Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Структуры почвенного покрова Уральского региона

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Структуры почвенного покрова Уральского региона"

-я .3 з

АКАДЕШЯ ЙОТ ГЕШВЪШГКИ КАЗАХСТАН ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО 5ИМЕНИ КНСЖЛ ПОЧВСЭДЕК1И

На правах рукописи

¡ЩШКИНА ИРИНА ГРЯГСРЕЕБДО СТРУКТУРЫ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА УРАЛЬСКОГО' РЕГИОНА Специальность 03.00.27 - Почвоведение

Автореферат диосервации на соискание ученой отепетп кандидата биологических наук

Адча-Ата 1993

-.. -• ;, .акадеш наук

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На празах рукописи

Ф2ДЦЧКША ИРИНА ГРИГСРЫЖА СТРУКТУРЫ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА УРАЛЬСКОГО РЕГИОНА Специальность 03.00.27 - Почвоведение

Автореферат

диссертация ка соискание ученой степс яи кандидата биологических яг./к

Аяма-Атп 19ЭЗ

Рабога выпознен": а.Инсаотуте почврвэденкя :: фоюспнтеза • . Академии наук России

ивучнай руководитель - чяэн-кврресаонден! АН СССР, докзор

гвового-иинэралогичэскнх наук, профессор В.А.Ковда

Официальные оппанекгы: доктор свдьскозссзгимвэшшх азу к

Ю.П.Паракиин ,

каядидаг сэльзнехозяйственных наук . И.Г.Рубцова

Ездут- я органа, ля - Кыргызский Ордена Знак Почэта' сэльскохо-аяйсгвэнныа институт ш. К. И. Скрябина

Заздегв диссертации споются " 1993 г.

в 4О " часов на заседании Специализированного Совета К 008.07.QI в Института почвозадекия АН РК па адрзсу: ^0032, г.Алиа-Ата, Акадоигородок.,'

,С диссертацией моано оэнако^лпся в библиотека Институте почвоведения ¿Н РК:. - , .

Хчэшза секрэтврь Специализированного савета<_ 1^^^^-Н.Л.Яцьиин .

ОЕДАЯ Ш>АКТЕРЙС1ИКА РАБОТЫ '

Актуальность теми. Урал в почвенном отношении обследован не-статочяо. Территориальные почвенные исследования были и остаются гнейшш и наиболее широко используемым путем издания почз. Их нечным результатом является почвенные карта, которые отобрахшэт едэния о свойствах почв и идущих в' них процессах, о ах происхсх-яеи, связях с другими компонентами ландшафта ц.юзмокных путях учшешзя почвенного плодородия. В связи с этил па первый план выдается проблема создания доброкачественного картографического териала, позволяющего на количественной оснопэ разрабатывать кродоохранителыше мероприятия.

Институт почвоведения и фотосинтеза РАН предложил новый метод стемной картографической генерализации (мет-од вторых прлзводянх), торий лег в осноеу создания мзлкотсштабпоЗ карты структур яоч-глого покрова Уральского региона 0,5 1:1 500 ООО). Это обзорная рт° территории .Екатеринбургской, Персоной, Челябинской, Оренбург— ой, Курганской областей, Удмуртской Республики и-Башкортостана.

:.:этод пластики рэльефа с помощью катештпчеоки обоснованных синий позволил отобразить на карте упорядоченное, логически ос-сленное, системное, строение и реальнун структуру форм земной до-рхностп. Появилась возможность показа на почвенной карте очагоз зогениого разрушения склонов, путей выноса ве.^ и твердых органо-неральных частиц, транзита и накопления поверхностных геохвмичес-х потоков.

Объективная дифференциация почвенного покрова на почвы водо-зделов, почвы склонов разной крутизны и экспозиции л почек реч-х долин позволяет дать более точную, полную оценку и учет земель-х ресурсов. Это, в своп очередь, позволит улучшить планирование змощения удобрений, правильно наметить очередность, вида, спссо-' и объемы молиораций, особенно протазозрозаонных. Полученная ик-рмация поможет обоснованна целевого назначения, модное.*п л ве-чкв сельскохозяйственных угодий, разработке сиогс.-и агрохозяйст-анк;: мероприятий и расчету их экономической эффективности.

Цель и задачи исследований. Цель данчой работы - показ особен-стей структур почтенного'покрова Уральского региона по материн-ч средне- и мелкомасштабных областных почвенных тарт, еоставлвн-х методом пластики. Б соответствии с эти*.: решались оледушгае дачи:

I. Освоение новой методики пластики рельеф и соответствуй® карты, являющейся базой средне- и мелкомасштабных почвенных карт, 2. Создание на базе, карт пластшш рельефа средне-, и мелкомасштабных областных почвенных карт. 3.; Составление новой мелкомасштабнс почвенной карты У; альского' региона с отражением иерархии простра! ответных структур почвешого покрова. 4. Установление связи узоре почвенного покрова с типами почв. 5. Классификация пространствен-;ег: элементарных структур почвенного покрова и их сочетаний. 6. ' Использование оптико-дифракционного анализа с целью выявления фол и степени упорядоченности структур земной поверхности и дочвбнно1 покрова. 7. Использование полученных картографичь-ких результата Для -превздэния оценочных почвенных работ.

Научная новизна и практ.''теоузд ценность. Впервые создана еда ная мелкомасштабная (№ 1:1 500 ООО), почвенная карта Уральского ре гиона - документ, обобщающий накопленные сведения за многие годы. На этой карте процоссн и явления стали выраженными в едином маета бе и получили закономерное графическое выражение. На базе нового картогтугеаского материала, кавдый контур которого математически достоверен, eec^es про во далось изучение структуры почвенного поз рова /рала и а ¿лзгащих территорий. Ранее подобными материалами почвоведы областей Уральского региона не располагали.

Практическая данность разработок состоит в том, что они используются гипрозеыами и гипроводхозами страны цри составлении производстваиных тематических карт.

Реализация работы. Создана серия средне-.и мелкомасштабных областных почвенных карт Уральского, региона, которые применяются в "Уралгипроземе" и "Волгогипроземе". При выполнении работ по крупномасштабному почвенному .картографировании землепользовании Нытвенского района Пермской области на плэа^ди 60 тыс.га в 1987 год/ были использованы карты шшетш'я рельефа,-разработанные в ■ Институте почвоведения и фотосинтеза РАН автором диссертации.

Апробация табощ. Результаты не следом лий были дологены pi Всесоюзных и республиканских конференция?. молодых ученых и специалистов (Фрунзе, 1988, 1990; Ташкент, 1?31/, 1930; Оа, 1990; Минск, 1ЭЭ1).

Основные положения работы представлены в экспозициях "Космос народному хозяйству" (Москва, I98S), "Рациональное использование з ем эль и, повышение-плодородия почв в основных' зонах страны" (Ыоок-' иа,1991), за что получены бронзовая и серебряная медали ВДНХ СССР

Защищаемое положение. Установлено реально существующее, но ;еизвестное ранее явление образования криволинейных почвенных ¡труктур (окрукностей, эллипсов, спиралей и др.), заключающееся з гом, что на создание морфологических и блогзохшических структур ючвенного покрова на всех уровнях иерархии (от «ннро- до г,;г::ро-;труктур) сказывалось влияние концентрических энергетических лолеП-гравилзагнитных.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 15 печатных работах, из них три мелкомасштабные почвенные карты на территорию 1ермской, Екатеринбургской областей и Башкортостана.

Объем тботн. Диссертация состоит из введения, 4 глаз, зизс-аоЕ и предложений производству. Она изложена на 12Э страницах машинописного текста, содер-кит 45 рисунков. Список литературы излагает 134 источника, 4 из которых на английском языке.

ОСНОВНОЕ.СОДЕРЯАЕКЕ РАБОТЫ

1.02151Е СВЕДЕНИЯ О ПРИРОДЕ УРАЛЬСКОГО РЕПЮНА И ОБЗОР ПУБШЖЩ1Й 110 ПОЧВЕННЫМ ИССЛЕДОВАНИЯМ

Уральский экономический регион - один из крупнейших в стране, имеет площадь 824 тыс.км2. Включает Екатеринбургскую, Пермскую, Челябинскую, Оренбургскую, Курганскую области, Удмуртскую Республику и Башкортостан. Через весь регион по мердаэку протянулся Уральский хробет, отдельные широтные участка которого находятся б существенно различных почвенных поясах: тундровой, подзолистой, дорноРо-подзолпотоП. серой лесной, черноземной, каштановой.

Геологические структуры Урала простираются с севера на юг согласно простирании гор. Широтнс хребет делится на Северный, Средний л Юнный. В соответствии с 'большим разнообразием природных условий Урал делится на три геоморфологические области: Предуралъа, Зауралье и хребтовая полоса Урала.

В истории рельефа 'Урала выдзляются три этапа: пер-ий - палеозойский, второй - мезозойский в палеогеновый, третий - неогеновый.

Основными почвообразуюдими городами территории Уральского региона яеляются: элювий пермских, юрских, триасовых, «еловых отложений; алытиалчю-двлювиазышэ образования различного генезиса; в долинах рек - флювиогдятшальннв лески и супесг.

Климат Урала характеризуется континентальное?ыз, вцразапцеЯел з резких колебаниях температуры воздуха и .умеренным количеством атаосфорннх осадков. На западных склонах количество .осадков, знача-:

гельно больше,. чем нь восточных. В горах среднего Урала их выпад эт до 800 я, а' на крайнем юге Урала на превышает 300 мм»

В Предуралье, Зауралье и частично на западном и восточном склонах Урала-распространены зональные почвы равшш, примыкающих с запада и воете -а. К Среднему Уралу с обеих сторон подходит зон лб' шх почв: глеево-подзолистых, подзолистых, подзолов, дерново-подзолистых и подзолисто-Оолотных. По рзчным долинам распрострдн аллювиальные пойманные почвы. К югу от зоны лесных почв в перехо ной зоне лесостепи находятся серне лесные почвы, а также выщелоч &»а и оподзолеяные черноземы. На юге, в Предурачье, черноземы встречаются южнее реки Урал и затем сменяются каштановыми почва;«:

В горах распространение почв•подчинено закону высотноа пояс ности: в верхнем поясе распространены почвы горной тундры; ниже развиты горно-таежные подзолистые почвы, горно-луговыа и горные черноземы;

На изучаемой территория Урал пересекает лесную зону и вкяин: Еается в зону степей. Растительность Прадуралья и Зауралья подчинена пк" этнои зональности прилагающих равнин. Наблюдается также 1 вертикальная "„ясность.

Гидрографическая сеть Уральского региона прадставлена река>.-: большинство которых принадлежит бассейнам Оби, Печоры, Волги и Урала. Грунтовые воды залегают на'различной-глубине - от 0,2 до 20 м.

История почвенных исследований Уральского региона включает 3 этапа, Первый этап - ранние работа до 1917 года. Первая почтенная карта, на которой изображен почвенный покров Урала, принадлежат В.КЛаславскому (1879). Она составлена на территорию Европейской части. Россия-в М 1:2,5.млн. В 190С г. .под редакцией В.В.Доку чаева на ту же территорию в масштабе о>'.сло 1:2,5 млн. составлена по-санная карта с изображением почт Урала с шаа, более подробным узором выдзлаз и почзэнным содержание:/.

Второй этап - с 19Г7 по 1985 гг. Происходило дальнейшее развитие почвенной, картографии и■ закрепе»:& еэ многими учеными. Поч нашше карты Уральского региона находа/, в работах М.И.Ротанед (1926), Е.Е .Ивановой (1949), А.Ф.Бахарззой (1Э55), К. Д.Богатырева •д.Н.А.Ногиной (1358), Д.В.Богомолова и М.М.Туровцева (1964), В.11. Орщдаада (1Э78) и др..

Трети! этап - начиная с 1955 года по настоящее время. Ученые Института почвоведения и фотосинтеза РАН (3.А.Когда, И.Н.Стедакав

З.Ф.Пов0иухняа, АЛЛдьина, Н.Ф.Деева, Ф.И.Хакимов,- Н.АЛошакова, Т.П.Казанцева и др.) в результате многолетних исследований разработали метод, дозволяющий зскрыть резервы топографических карт и использовать их для дополнительной характеристики рельефа, структуры почвенного логфова и др. Докучаевский метод картографирования, названный методом пластики рельефа (методом вторых производных), стал использоваться при подготовке и создании серии областных почвенных карт России.

2. МЕТОДИКА КАМЕРАЛЬНЫХ ИСОЩСВШЙ

Сущность метода пластики рельефа (топографического метода вторых производных) заключается в математическом преобразовании (дискретизации) континуума земной поверхности на ее положительные и отрицательные элементы. Дискретизация достигается выделением изолинии нулевой горизонтальной кривизны - ыорфолзограЗн, проводимой через точки перегиба изоглпс топографических карт (Временная методика..;, 1384; 1Парый, 1991). Ы. рфоизографа, как и изогия-са, фундаментальная абстрактная топографическая линия. Она отделяет области сближения линии тока от областей расхождения.

Метод пластики рельефа исключает неточное проведение или норирование природных абстрактных границ. Смена элементов на тзкой карте локазыззет сл®ну почв; границы гсельефа являются почвенными границами.

Составление средне- и мелкомасштабных областных почтенных карт Уральского региона включает слэдуюпдае этапы: I. Подготовка географической основы. 2. Нанссонге на эту основу Еыделоз пластики рэльефа. 3. Картографическая генерализация. 4. Географическая локализация -установление связи почв с элементами рэльефа, ото^рат-е иными на карта пластики. 5. Индикационная локализация - уточнение почвенных выдалов по теттачеоким картам. 6. Аналогия на основе теории подобия. •

Если масштаб карта пластики рельефа соответствует д^сштабу' географической основы, то перенос, осуществляется проотым совмеще- , нием через свотостол, а если не соответствует, то используется проектор УТП-2. Ка географической оонове тушьо закрепляются контур,! пластика рельефа, позволяющие размещать почеонныо выделы крупно-масштабной карты по элементам рельефа. Выделы ка '¿икой картэ отрук-турне организованы, объоктивно отражают природу территории в данном масатабе.

■ Способ кзоланЕй.-Сматод пластики рельефа) достаточно объекте но позволяет резять не только проблему корреляции свойств почвенных индивидуумов со знаком горизонтальной кривизны гопографичоск* поверхности, но и проблему генерализации нзобраяэний взаимозависимых элементов темной, поверхности..

При традиционном составлении средне- и мелкомасштабных поч-веннкх карт Уральского региона информация с исходных полевых кар:

1:10 0С0, 1:25 ООО) путем обобщения (преимущественно мехэничес ::ого слияния контуров) доводится скачала до М 1:100 ООО, потом дс Ы 1:300 ООО и М 1:600 ООО. Затем совокупности контуров наносятся Еа географическую основу, области.

При таком механическом подхода к генерализации почвенных i;oi: туров шфэрацпя о структуре почнзнного покрова теряется, деформируется. Пс мере обо&цения естественный облик почвенного полоза отображений на первичных картах, заменяется искусственным скоплением несвязанный мэклу собой контуров на конечной кг.рте. При этом ночззает различие между печнамг водоразделов, склонов и многих шел.(ригс.2,А; 3,А; 4,А).

"¿егке- к '.элкомаситабные областкь'с- почвенные карты региона, coots „юпные i ,'с;;ом пластики рельефа на том se фактическом фондовом к ЛЕтаритуу-».^ матарагле, заметив отличаются полнотой показа форм рольефа и приуроченных к гтому рельефу почз (рис.2,Б; о,.Б; 4,Б). На них хорошо цроолевизавгея водоразде;ш, склоны, долины, почвы отбиты по бассейнам стока. Каждому речному бассейну .соответствует своя специфическая структура почвенного порога, в Ш'Безтьом смысле индивидуальная, неповторимая. По характеру рисунка легко обнаружить бассейны со сходном, тоядьствепкь'м узором, что позюляет судить о возможных аналогичных ароцессах, протекай: в них.

' Системная генерализация новым методом основана на свойстве . самотоадеотвенности рисунков горизонталей тглохарт разных масктаб одной и той se территории. При этом снижается незначительная избыточная информация, т.е. элемент дм иг г о почвенного массива на определенном масстабном уровне; обоодга'.чя существенные групзы адамантов данного массива. Такая генерализация способствуем пэр&-дачэ наиболее значимых черт и особенностей изучаемой территории, нахождению в единичных элементах структуры обоих сеойств севтемы.

ПочЕекаая карта Уральского региона М 1:1 500 ООО состазлялас: следующим образом. Пластика рельефа на данную территорию отрисо-

э

вывалась по 84 топокартам М 1:200 ООО. С толокаргы доноры пластики рельефа были лерзнесеяы ка кальку. Закрасив разными две тали понинения и повышения, подучили обтмный рисунок рольефз зеуной поверхности. На это;.! рисунке чагко отбивались долины рзк, склони и зодоразделы (рис.1). В совокупности ofia образовывали целостные геосистемы " виде округлостей, эллипсов, спиралей. Рисунки с контурами пластик:! рельефа земной поверхности уменьшались до ?Л 1:600 ООО, а потом переносились на географическую основу М 1:1 500 000 с помощью проектора УТП-2. После додготовки географической . основы наносили линии разломов, кольцевых структур, магнитных полей, границы основных геологических Формаций.

Следующим этапом составления сводной мелкомасштабной почвенной карты региона явилось прямое перенесение на выдели к»рты пластики данных с разномасштабных областных почвенных карт. Вначале по вогнутостям разносились почвы пойм, оврагов, ло"б:ш стока. Они закрашивались соотвзтствувщим цветом по общепринятой легенде.:Да-лее распределялись почвы по водоразделам, склонам и их частям.

Системная генерализация методом вторых производных отрицает механическую, когда в один крупный выдел объединяются болео мелки«, с почвами водоразделов, склонов и понижений. Метод пластики рельефа позволил .показать почюнный покров изучаемой территории' как целостную сисгаму. В ней выделились не от,"эльныэ элементы, например, пятна солончаков, а системы шниззний, в которые тэ ке пятна солончаков закономерно вписаны и находятся по отношению к этим пониманиям в структурном и иерархическом соподчинении.

При составлении мелкомасштабной почвенной карты Уральского _егиона нашла применение картографическая самотождественность структур рельефа и лочвонного покрова. На основании сходства рельеф напрямую переносился о М 1:300 000 до М 1:1 500 ООО. При этом постоянство суммарной ллоцада пониканий и повышений находилось в одних пределах.

Мелкомаситабная почванная карта Уральского региона является почвенной картой нового типа. Почвообразование и рвльефосбразо-'. влпио показаны на пей как единый процесс. Генерализация областных оредно- и мелкомасштабных яочнэннвх карт производится под контролем рельефа, что исключает спайки в расположении почв на конечной карте. Границы яетвонных контуров достоверны, точны и обооно-Тччнте. На карто пластики легко прослеживается общий характер угора рельс/а, дажяй закоксмэримти ятроенгя ажзяного пскрсгл»

Рис.I. Eapïa пластика згш?о£: г.-вэрхпоста Уральского ■ рогаова. .Ойласса позннеллй зачеркана

3. АНАЛИЗ СТРУКТУР ПОЧШШОГО ПОКРОВА УРАЛЬСКОГО РЕГИОНА НА РлЗЖ УРОВНЯХ Ш>.\ГЗКЙ

Изучение структура почвенного поилок Курганекс4 облает проводилось ло среднелясатабной Ш 1:300 CCD) дочвеян-il карт?., разработанной гзтором данной дассертагаш соыгастао я институтом "I, -ргангипрозэ.1;" (IS35) - Карта составлялась длас ре-

jj ¿а по .».атер^алг?.! долевых еочеэнншс обследований я почвзшюИ i-"1 .'TS Курганской овласти К I:-00 COQ (I97S). В to зрзкя "Кургач-пшроззм" ::е был загд:о:л с годом пдасгяка рельс ;я и почвепнкэ контуры стркссвкгадг.сь пр: традиппеш^л способе:-?, т.е. связь рельефа с почва;.:;! кз выявлялась достаточно поткс. Ото виддо пет сравнении двух гсочеэякют карт: I) рас.2..А (фраплзвх -радгггекый почвенной карта, 1973); адэсь ареалы, гасголг-кеняые ваагуг озера Кеямаьй, txzzt коспрсделоянул гео.'.:атр2':.вСх^з фортку, по зтоЗ дрч-■"'на их труда фора&згзэгагз-. Кро.'лв то:5, яа rap re поъг; яопля-H'ltt и пошпекп! слита в одном контуре и только аядедсоака ггоулзн-гает разляпе. 2)- Рис .2,Б (фрагмент ютмнгой карты, сестав;лнно2 мотодс-м сгсттлного картографлрогоная - методом :касгчкз рельефа); здесь виделлзтел дэчга потаезнай и покижокей (яешпвнгг: застряэсо-2зни), что дает п.\ятаазэ объемности, а таете го3120ляст видвть ха-r.:KT-ip т: направленна бассейна стока,- до глазное, новая карта иоз-голезг до изгибам гажурсв и квотам чл^::еадя водотоков отрдссзать крупны з террасовые у резки.

??ррасовь*г. уровни, как оказалось, образ.,тт зш;спо::9р.;о че-рэду^дузся серив окг/"зсстеЛ вокруг озера Ыедаг о радиусам 5, 3, 13. 21 км. Эти окружности напа'-агавт .-лаги гсофгз.лостдсс зодзй. Радиусы основных окру^ностоЛ равны 1,7; 2,6; 4,3; 6,3 си (коэффициент- £,S). Промежутка кввду .сругностямл - 7зтуш - шпаг

сбой 0сеп2.35гчускдй ксбор почз.

"ог'слоппескдз, физические, zz о к::", бзолопязскаа ск-лЕ-езза почв тесно сглзаян с конезитраяеекима урезнса. Гзхоо рассе-лотанив свойств почз связано р.-з только с к® по"гх>~

сбразовалие геофизического поля, иыегдего, каг правило, зид окружностей, эллипсов, но и с влияние:.; сил гракиаагя, ггфазлкзкдп: • .тореноеом органо-манералыпгг твердых частиц, содей г. zcxi о по— ekeshhirx элементов рельефа э еоядззеннэ.

Зизесягсаякев содтззрхкгется карт6гра$геэсаад ¡¿атврда.мь'.'з и для других; территорий саург^т. Лхйал отдельно г^г.гт а£ДЛ5ГТ5~

Рис.2. ¿рагмэк ты почвэенух карт Курганской области i.i I: SCO ООО, с оставлен них: А - тради-

цнсн^м способом, 1-76; Б - методом пластики рельефа (заштриховали понижнгя), 1985. Псчэь; сбозначэак: Лг -.луговые, - луговое- солонцеватые, ЛьД - луговке оеолоде-С:; - солончаки луговые, СК^. - солонцы лугозо-'герноземныс, СНЧТ1 - солонцы чер-ноззмно-лугозыо, Сд. - солод::, Ч"1 - черноземы выщелоченные, Чси - черноземы солонце-ватеэ, - черноземы обыкяовзкние, Ч?л - чернозем1 остаточно-карбонаткыо

пая по рельефу площадь свидетельствует о поразительном сходстве почзекных структур»в основе которых лэшт геологический фундамент с тремя главными конфигурациями: полигональными (прямоугодь-ные, квадратные, ромбические, шестиугольные, косоугольные), криволинейными (окружности, эллипсы, спирали и др.), ветвящимися (дрзвоЕпдныэ)(Степаноз, IS86). Б Курганской области, судя по кар~ те среднего масштаба, преобладающим является криволинейный чкодъ-цезой) характер почвенных структур.

Структура почвенного покроБа Еагчортостана изучалась по мелк- масштабной областной почва иной 'поте (!.'. 1:600 0СЭ), состаз-зенг:.'й совместно-с Башкирски..; филиалом института "Болгогикрочем" aoEwv методом пластики рельефа (1536).

Ка рис.З,А - фрагмзкт традиционной почвенной карты Зашкпрпл масштаба 1:500 ООО образца 1975 г. На ком изображена горная террч гория в вида изолированны::, не связанных мезду собой единой ~эмо"' контуров. Почгакгае ареал?! различной конфигурации нзнзз-чозно звести к тем или иным правильным фигурам, т.е. они не подда~гся гзометризацлп.. Кроме того, го такой карте трудно пенять, по каким элементам рельефа "ложатся" почвы. Н = еидны почвы водоразде-поз, склонов и понижений; • о существовании такой связи могло лить догадываться.

На рис.3,Б - фрагмент новой почвенной карты Башкирии, на ту se горную территорию, масштаба I:6C0 0С0, составленной методом пластики рельефа. На ней четко выделены все повышения, .склона и аснинания; видна тесная связь почв с рельефом. Пч х*рар.тэр7 узора речной сети мо"5яо опрздатить, что реки протекают ло твердом гор-. шм породам. Об этом свидетельствует на карта множество притоков з виде "зубчиков:!, впадающих в главное русло реки под ырлмы,м и Злазюм к нему углом. Карта пластлка выл^ляе^ ебций характер узс-за рельефа, который на основа подобия аргалов могло абстрагировать до геометрической фигуры - полигональной (прямоугольной) структуры.'

На фрагменте рукописной почвенной карты Пермской об .части ;pzc.4,A) обозначен крупный почвенный выдел - П^ (подзола). На зпетемкой карта (рис.4,Б), составленной автором методом пластики рельефа, почвенная я рельефная ситуация изменилась: выделились ювызания с сильноподзолистыми почвами, склоны с подзолами л топленая с торфянисто-подзолиста глеевыми почвами z fiozoiauz :ср$яиь*«г. верховими. Такая дг.Кэренпдадия выявила еотгмзекнле

Sí í 'tó^b

. ,.J_-t

гпс.З, Ьрагмоктн почвенных карт Башкирии M 1:600 ООО, .

состазлэкжх: Л - традатеонккм способом в 1Э75 г.; Б - методом пласта;:: рельефа в I98Ó г, (пошпсеная затемнены). Условные обозначения почв: Пд - дерново-подзолистые, Бр - бурые лесные, Та - тундровые (горные), Глг - горные луговые, Глб - горно-лесные бурые, Шд - горные дерново-подзолястне, Гт -горно-тундровке

fe!

кольцевые структуры рельеф^ и почвенного покрова данного уровня организация территории.

¡Три изучении структуры почвенного покрова (СИЛ) Уральского региона по сводной мелкомасштабно:! почвенной карте (.!.'. 1:1 500 ОСС) использовались такие фундаментальные яс:штая, как "элемент", "структура", "05етвг.-д", "симметрия".

Любое тело, (в т.ч. почвенно-геологическое) опредзлэнасгс ранга состоит из дискретных, относитгльно наязлпмых чаете* -элементов. Элемент, в сеоя очередь, составляет тахуз часть целого, :х. горал определяет его структуру. Структура является , главные ус-лс зием существования целого и обозначает способ сочетания и взаимосвязи его элементов Шептулан, 1973).

Структура почвенного покрова обычно предстгзллет "обо 1 ссвз-купность разнородных почвенных элементов - элемзктаранх почвсиних ареалов, характеризующие всю структур данной сцстзлш. Со нагеуу мнению, СИЛ является инвариантным аспектом почвенной систем, ра-щз-димся в ее устойчивости и сохранении по отношения к ртзлачнка внеишим и внутренним процессам. Качеств лнное изменение састсзьш связано с преобразованием ст!уктура. С"Л обладает фу'иггмзнталыгйд свойством геометрической регулярности, известной как инвариантность по отношение к масштабу, или как "самэяоясбке". Если рассматривать С1Ш в различных масштабах, то будут постоянно обнаруживаться одни а те зз фундаментальна элементы, однако, ареобразз-» ванные по принципу подобия. •

Множество закономерно связанных друг с другом элементов образует систему - единство, целостность отноеэннД и. связей. В зависимости от направления, и характера связей мехлу системами, ели бывают открытыми и Закрытыми (Бесталанен, 196Э; ¿ридлянд, 1272). Почвенная система являзтея'открытой и упорядочение!..

Классификация структур почвенного позфова. предус^атризаат принцип иерархии, при которо'.; изучаемая система .езляптел белго' еысокого порядка, а ее элементы - более низкого. Исчезескз разновидности (элементы) обладает ^ядаментальными хараЕгаристигамл: постоянством периодически повторяющихся составов, свойств, структур и форм.

При классификации структур почвенного порога яэсбхадса танхе. принцип снммзтрпи. Поскольку структура есть инвариантный - аспгг? систему, .то симметрия есть один из способов внявлэеия отру. . дандо2 системы. Закономерности-с и^етрии. яздяэгея. сгс-соба.г пегнэ-

J-S Ji^ _Z b —' .Д

Г^у^ кМ,- \ ' A íi*'» те

.dfoi

p.;

.a

S -er

■ P о

о C<

« ft ■

О С!

• t-i г:

n [н

vî'4 y 05

О СИ 1

î-ч H •о El

О t-1 О Pi О ci

о К ti

А « « «

О i-î И О

d о ra

р. ; • W

1 н 0> Л o

Р, ï 1 о PI »TJ

OJ TJ) и о a

у. *r¡

о Р.

й о !-t О Ф »

ч; Ii o

з; "Î

Ф 1 О 1

е ti я

IQ (Я ГЭ

о О о E3

и — U о

t« г.;

и Г Pi ¿■i

t-< Í J К pi А í'.i

cl) к

J.* ч o

Fi ci Г-» 0)

tj u о,

Hi с * о o

О" о н r¡

ния закономерностей структуры.

Учение о симметрии позволило исследовать законы правильного расположения почвенных структур р. пространстве. Ц£"т изучении лемы классификации структур почвенного покрова "рассмотрено взаимное расположение ареалов в одномерном пространство с использованием аппарата симметрии бордюров' (бордг.р - периодически повторявшийся узор на бесконечно длинной лента).

На почвенной карта Уральского региона масштаба 1:1Ъ00 ООО обнаружены семь видов симметрии бор. тзров». На основании их геометрического сходства монно прогнозировать последствия агроэколо-г; веских л мелиоративных мероприятий.

Визуальное распознавание образов, вкчлэнение структур почвенного покрова - процесс субъективный. Поэтому для соъекхивизации выявления изображения полигональных и криволинейных структур земной поверхности различного уровня иерархии приманили инструментальный метод.

4. ОППШО-ОТРУГОРНКЙ АНАЛИЗ СТР. ¿ИМ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ОТДЕДЫЖ ТЕРРИТОРИЙ УРАЛЬСКОГО РЕГИОНА

Проблема классификации структур почвенного покрова значительно, упрощается при иегюльзованип точных -физических методов исследования. Один из них - метод оптико-структуряого малинного анализа ■ (ОСПА.) - -тоже предназначен для автоматизированной обработки изображений, различающихся распределением элементов по глоткости, геометрически;.! и топологическим признакам (Одт^со-структураый манишшй анализ изображений, 1984).

• . Ыетод ОСТА, в дифракционном варианте именуемый оптико-структурным-дифракционным анализом, бал испг-льзс~ан для уви£гкацил: узоров почвенного покрова Уральского региона. С помощью двумарного дифракционного спектра, работающего на основе Зурье-прео-бразевания, проводят пространствашгуз фильтрация с шльз выявления форм и степени упорядоченности макроскопических псчэзеных ос5ьактов.

При оптической дифракции и фотогргфичзской обработке карт ■ извлекается информация о поБтарятгцглсг: деталях рельефа, ях размерности и периодичности.

«"атодика изучения структур земной поверхности с пемс^ьз оптического дифрактсметра разработана Степановым, ¿опаловой, Орловой (1357). Она позволяет выявить," формы z степень уп-;рядст:-нлостн

макроскопических геологических, геоморфологических, почвенных, гесботанических объектов, отобранеквых на топографических картах методом вторых производных (пластики ральафа).

Оптическая фильтрация элементов рельефа мелкомасштабной кар-t:j пластики проведана на различных почвах разновозрастных территорий & easel коры Уральского региона: перки и триаса с черноземами odwacerxtsuuz в сочетании с зйцелоченнши черноземами; четвертич-л'::. гсложекн^, карбона к палеогена с каштановыми и темно-коштано-

почтами; неогена и четвертичных отложений с черноземами со-дош;г пятыми в сочетании с дугово-черноземными почвами к солонцами.

Ь результате обработки фильтрационных картин получены различные стадии формализованного обобщения структур почвенного по.-.-ревь. Слогнин рельефнн2 узор с гидрографической сетью на исходной мзлкомасг.табной карте при ф:шьтргции преобразовывался в двумерные долнгон^льаа*, криволинейное угора. Каг.дий тип рельефа и почвы отличается авоеГ: пространственно". структурной упаковкой и размерами. Но их объединяет ебцее качество'- ячоистость (клетчатость) зле-кеитов рельефа к приуроченных-г. ним почв.

Выявленный ячеистый характер почвенных и рельефных структур, ойрезэваппьл округлостями1, эллипсами, спиралями, подтверждают ыненпв ¡».А.Садовского (1Э03) и К.И.Степанова (1333) о том, что дискретность и иерархизовашюсть верхних толщ литосферы, рельефа и почвенного логова являются результатом самоорганизованности.

Изучение форм отдельных ячеек показало, что их пространственный порядок может служить такке к для поисков полезных ископаемых. Сходством форм поверхности (террасы, уступи, плато, водоразделы, разлога и.т.д.) и связанных о ними природных объектп (пзчзд!, наноси, грунтовые вода, растительность) мчдно выявлять аналогичное ъ мелиоративном отнесении территории.

БЫВ ОДЫ

I. Е диссертации поставлена г. решена задача - с помощью не— г.ейлгх картографических мотсдот; составить почве иные карты (среднее к-.алкомасктаб»шь) Уральского региона с тем, чтобы попять природ;' реальша и абстрактных почвенных к релъефы.'х структур. tea задача выкышялаоь с помсчЫ метода вторых производных (метода пластики • рельефа). Его сущность заключается ъ том, что иэогилси топографической карп;, образуете континуум земной поверхности, прообра-.

зуются методом вторых производных в дисконтинуум, пси этом по точкам перегибов горизонталей проводите морфоясографы, которые позволяют выделить дао основные структурные Формы земной поверхности - выпуклости и вогнутости.

2. Впервые с применением этого метода для Уральского региона составлены средне- и мелкомасштабные почваанке карты на Екатеринбургскую, Пермскую, Челябинскую, Кургане куа области а Башкортостан, а также обзорная мелкомасштабная (Ы 1:1,5 млн.) почвенная качта региона. При построении почвенных карт аа первичной основе -карта пластики - выделялись водоразделы, склоны различной крутизны 1 экспозиции, понижения.

3. Использовалась классификация почв, применяемая научными институтами а Росземпросктом. Нага задача заключалась в поиске связей свойств почв с элементами рельефа, согласуясь с исходными полевыми почвенными картами (LI 1:10 ООО, Ii 1:25 ООО).

4. Доказано, что почвенные карты Уральского региона, составленные методом пластики рельефа, по своим качествам дучеь традгхз-о иных, так как на нлх гран;щы почвенных кан-iypoc (р-сорых производных) болс-э достоверны, точны и обсст ованны. ■ .

5. С Еомоцьв метода пластики, системного подхода и теории симметрии выявлены три основных вида структур почвенного покрова (полигональные, криволинейные, ветзядиеся) и семь типов симметрии бордеров.

6. - Формализация структур земно Л поверхности к почв екпого покрова проведана с помодью оптико-структурнохо ¿^фракционного анализа, при этом выявлен ячеистый характер почвенных е "зльа!яых структур, образованный окрушостями, эллипсами, спптйхяул.

7. Практическое значение выполненных г.оследэваягЗ состоит

в том, что использование результатов позволяет более обоснованно учитывать почвенные ресурсы, точно оценивать воз.'.юзныд последствия иг эксплуатация. Новые областные почвенные карты к- характеристика структур почвенного покрова ?зэгут бкгь полезны для перспективного и текущего длзаироваяия работ, освоения горных территорий.

. пршснекш пр сходству

I. Новые областные почвенные каста спосоЗствугт разд-эдглгн; сельскохозяйственных угодпЗ с учетов свс2стз почв по эдеу-знтау ■ рельефа на три основные груша: водораздела,-склона и долины»

которые рекомендуется обслуживать совершенно самостоятельно.

2. Рациональное использование земель хозяйств с неоднородным почвенным по;фовом возможно лель на основе изучения структу рц (рисунка.) почвенного покроЕа, четкие естественные контуры кс торыX должны быть согласованы с границами шлей севооборота.

3. Почвенные карты хозяйств с отображенной на них структу! ' г^ог_1'.,л':огс покрова позволя. т дать более точную и полную оценку

ЗоЕда. По ним легче подсчитывать площади почв, прина Лагзщие тому или иному речному бассейну, что значительно облегч контроль'за загрязненном почвы, среды, направлением водно-солевого в твердого стока.

4. Б агрономической практике всякая комплексность почв име ет отрицательное значение, т.к. на отдельных частях таких терри торий создаются различные условия для роста и развития культурн растений. Используя новый метод системного картографирования, у танавливагтся ведущие почвы ка водораздельных пространствах, пр речных.склоках и згпадкнлх. :

5. Анализ карт пластп.:д рельефа необхода; для разработка! цротнвоэрозиошщх мероприятий, т.к. на новых картах отчетливо г деллэток степень расчлененности тзрриторий, размещение оврагов, маета зерокдепия потоков талых и ливнсеых бод. Карта помогает зл»"П1лть локализации действительной, чотевциальной и прогнозируо ко» .эрозии.

6. В мелиоративной водохозяйственной практика предлагается sorsotropa и дрены прокладывать строго по тальвегам, а иррига-етонЕув сеть - по водоразделам. При этом прежний традиционный

изеод лостроаная геометрически правильной согл заменяется сети: газа "елочка",

.Во диссертации опубликованы следуюие работы:

Т. Геоматрия структур почвенного пространства опытных учао нов - основа малиоратквно.о проектирования //Всесоюзное совещание по еда, les,докл. Uhhckc 1985, С.В? (в соавторства).

2. Опыт изучения структуры почвенного покрова Башкирии мэ-тодоа пластики рельефа //Ссиваучи.тр^ШФС АН СССР. Пущино, 1387 С.ХШ~1йЭ (в соавторства).

3. Одыт составления мелкомасштабной почвенной карты ыетодо дОластша рельефа на примере Уральского региона //Конферекпия ко

учзцых 2 спеь^алистов. Тоз.докл. Срувзе, TJBB, С.Э-11.

4. Географические особенности структуры почвенного покрова Зауралья //Ш Всесоюзный съезд почвоведов. Тез.докл. Новосибирск, 1989. Ка.4, С.104.

5. Почвенная карта Башкирской АССР. Г/аситаб 1:600 ООО. Ред. коя.:Андронова М.И., Степанов И.Н. и др. ГЗТК, .'5 4, 7Э89 (в соавторстве).

■ '6. Почвенная карта Пермской области. ¡Масштаб 1:700 ХО. Ред. кол.: АндроноЕа М.И., Степанов И.Н. и др. ГУГК, й 4, 1Э89 ( в соавторстве).

7. Почвенная карта Свердловской области. !,!асатаб I:5CO CGQ. Ред.коя.: Андронова М.И., Степанов И.Н. а др. ПТК, '5 4* 1389

(в соавторстве).

8. Использование метода пластики рельефа з прэлгпрезданил и 5орьбе с эрозией.почв //Всесоюзная научная конференция. Тез. дсхл. Ташкент, 1990, С.40.

9. Структура почвенного полова и за значение-для рационального использования, мелиорации и охрана почв //Республиканская научно-практическая конференция. Оз, 1990, С.96-97.

10. Использование метода пластики рельефа при проведении мелиоративных работ //ЦйТИИП. йнф.листок. Орунзе, 1990, й 21 (в соавтора асе).

П. Классификация структур почвеш'с-го покрсаа 7гальснзго региона на основе оптико-структурного анализа //Межвузовская научно-практическая конференция. Тез.дскл. Срупзэ, ISSG* С.50-51.

12. Новый метод почвенного паргографаровангя з■оелгскохозяй-стеь.шом производстзе //Всесоюзная конференция молодых учанах и специалистов. Тез.докл. Москва, 1321, С.43.

13. Повышение плодородия почв Курганской области с учете:* структуры почвенного постава //Конф<^енц::я молодых уча них и специалистов. Тез.дскл. Минск, 1991, С.58.

14. Метод пластики рельефа в крупномасштабно:.: картографировании /Днф.листох.ЕилЕек, 13Э2, 68.

15. Структура шчзенного проотганства Курганской облстг. ' //Víaф.листок. Бизкек, 1992, Д69,