Использование ландшафтно-индикационных связей при изучении структуры почвенного покрова на примере юго-западной части Академгородка г. Томска | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2011. № 3 (15).

Использование ландшафтно-индикационных связей при изучении структуры почвенного покрова на примере юго-западной части Академгородка г. Томска

Рассмотрен метод создания крупномасштабных почвенных карт с использованием дистанционных исследований, принципов ландшафтного районирования, методов ландшафтно-индикационного дешифрирования и пространственных хаактеристик структуры почвенного покрова. Исследованы почвы и почвенный покров двух ключевых участков различных геоморфологических профилей. Данный етодологический подход предназначен для создания крупномасштабных почвенных карт повышенной точности и информативности в отношении структуры почвенного покрова, его агроэкологически значимых характеристик и показателей агрогенной деградации почв. Данный подход к составлению крупномасштабных почвенных карт обеспечивает ее широкое использование в научных и практических целях в первую очередь для обоснования адаптивно-ландшафтного земледелия и изучения агрогенных изменений почвенного покрова.

Usage of landshaft-indicator communications to study the structure of their soil cover on the example of the southwestern part of Academgorodok of Tomsk.pdf ВведениеОсновная цель исследований - разработать методологический подход про-странственного ландшафтного анализа для создания крупномасштабной кар-ты структуры почвенного покрова (СПП).Выделение и диагностика почвенных ареалов проводятся преимущественнона основе установленных почвенно-ландшафтных связей и разработанной сис-темы ландшафтной индикации, сущность которой заключается в использова-нии внешних характеристик ландшафта в качестве показателя его труднодос-тупных для непосредственного наблюдения компонентов (в данном случае -почв). Ландшафтная индикация обосновывает почвенное содержание контуровфакторной основы [1]. Предложенные почвенно-ландшафтные и внутрипоч-венные связи (ПЛС) могут использоваться как непосредственно для картогра-фирования и типизации элементарных почвенных структур (ЭПС), так и дляизучения агрогенной трансформации почвенного покрова.Материалы и методики исследованияТерритория юго-западной части Академгородка г. Томска по своим оро-графическим особенностям представляет собой сочетание двух элементарныхнеделимых компонентов рельефа: плакор и склон междуречной равнины. Этообусловливает господство здесь автоморфных (серых лесных и дерново-подзолистых) почв, среди которых выделяются полугидроморфные (серыелесные глеевые, черноземно-луговые).Исследование структуры почвенного покрова было разделено на 2 этапа:1. Подготовительный, во время которого проводилось дешифрированиеданных дистанционного зондирования (ДДЗ) территории. На снимке (рис. 1,на вклейке) хорошо различаются лесная и луговая растительность, являю-щаяся одним из основных индикаторов почв. При анализе материалов ДДЗприменялись визуальный и визуально-инструментальный методы.2. Полевое исследование. На этом этапе учитывались уровни организациипочвенного покрова, что принципиально отличается от картографированиятак называемых преобладающих почв. Для выделения и расшифровки поч-венных контуров (ПК), характеристики состава (а тем более соотношениякомпонентов) была заложена целая группа разрезов, отнесенных к некоторымзаранее намеченным контурам («единицам сравнения», по Б.Б. Полынову).На данном этапе возрастает роль «факторных» основ, ключевого метода иландшафтной индикации, в целом - усиления типологической составляющейкартографирования. Важной особенностью схемы почвенных исследованийявляется метод итерации - последовательного приближения, предполагаю-щий неоднократное повторение основных элементов съемки, таких как:- камеральное и рекогносцировочное обследование территории;- создание базы данных, отражающей положение почвы как основногокомпонента экосистемы во взаимосвязи с другими компонентами;- картографическое изображение почвенного покрова;- составление геоморфологической карты (рис. 2, на вклейке), характери-зующей потенциальную неоднородность условий почвообразования.По мере наращивания информации и ее промежуточного анализа на пред-варительном этапе, а также при полевых работах и завершающем камеральномпериоде разработана модель почвенно-ландшафтных связей. Данная модельподразумевает заполнение выделенных ландшафтов почвенным содержанием,при этом почвы рассматриваются в качестве почвенно-геологических тел, эво-люционирующих вместе с рельефом и ландшафтом [2].Метод ключевых участков является основным инструментом познанияразнообразия и закономерностей формирования почвенно-растительного по-крова в пределах определенных природно-территориальных структур [3].Всего было заложено 2 ключевых участка общей площадью около 50 га, ис-следование на которых проводилось при помощи метода геоморфологическо-го профилирования: составлены поперечные и продольные геоморфологиче-ские профили протяженностью от 400 до 800 м.Факторные, или факторно-индикационные, основы в настоящее время по-лучили широкое распространение, особенно с внедрением в картографиюсовременных технологий. Содержание индикационных основ составляюткомпоненты ландшафта или их характеристики, легко доступные для карто-графирования и обнаруживающие тесные закономерные связи с почвеннымпокровом (рельеф, растительность, фотоизображение почвенного покрова идругих компонентов ландшафта). При картографировании сельскохозяйст-венных территорий наибольшее значение имеют карта угодий, отражающаясовременное фактическое использование земель, литолого-морфологическаяоснова и карта типов фотоизображения. Факторные основы предопределяютконтурную сетку ареалов почвенной карты и расширяют возможности экст-раполяции установленных закономерностей.Результаты исследования и обсуждениеПрофиль I ключевого участка (рис. 3, а, на вклейке) заложен на склонемеждуречной равнины с бугристо-кочковатым, местами волнистым микро-рельефом. В почвенном покрове (ПП) наиболее возвышенной волнистой час-ти водораздела преобладают комплексы темно-серых и серых лесных почв сварьированием участия этих компонентов в комбинациях. Наблюдается чере-дование мелких пятен данных подтипов почв, по сути относящихся к одномуряду увлажнения и взаимнообусловленных в своем развитии. Растительныйпокров представлен березовым и смешанным березово-осиновым лесом счеремухой и лиственницей в подлеске. Средняя часть профиля характеризу-ется чередованием увалообразных повышений, почвенный покров которыхпредставлен серыми лесными почвами (темно-, светло- и серыми) разнойстепени гумусированности и оподзоливания, и межувалистых пространств,занятых темно-серыми лесными грунтово-глееватыми почвами. В результатепочвенный покров отнесен к семейству сочетаний, где генетическая связьмежду компонентами носит однонаправленный характер: одни компонентынаходятся под преимущественным влиянием других.В нижней части профиля, по мере приближения к р. Ушайке, крутизна склонарезко возрастает. Ложбины, оконтуривающие плоские водораздельные увалы,сливаясь, образуют овраги и балки. Растительный покров представлен елово-сосновыми лесами в депрессиях; вторичными осиново-березовыми и березово-осиновыми лесами на вершине приречного увала и сосняками на склонах.На всей исследуемой территории господствующими почвообразующимипородами являются лессовидные суглинки, но на данном участке под нимивыклинивается прослойка несортированного песка с щебнем, галькой, зале-гающая на карбонатной тяжелосуглинистой морене, что предопределяетформирование здесь мозаик дерново-сильноподзолистых, дерново-подзолистых поверхностно-глеевых и дерново-среднеподзолистых почв.Границы между этими почвами определяются в первую очередь мощностьюпокровного суглинка, перекрывающего морену.Профиль II ключевого участка (рис. 3, б, на вклейке). Начало профиляпроходит по плакору, имеющему западинно-бугристый микрорельеф. Здесьвыделяется замкнутая с явными признаками процессов заболачивания округ-лая западина, занятая подзолисто-глеевыми почвами. На прилегающих по-вышенных участках ПП практически однородный и представлен серыми,светло-серыми и темно-серыми почвами разной степени оподзоливания, дос-товерные отличия между которыми были выявлены путем проведения физи-ко-химических исследований.Рис. 1. Дешифрирование аэрофотоснимков территории ключевых участковпо растительным ассоциациям: 1 - березовый лес; 2 - осиновый лес;3 - сосново-осиновый лес; 4 - сосновые насаждения в фазе жердняка;5 - зрелый сосновый лес; 6 - сосново-березовый лес; 7 - лесной лугРис. 2. Геоморфологическая карта-схема юго-западной частиАкадемгородка (г. Томск)Рис. 3. Совмещенные геоморфологические профили ключевых участков:А - I ключевой участок: Л2 - серая лесная среднеоподзоленная тяжелосуглинистая почва;Л2г - серая лесная глеевая среднесуглинистая почва; Пд - дерново-подзолистаясреднедерновая тяжелосуглинистая почва.Б - II ключевой участок: Л3 - темно-серая лесная слабооподзоленная легкоглинистая поч-ва; Лч - черноземно-луговая слабооподзоленная среднемощная легкосуглинистаяпочва; Л1 - светло-серая маломощная среднесуглинистая почва; Пд - дерново-подзолистаяслабодифференцированная глубокодерновая супесчаная почваВсе изученные почвы по гранулометрическому составу представляют собоймелкопесчано-иловатые легкие глины или песчано-пылеватые тяжелые суг-линки. Процесс оподзоливания, сопровождающийся перемещением отдельныхфракций гранулометрических частиц по профилю почв, обусловливает неод-нородность гранулометрического состава отдельных горизонтов. Изменения всоотношении фракций песка, пыли и глины по профилю почв свидетельствуето слабом проявлении подзолистого процесса в темно-серой лесной почве; бо-лее сильно этот процесс проявляется в серой почве и резко выражен - в светло-серой лесной почве.Повышенное содержание гумуса во многих разностях этих почв обуслов-лено характером растительности и климатическими особенностями. Наи-большим содержанием гумуса отличается темно-серая слабооподзоленнаяпочва. По мере развития процесса оподзоливания количество его уменьшает-ся. Светло-серая лесная сильнооподзоленная почва характеризуется наи-меньшим запасом гумуса. Характер распределения гумуса по профилю от-дельных разностей неодинаков и связан со степенью выраженности процессаоподзоливания: более постепенное снижение с глубиной - в темно-серойлесной слабооподзоленной почве; резкое - дерново-подзолистой почве. Длясерой, и особенно светло-серой, почвы характерно ясно выраженное умень-шение количества гумуса при переходе от перегнойно-аккумулятивного го-ризонта к элювиальному. По мере развития процесса оподзоливания и раз-рушения почвенного поглощающего комплекса реакция среды сдвигается вкислую сторону и уменьшается степень насыщенности почв основаниями.Данные почвы являются фоновыми компонентами почвенного покровамезорельефа, пересеченного профилем: пологого склона, имеющего вогну-тую по простиранию поверхность с лощиной, переходящей в балку. На плос-ком днище балки под снытьево-крапивной ассоциацией ПП однородный ипредставлен черноземно-луговыми слабооподзоленными почвами, характе-ризующимися сравнительно мощным гумусовым горизонтом, достигающим45-55 см, и почти черной его окраской, которая книзу постепенно ослабевает,переходя сначала в темно-серую, а затем в серую.Изменения в содержании обменного кальция, магния и их суммы по профи-лю черноземно-луговой почвы происходят постепенно, однако в иллювиальномгоризонте наблюдается некоторое увеличение (до 36,1 мг. экв./100 гр.) обменно-го кальция по сравнению с элювиальными горизонтами, что говорит об опре-деленной степени оподзоленности.Почвенный покров данного участка образован сочетанием серых лесных ичерноземно-луговых оподзоленных почв. Вниз по склону увеличивается доляучастия светло-серых лесных почв и появляются дерново-подзолистые, обра-зующие между собой слабоконтрастные комбинации ташеты, формированиекоторых связано с чередованием березово-осинового / сосново-березового леса(под которыми развиваются светло-серые лесные почвы) и вторичного осиново-березового / соснового леса (с образованием дерново-подзолистых почв).Таким образом, рельеф и растительность - это наиболее репрезентативныеландшафтные индикаторы. Быстрота реакции их на динамику природной об-становки неодинакова. Рельеф в целом консервативнее; он эволюционируетмедленнее, чем растительность, но смена разных форм рельефа заметнее, чемизменения растительности.Важные характеристики ландшафта, такие как ПП и СПП, диагностирова-лись с использованием ландшафтно-индикационного метода. Было выявлено,что структура почвенного покрова территории Академгородка является по-ликомбинационной [4], т.е. представляет собой набор нескольких почвенныхкомбинаций: комплексов темно-серых и серых лесных почв; сочетаний, обра-зованных серыми лесными оподзоленными и грунтово-глееватыми почвами;мозаик дерново-сильноподзолистых, дерново-среднеподзолистых и дерново-слабоподзолистых почв; сочетаний серых лесных и черноземно-луговыхоподзоленных почв и ташетов светло-серых лесных оподзоленных и дерново-подзолистых почв.Процесс оподзоливания определяется главным образом внутриландшафтны-ми генетико-геохимическими связями. Так, темно-серые и серые лесные почвы,расположенные на элювиальных геохимически автономных плоских наиболеевозвышенных элементах рельефа, получают различные вещества и энергию пре-имущественно из атмосферы, боковой приток с поверхностными водами отсут-ствует или незначителен. Светло-серые лесные оподзоленные почвы, приуро-ченные к трансэлювиальным геохимически подчиненным ландшафтам среднихчастей склонов, и дерново-подзолистые почвы, развивающиеся на транссуперак-вальных геохимически подчиненных ландшафтах нижних частей склонов, до-полнительно получают вещества за счет бокового притока с территорий, занятыхсерыми и темно-серыми лесными оподзоленными почвами. В частности, за счетлатерального стока интенсивность проявления процессов выноса из верхних го-ризонтов почвы глинистых частиц и полуторных оксидов увеличивается и, сле-довательно, сам процесс оподзоливания имеет более яркое проявление.ЗаключениеПри изучении СПП принята вероятностная модель почвенно-ландшафтных связей: рельеф (элементы мезорельефа) - ЭПС с использовани-ем информации, полученной на детальных ключах [5]. Такая модель наибо-лее адекватно отражает дифференциацию почвенного покрова в связи c эле-ментами мезорельефа. В ней соблюдается требование концепции СПП [6] -соответствие иерархических уровней почвенного покрова и рельефа. Еслиустанавливать связь почв с элементами мезорельефа по единичным разрезам,объективность модели ПЛС снизится. Она будет пригодна для индикациипреобладающих почв, но смажет картину пространственной неоднородностипочвенного покрова, которая определяется не только преобладающими, но исопутствующими компонентами.Установленные ландшафтно-индикационные зависимости позволяютувеличить достоверность выделения ареалов ЭПС и точность карты в целом.Благодаря «структурному» подходу, последовательно реализованному в на-стоящей работе, подготовлена база для перехода к ГИС-технологиям. В алго-ритм картографирования включена систематизация почв, ПК, факторов, атакже связей «почва - индикаторы» и их количественная оценка.

Ключевые слова

elementary soil structures, landscape indication, structure of a soil cover, soils, ландшафтная индикация, элементарные почвенные структуры, структура почвенного покрова, почвы

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Свинцова Наталья СергеевнаНациональный исследовательский Томский государственный университетмагистр кафедры почвоведения и экологии почв Биологического институтаsvintsovanatalia@mail.ru
Мерзляков Олег ЭдуардовичНациональный исследовательский Томский государственный университеткандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры почвоведения и экологии почв Биологического институтаMOlegE@mail.ru
Всего: 2

Ссылки

Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. М. : Мысль, 1972. 422 с.
Сорокина Н.П. Региональная модель почвенно-ландшафтных связей (на примере Клинско-Дмитровской гряды) // Почвоведение. 1998. № 4. С. 389-398.
Смоленцев Б.А. Структура почвенного покрова Сибирских Увалов. Новосибирск: СО РАН, 2002. 117 с.
Шалькевич Ф.Е., Топаз А.А., Шалькевич М.Ф. Структура почвенного покрова поймы Припяти и ее типизация на основе материалов дистанционных съемок // Земля Беларуси: науч.-производств. журн. 2010. № 2. С. 42-48.
Втюрин Г.М. О структуре почвенного покрова таежной зоны // Вестник Института биологии Коми НЦ УрО РАН, 2007. № 9. С. 2-9.
Васильев С.В., Чикишев А.Г. Ландшафтная индикация. М. : Наука, 1985. 96 с.
 Использование ландшафтно-индикационных связей при изучении структуры почвенного покрова на примере юго-западной части Академгородка г. Томска | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2011. № 3 (15).

Использование ландшафтно-индикационных связей при изучении структуры почвенного покрова на примере юго-западной части Академгородка г. Томска | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2011. № 3 (15).

Полнотекстовая версия