Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Структуры почвенного покрова юга Европейской России

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Структуры почвенного покрова юга Европейской России"

2 фф5фс1Ш?АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

.. - ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ V О 11 ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. В.В ДОКУЧАЕВА

цЗ®'*9

На правах рукописи УДК «314:63147:631434

КОРОЛЮК ТАТЬЯНА ВАСИЛЬЕВНА

СТРУКТУРЫ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ЮГА ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ (на примере равнинного Предкавказья)

Специальность 03.00.27 - почюведенке

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на сонсхаляе ученой степени доктора географических наук

Москва -1997

Работа выполнена в отделе Генезиса, географии 'и классификации почв Почвенного института им. В.В.Докучаева РАСХН.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук И. А. СОКОЛОВ

доктор географических наук Б. В- ВИНОГРАДОВ

доктор биологических наук И. С. УРУСВВСКАЯ

Ведущая организация: Институт Географии Российской Академии Наук.

Защита диссертации состоится "сЛ^ЗА»<$ 1997 г. в "-т^-" час. на заседании диссертационного совета Д. 020. 25. 0 при Почвенном институте им. В. В. Докучаева РАСХН по адресу: Москва, 109017, Пыжевский пер. , дом 7.

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

Отзывы на диссертацию в 2-х экземплярах, заверенные печатью, просим присылать по указанному адресу диссертационного совета.

Автореферат разослан . 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук ' • И. Г. Любимова

ОБЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

60-а годы текущего столетия ознаменовались в науке двумя событиями, которые можно считать революционными. Первое из них - развитие новой методологии почвенно-географических исследований, основанной на учении о структуре почвенного покрова (СПП). Основы учения, заложенные в трудах В. М. Фридлан-да, получивших мировую известность, продолжают развиваться последователями его школы. Второе - связано с появлением космической съемки и стремительным проникновением материалов дистанционного зондирования во все отрасли науки о Земле. Разработка теоретических и методических основ использования аэрокосмических методов в почвоведении связана в первую очередь с именами Ю. А. Ливеровского, В.Л.Андроникова, М. С. Симаковой, Ю. С. Толчельникова.

Неоднородность почвенного покрова (ПП) южной части Европейской России изучалась на протяжении текуоего столетия. В первой его половине шло накопление фактического материала, попутно с которым ставились некоторые вопросы происхождения и эволюции неоднородности. Результаты исследований опубликованы в работах Богдана (1900), Димо и Келлера (1907), Козефо-вича (1929), Глазовс;.ой (1939), Розмахова (1940), Ивановой и Левиной (1953), Ивановой и Фридланда (1954), Будиной (1964). С появлением концептуальной статьи Фридланда в 1965 году они значительно активизировались. Основным направлением оставалось накопление фактических сведений об отдельных почвенных комбинациях (ПК), их антропогенной и естественной эволюции. Одновременно разрабатывались принципы типизации структур, методы их картографирования и рекомендации по их применению. Однако природное разнообразие СПП, общие закономерности их формирования и географии в регионе,d связи с его зональными и литолого-геоморфологи'ческими различиями остается практически неосвещенными. Причина этого не только во все еще недостаточном использовании материалов аэро- и космической съемки, но и в ограниченности обычно извлекаемой из них информации: компонентного состава структур, долевого участия компонентов, их размеров и геометрической формы. Однако возможности аэро- и космических снимков значительно вире. Их анализ позволяет вскрыть причины пространственной дифференциации ПП, изучить

разнообразие и взаимоотношение СПП внутри природных ландшафтов и при их смене. Данная работа посвящена развитие и' синтезу двух перспективных направлений почвоведения - учения о СПП и дистанционных методов их исследования и картографирования.

Особая актуальность подобных исследований в аридной и субаридной зонах Европейского юга России определяется двумя Факторами. С одной стороны - сосредоточенностью наиболее ценного фонда богарного и орошаемого земледелия страны, а также обширных ее пастбищных угодий. С другой - интенсивным развитием процессов антропогенной деградации и опустынивания.

Цель проведенных исследований - в сравнительно-географическом анализе условий формирования, выявлении разно-образия и особенностей географии СПП в степной, схостепной и полупустынной зонах Европейской России по материалам аэро- и космической съемки с использованием данных полевых исследований и литературных источников, а также в разработке научно-методических основ картографирования на базе традиционных и компьютерных технологий.

Для достижения этой цели были поставлены задачи:

- изучить на основе материалов дистанционных съемок особенности СПП низких уровней организации в автономных, транзитных и подчиненных ландвафтах на фоне зонального и литоло-го-геоморфологического разнообразия природных условий южной части Европейской России; < •

- установить общерегиональные закономерности фбрмирова-ния СПП на разных уровнях организации, на основе единых принципов 'типизации структур;

- разработать диагностику основных типов СПП по материалам аэро-' и космической съемки;

- составить альбом эталонных аэрофотоиэображений компонент визуальной диагностики СПП и основу дистанционного экологического мониторинга за состоянием природной среды и деградационных процессов,

- разработать понятие почвенных карт повыиенной информативности: их назначение,' содержание и отличительные особенности.

- разработать научно-методические основы создания почвенных карт на основе компьютерных технологий обработки многозональных изобрахений и сопутствующей информации.

Объекты и методы исследования. Основные исследования выполнены в равнинном Предкавказье - регионе тотального антропогенного воздействия. Благодаря уникальному географическому положению на его территории проявились все почвенные зоны и подзоны Европейского юга России.- Более того, здесь наоли отражение почти все литолого-геоморфологические области этой территории (рис. 1). . Это позволяет рассматривать объект исследования как модель Южно-Европейской России.

Работа выполнена в Почвенном институте им. В. В. Докучаева РАСХН. В основу исследований положен сравнительно-географический метод познания. При наземных исследованиях использовались методы марарутных объездов и вложенных ключей (Белобров, 1971). При анализе материалов дистанционных съемок применялись визуальный и визуально-инструментальный методы, а также цифровая обработка дистанционной информации на экспериментальном комплексе обработки аэро-космических изображений ЭКОАКИ. (Союэгипроводхоз), анализаторе изображений Периколор-2000 и персональном компьютере. При разработке визуальной диагностики СПП по аэроснимкам использовался метод эталонирования (Аэрофотографическое эталонирование и экстраполяция, 1937). Обработка многозонального сканерного изображения выполнена Е. В. Цербенко (НПО Планета) методом кластерного анализа по алгоритму, ' разработанному В. В. Асмусом с соавторами, (1987, 1988). Для почвенной интерпретации результатов цифровой обработки предложен оригинальный графический метод.

Изучение СПП на низких уровнях организации проводилось на 11 макроключах обцей плоцадью около 2. 5 тыс. кв. км, расположенных в разных литолого-геоморфологических областях степной и сухостепной зон и характеризующих неоднородность ПП в автономных, транзитных и подчиненных ландвафтах. Изучение СПП на высоких уровнях организации выполнено по материалам космической съемки 6 использованием тематических карт, а также с учетом закономерностей пространственной дифференциации ПП, установленных для низких уровней организации. СПП полупустынной зоны охарактеризованы по материалам дистанционных съемок и литературным' данным. ''

Научная новизна и практическая значимость работы. На примере равнинного Предкавказья впервые проанализирован комплекс факторов пространственной дифференциации ПП 'аридных и

Рис. 1,-

ПОЧВЕННО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ СУББОРЕАЛЬНЫХ РАВНИН ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ По материалам Г.В.Добровольского, И. С. Урусевской, Н. Н. Розова (1982)г П. П. Чихикова (1968; В. Е. Воляник и С. Н. Коптеловой (1960)

М^гчич-аЛ 1т ЯПППППП

ючим-ноитписш ОШСТ1 I - impiuiu шотши i crtnaar, S - пццииш i ut-final.

RUnin 30(1 (ЮДЗОП) I - черяозеков обшовеввш i mil treni; II • тет-шшови i вавта-imi trn cyiol cm»; HI - сшю-шшош t «ури юн юдувуств.

■ПШШ iromin a - liao-Tipaatciai, t - Иредивизсдаа, в - linopycciai, r - Завоисш, g - Восмчю-иредпвшсш, i - Joiciai, i - Свргово-Завопсш, i - îjiiacnlciaj

(гапш OWTi 1 - Зрозвоввае aaato aiocio-ipiaiicriie знашьво-дывваааьво-сушввстве ia lopei-iil юролн. lpeo6iajait червозева обшовеваае; il вавбодее васош аозацш - червозеав вадеаочек-m, ооодзокввае i ccput десаве воин 2 - 9роэвоваае равша с обрадевааав topna«a pénela la jib-мшво-дедвввашад тренчавд ranal. Черноземы обвшвемае cime, союаца, сипе вочвв. 3 -Зро-моввае равша водввсто-увивсгае дессовва cyramctae. Червозеяи обвиовеввие i вше. t - Umi-iiuib i дреавеашввашае ддосаве дессовае супвввсга* равша. Червоземн оСановеше шеогвдрч-aoptaae срердводвве. S • »ддаввадио-деамовве равша iiociie cioicrue аесчаво-пшсгае. Dpinop-ciae соаовчада, ToHiao-(oioiiH, аугово-бомтние, швеванаве, вуговае i шово-червозетие вочва. I - Jptsnuii! раввваа гашетке мшию-цешшш ciriimrw i nimmt и аорекш породи. Чераозеав обвновеввае а айве. 7 - Кореше равша вошсто-уаанстие noipoeao-cyriBBBcree. Чермзева обаиовсввие i uiae, а г. ч. содоцеватае. S - iimiaiuae i цеваеадшваивве шсие nccoiie равша. Червозем впав анояодвве а обатвеввае средвеходвае. 9 - Зроэвоввае вошсто-уаадастве дессовае аепосугшвсгве равша. (аагааовве вон. 10 - Эрозюте вошсго-увадвстае раваааа дессовае ciriaiactae. (автавовк сошвеватве шва a ммаеаса. 11 - Шшииш ■ древ-веадававашае равша вюсие cinmctae а гдшсгае. Содовда, сомами, штамвие смовцеватае аочва, BI coûtant a дшаемв. 12 - Зрозмше равная jtaiactae эаваааамо-дешваднае супвва-crae i rniicta« «a lopeiaai юрода!. IiiraiOBie a laBtaioaie соювцеватае почва, сомацв. 13 - Зро-заопае раапва водввсто-паштае дессом» i аессоввдпе cytamcta«. (ein-uitiim вочва, a toa ши tguitei»». 14 - Шпиши ■ ппкшмшк рампа носче супмнсгае i гниет ареввудестаеаво аессоаадаае. Teaio-iaitaioiae аочва, в toi ncie сошдеватае. 15 • «орет равша носпе весчаво-павасгае. Стдо-иатавовае а бури aoiyiycfiiBiae coioaqeiatae аочва, содовда, со-Ю||. Содоадоаве довамм а весчаг е аассава. 1( - Hopciae в древдеаддаввадмае равша адоно-до-lacTB« аесчше частвио с эоаово! аерерабоио1 CieTio-iaitaioeai аесчааае а суаесчааве аочва равна, грвдови, буграетае, tapíame «cía, lyroio-iairaacBie вочвы а сомачна. 1? ■ tiiHiaiuo-дедиовве равша иосш сдовста» оесчаао-гшветае. lyrosue, аиаваааьаае ■ аугово-бошвае почва, содоачан. II - Шмвэшо'-деьтовве раввава вюсие саоастве аесчио-гаввасги. lyroaae, auna-iivaie a аугово-боаотме почва, coiobbbib, cierio-iaitaaosae a tecia. 19 - 1редгорвае вреввудествев-во вроиввашае paaitai toiiicto-гваисги глиста» а стпваастае, местам дебаеаатве. Червозеиа аадемчеавае, curie, серае a tem-upu ипн со вгорм гтетя горвзоагои 20 - Врвдгорне вреввудесгаеаво ipunuiuii равша вошсто-уиистве гшасгао i супшстае аесгава 'дебаеваш. UptoM«» osaiioiesiae ptjioi miaocti, a toa чвем ceioneiatae, союдв. t atitoiee iicoiii iou-im - ropio-десию сер» вочаа.

Дц^а*Ааампкш вмйввп

Зрозаоави вито aiocio-yiàiicrae зшаааш-дешаашо-сугпнсгве ta lopeiaai вородад. ШШШЕШ- Зрозвонве ранне вошсто-уваастве дессовае a iec:an;i>9 сцпвввстае (а), yiaiicrae Maniiiii-jeiiiiuw-crnimro ia lopeiaai юрода: ((), цзсттцоОм и uno-дедаваа icpeaiu (rpetinai) пи (в). i i- Порете раваааа вонасто-увадастае toipcBio-cyriiiicriw.

Ш1- Шаваадик i доввеаддвввааьаав.раввавк iiociai cyriiiacfie a riaaictie аремгдвсгвепо дессовадааа.

И^^З- Uimmii yiwm равша aiociie uoictae ucuM-'iiiacrse. г г I i'i I- Hopciae раиш пост деечно-гпвветае (a), iiocio-boiiictb» весчааае, часгачво с зоюво! Mpepa(ctiof (О.

ES3- 1редгорвае вреаврдвствет ародавааанае раина воднего-уааааоав гаааасгав и супшсгве, мсгааа |е(аевагн.

/>шцЛ - баоишпчест oüacrel; - аочае.ш Э0|; v—V tpcBBiqii; - OipjrOB

субаридных территорий России, выявлены особенности их географии и относительная значимость на разных уровнях пространственной организации.

На основе анализа относительной значимости природных Фак торов в образовании СПП впервые сделан вывод о превалировании литофактора в формировании меэо- и микроструктур, роль которого проявляется не только благодаря пространственной смене пород, но и через их свойства, определяющие форму и степень влияния других факторов.

На основе факторно-генетической типизации СПП впервые проанализированы в сопоставлении особенности и генетическое разнообразие мезо- и микроструктур ПП основных литологических генераций: на лессовидных отложениях, на олигоцен-нижнемиоце-новых глинах, на пестрых по составу породах среднего и верхнего миоцена, на песках древнеаллювиального генезиса. Составлен перечень мезо- и микроСПП основных генетических типов и подтипов, формирующихся на этих литокомплексах, который включает характеристику факторов и процессов дифференциации, а такхе свойств самих структур. Выявлены общерегиональные закономерности генезиса и географии СПП на разных уровнях организации.

Эти результаты могут послужить дальнейвему развитию учения о СПП, об их географии, генезисе и факторной обусловленности свойств.

Для целей изучения и картографирования неоднородностей ПП в работе предложена визуальная и интерактивная диагностика основных генетических типов и подтипов СПП степной, сухостеп-ной и полупустынной зон по материален аэро- и космической съемок. В основу системы визуальной диагностики положен метод эталонирования. Составными компонентами этой системы являются диагностические таблицы, специализированная классификация рисунков аэрофотоизображения (РАФИ) СПП и Альбом эталонных аэрофотоизображений ЧАФИ) структур этих природных зон. Эти материалы представлены в приложениях, вынесенных во II том диссертации. Предложенная визуальная диагностика достаточно проста в употреблении и может быть использована в практических работах по картографированию с применением аэроснимков. Альбом эталонных изображений благодаря точной привязке последних мохет послужить основой для мониторинга за состоянием

природной среды и деградационными процессами. Интерактивная диагностика ПП и его структур основана на разработанном методе почвенной интерпретации по результатам цифровой обработки данных многозональной космической съемки, который позволяет выполнять депнфрирование на землях сельскохозяйственного использования при плотности посевов до 60*. Комплекс методов визуальной и интерактивной диагностики СПП полохен в основу технологической схемы составления компьютерных почвенных карт.

На основе системного подхода к изучению ПП и применения методов дистанционного зондирования в почвенной картографии предложена трактовка понятия почвенной карты высокой информативности и разработаны методологические основы создания компьютерных почвенных карт (при участии В. В. Цербенко).

Защищаемые положения:

1. ПП равнинного Предкавказья характеризуется высокой степенью неоднородности^ По материалам аэрофотосъемки и наземных ключевых исследований здесь выявлено более 100 разновидностей мезо- и микроструктур, различающихся по составу,

сложности и контрастности, по причинам образования и устойчива

вости к антропогенному воздействию.

2. Генетические разнообразие и сложность СПП на низших уровнях организации специфичны для основных литологических ге нераций региона. Эта специфичность связана не столько с пространственной неоднородностью пород в генерации, но прежде всего с их специфическими для генерации свойствами, определяющими процессы формирования мезо- и микрорельефа, возмохность образования верховодки, проявления фито- и зоофакторов и т. п.

3. На макроуровне организации образование СПП обусловлено литолого-морфостру.ктурным и гидрофакторами. В условиях ли-тологической однородности - на лессовой равнине - и единой морфоструктуры - на склонах Ставропольской возвышенности -выявлено также влияние зональности. Оно выражено не только в смене зональной компоненты структур, но и в изменении интенсивности дифференциации ПП.

4. Почвенные карты высокой информативности как картографическая база данных системного анализа ПП 8 целях,определения путей оптимального использования земель, их оценки и возможностей мелиорации. Непременнноа условие их составления -

s

использование материалов дистанционных.съемок в качестве обязательной основы. Их содержание отражает характеристику прост ранственной неоднородности, качественно-количественную характеристику важнейших параметров ее компонентов (в особенности лимитирующих плодородие), а также характеристику факторов пространственной дифференциации. Их отличительная особенность - более полная и объективная передача ареалов СПП и их компонентов и характеристика причин дифференциации ПП.

5. Система ризуальной диагностики СПП по мачериалам аэрофотосъемки, которая объединяет диагностические таблицы, спе циалиэированную классификацию рисунков аэрофотоизображения и Альбом эталонных изображений. Альбом включает 46 аэроснимков или их фрагментов с точной географической привязкой и подробной аннотацией и может служить основой экологического мониторинга за состоянием ПП и развитием деградационных процессов.

6. Технология интерпретации СПП по результатам цифровой обработки многозональной космической ^информации, которая вклю чает картографический анализ распределения спектральных классов в географическом пространстве, анализ их спектральных образов и распределения классов в координатах разностей спектральной яркости в зеленом и красном, ближнем ИК и красном каналах съемки.

7. Методологические основы создания компьютерных почвенных карт, включающие: структурный подход к изучению и картографированию ПП; использование материалов дистанционного зондирования и наземных исследований в качестве основного источника информации о СПП;- использование комплекса сопутствующей информации (картографической, статистической и т. п. ) и компьк терные технологии обработки всего массива информации.

Апробация работы. По материалам диссертации опубликованс 42 печатных работ, в том числе в соавторстве. Результат» исследований представлены на Y, YI, YII Делегатских съездаа Всесоюзного общества почвоведов (Минск, 1977; Тбилиси, 1981; Ташкент, 1985); YIII Всесоюзном съезде почвоведов (Новосибирск, 1989); II Съезде почвоведов России (Санкт-Петербург, 1996); 1-ой Всесоюзной Конференции "Биосфера и климат по данным космических исследований" (Баку, 1981); Научной конференции "Докучаевское почвозедение 100 лет на службе сельской хозяйства" (Москва, 1983); Всесоюзном совещании "Аэрокосми-

ческие методы в почвоведении (Москва, 1989); Симпозиуме рабочей группы по дистанционным исследованиям при Y Комиссии Международного Общества Почвоведов (Будапешт, 1988); Всесоюзной конференции "География и картография почв" (Москва,1993); Международном симпозиуме "Структура почвенного покрова" (Москва, 1993); XYII Международной картографической конференции (Барселона, 1995).

Работа выполнена в отделе Географии, генезиса и картографии почв Почвенного института им. В. В. Докучаева при содействии и дружеской поддержке заведующего отделом, доктора сель скохозяйственных наук В. Л. Андроникова. Автор глубоко приэна-телей докторам наук И. К. Лебедевой, Н. А. Ногиной, В. И. Панковой, В.Н.Рудневой, М. С. Симаковой, хоторые неоднократно помогали ценными советами на разных этапах работы.

Структура и объем работы. Диссертация состит из введе-них. пяти глав и выводов. Общий' объем рукописи!? vi/ страниц, включая -^таблиц, рисунков и 19фотографий. Список

литературы включает У&Т- названий.

СОДЕРЖАЩЕ РАБОТЫ.

ГЛАВА I. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУР ПОЧВВННОГО ПОКРОВА РАЬННННОГО ЛРВДКАВКАЗЬЯ. °

Факторы образования структур почвенного покрова. "Вполне естественно,"- писал В. М. Фридланд (1972), что "факторами, обусловливающими возникновение почвенных комбинаций, то есть причинами, определяющими дифференциацию компонентов почвенных комбинаций... являются те же факторы, которые создают и почвы. " (Стр. 100). К их- числу он относил рельеф, породы, грунтовые воды, растительность, животный мир и деятельность человека. Исключение климата мотивировано двумя причинами. Во-первых, зависимостью микроклимата oí других факторов, в первую очередь от мезорельефа и растительности. Во-вторых,, масштабностью проявлений макроклиматических различий, создающих зонально-провинциальное строение строение ПП. С позиций формирования СПП, отмечает В. М. Фридланд, макроклимат выступает скорее как нивелирующий фактор, нежели дифференцирующий.

Говоря о независимости, трудно назвать действительно независимый фактор. Таковыми, прежде всего, не являются растительность и животный мир. Даже рельоф, который традиционно относят к основным причинам дифференциации ПП, не является

независимым. Ею морфоскульптура - следствие экзогенных процессов, предопределенных свойствами породы. Их интенсивность зависит от макроклиматических изменений и от глубины грунтовых вод. Наконец, развитие морфоскульптуры связано также с деятельностью животных и влиянием растительного покрова и трансформируется под влияние антропогенного фактора. Что касается макрорельефа, то его роль проявляется не только в из* 5 •

менениях зональной компоненты структуры, но и в интенсивности дифференциации ПП благодаря воздействию на другие факторы.

Время было исключено из числа факторов пространственной дифференциации в виду того, что оно не является непосредствен ной причиной дифференциации, хотя нередко служит ее первопричиной. Это замечание в значительной мере справедливо и по отношению к климату.

Таким образом, климат и время, не являясь факторами, обусловливающими дифференциацию ПП, могут тем не менее рассматриваться как предопределяющие ее интенсивность. ,

Итак, в зависимости от характера воздействия, непосредственного или опосредованного, факторы пространственной■дифференциации ПП могут быть разделены на две группы: обусловливающих или предопределяющих этот процесс. К первым относятся рельеф, порода, грунтовые воды, растительность и животный мир. Ко вторым - климат и время.

Особого внимания заслуживает антропогенный фактор. В равнинном Предкавказье практически не сохранились ландшафты, незатронутые хозяйственной деятельностью человека. Воздействуя на природные, этот фактор создает особые, в большей или меньшей степени измененные условия для их функционирования, в то время как исходные не сохранились. В зависимости от степени этих изменений он может и предопределять, и обусловливать дифференциацию. В первом качестве он воздействует на СПП богарной и даже ороваемой павни. Во-втором - на СПП, образовав-пиеся в результате техногенеэа. В целом же структуры равнинного Предкавказья можно отнести к природным образованиям лищь с известной долей условности.

В.В.Докучаев подчеркивал, что все "агенты -почвообразо-ватели суть совершенно равнозначные величины" (1950, ^стр. 318) Это не означает, что каждый фактор всегда, и везде, и в равной степени влияет на процесс почвообразования (или дифферен-

циации ПП). Но только совокупностью причин, а не одной из ни* и можно объяснить всю совокупность различных особенностей на-■их поча (и, добавим, многообразие структур ПП). Таким образом, при обязательном совокупном действии всех природных факторов их относительная значимость может меняться со сменой природного ландаафта и уровней организации структур ПП.

Характеристика факторов пространственной дифференциации почвенного покрова равнинного Предкавказья. Почвообраэупщнв породи. По литературным данным и материалам собственных исследований рассматриваются свойства основных литологических генераций как первопричины специфических форм проявления других факторов дифференциации ПП, прежде всего рельефа и грунтовых вод.

С позиций формирования СПП важнейаим свойством наиболее распространенных лессовидных отложений является просадоч-ность. Отмечается общая тенденция ее усиления с запада на восток, нарушенная на юго-востоке (Терско-Кумское междуречье) в связи с облегчением гранулометрического состава породы.

•Просадочность лессовидных отложений - одна из причин фор мирования мезо- и микрорельефа лессовых равнин. Другая связана с' Их податливостью размыву и дефляций, обусловленной преобладанием в них легко выветриваемых минералов.

Характерными свойствами олигоцен-нижнемиоценовых глин (майкопская серия) и их элюво-делювия, являются их минералогический состав, определяющий способность к набуханию и усадке, и возможность развития слитогенеза и оползневых процессов, а также засоленность и высокое содержание обменного натрия. С позиций формирования СПП особенно важно варьирование этих показателей, связанное с варьированием степени выветре-лости пород и условий, грунтового увлажнения.

Породы среднего и верхнего' миоцена представлены чередованием глин, суглинков, песков и супесей, плит песчаников, известняков, мергелей и их цебня и создают сложную мозаику ючвообразукщих пород на.волнистых водоразделах и в верхней 4асти их склонов. .Резко различаясь по своим водно-физическим, симическим и физико-химическим свойствам; они определяют про-:транственную неоднородность почвенного покрова по увлажнению < засоленности, эродированности, солонцеватости, щебнистости ■ т.п. На склонах, уклоны которых олизки или менее угла паде^

ния пластов комплекса, более однородные четвертичные делювиальные глины и суглинки обусловливают 'сглахивание контрастов в почвенном покрове. На более крутых склонах, а также на склонах, где уклон поверхности и угол падения пластов имеют противоположную направленность, на контакте коренных пород и четвертичного делювия контрастность почвообразующих пород возрастает, усиливая сложность и контрастность формирующегося на них почвенного покрова.

Одна из ярких особенностей песчаных отложений - высокая податливость их ветровой эрозии. Дефляция и зарастание перевеянных песков формируют спектр специфических динамичных форн мезо- и микрорельефа, изменяющихся под их влиянием.

Таким образом, свойства основных комплексов почвообразующих пород Предкавказья предопределяют вахнейпие экзогенные процессы, ведущие к образованию мезо- и микроформ рельефа и сформированию ПК класса сочетаний и комплексов, ьариаций и пятнистостей. Пространственная же пестрота пород непосредственно отражается на дифференциации ПП, обусловливая формирование мозаик и сочетаний-мозаик.

Рельеф. В соответствии со схемой геоморфологического районирования Н. В. Думитраоко (1966) в равнинном Предкавказье развиты восемь макроформ рельефа: 1) эрозионно-аккумулятив-ная субгоризонтальная равнина Азово-Кубаниской низменности; 2) аккумулятивные субгоризонтальные дельтовые равнины Кубани и Терека; 3) эрозионно-аккумулятивная субгоризонтальная При-кубанская равнина; 4) структурно-денудационное наклонное плато Ставропольской возвышенности; 5) эрозионно-аккумулятивные наклонные равнины склонов Ставропольской воэвывенности; 6) структурно-денудационные равнины Предкавказской западины и депрессий с обращенными формами рельефа (Невинномысская, Ян-кульская); 7) аккумулятивно-морская и древнеаллювиальная суб-гориэонтальные равнины Терско-Кумской низменности и 8) акку-мулятино-морские субгоризонтальные равнины террас Маныча. Возникновение этих Форм обусловлено тектоническими причинами.

В формировании морфоскульптуры района, то есть его мезо-и микрорельефа, вахную роль сыграли литологические особенности. Здесь развиты шесть генетических типов мезо- и > микрорельефа, предопределенных свойствами почвообразующих и подстилающих пород: зрозионно-денудационный, водно-аккумулятивный,

суффоэионно-просадочный, гравитационный (оползневой), дефляционный, бугров вспучивания (гильгайный). Частота встречаемости этих форм в ландшафте и степень развитости обусловлены геоструктурой территории, историей ее развития, климатическими условиями и глубиной залегания грунтовых вод.

Равнинам, сложенным лессовидными породами, свойственно проявление эрозионных и суффозионно-просадочных процессов с образованием форм рельефа соответствующего генезиса. Тектоническая структура территории, ее абсолютные отметки и относительные превышения над местным базисом эрозии, мощность лессовидной толщи, интенсивность осадков в теплый период года определяют интенсивность эрозионных процессов. Оптимальное сочетание этих условий предопределило наибольшую развитость Эрозионных форм рельефа в Центральном Предкавказье, на склонах Ставропольского поднятия. Развитие суффозионно-просадоч-ных явлений связано с мощностью лессовидной толщи, существованием периодически промывного режима и возможностью формирования в ней "мертвого горизонта" (Высоцкий, 1898). Мощность последнего определяет потенциальные объемы просадочности и зависит от глубины промачивания и глубины капиллярной каймы

о

грунтовых вод (Балаев, 1983). Благоприятное сочетание этих условий, то есть взаимодействие рельефа с литологическим и климатическим факторами обусловило наибольшее развитие молодых форм суффозионно-просадочного рельефа на северо-востоке и востоке лессовых равнин Предкавказья, в сухостепной зоне.

Современные формы мезо- и микрорельефа песчаных равнин Восточного Предкавказья имеют преимущественно дефляционное и дефляционно-фитогенное происхождение. Климатические условия -сухооть и сильные ветры - благоприятствуют их развитию. Однако, при близком залег.ании грунтовых вод дефляционные процессы заторможены. С обсыханием территории и усилением процессов засоления интенсивность их нарастает.

На равнинах с неглубоким залеганием олигоцен-миоценовых глин развиваются процессы эрозии, а также специфические гравитационные (оползневые) процессы и процессы вспучивания грунтов. Литологичёская обусловленность их усиливается климатическим фактором - преобладанием осадков в теплое время года н ливневым характером•их выпадения. Этот же фактор в сочетании с подстиланием водонепроницаемой породой и образова-

нием верховодки способствует развитию на склонах оползневых процессов и соответствующих форм рельефа. Ливневой характер осадков в условиях выхода глин (структурный фактор) р плоского рельефа обусловливают формирование микрорельефа гильгай.

На структурно-денудационном плато преобладают эрозионные процессы и соответствующие формы мезорельефа. Встречается также гравитационный тип мезо- и микрорельефа, обусловленный выходами миоценовых глин.

На аллювиальных и аллювиально-дельтовых равнинах развиваются водно-аккумулятивные процессы. В дельте Кубани с ними связано формирование преимущественно меэоформ. В Терской дель те этот тип рельефа представлен как мезо-, так и микроформами. Преобладание последних в приморском районе и молодой дель те логично связать с очередным изменением знака колебаний уровня Каспия. В формировании рельефа дельты в пустынной зоне активно участвуют такхе<процессы дефляции с образованием соответствующих мезоформ рельефа.

Таким образом, процессы образования и генетические формы рельефа тесно связаны с влиянием других природных факторов, что не позволяет рассматривать рельеф как безусловно независимый фактор пространственной дифференциации ПП.

Грунтовав води. Как фактор пространственной дифференциации, грунтовые воды всегда действуют совместно с другими факторами, обусловливающими различия их воздействия. Чаще всего в этой роли выступает рельеф (Фридланд, 1972). В разделе приводится характеристика условий и глубины залегания грунтовых вод.региона, их минерализация, и химизм, на основе которой в заключение сделаны следующие выводы.

Грунтовые воды определяют пространственную дифференциацию ПП на мезо-, реже микроуровнях его организации. Однако, в некоторых случаях, например, в дельтовых равнинах, они обусловливают формирование и макроструктур.

На лессовых равнинах возможности влияния грунтовых вод определяются условиями мезорельефа и реализуются в подчиненных его позициях: в нижних частях склонов, в долинах рек и в лиманных депрессиях. На поверхностях, сложенных элюво-делюви-ем олигоцен-нижнемиоценовых глин, связь грунтовых вод с рельефом неоднозначна. Нарушения ее проявляются при неглубоком залегании элювия, в котором формируется верховодка, то есть

обусловлены литофактором. На породах пестрого состава, а также в песках древнеаллювиальных равнин в дифференциации ПП проявляется тесная взаимосвязь всех трех факторов.

Таким образом, грунтовые воды как фактор образования неоднородности ПП всегда взаимодействуют с рельефом или литологией или с тем и другим одновременно. Их роль в комплексе может быть различной. В полугидроморфных ландшафтах они усиливают дифференциацию, вызванную другими факторами, являясь средством перераспределения водорастворимых соединений. В гидроморфных ландшафтах являются ее основным условием.

Хлнмат. Его роль наиболее заметна на одном из самых высоких уровней организации ПП (подокруг) в пределах обширных лессовых равнин. Переход из одной почвенно-географической зоны (подзоны) а другую означает здесь не только смену зональной компоненты, но и изменения в интенсивности суффоэионно-просадочных и эрозионных процессов. В пределах зоны (подзоны) варьирование отдельных климатических показателей влияет на СПП меэо- и микроуровней организации через воздействие на интенсивность процессов .эрозии, дефляции, оползневых процессов, засоления и т. л. , обусловленных рельефом, породой, грун-

о

товыми водами. На серии карт изолиний и графиков проанализирована география таких показателей, и выявлены некоторые региональные различия. . Их связь с особенностями СПП требует дополнительного изучения.

Растительность. В условиях столь экстенсивного и интенсивного вмешательства человека в природу влияние растительности на пространственную дифференциацию ПП степей практически отсутствует. Вместе с тем, лесополосы, препятствуя дефляции, служат причиной образования новых микро- и мезоформ рельефа, вызывая пространственную дифференциацию внутри поля, а в песчаной полупустыне важным рельефообразуюцим фактором является естественная растительность.

Животный мир. Влияние этого фактора наблюдается преимущественно в "полупустынной, менее освоенной части региона и проявляется прежде всего в нарушении растительного покрова и эпустынивании территории в результате неумеренного выпаса, с этим фактором связано также образование специфического микро-5угоркового рельефа, создаваемого колониями землероев.

Время. Его влияние на пространственную дифференциацию ПП наиболее очевидно в Терско-Кумской низменности.' Сн.о связано здесь с различной длительностью континентального периода развития и аридиэации территории, пережившей с середины четвертичного периода несколько циклов колебания уровня Каспийского моря. Здесь установлены четыре стадии развития ПП и его струк тур - гидроморфно-гидроаккумулятивная, мезогидроморфная, па-леогидроморфная и протерогидроморфная, - отражающие нарастание аридизации (Можарова, Федоров, 1988; Добровольский и др. 1991). С удалением от побережья Каспия изменяется состав СПП, их сложность и контрастность. В составе структур отмечается появление и увеличение доли зональных почв, песков и солонцов с последующим вытеснением последних на протерогидроморфной стадии. В изменениях сложности и контрастности СПП на разных стадиях развития наблюдаются противоположные тенденции: возрастание их затем сменяется снижением.

Хозяйственная деятельность человека. Как отмечалось ранее, вся территория равнинного Предкавказья представляет собой арену хозяйственной деятельности человека. Пастбища песчаных равнин Терско-Кумской низменности в настоящее время пе-рехивают очередной период перегрузки. Увеличение нагрузки на их ПП приводит к усложнению его структур, возрастанию доли развеваемых песков в их вариациях и пятнистостях со светло-каштановыми почвами. Центральное и Восточное Предкавказье почти полностью заняты богарными пахотными угодьями, среди которых встречаются орошаемые массивы (11. IX от площади пашни). ( Попов, 1985). Влияние распашки на структуру ПП отражают две противоположные тенденции - выравнивания и усиления неоднородности. На лессовых равнинах Ставрополья в настоящее время наблюдается упрощение структуры и выравнивание ПП за счет выравнивания микро- и мезорельефа и ослабления процессов дифференциации. На водоразделах Азово-Кубанской равнины отмечена обратная тенденция - усложнения структуры за счет распашки верховьев речной и овражной сети, нарушения естественной дре-нированности и подтопления исходно автоморфных черноземных почв. Еще более серьезные нарушения СПП проявляются при орошении. Под его воздействием меняется не только водный режим и свойства почв. На лессовых равнинах идет также перестройка микрорельефа и взаимосвязей между компонентами структур (гла-

ва IX). На первом этапе освоения (около 10 лет) это ведет к усложнению структуры по сравнению с первоначальной с последующим упрощением ее на втором при отсутствии серьезных нарушений технологии. Подобная тенденция отмечена также Стасюк, Быковой и Федоровым (1988) для рисовников в дельтовой равнине Терека. Как отмечал В. М. Фридланд, СПП ороваеных земель может служить показателем их мелиоративного состояния (1972).

География и формы проявления природных факторов пространственной дифференциации почвенного покрова. Анализ географии факторов пространственной дифференциации ПП позволяет заключить, что разным уровням его организации свойственны определенные группы факторов и форны их проявления. На макроуровне обычно отмечают исключительную роль рельефа, его морфо-структуры. Ее влияние в наибольшей мере выражено на лессовых равнинах Предкавказья в силу их протяженности. Однако, на некоторых других его территориях рельеф уступает определяющую. роль в формировании неоднородности ПП. На Ставропольских и Прикалаусских высотах последняя в больвей степени обусловливается литофактором, который.проявляется в сложной пространственной смене пород разного генезиса и состава. С другой формой проявления этого же фактора - развитием относительно однородных пород с ярко выраженной спецификой свойств (элюво-делювий олигоцен-нижнемиоценовых глин) - связана макроструктура Предкавказской западины и прилегающих депрессий, где доминируют черноземные почвы с признаками слитости. Образование макроструктур ПП дельтовых равнин в первую очередь связано с гидрофактором - выклиниванием грунтовых вод. Влияние климата проявляется на лессовой равнине склонов Ставропольской возвышенности через изменение гидротермического коэффициента, масштабы которого соответствуют подзональности ПП. Этот фактор предопределяет дифференциацию. Таким образом, на макроуровне она обусловливается тремя факторами: рельефом, породой и грунтовыми водами.

Эти же три фактора определяют формирование пезо- и микроструктур Формы проявления рельефа на этом уровне организации ПП обусловлены развитием вирокого спектра экзогенных процессов. Формы проявления породного фактора отражают6особенно-сти залегания и смены пород. Формы проявления гидрофактора связаны с различным генезисом и составом грунтовых вод. На

1в

микроуровне в форме специфических образований микрорельефа проявляется такхе воздействие растительного покрова, и животного мира. Таким образом, на этом уровне организации наблюдается наибольшее генетическое разнообразие СПП:

Анализ факторов пространственной дифференциации ПП позволяет сделать вывод о чрезвычайно высокой значимости породного фактора в формировании мезо- и микроструктур аридных территорий не столько в связи с их пространственной пестротой, сколько благодаря предопределяющей роли их свойств в специфике экзогенных процессов рельефообразования.

ГЛАВА II. СТРУКТУРЫ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА РАВНИННОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

Почвы и основные закономерности их географии. Равнинное Предкавказье лежит в пределах двух биоклиматических областей: центральной лесостепной и степной области и полупустынной и пустынной. Первая разделяется в свою очередь на две почвенно-географические зоны - черноземов обыкновенных и южных и темно-каштановых и каштановых почв. Вторая представлена зоной светло-каштановых и бурых почв полупустыни. В силу специфических региональных особенностей территории граница биоклиматических областей и почвенно-географических зон имеет квазимеридиональную направленность. В работе рассматриваются фаци-альные особенности и свойства зональных и интраэональных почв и особенности их географии.

Структуры почвенного покрова. Классификация СПП. Для того, чтобы выявить закономерности географии и формирования СПП необходимо было определить принципы и выполнить их типизацию.

В области классификации СПП получили развитие следующие пять направлений (табл. 1): структурно-пропертивное (от англ. property - свойство), разработанное В. М. фридландом и реализованное в легенде к почвенной карте СССР масштаба 1: 2500000; структурно-композиционное, основанное на составе СПП (Ильина, 1972; Годельман, 1972); факторно-генетическое, базирующееся на анализе факторов и процессов дифференциации ПП, предложенное Г. Хаазе и Р. Смидтом (G. Haase, R. Schmidt, 1970, 1975,; G. Haase, 1978), реализованное при составлении почвенной карты Монголии масштаба 1:2500000 (Ногина,1978); эволюционно-гене-тическое, предложенное Г.В.Добровольским с соавторами (1991)

при типизации СПП равнинного Дагестана, и морфо-генетическое, развиваемое В. П. Белобровым (1989).

Сопоставив различные подходи к проблеме, мы остановились на факторно-генетическом принципе. В его целесообразности. нас убедил анализ факторов пространственной дифференциации ПП равнинного Предкавказья.

В основу классификации положены принципы равнозначности факторов пространственной дифференциации ПП, совокупности их влияния и появления в определенных условиях факторов-доминант. Это означает, что подобная система не может быть иерар-хичной, поскольку в основе иерархии, как писал теоретик систематики А. А. Любищев еще в 1912 г. , лежат неравноценность, иерархия признаков и отсутствие их независимости. С этих позиций, строго говоря, нельзя отнести к иерархическим классификации СПП, разработанные В. М. Фридландом (1985, 1972, 1984) и Я. М. Годельманом (1973). Это отмечают также и И.А.Соколов и Л. Л. Иивов (1987), указывая на принципиальную невозможность построения пропертивной иерархической системы СПП в связи с отсутствием жесткой взаимообусловленности (зависимости) их характеристик. Предлагаемая система является комплексной, коррелятивно-комбинативной (Любищев, 1923, 1986, 1982) с некоторыми элементами иерархичности.

Она состоит- из двух блоков - факторно-генетического и структурно-пропертивного, - связанных причинно-следственными связями (Табл. 2)

Важнейвим смысловым эвеном классификации 'является генетический тип СПП, выделяемый по доминирующему фактору. Этот принцип не является оригинальным. Подобней подход был использован в 1980 году Б. В. Виноградовым при разработке его генетической классификации, структур растительного покрова (СРП). Этот хе принцип положен И. А. Соколовым и Л. Л. Видовым (1987) в основу разработки частных генетических классификаций СПП.

Рельеф, породы, грунтовые воды являются основными доминантами дифференциации на высоких и средних уровнях организации ПП. Таким образом, генетическое разнообразие СПП на этих уровнях характеризуется тремя типами: литогенным, топо-генным и гидрогенным. СПП этих типов могут быть выделены в разных масвтабах (от мелкого до крупного), то есть на макро-*ли мезоуровнях организации, а часто и на нескольких из них.

Таблица к 1

ОСНОВНЫЕ НАПР/.ЗЛВНИЯ РАЗВИТИЯ КЛАССИФИКАЦИИ СПП

"Направление Принцип построения Автор, год

Структурно-пропертивное Иерархический Фридлэнд, 1965, 1972, 1984

Структурно-композиционное и структурно-пропертивное Иерархический Годельман, 1973

Структурно-композиционное Комбинативный Ильина. 1972

Факторно-генетическое Комбинативный Нааге. БсЫ!^, 1970, 1975 Ногина, 1978

Эволюцонно-генетическое Комбинативный Добровольский и др. ,1991

Морфо-генетическое Иерархический Белобров, 1989

Таблица к 2

ТАКСОНОМИЧЕСКИЕ УРОВНИ СПП •

/ Название таксона Диагностические признаки

«Е Т^п Доминирующий фактор дифференциации ПП

1 о 0 Ф 5 9 Л X о н н ® м М X О 14 « « О и ш Подтип Отряд Группа Сопутствующие факторы Формы проявления факторов Сочетания почвенных процессов, определяющих дифференциацию ПП

Звено Свойства почв -индикаторы дифференциации

Рад Сложность

1 в О X х ю Подряд Класс СПП

Структур проперти блок Семейство Род Вид Состав Контрастность > Устойчивость

Серия Лимитирующие свойства

^Н! и тот же, например, литофактор может быть доминантным, Н^жем, в крупном и мелком масвтабе, уступая главную роль в среднем. Другой, например, грунтовые воды, (гидрофактор) может доминировать в крупном и среднем масвтабе, не проявляясь на типовом уровне в мелком. Второстепенные фито- и эоофакторы определяют тип СПП на кизвих уровнях организации. Таким образом, разнообразие генетических типов микро- и простых мезо-структур дополняют Фитогенный и зоогенный.

Подтипы СПП выделяются с, учетом влияния сопутствующих факторов. В сложном названии подтипа факторы называются в по-рядхе. возрастания их значимости.

На двух следующих таксономических уровнях - отряды и группы СПП - учитываются соответственно формы проявления факторов и свойственные им сочетания почвенных процессов, определяющих дифференциацию. /К,. наконец, при выделении звеньев учитываются почвенные свойства - индикаторы дифференциацию.

Нижнич таксономические уровни, объединяемые в структур-но-пропертивный блок, позволяют типизировать ПК по свойствам.

Предложенный факторно-генетический принцип был использован при типизации СПП равных уровней организации с целью характеристики их генетического разнообразия и закономерностей географии в равнинном Предкавказье. Типизация СПП по этому принципу положена' в основу списка мезо- и микроструктур региона, формирующихся на основных литокомплексах.

Структуры почвенного покрове неэо~ я микроуровней организация. Выве отмечалась важная роль пород в формировании мезо- и микроструктур, -что обнаруживается в развитии специфических генетических форм рельефа, особенностях проявления гид рофактора и, наконец, просто через пространственную пестроту пород. Это побудило провести анализ, типизировать и сопоставить СПП, Формирующихся на разных литологических генерациях.

Лессовые равнины - область преобладания структур связанных в первую очередь с рельефом. Вго характерными формами здесь являются суффозионно-просадочные западины, в почвах которых идут процессы выщелачивания. На аэроснимках они выделяются характерным округло-пятнистым или кольцевым рисунком.

В автономных ланлвайта» такие СПП состоят из £-4 компонентов и представлены сочетаниями ЭПА зональной почвы (чернозема обыкновенного, южного или тем.ю-кав-.ановой почвы) или ее

вариаций (например, каштановой и каштановой солонцеватой вы) с ЭПА почв поверхностного увлажнения (луговато-черноэ^И ных, луговато-кавтановызс) или их комплексов (например., луго-вато-черноземных обы шых и осолоделых). В сухостепной зоне мезоструктуры уступают первенство микрокомбинациям - комплексам каштановых солонцеватых почв, солонцов и луговато-кавта-новых почв. В формировании топогенных суффозионно-просадочных СПП участвуют процессы накопления органического вещества, элю виально-иллювиального и бокового перераспределения минеральной массы как следствие перераспределения поверхностного стока по формам рельефа. Их интенсивность определяется климатическими условиями. В черноземной зоне на Азово-Кубанской равнине дифференциацию ПП водоразделов индицирует варьирование влажности, гумусности, карбонатиости почв, локальное проявление осолоделости и глубинного уплотнения. В сухостепной зоне к ним добавляются засоленность, солонцеватость.

Автоморфные и полугидроморфкые суффозионно-просадочные СПП свойственны также плакорным поверхностям транзитных ланл-ддфтов. Последние в черноземной зоне представлены сочетаниями лугово-черноземных почв повышений и луговых почв мезозападин; в каштановой - комплексами полугидроморфных солончаковатых солонцов повышений, лугово-каитаиовых солонцеватых почв склонов и луговых выщелоченных почв микрозападин. Однако, характерной особенностью транзитных ландшафтов являются топогенные СПП, связанные с линейной эрозией, выделяющиеся разнообразием видов рисунка на аэроснимке - волокнистым, линейным или древовидным, - постепенно сменяющих друг друга вниз по склону. Структуры эрозионных образований представлены сложными сочетаниями пятнистостей, вариаций и простых сочетаний в различной степени эродированных почв (черноземных, каштановых) с намытыми почвами поверхностного или смешанного увлажнения.

В подчиненных ландшафтах, площадь которых невелика, формируются СПП гидрогенного типа, развитые на низких речных тег расах и террасах Маныча, в лиманных депрессиях. Они связаны с развитием микро- и наноформ рельефа на фоне высокого залегания грунтовых вод. Следствием сочетания этих факторов является дифференциация ПП по засолению в поверхностном4 слое. I стопной зоне такие структуры представлены преимущественж

сл

23

пятнистое, (и гидроморфных почв. В сухостепной - комплексами луговых солонцов и солончаков.

СПП, формирующиеся на лессовидных суглинках, различаются по устойчивости к антропогенному воздействию. Это определяется. степенью контрастности ПК и соотношением их микро- и меэо-форм, действие которых часто имеет противоположную направленность. В богарных условиях высококонтрастные структуры северо-востока равнин более устойчивы и сохраняют "корни" своих компонентов даже при полном уничтожении микроформ рельефа, а значительные резервы просадочной толщи обеспечивают его регенерацию. СПП Аэово-Кубанской равнины менее контрастны. При необходимости это позволяет легче осуществить выравнивание ПП по свойствам даже при преобладании мезоформ рельефа. А значительная уплотненность отложений в связи с палеогидроморфизмом территории, уменьшает возможность возникновения новых просадок. Оровение по данный, полученным совместно с Ф. И. Козловским и Л. П. Хопиновой, на первом этапе ведет к резкому усложнению СПП, а в сухостепной зоне - и к перестройке микрорельефа. Спустя 10-15 лет отмечается выравнивание свойств ПП и упрощение структуры. В зоне инфильтрации вод магистральных каналов автоморфный ПП- трансформируется в гидроморфный. Усложнение микро- и пезо-структур низкого порядка связано здесь с варьированием степе-ни засоления. Формирование мезо-структур более высокого поряд-ка (подзон инфильтрации) - с зональностью химизма засоления в грунтовых водах и почвах.

На эрозионных равнинах, сложенных олигоцен-иижнемиоцено-выми (майкопскими) глинами, основным компонентом ПП являются обыкновенные черноземы с признаками слитости. СПП этих равнин формируются в условиях развитого рельефа облика куэст.

В автономных лацпяайта« СПП отличаются генетическим раз нообразием и сложностью. Их образование здесь обусловлено раз витием мезо- и микрорельефа, а также варьированием свойств пород в разрезе, с чем связано формирование линз верховодки. Таким образом, в этих ландшафтах Формируются структуры лито-генного и топогенного типов, а также комплексной природы, в которых важную, хотя и не доминирующую роль играет гидрофактор. Литогенные структуры представлены вариациями ^таветами) обыкновенных черноземов по степени слитости и Формируются при невыраженном мезорельефе. С развитием мезорельефа связаны то-

ногенные ' струка;,ры, представленные сочетаниями черноземов обыкновенных слитых и собственно слитых почв. При образовании верховодки в глинистом элювии обраэуют-ся гидро-тодогенныо ичи гидро-литогенные структуры - сложные сочетаниями-мозаики структур, списанных выше, со слитыми почвами поверхностного увлажнения. Дифференциация ПП в этих случаях индицируется варьированием слитости, а при развитом мезорельефе также влажности, мощности гумусированного слоя, карбонатности, появлением оглеения в почвах понижений. Специфическим проявлением структур топогенного типа в автоморфкых ландшафтах этих равнин являются гильгайные комплексы слитых и луговато-слитых почв. В их формировании участвуют процессы набухания и выдавливания нижних горизонтов почв микрозападин, поверхностный смыв и сползание в них органоминеральной массы (Хитрое и др. , 1884). Дифференциация ПП индицируется варьированием влажности, моцности гумусированного слоя, его гумусности, л иногда и оторфованностью его в почвах микроэападин, перераспределением карбонатов. Эти комплексы имеют ограниченное распространение и развиваются в крупных плоских понижениях, обеспеченных дополнительным поступлением влаги.

В транзитных ландшафтах преобладают СПП, связанные с эрозионным меэо- и микрорельефом. На сильнопокатых склонах куэст они представлены пятнистостями черноземов обыкновенных слитых по эродированности и структурами эрозионных образований: сочетаниями неразвитых солонцов и обыкновенных сбитых намытых черноземов. Вместе они образуют на склонах сложные сочетания. Сяабопологим и пологим склонам куэст свойственны сложные сочетания черноземов слитых' или собственно слитых почв с простыми сочетаниями почв балок: эродированных и намытых полугидроморфных и гидроморфных.

спп подчиненных лянпияфтоп формируются при высоком залегании грунтовых вод. Они представлены пятнистостями луговых и черноземно-луговых слитых почв по эасолэнию, их комплексами и сочетаниями с гидроморфными и полугидроморфными солонцами. Подобные структуры, относящиеся к гидрогенному типу, распространены на низких надпойменных и пойменных террасах рек, по днищам балок в условиях развитого микро- и мезорельфа. На высоких речных террасах они формируются у поднохия склонов Ставропольских, Ворсвсколесских, Прикалаусскнх высот, где их

образование связано с выклиниванием грунтовых вод, дающим импульс к формированию эрозионных микроструктур.

На эрозионных равнинах, сложенных майкопскими глинами, хуже всего десифрируются СПП автономных ландвафтов. Это связано с там, что больаинсто свойств - индикаторов дифференциации - (мощность, карбонатность с глубины около полуметра, слитость, оглеение в нижних горизонтах) не влияют на спектральные характеристики верхнего горизонта. Лучше всего дешифрируются эрозионные структуры, создающие четкий линейный или древовидный рисунок на аэроснимке.

СПП, формирующиеся на элюво-делювии олигоцен-нижнемиоце-новых глин, обладают различной устойчивостью. Наименее устойчивы топогенные структуры склонов. Размеры и формы ареалов их компонентов весьма изменчивы в связи с высокой податливостью пород процессам эрозии и оползневым процессам, а также благодаря ливневому характеру летних осадков. СПП плакоров, напротив, характеризуются высокой устойчивостью, что связано с консервативностью основных свойств породы. Отзывчивость компонентов этих структур на агромелиорации избирательна и крат-ковременна. Вместе с тем, при интенсивном антропогенном воздействии, орошении, в связи с образованием горизонта верхо-водхи вторичный гидроморфиэм в этих структурах развивается значительно быстрее, чем на лессовидных породах. Свойства их компонентов претерпевают практически необратимые изменения.

СПП с тру к турне-денудационного плато Ставропольской возвышенности связаны в первую очередь с пространственной сменой пород, что выражается в специфических формах рисунка их изображения на аэроснимках: параллельно полосчатом; дугообразном; зубчатом; пятнистом, напоминающем мятую бумагу. В этих условиях формируются. почвы черноземного типа, различающиеся на фациальном, подгиповом и родовом уровне.

В автономных ландшафтах смена пород проявляется в условиях разной выраженности эрозионно-денудационного мезорельефа, а потому формирующиеся здесь СПП литогенного типа принадлежат собственно-литогенному и топо-лйтогенному подтипам. Класс. ПК зависит от характера залегания пород и развитости мезорельефа. При пластовом залегании и неразвитом мезорельефе это ЭПА оподзоленных, выщелоченных или обыкновенных черноземов рода обычных или слитых. В случае образования верховодки

в этих условиях развиваются гидрогенные структуры, представленные ЭПА луговатых почв. При смене пброд и выраженном мезорельефе формируются сочетания-мозаики, например, черноземов обыкновенных обычных и слитых; черноземов обыкновенных, их же эродированных вариантов и луговатых почв.

В транзитных ландшафтах на слабопологих и пологих делювиальных склонах формирование СПП связано с развитием эрозионных процессов и форм рельефа. ПК представлены здесь топо-генными вариациями и пятнистостями'черноземов обыкновенных с их эродированными вариантами и их сложными сочетаниями с намытыми полугидроморфными почвами сметанного увлажнения. Для более крутых террасированных склонов, с выходами плит песчаника и глинистого элювия, характерны наиболее сложные сочетания-мозаики гидрогенного типа, состоящие из простых сочетаний черноземов обыкновенных и их эродированных вариантов с луговыми и лугово-черноземными слитыми почвами. Наиболее крутым склонам свойственны сочетания-мозаики неразвитых черноземных почв, черноземов обыкновенных маломощных (эродированных) и оползневых образований.

В подчиненных лянлтяфтях преобладают гидрогенные пятнистости луговых и лугово-черноземных почв по засолению и их сочетания.

В естественных условиях и при ограниченном антропогенном воздействии наиболее устойчивы СПП литогенного, а также лито-логически обусловленного гидрогенного типа (лито-гидрогенный подтип). Наименее устойчивы топогенные эрозионные структуры склонов, покрытых плащом делювиальных суглинков.

На песчаных равнинах Терско-Кумской низменности неоднородность ПП с дефляционным мезо- и микрорельефом - песчаными грядами, буграми, котловина-ми выдувания, ячеями - и остаточными морскими образованиями - понижениями с солеными озерами и соровыми солончаками. СПП этих равнин хороио дешифйрируются на снимках по специфическому рисунку, расплывчатости или контрастности его границ, появлению текстуры.

На бугристо-грядовы* заросших равнина* с процессами дефляции прошлого связано образование топогенных вариаций светло-каштановых почв, их сочетаний с закрепленными песками. Внутри песчаных массивов встречаются также молодые топо-фито-генные структуры - пятнистости закрепленных, полуэакрепленных

и развеваемых песков, а в крупных котловинах выдувания - то-по-гидрогенные сочетания комплексов луговых и лугово-каштано-вых почв с пятнистостями развеваемых и полузакрепленных песков. На озерных равнинах распространены гидрогенные структуры топо-гидрогенного подтипа, которые формируются здесь наряду с дефляционно-топогенными и фитогенными СПП песчаных массивов. Топо-гидрогенные СПП озерных равнин представлены сочетаниями комплексов луговых- солончаков и лугово-кавтановых засоленных почв понижений с окружающими их пятнистостями полузакрепленных И развеваемых песков. Ня границе песчаных и суглинистых равнин. в условиях суффозионно-просадочного и зоо-генного рельефа образуются солонцовые комплексы.

СПП песчаных равнин наименее устойчивы и легко деградируют при неумеренном выпасе. Их восстановление - долгий и трудный процесс.

В аллювиально-дельтовых равнинах специфику СПП определяют гидрогеологические условия - высокое залегание грунтовых вод В составе дельтовых СПП .непременно присутствуют гидро-морфные почвы, доля которых у-меньвается с увеличением возраста дельты. С влиянием климатических изменений связаны некоторые различия состава ПК равнин. В молодой дельте Кубани ряд гидроморфных почв включает почвы с оторфованным горизонтом, а в старой в числе- полугидроморфных появляются солонцеватые и солонцы. Для наиболее древних участков Терско-Сулакской дельты характерно появление зональных почв. СПП дельтовых равнин представлены пятнистостями и вариациями гидроморфных и полугидроморфных почв по' засолению, а также сочетаниями, состав которых меняется от молодых участков дельт к их периферии.

Такова в общих чертах характеристика СПП равнинного Предкавказья, которая, отнюдь не отражает всю палитру их разнообразия. Ведь пространственная дифференциация ПП обусловливается совокупностью факторов. А разнообразие СПП определяется множественностью комбинаций этих факторов, соотношение которых по значимости, а также формы проявления меняются со сменой и природного ландшафта, и уровня организации.

Общерегиональные закономерности генезиса и географии СПП на разных уровнях организации. Дифференциация ПП равниного Предкавказья НА МАКРОУРОВНЕ связана с воздействием четырех природных факторов - рельефа, пород, грунтовых вод и климата,

- из которых лыпь три первых являются доминатными в зток процессе.

НакроСПП топогенного типа, обусловленные морфострукту-рой, формируются на пессовых и песчаных равнинах, где представлены тремя подтипами. Палеогидро-топогенная структура ПП Лзово-Кубанской низменности (округ) обязана своеобразием геологической истории этой территории, пережившей гидроморфнув (плавневую) стадию, а также современным тектоническим движениям. Первая отразилась в формировании черноземов уникальной мощности со следами былого гидроморфизма в нижней части гумусового профиля, а также в слабом развитии суффозионно-проса-дочных форм мезорельефа и структур ПП. Вторые - в слабом развитии 'современных эрозионных процессов, микро- и мезоформ рельефа и СПП соответствующего происхождения. СПП округа представлены вариациями черноземов обыкновенных сверхмощных и мощных Предка8казской фации. Клима то- топогенная структура ПП склонов Ставропольской возвышенности (округ) лежит в трех почвенно-географических подзонах, в связи с чем в округе выделено три отряда (подокруга) СПП, представленных вариациями черноземов обыкновенных мощных и среднемощных Предкавкаэской фации, вариациями темно-каштановых и темно-каштановых солонцеватых почв и сочетаниями каштановых солонцеватых почв и каштановых солонцовых комплексов. Особенностью округа является также интенсивное развитие суффозионно-просадочных и эрозионных процессов с образованием мезо- и микроструктур ПП соответствующего генезиса. Активность процессов обусловлена кли матически. Особенность хроно-гндро-топогенной структуры ПП Терско-Кумской низменности (округ) в ее дифференциации по продолжительности континентального этапа развития и по степени аридизации ПП, а также в широком развитии дефляционных про цессов с образованием соответствующих мезо- и микроформ рельефа и СПП. Структуры ПП округа представлены сочетаниями светло-каштановых почв, песков и солончаково-гидроморфных почв.

МакроСПП литогенного типа представлены одним, топо-лито-генным подтипом ПП Ставропольской возвышенности (округ) и двумя отрядами (подокругами). На однородных породах с выра-хенной спецификой свойств (майкопские глины, подокруг Пред-кавказской западины), в мезопонижениях высокого порядка с обращенными формами рельефа преобладают сочетания-мозаики

черноземов обыкновенных слитых, собствено слитых почв и солонцов. При пространственной пестроте пород (подокруг Ставропольских и Прикалаусских высот) распространены сочетания-мозаики черноземов обыкновенных, выщелоченных, оподзоленных.

МакроСПП дельтовых равнин Предкавказья (округ) относятся к гидрогенному типу, хроно-топо-гидрогеннону подтипу. Их обра зование обусловлено высоким уровнем грунтовых вод в этих мор-фоструктурах. Они представлены сочетаниями гидроморфных и по-лугидроморфных почв, состав которых имеет зональную специфику

В дифференциации СПП НА ПЕЗО- X МНКРОУРОВНЕ доминируют рельеф, породы и грунтовые воды. Формы их проявления и относительная- значимость в ландшафте предопределяются их связью с определенными литологическими генерациями.

Генетическое разнообразие мезо- и микроСПП лессовых равняй представлено топогенным и гидрогенным типами при значительном преобладании первых. Специфичны СПП, связанные с суф-фозионно-просадочных процессов. В их географии прослеживаются три закономерности. 1 - палеогеографическая обусловленность, проявившаяся в слабом развитии СПП этого генезиса на Азово-Кубанской низменности, в крупных (по плошади) размерах и размытых границах ареалов ПК, занимающих западинные формы;

2 - климатическая обусловленность, выразившаяся в увеличении числа и уменьшении средних ареалов с выщелоченными почвами на северо-восточном склоне Ставропольской возвышенности, по срав нению с западным; в результате преобладание мезокомбинаций -сочетаний - сменяется преобладанием микроСПП - комплексов;

3 - литологическая обусловленность, выразившаяся в аналогичной тенденции по катене-, с уменьшением мощности отлохений.

В географии мезо- и микроструктур, связанных с линейной эрозией выявляется связь с рельефом (его абсолютными отметками и относительными превышениями над базисом эрозии) и современными тектоническими движениями: они 'широко представлены на склонах Ставропольской возвышенности и значительно менее на Азово-Кубанской равнине.

СПП гидрогенного типа формируются при высоком залегании грунтовых вод в условиях развитого микро- и мезорельефа. Они приурочены к низким террасам, лиманным депрессиям и представлены топо-гидрогенным подтипом.

Разнообразие мезо-. и микроСПП в области распространения элюво-делювия олигоцен-нижнемиоценовых глин связано с тремя факторами: рельефом, грунтовыми водами и породами.

На фоне преобладания галогенных структур, ■ связанных с эроэионно-денудационными формами мезорельефа, характерно значительное участие гидрофактора, роль его весьма существенна не только в подчиненных, но и в автоморфных ландаафтах, в которых на границе двух генераций элювия майкопских глин формируются линзы верховодки. При развитом мезорельефе это ведет к образованию СПП гидро-топогенного подтипа. На плоских равнинах в этих условиях формируются гидро-яитогенные СПП.

СПП гидрогенного типа формируются в пониженных формах мезорельефа - на речных террасах, по днищам балок - в условиях развитого микро- и мезорельефа низкого порядка. Роль яи-тогенных структур незначительна, что связано с относительной пространственной выдержанностью важнейяих характеристик поч-вообразуюих пород - элювия и делювия майкопских глин.

Формирование мезо- и микроСПП на пестрых по составу отложениях среднего и верхнего миоцена я их делювии связано с теми же тремя факторами; породами, грунтовыми водами и рельефом. В отличие от предыдущей области здесь преобладают струк туры, обусловленные, литофактором в его классическом проявлении - через неоднородность пород (.литогенный тип). Дифферен-' циация ПП в таких структурах обусловливается не столько природными процессами, сколько формами проявления литонеодно-родности.

Другая особенность территории - широкое распространение структур, связанных с проявлением гидрофактора,- сближает ее с областью развития майкопских глин. Формирование СПП в этом случае мохет быть связано с условиями рельефа или с породными свойствами. Рельеф и породы в таких ПК могут играть роль доминирующих или сопуствующих факторов. Однако, такие СПП всегда имеют сложный генезис. При сочетании всех трех факторов (например, на террасированных склонах, сложенных моноклинально залегающими породами, контрастными по водопроницаемости), формируются наиболее сложные комбинации этого типа.

В области также иироко представлены СПП топогенного типа, обусловленные процессами эрозии. Они образуют два подтипа. СПП собственно топогенного подтипа формируются на выполо-

женных делювиальных склонах. На крутых склонах, сложенных переслаивающимися породами, формируются лиго-топогвнные СПП.

Образование меэо- и микроСПП песчан ж равнин Восточного Предкавказья определяется влиянием рельефа, высокого залегания грунтовых вод, растительного покрова и животного мира. Преобладают топогенные СПП, обусловленные в первую очередь процессами дефляции. Среди них встречаются микроструктуры фи-тогенного типа, связанные с противоположным процессом закрепления песков растительностью и образованием гумусированного слоя. На контакте с суглинистыми равнинами встречаются топо-генные суффозионно-просадочные и эоогенные микроструктуры -солонцовые комплексы.

Пезо- и микроструктуры гидрогенного типа имеют ограниченное распространенно. Они формируются в понижениях рельефа - крупных котловинах выдувания, солончаковых понижениях - и отличаются несколько большей сложностью. Встречаются также СПП топо-лито-гидрогенного подтипа

Формирование мезо- и микроСПП дельтовых равнин обусловлено высоким уровнем грунтовых вод в сочетании с развитым меэо- и микрорельефом. В молодых дельтах формируются структуры топо-гидрогенного подтипа гидрогеняого типа (грунтовые воды выше 3 м). Структуры старых дельт (грунтовые воды на глубине 3-8 м) относятся к гидро-топогеному подтипу топогенного типа На территории равнинного Предкавказья практически не сохранились природные ландпафты. Все они з той или иной мере испытали антропогенное воздействие. Поэтому этот фактор вынесен нами как бы за скобки и не указывается в названии типов или подтипов. Исключение - орошаемые и подтопляемые земли с интенсивными антропогенным вмешательством в СПП. В них на уровне подтипа указывается вторичнос+ь гидроморфизма.

ГЛАВА III. ДИАГНОСТИКА' СТРУКТУР ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ПО МАТЕРИАЛАМ АЭРО- И КОСМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ. Информативность и обоснование выбора материалов дистанционного зондирования (ДЗ) для разработки диагностики СПП.

Под диагностикой СПП и их компонентов или почвенной интерпретацией понимается их распознавание по материалам аэрокосмического зондирования на основе анализа ландшафтно- индикационных связей, установленных при наземных исследованиях и

отраженных а комплексе, прямых деяифровочных признаков: оптической плотности, цвете, структуре, спектральном образе и т. п

Для создания диагностики были проведены предварительные исследования по оценке информативности и выбору оптимальных материалов дистанционных съемок, определению и классификации диагностических признаков и разработке методов диагностики.

В работах по сравнительной оценке информативности материалов разного вида', масштаба и сезонов съемки использовались космические черно-белые многозональные Фотоснимки масштаба 1:2100000, полученные камерой ИМ-5; космические черно-белые сканерные снимки полученные со спутника Метеор-Природа сканером среднего разрешения <200м, м-б 1:2500000) и со спутника Ландсат (разрешение 80 м, м-6 1: 100000); космические спектро-эональные фотоснимки м-ба 1:200000; космические черно-белые интегральные снимки м-ба 1:200000 и 1: 125 000; цифровая многозональная информация высокого разрешения (34 м), полученная со спутника Метеор; аэрофотоснимки черно-белые интегральные среднего (1: 10000 - 1: 50000) и крупного масштабов.. .Оценка информативности названных материалов проводилась на основе полевых исследований с привлечением литературных и картографических источников. При анализе использовались визуальные, визуально-инструментальные и цифровые методы обработки. Результаты исследования рассматриваются в диссертации. На их основе сделано следующее заключение.

При выборе материалов съемки прежде всего учитывается их пригодность к распознаванию микро- и меэоструктур ПП, поскольку знание закономерностей строения ПП на этих уровнях служит ключом к познанию свойств пространственных неоднород-ностей ПП более высоких уровней организации. Исследования показали, что наиболее информативны интегральные, аэроснимки среднего, крупного и детального масштабов и многозональная информация высокого разрешения. СПП этих уровней и материалы съемки и послужили основным объектом и материалом для разработки дистанционной диагностики СПП.

Наиболее распространенными и доступными из них являются аэроснимки, анализ которых основывается на визуальных и визуально-инструментальных методах дешифрирования. Многозональная сканерная съемка является основой развивающихся и перспективных методов цифровой обработки изображений.

.....................

щ .. ....... «идш^^Я^^^И!».

33

При разработке диагностики использовалось сочетание снимков весенне-раннелетнего и осеннего сезонов съемки, что позволяет уловить влияние различных свойс гв почвы на ее спектральные характеристики.

Визуальная дистанционная диагностика СПП по черно-белым интегральным аэроснимкам. С точки зрения распознавательных возможностей аэрокосмйческой съемки в строении ландвафтной оболочки Земли мохно выделить два уровня: вневний, наземные элементы которого распознаются на снимке по прямым девифро-вочным признакам, и внутренний, элементы которого распознаются косвенно. В основе распознавания последних лежат две природные- закономерности: отражение внутреннего строения ландаафта в строении его вневней оболочки и повторяемость морфологических элементов ландвафта с присущим ему внутренним и вневним строением. (Альтер, 1986) Первая из этих закономерностей позволяет использовать элементы вневней оболочки в качестве индикаторов внутреннего строения ландвафта. Применительно к изучению ПП это означает возможность не только использования метода ландиафтной индикации, но и девифрирования почв через свойства их самого верхнего горизонта, генетически связанного со всем профилем. Вторая закономерность определяет возможность использования метода эталонов при наземных исследованиях (ключевые участки) и в процессе девифрирования (эталонные изображения).

Как известно, к прямым деиифровочным признакам относят характеристики самого изображения, обусловленные свойствами фотографируемых объектов: тон (или цвет), размер и форму изображения и объединяющий их комплексный признак - рисунок, теки (Книжников, 1980). .К косвенным признакам! относят компоненты ландвафта, обладающие физиономичностыо, т. е. отражаемые на снимках, и коррелятивно связанные с деципиентными (Викторов, Востокова, 1963), плохо' регистрируемыми на снимках объектами. При деоифрировании СПП и их компонентов к их числу относятся рельеф, дренированность, почвообразующио породы, вид сельскохозяйственного использования, размер и форма полей и др. В известной мере к косвенным деиифровочным признакам мохот быть отнесена открытая поверхность почвы, свойства которой коррелируют с ее внутренним строением. Таким образом, при деиифрировании почв прямые дезифрнроэочные призна-

л

ки используются для дешифрирования косвенных, а через них и самой почвы.

Из перечисленных прямых дешифровочных признаков при разработке визуальной диагностики СПП мы не учитывали цвет (поскольку предрочтение было отдано черио-белым интегральным снимкам) и практически не учитывали тени, так как этот - признак имеет значение з основном для горных ландшафтов. Размер, форма и тон объекта рассматривались как показатели, характеризующие особенности рисунка.

Предлагаемая визуальная дистанционная диагностика СПП включает элементы: оптико-структурную характеристику объекта, ее генетическое и ландшафтное обоснование и эталонные изображения объекта в свойственной ему ландшафтной обстановке.

Яяфорнативность оптнко-стру ктурной характеристики объектов. Классификация рисунков аэрофотоизображения я их генетическое обоснование. Рисунок фотоизображения (РФИ), аэро- или. космического, - наиболее надежный дешифровочный признак. При изменении аспекта ландшафта он может становиться то более резко обозначенным, то покрытым вуалью, но основа его остается постоянной'. РФИ дает возможность конкретизировать и объективизировать изучение эталонов СПП и их экстраполяцию. Являясь по существу комплексным, он позволяет охарактеризовать морфологические свойства СПП,' оценить их состав, сложность,' контрастность и характер границ, отдельных компонентов, выявить их генетическое своеобразие, закономерности географии и особенности эволюции.

Учитывая важность этого дешифровочного признака, географы разного профиля неоднократно предпринимали попытки классифицировать РФИ. Среди них особое место принадлежит работе Л. А. Богомолова (1979), в которой он предложил разделить классификацию этого признака на два вида: основную и специализированную. Основная классификация РФИ необходима для оценки обших черт морфологии СПП, поддающихся визуальному изучению и сопоставлению, для предварительного разделения территории по их типам и для изучения и сравнения зональных эталонов СПП. Классификация базируется на принципиальных оптико-геометрических свойствах РФИ. Из геометрических признаков в основу ее положены физические точка и линия и их производные - пятна и полосы. Из оптических - тон изображения. Учитывая неустойчи-

вость этого признака, Л. А. Богомолов ограничился двумя его градациями для соседних объектов: расплывчатым и контрастным. Назначение специализированных, региональна классификаций состоит в выявлении коррелятивных связей между фиэкономичными и деципиентными компонентами ландшафтов, между их внешним и внутренним строением, в изучении количественных параметров дешифровочных признаков объектов и выделении ПТХ (или СПП) более низких уровней организации. В основе специализированных классификаций лежит дальнейпая детализация оптических и геометрических показателей и их сочетаний с использованием количественных оценок. Номенклатура таксонов такой классификации должна включать не только оптико-геометрическую, но и генетическую характеристику.

Разработанная нами специализированная оптико-структурная классификация, послуживпая основой дистанционной диагностики СПП Предкавказья, базируется на частных классификациях рисунка, тона и размеров изображения объекта

Классификация ридунков опирается на классическое разделение их на два основных класса: пятнистый (точечный) и полосчатый (линейный) - детализированных по форме.

Класс пятнистых рисунков включает двенадцать их видов. Пять из них г пятнистый компактный, пятнистый вытянутый, округло-пятнистый, овально-пятнистый и комплексный округло-пятнистый и кольцевой индицируют развитие суффозионно-просадоч-ных западин на водораздельных поверхностях лессовых равнин Предкавказья, прежде всего на склонах Ставропольского поднятия. В результате" концентрации в западинах вод поверхностного стока в них формируются более гумусированные почвы с промытым профилем. Пятнистый рисунок сложной конфигурации, а также комплекс пятнистого рисунка с полосчатостью характерны унаследованным пойменным образованиям - старицам, протокам, озерам - высоких террас Кубани. Разновидность рисунка сложной конфигурации -"мятая бумага"- характерна для района развития пестрых пород миоцена (южная часть Прикалаусских высот), где она индицирует выходы пород, контрастных по свойствам, в условиях развитого Мезорельефа кровли и земной поверхности. Пятнистый расплывчатый рисунок в поймах и на речных террасах индицирует дифференциацию почвенного покрова по засолению. С высоким засолением связан и точечный фитогенный рисунок, ха-

рактерный для солончаковых пятен в долинах рек, в лиманных депрессиях и в инфильтрационной зоне. Этот хе точечный рисунок фитогенного происхождения, отражающий фрагментарность растительного покрова, типичен для песчаных массивов Терско-Кумской низменности и Черных земель Калмыкии. Пятнистый "стекающий" рисунок отражает выходы грунтовых вод на слабопологих поверхностях у подножия склонов и развитие начальной стадии эрозии - струйчатого размыва. Пятнистый рисунок разнообразной формы характерен для водоразделов в районе распространения пестрых пород миоцена и индицирует повышенное увлажнение почв в понижениях мезорельефа, в которых вскрываются плохо фильтрующие породы. Наконец, пятнисто-мозаичный рисунок харахте-, рен для изоизобрахения подтопляемых участков каштановых солонцовых комплексов. Он формируется в результате интенсьвной перестройки микрорельефа под действием суффозионно-просадоч-ных процессов, активизурующихся в первые 10 лет орошения

класс полосчаты» рвгушпи т»иа разделяется На 12 видов. Волокнистый, волокнисто-линейный, линейный, линейно-древовидный, зубчатый рисунки индицируют эрозионный процесс. Зубчатый рисунок характерен для покатых склонов и встречается на аэроснимках Предкавкаэской впадинке и южных склонов Прикалаусских высот, сложенных олигоцен-миоценовыми породами с преобладанием глин. Остальные виды рисунка в указанной вывыве последова-' тельности сменяют друг друга на.относительно пологих длинных склонах лессовых равнин, отражая разные стадии эрозии. •Полосчатый контрастный рисунок может индицировать: а) ПП пойменных террас рек и днища балок и б) выходы контрастных пород моноклинального залегания на склонах. Подобные выходы пород на выпуклых водоразделах создают дугообразный РФК. Полосчатый и линейный контрастный параллельный и беспорядочно ориентированный рисунок песчаных массивов и эоловых равнин имеет предположительно тектоническое происхохдение. Полосчатый расплывчатый, ориентированный преимущественно с востока на запад, связан с грядовым рельефом остепненных эоловых равнин. Специфический полосчато-бахромчатый рисунок свойственен зоне фильтрации вод из магистральных каналов и отрахает вторичный гид-роморфизм и засоление.

Класс опноролнмх ч?пбражяииЯ (по Богомолову) представлен двумя видами: собственно однородным рисунком плоских междуре-

чий, характерных для лессовой Азово-Кубанской равнины, и однородно-текстурным фитогенным песчаных массивов.

Как было только что показано, генетическая трактовка вида рисунка не всегда однозначна. В этом случае для получения дополнительной информации необходима характеристика тона..

В классификации тона рисунка предусматриваются четыре его качественные градации: очень светлый, светлый, темный и очень темный тон относительно фона. Учитывая неустойчивость этого признака, такое разделение мы посчитали необходимым и достаточным.

В основу классификации объектов по размеру положен качественно-количественной подход. Здесь используются три градации: 1) микроструктуры ПП, соответствующие по размеру нано-формам рельефа (диаметр округло-пятнистых ареалов до 1. О м; 2) микроструктуры ПП, соответствующие по размерам микроформам рельефа (диаметр округло-пятнистых ареалов, ширина полосчатых в среднем 10-20 м; 3)меэоструктуры ПП (диаметр округло-пятнистых, ширина полосчатых ареалов от 25 м. ).

Специализированная оптико-структурная классификация РАФИ равнинного Предкавказья включает 52 вида и подвида рисунка. Их наименование состоит из характеристики формы, тона, размера и генетических особенностей СПП разного уровня организации. Каждый вид и подвид иллюстрирован фрагментом АФИ.

Метод эталонных изображений стал применяться при дешифрировании земных объектов по аэрофотоснимкам на рубеже 20-х и 30-х годов. Наиболее детальные разработки методики эталонирования выполнены в области геоботаники, в трудах В. Л. Леонтьева, R. Н. Colwell, Б. В. Виноградова, Т. А. Попова, К. М.Петрова, А. М. Березина, Г. Г. Самойловича, Н. Г. Харина, Н. Т. 0' Heil, G. Gabaussei и др. В почвоведении методические вопросы эталонирования изображения 'ПП рассматривались в работах В. В. Кузнецова (1982), 10. С. Толчельникова (1960). D. R. Yenkins et. al. (1948), R. Е. Frost & К. В. Woods (1948)", Agricultural Handbook (1982), Ch. H. Latarche (1964) и др. Подобные работы были выполнены также в области геологии (Брюханов и др. , 1962), геоморфологии (Садов, 1978), ландаафтоведения (Альтер, 1986), топографии (Господинов, 1968; Подобедов, 1962). В 1967 году был опубликован сборник, посвященный вопросам теории и практики эталонирования н экстраполяции. •Вместе с тем, как отмечает

С. С. Судакова (1990), следует признать, что вопросы эти поныне остаются недостаточно разработаннными.

Одно из наиболее полных и удачных определений аэрофото-эталона изображений дано Б.В.Виноградовым, который трактует его как "типичное фотоизображение того или иного объекта, которое с заданной степенью вероятности характеризует всю совокупность изображения объектов данной категории на снимках при определенных технических и природных условиях аэросъемки. Путем сопоставления с эталоном можно с определенной величиной ошибки производить дешифрирование однотипных объектов на аналогичных территорях". (Виноградов, 19В7, стр. 5).

В этом определении, однако, отсутствует указание на не, обходимость наземного обоснования эталона, на что указывали Н. С. Подобедов и С. П. Альтер. Кроме того. Альтер подчеркивал закономерность и типичность повторения аналогов эталонного изображения в пределах географического ландшафта, что и является основой его экстраполяции.

Особо остановимся на "определенных" природных и технических условиях. Что касается первых, по-видимому, более правильно говорить не об определенных, а об оптимальных (для дешифрируемого объекта) сезонных и погодных условиях съемки. Второе требование, .по сути означает стремление максимально уменьшить неустойчивость тона изображения при экстраполяции и° получить его количественную оценку. Соблюдение строго регламентированных" условий съемки и обработки фотоматериала возможно либо при сопоставлении с эталоном снимков того же залета, что ограничивает использование данных .эталонов, либо при выполнении специальных исследовательских работ, когда эти условия контролируются. Качественный подход к классификации тона изображения и малое число его градаций позволяет проводить сопоставление с любыми снимами серийного производства того же сезона и масштаба съемки.

Исходя из изложенных соображений, за аэрофотографический эталон СПП и их комбинаций мы приняли типичное их фотоизображение, обоснованное натурными исследованиями и полученное в оптимальных для объекта сезонных и погодных условиях при серийных условиях съемки и обработки, которое с заданной степенью вероятности характеризует всю совокупность изображений

СПП данного типа или их сочетаний, аналоги которых закономерно и типически повторяются в пределах данного ландшафта.

По размерности или форме эталонов, применяемых в географических работах, различают индивидуальные, элементарные и ландшафтные эталоны (Виноградов,1963,1966,1967; Кузнецов и Толчельников, 1967). В работе предложены элементарные и ландшафтные эталоны. Первые, в виде вырезок из аэроснимков, иллюстрируют типичные РАФИ отдельных СПП в их специализированной классификации. Вторые, в виде отдельных снимков или их Фрагментов, отражающих типичные сочетания СПП, собраны в Альбом аэрофотоэталонов СПП. И те и другие являются важным компонентом диагностики структур.

■ Альбом включает 48 эталонов. Масштаб и сезон съемки не унифицированы. Являясь, с одной стороны, недостатком Альбо-ома, с другой - это позволяет продемонстрировать изменения изображения СПП в связи с варьированием этих условий съемки. Каждый эталон сопровождается аннотацией определенного образца. Она включает: 1)указание геоморфологической области, мор-фоструктуры, почвенно-географической зоны и провинции, административного положения и географической привязки; 2)описание рельефа, почвообразукщих пород, условий грунтового увлажнения и характера использования; 3)генетический подтип СПП, процессы, обусловливающие дифференциацию почвенного покрова, представленные в подтипе классы почвенных комбинаций и их состав.

Диагностика СПП. Предлагаемая в итоге система диагностики СПП по материалам АФС включает три компонента: диагностический ключ-таблицу и два приложения к ней - специализированную классификацию РАФИ и Альбом эталонных изображений. Эти материалы представлены в приложении.

Центральным звеном диагностики 'является диагностическая таблица (табл. 3>.- Указанные в ней признаки группируются в три группы: диагностические признаки, диагностируемые признаки (объекты) и дополнительные сведения об объекте. Основным диагностическим признаком, как отмечалось ранее, являются оптико-структурные характеристики дешифрируемого объекта, интегрированные в его РАФИ. В таблице приводится ссылка на соответствующий номер РАФИ по их классификации и краткое описание его с выделением специфических нюансов, если таковые имеются. Другим весьма важным диагностическим признаком является ха-

iiiin« i з

Ii етткхи* домели СП а ккжв цгшш

Üpjr»«jf)

ИИ Jcjoíii (ojmfonm Cil Гнешесн! iojtii Сосп» liiiaiw I (1hiuu.

1 011с111» CIS ai iijihtops ЗШ0Н исто

en* Clou

1 I î 4 i 1 t 1

Шом-ДОкш|

IT tiRin-iimnd рсипч-Td cmiri

22 loumcufciitntni un-loi lOltirfHVU, мшмс-■d to toit, i loiocurat

[Mild

I IITUCTII HVmD» It uaunl rami i mtuni i lomitH oipjrio-uriic- -ТОГО СИТИГ0 I ТМ0Г0 l№

l«ier«.

35 SoionicM-imlid mini

ItOfU I TJMM KÏH" tlil-

n. мэормм* стиозшм-■poeijoiioro ifoicioutm lonrioeMrtw ICJOIU

Tn u. b3WIMt> jnuw-мш> от ioímiioI CTIJtn ЩЗПТИ |0ЦГ1|Р0МЙП< 1С-10(11

Сыбопцын едомзцел с ilNniuu-i)«W4in мм-I ИДОМИ+М

Том-rinoruut

loio-noeraid

Сиш mwhimoi с птм 0.(2-1 M, iwuiiti леям-■o-aiimuTuini мхбиш i ПШ1Ш

ч^чл"0" Ча5*Лг*Лг0с

CQKVUU« Ti

rrorncn,

мииостъ,

ocoioitjoctt

15, и

Собстмпо Toiortmi

tittouiM-ifotwnri

OXcnmo-Ntorami wwnd

otMojeietn

Ч^Ч^'Чл ton

IM. I1II-II

П-1, ПП-И

im, 1Ш-П

2 II-I, UU-II

* »mixaifm w OTïjBTot юмриосп. 1од nnttmitl гммштн i и наш тип ртш nctsoi цтюш «щ иотксп H « liltu

рактеристика природных условий существования дешифрируемого объекта: условий рельефа, увлажнения, при пестроте пород -литологических особенностей. Миагностируе чыв признаки (объекты) включают две основные характеристики СПП: их генетическую принадлежность к определенному типу или подтипу и качественный состав. В отдельной графе таблицы указываются почвенные свойства-индикаторы, которые сами могут быть объектом диагностики. Источником дополнительных сведений о диагностируемых структурах, позволяющим оценить их место в географическом и почвенном ландшафте, являются эталонные изображения. Ссылка на номер соответствующего эталона также приводится в таблице. Наконец, в последней графе таблицы даны рекомендации времени съемки, наиболее оптимального для изучения СПП данного генезиса. Диагностические таблицы составлены дифференцировано для каждого литокомплекса.

Почвенная интерпретация результатов цифровой обработки данныж многозональной съемки. Первые работы по применению методов цифровой обработки многозональных изображений в целях почвенного картографирования появились в конце 70-х годов в США (Ие1зп111ег, 1977; Не1вп111ег & К«ш1пвку, 1978). В настоящее время подобные работы ведутся в Венгрии, Великобритании, Ин-дии, Китае, Канаде, России и других странах. Однако, несмотря на широкое географическое распространение методов, их проникновение в почвенные исследования идет медленно и в целом мало успешно. Одна из причин состоит в том, что при дистанционных съемках большая часть регистрируемых сигналов имеет комплексную природу, а вычленение вклада почвы представляет определенную сложность. Разумеется, проблема является общей для многих смежных областей науки. Для ее реиения используют так называемые вегетационные индексы, разрабатывавшиеся в первую-очередь'для получения различных характеристик посевов. Наибольшую известность из них получило преобразование К. «7. Каи 1:1) & О. Э. ТЬоюаз (1976), позволившее представить четырехмерное пространство признаков многозонального изображения 8 виде плоскости с координатами "яркость" и "зе-леность," представляющими соответственно индексы яркости почвы и растительности. Облако рассеяния данных в этих координатах имеет форму "папочки с кисточкой" (отсюда и название метода - Таз!зе1ес1-Сар Тгапв£огиа1:1.оп) или треугольника. Линия в

основании последнего получила название линии открытой почвы. Положение точек на ней определяется спектральными характеристиками открытых почв, зависящими от свойств их верхнего горизонта. Перпендикулярная к ней линия получила название линии зеленой растительности. Положение точек вдоль нее отражает плотность растительного покрова до 100Х в вершине треугольника. При изучении растительного покрова почва выступает как фактор-помеха. Поэтому в методическом плане обычно ставился вопрос о нивелировании ее влияния (Richardson & Weigand, 1977; Huete & Jackson, 1985, 1988). В последнее время усилился интерес к вычленению почвенной составляющей комплексного сигнала для целей картографирования (Lee LS. at. al. , 1989;

> Haiping Su at. al. , 1989 и др. ). Однако задача остается нерешенной. Поиск возможности приблизиться к ее ревению и дослужил целью исследования.

В работе использовались цифровая информация.сканера высокого разрешения (МСУ-Э), серия тематических карт и данные наземных исследований на территорию западных склонов Ставропольской возвывенности. Цифровая обработка выполнена В. В. . |ер бенко (НПО Планета) методом кластерного анализа (Асмус и др. 1987, 1988) на ЭВМ ВС-1080 и персональном компьютере АТ-486. Просмотр и .интерпретация исходных изображений и результатов цифровой обработки выполнены' на комплексе Периколор-2000 и' персональном компьютере также при ее участии.

Разработанный метод интерактивной диагностики включает анализ кластерной карты и статистик кластеров. Визуальный анализ кластерной карты позволяет определить особенности пространственного • распределения кластеров, преобладающие формы их ареалов, наличие текстуры, наиболее часто встречающиеся сочетания и специфичность кластеров. На основе этих индикаторов предварительно опредляются соотновение распаханных земель и земель под естественной растительностью, площадь открытых почв и выраженность неоднородности почвенного покрова. Совмещение с тематическими картами способствует распознаванию типов почв и почвенно-растительных комплексов, схожих по спектральным параметрам, но различающихся по своей природе.

Анализ статистик включает исследование кривых спектрального образа, распределения средних значений кластеров в координатах разностей спектральных каналов (зеленый-красный) и

(ближний ИК-красный), а также в координатах спектральных яркостей в зеленом и красном каналах съемки.

Анализ кривых спектрального образа, построенных по средним значениям спектральных характеристик кластеров, позволяет определить принадлежность последних к определенным классам природных объектов (Кринов, 1947). В случае открытой поверхности почвенная интерпретация внутри этого класса объектов проводится по данным наземных исследований. Однако поверхность почвы редко бывает свободна от растительности. В боль-винстве случаев она представляет собой систему почва+расти-тельность, спектральный образ которой имеет признаки, присущие классу растительности: минимальную яркость в красной и максимальную в ЯК зоне спектра (Кринов, 1947; Кп1рНпв, 1970). (Рис. 2). Типизация таких кривых по интенсивности этих характеристических отклонений отражает плотность проективного покрытия, т. е. состояние растительности. При проективном покрытии выве 40-603С почвенная интерпретация по кривым спектрального образа практически невозможна.

На следующем этапе интерпретации используется графический анализ распределения кластеров в координатах разностей спектральных яркостей (рис. 3). Распределение кластеров в этом пространстве также имеет форму треугольника, основанием которого служит линия относительно открытых почв, а медианой - линия растительности с максимумом проективного покрытия в вервине.

Внутри треугольника кластеры группируются вдоль линий, соединяющих кластеры на линии почв с вервиной треугольника. При этом к вервине возрастает гидроморфизм почвенного покрова. В условиях богарной.павни кластеры вдоль этих линий различаются линь видом культур и плотностью посевов, что позволяет объединить. их при интерпретации и тем самым выполнить генерализацию кластерной карты при переводе ее в почвенную. В исследовавшийся сезон съемки (осень) максимальная плотность растительности на автоморфных пахотных угодья была около 40*.

Кластеры с проективным покрытием более 40Х, отражавшие в момент съемки полугидроморфный и гидроморфный ПП, размещаются в верхней части треугольника, соответственно дальше от вершины или ближе к ней. При этом поле рассеивания смещается к левому плечу. Их пространственная- связь с определенными (зо-

<|0

Рис, 2 Спектральные кривые природных объектов контрольного участка по средним цифровым значениям кластеров в диапазонах съемки:

(0.5-0.6); (0.8-0.7);

(0.8-0.9) мкм

<ш

аелсный

а«

КРАСНЫЙ

КАНАЛЫ

а15 мкм ИК

Рис. 3

Распределение кластеров в двухмерном пространство разностей их средних цифровых значений в каналах съемки: зеленый-красный и ближний ЯК-красный.

Почвы, ¿-мощные (кластеры 3,8,19) и среднемоцные (10,12) ма-логумусные обыкновенные черноземы; ¿-сочетания среднемояных малогумусных обыкновенных черноземов с солонцеватыми'(до 25Х-кластеры 5,11; 25-50Х-кластеры 2,14); 5-солонцеватые черноземы (9); 4-сочетания лугово-черноземных почв и солонцеватых черноземов (4,13); 5-лугово-черноземные (8); /?-луговые (20); 7-орошаемые (18,18); в-почвы под стерней (7,15,17). Линии внутри треугольников на рис. (б) и (в) соединяют кластер с иаксимальной плотностью растительного покрова (18) и кластеры на линии почв или вблизи нее.

нальными) типами почв автоморфного ПП проявляется в тенденции размещения на соответствующих линиях, соединяющих основание треугольника с его вершиной.

Кластеры, отражающие наиболее влажные луговые, лугово-болотные и ороааеныв почвы, располагаются вдоль левого плеча треугольника. Близость к вершине означает улучшение условий произрастания, например, с уменьаением засоления в верхнем слое почвы. Кластеры, характеризующие водные поверхности или переувлажненные объекты (прилиманные, приканальные зоны, оро-ваемые земли после полива) выпадают за пределы поля треугольника.

Таким образом, графический анализ позволяет: 1) выполнить распознавание почв в условиях открытой поверхности на основе наземных данных и связей их спектральных характеристик со свойствами верхнего слоя почв; 2) сгруппировать кластеры, различающиеся по виду и состоянию культур, но не различающиеся по ПП; 3) выполнить распознавание автоморфного, полугидро-морфного и гидроморфного ПП; 4) разделить наиболее влажные почвы (луговые, лугово-болотные) в соответствии с условиями произрастания растений (например; с засолением).

На объектах, охватывающих несколько' природных зон, использование срафического анализа в координатах яркостей в зеленом и красном каналах съемки дает возможность оценить размах разнообразия ПП на отдельных Фрагментах изображения. Однако почвенная интерпретация отдельных кластеров на таком графике невозможна.

Предложенный'метод интерактивной почвенной интерпретации был использован при составлении почвенной, карты ключевого уча стка в И 1:300000. На полученной карте выявилась новая информация о закономерностях в географии почв и антропогенных на-рупениях в связи с орошением. Точность ее составила 0. 8. Метод апробируется в других природных зонах и на материалах съемки в другие сезоны.

ГЛАВА IV. ПОЧВЕННАЯ КАРТА ПОВЫЯВННОЙ ИНФОРМАТИВНОСТИ КАК ОСНОВА СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К АНАЛИЗУ П0ЧВВНН0Г0 ПОКРОВА

Основные методологические принципы современной картографии почв и значение материалов дистанционных съемок в составлении почвенных карт. Использование дистанционных методов (ДМ) в почвенной картографии началось в тридцатые годы, когда

в связи с развитием крупномасштабной картографии обнаружился недостаток необходимой картографической основы. Возможность специального почвенного девифрирования отмечалась уже в некоторых работах довоенного периода (Левенгаупт, 1930; Чирвин-ский, 1933). Экспериментально-методические исследования выявили принципиальную возможность выделения и характеристики почвенных контуров ri о азрофотоизображению (Гавеман, Ливеров-ский, 1953; Ливеровский, 1957). Результаты исследований в разных природных зонах впоследствии были опубликованы в периодической печати и монографиях В.Л.Андроникова, Ю. А. Ливеров-ского, Ю. А. Ливеровского, И. С. Симаковой, А. И. Обухова, Д. С. Орлова , А. С. Преображенского, ». С. Толчельникова, В. К. Викторова, , Б. В. Виноградова и др.

Привлекательность ДМ в картографических работах «объясняется рядом их преимуществ по сравнению с традиционными методами съемки. В их числе наиболее хорошо известны объектив-, ность, повышенная информативность и точность получаемых карт. Вместе с тем, утверждение о графической точности отображения границ почв даже резко различающихся по своим свойствам (Симакова, 1959; Платоненко, 1960, 1963; Григорьев, 1962; Тол-чельников, 1962; Ливеровский, Симакова,1862; Афанасьева, 1965; Викторов, Виноградов, Семенова, 1964; Вавилов,- Кузнецов, Семенова, 1964) не всегда справедливо, что было показано на-' вини исследованиями в соавторстве с Ф. И. Козловским, Б. П. Пантелеевым и К. А. Яновским (1975). В числе преимуществ применения ДМ иногда называют снижение необходимого объема полевых работ. Однако,подобная постановка вопроса вряд ли верна: эффективность применения ДМ следует оценивать по увеличению информативности и точности карты (Симакова,. 1959; Андроников, Королюк, 1965). Остановимся на еще одном преимуществе ДМ. Возможность концентрации основных исследований на ключах позволяет повысить достоверность и полноту характеристик ПП, обеспечивая необходимую их обоснованность. Это означает возможность обогащения содержания базовой карты более полной (в зависимости от масштаба) и обоснованной4 качественно-количественной характеристикой важнейших почвенных свойств без проведения дополнительных специальных исследований. Это обстоятельство особенно важно для территорий с генетически сложными СПП, поскольку позволяет получить интегральную характеристику

сложности их использования по < всему комплексу лимитирующих показателей. - i

В вестидесятые годы использование ДУ и методические исследования в этой области получили мощный импульс к развитию в связи с развитием системного подхода в географических исследованиях и его реализацией в почвоведении через учение о СПП. Теоретические предпосылки его были залохены в трудах ге-ографов-ландиафтоведов, разработавших учение о природио-тер-риториальных комплексах (ландоафтах), их морфологии и свойствах - Д. Л. Арманда, А.Г.Исаченко, Н.А.Солнцева, В. Б. Сочава, в работах В. М. Фридланда, Б, В. Виноградова, G. Haase, R. Schmidt. Основы структурного полхода интенсивно развивались представителями советской вколы почвоведения (Белобров, 1973а, 19736; Годельман, 1973; Григорьев, Рубцова, Синицына, Сорокина, 1ер-вуксаа, Иубина, 1973: Ильина,1980, 1983; Романова, 1973; Сорокина, 1978, 1993; Столбовой, 1993; Фридланд, Ильина, Михайлова; Симакова, Иубина, 1983 и др. ).

■Системный подход в почвенной картографии означает, что объектом ее становятся не отдельные классификационные группы почв и их распределение, а почвенно-географическое пространстве в целом: его неоднородность, специфическое строение и закономерности, то есть СПП на разных уровнях организации.

! Цель системных исследований состоит в выработке знаний о возможностях преобразований, воспроизводства или управления системами. В картографии она достигается путем составления серии взаимосвязанных карт, обеспечивающих последвател'ьное наращивание знаний об объекте (Николаев, 1983; Воробьева и др. , 1983). Задача в том, чтобы серия таких интерпретационных или прикладных карт обеспечивала полноту информации о системе, то есть была достаточной, чтобы 'охарактеризовать всю совокупность ее свойств. С Другой стороны, сам источник информации для серии таких карт должен быть достаточно емким. Это значит, что в основе системного подхода в почвенной картографии должна быть информационная база данных, электронная или картографическая, представленная в виде • базовой почвенной карты высокой информативности. Таким образом, необходимость создания таких карт обусловливается внедрением системного подхода к анализу ПП, а сочетание представлений о неоднородности (структуре) ПП и дистанционных методов исследования в

современной почвенной . картографии представляет уникальную возможность создания таких карт.

Почвенные карты высокой информативности. В основе карт высокой информативности лежит методология структурности и многоуровенности пространственной организации ПП. Принципы их составления разрабатывались в работах С. С. Неуструева (1928); И. П. Герасимова (1939); Е. И. Ивановой, Ф. Я. Левииной (1952); Л. П. Будиной (1964);' В. И. Фридланда (1972); Л. П. Ильиной (1973), в методических рекомендациях "Составление крупномасятабных почвенных карт с показом СПП" (1989); в рекомендациях "Составление областных среднемаситабных почвенных карт Нечерноземья с показом СПП" (1990) и др. Принимая во внимание весь многолетний опыт этих исследований, к почвенным картам высокой информативности - основам системного подхода к анализу ПП - относятся карты, отвечающие следующим трем требованиям: 1) составленные при обязательном использовании материалов дистанционных съемок, 2) построенные на принципах а - отказа от картографирования по преобладающей почве и б г выделения СПП: 3) отражающие характеристику СПП (компонентный состав, долевое участие и генетические связи компонентов); качественно-количественную характеристику свойств компонентов, определяющих плодородие и оценку земель, а также характеристику факторов пространственной дифферёнциации ПП.

Переход от детального масштаба картографирования к более мелким связан с необходимостью генерализации изображения. В почвенной картографии в результате генерализации пространстт венно-типологическим методом появляется возможность отражения СПП высоких уровней организации за счет потери информации о низаих. Эта потеря, однако, может быть частично восполнена за счет создания серии картографических Фрагментов более крупного масштаба, характеризующих основные генетические типы СПП и составленных по материалам аэрофотосъемки.

Не останавливаясь на конкретном содержании высокоинформативных карт разных масштабов отметим особо необходимость отражения категории сложности ПК, поскольку увеличение сложности ПК является индикатором перехода на более высокий уровень организации.

В качестве примера использования системного подхода к интерпретации крупномасштабной почвенной карты повышенной ин-

4Э

формативное™ в диссертации приводятся карта генезиса СПП и карта свойств, лимитирующих плодородие, составленные на территорию ключевого участка в районе распространения олигоцен-миоценовых отложений. Первая карта составлена на основе факторно-генетической типизации СПП, показанных на базовой почвенной карте. Ее цель - помочь пользователю оценить условия почвообразования и причины пространственной дифференциации ПП. Вторая карта характеризует комплекс лимитирующих свойств в их взаимодействии. Она позволяет определить степень качественной неоднородности ПП объекта, сложность и целесообразность его мелиораций с учетом комплексности проявления лимитирующих свойств.

ГЛАВА Т. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ПОЧВЕННЫЕ КАРТЫ: МВТОДОЛОГКЧВСКНЯ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ И НАПРАВЛЕНИЕ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Внедрение средств и методов автоматизации в картографию, наблюдающееся с начала второй половины века, связано с рядом объективных причин, среди которых следует особо подчеркнуть следующие. Во-первых, карты все чаще используются при решении важных вопросов, связанных с освоением природных ресурсов, их рациональным использованием, охраной природы, принятием ответственных хозяйственных решений. Второй причиной автоиати зации в картографии послухило развитие системного подхода как методологического принципа географических исследований и картографирования, что проявилось в принципиально новой постановке исследований, направленной на изучение геосистем, оценку их функционирования, динамики и эволюции, и в развитии новых видов и типов картографических продуктов. - серий карт и атласов. Наконец, третья причина - внедрение и резкое увеличение потока аэрокосмической информации.

С внедрением автоматизации связано появление "компьютерной картографии"' (Мартыненко, 1994), продуктом которой являются компьютерные или "машинные" карты (Берлянт, 1986), созданные на базе компьютерных технологий. Термин "компьютерные карты",■имеет пирокое толкование. Часто к таковым относят все оцифрованные карты, независимо от методов их составления. Такие карты, часто исходно неудовлетворительного качества, служат затем основой геоинформационных систем. Однако, напомним, одним и далеко не последним их стимулов развития автоматизации в картографии дослужило появление и внедрение в нее кос-

мической информации, что обеспечило повышение объективности и надежности картографирования. Исходя из этого мы предлагаем следующую трактовку термина: "компьютерные почвенные карты" -это серия электронных или графически оформленных карт, созданных на основе: 1) системного подхода к изучения ГОТ (учения о его структуре), 2) материалов дистанционнаого зондирования земной поверхности (с использованием наземной информации о ПП, топографических и тематических карт, а также сведений о размещении культур и состоянии посевов, данных об урохайно-сти, метеорологических данных и т. п. ), 3) использования компьютерных технологий обработки всего массива информации. Только такие карты можно считать адекватным компонентом гео, информационнных систем.

Одним из вахнейвих условий создания карт высокой надежности, показателями которой являются ее. достоверность, полнота и точность (Смирнов, 1985) является наличие и строгое соблюдение единой технологической схемы создания картографических произведений. Первый ваг в разработке метологических основ составления компьютерных почвенных карт сделала в 1990 г. Б. В. Цербенко.' Она предложила схему обработки и анализа, аэрокосмической информации для картографирования СПП. Эта схема была затем расширена, уточнена и дополнена в навих совместных исследованиях на основе обработки материалов космической мно-' гозональной съемки территории Предкавказья. (Кого1уик & ЗЬсИвгЬепко, 1994). Исследования по доработке, уточнению и детализации технологической схемы, по разработке теоретических и методических вопросов, связанных с созданием компьютерных карт продолхаются в соавторстве с сотрудниками Лаборатории автоматизации картографии Географического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.

ВЫВОДЫ

1. Равнинное Предквкаэье обладает высоким потенциалом для развития сельского хозяйства. Благодаря благоприятным биоклиматическим и почвенным условиям в западной и центральной его части сосредоточено 14Х сельскохозяйственных угодий России. В Западном и Центральном Предкаказье выращивают наиболее ценную твердую пвеницу. Восточное Предкавказье является крупной кормовой базой развития тонкорунного и полутонкорунного овцеводства. В то же время ПП региона характеризуется

высокой степенью неоднородности. По материалам аэрофотосъемки и наземных ключевых исследований здесь выявлено более 100 разновидностей микро- и мезоструктур, различающихся по составу, сложности и контрастности, по причинам образования и устойчивости к антропогенному воздействию.

2. Анализ факторов пространственной дифференциации и типизация микро- и мезоСПП по факторно-генетическому принципу позволили констатировать тесную связь их генетического разнообразия с основными литологическими генерациями региона. Это проявляется не только и не столько через литологическую неод-

. нородность внутри генерации, сколько через специфические свой ства пород, определяющие процессы образования морфоскульптуры рельефа.

3. На основе материалов космической съемки и факторно-генетического принципа типизации СПП на макроуровне организации выполнено схематическое районирование региона. Установлена обусловленность дифференциация ПП на этом уровне литолого-морфоструктурным и гидрофакторами. В условиях литологической однородности - на лессовой равнине - и единой морфоструктуры* - на склонах Ставропольской возвыиенности - выявлено влияние зональности. Оно выражается не только в смене зональной компоненты структур, но и в-интенсивности дифференциации ПП. В результате от степной зоны с черноземами обыкновенными к су-хостепной, с каштановыми почвами, мезокомбинации ПП уступают первое место микроструктурам, увеличивается сложность, контрастность и число.компонентов СПП.

4. Территория равнинного Предкавказья представляет мор-фо-литологическую и почвенно-географическую модель Европейского юга России, что позволяет экстраполировать закономерности генезиса и географии СПП, выявленные на этом объекте.

5. Дальнейв^е'развитие почвенного картографирования связано с расиирением использования и углублением анализа материалов дистанционного зондирования - аэро- и космических сним ков - и. переходом к созданию почвенных карт высокой информативности. Назначение таких карт - создание информационной базы о ПП для последующего ее системного анализа в целях определения путей рационального использования земель, их оценки и возможностей мелиорации. Основное требование, предъявляемое к

[ таким картам - непременное использование материалов дистанци-

онных съемок в качестве одной из обязательных основ. Их содержание отражает не только характеристику пространственной неоднородности, но и качественно-количественну». характеристику важнейших параметров ее компонентов, в особенности лимитирующих плодородие, а также характеристику факторов пространственной дифференциации ПЛ. Таким образом карты высокой информативности отличаются более полной и объективной передачей ареалов спп и их компонентов и характеристикой причин дифференциации ПП.

6. Разработанная система -визуальной диагностики СПП по материлам аэросъемки включает диагностические таблицы, специ-

. ализированную классификацию рисунков аэрофотоизобракения и Альбом эталонных изображений. Система позволяет увеличить

* объем и глубину извлекаемой информации, включая не только характеристику СПП, но и свойств, лимитирующих плодородие. Альбом эталонных изображений СПП включает 48 аэроснимков или их фрагментов с подробной привязкой и аннотацией и может служить основой экологического мониторинга сельскохозяйственных земель равнинного Предкавказья.

7. Почвенная картография будущего связана с использованием компьютерной обработки материалов дистанционного зондирования. Предложена технология интерпретации результатов обработки многозональных космических снимков, которая включает, 1) картографический анализ распределения спектральных классов в географическом пространстве, 2) анализ их спектральных образов и 3) распределения классов в пространстве разностей спектральных яркостей в каналах съемки : зеленый минус красный и ИХ минус красный. Технология позволяет интерпретировать ПП и его структуру не только в условиях открытой поверхности, но и при плотности посевов до 60Х.

8. Основной задачей развития компьютерной почвенной картографии должно стать создание компьютерных карт на основе 1) системного (структурного) подхода к изучению ПП, 2) материалов дистанционного зондирования,* 3) комплекса наземной, картографической, статистической и прочей сопутствующей информации и 4) компьютерной обработки всего ииформационнного массива.

Список основных публикаций по теме диссертации.

(* - работы, выполненные в соавторстве)

1* Метод машинного анализа аэроснимков при почвенно-мелио-ративной характеристике территориии. //Почвенно-мелиора-тивные процессы в районах нового орошения: Тр. Почв, инта им. В. В. Докучаева. - М. , 1975. С. 86-98.

2* Применение оптико-структурного машинного анализа при детальном почвенно-мелиоративном картографировании. //Почвоведение. 1980. №9. С. 145-159.

3 Засоление почв севера наклонной равнины Предкавказья как параметр мелиоративной характеристики территории. //Тез. докл. П Делегат. Съезда ВОП. -Тбилиси. 1981. С.

4* Значение структуры почвенного покрова при природно-мелио ративных исследованиях в сухостепной зоне.//Картография и структура почвенного покрова: Тр. Почв, ин-та им. В. В. Докучаева. - М. , 1980. С 108-132.

5* Лессовидные суглинки северной частй Приставропольской равнины как потенциальный источник засоления почв в ус-условиях орошения. //Почвоведение. 1982. »10. С. 113-121.

6* Дешифрирование почвенного покрова Предхавкаэья по космическим снимкам системы "Метеор". //Тез. докл. Всес. конф. "Биосфера и климат по данным космических исследований". -Баку. 1982. а 199-201.

7* Изучение мелиоративного состояния орошаемых земель по материалам аэрокосмической съемки. //Тез. докл. научн. конф. "Докучаевсхое почвоведение 100 лет на службе сельского хозяйства". Л. , 1983. С. 94-95.

8* Использование материалов аэрокосмических съемок для конт роля за .мелиоративным состоянием орошаемых земель. //Тез. докл. У Совещания по гидрогеол. , инк. геол. и мелиор. поч-поведению. 1984. С. 186-188.

9 Использование сканеркой многозональной космической инфор мации при изучении почвенного покрова степной и сухостеп ной зон. //Там же. С. 141.

10* Дистанционные методы изучения почв и посевов. //Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Т. 5. 1985. 180 с.

11* Теоретические и методические вопросы изучения почвенного покрова дистанционными методами. //Тез. докл. УН Делег. съезда ВОП. Т. 4. - Ташкент. 1985. С. 134.

12 Изучение почвенного покрова степной и сухостепной зон по материалам многозональной космической съемки. //Почвоведение. 1988. »2. С. 15.-21.

13* Теоретические' и методические основы изучения почвенного покрова дистанционными методами. //Успехи советского почвоведения. Советские почвоведы к XIII Мехдунар. конгр. почвоведов. - М. , Наука. 1986. С.

14 Изучение процессов водной эрозии по космическим снимкам. //Докл. ВАСХНИЛ. 1987. №2. С. 13-15.

15 Информативность многозональных космических снимков для изучения почвенного покрова. //Бюлл. Почв. инОта им.

В. В. Докучаева. 1987. В. XII. С. 32-35.

18 Диагностика почв степной и сухостепной зон Предкавказья по материалам аэрокосмической съемки. //Почвоведение. 19В9. »4. С. 124-132.

17 Изучение генезиса СПП в районе развития слитых черноземов по материалам дистанционных и наземных исследова-

йий. //Тез. докл. ПИ Всесоюэн. съезда почвоведов.. - Новосибирск. 1989. Т. 4. С. 328.

16* Использование материалов аэрофотосъемки при изучении поч венного покрова Предкавказья. //Материалы сове*. "Аэрокосмические методы в почвоведении". - И. , Колос. 1989. С. 48-48.

19 Эволюция почвенного покрова степной зоны под влиянием инфильтрационных водю. //доклады ВАСХНИЛ. 1989. №12. С. 37-39.

20* Использование материалов аэрофотосъемки при изучении почвенного покрова в сложных условиях почвообразования. //Аэрокосмичесхче методы в почвоведении и их использование в сельском, хозяйстве. - И. , Наука. 1990. С 134-141.

21 О генезисе структур почвенного покрова Центрального

Предкавказья в районе распространения палеоген-неогеновых глин. //Почвоведение. 1991. К9. С. 19-30.

22* Аэрокосмические методы - основа картографии почв. //География и картография почв. - И. , Наука. 1993. С. 208-212. .23* Системный анализ в интерпретации почвенной карты повыаен ной информативности. //Там же. С. 269-274.

24 Генезис структур почвенного покрова в особенностях их' ' изображения на аэроснимках. //Тез. докл. Межд. Сими.

"Структура почвенного покрова". - И. , иэд-во Почв, .ин-та им. В. В. Докучаева. 1093. С. 91-94.

25* Структуры почвенного покрова аридных территорий субборе-ального пояса Евразии. //Там же. С. 173-178.

28* Структуры почвенного покрова аридных территорий субборе-ального пояса Евразии. //Почвоведение. 19S3. 17. С. 56-63.

27* Интерпретация почвенного покрова по данным цифровой обра ботки дистанционной информации. //Почвоведение. 1994. fcß С. 15-24..

28* Интерпретация структур почвенного покрова по данным

Цифровой обработки многозональной информации. // Почвоведение. 1994. >2. С. 43-49.

29 A study of the-factors of soil cover patterns fornation by neans of aerial photographs.//Proo. 5th Synp. Work. Group Benote Sensing. ISSS Connies ion Y. Budapest, Hungary, 11-15 April 1988. .- Budapest. 1888. P. 8-12.

30* Conpiling soil naps on the basis of renoteiy-sensed data digital processing: soil interpretation. //Int. J. Benote Sensing. 1994. V. 15. Ho. 7. P. 1379-1400.