Картографирование почвенного покрова и засоленности почв солонцового комплекса на основе цифрового анализа космической съемки

Конюшкова, Мария Валерьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Картографирование почвенного покрова и засоленности почв солонцового комплекса на основе цифрового анализа космической съемки
ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Картографирование почвенного покрова и засоленности почв солонцового комплекса на основе цифрового анализа космической съемки"

На правах рукописи 004605095

Конюшкова Мария Валерьевна

КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА И ЗАСОЛЕННОСТИ ПОЧВ СОЛОНЦОВОГО КОМПЛЕКСА НА ОСНОВЕ ЦИФРОВОГО АНАЛИЗА КОСМИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ (НА ПРИМЕРЕ РАЙОНА ДЖАНЫБЕКСКОГО СТАЦИОНАРА)

Специальность 03.02.13 - Почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации иа соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 7 И ЮН 2010

Москва 2010

004605095

Работа выполнена в отделе генезиса и мелиорации засоленных

и солонцовых почв Государственного научного учреждения "Почвенный институт им. В.В. Докучаева" Россельхозакадемии

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук Евгения Ивановна Панкова

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук Наталья Павловна Сорокина

доктор географических наук Владимир Матвеевич Мазиков

Ведущая организация:

Учреждение Российской Академии Наук "Институт космических исследований РАН"

Защита состоится «10» июня 2010 г. в II00 часов на заседании диссертационного совета Д 006.053.01 при Почвенном институте им. В.В. Докучаева РАСХН по адресу: 119017 Москва, Пыжевский пер. 1, корп. 2. Тел./факс (495) 951-50-37; E-mail: lubimova@agro.geonet.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Почвенного института им. В.В. Докучаева РАСХН.

Автореферат разослан «7» мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор сельскохозяйственных наук

И.Н. Любимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время при географических исследованиях все большее значение приобретают методы автоматической обработки дистанционных материалов для целей картографирования, оперативной диагностики и мониторинга различных природных и техногенных явлений. Бурное развитие данного направления связано с появлением качественно новых материалов космической съемки (сверхвысокого разрешения до 0.5 м) и совершенствованием компьютерных программ, позволяющих обрабатывать снимки и составлять карты в автоматическом и полуавтоматическом режимах. Использование данных методов в сельском хозяйстве и почвоведении особенно перспективно при изучении динамичных показателей, в т.ч. показателей солевого состояния почв. В разных странах ведутся работы по дистанционной диагностике и картографированию засоленных почв с использованием методов цифровой почвенной картографии, включающих анализ изображения, автоматизированное дешифрирование снимков, оценку точности цифровых карт и т.д. В России подобные работы пока единичны и имеют поисковую направленность. Северная часть Прикаспийской низменности, в пределах которой расположен Джа-ныбекский стационар, является одним из наиболее сложных объектов почвенного картографирования в связи с неоднородностью и мелкоконтурностью почвенного покрова. В то же время, этот район является удобным объектом для апробации новых методов работы со снимками, т.к. здесь достаточно четко увязаны растительность (отражающаяся на снимках), почвы и их засоленность. Однако, несмотря на многолетние разносторонние исследования почв стационара, крупномасштабных почвенных и почвенно-солевых карт на всю его территорию составлено не было, что затрудняет количественные оценки и моделирование солевых процессов и их направленности. Таким образом, актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью совершенствования современных методов оперативной диагностики и картографии почв солонцовых территорий и создания почвенно-солевой карты Джаныбекского стационара как основы почвенного и солевого мониторинга.

Цель исследования. На основе автоматического анализа космического снимка высокого разрешения и полевых данных составить крупномасштабную почвенно-солевую карту района Джаныбекского стационара и оценить современное состояние почвенного покрова и засоленности почв.

Задачи исследования:

1. Разработать методические подходы к автоматическому анализу космического снимка <ЗшскЫгс1 для получения информации о структуре почвенного покрова района Джаныбекского стационара с учетом характера антропогенного воздействия (целина и залежи без перевыпаса и с перевыпасом и агролесомелиоративные системы).

2. Охарактеризовать современное солевое состояние почв района Джаныбекского стационара и статистически обосновать связь между типами почв и их засоленностью с учетом характера антропогенного воздействия.

3. Исходя из разработанных методических подходов и данных по засоленности почв составить крупномасштабную почвенно-солевую карту стационара

и на ее основе выявить закономерности структуры почвенного покрова и засоленности почв целинных и антропогенно нарушенных территорий.

Научная новизна:

1. Впервые разработаны подходы к автоматическому дешифрированию космического снимка высокого разрешения для крупномасштабного картографирования почв солонцовых комплексов с учетом характера антропогенного воздействия.

2. Впервые на основе разработанных подходов к автоматическому дешифрированию составлена крупномасштабная почвенно-солевая карта Джаныбек-ского стационара с учетом характера антропогенного воздействия с отражением на ней структуры почвенного покрова и засоленности метрового слоя почв.

3. На основе созданной карты установлены закономерности проявления структуры почвенного покрова и засоленности почв Джаныбекского стационара в зависимости от природных особенностей и антропогенного воздействия.

На защиту выносятся:

1. Методические подходы к автоматическому дешифрированию космических снимков высокого разрешения для создания крупномасштабной почвенно-солевой карты солонцового комплекса Джаныбекского стационара, включающие: 1) дифференциацию территории по характеру антропогенного воздействия; 2) выявление информативных спектральных параметров для дистанционной диагностики основных компонентов солонцового комплекса; 3) классификацию изображения с учетом характера антропогенного воздействия; 4) генерализацию карты дешифрирования на основе долевого участия компонентов комплекса и создание карты элементарных почвенных структур.

2. Почвенно-солевая крупномасштабная (1:25000) карта структуры почвенного покрова и засоленности почв Джаныбекского стационара.

3. Выявленные на основе созданной карты закономерности структуры почвенного покрова и засоленности почв района Джаныбекского стационара в зависимости от природных особенностей и антропогенного воздействия. Территория исследования дифференцирована по долевому участию почв в солонцовом комплексе. Среднее долевое участие солонцов варьирует от 40 до 50%, светло-каштановых почв - от 10 до 40%, темноцветных почв - от 10 до 50%. Засоленность почв достоверно связана с типом почв. Засоленность верхнего метрового слоя солонцов достоверно уменьшается на залежи с плантажной вспашкой и достоверно не изменяется на залежи с обычной вспашкой.

Практическая значимость. Разработанные подходы могут быть использованы для составления крупномасштабных почвенно-солевых карт территорий солонцовых комплексов на основе космической съемки высокого разрешения.

Дону, 2008), 3-м международном совещании по цифровой почвенной картографии (Логан, США, 2008), Конференции по засоленным почвам (Будапешт, 2009), а также на заседаниях Ученого совета Почвенного института им. В.В. Докучаева (2006-2008 гг.). Результаты исследований использованы для отчетов по теме института 02.02.01.07 "Разработать способы обработки цифровых космических снимков высокого разрешения для создания почвенно-солевых карт крупного масштаба на примере территории солонцовых комплексов Волгоградской области (Джаныбекский стационар)" (2006-2008 гг.).

Публикации. По результатам исследования опубликовано 20 работ, в том числе 7 статей в журналах, включенных в список ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения; изложена на 150 страницах; содержит 51 рисунок и 33 таблицы. Список литературы включает 192 наименования, в том числе 51 иностранной. Приложение состоит из 150 страниц, включает 27 таблиц и 6 рисунков.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю д.с.-х.н. Е.И. Панковой за всестороннюю поддержку в выполнении диссертационной работы, к.г.н. Д.Н. Козлову, д.с.-х.н. Н.Б. Хитрову, к.б.н. Ю.Л. Мешалкиной за ценные советы и консультации, а также всем сотрудникам отдела генезиса и мелиорации засоленных и солонцовых почв Почвенного института им. В.В. Докучаева за постоянный интерес и помощь в работе. Благодарю начальника Джаныбекского стационара РАН д.б.н. М.К. Сапанова за предоставленную возможность выполнения научных исследований на стационаре.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследований, указываются цель, задачи, научная новизна, практическая значимость работы.

Первая глава "Дистанционные исследования почвенного покрова и засоленности почв солонцовых комплексов (обзор литературы)". Обзор включает 84 литературных источника, из них 48 - зарубежные публикации. Особое внимание уделено подходам и методам автоматической обработки снимков для дистанционной оценки почвенного покрова и засоленности почв.

В России крупномасштабное почвенное картографирование территорий солонцовых комплексов с использованием аэрофотосъемки велось с 1950-х годов (Симакова, 1959). В 1985 году была разработана «Методика составления крупномасштабных почвенно-мелиоративной карты и карты мелиоративной оценки почвенного покрова солонцовой территории». Эти работы опирались на визуальное дешифрирование аэрофотоснимков. В публикациях Ф.И. Козловского с соавторами (1975) и Ф.И. Козловского и Т.В. Королюк (1980) были предложены способы автоматизации дешифрирования аэроснимков.

За последние 20 лет в мире существенно поменялись подходы к почвенной картографии. В настоящее время наблюдается всплеск исследований, посвященных использованию цифровых методов в картографии почв (McBratney et al., 2003; Digital Soil Mapping..., 2007; Digital Soil Mapping..., 2008; Козлов, Ko-нюшкова, 2009). Активно разрабатываются подходы автоматического дешифрирования засоленных почв (Peng, 1998; Dwivedi et al., 2001; Metternicht, 2001;

Indo-Dutch network project, 2002; Dehaan and Taylor, 2003; Eldiery et al., 2005; Huang et al., 2005; Fernandez-Buces et al., 2006; Masoud and Koike, 2006; Shrestha, 2006; Darwish et al., 2007; Farifteh et al., 2007; Kienast-Brown and Boettinger, 2007; Rodríguez et al., 2007; Taylor and Odeh, 2007).

Методы обработки снимков развивались параллельно с совершенствованием съемочной аппаратуры. В 2000-х гг. появились космические снимки высокого пространственного (до 0,5 м) и радиометрического (более 2000 оттенков) разрешения. Благодаря наличию снимков высокого разрешения и современных компьютерных методов обработки изображения, появилась возможность модернизации отечественных подходов к картографированию почв солонцовых комплексов на основе методов цифровой почвенной картографии.

Во второй главе "Природная характеристика территории исследования" приведена характеристика природных условий Северного Прикаспия и, более подробно, района Джаныбекского стационара; охарактеризованы геоморфологические и гидрогеологические условия, породы, климат, растительность, землепользование, почвенный покров и засоленность почв Джаныбекского стационара. Приводится обширный картографический материал.

Джаныбекский стационар РАН расположен в северо-западной части Прикаспийской низменности (49,4°с.ш., 46,8°в.д.). Рельеф крайне выположенный: перепад высоты в пределах района исследования составляет около 2 м; направление уклона - с северо-востока на юго-запад; абсолютные отметки от 28 до 25,5 м. Четко выражен мезо- и микрорельеф, определяющий комплексность растительного и почвенного покрова. На микроповышениях преобладает чер-нополынно-прутняковая ассоциация; на микросклонах и в небольших микропонижениях - острецово- или житняково-ромашниковая, а также ромашниково-прутняковая ассоциации; в микро- и мезопонижениях (западинах и падинах) -злаково-разнотравная ассоциация (Каменецкая, 1952; Ларин и др., 1954).

Климат сухой с теплым летом и умеренно мягкой зимой (Будыко, 1971). Среднегодовое количество осадков составляет около 300 мм, половина из которых выпадает в течение холодного периода (октябрь-март). Основным источником влаги для почв являются весенние талые воды и осенние осадки.

Почвообразующие породы однородные, представлены тяжелыми (лессовидными) суглинками (Роде, Польский, 1961).

Уровень грунтовых вод в районе исследований динамичен и изменялся от 4 до 7,5 м за период 1934-2004 г. В годы наших работ (2000-е гг.) грунтовые воды залегали на глубине от 4 до 5 м (Соколова и др., 2000; Сапанов, 2006).

Почвы и их засоленность в районе Джаныбекского стационара хорошо изучены. Целинный почвенный покров района Джаныбекского стационара представлен лугово-степным комплексом, состоящим из солончаковых и ос-тепняющихся солонцов, светло-каштановых почв и темноцветных черноземо-видных почв западин (мелких понижений), в сочетании с темноцветными чер-ноземовидными почвами падин (крупных понижений) (Почвенная карта Прикаспийской низменности..., 1:200 000, 1951; Роде, Польский, 1961) (табл.1). Солонцы приурочены к выположенным микроповышениям, светло-каштановые почвы - к микросклонам и небольшим микропонижениям, темноцветные чер-ноземовидные почвы - к хорошо выраженным микропонижениям. Среди ком-

плексной степи выделяются относительно крупные (от 1 до 100 га) ареалы падин, занятые темноцветными черноземовидными почвами. Широко представлены антропогенно измененные почвы, сформированные в результате обычной и глубокой мелиоративной (плантажной) вспашки и агролесомелиорации.

Табл. 1. Корреляция названий, используемых в работе Роде и Польского (1961), с классификациями 1977 и 2004 гг.

Названия целинных почв, используемые в работе Роде и Польского (1961) Классификация почв 1977 г. Классификация почв 2004 г.

Солонцы солончаковые (СНск) Солонцы остепняющиеся (СНост) Светло-каштановые (К1) Темноцветные черноземовидные почвы западин (ТЦ) Темноцветные черноземовидные почвы падин (ТЦ) Солонцы лугово-каштановые солончаковые сульфатные и хлоридно-сульфатные Светло-каштановые солонцеватые* Светло-каштановые (карбонатные, карбонатные перерьпые)* Лугово-каштановые выщелоченные Лугово-каштановые выщелоченные Солонцы светлые гидромета-морфизованные (сульфатные и хлоридно-сульфатные) Каштановые солонцеватые Каштановые (типичные, засоленные) Каштановые гидрометамор-физованные Каштановые гидрометамор-физованные

* Название «светло-каштановые» широко используется для данного типа почв, хотя из-за подъема грунтовых вод до уровня 3-5 м на начало 21 в., строго говоря, светло-каштановые почвы, по классификации 1977 г., следовало бы отнести к полугидроморфным вариантам.

Каждый из типов почв обладает индивидуальным характером (степенью, глубиной, химизмом) засоления (Роде, Польский, 1961). В солончаковых солонцах легкорастворимые соли, гипс и карбонаты присутствую уже в первом полуметре (с нижней части солонцового горизонта). Максимальное содержание солей (1,5-2,5% от массы почвы, в т.ч. 1,5-2,0% токсичных солей) наблюдается в слое от 30 до 150-200 см. В составе солей преобладает сульфат натрия.

Остепняющиеся солонцы характеризуются более глубоким залеганием и существенно меньшим содержанием солей в верхнем метре и практически полным отсутствием хлоридов до 200 см. Содержание токсичных солей в этом слое не превышает 0,6%. Ниже содержание солей постепенно увеличивается до 1,52,5% (1,0-1,5% токсичных солей) в третьем-пятом метрах с преобладанием сульфата натрия и, в меньшей степени, сульфата кальция.

Светло-каштановые почвы отличаются от солонцов по засоленности. Засоление начинается в нижней части верхнего метра или глубже. Содержание солей во втором метре профиля - 1,5-2,0% (1,0-1,3% токсичных солей); соли представлены сульфатами натрия и кальция. Верхняя граница накопления солей менее резкая, чем в солонцах.

Темноцветные черноземовидные почвы западин и падин в большинстве случаев свободны от легкорастворимых солей и гипса по всей зоне аэрации.

На территории стационара есть один лиман с солодями и осолоделыми почвами (Курганова, 1986). Солодь характеризуется специфическим солевым профилем. Почти весь верхний метровый слой почвы свободен от солей. Мак-

симальное, но невысокое содержание солей - 0,3% (0,2-0,25% токсичных солей) - отмечается в нижней половине второго метра. В составе солей преобладает хлорид натрия, наличие которого свидетельствует о современных процессах засоления, вызванных подтягиванием слабоминерализованных грунтовых вод.

Засоленность почв изменяется при антропогенном воздействии. Трансформация засоленности солонцов и темноцветных почв (западин) при агролесомелиорации и темноцветных почв (падин) при разведении массивных насаждений широко освещена в литературе по стационару (Максимюк, 1958, 1974, 1989; Большаков, Максимюк, 1982; Сиземская, 1989; Базыкина, Оловянникова, 1996; Оловянникова, 1996; Базыкина, 2000, 2005; Соколова и др., 2000; Топунова, 2003; Сиземская и др., 2004; Бычков и др., 2005; Верба и др., 2005; Бычков, 2007 и др.).

По состоянию на начало 2000-х гг. в солонцах агролесомелиоративных систем (АЛМС) содержание солей в верхнем метре уменьшилось по сравнению с целинными солонцами в 2-4 раза, местами (участок «Гослесополоса») соли вымыты из верхнего метра полностью. На всех опытных участках из верхнего метра солонцов практически полностью вынесены СГ и (Топунова, 2003; Сиземская и др., 2004).

В темноцветных почвах АЛМС по сравнению с исходно незаселенными целинными почвами происходит увеличение минерализации фунтовых вод (ГВ) с <1 до 8 г/л и засоление нижней части почвенно-грунтовой толщи, при этом токсичные ионы СГ обнаруживаются уже во втором метре профиля. Содержание солей и химизм почв сильно варьирует. Так, темноцветные почвы участка «Новый опыт» характеризуются сильным засолением (до 1% солей) сульфатно-натриевого состава в слое 150-250 см. Почвы участка «Госфонд» менее засолены: до 0,2-0,3% солей со 120 см и до ГВ; состав солей хлоридно-кальциевый. Наиболее сильно засолены почвы участка «Гослесополоса», где общее содержание солей составляет 0,1-0,4% (местами, до 2%), химизм засоления хлоридно-сульфатный магниево-кальциево-натриевый (Бычков, 2007).

В темноцветных почвах падин под массивными лесонасаждениями также происходит существенное изменение солевого состояния почв и ГВ (Киссис, 1963; Оловянникова, 1977; 1996; Базыкина, Максимюк, 1978; Максимюк, 1989; Сапанов, 1990, 2003; Сиземская и др., 2004; Верба и др., 2005). Повышается минерализация ГВ до 3-6 г/л. Минерализованные грунтовые воды, подтягиваясь к поверхности почв, приводят к их засолению. Почва под насаждениями 50-летнего возраста уже в верхних полутора метрах содержит 0,1-0,2% солей сульфатно-натриевого состава. Глубже содержание солей примерно постоянное, без выраженных максимумов, около 0,4%, с преобладанием хлоридов магния и кальция в слое 150-350 см и сульфатов кальция, натрия и магния в слое 350-500 см (Верба и др., 2005).

Засоленность почв залежей стационара в литературе не описана.

Существуют противоречивые данные о процентном содержании компонентов в почвенном комплексе Джаныбекского стационара. Доля темноцветных черноземовидных (лугово-каштановых) почв, по оценкам, основанным на исследованиях ключевых участков, составляет от 10 до 40%, местами достигая 75%. Доля светло-каштановых (несолонцеватых) почв составляет от 10 до 40%, солонцов остепняющихся (светло-каштановых солонцеватых) - от менее 10 до

40%. Доля солонцов солончаковых составляет от 5 до 50%. Эти данные свидетельствуют о том, что соотношение компонентов в почвенном комплексе стационара не является постоянным. Однако отсутствие крупномасштабной почвенной карты Джаныбекского стационара не позволяет оценить закономерности географического распределения почв солонцовых комплексов в пределах стационара. Существуют детальные карты на небольшие ключевые участки: на два участка площадью 18 и 10 га составлены почвенные карты масштаба 1:1000, почвы пяти участков площадью по 0,6 га закартированы в масштабе 1:250. Эти карты покрывают лишь 2% площади стационара.

Анализ имеющихся материалов свидетельствует о необходимости создания крупномасштабной почвенно-солевой карты Джаныбекского стационара, которая позволит объективно характеризовать закономерности структуры почвенного покрова и засоленности почв на начало XXI века и послужит базой для организации мониторинга почвенного покрова и засоленности почв Северного Прикаспия с комплексным почвенным покровом.

В третьей главе "Материалы и методы исследования" приведены сведения об объеме фактического материала, использованных космических снимках и методах оценки засоленности почв и компьютерной обработки снимка.

Данные дистанционного зондирования, использованные в исследовании. Для создания карты использовался снимок с американского спутника (^шскЬЫ (13 сентября 2006 г.) района 49,35-49,43° с.ш. и 46,75-46,84° в.д. (65 км2). Снимок имеет очень высокое пространственное разрешение (2,44 м в многозональном режиме) и высокое радиометрическое разрешением (11 бит/пиксел, или 2048 градаций серого в каждой спектральной зоне) (табл. 2).

Табл. 2. Характеристика съемки со спутника ОшскЫгс].

Режим съемки Спектральный диапазон съемки Разрешение

Мультиспектральный (1) Голубой (Blue): 450-520 нм (2) Зеленый (Green): 520-600 нм (3) Красный (Red): 630-690 нм (4) Ближний ИК (NIR): 760-900 нм 2,44 м

Кроме снимка (}шскЫгс1, мы располагали снимками КФА-1000 за 1979, 1993, 1999 гг. (разрешение 10-15 м) и снимком Ьапска! за 1986 г. (разрешение 30 м), которые использовались как вспомогательный материал при составлении карты антропогенного воздействия района Джаныбекского стационара.

Фактический материал. Полевые работы проводились автором в 20022009 гг. Общая площадь исследования составила 50,6 км2, из которой 16,1 км2 -площадь стационара. Основой для автоматического дешифрирования космического снимка стали 13 трансект (10 - на целине, 3 - на залежи), на которых путем прикопок (глубиной 30-50 см) с шагом 1 м были определены границы элементарных почвенных ареалов. Длина трансект составляла от 50 до 130 м. Различия в длине были вызваны тем, что для обеспечения точной привязки к изображению на снимке концы трансекты должны были попасть в центр западин, хорошо видных на снимке. Для оценки засоленности почв было заложено 155 разрезов, скважин и прикопок, большая часть из которых (105) привязана навигатором вРБ Оаптнп, а остальная - при помощи наземных измерений. Отобрано

около 1000 почвенных образцов: из 85 разрезов и скважин - до глубины 1 м, из 14 - до 2 м и из 40 - до 3-5 м. Образцы грунтовых вод отобраны из 36 скважин.

Для дешифрирования почв АЛМС использовалась неопубликованная детальная почвенная карта на ключевые участки АЛМС «Новый опыт», составленная в 1968 г. и предоставленная ее автором к.с.-х.н. Г.С. Базыкиной. Для оценки засоленности почв АЛМС использовались анализы водных вытяжек из мелиорированных солонцов и темноцветных почв опытных участков, приведенные в диссертационных работах И.В. Топуновой и H.H. Бычкова. Также использованы результаты анализа водных вытяжек из 3 целинных почв участка «Заповедная степь», полученные д.с.-х.н. Н.Б. Хитровым.

Компьютерные программы, использованные в исследовании. Обработка снимка и составление карт проводились в программе ILWIS 3.6 Open. Расчет статистических параметров (средние, минимумы, максимумы, квартили распределения и др.), дискриминантный анализ, расчеты в скользящем окне проведены в программе STATISTICA 6.0 (последние - с помощью исполнительных программ, созданных Д.Н. Козловым). Фурье-анализ осуществлен в программах ImageJ 1.42 и STATISTICA 6.0; кластерный анализ отдешифрированной карты для автоматического объединения элементарных почвенных ареалов в элементарные почвенные структуры - в программе FracDim 1.3; сравнение средних по непараметрическому критерию Манна-Уитни - в программе STATISTICA 6.0.

Фильтрация изображения. Для выделения высокочастотной компоненты изображения на снимке и удаления низкочастотной компоненты, привносящей шум и снижающей точность автоматического дешифрирования, был применен Фурье-анализ, Фурье-фильтрация и обратное преобразование Фурье, в результате чего были получены отфильтрованные изображения в каждой зоне съемки (ближней инфракрасной (ИК), красной, зеленой и голубой). Колебания высокочастотной компоненты изображения происходят в диапазоне до 10 пикселей.

Классификация изображения. Автоматическое дешифрирование почв на снимке проводилось на основе классификационных функций дискриминантно-го анализа отдельно для каждого из выделенных видов антропогенного воздействия. Обучающая выборка для дискриминантного анализа получена по результатам исследования на трансектах, точно привязанных к изображению на снимке. На основе анализа связи между почвами и их спектральными характеристиками (яркостью отфильтрованных изображений в ближнем ИК, красном, зеленом и голубом каналах съемки и NDVI) выявлялись спектральные показатели, связанные с почвами, которые затем включались в дискриминантный анализ.

Методы изучения засоленности почв. Засоленность почв оценивалась на основании химического анализа состава водной вытяжки из образцов почв (при соотношении почва-вода 1:5). Анализы выполнены в аналитической лаборатории Почвенного института им. В.В. Докучаева. В 591 образце (из 60 разрезов и скважин) определяли содержание С032', НС03", S042", СГ, Са2+, Mg2+, Na+ и К+ стандартными методами (Воробьева, 2006). В оставшейся части образцов (380 образцов из 80 скважин) в составе водной вытяжки (1:5) определялось только содержание Na+ (на пламенном фотометре). Во многих работах было показано, что использование данных сокращенного анализа, когда измеряется содержа-

ние 1-2 ионов в водной вытяжке, дает возможность оценить засоленность почв. Проведенная проверка (при выборке п=591) показала, что данные по содержанию в водной вытяжке позволяют адекватно оценивать содержание токсичных солей в почвах района согласно уравнению: у=0,079х, где у - содержание токсичных солей, %; х - содержание иона натрия в водной вытяжке (1:5), ммоль(экв)/100 г почвы. При характеристике засоленности исследованных почв мы опирались на подходы к оценке химизма и степени засоленности почв, приведенные в монографии «Засоленные почвы России» (2006). Согласно этому подходу, рассчитывается содержание токсичных сульфатов и гидрокарбонатов (НС03токс = НС03общ - Са; 804токс = БОдобщ - (Са - НС03), в ммоль экв), а затем общее содержание токсичных солей в почвах (Ггокс = НСОзтокс +Б04токс + С1 + + Ыа + К, в %). По нашим данным, абсолютная разность между содержанием растворенных и токсичных солей в почвах стационара может достигать 1%. В среднем, содержание токсичных солей составляет около 2/3 от общей суммы солей, растворенных в водной вытяжке 1:5. В табл. 3 приведены группы по степени засоления почв и запасам токсичных солей района Джаныбекского стационара, согласно полученным нами фактическим данным.

Табл. 3. Группы по степени засоления (для сульфатного типа засоления).

Степень засоления

Средневзвешенное содержание токсичных солей в слое 0-100 см, %

Запасы токсичных солей ] слое 0-100 см, кг/м2*

Засоление отсутствует

<0,1

Слабая

0,1-0,3

1-5

Средняя

0,3-0,6

5-10

Сильная

0,6-1,5

10-20

Очень сильная

>1,5

>=20

*3аласы токсичных солей, соответствующие определенной степени засоления, приведены на основании собственного фактического материала.

В части образцов определены рН, содержание гумуса, карбонатов, гипса, обменных оснований и гранулометрический состав.

Четвертая глава «Методические основы и результаты составления почвенно-солевой карты Джаныбекского стационара и его окрестностей».

Карта видов антропогенного воздействия. Антропогенное воздействие сильно изменяет отражательную способность земной поверхности. К тому же, засоленность почв изменяется при вспашке и лесомелиорации, что необходимо учитывать при составлении почвенно-солевых карт. В связи с этим, этапом, предваряющим автоматическую обработку снимка, стало выделение земель разного использования и составление карты видов антропогенного воздействия на основе визуального дешифрирования космического снимка 2006 г., полевых исследований и опубликованных данных об объектах агролесомелиорации и лесных насаждениях территории стационара (рис. 1). На карте выделены целинные земли, пастбища, залежи с разной глубиной вспашки, пашня, лесные насаждения, населенные пункты, дороги, каналы и другие объекты. Перевыпас на целине и залежи дешифрируется визуально по общей осветленности тона.

¡Агролесомелиоративные

системы

Древесные насаждения

1 Залежь с плантажной ] вспашкой (40-50 см)

] Залежь с обычной вспашкой (20-25 см)

¡Пастбища (сильный сбой)

I Другие антропогенные объект! (отдельно стояшис I руины домов, котары, прулокопань и др.)

Населенные пункты

| в | Усадьба стационара

| ^ | Канал Палласовской ООС

В Неиспользуемая ветвь Палласовской ООС

| Д | Железная дорога

[ • | Точки опробования

Примерная грашша У I стационара

[%#Т1 Трансекты и V. I I номера

Рис. 1. Карта фактического материала и видов антропогенного воздействия района Джа-ныбекского стационара (по состоянию на 2006 г.). На рисунке даны сокращенные названия АЛМС: ГЛП - «Гослесополоса»; ПО - «Производственный опыт»; ГФ - «Госфонд»; НО - «Новый опыт».

Выявление информативных спектральных показателей для автоматического дешифрирования почв на снимке ()шскЫг& Классификация изображения. Почвенная карта составлена на основе автоматического дешифрирования (дискриминантного анализа) космического снимка (^шскЫгс!. Обучающая выборка включила данные о типовой принадлежности почв, полученные при полевых опробованиях на трансектах. Анализ снимка проводился раздельно в пределах целины без перевыпаса (60% от площади исследования), целины с перевыпасом (15%), залежи без перевыпаса (16%), залежи с перевыпасом (5%), межполосных и лесных пространств агролесомелиоративных систем (4%). Около Уа от общей площади снимка не анализировалось: это либо терри- 1

тории, лежащие за пределами района полевых исследований, либо населенные пункты и кошары, другие антропогенные объекты, либо облака и их тени.

Для каждого из указанных видов земель была проанализирована связь между спектральными параметрами (значениями вегетационного индекса >ГОУ1 и яркостью отфильтрованных изображений в ближней инфракрасной (1"_шг), красной (С_ге(1), зеленой (Г_£гееп) и голубой (^Ыие) зонах съемки). На основе анализа распределения значений спектральных параметров (боксплотов) были выявлены параметры, наиболее тесно связанные с изменением типа почв, которые и были включены в качестве переменных в дискриминантный анализ (табл. 4). При полевых исследованиях было выявлено, что большую долю среди почв солонцового комплекса занимают солонцы остепняющиеся (светло-каштановые солонцеватые почвы): примерно половина почв переходных участков между темноцветными почвами западин и солонцами солончаковыми представлена этим типом. В связи с этим анализ проводился для 4 типов почв: солонцов солончаковых и остепняющихся, светло-каштановых (несолонцеватых) и темноцветных почв.

Табл. 4. Оценка качества классификации обучающей выборки по дискриминантным функциям, %

Тип антропогенного воздействия Информативные спектральные параметры Количество пикселей в обучающей выборке Почва Общая точность классификации, %

тц, агроТЦ К1, arpoKl СНост, агро СНост СНск, агро СНск

Целина без перевыпаса NDVI, f nir 173 69,7 61,7 62,5** 63,6

Целина с перевыпасом NDVI, f red* 110 86,2 46,4** 83,0 74,5

Залежь без перевыпаса NDVI, f nir 48 81,8 75,0 Нет данных 87,9 85,4

Залежь с перевыпасом NDVI, f red* 65 83,3 66,7** 76,3 75,4

Поля АЛМС NDVI, f red* 80 75,0 37,5** 70,0 55,0

Лесополосы АЛМС Почвы не связаны со спектральными параметрами. Дискриминантный анализ не проводился. Почвы на карте показаны без разделения.

* Информативны все каналы в видимой зоне съемки, но значения яркости скоррелированы (коэффициент корреляции г=0,91-0,95 для целины с перевыпасом; г=0,97-0,98 для залежи с перевыпасом; 1=0,96-0,99 для межполосных пространств АЛМС), поэтому выбран один параметр - Г_геё.

**В одну ячейку объединены классы почв, не разделяющиеся при дискриминантном анализе (значимость квадрата расстояния Махаланобиса »0,05) и которые объединены в одну группу на карте дешифрирования почв.

Рис. 2. Фрагменты снимка (ЗшскЬЫ (синтез 4-2-1) на участки с разным антропогенным воздействием: А - целина без перевыпаса; Б - целина с перевыпасом, В - залежь с перевыпасом, Г - залежь без перевыпаса, Д - агролесомелиоративная система.

Рис. 3. Результаты классификации (автоматического дешифрирования) снимка. Приведены те же фрагменты, что и на рис. 2. А - целина без перевыпаса; Б - целина с перевыпасом, В -залежь с перевыпасом, Г - залежь без перевыпаса, Д - агролесомелиоративная система. Солонцы остепняющиеся при классификации изображения дешифрируются совместно со светло-каштановыми почвами или солонцами солончаковыми.

Рис. 4. Почвенно-солевая карта Джаныбекского стационара и его окрестностей.

1250 м

Условные обозначения к почвенно-солевой карте района Джаныбекского стационара

(карта составлена на основе космического снимка ОшскЫгс!)

ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ1:

Элементарные Почвенные комплексы: почвенные ареалы: —

тц2

Сол од ь

■

ТЦ 50%, К1 10%, СН 40% ТЦ 25%, К1 25%, СН 50%

ТЦ 10%, К1 40%, СН 50%

Почвы без разделения (АЛМС)

Не определялось

АГРОГЕННЫЕ ТРАНСФОРМАЦИИ:

// Обычная вспашка /у (залежь) V Плантажная вспашка

\ (залежь)

Агролесомелиоративные системы

СТЕПЕНЬ ЗАСОЛЕНИЯ ВЕРХНЕГО МЕТРА ПОЧВ (оцененная по медианным запасам токсичных солей; градации приведены в табл. 3 автореферата):

1 НЕКОМПЛЕКСНОЕ ЗАСОЛЕНИЕ: ЗАПАСЫ3

НЕЗАСОЛЕННЫЕ ПОЧВЫ 0.4

■ т НЕЗЛСОЛЕННЫЕ ПОЧВЫ (СЯАБОЗАСОЛЕННЫЕ ВО ВТОРОМ МЕТРЕ) (ЛЕНДРОПАРК. ЛИМАН СТАЦИОНАРА)

КОМПЛЕКСНОЕ ЗАСОЛЕНИЕ С УЧАСТИЕМ СИЛЬНОЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ:

Процент участия почв разной степени засоления

НЕЗАСОЛЕННЫЕ ПОЧВЫ СЛАБОЗАСОЛЕННЫЕ ПОЧВЫ СРЕДНЕ-и сильна ЗАСОЛЕННЫЕ ПОЧВЫ

V/, 10 40 50 7.6

25 25 50 7.4

50 10 40 5.8

КОМПЛЕКСНОЕ ЗАСОЛЕНИЕ БЕЗ УЧАСТИЯ СИЛЬНОЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ:

ч \ 10 90 - 2.4

\\ 25 75 - 2.2

ч \ 50 50 - 1.6

Бе'* разделена» по степени -засоления (АЛМС) <1.8

'Сокращения названий почв согласно табл. 1 автореферата, практически все крупные ЭПА темноцветных почв были распаханы до 1950 г., затем заброшены (Роде, Польский, 1961).

3 Средние (медианные) запасы токсичных солей в верхнем метре комплекса (или ЭПА) в целом, кг/м2.

Целина без перевыпаса. В результате полевых исследований было установлено, что на снимке (}шскЫгс1 раннеосеннего срока съемки (синтез 4-2-1) розовый цвет соответствует густой вегетирующей растительности, темно-синий цвет - высохшему напочвенному покрову, состоящему из пустынных мхов, лишайников, синезеленых водорослей, неразложившейся ветоши между кустиками черной полыни, прутняка и другой ксерофитной растительности (рис. 2А); зеленовато-голубой цвет - слабовегетирующей растительности; светлый фон (сильное отражение во всех зонах спектра) - обнаженной поверхности почвы. В большинстве случаев под густой вегетирующей растительностью обнаруживаются темноцветные черноземовидные (далее темноцветные) почвы; растительный покров, в котором доминируют низшие растения, характерен для солонцов; слабовегетирующая (осенью) растительность наблюдается на переходах от темноцветных почв к солонцам (т.е. на светло-каштановых почвах). Таким образом, темноцветные почвы западин соответствуют розоватым пятнам на снимке (при данном способе синтезирования каналов); светло-каштановые почвы -зеленовато-голубым пятнам; солонцы - темно-синим пятнам. Темноцветные почвы диагностируются по высоким значениям вегетационного индекса МУУТ, а солонцы солончаковые и остепняющиеся - по высоким значениям поглощения в ближней инфракрасной зоне (1[_тг). Общая точность классификации на основе дискриминантных функций составляет 64%. Фрагмент соответствующей карты автоматического дешифрирования приведен на рис. ЗА.

Целина с перевыпасом. На участках перевыпаса растительный покров сбит и местами (на скотных тропах) выбит полностью. Дешифрирование почвенного покрова осложнено, т.к. растительность, определяющая контрастность изображения, сильно трансформирована. Согласно исследованиям Б.Д. Абатурова (1991; 2006) и Н.М. Новиковой с соавт. (2010), в растительном трехчленном комплексе выпадает промежуточный компонент, характерный для светло-каштановых почв, что приводит к формированию двучленного растительного комплекса. Помимо этого, при интенсивном выпасе на солонцах практически полностью уничтожается покров из низших растений (мхов, лишайников, сине-зеленых водорослей) и обнажается поверхность почв. Несмотря на сильный выпас, на снимках выделяются розоватые пятна, свидетельствующие о вегетирующей растительности на темноцветных почвах (рис. 2Б).

Согласно анализу боксплотов, темноцветные почвы диагностируются по высоким значениям вегетационного индекса Ж>У1. Значения яркости в красной, зеленой и голубой зонах увеличиваются в направлении от темноцветной почвы к солонцу солончаковому, что обусловлено увеличением доли обнаженных участков почвы. На солонцах солончаковых наблюдается максимальное отражение в видимой зоне спектра. Общая точность классификации на основе дискриминантных функций - 74,5%. Фрагмент карты представлен на рис. ЗБ.

Залежи. По данным космической съемки за разные годы, возраст залежей в пределах района исследования составляет в основном от 15 до 25-30 лет. Растительность и почвы залежей района стационара изучены слабо и требуют дальнейших комплексных исследований. Судя по нашим данным, на залежах восстанавливается трехчленный растительный покров, однако при сильном выпасе

он восстанавливается до двухчленного комплекса, аналогичного таковому на целине с перевыпасом. Визуальный анализ снимка и проведенные полевые исследования показали, что основным фактором, влияющим на дешифровочные признаки почв залежей, является наличие или отсутствие выпаса. Вследствие этого дешифрирование почвенного покрова проводилось на залежах без учета возраста и глубины вспашки для двух категорий залежей: залежь без выпаса (общий фон на снимке темный) и залежь с выпасом (общий фон на снимке светлый) (рис. 2В и 2Г). В обоих случаях хорошо видны западины с вегети-рующей растительностью на агротемноцветных почвах (розовые пятна). На залежи без перевыпаса на агросолонцах восстанавливается мохово-лишайниковый покров (темно-синие пятна). На залежи с перевыпасом участки между западинами представлены обнаженным почвенным покровом (грязно-белые пятна) с низким проективным покрытием растительности (10-20%).

Агротемноцветные почвы залежей диагностируются по высоким значениям вегетационного индекса; агросолонцы на залежах без перевыпаса - по высокой поглощающей способности во всех зонах спектра, а на залежах с перевыпасом - по максимальной по сравнению с остальными почвами яркости отражения в видимой зоне съемки. Закономерности, установленные для залежей, во многом схожи с таковыми, полученными для целинных почв. Общая точность классификации на основе дискриминантных функций составляет 85% для залежи без перевыпаса и 75% для залежи с перевыпасом. Фрагменты результатов автоматического дешифрирования почв залежей приведены на рис. ЗВ и ЗГ.

Агролесомелиоративные системы. АЛМС представляют собой лесополосы, пространство между которыми занято в настоящий момент залежами преимущественно 10-15-летнего возраста. Растительность залежей АЛМС в литературе не освещена. Отметим, что на территории участка «Новый опыт», на основе которого был проведен анализ снимка для АЛМС, ведется выпас и растительность сильно сбита. В межполосных пространствах на снимке видны темные и бордовые пятна агротемноцветных почв (рис. 2Д). Остальная территория представляет собой обнаженную поверхность агросветло-каштановых почв и агро-солонцов. Лесополосы на снимке отражены как комбинация красных (кроны деревьев) и черных (тени от них) пятен. Анализ проводился отдельно для лесных полос и межполосных пространств.

В межполосных пространствах по низким значениям отражения во всех зонах спектра, особенно в видимой его части, выделяются агротемноцветные почвы. Значения вегетационного индекса №)У1 уменьшаются от агротемно-цветной почвы к агросолонцу солончаковатому. Общая точность классификации на основе дискриминантных функций составляет 55%, при этом разделение нетемноцветных почв на подгруппы статистически недостоверно.

Для спектральных параметров лесополос характерен большой разброс значений: такие большие диапазоны не характерны для других, проанализированных выше, типов земель. Ни один из параметров не оказался связанным с типом почвы. Полученная картина обусловлена тем, что изображение на снимке определяют кроны деревьев и тени от них, которые перекрывают существующее разнообразие почв. В связи с тем, что почвы под лесополосами не связаны с изображением на снимке, дискриминантный анализ не проводился, и почвы под

лесополосами на итоговой карте отражены без разделения. Фрагмент результатов автоматического дешифрирования почв AJIMC приведен на рис. 3 Д.

Итоговая карта дешифрирования почв, на которой отражены элементарные почвенные ареалы, составлена путем объединения полученных карт дешифрирования каждого вида антропогенного воздействия. Также составлена карта статистической точности дешифрирования почв, основанная на расчете значений вероятности отнесения пикселя к определенному классу при классификации изображения по дискриминантным функциям.

Генерализация карты дешифрирования почв. Для выявления особенностей структуры почвенного покрова района Джаныбекского стационара проведена автоматическая генерализация полученной карты дешифрирования снимка на основе соотношения компонентов почвенного покрова (Фридланд, 1972). В скользящем квадрате 15x15 пикселей (-35x35 м) определено долевое участие каждого типа почв. Кластерный анализ методом K-средних позволил выделить группы с близкими значениями долевого участия почв в комплексе (рис. 4). На карте солонцы солончаковые и остепняющиеся показаны совместно.

Информация о засоленности почв. Засоленность является одним из основных показателей, определяющих генетические, агропроизводственные и мелиоративные свойства почв Северного Прикаспия. Засоленность почв Джаныбекского стационара хорошо изучена. Однако для построения карты засоленности имеющихся данных было недостаточно. Во-первых, разрезы, информация по которым приведена в литературе, недостаточно точно привязаны. С учетом сильной пространственной изменчивости засоленности почв даже в пределах одного типа необходимо иметь точную привязку разрезов. Во-вторых, в литературе нет данных по современному состоянию засоленности светло-каштановых почв, а также засоленности почв пастбищ и залежей. Эти пробелы были заполнены при выполнении настоящей диссертационной работы. Общее количество разрезов, обеспеченных данными по засоленности, составило 126 разрезов, из них - 81 разрез на целине без перевыпаса, 12 разрезов на целине с перевыпасом, 8 разрезов на залежи с обычной вспашкой, 17 разрезов на залежи с плантажной вспашкой и 8 разрезов на AJIMC (табл. 5). Для оценки запасов солей в метровой толще AJIMC использовались данные И.В. Топуновой и H.H. Бычкова (18 разрезов). В таблицах Приложения диссертации приводится информация о результатах анализов и запасах ионов, легкорастворимых и токсичных солей в слоях 0-30,0-50,0-70, 0-100, 0-200,0-300 и 0-400 см.

Засоленность почв целины без перевыпаса. Информация по запасам токсичных солей в метровом слое почв сведена в табл. 5. Согласно этим данным, на целине засоленность светло-каштановых почв, солонцов солончаковых и ос-тепняющихся существенно варьирует: запасы токсичных солей в верхнем метре светло-каштановых почв составляют от 0,1 до 11,4 кг/м2, в солонцах остепняю-щихся - от 0,1 до 14,6 кг/м2, в солонцах солончаковых - от 7,2 до 19,0 кг/м2. В темноцветных почвах западин и падин запасы токсичных солей в верхнем метре изменяются слабо и не превышают 0,8 кг/м2. Однако, несмотря на значительное варьирование запасов токсичных солей, наблюдается явно выраженная связь между типом почвы и ее засоленностью. Эта связь статистически значима (согласно критерию Краскела-Уоллиса р«0,05).

Проведенный анализ засоленности почв в зависимости от структуры почвенного покрова, показал, что наблюдается тенденция уменьшения засоленности всех типов почв при уменьшении доли темноцветных почв и увеличении доли светло-каштановых почв в комплексе. Однако, согласно критерию Манна-Уитни, эти различия статистически не значимы (р»0.05).

Засоленность почв целины с перевыпасом. Согласно исследованию Б.Д, Абатурова (1991), проведенному на территории стационара, водно-физические свойства почв изменяются под влиянием пастьбы животных. При интенсивном выпасе происходит уплощение микрорельефа и увеличение водопроницаемости солонцов (в 4 раза). Отмеченные изменения могут сказаться на засоленности почв. Проведенный анализ запасов токсичных солей в метровой толще почв на участках с сильным выпасом показал, что изменение засоленности почв (солонцов, светло-каштановых и темноцветных) при перевыпасе статистически не значимо (согласно критерию Манна-Уитни р>0,05), хотя наблюдается тенденция уменьшения засоленности верхнего метра солонцов (р=0,08).

Табл. 5. Запасы (кг/м2) токсичных солей в метровом слое целинных и антропогенно измененных почв района Джаныбекского стационара.

Почвы Число разрезов Минимум Нижний квартиль Медиана Верхний квартиль Максимум

Целина без перевыпаса

СНск 27 7.23 10.54 13.86 16.33 19.05

СНост И 0.11 1.14 7.25 10.94 14.58

К1 14 0.08 0.28 1.66 5.45 11.43

ТЦ(западин) 25 0.03 0.06 0.10 0.22 0.67

ТЦ(падин) 4 0.15 0.23 0.37 0.60 0.76

Целина с перевыпасом

СНск 4 4.29 5.98 7.88 12.54 16.97

СНост 1 - - 2.24 - -

К1 3 0.09 2.74 6.92

ТЦ(западин) 4 0.08 0.09 0.09 0.11 0.12

Залежь с обычной глубиной вспашки

агроСНск 3 10.60 - 12.04 - 13.43

агроСНост 0 - - - - -

arpoKl 3 0.11 - 0.59 - 0.67

агроТЩзападин) 2 0.06 - 0.15 - 0.24

Залежь с плантажной вспашкой

агроСНск 8 0.97 1.74 3.49 4.84 8.28

агроСНост 0 - - - - -

arpoKl 4 0.19 0.46 0.76 2.24 3.68

агроТЩзападин) 3 0.06 - 0.06 - 0.12

агроТЩпадин) 2 0.03 - 0.21 - 0.38

Агролесомелиоративные системы

агроСНск* 12 0.32 0.53 2.29 4.05 6.81

агроСНост 0 - - - - -

arpoKl 2 0.19 - 0.52 - 0.85

агроТЩзападин)* 12 0.01 0.08 0.18 0.61 1.13

Прочерк - не оценивалось в связи с небольшим объемом выборки.

♦Использованы данные из диссертационных работ И.В. Топуновой (для СНск) и H.H. Бычкова (для ТЦ).

Засоленность почв залежей. Изменение засоленности почв залежей зависит от глубины вспашки. При обычной вспашке солонцовый горизонт лишь частично вовлекается, а подсолонцовые засоленные гипсосодержащие горизонты не вовлекаются в пахотный слой. В агросветло-каштановых почвах сохраняется уплотненный гор. В. При данной обработке содержание токсичных солей в метровом слое почв солонцовых комплексов по сравнению с целиной не изменяется. Вывод статистически достоверен (по критерию Манна-Уитни р»0,05).

При плантажной вспашке происходит перемешивание солонцового горизонта с засоленными подсолонцовыми горизонтами, содержащими гипс, что приводит к самомелиорации солонцов за счет обменных реакций кальция гипса с натрием почвенного поглощающего комплекса (разработчик идеи А.Ф. Большаков). В результате плантажной вспашки разрушается солонцовый горизонт, резко увеличивается водопроницаемость почв и, как следствие, происходит вынос легкорастворимых солей из верхних горизонтов. Мелиоративный эффект плантажной вспашки достигается при дополнительном увлажнении за счет снегонакопления в лесополосах (Большаков, 1952, 1958; Большаков, Базыкина, 1974). Результаты нашего исследования показывают, что плантажная вспашка (40-50 см) вкупе с дальнейшей обычной вспашкой, способствующей более полному перемешиванию горизонтов, обладает выраженным мелиоративным воздействием на солонцы даже при отсутствии дополнительного увлажнения. В исследованных солонцах верхние 50 см освободились от токсичных солей; в слое 0-100 см существенно уменьшились запасы токсичных солей. Вывод статистически достоверен (по критерию Манна-Уитни р «0.05). Запасы токсичных солей в агросветло-каштановых и агротемноцветных почвах статистически значимо не изменились. Наши результаты хорошо согласуются с данными по изменению водопроницаемости и глубины промачивания солонцов после плантажной вспашки: водопроницаемость агросолонцов увеличивается в среднем в 4 раза по сравнению с целинными солонцами, а глубина промачивания увеличивается с 30-40 см до 50-100 см (Базыкина, 1978; Базыкина, Оловянникова, 1996). Запасы токсичных солей в верхнем метре агросолонцов составляют от 1 до 8,3 кг/м2, т.е. они из категории сильнозасоленных в верхнем метре переходят в категорию средне- и слабозасоленных.

Засоленность почв АЛМС. Наши данные подтверждают ранее полученные результаты: в результате агролесомелиорации в верхнем метре агросолонцов уменьшаются запасы токсичных солей. Этот вывод статистически достоверен (р «0.05). Запасы токсичных солей в агросветло-каштановых и агротемноцветных почвах значимо не отличаются от таковых в целинных почвах (р>0.05), хотя можно говорить о тенденции увеличения запасов токсичных солей в агротемноцветных почвах (р=0,18). Запасы токсичных солей в верхнем метре агросолонцов на АЛМС составляют от 0,3 до 6,8 кг/м2, т.е. они перешли в категорию слабо- и среднезасоленных в этом слое.

Полученные закономерности засоленности почв были отражены на поч-венно-солевой карте района Джаныбекского стационара (рис. 4).

Анализ почвенно-солевой карты Джаныбекского стационара и его окрестностей. Почвенный покров района исследования представлен сочетанием темноцветных почв падин с солонцовыми комплексами. Комплексы характери-

зуются следующим составом: (1) ТЦ (агроТЦ) - 50%, К1 (агроК1) - 10%, СН (агроСН) - 40%; (2) ТЦ (агроТЦ) - 25%, К1 (агроК1) - 25%, СН (агроСН) - 50%; (3) ТЦ (агроТЦ) - 10%, К1 (агроК1) - 40%, СН (агроСН) - 50%. Таким образом, выделяются комплексы с преобладанием темноцветных почв, с преобладанием солонцов и с преобладанием светло-каштановых почв и солонцов. В целом, доля темноцветных и агротемноцветных почв в комплексе варьирует от 10 до 50%, светло-каштановых и агросветло-каштановых от 10 до 40%, солонцов и агросолонцов от 40 до 50%. Основное различие в составе комплексов определяется различным долевым участием темноцветных и светло-каштановых почв. Доля солонцов варьирует незначительно. На комплексы с долевым участием темноцветных почв 50% приходится 16% от общей площади исследования; с долевым участием темноцветных почв 25% - 27,5%. На территории исследования преобладают комплексы с участием темноцветных почв 10%, светло-каштановых почв 40%, солонцов 50%, которые занимают 38% от площади исследования. Темноцветными почвами падин и крупных западин занято 14,5% от площади исследования.

Запасы токсичных солей в метровом слое почв в целом по комплексу и ЭПА с учетом структуры почвенного покрова и выявленных закономерностей засоленности почв приведены в легенде к рис.4. Средневзвешенные запасы токсичных солей в метровом слое целинных и слаботрансформированных (обычная вспашка) комплексов варьируют от 5,8 до 7,6 кг/м . При сильной трансформации почвенного покрова (плантажной вспашке и агролесомелиорации) комплексность засоленности верхнего метра уменьшается. Преобладают незаселенные и слабозасоленные почвы. Запасы токсичных солей в верхнем метре комплекса на залежи с плантажной вспашкой составляют от 1,6 до 2,4 кг/м2, на АЛМС не превышают 1,8 кг/м2.

Существует несколько точек зрения на причины формирования комплексов различного состава. В целом для севера Прикаспийской низменности это может быть обусловлено дренированностью территории и характером пород (Иванова, Фридланд, 1954; Будина, 1964; Вишневская, 1964). Так как район исследования характеризуется однородными почвообразующими породами (Роде, Польский, 1961) и сходными условиями дренированности, то следует искать другие факторы дифференциации почвенного покрова.

Д.Л. Мозесон (1952, 1955) и Н.Б. Хитров (2004), исследуя микрорельеф на ключевых участках стационара, выяснили, что соотношение почв в солонцовом комплексе обусловлено типом микрорельефа территории, т.е. условиями поверхностной дренированности. Д.Л. Мозесон (1952) выделяет 3 типа микрорельефа: радиально-куполовидный, водораздельный и плоский. Относительная выровненность водораздельного и плоского типа микрорельефа способствует застаиванию талых вод и формированию западин. Радиально-куполовидный микрорельеф отличается более выраженным общим уклоном поверхности, что определяет проточный характер поверхностного стока и, как следствие, ограниченное развитие западин.

Следует отметить, что из-за общей равнинности территории исследования, на топографической карте масштаба 1:25000 эти закономерности не находят своего отражения. В пределах всего района исследования есть только одна по-

лугоризонталь 26,2 м, свидетельствующая об общем уклоне поверхности с северо-востока на юго-запад. Можно лишь отметить, что основной массив комплексов с низкой долей темноцветных почв ориентирован согласно уклону местности, а ЭПА темноцветных почв расположены поперек уклона местности.

В Приложении диссертации приводится весь фактический материал, положенный в основу диссертации: спектральные данные по трансектам, привязки разрезов и скважин, анализы водных вытяжек из образцов почв, морфологические описания, карты и другие материалы.

ВЫВОДЫ

1. Разработанные нами методические подходы позволяют на основе космической съемки высокого разрешения (2,4 м) оптимального сезона съемки и полевых исследований автоматически выделять в пределах района исследования темноцветные почвы, светло-каштановые почвы и солонцы. Высокие значения вегетационного индекса МЭУ1, определяемые состоянием растительности на темноцветных черноземовидных почвах, позволяют дешифрировать эти почвы с высокой точностью при всех изученных видах антропогенного воздействия, кроме лесных пространств агролесомелиоративных систем. Солонцы дешифрируются на территориях без перевыпаса по низким значениям отражения в ближней инфракрасной зоне съемки, что обусловлено существованием напочвенного покрова, состоящего из пустынных мхов, лишайников, неразложившейся ветоши. Уничтожение покрова из низших растений при перевыпасе обуславливает слабую степень различения на снимках светло-каштановых почв и солонцов.

2. Засоленность целинных почв района Джаныбекского стационара характеризуется сильным варьированием. В солонцах солончаковых запасы токсичных солей в верхнем метре профиля (от нижнего до верхнего квартиля) составляют от 10,5 до 16 кг/м2, в солонцах остепняющихся - от 1 до 11 кг/м2, в светло-каштановых почвах - от 0,3 до 5,5 кг/м2, в темноцветных почвах западин - от 0,1 до 0,2 кг/м2, в темноцветных почвах падин - от 0,2 до 0,6 кг/м2. Существует статистически значимая связь между типом почвы и ее засоленностью. При глубокой вспашке (40-50 см) и агролесомелиорации достоверно изменяются запасы токсичных солей в верхнем метре агросолонцов. В агросолонцах на залежи с плантажной вспашкой запасы токсичных солей в верхнем метре составляют от 1,8 до 4,8 кг/м2, в агросолонцах АЛМС - от 0,5 до 4 кг/м2. На залежи с обычной вспашкой засоленность почв достоверно не изменяется.

3. Впервые на территорию Джаныбекского стационара и его окрестностей (площадь 50 км2) на основе разработанных подходов и данных по засоленности почв составлена крупномасштабная почвенно-солевая карта с отражением структуры почвенного покрова и особенностей засоления почв. Анализ карты позволил установить, что почвенный покров района стационара неоднороден по долевому участию компонентов комплекса: выделяются территории с преобладанием в структуре почвенного покрова темноцветных почв, либо солонцов, либо светло-каштановых почв и солонцов. Среднее долевое участие солонцов варьирует от 40 до 50%, светло-каштановых почв - от 10 до 40%, темноцветных почв - от 10 до 50%. Пространственную дифференциацию почвенного покрова мы связываем с природной неоднородностью микрорельефа. Наиболее существенная трансформация засоленности почв связана с плантажной вспашкой и созданием агролесомелиоративных систем.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Габченко М.В. Мониторинг землепользования района Джаныбекского стационара по материалам космической съемки (масштаба 1:50 ООО) // Человек и почва в XXI веке: Тезисы докладов Всероссийской конференции «VII Доку-чаевские молодежные чтения». Санкт-Петербург, 1-6 марта 2004 г. С. 74.

2. Габченко М.В. Дистанционный мониторинг землепользования природоохранных объектов (на примере Джаныбекского стационара) // Аридные экосистемы. 2004. Т. 10. № 21. С. 57-61.

3. Габченко М.В. Характеристика грунтовых вод территории Джаныбекского стационара и его окружения // Почвы - национальное достояние России: Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов. Новосибирск, 9-13 августа 2004 г. Кн. 2. С. 453.

4. Габченко М.В. Особенности распространения падин на территории Северного Прикаспия (район Джаныбекского стационара Института лесоведения РАН) // Биоресурсы и биоразнообразие экосистем Поволжья: прошлое, настоящее, будущее. Материалы международного совещания, посвященного 10-летию Саратовского филиала ИПЭЭ им. А.Н. Северцова РАН. Саратов, 24-28 апреля 2005 г. С. 13-15.

5. Лебедева (Верба) М.П., Габченко М.В. Тенденции почвообразования в целинных почвах солонцового комплекса Северного Прикаспия // Почвоведение и агрохимия в XXI веке: Материалы Всероссийской научной конференции. Санкт-Петербург, 1-3 марта 2006 г. С. 39-40.

6. Габченко М.В. Засоление почв солонцовых комплексов в зависимости от процентного участия солонцов // Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации: Материалы V Международной научной конференции. Ростов-на-Дону, 19-22 апреля 2006 г. С. 103-107.

7. Лебедева (Верба) М.П., Габченко М.В. Микроморфологический анализ современных процессов в почвах солонцового комплекса Северного Прикаспия // Почвообразовательные процессы: сб.науч.ст. Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 2006. С. 236-256.

8. Габченко М.В., Панкова Е.И. Изучение структуры почвенного покрова по данным многозональной съемки высокого разрешения (на примере солонцовых комплексов района Джаныбекского стационара) // Тезисы докладов на Международной научной конференции "Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты". 1-3 марта 2007 г. Санкт-Петербург. Издательский дом С.-ПбГУ. С. 41-45.

9. Габченко М.В. Современное состояние засоленности почв солонцового комплекса района Джаныбекского стационара (Северный Прикаспий) // Почвоведение. 2008. № 3. С. 360-370.

10. Габченко М.В. Изучение структуры почвенного покрова территории солонцовых комплексов Северного Прикаспия по данным многозональной съемки // Известия РАН. Серия географическая. 2008. № 3. С. 121-126.

//. Конюшкова М.В. Составление почвенно-солевых карт территории солонцовых комплексов на основе анализа изображения на космических снимках сверхвысокого разрешения // Сохранить почвы России: Материалы V съезда

общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Ростов-на-Дону, 18-22 августа 2008 г. С. 222.

12. Конюшкова М.В., Вышивкин А.А. Связь изображения на космических снимках Quickbird с растительностью, почвами и их засоленностью (Северный Прикаспий, район Джаныбекского стационара РАН) // Поволжский экологический журнал. 2009. № 1. С. 35-46.

13. Козлов Д.Н., Конюшкова М.В. Современное состояние и перспективы развития цифровой почвенной картографии (по материалам международного совещания, г. Логан, США, 2008 г.) // Почвоведение. 2009. № 6. С. 750-753.

14. Конюшкова М.В., Козлов Д.Н. Автоматизированный анализ распространения темноцветных черноземовидных почв в Северном Прикаспии по данным космической съемки (на примере Джаныбекского стационара) // Аридные экосистемы. 2010. Т. 16. № 5 (45). С. 46-56.

15. Gabchenko, М. V. Assessment of soil salinity using remote sensing data and image analysis // 18th World Congress of Soil Science. Philadelphia, July 9-16,2006. P. 124-125.

16. Konyushkova, M. V. Automatic interpretation of Quickbird imagery for digital soil mapping (North Caspian region, Russia) // Digital soil mapping: Bridging research, production, and environmental application: Proc. of the 3d global workshop on digital soil mapping. USA, Logan, 30 Sept-3 Oct 2008. P. 61.

17. Lebedeva- Verba, M„ Gerasimova, M., Konyushkova, M. Micromorphological features of solonetzic horizons as related to environmental events in the Caspian Lowland // Soil micromorphology: micro-investigation on the Earth's critical zone: Proc. of the 13th international conference on soil micromorphology. China, Chengdu, September 11-16,2008. PP. 64-65.

18. Lebedeva (Verba), M„ Gerasimova, M, Konyushkova, M. Micromorphology of solonetzic horizons as related to environmental events in the Caspian Lowland // Journal of Mountain Science. 2009. Vol. 6. No. 2. P. 132-138.

19. Konyushkova, M. Large-scale mapping of solonetzic complexes in the Northern Caspian Lowland using automated interpretation of Quickbird images // IUSS Sa-linization Conference: Program and Presentations. RISSAC-MTA TAKI, Budapest, 20-22 September 2009. P. 27.

20. Konyushkova, M. V. Automatic interpretation of Quickbird imagery for digital soil mapping, North Caspian region, Russia // Digital Soil Mapping: Bridging Research, Environmental Application, and Operation. Springer. 2010. P. 103-111.

Подписано в печать:

05.05.2010

Заказ № 3694 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Конюшкова, Мария Валерьевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ДИСТАНЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА И ЗАСОЛЕННОСТИ ПОЧВ СОЛОНЦОВЫХ КОМПЛЕКСОВ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1. Актуальность изучения почв солонцовых комплексов по данным дистанционного зондирования.

1.2. Дистанционные исследования почвенного покрова солонцовых комплексов.

1.3. Дистанционные исследования засоленности почв.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. ПРИРОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. История изучения.

2.2. Рельеф, геоморфологическое районирование.

2.3. Почвообразующие породы. Геохимическое районирование.

2.4. Грунтовые воды.

2.5. Климат.

2.6. Землепользование.

2.7. Растительность.

2.7.1. Целинная растительность.

2.7.2. Антропогенно измененная растительность.

2.8. Почвы и их засоленность. Структура почвенного покрова.

2.8.1. Номенклатура почв.

2.8.2. Почвы и их засоленность.

2.8.2.1. Целинные почвы.

2.8.2.2. Антропогенно измененные почвы.

2.8.3. Структура почвенного покрова.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Данные дистанционного зондирования, использованные в исследовании.

3.2. Фактический материал, положенный в основу диссертации.

3.3. Компьютерные программы, использованные в исследовании.

3.4. Фильтрация изображения.

3.5. Классификация изображения.

3.6. Методы изучения засоленности почв.

ГЛАВА 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ СОСТАВЛЕНИЯ ПОЧВЕННО-СОЛЕВОЙ КАРТЫ ДЖАНЫБЕКСКОГО СТАЦИОНАРА И ЕГО

ОКРЕСТНОСТЕЙ.

4.1. Составление карты видов антропогенного воздействия на Джаныбекском стационаре и в его окрестностях.

4.2. Выявление информативных спектральных показателей для автоматического дешифрирования почв на снимке Quickbird. Классификация изображения.

4.2.1. Целина.

4.2.2. Пастбища.:.

4.2.3. Залежи.

4.2.4. Агролесомелиоративные системы.

4.3. Составление итоговой карты дешифрирования почв. Статистическая оценка 110 точности дешифрирования почв.

4.4. Генерализация карты дешифрирования почв.

4.5. Информация о засоленности почв.

4.5.1. Засоленность целинных почв.

4.5.2. Засоленность почв пастбищ.

4.5.3. Засоленность почв залежей.

4.5.4. Засоленность почв агролесомелиоративных систем.

4.6. Анализ почвенно-солевой карты Джаныбекского стационара и его окрестностей.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Картографирование почвенного покрова и засоленности почв солонцового комплекса на основе цифрового анализа космической съемки"

Актуальность темы. В настоящее время при географических исследованиях все большее значение приобретают методы автоматической обработки дистанционных материалов для целей картографирования, оперативной диагностики и мониторинга различных природных и техногенных явлений. Бурное развитие данного направления связано с появлением качественно новых материалов космической съемки (сверхвысокого разрешения до 0.5 м) и совершенствованием компьютерных программ, позволяющих обрабатывать снимки и составлять карты в автоматическом и полуавтоматическом режимах. Использование данных методов в сельском хозяйстве и почвоведении особенно перспективно при изучении динамичных показателей, в т.ч. показателей солевого состояния почв. В разных странах ведутся работы по дистанционной диагностике и картографированию засоленных почв с использованием методов цифровой почвенной картографии, включающих анализ изображения, автоматизированное дешифрирование снимков, оценку точности цифровых карт и т.д. В России подобные работы пока единичны и имеют поисковую направленность. Северная часть Прикаспийской низменности, в пределах которой расположен Джаныбекский стационар, является одним из наиболее сложных объектов почвенного картографирования в связи с неоднородностью и мелкоконтурностью почвенного покрова. В то же время, этот район является удобным объектом для апробации новых методов работы со снимками, т.к. здесь достаточно четко увязаны растительность (отражающаяся на снимках), почвы и их засоленность. Однако, несмотря на многолетние разносторонние исследования почв стационара, крупномасштабных почвенных и почвенно-солевых карт на всю его территорию составлено не было, что затрудняет количественные оценки и моделирование солевых процессов и их направленности. Таким образом, актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью совершенствования современных методов оперативной диагностики и картографии почв солонцовых территорий и создания почвенно-солевой карты Джаныбекского стационара как основы почвенного и солевого мониторинга.

Задачи исследования:

1. Разработать методические подходы к автоматическому анализу космического снимка Quickbird для получения информации о структуре почвенного покрова района Джаныбекского стационара с учетом характера антропогенного воздействия (целина и залежи без перевыпаса и с перевыпасом и агролесомелиоративные системы).

3. Исходя из разработанных методических подходов и данных по засоленности почв составить крупномасштабную почвенно-солевую карту стационара и на ее основе выявить закономерности структуры почвенного покрова и засоленности почв целинных и антропогенно нарушенных территорий.

Научная новизна:

2. Впервые на основе разработанных подходов к автоматическому дешифрированию составлена крупномасштабная почвенно-солевая карта Джаныбекского стационара с учетом характера антропогенного воздействия с отражением на ней структуры почвенного покрова и засоленности метрового слоя почв.

На защиту выносятся:

3) классификацию изображения с учетом характера антропогенного воздействия; 4) генерализацию карты дешифрирования на основе долевого участия компонентов комплекса и создание карты элементарных почвенных структур.

3. Выявленные на основе созданной карты закономерности структуры почвенного покрова и засоленности почв района Джаныбекского стационара в зависимости от природных особенностей и антропогенного воздействия. Территория исследования дифференцирована по долевому участию почв в солонцовом комплексе. Среднее долевое участие солонцов варьирует от 40 до 50%, светло-каштановых почв — от 10 до 40%, темноцветных почв - от 10 до 50%. Засоленность почв достоверно связана с типом почв. Засоленность верхнего метрового слоя солонцов достоверно уменьшается на залежи с плантажной вспашкой и достоверно не изменяется на залежи с обычной вспашкой.

Апробация. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях: IV съезде Докучаевского общества почвоведов (Новосибирск, 2004), международном совещании "Биоресурсы и биоразнообразие экосистем Поволжья: прошлое, настоящее, будущее" (Саратов, 2005), всероссийской научной конференции "Почвоведение и агрохимия в XXI веке" (Санкт-Петербург, 2006), международной научной конференции "Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты" (Санкт-Петербург, 2007), V съезде Докучаевского общества почвоведов (Ростов-на-Дону, 2008), 3-м международном совещании по цифровой почвенной картографии (Логан, США, 2008), Конференции по засоленным почвам (Будапешт, 2009), а также на заседаниях Ученого совета Почвенного института им. В.В. Докучаева (2006-2008 гг.). Результаты исследований использованы для отчетов по теме института 02.02.01.07 "Разработать способы обработки цифровых космических снимков высокого разрешения для создания почвенно-солевых карт крупного масштаба на примере территории солонцовых комплексов Волгоградской области (Джаныбекский стационар)" (2006-2008 гг.).

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Конюшкова, Мария Валерьевна

выводы

1. Разработанные нами методические подходы позволяют на основе космической съемки высокого разрешения (2,4 м) оптимального сезона съемки и полевых исследований автоматически выделять в пределах района исследования темноцветные почвы, светло-каштановые почвы и солонцы. Высокие значения вегетационного индекса NDVI, определяемые состоянием растительности на темноцветных черноземовидных почвах, позволяют дешифрировать эти почвы с высокой точностью при всех изученных видах антропогенного воздействия, кроме лесных пространств агролесомелиоративных систем. Солонцы дешифрируются на территориях без перевыпаса по низким значениям отражения в ближней инфракрасной зоне съемки, что обусловлено существованием напочвенного покрова, состоящего из пустынных мхов, лишайников, неразложившейся ветоши. Уничтожение покрова из низших растений при перевыпасе обуславливает слабую степень различения на снимках светло-каштановых почв и солонцов.

2. Засоленность целинных почв района Джаныбекского стационара характеризуется сильным варьированием. В солонцах солончаковых запасы токсичных солей в верхнем метре профиля (от нижнего до верхнего квартиля) составляют от 10,5 до 16 кг/м2, в солонцах остепняющихся — от 1 до 11 кг/м2, в светло-каштановых почвах — от 0,3 до 5,5 кг/м2, в темноцветных почвах западин—от 0,1 до 0,2 кг/м2, в темноцветных почвах падин — от 0,2 до 0,6 кг/м2. Существует статистически значимая связь между типом почвы и ее засоленностью. При глубокой вспашке (40-50 см) и агролесомелиорации достоверно изменяются запасы токсичных солей в верхнем метре агросолонцов. В агросолонцах на залежи с плантажной вспашкой запасы токсичных солеи в верхнем метре составляют от 1,8 до 4,8 кг/м2, в агросолонцах АЛМС — от 0,5 до 4 кг/м2. На залежи с обычной вспашкой засоленность почв достоверно не изменяется.

3. Впервые на территорию Джаныбекского стационара и его окрестностей (площадь 50 км2) на основе разработанных подходов и данных по засоленности почв составлена крупномасштабная почвенно-солевая карта с отражением структуры почвенного покрова и особенностей засоления почв. Анализ карты позволил установить, что почвенный покров района стационара неоднороден по долевому участию компонентов комплекса: выделяются территории с преобладанием в структуре почвенного покрова темноцветных почв, либо солонцов, либо светло-каштановых почв и солонцов. Среднее долевое участие солонцов варьирует от 40 до 50%, светло-каштановых почв — от 10 до 40%, темноцветных почв — от 10 до 50%. Пространственную дифференциацию почвенного покрова мы связываем с природной неоднородностью микрорельефа. Наиболее существенная трансформация засоленности почв связана с плантажной вспашкой и созданием агролесомелиоративных систем.

По теме диссертации опубликованы следующие работы: В рецензируемых журналах:

1. Габченко М.В. Дистанционный мониторинг землепользования природоохранных объектов (на примере Джаныбекского стационара) // Аридные экосистемы. 2004. Т. 10. №21. С. 57-61.

2. Габченко М.В. Изучение структуры почвенного покрова территории солонцовых комплексов Северного Прикаспия по данным многозональной съемки // Известия РАН. Серия географическая. 2008. № 3. С. 121-126.

3. Габченко М.В. Современное состояние засоленности почв солонцового комплекса района Джаныбекского стационара (Северный Прикаспий) // Почвоведение. 2008. № 3. С. 360-370.

4. Конюшкова М.В., Вышивкин А.А. Связь изображения на космических снимках Quickbird с растительностью, почвами и их засоленностью (Северный Прикаспий, район Джаныбекского стационара РАН) // Поволжский экологический журнал. 2009. № 1.С. 35-46.

5. Козлов Д.Н., Конюшкова М.В. Современное состояние и перспективы развития цифровой почвенной картографии (по материалам международного совещания, г. Логан, США, 2008 г.) // Почвоведение. 2009. № 6. С. 750-753.

6. Конюшкова М.В., Козлов Д.Н. Автоматизированный анализ распространения темноцветных черноземовидных почв в Северном Прикаспии по данным космической съемки (на примере Джаныбекского стационара) // Аридные экосистемы. 2010. Т. 16. № 5 (45). С. 46-56.

7. Lebedeva (Verba), М., Gerasimova, М., Konyushkova, М. Micromorphology of solonetzic horizons as related to environmental events in the Caspian Lowland // Journal of Mountain Science. 2009. Vol. 6. No. 2. P. 132-138.

В сборниках:

8. Лебедева (Верба) М.П., Габченко М.В. Микроморфологический анализ современных процессов в почвах солонцового комплекса Северного Прикаспия // Почвообразовательные процессы: сб.науч.ст. Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 2006. С. 236-256.

9. Konyushkova, M.V. Automatic interpretation of Quickbird imagery for digital soil mapping, North Caspian region, Russia // Digital Soil Mapping: Bridging Research, Environmental Application, and Operation. Springer. 2010. P. 103-111.

В материалах конференций:

10.Габченко М.В. Мониторинг землепользования района Джаныбекского стационара по материалам космической съемки (масштаба 1:50 ООО) // Человек и почва в XXI веке: Тезисы докладов Всероссийской конференции «VII Докучаевские молодежные чтения». Санкт-Петербург, 1-6 марта 2004 г. С. 74.

11 .Габченко М.В. Характеристика грунтовых вод территории Джаныбекского стационара и его окружения // Почвы — национальное достояние России: Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов. Новосибирск, 9-13 августа 2004 г. Кн. 2. С. 453.

12. Габченко М.В. Особенности распространения падин на территории Северного Прикаспия (район Джаныбекского стационара Института лесоведения РАН) // Биоресурсы и биоразнообразие экосистем Поволжья: прошлое, настоящее, будущее. Материалы международного совещания, посвященного 10-летию Саратовского филиала ИПЭЭ им. А.Н. Северцова РАН. Саратов, 24-28 апреля 2005 г. С. 13-15.

13. Лебедева (Верба) М.П., Габченко М.В. Тенденции почвообразования в целинных почвах солонцового комплекса Северного Прикаспия // Почвоведение и агрохимия в XXI веке: Материалы Всероссийской научной конференции. Санкт-Петербург, 13 марта 2006 г. С. 39-40.

14. Габченко М.В. Засоление почв солонцовых комплексов в зависимости от процентного участия солонцов // Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации: Материалы V Международной научной конференции. Ростов-на-Дону, 19-22 апреля 2006 г. С. 103-107.

15.Габченко М.В., Панкова Е.И. Изучение структуры почвенного покрова по данным многозональной съемки высокого разрешения (на примере солонцовых комплексов района Джаныбекского стационара) // Тезисы докладов на Международной научной конференции "Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты". 1-3 марта 2007 г. Санкт-Петербург. Издательский дом С.-ПбГУ. С. 41-45.

16. Конюшкова М.В: Составление почвенно-солевых карт территории солонцовых комплексов на основе анализа изображения на космических снимках сверхвысокого разрешения // Сохранить почвы России: Материалы V съезда общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Ростов-на-Дону, 18-22 августа 2008 г. С. 222.

17. Gabchenko, M. V. Assessment of soil salinity using remote sensing data and image analysis // 18th World Congress of Soil Science. Philadelphia, July 9-16, 2006. P. 124125.

18. Konyushkova, M.V. Automatic interpretation of Quickbird imagery for digital soil mapping (North Caspian region, Russia) // Digital soil mapping: Bridging research, production, and environmental application: Proc. of the 3d global workshop on digital soil mapping. USA, Logan, 30 Sept-3 Oct 2008. P. 61.

19. Lebedeva — Verba, M., Gerasimova, M., Konyushkova, M. Micromorphological features of solonetzic horizons as related to environmental events in the Caspian Lowland // Soil micromorphology: micro-investigation on the Earth's critical zone: Proc. of the 13th international conference on soil micromorphology. China, Chengdu, September 11-16, 2008. PP. 64-65.

20. Konyushkova, M. Large-scale mapping of solonetzic complexes in the Northern Caspian Lowland using automated interpretation of Quickbird images // IUSS Salinization Conference: Program and Presentations. RISSAC-MTA TAKI, Budapest, 20-22 September 2009. P. 27.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Конюшкова, Мария Валерьевна, Москва

1. Абатуров БД. Изменение мелких форм рельефа и водно-физических свойств тяжело суглинистых почв полупустыни под влиянием пастьбы животных // Почвоведение. 1991. №8. С. 6-17.

2. Абатуров Б.Д. Пастбищный тип функционирования степных и пустынных экосистем //Успехи современной биологии. 2006. Т. 126. № 5. С. 435-447.

3. Абатуров Б.Д. Формирование микрорельефа и комплексного почвенного покрова в полупустыне Северного Прикаспия как результат жизнедеятельности малого суслика // Млекопитающие в наземных экосистемах. М.: Наука, 1985. С. 224-249.

4. Абатуров Б.Д, Зубкова JI.B. Влияние малых сусликов на водно-физические свойства солонцовых почв полупустыни Заволжья // Почвоведение. 1969. № 10. С. 59-69.

5. Абатуров Б.Д, Зубкова JI.B. Роль малых сусликов (Citellus pygmaeus Pall.) в формировании западинного микрорельефа и почв в Северном Прикаспии // Почвоведение. 1972. №5. С. 59-67.

6. Андроников B.JI. Аэрокосмические методы изучения почв. М.: Колос, 1979. 280 с.

7. Антонова С.Ю., Кравцова В.И. Опыт использования космических многозональных снимков для изучения засоления территорий // Исследование природной среды космическими средствами. М.: ВИНИТИ, 1976. С. 131-139.

8. Аэрокосмические исследования Земли. М., 1979.

9. Базшевич Н.И., Панкова Е.И. Методические указания по учету засоленных почв. М.: Гипроводхоз, 1968. 91 с.

10. Базыкина Г.С. Эволюция почв солонцового комплекса Северного Прикаспия при агролесомелиорации в богарных условиях // Почвоведение. 2005. № 3. С. 285-296.

11. Базыкина Г.С. Экологическая оценка антропогенно-измененных лугово-каштановых почв солонцового комплекса Северного Прикаспия при агролесомелиорации в богарных условиях //Почвоведение. 2000. № 11. С. 1340-1348.

12. Базыкина Г.С., Максимюк Г.П. Влияние древесных насаждений на режим и состав почвенно-грунтовых вод под большими падинами Северного Прикаспия (из работ Джаныбекского стационара) // Вопросы гидрологии и генезиса почв. М.: Наука, 1978. С. 32-45.

13. Базыкина Г.С., Оловянникова И.Н. Мелиоративное влияние системы лесных полос на разных этапах ее функционирования в полупустыне Северного Прикаспия // Почвоведение. 1996. № 5. С. 679-688.

14. Биогеоценотические основы освоения полупустыни Северного Прикаспия. М.: Наука, 1974. 360 с.

15. Большаков А. Ф. Водный режим почв комплексной степи Каспийской низменности // Труды Почвенного ин-та им. В.В. Докучаева. 1950. Т. 32. Материалы по изучению водного режима почв. С. 369-396.

16. Большаков А.Ф. Опыт мелиорации солончаковых солонцов и пути освоения почв солонцового комплекса // Тр. Ин-та леса. Т. 38. Научные основы освоения полупустыни северо-западного Прикаспия. М.: Изд-во АН СССР, 1958. С. 12-20.

17. Большаков А.Ф., Базыкина Г.С. Принципы и агротехника мелиорации почв солонцового комплекса и изменение их физических свойств в культурных биогеоценозах // Биогеоценотические основы освоения полупустыни Северного Прикаспия. М.: Наука, 1974. С. 53-62.

18. Большаков А.Ф., Боровский В.М. Почвы и микрорельеф Каспийской низменности (по материалам Джаныбекского стационара Почвенного института Академии наук СССР) // Солонцы Заволжья. М.-Л.: Изд-во ВАСХНИЛ, 1937. С. 134-169.

19. Большаков А.Ф., Максимюк Г.П. Изменение почв полупустынного солонцового комплекса при мелиорации // Водный и солевой режимы, свойства и продуктивность почв. М., 1982. С. 10-19.

20. Будина JI.Il. Типы солонцовых комплексов // Почвы комплексной равнины Северного Прикаспия и их мелиоративная характеристика (Отв. ред. Е.Н. Иванова). М.: Наука, 1964. С. 196-258.

21. Будыко М.И. Климат и жизнь. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 471 с.

22. Буяновский М.С., Доскач А.Г., Фридланд В.М. Природа и сельское хозяйство Волго-Уральского междуречья. М.: Изд-во АН СССР, 1956. 229 с.

23. Бычков Н.Н. Экологическая оценка современного солевого состояния лугово-каштановых почв в лесомелиоративных системах Северного Прикаспия. Диссертация. к.б.н. М., 2007. 224 с.

24. Бычков Н.Н., Колесников А.В., Сиземская M.JI. Солевое состояние лугово-каштановых почв в агролесомелиоративных системах Северного Прикаспия // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2005. № 2. С. 44-51.

25. Ведюшкин М.А. О фрактальном подходе к описанию пространственной структуры растительных сообществ // Проблемы мониторинга и моделирования динамики лесных экосистем. М.: Изд-во АО "Журнал Экос-информ", 1995. С. 182-200.

26. Верба (Лебедева) М.П., Ямнова И.А., Сиземская М.Л. Эволюция свойств темноцветных почв больших падин Северного Прикаспия под массивными лесными насаждениями // Почвоведение. 2005. № 11. С. 1297-1309.

27. Виноградов Б.В. Дистанционная индикация засоленных почв // Почвоведение. 1996. № 11. С. 1352-1360.

28. Виноградов Б.В. Преобразованная земля. М.: Мысль, 1981. 295 с.

29. Вишневская И.В. Лугово-каштановые почвы // Почвы комплексной равнины Северного Прикаспия и их мелиоративная характеристика (Отв. ред. Е.Н. Иванова). М.: Наука, 1964. С. 60-113.

30. Воробьева ЛА. Теория и практика химического анализа почв. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.

31. Востокова Е.И. Использование аэрокосмических снимков при гидрогеологических исследованиях в пустынях. М.: Наука, 1980. 160 с.

32. Вышивкин Д.Д. Географическая интерпретация космических снимков в целях тематического картографирования. Засоление земель // Исследование природной среды космическими средствами. М.: ВИНИТИ, 1975. Т. 4. С. 34-37.

33. Гавема}1 А.В., Ливеровский ЮА. Аэрофотосъемка в почвенном картировании // Почвоведение. 1953. № 3.

34. Габченко М.В. Дистанционный мониторинг землепользования природоохранных объектов (на примере Джаныбекского стационара) // Аридные экосистемы. 2004. Т. 10. № 21. С. 57-61.

35. Габченко М.В. Современное состояние засоленности почв солонцового комплекса района Джаныбекского стационара (Северный Прикаспий) // Почвоведение. 2008. № 3. С. 360-370.

36. Генезис и мелиорация почв солонцовых комплексов (под ред. Н.П. Панова). М.: Изд-во РАСХН, 2008. 316 с.

37. Гидрогеология СССР. Т. 35. Западный Казахстан. М.: Недра, 1971. 522 с.

38. Голованов А.И., Панкова Е.И., Сотнева Н.И. Мелиорация и рациональное использование почв солонцовых комплексов Северного Прикаспия // Известия АН. Сер. географическая. 2003. № 6. С. 66-76.

39. Горохова КН. Оценка засоления орошаемых почв Нижнего Поволжья с использованием аэрофотоснимков. Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1992. 25 с.

40. Горохова КН., Гавршов В.К, Харитонов В.А. Многопараметрический компьютерный анализ в оценке засоления орошаемых почв на примере Волгоградской области //Почвоведение. 1999. № 5. С. 626-633.

41. Горохова КН., Панкова Е.К Метод дистанционного контроля за состоянием орошаемых земель юга России // Аридные экосистемы. 1997. Т. 3. № 5. С. 26-34.

42. Григорьев А.А. Космическая индикация ландшафтов Земли. JL, 1975.

43. Джоу Ши, Мин Син Хуан. Оценка мелиоративного статуса приморских засоленных почв с использованием данных лабораторного гиперспектрального анализа // Почвоведение 2007. № 10. С. 1226-1233.

44. Дмитриев А.Н., Шитов А.В. Введение в геоинформационное картирование: учебно-методическое пособие. Горно-Алтайск, 2001 (http://e-lib.gasu.ru/eposobia/gis)

45. Добровольский Г.В., Урусевская КС. География почв. М.: Изд-во МГУ, изд-во КолосС, 2004. 460 с.

46. Доскач А.Г. Природное районирование Прикаспийской полупустыни. М.: Наука, 1979. 142 с.

47. Засоленные почвы России / Отв. ред. JLJI. Шишов и Е.И. Панкова. М.: ИКЦ Академкнига, 2006. 854 с.

48. Зубкова JI.B. Влияние выбросов малых сусликов на химические свойства солончаковых солонцов глинистой полупустыни Заволжья // Почвоведение. 1971. №4. С. 73-80.

49. Иванова Е.Н., Фридланд В.М. (при участии Ерохиной А.А.) Почвенные комплексы сухих степей и их эволюция // Вопросы улучшения кормовой базы в степной, полупустынной и пустынной зонах СССР. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1954. С. 162-190.

50. Исследование природной среды космическими средствами. М., 1975. 244 с.

51. Каменецкая И.В. Естественная растительность Джаныбекского стационара // Труды комплексной научной экспедиции по вопросам полезащитного лесоразведения. 1952. Т. 2. Вып. 3. Исследования Джаныбекского стационара. С. 101-162.

52. Каменецкая И.В., Гордеева Т.К., Ларин И.В. Структура и динамика естественной растительности в районе Джаныбекского стационара // Труды Института леса. 1955. Т. 25. Исследования Джаныбекского стационара. С. 175-211.

53. Караванова Е.И., Орлов Д.С. Использование спектральной отражательной способности почв для оценки аридных территорий // География и картография почв: Сб. науч. тр. М.: Наука, 1993. С. 255-261.

54. Караидеева М.В. Геоморфология европейской части СССР. М: Изд-во МГУ, 1957. 314 с.

55. Карта засоления почвообразующих пород Прикаспийской впадины и прилегающих районов (индикационная интерпретация геоботанической карты). М 1:500 ООО, 1962 г. Глав.ред. Н.Г. Несветайлова.

56. Карта растительности СССР (для высших учебных заведений). М 1:4 ООО ООО. 1990.

57. Качественная характеристика и культуртехническое состояние земель Российской Федерации на 01.01.1996. М.: Роскомзем, 1996. 141 с.

58. Киссис Т.Я., Польский М.Н. Водный режим темноцветной черноземовидной почвы большой падины под древесным насаждением // Водный режим почв полупустыни (по материалам Джаныбекского стационара). М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 84-126.

59. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.

60. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 224 с.

61. Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., Тутубалина О.В. Аэрокосмические методы географических исследований: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений. М.: Изд. центр Академия, 2004. 336 с.

62. Ковда В.А. Почвы Прикаспийской низменности (северо-западной части). М.: Изд-во АН СССР, 1950. 255 с.

63. Козлов Д.Н., Конюшкова М.В. Современное состояние и перспективы развития цифровой почвенной картографии (по материалам международного совещания, г. Логан, США, 2008 г.) // Почвоведение. 2009. № 6. С. 750-753.

64. Козловский Ф.И., Королюк Т.В. Применение оптико-структурного машинного анализа при детальном почвенно-мелиоративном картографировании // Почвоведение. 1980. №9. С. 145-159.

65. Козловский Ф.И., Королюк Т.В., Пантелеев В.П., Янковский В.А. Метод машинного анализа аэроснимков при почвенно-мелиоративной характеристике территорий // Почвенно-мелиоративные процессы в районах нового орошения. Науч. тр. Почв, ин-та им.

66. B.В. Докучаева. М., 1975. С. 86-96.

67. Королюк Т.В., Щербенко Е.В. Интерпретация почвенного покрова по данным цифровой обработки многозональной информации // Почвоведение. 1994. № 6. С. 15-24.

68. Королюк Т.В., Щербенко Е.В. Распознавание почвенного покрова лесостепных ландшафтов по материалам разносезонной многозональной съемки // Почвоведение. 2003. № 3. С. 275-288.

69. Космическая съемка и тематическое картографирование. М., 1979.

70. Кравцова В.И. Космические методы исследования почв. М., 2005. 190 с.

71. Кравцова В.И., Пиотровский В.А. Цветовой синтез космических снимков для разделения открытых почв лесостепной зоны // Геоинформатика. 2004. № 3. С. 7-13.

72. Кулик КН., Рулев А. С. Адаптивно-ландшафтное агролесомелиоративное обустройство Приэльтонского региона Волгоградской области // Охрана почв Калмыкии и прилегающих территорий. 2003. Вып. 2. С. 45-64.

73. Курганова И.Н. Лиманные солоди как компонент почвенного покрова в условиях полупустыни (на примере Джаныбекского стационара АН СССР). Дисс. к.б.н. М., 1986. 147 с.

74. Лебедев Н.Н., Ковда В.А. Почвенно-геоморфологические районы в пределах Нижнего Заволжья и их краткая мелиоративная характеристика // Тр. Ком. по ирригации. Вып. 1. Отчет Нижне-Волжской экспедиции Академии наук. Л.: Изд-во АН СССР, 1933.1. C. 26-64.

75. Максгшюк Г.П. Перераспределение солей в почвах солонцового комплекса под влиянием мелиорации // Повышение продуктивности полупустынных земель Северного Прикаспия. М.: Наука, 1989. С. 15-29.

76. Максгшюк Г.П. Солевой режим и солевой баланс мелиорируемых солончаковых солонцов в культурных биогеоценозах // Биогеоценотические основы освоения полупустыни Северного Прикаспия. М.: Наука, 1974. С. 147-206.

77. Максгшюк Г.П. Солевой режим солончаковых солонцов и его изменение при мелиорации // Тр. ин-та леса. 1958. Т. 38. Научные основы освоения полупустыни Северозападного Прикаспия. С. 83-98.

78. Мамедов Э.А. Изучение засоленных земель и солончаков с помощью космических методов // Исследование Земли из космоса. 1985. №1. С. 60-61.

79. Маргулис В.Ю. Количественная оценка засоленности почв для промывок засоленных земель // Почвы крупнейших ирригационно-мелиоративных систем в хлопкосеющей зоне. Науч. тр. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева. 1975. С. 3-78.

80. Методика составления и использования крупномасштабных почвенных карт. М.: Колос, 1976. 224 с.

81. Методика составления крупномасштабных почвенно-мелиоративной карты и карты мелиоративной оценки почвенного покрова солонцовой территории (под ред. Э.А. Корнблюма). М., 1985. 95 с.

82. Методические рекомендации по использованию материалов аэрофотосъемки для оценки засоления почв и проведения солевых съемок орошаемых территорий хлопкосеющей зоны в крупных и средних масштабах (Сост. Панкова Е.И. и Мазиков

83. B.М.). М.: Почв, ин-т им. В.В. Докучаева, 1985. 73 с.

84. Мозесон Д.Л. Микрорельеф северо-западной части Прикаспийской низменности и его влияние на поверхностный сток // Труды Института леса. 1955. Т. 25. Исследования Джаныбекского стационара. С.55-65.

85. Мячкова Н.А. Климат СССР. М.: Изд-во МГУ, 1983. 192 с.

86. Николаев В.А., Копыл И.В., Пичугина Н.В. Фациальная структура полупустынного ландшафта в Северном Прикаспии // Вестник Моск. Ун-та. Сер. 5. География. 1995. №2.1. C.74-83.

87. Новикова Н.М., Волкова Н.А., Хитрое Н.Б. Растительность солонцового комплекса заповедного степного участка в Северном Прикаспии // Аридные экосистемы. 2004. Т. 10. №22-23. С. 9-18.

88. Новикова Н.М., Выишвкин А.А., Шадрина М.Б., Бухарева О.А. Изменение растительности солонцового комплекса Джаныбекского стационара и его окрестностей при разной интенсивности выпаса // Аридные экосистемы. 2010. Т. 16. № 5 (45). С. 98-110.

89. Общесоюзная инструкция по почвенным обследованиям и составлению крупномасштабных почвенных карт землепользования. М.: Колос, 1973. 94 с.

90. Оловянникова И.Н. Баланс влаги в черноземовидной почве под насаждением вяза мелколистного // Почвоведение. 1977. № 12. С. 77-88.

91. Оловянникова И.Н. Влияние насаждений вяза приземистого на водно-солевой режим черноземовидных почв депрессий Прикаспийской полупустыни // Лесоведение. 1996. №2. С. 30-41.

92. Орлов Д.С., Караванова Е.И., Панкова Е.И. Влияние легкорастворимых солей на спектральную отражательную способность почв сероземной зоны // Почвоведение. 1991. №4. С. 120-134.

93. Орлов Д.С., Лопухина О.В., Суханова НИ. Количественные закономерности отражения света почвами // Биол. науки. 1982. №1. С. 92-96.

94. Панкова Е.И, Головина Н.Н., Венцкевич С.Д., Панадиади Е.А. Опыт оценки засоления почв орошаемых территорий Средней Азии по материалам космической съемки //Почвоведение. 1986. №3. С. 138-146.

95. Панкова Е.И, Мазиков В.М. Методические вопросы использования аэрофотоснимков для характеристики засоления почв // Почвенно-мелиоративные процессы в районах нового орошения. Науч. тр. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева. М., 1975а. С. 97-111.

96. Панкова Е.И, Мазиков В.М. Оценка засоления орошаемых почв хлопковых полей по аэрофотоснимкам (на примере Голодной степи) // Почвоведение. 1976. №5. С. 55-56.

97. Панкова Е.И., Мазиков В.М. Оценка засоления почв однородных по фотоизображению контуров // Бюл. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева. 19756. Вып. 9. С. 2434.

98. Панкова Е.И., Мазиков В.М., Исаев В А., Ямнова И.А. Опыт использования аэрофотоснимков для характеристики засоления почв неорошаемых территорий сероземной зоны//Почвоведение. 1978. №3. С. 82-85.

99. Панкова Е.И, Рухович Д.И Дистанционный мониторинг засоления орошаемых почв аридных территорий // Почвоведение. 1999. №2. С. 253-263.

100. Панкова Е.И, Соловьев Д.А. Дистанционный мониторинг засоления орошаемых почв. М.: Почв, ин-тим. В.В. Докучаева, 1993. 191 с.

101. Повышение продуктивности полупустынных земель Северного Прикаспия. М.: Наука, 1989. 197 с.

102. Почвенная карта Прикаспийской низменности и Южного Заволжья в пределах междуречья Волги и Урала (под ред. Е.Н. Ивановой и И.П. Герасимова). М 1:200 000. 1951 г.

103. Почвы комплексной равнины Северного Прикаспия и их мелиоративная характеристика / Отв. ред. Е.Н. Иванова. М.: Наука, 1964. 292 с.

104. Пузаченко Ю.Г., Онуфреня И.А., Алещенко Г.М. Анализ иерархической организации рельефа//Изв. АН. Сер. геогр. 2002. №4. С. 29-38.

105. Роде А.А., Польский М.Н. Водный режим и баланс целинных почв полупустынного комплекса // Водный режим почв полупустыни. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 5-83.

106. Роде А.А., Ярилова Е.А., Рашевская ИМ. Генетические особенности профиля лиманной солоди // Новое в теории оподзоливания и осолодения почв. М.: Наука, 1964. С. 62-96.

107. Розанова Е.И, Лопухина О.В. Спектральная отражательная способность почв аридных территорий (СССР) // Реф. ж. Биол. науки. Рукопись депонирована в ВИНИТИ 26.05.1988. М., 1988.41 с.

108. Савин И.Ю. Дешифрирование почвенного покрова лесостепи ЦентральноЧерноземного района по среднемасштабным космическим снимкам: Автореферат . канд. геогр. наук. М., 1990.

109. Сапанов М.К. Влияние лесных насаждений на режим и минерализацию грунтовых вод в полупустыне Северного Прикаспия // Лесоведение. 1990. № 3. С. 62-67.

110. Сапанов М.К. Экология лесных насаждений в аридных регионах. М.-Тула: Гриф и К, 2003. 248 с.

111. Сафронова И.Н. Карта растительности степной зоны России. 2007.

112. Сафронова И.Н. Об опустыненных степях Нижнего Поволжья // Поволжский экологический журнал. 2005. № 3. С. 261-267.

113. Сафронова И.Н. Фитоэкологическое картографирование Северного Прикаспия // Геоботаническое картографирование. 2001-2002. С.-Пб.: БИН РАН, 2002. С. 44-65.

114. Сиземская M.JI. Изменение морфологических показателей почв солонцового комплекса Северного Прикаспия под влиянием мелиорации // Генезис и мелиоративное освоение почв солонцовых территорий. Науч. тр. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева. М., 1986. С. 42-51.

115. Сиземская M.JI. Мелиорируемые солонцы Северного Прикаспия и подходы к их классификации // Почвоведение. 1991. № 9. С. 97-108.

116. Сиземская M.JI. Солончаковые солонцы на разных этапах мелиоративного процесса//Повышение продуктивности полупустынных земель Северного Прикаспия. М.: Наука, 1989. С. 6-14.

117. Сиземская М.Л., Соколова Т.А., Топунова И.В., Толпешта И.И. Динамика солевого состояния солончаковых солонцов глинистой полупустыни Северного Прикаспия в, условиях агролесомелиорации (на примере почв Джаныбекского стационара РАН). //

118. Почвы, биогеохимические циклы и биосфера. Развитие идей В.А. Ковды. К 100-летию со дня рождения. М.: Товарищество науч. изд. КМК, 2004. С. 301-323.

119. Симакова М.С. Методика картирования почв Прикаспийской низменности по материалам аэрофотосъемки // Почвенно-географические исследования и использование аэрофотосъемки в картировании почв. М.: Изд-во АН СССР, 1959. С. 283-357.

120. Симакова М.С., Савин И.Ю. Использование материалов аэро- и космической съемки в картографировании почв: пути развития, состояние, задачи // Почвоведение. 1998. № 11. С.1339-1347.

121. Соколова Т.А., Сиземская M.JI., Сапанов М.К., Толпешта И.И. Изменение содержания и состава солей в почвах солонцового комплекса Джаныбекского стационара за последние 40-50 лет // Почвоведение. 2000. № 11. С. 1328-1339.

122. Сорокина Н.П., Козлов Д.Н. Опыт цифрового картографирования структуры почвенного покрова//Почвоведение. 2009. № 2. С. 198-210.

123. Сотнева Н.И. Динамика климатических условий второй половины XX века района Джаныбекского стационара Северного Прикаспия // Известия РАН. Сер. геогр. 2004. № 5. С. 74-83.

124. Сотнева Н.И. Применение экспресс-методов для оценки почв по степени засоления (на примере почв севера Прикаспийской низменности) // Бюлл. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева. 2005. Вып. 57. С. 68-80.

125. Толпешта И.Н., Соколова Т. А., Сиземская M.JI. Активности ионов и электропроводность водной вытяжки целинных и мелиорированных почв Джаныбекского стационара // Почвоведение. 2000. № 11. С. 1365-1376.

126. Толчелъников JO.C. Оптические свойства ландшафта применительно к аэрофотоснимкам. JL: Наука, 1974. 252 с.

127. Топунова ИВ. Солевое состояние целинных и мелиорируемых солончаковых солонцов Северного Прикаспия в условиях подъема уровня грунтовых вод (на примере почв Джаныбекского стационара). Диссертация. к.б.н. М., 2003.

128. Труды Комиссии по ирригации. Вып. 1. Отчет Нижне-Волжской экспедиции Академии наук. Л: Изд-во АН СССР, 1933. 148 с.

129. Труды Прикаспийской экспедиции. Геоморфология западной части Прикаспийской низменности. М.: Изд-во МГУ, 1958. 238 с.

130. Фридланд В.М. Светло-каштановые почвы // Почвы комплексной равнины Северного Прикаспия и их мелиоративная характеристика (Отв. ред. Е.Н. Иванова). М.: Наука, 1964. С. 22-59.

131. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. М.: Мысль, 1972. 423 с.

132. Харитонов В.А. Методика и результаты определения степени засоленности орошаемых земель Ферганской области по космическим снимкам // Рациональные методы и средства в мелиорации. М.: ВНИИГиМ, 1982. С. 107-115.

133. Харитонов В.А., Емельянов А.Н. Фотометрический метод оценки засоленности почв по аэрокосмическим фотоснимкам // Методы и средства автоматических науч. исследований в гидротехнике и мелиорации. М.: Минводхоз СССР, 1988. С. 38-42.

134. Хитрое Н.Б. Связь почв солонцового комплекса Северного Прикаспия с микрорельефом // Почвоведение. 2005. № 3. С. 271-284.

135. Ходашова КС., Динесман Л.Г. Роль малых сусликов в формировании комплексного почвенного покрова в глинистой полупустыне Заволжья // Почвоведение. 1961. № 1. С. 68-76.

136. Ben-Dor, Е., Banin, A. Near-infrared analysis as a rapid method to simultaneously evaluate several soil properties // Soil Science Society of America Journal 1995, 59 (2): 364-372.

137. Craig, J.C., Shih, S.F., Boman, B.J., Carter, G.A. Detection of salinity stress in citrus trees using narrow-band multispectral imaging // ASAE Annual International Meeting. Orlando, Florida, USA, 12-16 July, 1998. ASAE paper no. 983076. 10 pp.

138. Crowley, J.K. Visible and near-infrared (0.4-2.5 jam) reflectance spectra of playa evaporite minerals // Journal of Geophysical Research 1991, 96 (B10): 16231-16240.

139. Dehaan, R., Taylor, G.R. Image-derived spectral endmembers as indicators of salinisation // International Journal of Remote Sensing 2003, 24 (4): 115-19A.

140. Digital Soil Mapping: An introductory perspective / Eds.: P. Lagacherie, A.B. McBratney, M. Voltz. Amsterdam, Elsevier, 2007. 600 p.

141. Digital Soil Mapping with Limited Data / Eds.: A.E. Hartemink, A. McBratney, M.L. Mendon9a-Santos. Springer, 2008. 445 p.

142. Drake, N.A. Reflectance spectra of evaporite minerals (400-2500 nm): applications for remote sensing//International Journal of Remote Sensing 1995, 16 (14): 2555-2571.

143. Dwivedi, R. S. Monitoring of salt-affected soils of the Indo-Gangetic alluvial plains using principal component analysis // International Journal of Remote Sensing 1996, 17 (10): 19071914.

144. Dwivedi, R.S., Ramana, К V., Thammappa, S.S., Singh, A.N. The utility of IRS-1C LISS-III and PAN-merged data for mapping salt-affected soils // Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 2001, 67 (10): 1167-1175.

145. Eldiery, A., Garcia, L.A., Reich, R. Estimating soil salinity from remote sensing data in corn fields // Conference Proceedings of AGU Hydrology Days 2005, pp. 31-42.

146. Environmental soil-landscape modeling: geographic information technologies and pedometrics / edited by Sabine Grunwald. CRC Press, 2006. 488 p.

147. Farifteh, J., Farshada, A., George, R.J. Assessing salt-affected soils using remote sensing, solute modelling, and geophysics // Geoderma 2006, 130 (3-4): 191-206.

148. Farifteh, J., Van der Meer, F., Atzberger, C., Carranza, E.J.M. Quantitative analysis of salt-affected soil reflectance spectra: A comparison of two adaptive methods (PLSR and ANN) // Remote Sensing of Environment 2007, 110 (1): 59-78.

149. Fernandez-Buces, N., Siebe, C., Cram, S., Palacio, J.L. Mapping soil salinity using a combined spectral response index for bare soil and vegetation: A case study in the former lake Texcoco, Mexico // Journal of Arid Environments 2006, 65 (4): 644-667.

150. Hartemink, A.E., McBratney, А.В., and Cattle, J.A. 2001. Developments and trends in soil science 100 volumes of Geoderma (1967-2001). Geoderma. 2001, 100: 217-268.

151. Hick, P.T., Davies, J.R., Steckis, R.A. Mapping dryland salinity in Western Australia using remotely sensed data // Satellite remote sensing: Proc. 10th anniversary conference, Reading, 1984. Remote Sensing Society, University of Reading. PP. 343-350.

152. Hick, P.Т., Russell, W.G.R. Some spectral considerations for remote sensing of soil salinity//Australian Journal of Soil Research. 1990, 28 (3): 417-431.

153. Howari, F.M. The use of remote sensing data to extract information from agricultural land with emphasis on soil salinity // Australian Journal of Soil Research 2003, 41 (7): 12431253.

154. Huang, S., Liu, Q., Li, X., Liu, O. Spectral model of soil salinity in Xinjiang of China // International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS) 2005. Vol. 6. PP. 44584460.

155. Indo-Dutch Network Project (IDNP). Result #1. A Methodology for Identification of Waterlogging and Soil Salinity Conditions Using Remote Sensing. 2002. CSSRI, Karnal and Alterra- ILRI, Wageningen. PP. 78.

156. Joshi, D.C., Toth, Т., Sari, D. Spectral reflectance characteristics of Na-carbonate irrigated arid secondary sodic soils // Arid Land Research and Management 2002, 16 (2): 161176.

157. Joshi, M.D., Sahai, B. Mapping of salt-affected land in Saurashtra coast using Landsat satellite data//International Journal of Remote Sensing 1993, 14 (10): 1919-1929.

158. Madani, A.A. Soil salinity detection and monitoring using Landsat data: A case study from Siwa Oasis, Egypt// GIScience and Remote Sensing 2005, 42 (2): 171-181.

159. Masond, A.A., Koike, K. Arid land salinization detected by remotely-sensed landcover changes: A case study in the Siwa region, NW Egypt // Journal of Arid Environments 2006, 66 (1): 151-167.

160. McBratney, А.В., Mendonca-Santos, M.L., Minasny, B. On digital soil mapping // Geoderma. 2003. Vol. 117. Issue 1-2. P. 3-52.

161. Metternicht, G. Assessing temporal and spatial changes of salinity using fuzzy logic, remote sensing and GIS. Foundations of an expert system // Ecological Modelling 2001, 144 (23): 163-179.

162. Metternicht, G.I. Analysing the relationship between ground-based reflectance and environmental indicators of salinity processes in the Cochabamba valleys (Bolivia) // International Journal of Ecology and Environmental Sciences 1998, 24 (4): 359-370.

163. Metternicht, G.I., Zinck, J.A. Remote sensing of soil salinity: Potentials and constraints // Remote Sensing of Environment 2003, 85 (1): 1-20.

164. Nield, S.J., Boettinger, J.L., Ramsey, R.D. Digitally mapping gypsic and natric soil areas using Landsat ETM data // Soil Science Society of America Journal 2007, 71 (1): 245-252.

165. Peng, W. Synthetic analysis for extracting information on soil salinity using remote sensing and GIS: a case study of Yanggao Basin in China // Environmental Management 1998, 22(1): 153-159.

166. Rodriguez, P.G., Gonzalez, M.E.P., Zaballos, A.G. Mapping of salt-affected soils using TM images // International Journal of Remote Sensing 2007, 28 (12): 2713-2722.

167. Shao, Y„ Ни, О., Guo, H., Lu, Y., Dong, Q., Han, C. Effect of dielectric properties of moist salinized soils on backscattering coefficients extracted from RADARSAT image // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 2003, 41 (8): 1879-1888.

168. Sharma, R.C., Bhargava, G.P. Landsat imagery for mapping saline soils and wet lands in north-west India// International Journal of Remote Sensing 1988, 9(1): 39-44.

169. Shippert, P. Introduction to Hyperspectral Image Analysis // Online Journal of Space Communication 2003. Issue 3 (free on http://satiournal.tcom.ohiou.edu/pdFshippert.pdf)

170. Shrestha, R.P. Relating soil electrical conductivity to remote sensing and other soil properties for assessing soil salinity in northeast Thailand // Land Degradation and Development 2006,17 (6): 677-689.

171. Singh, A.N. Monitoring change in the extent of salt-affected soils in northern India // International Journal of Remote Sensing 1994, 15 (16): 3173-3182.

172. Singh, A.N., Dwivedi, R.S. Delineation of salt-affected soils through digital analysis of Landsat MSS data// International Journal of Remote Sensing 1989, 10 (1): 83-92.

173. Singh, J., Kothari, M., Jain, S.K., Kumar, V. Delineation of salt affected areas of Muktsar district, south-west Punjab using Landsat-TM and IRS-ID LISS-III data // Annals of Biology 2006,22(1): 13-17.

174. Singh, R.P., Srivastav, S.K. Mapping of waterlogged and salt-affected soils using microwave radiometers//International Journal of Remote Sensing 1990, 11 (10): 1879-1887.

175. Sommerfeldt, T.G., Thompson, M.D., Prout, N.A. Delineation and mapping of soil salinity in southern Alberta from Landsat data (California) // Canadian Journal of Remote Sensing 1985, 10(2): 104-110.

176. Sreenivas, K, Venkataratnam, L„ Narasimha Rao, P.V. Dielectric properties of salt-affected soils // International Journal of Remote Sensing 1995, 16 (4): 641-649.

177. Taylor, G.R., Mah, A.H., Kruse, F.A., Kierein-Young, K.S., Hewson, R.D., Bennett, B.A. Characterization of saline soils using airborne radar imagery // Remote Sensing of Environment 1996, 57(3): 127-142.

178. Turcotte, D. L. Fractals and chaos in geology and geophysics. Cambridge University Press. 1997. 398 p.

179. Verma, K.S., Saxena, R.K., Barthwal, A.K., Deshmukh, S.N. Remote sensing technique for mapping salt affected soils I I International Journal of Remote Sensing 1994, 15 (9): 19011914.

180. Wiegand, C.L., Rhoades, J.D., Escobar, D.E., Everitt, J.H. Photographic and videographic observations for determining and mapping the response of cotton to soil salinity // Remote Sensing of Environment 1994, 49 (3): 212-223.

Информация о работе

Конюшкова, Мария Валерьевна
кандидата сельскохозяйственных наук
Москва, 2010
ВАК 03.02.13

Диссертация

Картографирование почвенного покрова и засоленности почв солонцового комплекса на основе цифрового анализа космической съемки - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Картографирование почвенного покрова и засоленности почв солонцового комплекса на основе цифрового анализа космической съемки - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы