosibirsk: Nauka. Sib. otd-nie (Science. Sib. Br.), 1992b. 190 p. (in Russian)].
Ефремова Т. Т., Мелентьева Н. В. Использование хроматографа «Газохром-3101» для определения кислорода в почвенном воздухе и оценка условий аэрации // Изв. СО АН СССР. Сер. биол. 1984. Вып. 2. С. 71–76 [Efremova T. T., Melent’eva N. V. Ispol’zovanie khromatografa «Gazokhrom-3101» dlya opredeleniya kisloroda v pochvennom vozdukhe i otsenka usloviy aeratsii (The use of chromotograph Gasochrom-3101 for oxygen determination in the soil air and evaluation of aeration conditions) // Izv. SO AN SSSR. Ser. biol. (Proc. Sib. Br. USSR Acad. Sci. Ser. Biol.). 1984. Vyp. 2 (Iss. 2). P. 71–76 (in Russian with English abstract)].
Ефремова Т. Т., Овчинникова Т. М. Суховольский В. Г. Многопараметрический анализ почвенных свойств лесных осушенных болот Западной Сибири // Почвоведение. 2006. № 6. С. 657–667 [Efremova T. T., Ovchinnikova T. M. Sukhovol’skiy V. G. Mnogoparametricheskiy analiz pochvennykh svoystv lesnykh osushennykh bolot Zapadnoy Sibiri (Multiparametric analysis of soil properties in the drained forest bogs of Western Siberia) // Pochvovedenie (Soil Sci.). 2006. N. 6. P. 657–667 (in Russian with English abstract)].
Ефремова Т. Т., Овчинникова Т. М., Ефремов С. П. Окислительно-восстановительное состояние лесных торфяных почв осушенных болот Западной Сибири // Вестн. экол., лесовед. и ландшафтовед. 2007. № 8. С. 149–158 [Efremova T. T., Ovchinnikova T. M., Efremov S. P. Okislitel'no-vosstanovitel'noe sostoyanie lesnykh torfyanykh pochv osushennykh bolot Zapadnoy Sibiri (Redox state of forest bog soils from West Siberian drained bogs) // Vestn. ekol., lesoved. i landshaftoved. (Bull. Ecol. For. Sci. & Landscape Sci.). 2007. N. 8. P. 149–158 (in Russian with English abstract)].
Ефремова Т. Т., Ефремов С. П, Аврова А. Ф. Окислительно-восстановительные условия торфяных почв осушенных болотных сосняков Западной Сибири // Сиб. лесн. журн. 2024. № 2. С. 15–20 [Efremova T. T., Efremov S. P., Avrova A. F. Okislitel’no-vosstanovitel’nye usloviya torfyanykh pochv osushennykh boltnykh sosnyakov Zapadnoy Sibiri (Redox conditions of peat soils of drained swamp pine forests of Western Siberia) // Sib. lesn. zhurn. (Sib. J. For. Sci.). 2024. N. 2. P. 15–20 (in Russian with English abstract and references)].
Кауричев И. С., Орлов Д. С. Окислительно-восстановительные процессы и их роль в генезисе и плодородии почв. М.: Колос, 1982. 247 с. [Kaurichev I. S., Orlov D. S. Okislitel’no-vosstanovitel’nye protsessy i ikh rol’ v genezise i plodorodii pochv (Redox processes and their role in the genesis and fertility of soils). Moscow: Kolos, 1982. 247 p. (in Russian)].
Костенков Н. М. Окислительно-восстановительные режимы в почвах периодического переувлажнения (Дальний Восток). М.: Наука, 1987. 192 с. [Kostenkov N. M. Okislitel'no-vosstanovitel’nye rezhimy v pochvakh periodicheskogo pereuvlazhneniya (Dal’niy Vostok) (Redox regimes in soils of periodic waterlogging (Far East)). Moscow: Nauka (Science), 1987. 192 p. (in Russian)].
Мировая реферативная база почвенных ресурсов. Международная система почвенной классификации для диагностики почв и составления легенд почвенных карт: пер. с англ. С. Фортовой. Науч. ред. пер. М. И. Герасимовой, П. В. Красильникова. 4-е изд. Международный союз наук о почве, Москва, 2024. Москва: МАКС Пресс, 2024. 248 с. [Mirovaya referativnaya baza pochvennykh resursov. Mezhdunarodnaya sistema pochvennoy klassifikatsii dlya diagnostiki pochv i sostavleniya legend pochvennykh kart (World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps): per. s angl. S. Fortovoy. Nauch. red. per. M. I. Gerasimovoy, P. V. Krasil'nikova. 4-e izd. (4th ed.). Mezhdunarodnyy soyuz nauk o pochve, (Int. Union Soil Sci.), Moscow, 2024. Moscow: MAKS Press, 2024. 248 p. (in Russian)].
Морозова Р. М. К вопросу о классификации болотных и осушенных почв // Изменение лесоболотных биогеоценозов под влиянием осушения. Сб. ст. Петрозаводск: Карел. филиал АН СССР, 1986. С. 108–124 [Morozova R. M. K voprosu o klassifikatsii bolotnykh i osushennykh pochv (On the classification of swamp and drained soils) // Izmenenie lesobolotnykh biogeotsenozov pod vliyaniem osusheniya (Changes in swamp biogeocenoses under the influence of drainage. Coll. articles). Petrozavodsk: Karel. filial AN SSSR (Karel Br. USSR Acad. Sci.), 1986. P. 108–124 (in Russian)].
Переверзев В. Н. Формула для вычисления полной влагоемкости торфяно-болотных почв // Почвоведение. 1968. № 5. С. 145–148 [Pereverzev V. N. Formula dlya vychisleniya polnoy vlagoemkosti torfyano-bolotnykh pochv (A formula for calculating the total moisture capacity of peat-bog soils) // Pochvovedenie (Soil Sci.). 1968. N. 5. P. 145–148 (in Russian with English abstract)].
Пономарева В. В., Николаева Т. А. Методы изучения органического вещества в торфяно-болотных почвах // Почвоведение. 1961. № 5. С. 88–95 [Ponomareva V. V., Nikolaeva T. A. Metody izucheniya organicheskogo veshchestva v torfyano-bolotnykh pochvakh (Methods of studying organic matter in peat-bog soils) // Pochvovedenie (Soil Sci.). 1961. N. 5. P. 88–95 (in Russian with English abstract)].
Пьявченко Н. И. О диагностике типов торфяных почв и залежей при изысканиях и проектировании лесоосушительных мелиораций // Иссл. по лесн. болотовед. и мелиор. Сб. ст. Петрозаводск: Карел. филиал АН СССР, 1978. С. 5–24 [P'yavchenko N. I. O diagnostike tipov torfyanykh pochv i zalezhey pri izyskaniyakh i proektirovanii lesoosushitel’nykh melioratsiy (On the diagnosis of types of peat soils and deposits during surveys and design of drainage land reclamation) // Issl. po lesn. bolotoved. i melior. Sb. st. (Studies on forest swamp management and land reclamation. Coll. articles). Petrozavodsk: Karel. filial AN SSSR (Karel Br. USSR Acad. Sci.), 1978. P. 5–24 (in Russian)].
Хтрян Н. К. Основные задачи и общие методы изучения почвенного режима // Тр. НИИ почвовед. и агрохим. Мин-ва с.-х. Арм. ССР. 1976. Вып. XI. С. 28–34 [Khtryan N. K. Osnovnye zadachi i obshchie metody izucheniya pochvennogo rezhima (The main objectives and general methods of studying the soil regime) // Tr. NII pochvoved. i agrokhim. Min-va s.-kh. Arm. SSR (Proc. Sci. Res. Inst. Soil Sci. & Agrochem. Ministry Agr. Arm. SSR). 1976. Iss. XI. P. 28–34 (in Russian)].
Boonman J., Harpenslager S. F., Dijk G. van, Smolders A. J. P., Hefting M. M., Riet B. van de, Velde Y. van der. Redox potential is a robust indicator for decomposition processes in drained agricultural peat soils: A valuable tool in monitoring peatland wetting efforts // Geoderma. 2024. V. 441. Article 116728.
Efremova T. T., Ovchinnikova T. M., Sukhovol’skii V. G. Multiparametric analysis of soil properties in the drained forest bogs of Western Siberia // Euras. Soil Sci. 2006. V. 39. Iss. 6. P. 588–596 (Original Rus. Text © T. T. Efremova, T. M. Ovchinnikova, V. G. Sukhovol’skii, 2006, publ. in Pochvovedenie. 2006. N. 6. P. 657–666).
Koskinen M., Vorenhout M., Lohila A., Laurila T., Strakova P., Laiho R. Differences in redox potential in peatlands under different drainage regimes // Geophys. Res. Abstr. 2019. V. 21. EGU2019-7335-1. 1 p.
Tokarz E., Urban D. Soil redox potential and its impact on microorganisms and plants of wetlands // J. Ecol. Engineer. 2015. V. 16. Iss. 3. P. 20–30.
Urquhart C., Gore A. J. P. The redox characteristics of four peat profiles // Soil Biol. Biochem. 1973. N. 5. P. 659–672.
