Многолетняя динамика засоления орошаемых почв центральной части голодной степи и методы её выявления

Рухович, Дмитрий Иосифович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Многолетняя динамика засоления орошаемых почв центральной части голодной степи и методы её выявления
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Многолетняя динамика засоления орошаемых почв центральной части голодной степи и методы её выявления"

На правах рукописи

Рухович Дмитрий Иосифович

Многолетняя динамика засоления орошаемых почв центральной части Голодной степи и методы её выявления

Специальность 03.00.27 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание степени кандидата биологических наук

* г 1 Л

• с -■¿р 2с:з

Москва 2009

003463989

Работа выполнена в лаборатории информатики и отделе генезиса и мелиорации засоленных почв Почвенного института им.В.В.Докучаева

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук Панкова Е.И.

Официальные оппоненты: доктор географических наук Зонн И.С.

доктор биологических наук Стасюк Н.В.

Ведущая организация:

ВНИИ Агрохимии им.Д.Н.Прянишникова Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИА)

Защита состоится « 7 » апреля 2009 г. в 15.30 в аудитории М-2 на заседании Диссертационного Совета Д 501,001.57 при МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу: 119991 ГСП-1 Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. А.М.Горького факультета почвоведения МГУ по адресу: Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения

Автореферат разослан « 6 » марта 2009 года

Ученый секретарь диссертационного совета Д.б.н.

А.С.Никифорова

Актуальность проблемы. Проблема изучения многолетней динамики свойств почв является одной из главных проблем почвоведения. Особенно остро она стоит в аридных регионах, где широко проявляются процессы вторичного засоления связанные с орошением, подъемом грунтовых вод и формированием ир-ригационно-гидроморфных или полугидроморфных почв. Слежение за процессом вторичного засоления является важной проблемой, которая на современном этапе развития науки не может быть решена без привлечения методов дистанционного зондирования (ДЗ), в том числе, материалов космической съемки. Именно этой проблеме и посвящена диссертационная работа, что определяет ее актуальность, научную и практическую значимость.

Цель работы: Изучить и оценить на основе материалов дистанционного зондирования многолетнюю (1983-2008 гг.) динамику засоления орошаемых почв хлопкосеющей зоны Центральной части Голодностепской равнины на примере совхоза №10 им.Юсупова.

Задачи исследования:

1) Провести сравнительный анализ, выбрать и адаптировать существующие методы построения карт, потенциально пригодных для долговременного территориального мониторинга засоления почв и обосновать наземными исследованиями дешифровочные признаки оценки засоления по материалам ДЗ.

2) Составить на основе ДЗ карты засоления почв совхоза №10 им.Юсупова. Выбрать и адаптировать материалы космической съемки (КС) для построения крупномасштабных карт засоления почв орошаемых территорий.

3) Определить временную и пространственную динамичность солевых процессов и факторы, осложняющие дешифрирование засоленности почв. Разработать критерии и методы, позволяющие проводить оценку и построение карт динамики засоления почв для мониторинга засоления орошаемых почв.

4) Составить карты динамики засоления почв совхоза им. Юсупова на основе материалов ДЗ за период 1983-2008 гг.

5) Создать автоматизированную систему мониторинга засоленных почв и географическую информационную систему (ГИС) территории совхоза. На ее основе провести оценку динамики засоления почв совхоза №10 по степени засоления и направленности солевых процессов за период 1983-2008 г. Провести выбор наиболее информативных карт динамики засоления почв для целей мониторинга.

Научная новизна:

1) Показано, что для оценки засоления орошаемых почв хлопкосеющей зоны и создания крупномасштабных карт наряду с материалами аэрофотосъемки можно использовать материалы космической съемки Ьапска! 7.

2) На основе материалов аэрофотосъемки и космосъемки построено 8 типов карт динамики засоления почв совхоза им.Юсупова, подсчитаны площади почв разной степени засоления и их варьирование в течении периода исследования. Показано, что засоленность почв совхоза является очень динамичным показателем, меняющимся от года к году в зависимости от степени и вида антропогенной нагрузки (работы дренажа и т.п.).

3) Изучена и проведена оценка многолетней динамики засоления орошаемых почв совхоза за 1983-2008 гг. Выделены контуры стабильно и динамично за-

соленных почв. Засоление первых определяется, главным образом, природными условиями (характер литологии и рельефа), вторых - антропогенными условиями (особенностями орошения и работы дренажа).

4) Впервые создана автоматизированная система мониторинга засоления орошаемых почв совхоза им. Юсупова. Защищаемые положения.

1) Динамика вторичного засоления орошаемых почв может быть изучена на основе спектрозональной космической съемки и ГИС-технологий с применением модифицированной методики Панковой и Мазикова (1985).

2) Статистическая оценка распределения засоленности верхнего метра орошаемых почв исследуемой территории лучше всего аппроксимируется распределением Пуассона.

3) Оценка многолетней динамики и направленности процессов засоления невозможна на основе применения только одного критерия, карты или сравнения карт лишь за два срока обследования. Для изучения процессов засоления, происходящих в Голодной степи, необходим целый комплекс расчетов, построение и сравнение серии карт динамики засоления почв. Реализация мониторинга засоления возможна на основе разработанной и апробированной автоматизированной системы ГИС.

4) Степень временной и пространственной динамичности засоления орошаемых почв.

Апробация работы, публикации.

Результаты работы доложены на международных и всероссийских конференциях, совещаниях, съездах и конгрессах (Москва, 2002, 2003, 2005; Новосибирск, 2004; Тошкент, 2005; Санкт-Петербург, 2006; Абакан, 2007; Ростов-на-Дону, 2008; Филадельфия, США, 2006; Логан, США, 2008); на заседании ученого совета Почвенного ин-та им.В.В.Докучаева, Москва, 2008; на заседании кафедры Общего почвоведения МГУ, 2008).

По теме диссертации опубликовано 14 работ. В том числе 2 коллективные монографии, 7 статей (3 в ж «Почвоведение»), материалы и тезисы конференций.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа содержит 197 страниц текста, 59 рисунков и 24 таблицы. В приложении содержится 33 карты, 26 таблиц.

Автор глубоко благодарен своему научному руководителю д.с./х.н. Е.И.Панковой, д.с./х.н. В.А. Рожкову, а также сотрудникам Почвенного института Г.И.Черноусенко, Н.В. Калининой и П.В.Королевой за помощь в оформлении работы, Д.А.Соловьеву и Е.А.Долининой за организацию и помощь в полевых исследованиях.

Содержание работы.

Глава I - объект исследования, написана по работам: Панков, 1956,1962, Камилов, 1961, Духовный, 1973, Пояснительная записка к почвенной карте совхоза им.Юсупова, 1974, Панкова, Соловьев, 1993 и др. Территория совхоза имеет площадь 8000 га и расположена в центральной части Голодностепской равнины. Это древняя останцовая пролювиально-аллювиальная поверхность Голодностеп-

ского плато, с отметками 270-280 м над у.м. и очень слабым уклоном поверхности (0,0008-0,0003) на юго-запад.

В климатическом отношении Голодная степь относится к области полупустынь с теплым и резкоконтинентальным климатом. Средняя годовая температура +12,5°С, средняя температура января -0,3-2,3°С, июля +27-+30°С. Годовое количество осадков составляет 250-300 мм.

В гидрогеологическом отношении территория совхоза относится к зоне рассеивания грунтовых вод с их изначальным (до орошения) уровнем 15-20 м, минерализацией от 15 до 50 г/л и хлоридно-сульфатно-натриевым составом. Источником питания грунтовых вод является подземный поток, идущий с гор. Отток грунтовых вод затруднен из-за слабого уклона и низкого коэффициента водоотдачи.

До начала орошения Голодной степи почвы были представлены светлыми сероземами, сформированными на однородных лессовидных суглинках, подстилаемыми слоистыми озерно-аллювиальными отложениями неоднородного гранулометрического состава. Почвы в верхнем метре были не засолены, с 1,5 - 2 м засолены и гипсоносны, характеризовались плохой дренированностью и невысоким (0,3-0,1 м/сут) коэффициентом фильтрации.

Орошение исследованной территории началось с 1966 года и ведется из левой ветки центрального отвода Южного Голодностепского канала. Водообеспе-ченность хозяйства удовлетворительная. Спланированность территории в основном хорошая, за исключением отдельных полей, где требуются текущие планировки. На территории была построена коллекторно-дренажная сеть, глубина дренажа 2,5-3 метра. Полив проводился 4-6 раз за вегетационный период, оросительная норма 5600-6400 т/га.

С началом орошения происходит резкий подъем УГВ до 3-4 м (Камилов, 1961), в результате чего автоморфные сероземы светлые приобретают черты по-лугидроморфных сероземно-луговых почв (Классификация и диагностика почв, 1977).

В середине 70-х годов после 8 лет орошения почвы оставались незаселенными, либо слабозасоленными в верхнем метре - 20% площади совхоза (Мазиков, 1981). Учет мелиоративной обстановки показал, что на участках, где ведется орошение, УГВ находился на глубине 3-5 м, а в период интенсивных поливов (июль) УГВ повышался на 1-2,5 м. Во многом это можно объяснить плохим состоянием коллекторно-дренажной и лотковой сетей. Из обследованных полей на 1985-88 годы закрытый дренаж не работал или плохо работал на 80-90% территории (Соловьев, 1989). Это привело к тому, что к середине 80-х годов площадь засоленных почв территории исследования резко возросла, а почвы совхоза перешли в разряд сероземно-луговых ирригационно-гидроморфных разной степени засоления и вторичных солончаков преимущественно сульфатно-натриевого засоления (Пан-кова, Соловьев, 1993).

Глава II посвящена обзору литературы существующих методов проведения солевых съемок, мониторинга и составления карт динамики засоления орошаемых территорий хлопкосеющей зоны.

Во второй половине XX века интерес к проблеме использования ДЗ, в т.ч. космоснимков для оценки засоления был очень высок как в нашей стране (Викторов, Востокова, Вышивкин, 1962; Виноградов, 1966, 1984; Козловский, Королюк, 1975; Панкова, Мазиков 1975, 1976, 1977, 1985; Зонн, Мазиков и др., 1980; Бути-вищенко, 1980; Емельянов, Горбачев, Харитонов, 1980; Харин, 1980; Харитонов, Емельянов, 1981; Харитонов, 1982; Зонн, 1983; Мамедов, 1985; Панкова, Головина и др. 1986; Панкова, Соловьев, 1986, 1993; Горохова, 1992; Горохова, Панкова, 1997; Стасюк, 2005 и др), так и за рубежом (Myers, Carter, Rippent,I966, Richardson, Gerbermann, 1976, Tompson, Pract, Sommerfeldt, 1981, Tharwat et al., 1986, Hick, Russell, 1990, Joshi and Sahai, 1993, George et al., 2003, и др.).

В главе рассмотрены методики построения солевых карт наземными, комбинированными, инструментальными и автоматизированными методами. Проведен обзор методов мониторинга засоления почв, рассмотрены: точечный мониторинг (собственно точечный, ключевой, метод трансект); точечный пространственно распределенный на регулярных сетях (GRID) и на нерегулярных сетях (TIN); пространственно распределенный - площадной (картографический и метод функции от координат).

Глава III. Методы исследований и объем выполненных работ, положенные в основу диссертации.

В данной главе проведено обоснование методов исследования, положенных в основу работы. Решение основной, поставленной в данной диссертационной работе проблемы - изучить многолетнюю динамику засоления почв орошаемых территорий - требует применения методов мониторинга. Мы использовали картографический мониторинг засоления, основанный на разбиении пространства мониторинга с заданным временным шагом мониторинга на непрерывную мозаику участков, где варьирование параметров мониторинга ниже его точности. Мониторинг проводится путем сравнения нескольких карт засоления за большой промежуток времени, что позволяет определить временную изменчивость засоления. Выбор шага измерения ограничен нижним порогом в один год, т.к. нет доступных методов получения карт с шагом менее года. Для данной работы картографический метод мониторинга выбран основным, но осуществлены попытки использовать его в комбинации с другими методами - ключевым, регулярных и нерегулярных сетей. Был также апробирован другой метод мониторинга - метод функций. Так, через изображения на материалах ДЗ была определена функциональная связь между координатами точек опробования и засолением.

Из методов картографирования засоленных почв в работе используется площадной (картографический) метод. Для дешифрирования АФС была использована методика дешифрирования Панковой, Мазикова (1985), в которой кроме фототона используется рисунок изображения, отражающий СПП, также были использованы расчетные или измеряемые по фотоизображению параметры точек опробывания (размеры, ориентация, удаленность от границ выпада и т.п.). Было подтверждено требование этой методики, что для составления карты можно использовать АФС, сделанные только в августе-сентябре и только в год составления карты.

Оценка засоления почв в указанной методике основана на дешифрировании материалов АФС по состоянию хлопчатника и люцерны (Панкова, Соловьев, 1993), т.е. на методе индикационной геоботаники. Однако связь между состоянием хлопчатника и засолением не всегда однозначна. Так, большой выпад хлопчатника не всегда характеризуется высоким осенним или летним засолением поверхностного слоя почвы. Причина этого - либо динамичность засоления, либо переувлажнение. Так как наибольшее влияние засоление оказывает на всходы хлопчатника, то его увеличение после всходов, как правило, уже не приводит к гибели растений, хотя значительно и снижает урожай. Поэтому можно предположить, что картина больших выпадов, наблюдаемая нами в августе-сентябре, может являться следствием сильного весеннего засоления поверхностного слоя и не коррелировать с поверхностным засолением более позднего периода. Был подтвержден вывод о том, что корреляция состояния хлопчатника наибольшая с засолением почвы в слое 0-100 см., а не с засолением в слое 0-25 см. Это объясняется тем, что в целом запас солей в метровом слое существенно более инертен, чем в верхнем слое.

Тем не менее, не все положения этой методики нас удовлетворяют. Так, обоснование количества наземных исследований, отсутствие методики их заложения, а также использование нормального закона распределения требуют дополнительного обоснования.

Полевые работы проводились в составе Голодностепской экспедиции в 198689 гг. под руководством Д.А.Соловьева и участии Е.А.Долининой. Для обоснования методики дешифрирования проводились наземные обследования методом наземной солевой съемки с использованием АФС. Выбор мест заложения скважин для статистического обоснования дешифрирования в 1986 г. определялся рисунком изображения АФС. Скважины закладывались на глубину до фунтовых вод. Отбор образцов для анализа засоления велся послойно с глубин: 0-25, 25-50, 50100, 100-150, 150-200, 200-250 см. Такой метод наземных солевых съемок 1986 года не дал достаточного статистического обоснования дешифровочным признакам и не выявил механизмов угнетения хлопчатника и формирования изображения АФС, поэтому в 1987 году был предложен метод профилей. Профиля закладывались через 3 поля - 3 из них вдоль борозд орошения и 2 - поперек. Все точки опробования профилей были геодезически привязаны. Вдоль каждого профиля была проведена нивелирная съемка для каждой основной скважины (200 штук). Такой подход позволил существенно повысить точность позиционирования наземных выработок и достичь точного совмещения материалов АФС и полевых работ.

Было заложено 463 скважины и отобрано 2083 образцов (из 10% сделана полная водная вытяжка, из остальных сокращенная). Закладывалось три типа скважин: основные вдоль борозды через 20 метров до грунтовых вод; дополнительные между основными с шагом 2, 4, 5, 10 метров в зависимости от резкости смены состояния хлопчатника; калибровочные параллельно основным с тем же шагом, но со смещением на 1 метр бурились на глубину до 1 метра. Кроме того, оценивалось проективное покрытие хлопчатника, определяемое визуально, проводились морфологические описания, определение гранулометрического состава,

солевых новообразований, фиксировался уровень грунтовых вод, которые также анализировались. Анализы проводились в лаборатории Почвенного института им. В.В.Докучаева, лаборатории опорного пункта Почвенного ин-та в поселке Бустон. Независимый анализ образцов из калибровочных скважин проводился в институте Союзводпроект.

Проведено дешифрирование АФС в масштабе 1:10000 на площади: 1983 -53.65 км2, 1985 - 53.15 км , 1986 - 49.20 км2, 1988 - 49.95 км2, 1989 - 49.74км2.

Появление новых материалов ДЗ - космоснимков (КС) делает актуальным проведение сравнительного анализа АФС и КС и разработку модификации методики дешифрирования АФС для дешифрирования КС. Сравнительный анализ проводился по ключевому участку с устойчивым во времени рисунком, позволившему сравнить и идентифицировать рисунки изображений с 1972 по 1989 годы, полученные с применением АФС, и материалы 1989 - 2008 годов, полученные со спутников, что позволило определить и обосновать дешифровочные признаки на КС.

В результате проделанных работ по описанным выше методам получена результирующая ГИС, в которую вошли 5 карт засоления почв по АФС разных лет (1983-1989гг), карта топографической основы и единая карта схемы полей. На их основе были получены 20 производных карт: 5 карт динамики засоления; карта трендов засоления, 4 карты усредненного засоления; 5 карт стабильного засоления; карта максимального изменения степени засоления; карта динамичности засоления территории; карта максимального распространения сильного засоления; 2 карты сравнения карт динамики засоления. Кроме того, по материалам космической съемки были составлены 1 карта засоления и 2 карты неизменного стабильного засоления за период 1983-2000 и 1989-2000 годы.

Глава IV Характеристика засоления почв совхоза им.Юсупова, полученная на основе материалов ДЗ и данных полевых исследований.

4.1. Статистическая характеристика засоленности почв при крупномасштабных (или детальных) солевых съемках.

Для статистического обоснования методики картографирования засоленния почв была проведена специальная (количественная) солевая съемка ключевого участка №1 площадью 24 гектара (совхоз им. Юсупова) на основе материалов аэрофотосъемки. Было заложено 2 профиля, 70 скважин, из которых отобрано около 300 образцов (рис.1).

Оценка засоления почв базируется на данных химических анализов водных вытяжек (1:5) по токсичным легкорастворимым солям (Базилевич, Панкова, 1968; Муратова, Маргулис, 1971) и по содержанию Ыа (Маргулис, 1975). Уравнение, описывающее прямолинейную зависимость между содержанием ионов Иа и суммой токсичных солей, в нашем случае имеет вид: Иа = -0,0068 + 0, 239 Бток, коэффициент корреляции (г) равен 0,84.

Химизм засоления почв участка сульфатный и хлоридно-сульфатный, на-триево-кальциевый и кальциево-натриевый. Степень засоления почв оценивалась по средневзвешенному засолению слоя 0-100 см, её вариабельность от 1-2 до 17 мг-эквЮО г. Почвы по содержанию Ыа.

Статистическая обработка материалов по ключевому участку проводилась для контуров, выделенных по аэрофотоснимкам 1987 года за август-сентябрь.

Засоление метрового слоя почвы.

^^ < 2 мг-экв на 100 г п. Q 2-4 мг-экв на 100 г п.

оцененное по содержанию ионов Na

^^ 4-6 мг-экв на 100 г п. ^^ >6 мг-экв на 100 г. п

Рис. 1 .Расположение профилей на материалах АФС участка № ].

По тону и рисунку было выделено четыре типа контуров: I тип контуров с темным фоном и белым крапом менее 30%; II тип контуров с белым фоном и темным крапом, варьирующим в пределах от 40% до 60-70%; III тип контуров с белым фоном и темным крапом от 5% до 30-40%; IV тип контуров с белым фоном и темным крапом меньше 5%.

Для определения того факта, достаточно ли различимы выделенные нами типы контуров оценивали степень согласованности между ними, используя критерий X (лямбда) Колмогорова-Смирнова. Различие между любыми двумя распределениями считается существенным при X >1,36 (уровень вероятности 99%), при меньших оно не существенно. Значение X I и II типов контуров составило 1,89, т.е. эти распределения находятся в существенном различии и вероятность существования согласия между ними около 0,2%. Для III и II типов контуров вероятность существования согласия около 0,6%, то есть, они также существенно различимы между собой и, следовательно, выделение их вполне обосновано. Расчеты по IV типу контуров не проведены из-за недостаточности выборки п.

Для составления карты засоления почв исследуемого участка каждый выделенный контур получил статистически обоснованные характеристики засоления почв: среднеарифметическое засоление (х), среднеквадратическое отклонение

(о), характеризующее разброс данных вокруг среднего и измеряющееся в тех же единицах, что и характеризуемый признак, и коэффициент вариации (V).

На основе дешифрированного фотоизображения и характеристик засоления почв была составлена карта засоления. Каждый контур карты характеризуется степенью засоления верхнего метрового слоя, доминирующей в этом контуре. I тип контуров, площадью 7,64 га, имеет преимущественно низкое засоление (79% всех выработок соответствует содержанию Na в метровом слое от 1 до 2 мг-экв/100г.п.), в этом типе контуров встречаются также и незасоленные почвы (10,5% выработок) и почвы среднезасоленные (10,5% выработок; Na в интервале 2-3,5 мг-экв/100 г.п.). Статистические характеристики солевого профиля почвы I типа контуров: ^ =1,55 мг-экв/100г.п., о=0,4 мг-экв/100 г.п., V = 27,9%. II тип контуров площадью 10,56 га, имеет преимущественно средний уровень засоления в пределах 2-3,5 мг-экв/100 г.п. Na (76% выработок) и 24% - относятся к низкоза-соленным почвам. Статистические характеристики солевого профиля почвы II типа контуров:: J=2,38 мг-экв/100г, (7=0,59 мг-экв/100 г.п., V = 25,0%. III тип контуров. площадь 5,2 га, имеет преимущественно средний уровень засоления в пределах 3,5-6 мг-экв/100 г.п. Na (68% выработок), встречаются также средний уровень засоления в пределах 2-3,5 мг-экв/100 г.п., Na (23%) и высокий уровень засоления (9% выработки). Статистические характеристики III типа: х=4,41 мг-экв/ЮОг, <г=1,22 мг-экв/100 г.п., V = 27,6%. IV тип контуров - 0,76 га, 67% выработок соответствует высокому уровню засоления. Статистические характеристики IV типа: je =10,3 мг-экв/100г, (7=4,29 мг-экв/100 г.п., V = 41,8%.

Важно решить вопрос о количестве выработок при солевых съемках для целей мелиоративного строительства и контроля качества промывок, которое закладывается с необходимой точностью и надежностью. В.Ю. Маргулис (1975) предложил статистический способ расчета числа выработок, используя обращенную

формулу ошибки среднего арифметического: n = t —-, где п - общее количество

выработок в каждом почвенном контуре или группе однотипных контуров; t - коэффициент Стьюдента; V - коэффициент вариации, в %; Е - показатель точности (или допустимая относительная ошибка) средней арифметической засоления (ее обычно берут равной 10%, потому что такова относительная ошибка анализов водных вытяжек). Предполагалось, что в пределах одного почвенного контура засоление распределено по нормальному закону, поэтому в качестве коэффициента,

связывающего п и отношение —j использовался коэффициент Стьюдента. Расчет

по этой формуле дает следующее число выработок для выделенных типов контуров исследуемого ключевого участка с вероятностью 90%:

и/= 23; пп =19; пщ = 23; пд/ = 71

Однако вид распределения содержания ионов Na в пределах однородного контура в условиях орошения может существенно отличаться от нормального. Для получения статистически обоснованных значений п следует методу визуальной оценке характера отличия эмпирического распределения от теоретически предполагаемого предпочесть метод количественной оценки таких различий. В

качестве критерия достоверности наблюдаемых различий может быть использован критерий %2 (хи-квадрат).

В рассматриваемом случае в предположении нормального распределения расчеты, проведенные на ЭВМ, показали, что ' =63, Z^ii =65, =58, т.е. предположение об их нормальности неверно. Наиболее приемлемым в данном случае является распределение Пуассона с к\-2,63; Лц-3,23; Лш=2,59. Величины х1 для указанных типов контуров соответственно равны 3,16; 3,8; 2,8. Для распределения Пуассона нельзя воспользоваться предложенной выше формулой, поэтому получим формулу для количества выработок п в случае произвольного теоретического распределения засоления каждого типа контуров. Опираясь на

формулу для ошибки среднего (тх=-^=, которая справедлива для любого вида распределения, и, используя формулы допустимой относительной ошибки

£ = ^400% и коэффициента вариации V = ^-100%, где <7— ошибка среднего;

х хх

а-стандартное отклонение; х - среднее арифметическое случайной величины по-

лученных данных; п - количество измерений, получаем выражение Е = —г=. Из

л/ п

последнего выражения можно найти число измерений п (в нашем случае это ко-

личество выработок): п = —j. Эта формула в качестве коэффициента, связываю-

уг

щего п и отношение —^ имеет 1, что соответствует степени уверенности Е

Р(1)=0,683. При любой же вероятности Р(К) достаточно большое число наблюде-

(kV)2 Е2

или Р-квантиль, соответствующий вероятности Р(К) и данному виду распределения (Благовещенский и др., 1987).

Таким образом, вычислив коэффициент вариации V и задаваясь определенной степенью уверенности Р(К) и допустимой относительной ошибкой Е, можно вычислить п. Для нашего случая чтобы получить информацию о засолении участка с Р=0,9 для I типа контуров необходимо заложить 70 выработок (из расчета 9 выработок на 1 га); для II типа контуров - 66 выработок (6 выработок на 1 га); для III типа контуров - 70 выработок (13 на 1 га). Из этого следует, что статистическое обоснование требует большого количества точек опробования, что практически мало реально.

4.2. Методические подходы к автоматизации картографирования засоленных территорий по материалам черно-белой панхроматической аэрофотосъемки полей хлопчатника.

В этой части работы мы постарались найти характеристики фотоизображения, позволяющие определить засоленность в любой точке поля.

ний определяется по формуле более общего вида: п = —, где К - коэффициент

Исследования проведены в два этапа с использованием различных методов. Первый этап проведен по данным 1986 года, где скважины закладывались на выпадах, среднем и отличном хлопчатнике. Для проведения второго этапа в 1987 году был предложен профильный метод. На АФС вдоль всего профиля с помощью прибора КОАКМ была замерена яркость изображения с шагом 2 метра.

Для обработки данных использовался графический и регрессионный анализы.

В работе для всех точек опробования полученных в поле был определен ряд зависимостей.

Зависимость яркости фотоизображения АФС от засоления.

Исследованиям этой зависимости посвящено много работ (Харитонов, 1982, Мамедов, 1985, Tharwat Kamel Ghabour, 1986 и др.), в основном для среднего и мелкого масштаба карт. Для её определения необходимо установить возможность применения яркости фототона для картирования в масштабе 1:10000.

Предположим, что существует некая функциональная зависимость: y=f(x), где: у - яркость точки; х - засоленность точки.

Известно, что при достижении величины засоленности (х) критических значений происходит полное выпадение хлопчатника, следовательно дальнейший рост засоления не может влиять на яркость фототона, т.к, в этом случае яркость определяется отражательной способностью серозема, которая является в данном случае константой. Слабое засоление также не влияет на яркость изображения, т.к. на него хлопчатник не реагирует. Следовательно, зависимость y=f(x) должна дважды вырождаться в прямую линию параллельную оси х, т.е. она имеет S-образный вид.

В этом случае зависимость y=f(x) можно описать следующей рабочей форму-1 + Ке

где у - яркость точки в условных единицах яркости (усл. ед. ярк.); х - засоленность точки по содержанию Na в мг-экв на 100 г почвы; е - основание натурального логарифма равное 2,72; А - стехиометрический коэффициент в 1/(мг-экв на 100 г почвы); К - стехиометрический коэффициент- безразмерная величина; у„ - яркость при х =

Формула (1) взята для удобства работы, т.к. легко линеаризуется. Коэффициент К определяется при граничных условиях, коэффициент А - методом наименьших квадратов.

Для проверки зависимости были использованы снимки 1986 года по трем полям двух сроков залета - конец августа и конец сентября.

Был проведен регрессионный анализ зависимости яркости фототона от засоления.

Критерием отбора лучшей регрессионной зависимости в данной работе принята дисперсия. Регрессионные зависимости яркости от засоления были получены по засолению слоев: 0 - 25, 25 - 50 и 50 - 100 см и по усредненному засолению

метрового слоя от обеих величин яркости (6x6, 10x10) и, кроме того, по обоим срокам залетов.

Так как ниже 20 яркость нигде не фиксировалась, то принимаем = 20 усл.ед. яркости. На наш взгляд величина у0 может быть использована как критерий отклонений данной зависимости от искомой (реальной), тем более, что оптимизация у0 при выбраковке точек, на яркость которых влияют иные факторы кроме засоления (увлажнение, ок-арыки, вымочки и.т.д.), дает малые отклонения от 20 усл.ед. яркости.

Выявлено, что лучшей регрессионной зависимостью является зависимость яркости от усредненного засоления по метровому слою (рис.2). Однако, даже наилучшие зависимости далеки от требований к рабочей формуле (1). Дисперсии превышают 20 и даже 30 усл.ед. яркости, до 40% точек оказывается вне своего класса.

Предположим, что в ряде точек яркость не является индикатором засоления. Для выявления этих точек необходимо проверить их местоположение на снимках, особенно местоположение точек с высоким отклонением от расчетной кривой. После проверки всех точек выявлено, что в точках, попадающих на участки антропогенного строительного воздействия (окрестности арыков, дороги и т.п.) и области мелкой пятнистости -крапа (выпады менее 36 кв.м.) яркость индикатором засоления не является. Ни одна из этих точек не попадает в свой класс. После выбраковки этих точек дисперсии уменьшаются ниже 20 усл.ед. яркости, а процент точек, попадающих не в свой класс, не превышает 20%. При таких условиях формула (1) может быть использована при составлении карт.

Сравнение августовского и сентябрьского фотоснимков показало, что дисперсия сентябрьских фотоснимков в среднем выше в полтора раза. Все выпады на августовском снимке обусловлены сильным засолением, а на раннесентябрьском эти выпады не видны - исчезают. На самом деле это в каком-то смысле «маскирующий фактор». В результате более поздних подкормок, поливов и промывок разрастание отдельных выживших кустов хлопчатника приводит к искажению картины. Поэтому для составления солевых карт, на наш взгляд, необходимы снимки более ранних, чем сентябрь сроков залета (предпочтительно августовские после поливов).

Выше мы предложили и рассмотрели формулу зависимости яркости от засоления (1), т.к. она имеет физический смысл. Формула (1) может быть использова-

120 100 -| 80 60 40-| 20

Яркость (у.ед.)

Na (мг-экв/100г)

012345678 Рис.2. Зависимость яркости по окружению 6x6м от засоления в слое 0-100 см. (снимок МРБ Т-1 8/08 86 128).

Na /too rjrt

на для картирования. Тем не менее, для составления карт нужна обратная зависимость - засоления от яркости, которую можно описать уравнением:

х = —У)/Ук) Эта зависимость в диапазоне более 100 усл.ед. ярко-

сти вырождается в прямую и не позволяет по яркости определять большие значения засоления (рис. 3), т.е. она работает только в диапазоне до 100 усл.ед. яркости.

Этот участок Б-образной зависимости без искажения можно аппроксимировать прямой и выразить уравнением: у - А + Вх, где у - засоленность точки по содержанию Ыа в мг-экв/100 т.п.; х - яркость точки в условных единицах яркости (усл.ед.ярк.); А и В -стехиометрические коэффициенты; [А] - мг-экв/ЮОг; [5] - мг-экв/100г / усл.ед.ярк.

Коэффициенты А и В можно найти, минуя сложный регрессионный анализ, т.к. для построения прямой необходимы всего две точки. Коэффициент B = tga. Коэффициент А--/РН/. Через ряд преобразований получаем уравнение:

Яркость (У-ед.)

-1 J

Рис. 3. Обобщенная кривая зависимости засоления от яркости.

у= У"» (Х-Х0)

100-х, 0

(2)

Для использования этой формулы при определении засоления в поле необходимо определить только величину уюо. Значение х0 определяется как наиболее темная точка фотоизображения (идеальное состояние хлопчатника), которая характеризует отсутствие засоления.

Зависимость засоления точки от её удаленности до границ выпада. Так как считается, что крупные выпады всегда являются следствием сильного засоления (Панкова, Мазиков, 1975), то можно предположить, что засоленность на отрезке перехода «выпад - нормальный хлопчатник» изменяется не по вероятностным законам, а определяется некой зависимостью: у = f(x), где у - засоленность точки; х - расстояние до границы выпада

Установить более точный вид зависимости засоления от расстояния до границ выпада позволили данные, полученные по профилям I и II 1987 года. Для этого были использованы три участка профилей с частотой заложения скважин не менее 4 м, отражающие места перехода «выпад - нормальный хлопчатник».

Эта зависимость аппроксимируется степенной функцией: у-К + ВхА, где у - засоление точки по содержанию Na в мг-экв/100г. почвы; х - расстояние от точки до границы выпада (м); К, В и А - стехиометрические коэффициенты. [/G - мг-экв/100г. п.; [В] - Mr-3KB/100r.iVMA; А - безразмерная величина. Коэффициенты К и В находим методом наименьших квадратов по этой формуле.

Дисперсии подтверждают, что эти зависимости степенные, однако, степени для разных участков различны - (2 - 5). По усредненным данным получаем следующие коэффициенты: АГ = 2,1306 (мг-экв/100г); В = 0,0042 (мг-экв/100г/м2); А = 2. Таким образом, вторая рабочая формула зависимости засоления (у) от расстояния точек до границ выпада (х) имеет вид: у=2, 1306+0,0042х2

Для удобства работы с этим уравнением необходимо знать значение засоления в наиболее приближенной к выпаду точке с минимальным засолением, что определить по снимку невозможно. Однако граница выпада определяется легко, поэтому необходимо изменить формулу так, чтобы х был равен 0 на границе выпада. Такая функция описывается уравнением:у-К+ В(х'-х)А, где: х-расстояние от наиболее приближенной точки с минимальным засолением до границы выпада (м). В нашем случае она принимает вид:

Г I------ Л2

у = 2.1306+ 0.0042

-2.1306

(3)

0.0042

ч /

Таким образом, совместное использование уравнений (2) и (3) позволяет определить засоление любой точки поля по аэрофотоснимку, кроме областей крапа. Для применения этих формул необходимо знать величины у1Ю и х0. В нашем случае уюо в среднем равняется 5 мг-экв/100 г.п. по содержанию Иа (рис. 4), а х0. - 20 усл. ед. яркости. На рис. 4 показаны зависимости засоления точек от их расстояния до границы ближайшего выпада (слева от оси ординат точки внутри выпадов, справа вне выпадов в хорошем хлопчатнике)

Таким образом, выведенные нами формулы позволяют автоматизировать определение засоленности по фотоизображению. Однако проблема автоматизированной идентификации крапа затрудняет полную автоматизацию дешифрирования. Процедура подбора порога квантования, необходимого для автоматизации дешифрирования, решена лишь в интерактивном режиме.

Зависимость засоления от размеров пятен выпада.

Яркость фототона внутри средних и больших выпадов 100-126 усл.ед, т.е достаточно однородна, хотя засоление как внутри одного выпада, так и в разных весьма различно, поэтому определение степени засоления внутри выпадов размером более 36 кв.м. по яркости невозможно.

Раньше предполагалось, что чем больше размер выпада, тем сильнее почва засолена (Панкова, Мазиков, 1975). Сопоставление размера выпада с его степенью засоления показало неоднозначную

\ \ \ 8 - N8 %мс-9Г£ /по г.а

\ \\ - УюО = 6

\ \\ У-юо - 5

N \ \ .....Ут = 4

\ V V

ч 4- \ \\

3 ■ Ч«Х\

2 -

1 -

Расстояние (м)

I I -20 -10 С 1 1 1 10 20 30

Рис.4. График зависимости засоления

по метровому слою от расстояния

до границы выпада.

зависимость. Анализ профилей показал, что часто средние по размеру выпады характеризуется большей степенью засоления, чем более крупные.

Зависимость засоления от мезорельефа.

Примененный метод профилей с метровой точностью географической привязки к местности позволил сделать некоторые предположения о причинах формирования пространственного распределения засоления.

Правильная планировка поля под полив по бороздам предполагает наличие однонаправленного небольшого уклона поля. Проведенные нивелировки показали, что в реальности это не так. Наличие западин в ряде случае приводит к застою воды и вымочкам, которые придают АФС более светлый тон, не связанный с повышением засоления. Анализ профилей показал, что засоление чаще всего приурочено к средней или нижней частям склонов. Фактически - это фитили, по которым минерализованная вода поднимается к поверхности и испаряется, оставляя соль. Таким образом при не выровненном рельефе имеет место перераспределение солей в замкнутом пространстве, и мы получаем эффект сухого (испарительного) дренажа.

Сравнение эффективности и информативности традиционных методов обоснования методики и координатно-профильного метода показывают большую эффективность именно профильного метода. Кроме того, профильный метод дал возможность осмыслить механизм процессов перераспределения солей, в противовес чисто статистическим методам, применяемым до сих пор.

4.3. Составление электронных карт засоления почв, составленных на основе визуального дешифрирования.

Согласно методике дешифрирования засоления почв Панковой, Мазикова (1985), в 1983, 1985, 1986, 1988 и 1989 на территории совхоза были проведены аэрофотосъёмки в конце августа - начале сентября. Съёмка проводилась камерами МСК и МРБ с самолетов Ту-134 и Ан-2 в панхроматическом режиме.

Кратко остановимся на некоторых сложностях дешифрирования АФС, которые необходимо учитывать при составлении карт засоления, а также методах их устранения. 1) Масштабирование фотоизображения. При сборке единого фотоплана даже из материалов одного залета равномасштабности всего изображения достигнуть не удается по нескольким причинам - как-то: возможности фотоувеличителей, размеры негатива, неравномерность высоты съемки. Для достижения точного масштабирования фотоизображений нами проведены работы с применением оптического компаратора и фототрансформатора, при работе с которыми равномасштабность фотоизображений достигается путем сравнения их с топографической основой. 2) Антропогенные факторы, определяющие неравномерность увлажнения и расположение контуров засоленных почв на орошаемых землях. Фрагментарность солевой карты отдельных полей, может быть объяснена, как различным антропогенным воздействием, неодинаковым на разных полях совхоза (промывки, чередование культур в севообороте, временные оросители - ок-арыки, применяемая техника полива по бороздам), так и наличием барьеров между полями, которые определяют особенности контуров засоления (магистральные каналы, лотковая сеть, дороги, коллекторы и пр.). В ряде случаев соседние поля образуют общие контуры засоленных почв. Фактор, определяющий связанность про-

цессов засоления соседних полей - наличие выраженного мезорельефа. Области вымочек на снимке имеют повышенную яркость при слабом засолении. Такие районы хорошо видны в инфракрасном диапазоне, что позволяет их отфильтровать. Очень высокую яркость фотоизображения не связанную с засолением имеют также участки ок-арыков. Отделить их от засоленных участков можно по резкому скачку яркости (более 40 усл.ед.) на очень небольшом 1-3 точки участке снимка. Следует обратить внимание и на время проведения фотосъемки, которую необходимо проводить лишь по сухой территории. Фотоснимки, полученные во время полива или сразу после него для картирования не пригодны, т.к. искажают картину засоления.

Поскольку при дешифрировании мешающие факторы необходимо учесть или убрать, а физические барьеры-разделители являются стационарными объектами, то можно и необходимо составить схему расположения этих объектов, т.е. схему полей.

Таким образом, для составления карт засоления определенного масштаба необходимо решить три задачи: 1) максимально стандартизировать качество исходных аэрофотоснимков; 2) обеспечить равномасштабность результатов дешифрирования; 3) подавить недешифрируемые и мешающие дешифрированию объекты на снимках.

Для этого нами разработана следующая технология.

1. Оцифровывается топографическая основа в масштабе 1 : 10 000.

2. По оцифрованной топографической основе и ортофотопланам на жесткой основе создается схема полей.

3. Оцифрованная, векторная схема полей масштабируется и распечатывается в масштабе каждого фотоснимка. При распечатке наносится единая координатная сетка.

4. Распечатанная маска полей накладывается на фотоснимок и производится визуальное дешифрирование засоления почв.

5. Результаты дешифрирования переносятся на схему полей, распечатанную на кальке.

6. Калькированное изображение оцифровывается (векторизуется) в ручном (дигитайзер) или автоматическом (сканер, система распознавания) режиме.

7. Осуществляется ввод базы данных (легенды) к карте засоления.

Эта технология была применена нами при дешифрировании АФС 1983-89 годов. Геореференсирование оцифрованных карт достигнуто за счет координатной привязки исходной топографической основы.

Результирующая ГИС масштаба 1 : 10 000 совхоза N10 им. Юсупова содержала на 1990 год следующие 7 слоев: топографическая основа (карта N1),схема полей (карта N2), карта засоления почв 1983г. (карта N3, Рис.5), карта засоления почв 1985г. (карта N4), карта засоления почв 1986г. (карта N5), карта засоления почв 1988г. (карта N6), карта засоления почв 1989г. (карта N7).

Карты засоления создавались только на территорию, засеянную хлопчатником и люцерной. Возможность дешифрирования засоления почв по состоянию люцерны по данным ДЗ было доказано в работах Соловьева (1989), Гороховой (1992, 1997, 1999).

На фотоизображениях выделялись четыре различных по засолению типа контуров: 1) контуры темносерого тона с процентом светлых пятен < 10% - слабоза-

Засоление метрового слоя почвы, оцененное по содержанию ионов Ма

< 2 мг-экв на 100 г.п. 2-4 мг-экв на 100 г.п. 4-6 мг-экв на 100 г.п. >6 мг-экв на 100 г.п. не определялось

Рис 5. Карта №3 засоления почв 1983 года.

Таблица. Площади и количество контуров засоленных почв, полученные при дешифрировании АФС в 1983-1989 годах.

№ карты, год Незаселенные и слабозасо-ленные Среднезасо-ленные Сильнозасо-ленные Очень силь-нозасолен-ные Всего картировали Средневзвешенное засоление, 1Ча, мг-экв на 100 г.п. в слое 1 м

и А 3 3 о С Кол-во контуров гч 2 X л и 3 о § с Кол-во контуров "г -а 9 3 о 4 С Кол-во контуров Г2 л" 3 3 о д С Кол-во контуров х Я 9 3 о 4 С Кол-во контуров

№3 1983 24,92 349 15,67 388 8,29 364 4,77 342 53,65 1443 2,7

№4 1985 10,91 387 19,72 403 15,97 364 6,55 258 53,15 1412 3,8

№5 1986 18,48 375 17,18 382 8,66 344 4.88 220 49,20 1321 3,0

№6 1988 11,43 343 17,34 411 14,08 374 7,10 199 49.95 1327 3,7

№7 1989 9,04 288 16,25 422 16,26 414 8,19 340 49,74 1464 3,9

соленные и незаселенные с концентрацией № - <2 мг-экв. на 100 г.; 2) контуры пятнистые (крапчатые) с процентом светлых пятен 10-40% - слабо и среднезасо-ленные с концентрацией Иа - 2-4 мг-экв. на 100 г.; 3) контуры пятнистые (крапчатые) с процентом светлых пятен 40-50%, или процентом темных пятен 50-20% -средне- и сильнозасоленные с концентрацией Ыа - 4-6 мг-экв. на 100 г.; 4) контуры светлого тона с процентом темных пятен < 10% - очень сильнозасоленные с концентрацией Ыа - >6 мг-экв. на 100 г. Общая характеристика засоления почв полученная по картам засоления 1983-89 гг. представлена в таблице.

Из таблицы видно, что за годы исследования доля среднезасоленных почв оставалась неизменной на трети территории совхоза на площади 16-19 км2, доля не-засоленных и слабозасоленных почв уменьшилась с 46% в 1983 году до 18% в 1989 году, т.е. более чем в 2 раза, тогда как площади сильнозасоленных почв и солончаков увеличились с 15 и 9% соответственно до 33 и 17%, т.е. практически вдвое.

Глава V. Построение карт динамики засоления почв совхоза им. Юсупова и анализ причин динамики засоления.

Для изучения динамики засоления почв территории совхоза на основе 5 карт засоления почв (№3-7) нами были составлены 20 производных карт (№8-27), отражающих динамику засоления, по которым был проведен общий анализ динамики засоления с применением статистических методов.

Средневзвешенное засоление метрового слоя по совхозу, рассчитанное по картам засоления №3-7, составило: в 1983 году - 2.7 мг-экв на 100г., в 1985 году -3.8 мг-экв на 100г., в 1986 году - 3.0 мг-экв. на 100 г., в 1988 году - 3.7 мг-экв. на 100г., в 1989 году - 3.9 мг-экв. на 100г. почвы. Таким образом, в целом ярко выраженной тенденции к увеличению или же снижению степени засоления метрового слоя почв на территории совхоза в течение 7 лет не наблюдалось, почвы имели среднюю степень засоления по содержанию натрия. Карты направленности и степени проявления солевых процессов (№8-12), составленные на основе попарного сравнения карт засоления №3-7, рассматриваются нами как традиционные карты динамики засоления почв.

Анализ этих карт при сравнении через произвольное число лет показал, что в среднем площадь земель, не изменивших засоления, составляет 33%, изменивших засоление на 1 градацию - 43%, на 2 градации - 19%, на 3 градации - 5%. Изменение засоления на две и более градаций означает, что почвы из незаселенных и среднезасоленных в течение года переходят в сильно засоленные и очень сильно засоленные или наоборот. Таким образом, четверть земель совхоза в верхнем метре (20-27,6%) резко меняет степень засоления на 2 и более градаций.

При сравнении двух карт всегда в каждой точке солевой процесс однонаправлен, наблюдается уменьшение, стабильное состояние или рост засоления. Это совершенно не означает, что в другой промежуток времени направление процессов засоления-рассоления сохранится.

Так, карта №8 (сравнение 1983 и 1985 годов) демонстрирует ярко выраженный процесс засоления почв территории, а карта №11 (1985 и 1986 гг) -столь же выраженное рассоление.

Оценка пригодности традиционных карт динамики (№8-12) для определения направленности солевых процессов была проведена на основе сравнения 2х карт динамики за соседние промежутки времени. Для примера были взяты карты №9 и №11 и далее путем вычитания их попарно друг из друга были построены карты сравнения традиционных карт динамики засоления (карты №26 и 27).

Анализ этих карт показал, что при сравнении двух соседних промежутков времени (1983-1985гг и 1985-1986 гг) на 38,6 % территории совхоза наблюдаются противоположно направленные солевые процессы; на такой же площади совхоза (38,7%) также наблюдаются различные солевые процессы с той лишь разницей, что в один период времени территория была относительно стабильной, тогда как в другой промежуток времени на ней шло либо рассоление, либо засоление. Однонаправленный процесс, при котором идет только увеличение или уменьшение засоления для двух соседних промежутков времени, наблюдается только на 8,44% территории совхоза, и лишь на 14% территории совхоза при сравнении 2х карт №9 и №11 степень засоления не менялась.

Таким образом, направленность процесса засоления-рассоления на основе сравнения двух карт нельзя экстраполировать на какой-либо иной временной интервал без опасения ошибиться на 40-80%. Следовательно, давать оценку изменения засоления, а тем более прогноз, на основании сопоставления двух сроков обследований некорректно.

Более правильно строить карту трендов засоления (карта №13), используя данные за несколько лет наблюдений. При анализе карты было установлено, что за 1983-1989 годы на 27,6% территории класс засоления не изменился, т.е. засоленность была стабильна, еще на четверти территории (25,2%) засоление уменьшилось, и почти половина территории (47,2%) испытала небольшой рост засоления, т.е. отмечался тренд в сторону увеличения засоления почв.

Невыраженность направленности солевых процессов в целом по совхозу за 1983-1989 гг. подтверждается также построением карт усредненного засоления (№14-17), которые показали, что за пять циклов обследования 70% площади в среднем представлено среднезасоленными почвами, которые достаточно стабильны как в течение небольших промежутков времени - год, два, так и в течение всего периода исследований. По данным карт №3-7 процент среднезасоленных почв в каждом году составляет от 29% до 35%, что как минимум вдвое меньше, чем по картам усредненного засоления, а, следовательно, и происходящие в почвах совхоза процессы более динамичны.

Для оценки доли территории, имеющей во времени неизменное засоление, т.е. динамика засоления отсутствует, были составлены карты неизменного (стабильного) засоления (№18-22, рис.6), которые показали, что максимальный процент территории, которая сохраняет степень засоления неизменной в своем классе, не превышает 11-13%, что в целом составляет 28-33% территории совхоза, если сравниваются соседние года. Однако если сравнить карты не двух лет, а 5 карт за 7 лет (карта №22), то их наложение выявляет стабильное засоление на гораздо меньших площадях. Так, за 1983-1989 годы лишь 0,5-2,2% территории сохранила класс засоления, что в целом по совхозу в сумме составило 5,3%. Проведенный статистический анализ с вероятностью 95% показал, что в целом

лишь 25% территории сельскохозяйственных угодий сохраняет класс засоления из года в год.

Противоположная задача - выяснение наиболее динамичных площадей в плане засоления - была решена построением карты максимального изменения степени засоления, полученной путем совмещения 5 карт (карта №23).

Рис. 6. Карта №19 неизменного засоления почв 1985-1986 годов.

Анализ показал, что на 90% территории за 1983-1989 солевые процессы менялись, причем на половине территории изменения были значительными. За 7 лет более 50% земель изменяли степень засоления на 2 и более градации, то есть были или стали сильно и очень сильно засоленными.

Карта динамичности территорий (карта №24) построена на основе совмещения 5 карт и позволяет проанализировать среднюю амплитуду солевых процессов в каждом контуре на протяжении ряда лет. Для каждого полученного контура, рассчитывался предложенный нами коэффициент динамичности по формуле: к=(|а-Ь|+1Ь-с|+1с-с1|+1с1-е|+|е-а|)/5. Где: к - коэффициент динамичности, а -степень засоления в 1983 году, Ь - степень засоления в 1985 году, с - степень засоления в 1986 году, с! - степень засоления в 1988 году, е - степень засоления в 1989 году.

Оценка этой карты показала, что более 50% территории в течение периода исследований изменяла класс засоления на 1 градацию и больше ежегодно.

Для определения, где и на какой площади когда-либо за годы исследований наблюдалось максимальное засоление, т.е. территории, которые проходили стадию очень сильного засоления, была построена карта максимального распространения очень сильного засоления (карта №25) совмещением 5 карт. За исследуемый период более 25% земель прошли стадию очень сильного засоления. Наиболее часто сильнозасоленные почвы проявлялись вдоль каналов, что вполне закономерно.

Таким образом, в целом территория совхоза за период наблюдений 1983-1989 гг. в метровой толще среднезасолена, хотя прослеживается слабая тенденция к увеличению засоления территории. Более 59% территории обладают высокой динамичностью солевых процессов. Изменения засоления происходят на очень небольших площадях, что на карте отражается в мелкоконтурности - 0.1 га. на контур. Направленность и степень проявления солевого процесса в контуре от года к году за период 1983-1989 гг. оказались невыражены и носят вероятностный характер.

Территория совхоза, в период с 1983 по 1989 год являлась мелиоративно нестабильной. Возможных причин этого несколько: некорректно составленные солевые карты, на основе которых в результате неправильно рассчитывались запасы солей и промывные нормы, плохо работающий дренаж и нарушения технологии полива.

Глава VI. Применение космической съемки для создания карт засоления почв.

Материалы КС в массе своей доступны и не подлежат режиму секретности, ими уже покрыта вся поверхность земного шара. Развитие спутниковой технологии получения материалов КС с пространственным разрешением 60 см. позволяет проводить картирование в масштабах крупнее 1:10000. Важным преимуществом КС является большая площадь одного кадра. Для аппаратов Landsat и Spot кадр составляет 180x180 км. и 60x60 км при разрешении от 15 до 2.5 метров. Так, территория Голодной степи полностью перекрывается одним кадром Landsat - р154г032.

Анализ возможности применения КС проводился путем сравнения спутниковых изображений и материалов АФС полученных в 1989 году.

В ходе исследований динамики засоления почв совхоза N10 им. У.Юсупова, установлено, что существуют 1-5% территории совхоза, где положение контуров засоления практически неизменно в течение всех лет обследований, что обусловлено спецификой мезорельефа. Основные ядра засоления хорошо видны и однозначно определяются как по АФС, так и по КС. Наилучшей контрастностью обладает синтезированное спектрозональное изображение в каналах 2, 3 и 4 Landast 7, дешифрирование только по панхроматическому каналу Landsat 7 оказалось невозможным.

Сопоставление синтезированного изображения и АФС на ключевой участок позволило определить деишфровочные признаки для составления карты засоления по материалам Landsat 7:

1. Цвет изображения, отражающий состояние хлопчатника.

а) красные и розовые тона соответствуют территориям, покрытым хлопчатником; б) голубоватые и зеленоватые тона соответствуют участкам с отсутствующим хлопчатником; в) белесовато-голубоватые тона соответствуют участкам с отсутствующим или угнетенным хлопчатником на фоне переувлажнения и тростника.

2. Оттенок основного цвета, отражающий степень угнетения хлопчатника.

3. Мера включения в контуре двух основных цветов.

4. Размер контура. Отсутствие хлопчатника на площади менее 34 кв.м. не является однозначным признаком сильного засоления.

Используя эти признаки, на КС выделяются пять типов контуров:

1. Однородные темно-красные, темно-розовые контуры. Это контуры с хорошо вегетирующим хлопчатником. Почвы контуров не засолены или слабо засолены. Содержание Ыа в метровом слое составляет < 2 мг-экв. на 100 г. почвы.

2. Контуры светло розового цвета, или розоватые контуры с отдельными голубовато-зеленоватыми пикселями. Это контуры со среднеугнетенным хлопчатником. Почвы контуров имеют среднее засоление. Содержание Ыа составляет 2-4 мг-экв. на 100г. почвы.

3. Контуры состоящие из равного количества розоватых и голубовато-зеленоватых пикселей. Это контуры сильно угнетенного хлопчатника. Почвы этих контуров сильно засолены. Содержание Ыа составляет 4-6 мг-экв. на 100 г. почвы.

4. Однородные голубовато-зеленоватые контуры. Это контуры с отсутствующим или очень сильно угнетенным хлопчатником. Почвы контуров очень сильно засолены. Содержание Ыа составляет > 6 мг-экв. на 100 г.почвы.

5. Светлые контуры белесовато-голубоватые. Контуры с отсутствующим или угнетенным хлопчатником при наличии тростниковой растительности. Контуры избыточного увлажнения - вымочки, как правило, не засоленные.

На этих принципах дешифрирования составлена карта засоления №29 августа 2000 года по материалам КС. Картографируемая площадь в 2000 году составила -27.11 кв.км. - выделено 536 контуров. Средневзвешенное засоление метрового слоя составило 4.1 мг-экв. на 100 г. почвы. Таким образом, засоление почв исследуемого совхоза резко не изменилось и сохранило степень засоления за период с 1989 года, хотя продолжается слабый рост засоления территории в целом.

Не имея возможности наземной проверки, для обоснования предлагаемой методики дешифрирования КС мы провели расчеты, построив карты неизменного засоления 1989 и 2000 годов (№30) и 1983 и 2000 годов (№31). Карты №29-31 имеют меньшее число контуров, чем аналогичные карты (№18-21), т.к. пространственное разрешение КС в 15 метров находится на пределе возможного картирования. Тем не менее, расчеты по картам №30 и 31 показали, что в общем процент земель, не изменивших степень засоления по обоим годам сравнения, составляет 27-32%, что полностью подтверждает выводы по динамике засоления почв, сделанные на основе анализа карт 1983-1989 годов. Это говорит о правильности выбранных методов дешифрирования КС и о возможности применения принципов дешифрирования методики Панковой, Мазикова (1985), разработанной для АФС и для спектрозональных спутниковых материалов.

Успех дешифрирования материалов Landsat 7 позволил нам предположить, что в схожих почвенно-климатических и литолого-геоморфологических условиях материалы КС позволят дешифрировать засоление под аналогичными культурами. Проверочные исследования проводились в сентябре 2007 году на севере западной провинции КНР Синцзянь в Джунгарской котловине под хлопчатником в долине реки Манас, где находится новая зона орошения. Работы проводились с использованием материалов КС на эту территорию (срок съемки 11.08.2007 сенсорами SPOT 2). Каналы 1, 2, 3 SPOT 2 с пространственным разрешением 20 метров практически идентичны каналам 2, 3, 4 Landsat 7. Идентичны и панхроматические каналы, разрешение 10 метров. По аналогии с преобразованиями Landsat 7, используемыми при дешифрировании совхоза Голодной степи, нами были применены алгоритмы увеличения пространственного разрешения (pan-sharpening) спектрозональных каналов до 10 метров по панхроматическому каналу. Материалы КС были геореференсированы по материалам Landsat 7 2000 года. По результатам предварительного дешифрирования, с использованием GPS приемников, были намечены полевые исследования, а также места заложения разрезов и скважин для отбора образцов для определения засоления. Сочетание GPS приемников с точностью геореференсирования позволило достичь точности совмещения материалов КС с наземными обследованиями в пределах 50-100 метров. На всех 33 точках опробования угнетение хлопчатника соответствовало результатам дешифрирования. Надо отметить, что методы полива, применяемые в новой зоне орошения провинции Синцзянь Китая, отличаются от методов полива в Голодной степи. В Китае применяется разновидность капельного орошения. Эта технология приводит к образованию почвенных солевых профилей, отличных от солевых профилей Голодной степи. Различия в вертикальном перераспределении солей привели к уменьшению связи изображения со средневзвешенным засолением метрового слоя, но выявили хорошую связь изображения со слоем максимального засоления в метровом слое.

Таким образом, методика Панковой, Мазикова (1985) может быть адаптирована к дешифрированию материалов КС в хлопкосеющих регионах, или, по крайней мере, в хлопкосеющих регионах литологически и геоморфологически близких Голодной степи.

Исходя из всего вышеизложенного в качестве модификации метода нами предложен проект методики создания карт засоления почв на основе дешифрирования материалов КС для орошаемых хлопкосеющих территорий.

КС позволяют анализировать не только засоление почв, но и проводимые на территории мелиоративные мероприятия. Анализ КС 2000-2008 гг на территории совхоза показал, что проведенные в начале этого периода интенсивные промывки не дали желаемого результата, временный эффект улучшения 2005 года, в 2007 году не отмечался, а в 2008 году уже наблюдалась картина засоления 1983-1989 годов. Это также подтверждает правильность предложенной нами методики составления карт засоления по материалам КС.

Выводы.

1. Основным методом мониторинга засоления орошаемых почв хлопкосеющей зоны Голодной степи является сравнение ежегодных карт засоления почв, составленных на основе дешифрирования материалов ДЗ года создания карт.

2. Наземные обоснования дешифровочных признаков засоления требуют применения профильно-ключевого метода с геодезической точностью заложения разрезов и скважин. Предложена технология наземных работ с сохранением стандартного количества скважин и сроков проведения полевых изысканий. Для статистического обоснования засоления орошаемых почв необходимо использовать распределение Пуассона (законы нормального и логнормального распределения не позволяют провести обоснование).

3. Спектрозональная космическая съемка пригодна для составления карт засоления почв хлопкосеющих территорий. Дешифровочные признаки для составления карты засоления определены для сенсоров Landsat, Spot, Alos, IRS. Предложено выделять пять типов контуров. Панхроматический канал Landsat не является аналогом панхроматической АФС и не пригоден к дешифрированию засоления почв. Синтезированная спектрозональная съемка обладает набором дешифровочных признаков, достаточным для дешифрирования засоления почв по методике Панковой, Мазикова (1985). Разработан проект методики составления карт засоления почв Голодной степи на основе КС.

4. Оценка многолетней динамики засоления и направленности процессов засоления-рассоления не представляется возможной на основе сравнения карт за 2 срока обследования, или на основе какого либо одного критерия или карты. Необходим весь комплекс расчетов и серий карт динамики показателей засоления почв территории, получение которого возможно на основе разработанной и апробированной автоматизированной системы мониторинга засоления почв. Тем не менее, из предложенных нами 8 типов карт наиболее информативной с точки зрения изучения направленности солевых процессов оказалась карта трендов, а с точки зрения изменчивости степени засоления - карта динамичности территории.

5. В условиях Голодной степи изменение степени засоления на одну градацию и выше в горизонтальном направлении на границе ареалов происходит на расстоянии 5-10 метров. Площадь отдельных ареалов варьирует от 0,1 га до 50 га и составляет в среднем 3-4 га, что соответствует пестроте почвенного покрова по засолению порядка 25 контуров на кв. км. Только на 25-30% площади исследуемого совхоза в течение 1983-2008 гг. при сравнении данных соседних лет степень засоления почв не изменялась, а за весь срок наблюдений лишь на 1-5% площади. Ежегодное изменение степени засоления может достигать 1-3 градации.

6. В целом процессы засоления почв совхоза им.Юсупова Голодной степи с 1983 по 2008 год не носили четко выраженного направленного характера при интенсивном перераспределении солей внутри территории.

7. Территория совхоза, в период с 1983 по 2008 годы, являлась мелиора-тивно-неблагополучной и мелиоративно-нестабильной, при этом устойчиво в метровом слое почв преобладала средняя степень засоления.

Список опубликованных работ по теме диссертации.

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

2. Рухович Д.И. Геоинформационная система как основа для решения комплексных задач в области управления. // Сб тр. научно-практ. конф. Системные исследования в области экономики и управления. М. «Луч». 2002. С.59-62.

3. Панкова Е.И., Рухович Д.И. Опыт оценки многолетней динамики засоления орошаемых почв Голодной степи по материалам дистанционного зондирования. // Мат-ы IV съезда почвоведов и агрохимиков Узбекистана. Достижения почвенно-агрохимической науки - производству. Тошкент. 2005. С.158-159.

4. Рухович Д.И., Куст Г.С. Обобщенная база данных по почвенным ресурсам (описание опыта создания геореференсированной базы данных по почвам на федеральном, региональном и локальном уровнях).//Роль почв в биосфере: Тр. Ин-та экологического почвоведения МГУ им. М. В. Ломоносова / Под ред. Г.В. Добровольского и Г.С. Куста. — М.: Изд. Ин-та экологического, 2005. Вып. 5. С.25-57.

5. Скворцова Е.Б., Рухович Д.И., Королева П.В., Составление картосхем порового пространства почвы с помощью геоинформационных и микроморфо-метрических технологий. //Почвоведение. 2006. № 11. С. 1352-1362

6. Гордеев A.B., Клещенко А.Д., Черняков Б.А., Сиротенко О.Д., Темников В.Н., Усков И.Б., Зоидзе Е.К., Романенков В.А., Рухович Д.И. Биоклиматический потенциал России: методы мониторинга в условиях изменяющегося климата. М. 2007. 236 с.

7. Рухович Д.И., Калинина Н.В., Вильчевская Е.В., Королева П.В.. Опыт использования материалов дистанционного зондирования для целей изучения многолетней динамики засоления орошаемых почв Голодной степи. //Опустынивание земель и борьба с ним. Мат-лы Международной научной конференции по борьбе с опустыниванием. Абакан. 2007. С.289-293.

8. Руководство по среднемасштабному картографированию почв на основе ГИС. М.С. Симакова, Д.И. Рухович, В.П. Белобров, Э.Н. Молчанов, Н.П. Чижикова, И.П. Гаврилова, М.И. Герасимова, М.Д. Богданова. М.: Почв, ин-т им. В.В.Докучаева. 2008. 243 с.

9. Рухович Д.И. Картографическая основа мониторинга использования сельскохозяйственных земель. // Мат-ы Всерос. науч. конф. «Агроэкологическое состояние и перспективы использования земель России, выбывших из активного сельскохозяйственного оборота». М.:Почвенный ин-т им.В.В.Докучаева. 2008. С. 215-222.

10. Хитров Н.Б., Рухович Д.И., Калинина Н.В., Новикова А.Ф., Панкова Е.И., Черноусенко Г.И. Оценка площадей засоленных почв на территории Европейской России (по электронной версии карты засоления почв масштаба 1:2,5 млн.). (в печати ж.Почвоведение).

11. Dmitriy I. Rukhovich, Ekaterina V. Vil'chevskaya. Experience in Using the Remote Sensing Materials to Monitor the Long-Term Dynamics of Salinization in Irrigated Soils of the Golodnaya Steppe, Uzbekistan. //18th World Congress of Soil Science. Philadelphia, July 9-16, 2006. P. 158.

12. Romanenko I.A., Romanenkov V.A., Smith J.U., Smith P., Sirotenko O.D., Lisovoi N.V., Shevtsova L.K., Rukhovich D.I., Koroleva P.V. Constructing regional scenarios for 2000 to 2070. //Regional Environmental Change. Springer. Vol. 7. N 2. June 2007. P.63-77.

13. Rukhovich D.I., Vilchevskaya E.V., Rukhovich S.V. Monitoring of Salinization in Irrigated Soils of the Golodnaya Steppe (Uzbekistan) Using Remote Sensing Data // Book of abstracts. Changing Soils in a Changing World: the Soils of Tomorrow. Palermo. 5 International congress of ESSC European Society for Soil Conservation. June. 25-30. 2007. P.510.

14. Rukhovich D.I., Pankova E.I., Rukhovich S.V. Monitoring of Soil Salinity in Irrigated Lands of Golodnaya Steppe (Uzbekistan) // 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. 62.

ruh @asro. eeoit et. ru

Подписано в печать 04.03.2009 Формат 60x88 1/16. Объем 1 п.л. Тираж 150 экз. Заказ № 41 Отпечатано в ГНУ Почвенный институт им. В.В.Докучаева 119017 г.Москва, Пыжевский пер., д.7

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Рухович, Дмитрий Иосифович

Введение

Глава 1. Объект исследования

1.1. История изучения

1.2. Основные этапы освоения Голодной степи

1.3. Общие сведения о совхозе №10 им. У.Юсупова

1.4. Природные условия Голодной степи и, в частности, совхоза № им. У. Юсупова

Глава 2. Обзор литературы и существующих методов картографирования и мониторинга засоленных почв орошаемых территорий хлопкосеющей зоны

2.1. Обзор литературы

2.2. Обзор методов картографирования засоления почв

2.3. Обзор методов мониторинга засоления почв

Глава 3. Методы исследований

3.1. Метод мониторинга засоления почв

3.2. Метод картографирования

3.3. Другие методы исследований, используемые в данной работе

Введение Диссертация по биологии, на тему "Многолетняя динамика засоления орошаемых почв центральной части голодной степи и методы её выявления"

Актуальность проблемы. Проблема изучения многолетней динамики свойств почв является одной из главных проблем почвоведения. Особенно остро она стоит в аридных регионах, где широко проявляются процессы вторичного засоления связанные с орошением, подъемом грунтовых вод и формированием ирригационно-гидроморфных или полугидроморфных почв. Слежение за процессом вторичного засоления является важной проблемой, которая на современном этапе развития науки не может быть решена без привлечения методов дистанционного зондирования (ДЗ), в том числе, материалов космической съемки. Именно этой проблеме и посвящена диссертационная работа, что определяет ее актуальность, научную и практическую значимость.

Задачи исследования:

1) Провести сравнительный анализ, выбрать и адаптировать существующие методы построения карт, потенциально пригодных для долговременного территориального мониторинга засоления почв и обосновать наземными исследованиями дешифровоч-ные признаки оценки засоления по материалам ДЗ.

4) Составить карты динамики засоления почв совхоза им. Юсупова на основе материалов ДЗ за период 1983-2008 гг.

Научная новизна:

3) Изучена и проведена оценка многолетней динамики засоления орошаемых почв совхоза за 1983-2008 гг.

4) Впервые создана автоматизированная система мониторинга засоления орошаемых почв совхоза им. Юсупова.

Защищаемые положения.

4) Значения временной и пространственной изменчивости засоления исследуемой территории.

Практическая значимость. Данная работа позволила решить ряд методических задач по организации дистанционного мониторинга засоления орошаемых почв: определены требования к материалам космических съемок, полевым работам, составлению карт засоления, оценке динамики засоления по материалам ДЗ.

1. В результате работ получены шесть карт засоления исследуемого совхоза в 1983, 1985, 1986, 1988, 1989, 2000 годах.

2. Сопоставление карт 1983-2000 годов позволило оценить тенденции изменения мелиоративной обстановки центральной части Голодностепской подгорной равнины, а так же, выявить и оценить степень динамичности солевого состояния территории.

3. Материалы данной работы могут быть использованы для модификации существующих методик составления карт засоления и создания автоматизированной системы мониторинга орошаемы засоленных почв.

Апробация работы, публикации.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы (140 работ, из которых 30 иностранные) и приложения. Работа содержит 197 страниц текста, 59 рисунков и 24 таблицы. В приложении содержится 33 карты, 26 таблиц

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Рухович, Дмитрий Иосифович

ВЫВОДЫ

2. Наземные обоснования дешифровочных признаков засоления требуют применения профильно-ключевого метода заложения разрезов и скважин и их геодезической привязки. Предложена технология наземных работ с сохранением стандартного количества скважин и сроков проведения полевых изысканий. Для статистического обоснования засоления орошаемых почв необходимо использовать распределение Пуассона (законы нормального и логнормального распределения не позволяют провести обоснование).

3. Спекгрозональная космическая съемка пригодна для составления карт засоления почв хлопкосеющих территорий. Дешифровочные признаки для составления карты засоления определены для сенсоров Landsat, Spot, Alos, IRS. Предложено выделять пять типов контуров. Панхроматический канал Landsat не является аналогом панхроматической АФС и не пригоден для дешифрирования засоления почв. Синтезированная спекгрозональная съемка обладает набором дешифровочных признаков, достаточным для дешифрирования засоления почв по методике Панковой, Мазикова (1985). Разработан проект методики составления карт засоления почв Голодной степи на основе КС.

4. Оценка многолетней динамики засоления и направленности процессов засоления-рассоления не представляется возможной на основе сравнения карт за 2 срока обследования, или на основе какого либо одного критерия или карты. Необходим весь комплекс расчетов и серии карт, отражающих динамику показателей засоления почв территории. Получение его возможно на основе разработанной и апробированной автоматизированной системы мониторинга засоления почв. Тем не менее, из предложенных нами 8 типов карт наиболее информативной с точки зрения изучения направленности солевых процессов оказалась карта трендов, а с точки зрения изменчивости степени засоления - карта динамичности территории.

5. В условиях Голодной степи изменение степени засоления на одну градацию и выше в горизонтальном направлении на границе ареалов происходит на расстоянии 5-10 метров. Площадь отдельных ареалов варьирует от 0,1 га до 50 га и составляет в среднем 3-4 га, что соответствует, пестроте почвенного покрова по засолению порядка 25 контуров на кв. км. Только на 25-30% площади исследуемого совхоза в течение 1983-2008 гг. при сравнении данных соседних лет степень засоления почв не изменялась, а за весь срок наблюдений лишь на 1-5% площади. Ежегодное изменение степени засоления может достигать 1-3 градации.

6. В целом процессы засоления почв совхоза им.Юсупова Голодной степи с 1983 по 2008 год не носили четко выраженного направленного характера, наблюдалось интенсивное перераспределение солей внутри территории, связанное с орошением и работой дренажа.

6.5. Заключение.

1) Сопоставление синтезированного изображения и АФС на ключевой участок позволило определить дешифровочные признаки для составления карты засоления по материалам Landsat 7. Используя эти признаки, на синтезированном спек-трозональном изображение каналов 2, 3, 4 выделено пять типов контуров. На этих принципах дешифрирования составлена карта засоления августа 2000 года (карта 29).

IRS 27 сентября 2003

IRS 21 сентября 2005

Рисунок 59, Космические снимки разных лет на ключевой участок №1 совхоза №10 им. Усмана Юсупова.

Акалтынский район, Сырдарьинская область, Узбекистан

IRS 08 августа 2003

QuickBird 16 июля 2007 ALOS 15 сентября 2008

2) Правильность выбранных методов дешифрирования КС была доказана построением карт неизменного (стабильного) засоления, полученных сравнением карты 2000 года с картами засоления 1983 и 1989 годов, которые полностью подтверждают выводы по динамике засоления почв, сделанные на основе анализа карт 1983-1989 годов.

3) Опыт составления карт засоления почв по материалам КС был успешно применен для дешифрирования засоления почв под хлопчатником в схожих литологи-ческих и почвенно-климатических условиях Синьцзяна (КНР).

4) Разработан проект методики создания карт засоления почв на основе дешифрирования материалов КС для орошаемых хлопкосеющих территорий.

5) Анализ КС позволяет оценить не только засоление, но и определить проводимые мелиоративные мероприятия, а также оценить их эффективность.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Рухович, Дмитрий Иосифович, Москва

1. Андроников В.Л., Королюк Т.В., Панкова Е.И. Дистанционные методы почвенного мониторинга на службе расширенного воспроизводства плодородия почв. // В книге Аэрокосмические методы в почвоведении. М. Колос. 1989, с.90-91

2. Базилевич Н.И., Панкова Е.И. Опыт классификации почв по засолению. -Почвоведение, 1969, №11.

3. Благовещенский Ю.Н., Самсонова В.П., Дмитриев Е.А. Непараметрические методы в почвенных исследованиях. М.: «Наука», 1987

4. Бутивищенко Т.П. Изучение состояния посевов хлопчатника по многозональным аэрофотоснимкам с целью обработки методики дешифрирования космических снимков. Сб.: Космическая съемка и тематическое картографирование; МГУ. 1980. С. 198-201.

5. Варламов Н.Е., Попов А.А. Применение ландшафтного метода дешифрирования при почвенно-мелиоративных исследованиях в Волго-Ахтубинской пойме // Аэросъемка и ее применение. — Л.: Наука, 1967.

6. Вентцель Е.С. Теория вероятности. Физматгиз. М. 1962.

7. Викторов СВ., Востокова S.A., Вышивкин Д.Д. Введение в индикационную геоботанику. МЕТ, 1962.

8. Виноградов Б.В. Аэрометоды изучения растительности аридных зон. "Наука", M.-I., 1966, 361 с.

9. Генусов А.З., Горбунов Б.В., Кимберг Н.В. Почвенно-климатическое районирование Узбекистана в сельскохозяйственных целях. Ташкент. I960.

10. Голодная степь как объект мелиорации (1948).

11. П.Горбунова Р.Г // Тр. Почвенного ин-та им.В.В.Докучаева « « М.1975. С.140-155.

12. Горохова И.Н. Оценка состояния орошаемых почв Нижнего Поволжья с использованием аэрофотоснимков. Автореф. Дис.канд. Т.н. М. 1992. 25 с.

13. Горохова И.Н., Панкова Е.И. Метод дистанционного контроля за состоянием орошаемых земель юга России. Аридные экосистемы. 1997. Т. 3. № 5. С. 2634.

14. Горохова И.Н., Гаврилов В.И., Харитонов В.А. Многопараметрический компьютерный анализ в оценке засоления орошаемых почв на примере Волгоградской области. Почвоведение. 1999. № 5. С. 626-633.

15. Гусенков Е.П. Основы разработки и особенности производства солевых съемок на объектах мелиоративного строительства и на мелиорированных землях. -Сб. научн. Трудов Всесоюзн. Объединения «Союзводпроект», 1979, № 52. С. 46-66.

16. Димо Н.А. Отчет (предварительный) по почвенным исследованиям в восточной части Голодной степи Самаркандской области. СПб., 1910.

17. П.Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. Изд-во Моск. ун-та, 1972.

18. Добровольский Г.В., Стасюк Н.В. и др. Типизация структур равнинного Дагестана и его антропогенная устойчивость. //Почвоведение. 1991. №3. с. 5-13.

19. Духовный В.А. Орошение и освоение Голодной степи. М. Колос, 1973, 240 с.

20. Егоров В.В. Горизонтальный дренаж: мелкий или глубокий. Хлопководство. 1971. №8.

21. Емельянов В.А., Горбачев В.В., Харитонов В.А. Аэрокосмические методы оценки засоления мелиорируемых земель. Вестник сель-хоз. науки. 1980. №7. С. 120-128.

22. Инструкция по почвенным изысканиям для мелиоративного и водохозяйственного строительства М: Минмелиоводхоз СССР. 1975. 89 с.

23. Камилов O.K. Мелиорация засоленных почв Узбекистана. Ташкент. Изд. "Фан". 1985. 230 с.

24. Кац Д.М. Руководство по контролю за мелиоративным состоянием орошаемых земель. ВТР-Э-1-79. М. Минводхоз. 1979. 22с.

25. Кенесарин Н.А. Формирование режима грунтовых вод орошаемых районов. Ташкент, Изд. АН УзССР. 1959.

26. Керзум П.А., Земан Г.Г. Крупномасштабная съемка для мелиоративных целей в орошаемой зоне Таджикской ССР // Тезисы докл. на V Всесоюзном совещании по проблеме 057.000. Ташкент: САННИРИ, 1967.

27. Кимберг Н.В. Почвы пустынной зоны УзССР. Ташкент, Фан, 1974.

28. 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.

29. Ковда В.А. проблемы опустынивания и засоления почв аридных регионов мира. М. Наука. 2008. 415 с.

30. Ковда В.А. Происхождение и режим засоленных почв. M.-JL: Изд-во АН СССР, 1946. Т. 1. 568 е.; 1947. Т. 2. 375 с.

31. Ковда В.А. Солевой режим в орошаемых почвах Голодной степи (совхоз Пахты-Арал). // Почвоведение 1939. №7 с. 62-80.

32. Ковда В.А. Солончаки и солонцы. М. JL: Изд-во АН СССР, 1937. 243 с.

33. Ковда В.А., Егоров В.В., Муратова B.C., Строганов Б.П. Классификация почв по степени и качеству засоления в связи с солеустойчивостью растений // Ботанический ж. 1960. № 8. С. 189-201

34. Козлов Д.Н., Сорокина Н.П. Опыт использования ГИС-технологий при составлении крупномасштабной почвенной карты. Методология составления крупномасштабных агроэкологически ориентированных почвенных карт. М., 2006. С. 149-156.

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

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

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

38. Крылов М.М. Гидрогеология Голодной степи. Материалы по производительным силам Узбекистана, вып. 6, Ташкент: Б.и., 1957.

39. Кудрин С.А., Розанов А.Н. Влияние некоторых коренных пород на процессы выветривания и почвообразования в условиях Средней Азии. Проблемы советского почвоведения, 1939, № 7.

40. Кудрин С.А., Розанов А.Н. Опыт агрохимического исследования в целях механизации. Бюл. СоюзНИХИ, 1935, № 6.

41. Мазиков В.М. Засоление почв новой зоны орошения Голодной степи по материалам аэрофотосъемки//Почвоведение, 1978.

42. Мазиков В.М. Картирование засоления орошаемых почв хлопкосеющей зоны аэрометодами: Автореф. канд. дис. геогр. наук, М., 1981.

43. Мазиков В.М. Опыт использования материалов аэрофотосъемки для характеристики засоления орошаемых земель Голодной степи // Бюл. почв, ин-та, 1976.

44. Маргулис В.Ю. Количественная оценка засоленности почв для промывок засоленных земель. В кн.: Почвы крупнейших ирригационно-мелиоративных систем в хлопкосеющей зоне. Тр. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева, М., 1975. С. 3-78.

45. Матвеенко B.C. Аэрометоды оценки и контроля динамики мелиоративного состояния орошаемых земель и их районирования // Мелиорация почв СССР. М.: Наука, 1971.

46. Методика организации агрохимического мониторинга (ВИУА)

47. Методические рекомендации по использованию материалов аэрофотосъемки для оценки засоления почв и проведение солевых съемок орошаемых территорий хлопкосеющей зоны в крупных и средних масштабах. М.: Почвенный ин-т им. В.В.Докучаева, ВАСХНИЛ, 1985. 73 с.

48. Методические рекомендации по использованию материалов аэрофотосъемки для оценки засоленности земель аридных территорий. 1982.

49. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. М. ФГНУ Росинфор-магротех. 2003. 240 с.

50. Методические указания по проведению почвенно-солевых съемок на мелиорируемых землях. М.: Минсельхоз СССР и Минмелиоводхоз СССР, 1983.

51. Минашина Н.Г. Влияние орошения на почвы. В кн.: Средняя Азия. М., Наука, 1968.

52. Минашина Н.Г. Мелиорация засоленных земель. М., Колос, 1978.

53. Минашина Н.Г. Орошаемые почвы пустыни и их минерализация. М., Колос,

54. Минашина Н.Г. Солевой режим почв и дренаж грунтовых вод. Хлопководство, 1971, №8.

55. Минский Д.Е., Чижевский A.M. Быстрая байесовская классификация многозональных изображений. Исследование Земли из космоса. 1982, № I. С.

56. Митропольский А,К. Техника статистических вычислений. М.: Наука 1971.

57. Молодцов В.А. Изменения почвенно-мелиоративных условий при орошении светлых сероземов Голодной степи. Докл. Всесоюзного совещ. по мелиор. засол, земель. Ростов-на-Дону, Б. п. 1967,

58. Молодцов В.А. Сезонная динамика солей в почвах новой зоны орошения Голодной стели. Бгол. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева, вып. IX, М., 1975.

59. Молодцов В.А., Мурадова З.М. Изменение засоления серо-земно-луговых почв новой зоны Голодной степи при промывках и орошении. Бюл. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева, Вып. IX, М., Б. п., 1976.

60. Молодцов В.А., Эльмаси М.М. Применение дренажа для рассоления почв в Голодной степи. //Почвоведение, 1970, № 6.

61. Муратова B.C., Маргулис В.Ю. Содержание токсичных солей в водных вытяжках и почвенных растворах гипсоносных почв Голодной степи //Почвоведение. 1971. № 12. С. 87-99.

62. Панков М.А. Почвы Голодной степи и их засоление. Труды ин-та Почвоведения КазССР, т. 7. Алма-Ата, 1956.

63. Панков М.А. Почвы Голодной степи. В кн.: Материалы по производительным силам УзССР, вып. 6. Ташкент, 1957.

64. Панков М.А. Процессы засоления и рассоления почв Голодной степи. Ташкент: Мин-во сель.хоз. УЗ ССР, 1962.

65. Панкова Е.И. Опыт сопряженного геоботанического и почвенно-солевого крупномасштабного картографирования по аэрофотоснимкам в оазисе Эй-хин-гол (МНР) // Геоботаническое картографирование. JL, 1980.

66. Панкова Е.И., Головина Н.Н. и др. Опыт оценки-засоления почв орошаемых территорий Средней Азии по материале: космической съемки. Почвоведение, 1986, № 3. С. 138-146.

67. Панкова Е.И., Мазиков В.М. Дистанционные методы исследования при составлении карт засоления орошаемых территорий. Тезисы докл. У делегатского съезда. Минск, 1977, вып. 4, с. 272—273.

68. Панкова Е.И., Мазиков В.М. Методические вопросы использования аэрофотоснимков для характеристики засоления почв. В сб.: Почвенно-мелиоративные процессы в районах нового орошения. Тр. Почв, ин-та им.

69. B.В. Докучаева. 1975. С. 97-111«

70. Панкова Е.И., Мазиков В.М. Методические рекомендации по использованию материалов аэрофотосъемки для оценки засоления почв и проведения солевых съемок орошаемых территорий хлопкосеющей зоны в крупных и средних масштабах. М. 1985. 73с.

71. Панкова Е.И., Мазиков В.М. Оценка засоления орошаемых почв хлопковых полей по аэрофотоснимкам (на-примере Голодной степи). //Почвоведение. 1976, №5, с. 55-65.

72. Панкова Е.И., Мазиков В.М. Оценка засоления почв однородных по фотоизображению контуров. Бюл. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева. 1975. Вып. 9.1. C. 24-34.

73. 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.

74. Панкова Е.И., Мурадова З.М. Почвенно-литолого-геоморфологическое районирование Голодностепской подгорной равнины. //Условия формирования и свойства трудномелиорируемых почв Джизакской степи. М. Почв, ин-т им. В.В. Докучаева. 1990. с. 4-12.

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

76. Панкова Е.И., Соловьев Д.А. Дистанционный метод изучения динамики засоления орошаемых почв //Проблемы освоения пустынь. 1995. №3. С.39-41.

77. Панкова Е.И., Соловьев Д.А. Дистанционный мониторинг засоления орошаемых почв. М.: Почвенный институт им.Докучаева РАСХН. 1993. 187 с.

78. Панкова Е.И., Соловьев Д.А. Картирование почв орошаемых территорий хлопкосеющей зоны по космическим снимкам. Бюл. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева 1986. Вып. 39.

79. Панкова Е.И., Соловьев Д.А. Мониторинг засоления орошаемых почв Голодной степи по данным дистанционного зондирования. // В книге Современные естественные и антропогенные процессы в почвах и геосистемах. М. Почв, ин-т им. В.В. Докучаева, 2006. 369с.

80. Пославский В.В. Голодная степь школа передового опыта орошения и освоения пустынных земель. Гидротехника и мелиорация, 1970, № 4 и 5.

81. Почвенные изыскания для мелиоративного строительства. ВСН 33-21.02.85. Минмелиоводхоз СССР, 1985, 38 с.

82. Почвы Голодной степи как объект орошения и мелиорации. M.-JL, 1948. 395 с.

83. Решеткин М.М. Гидрогеологический очерк Голодной степи. Материалы по гидрогеологии УзССР, вып. 4. Ташкент: Б. и., 1932.

84. Решеткина Н.М., Якубов Х.И. Вертикальный дренаж, М.: Колос, 1978.

85. Ризенкампф Г.К. К новому проекту орошения Голодной степи. Изд. главного управления водного хозяйства Ср. Азии. Л., 1930.

86. Розанов А.Н. Динамика пространственного развития вторичного засоления почв в Голодной степи. // Труды Почвенного института т. 29 Почвы голодной степи как объект орошения M.-J1. 1948. с. 324-342

87. Розанов А.Н. Сероземы Средней Азии. М.: изд-во АН СССР, 1951.

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

89. Смирнов Р.Н., Коновалов Н.Н. Применение материалов аэрофотосъемки при почвенно-мелиоративных исследованиях в пойме и дельте реки Дон // Почвоведение, 1966.

90. Соловьев Д.А. Дистанционный мониторинг засоления орошаемых почв Го-лодностепской подгорной равнины. Диссертация. М. 1989. 237 с.

91. Соловьев Д.А. Использование материалов сканерной съемки для оценки и картографирования засоления орошаемых почв. Тез. докл. УШ делегатского съезда ВОП. Новосибирск, 1989. Т.е.

92. Стасюк Н.В. Динамика почвенного покрова дельты Терека. Махачкала. 2005. 193 с.

93. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. М.: Мир, 1985.

94. Туляганов Х.Т. Гидрогеологические основы освоения земель предгорных равнин южной части Голодной степи в Узбекской ССР. Ташкент, Фан, 1971.

95. Федоров Б.В. Природное районирование Голодной степи, как основа дифференциации мелиоративного и агротехнического комплекса. Мат. межреспубликанского совещ. по координац. науч.-иссл. работ по хлопководству. Ташкент, Б. и. 1957.

96. Фёдоров Б.В. Природные условия Голодной степи и дифференциация мелиоративной схемы. В кн.: Материалы по производит, силам Узбекистана. Вып. 8. Ташкент 1958.

97. Фирджанов А.Б. Инструкция Дополнение к методике по качественному и количественному учету засоленных земель колхозов и совхозов Узбекской ССР. Ташкент. 1989. 27с.

98. Харин Н.Г. Дистанционные методы и охрана пустынь. М., Наука, 1980, 102 с.

99. Харитонов В.А. Методика и результаты определения степени засоления орошаемых земель Ферганской области по космическим снимкам. В сб.: "Радиационные методы и средства в мелиорации", М., 1982, с. 107-115.

100. Харитонов В.А., Емельянов В.А. Фотометрический метод оценки засоленности почв по аэрокосмическим фотоснимкам // Методы и средства автоматизации научных исследований в гидротехнике и мелиорации. — М.: изд-во ВНИИГиМ, 1988. С. 38-42.

101. Ходжибаев Н.Н. Гидрогеологомелиоративное районирование (на примере Средней Азии). Ташкент. Фан. 1975.

102. Яковлев Е.К. Изыскания в Голодной стели. Ежегодник ОЗУ, ч. 2. 1915.

103. Calvert, Т., Acworth, I. Mapping and monitoring dryland salinity integration of remote sensing, geophysics and topography. National Conference Publication Institution of Engineers, Australia 1994, Vol. 2, P. A/94/14.

104. Crowley, J.K. Visible and near-infrared (0.4-2.5 цт) reflectance spectra of playa evaporite minerals. Journal of Geophysical Research 1991, 96 (BIO): 16,231-16,240.

105. Dehaan, R., Taylor, G.R. Image-derived spectral endmembers as indicators of salinisation. International Journal of Remote Sensing 2003, 24 (4): 775-794.

106. 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.

107. 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): 1907-1914.

108. Dwivedi, R.S., Ramana, K.V., Thammappa, S.S., Singh, A.N. The utility of IRS-1С LISS-III and PAN-merged data for mapping salt-affected soils. Photo-grammetric Engineering and Remote Sensing 2001, 67 (10): 1167-1175.

109. 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.

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

111. 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): 161-176.

112. 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.

113. Kalra, N.K., Joshi, D.C. Potentiality of Landsat, SPOT and IRS satellite imagery, for recognition of salt affected soils in Indian Arid Zone. International Journal of Remote Sensing 1996, 17 (15): 3001-3014.

114. Lagacherie, P., McBratney, A.B., Voltz, M. (eds.) Digital Soil Mapping: An introductory perspective. Developments in Soil Science. 2007. Vol. 31. Elsevier, Amsterdam. 600 p.

115. 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.

116. 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.

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

118. Myers V.T., Carter B.L., Rippert W.G. Remote sensing for estimatic soil salinity. Gornal of the irrigation and drainage division. V. 92, 1966, № 4.

119. Rao, B.R.M., Ravisankar, R., Dwivedi, R.S., Thammappa, S.S., Venkata-ratnam, L., Sharma, R.C., Das, S.N. Spectral behaviour of salt-affected soils. International Journal of Remote Sensing 1995, 16 (12): 2125-2136.

120. 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.

121. Shakeel, M., Huk, S., Mirza, M.I., Ahmad, S. Monitoring waterlogging and surface salinity using satellite remote sensing data. International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS) 1993. Vol. 4. P. 2029.

122. Shao, Y., Hu, Q., Guo, H., Lu, Y., Dong, Q., Han, C. Effect of dielectric properties of moist salinized soils on backscattering coefficients extracted from RADARS AT image. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 2003, 41 (8): 1879-1888.

123. 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.

124. 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.

125. 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.

126. 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-IIL data. Annals of Biology 2006, 22 (1): 13-17.

127. 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.

128. 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.

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

130. Szabolcs Istvan, Ph. D., C. Sc. Salt-Affected Soils. Florida: CRC Press, Inc. Boca Raton, 1989. 274 p.

131. Wiegand, C.L., Everitt, J.H., Richardson, A.J. Comparison of multispectral video andcSPOT-l HRV observations for cotton affected by soil salinity. International Journal of Remote Sensing 1992, 13 (8): 1511-1525.

132. 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

Рухович, Дмитрий Иосифович
кандидата биологических наук
Москва, 2009
ВАК 03.00.27

Диссертация

Многолетняя динамика засоления орошаемых почв центральной части голодной степи и методы её выявления - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы