Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Теоретические основы охраны и рационального использования почвенного покрова Алтайских равнин и горных областей Алтая

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Теоретические основы охраны и рационального использования почвенного покрова Алтайских равнин и горных областей Алтая"



1 шоп ш

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОХРАНЫ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА АЛТАЙСКИХ РАВНИН И ГОРНЫХ ОБЛАСТЕЙ АЛТАЯ

06.01.03. - агропочвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

ГРИБОВ Сергей Иванович

На праЕ

Барнаул 1997

Работа выполнена в Алтайском государственном аграрном университете в период с 1989 по 1997 г.

Научный консультант - засл. деятель науки РФ, доктор сельскохозяйственных наук Л. М. Бурлакова.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор биологических наук В.М. Курачев, доктор сельскохозяйственных наук Н.И. Семендяева, доктор географических наук Ю.И. Винокуров.

Ведущая организация - Научно-исследовательский институт

на заседании диссертационного совета Д 120.01.01. при Алтайском государственном аграрном университете (656099, г.Барнаул, пр.Красноармейский, 98)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного аграрного университета.

горного природопользования при АЛГТУ

Защита состоится "27" июня 1997. в 10 час.

Автореферат разослан

г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

(

Рассыпнов В.А.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Изучению почвенного покрова, как упорядоченной пространственно-организованной системы, ее изменению под действием природных и антропогенных факторов в последние десятилетия уделяется все большее внимание: увеличивается объем исследований по структуре почвенного покрова, расширяется их география, разрабатываются общие и региональные классификации, составляются почвенные карты методом отображения структур почвенного покрова (СПП). Интенсивное развитие данного направления в почвоведении связано с необходимостью разработки теоретических основ для решения ряда практических задач по приостановлению деградации почв и оптимизации использования почвенных ресурсов.

Ранее проведенные исследования структур почвенного покрова Алтайских равнин и горных областей Алтая (Алтайский регион), имея большую теоретическую и практическую ценность, в полной мере не удовлетворяют современным запросам научного обеспечения основных направлений рационального использования и охраны почвенных ресурсов. Не решены методические проблемы получения необходимых гене-тико-производственных и пространственно-географических особенностей почвенного покрова для качественной оценки и учета земельных ресурсов. Недостаточно разработаны вопросы классификации, пространственно-структурной организации и картографирования СПП.

Поднятие целинных и залежных земель с начала 50-х и экономические условия реформирования земельных отношений 90-х годов настоящего века привели в Алтайском регионе к интенсивному развитию деградации почвенного покрова. Для проведения мероприятий по приостановлению и прекращению деградации почвенного покрова (ПП) при ограниченных экономических ресурсах необходимо получение оперативной информации о состоянии и причинах изменения структуры почвенного покрова. Это возможно при организации почвенного мониторинга, методы которого для природно-хозяйственных условий Алтайского региона до настоящего времени не разработаны.

Природно-сельскохозяйственное районирование Алтайского региона, построенное по почвенным материалам до освоения целинных и залежных земель, а Республики Алтай по данным фрагментарных исследований, не отражает в полной мере современные особенности ПП различных территорий. Это снижает эффективность научных рекомендаций по почвозащитным мероприятиям. При районировании не учитывалась ретроспективная антропогенная нагрузка на почвенный пок-

ров, определяющая тенденции изменения последнего при различном характере использования земель.

При почвенных исследованиях в настоящее время все еще в полной мере не реализуются возможности современной компьютерной техники для получения, хранения и графической интерпретации информации- о почвенных ресурсах и принятия управленческих решений по их рациональному использованию.

Поэтому изучение почвенного покрова, его пространственно-структурной организации с привлечением современных методов актуально как в научном-отношении, так и для рационального использования, прогноза изменений состояния СПП при возможных вариантах хозяйствования.

Цель и задачи исследований. Основная цель работы - усовершенствовать методы исследований, выявить изменения СПП во времени и"их причины, дать им оценку и на ее основе разработать основные направления рационального использования и охраны почвенного покрова Алтайских равнин, предгорных и горных областей Алтая. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Выявить пространственно-структурную организацию почвенного покрова, усовершенствовать классификацию, методы изучения и картографирования СПП.

2. Разработать схему почвенно-географического районирования на основе представлений о СПП, определить факторы дифференциации почвенного покрова и выявить неоднородность СПП по единицам районирования.

3. Разработать методику регионального и локального мониторинга состояния почвенного покрова и его картографическое сопровождение с использованием элементов ГИС-технологий.

4. Обосновать критерии и провести типизацию земель для сельскохозяйственного использования.

5. Разработать основные направления рационального использования и охраны почвенного покрова в зависимости от их характеристик, природных и антропогенных факторов.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований послужили пространственно-структурная организация ПП, методы картографирования и изменение количественных параметров СПП Алтайских равнин, предгорных и горных областей Алтая во времени в зависимости от изменения факторов их формирования, обусловленных хо-

зяйственной деятельностью.

В работе были использованы общепринятые в почвоведении методы: сравнительно-географический, сравнительно-исторический, вложенных ключей. Кроме того, для выделения границ почвенных выделов и экстраполяции характеристик СПП с ключевых участков на основную территорию широко использованы методы дистанционного зондирования (АФС, СВЧ-, ИК-съемки).

Для обработки полученного материала использованы математические методы: общепринятые статистические (Плохинский, 1970; Са-вич, 1972; Дмитриев, 1972), метод характеристических интервалов (Генес, 1967), корреляционный и регрессионный анализы (Дмитриев, 1972), информационно-логический Шузаченко, Карпачевский, Взнуз-даев, 1970).

При создании временных карт состояния СПП, статистической обработки полученных материалов были разработаны и использовались элементы ГИС-технологий.

Диссертация написана по итогам выполнения исследований по заданиям 2.1.1.3.2.2., подпрограммы "Земельные ресурсы Сибири" программы "Сибирь" СО АН СССР (Прикладная НИР, N гос. per. 79073790), а так же Алтайского государственного университета (АГУ) Международной программы "Мир-Природа" в рамках протокола "Гор-Черномырдин" по космическому сотрудничеству США и России.

Автор в течение 1989-1997 гг. является непосредственным исполнителем и научным руководителем ряда тем, выполняемых на хоздоговорной и плановой научной основе кафедрой почвоведения и агрохимик Алтайского государственного аграрного университета (АГАУ), Алтайским институтом мониторинга земель и экосистем (Ал-тайИМЗом), ИВЗП СО РАН, Алтайским предприятием ЗАПСИБНИИГИПРОЗЕМ и других организаций.

В исследованиях, проводимых автором, принимали участие сотрудники кафедры почвоведения и агрохимии Г.Г.Морковкин, Л.М.Тата-ринцев, А.Е.Кудрявцев, М.Ж.Кашкарбаев и студенты агрономического факультета; сотрудники АлтайИМЗ - О.М.Малютина , Н.Т. Семешина; сотрудники НИИ ЭМ при АГУ - Т.В. Байкалова, A.B. Евтюшкин, А.Н.Романов. Всем им автор выражает благодарность.

Особую признательность автор выражает своему учителю и многолетнему наставнику, заведующему кафедрой почвоведения и агрохимии, доктору сельскохозяйственных наук Лидии Макаровне Бурлако-

вой - за консультации, советы и постоянную поддержку при проведении исследований, организации экспедиций и написанию диссертационной работы. Автор также выражает признательность и благодарность член-корреспонденту РАН В. Л. Миронову, д.т.н. Н.М. Оскор-бину и к.э.н. Ю. А. Полякову за ценные советы и помощь при освоении методов дистанционного зондирования и ГИС-технологий.

Научная новизна работы. Впервые установлены иерархические уровни организации почвенного покрова Алтайских равнин, предгорных и горных областей Алтая, разработаны методы их выделения и классификации, установлены факторы дифференциации почвенного покрова по единицам проведенного автором почвенно-географического районирования. Предложены концептуальные положения электронных (базовых, временных, прогнозных) карт структур почвенного покрова, обоснованы принципы их составления и ведения. Дана оценка деградации СПП под влиянием антропогенной нагрузки. Определены критерии, ограничивающие антропогенную нагрузку в Алтайском регионе.

Впервые определены необходимые населению региона площади зон педосферы: продуктивная, защитная, компромиссная, индустриально-селитебная. Разработан метод оптимизации земельного фонда с учетом основных потребностей человека и устойчивости экосистем.

На защиту выносятся методологические положения рационального использования и охраны почвенного покрова, основой которых являются:

- оценка деградации параметров структур почвенного покрова разных уровней организации при различных уровнях антропогенной нагрузки;

- концептуальные положения создания и ведения тематического содержания электронных карт структур почвенного покрова в системе комплексных электронных атласов "Состояние земель" - " Природные ресурсы";

- метод оптимизации структуры земельного фонда.

Практическая значимость. Предложено почвенно-географическое

районирование на основе СПП для организации систем регионального и локального почвенного мониторинга. Определены и рекомендуются масштабы карт СПП разных уровней организации и их содержание. Предложены элементы ГЙС-технологии для создания электронных карт и формирования базы данных электронных атласоз состояния почвен-

ного покрова.

Разработаны рекомендации по охране и рациональному использованию почвенного покрова с учетом регламентации антропогенной деятельности.

Реализация результатов исследований. Основные результаты исследований автора используются краевыми, городскими (Барнаул, Рубцовск) и сельскими (Шипуновский, Тальменсккй, Бийский) комитетами по земельным ресурсам и землеустройству Алтайского края, Республики Алтай, Кемеровской области, а также институтами и научными учреждениями в системе РОСКОМЗЕМа, МИНВУЗа РФ и вузами Барнаула.

Апробация работы. Материалы исследований были доложены на научной конференции "Экологические проблемы химизации сельского хозяйства" (Барнаул, 1990); международной научно-практической конференции "Современные технологии геодезического, фотограмметрического и картографического обеспечения землеустройства и земельного кадастра в Сибирском регионе" (Новосибирск, 1994); Алтайской краевой конференции по охране природы (Барнаул, 1995); Всероссийской научно-практической конференции Торы и человек: в поисках устойчивого развития" (Барнаул, 1996); международной научно-практической конференции "Проблемы менеджмента на пороге 21-ого века" (Барнаул, 1996); международной научно-практической конференций "Интеркарто-2" (Иркутск, 1996) и др.

Результаты исследований обсуждены на семинарах и коллегиях земельных комитетов, организованных Алтайкомземом, главами администраций на объектах исследований соискателя ( Бийский, Шипуновский сельские районы, г.Барнаул, г.Рубцовск. 1996); Кемкомзе-мом (г.Кемерово, 1994г., Прокопьевск, 1995).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 печатные работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, написана на>|/Устранйцах машинописного текста, содераитсХрисунков и схем, «^таблицы и библиографию из ^-/источников.

ГЛАВА I. ПРОСТРАНСТВЕННО-СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ И СИСТЕМАТИКА СТРУКТУР ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА

Уровни организации почвенного покрова. Структуре почвенного покрова как системному образованию присущи следующие свойства: способность делиться на подсистемы и в свою очередь входить в системы более высокого порядка (иерархичность); обладание большим содержанием, чем сумма содержаний подсистем; наличие прямых и обратных связей; наличие определенной организации. Как и любому другому природному системному образованию (Арманд, 1975) СПП свойственна тенденция к сохранению исходного состояния (до момента появления нового воздействия). Причем, степень выраженности этой тенденции возрастает от элементарного разнокачественного ареала к сложной почвенной структуре. Тенденция к сохранению исходного состояния основывается на принципе Ле Шателье, сущность которого заключается в стремлении системы, находящейся в равновесии, при изменении какого-либо условия сместиться в том направлении, при котором эффект воздействия будет минимальным.

Одним из основных теоретических и практических положений в выделении уровней организации СПП является определение элементарной гомогенной почвенно-географической единицы.

В настоящей работе на основе представлений о единичной элементарной почве (Дмитриев, 1991) и почвенном индивидууме показано, что гетерогенные спорадически-пятнистые элементарные почвенные ареалы (ЭПА, в определении Фридланда) следует рассматривать как элементарную почвенную структуру, а выделение "микрокатены" (в определении Я. М. Годельмана, 1981) следует рассматривать только в качестве метода изучения почвенного покрова и функциональных связей между его отдельными компонентами, а не в качестве элементарной пространственной единицы почвенного покрова.

Первым, наиболее низким уровнем организации ПП является элементарный почвенный ареал (Фридланд, 1965). Он представляет собой почву, относящуюся к какой-либо одной классификационной единице наиболее низкого ранга, занимающую пространство, со всех сторон ограниченное другими элементарными почвенными ареалами или непочвенными образованиями.

Элементарный почвенный ареал представлен на относительно небольшой площади и сочетается в пространстве с другого вида эле-

ментарньми ареалами, образующими в совокупности второй уровень организации ПП - элементарную почвенную структуру (ЭПС).

Элементарная почвенная структура представляет собой почвенное трехмерное тело, образованное непосредственно ЭПА, со всех сторон ограниченное другими ЭПА или другими структурами почвенного покрова топологического уровня организации или непочвенными образованиями. Обособленность, генетическая самостоятельность ЭПС определяется единством характера и интенсивностью обмена веществ и энергии между образующими ее ЭПА.

Элементарные почвенные структуры, закономерно чередуясь в пространстве, образуют третий уровень организации ПП - простые почвенные структуры (ППС). Элементами ППС могут быть не только ЭПС, но и ЭПА.

Простая почвенная структура представляет собой почвенное трехмерное тело, образованное ЭПС, со всех сторон ограниченное другими структурами почвенного покрова топологического уровня организации или непочвенными образованиями. Пространственная локализация и генетическая самостоятельность ППС определяется единством характера и интенсивностью обмена веществ и энергии между ее компонентами - элементарными почвенными структурами.

ППС интегрируются в четвертый уровень организации почвенного покрова - сложную почвенную структуру (СПС), которая представляет собой устойчивое пространственное чередование определенных ППС образующих почвенный ареал, ограниченный со всех сторон другими СПС или непочвенньми образованиями.

Единство СПС как почвенно-географического ареала определяется единством характера и интенсивностью обмена веществ и энергии менду ППС ее образующих. Характеристиками ландшафта, идентифицирующими границы СПС, являются изменения крупных элементов макроформ рельефа.

Топологические уровни организации СПП характеризуются тесной связью элементов: изменение одного элемента приводит, как правило, к изменению другого. Например, увеличение водопроницаемости почв водоразделов и склонов увалов приводит к уменьшению гидро-морфизма почв межувалистых понижений.

Сложные почвенные структуры занимают наивысший таксономический уровень в системе иерархии ПП топологического порядка.

Выделение почвенно-географических единиц топологического по-

рядка обеспечивает решение ряда задач по информационному обеспечению планирования, проектирования и обоснования мероприятий по сохранению почв и почвенного покрова.

Как известно, хозяйственное использование почв в большинстве случаев имеет ограниченное число возможных вариантов, оно нуждается в определении некоторых границ , для которых та или иная рекомендация не приводит к существенному ухудиению почвенных условий или наоборот приводит к улучшению таких условий.

Для реализации названной цели проводится почвенное районирование территории. В зависимости от поставленных проблем, решение которых предполагается выполнить с использованием материалов районирования, процедура проведения районирования и критерии выделения таксономических единиц в разных случаях могут быть весьма различными. Так, можно рассматривать два ряда таксономических единиц почвенно-географического районирования (Фридланд, 1969), которые взаимосвязаны, но единой таксономической системы не образуют. Первый ряд - зонально-провинциальный , включающий на равнинах почвенно-биоклиматический пояс, почвенно-биоклиматическую область, почвенную зону (подзону, провинцию), второй ряд. построенный по структуре почвенного покрова включает почвенный район, почвенный округ, страну (рис.1). В работе дано обоснование разделения таксономических единиц почвенного районирования на два ряда.

Систематика стришцу почвенного покрова Алтайского уегиона.

Первый опыт систематики неоднородности почвенного покрова можно найти в работах Н.М.Сибирцева (1900), М.М.Филатова (1923). Е.Н.Ивановой, Н.М.Колосова (1940), проводившихся для составления почвенных карт различных регионов СССР .

Несмотря на огромный фактический материал о СПП, проблема систематики структур почвенного покрова остается актуальной. В качестве основания для такого утверждения приведен анализ новых среднемасштабных почвенных карт на субъекты федерации (1992г). Показано, что на картах не получили отображение многие группы комбинаций, широко распространенные в регионах - вариации, мозаики, ташеты; нет количественных характеристик комбинаций.

В диссертации уточнены основные принципы систематики СПП Алтайского региона и на их основе разработана классификация СПП. Понятно, что уже сама ограниченность территории исследований, ох-

п

л

А

Н

Е

Т

А

Р.

И

н Р

е

г

д и

0

и н

а

в л

ь

и н

ы

д е

У т

А 0

Л м п

0

р 0

ь

0 л

н л

0 0

ы г

и г

Е ч

е и

с

Е к ч

Д и

И е е

Н

И с

ц

ы к

и

е

Рис.1. Систематические соотношения между основными единицами СПП, почвенно-биоклиматического и почвенно-геоморфологического районирования (СПК. ППК, ЭПК - сложные, простые, элементарные почвенные комбинации).

ватывающей не все почвенно-географические зоны России, определяет региональный характер классификации.

Теоретическими основами систематики СПП служат концепции современного почвоведения, заложенные еще В.В.Докучаевым и развитые в фундаментальных трудах В. А.Ковды, И.П.Герасимова и В.М.Фридланда. Исходя из цели систематики СПП и ее теоретических основ, к главным задачам систематики отнесены: 1) выявление качественных и количественных различий между структурами почвенного покрова; 2) наиболее полное количественное описание СПП; 3) составление списка существующих СПП с присвоением отличительных названий; 4) ранжирование выявленных СПП; 5) разработка научной классификации СПП.

Перечисленные задачи в систематике СПП нами решаются с помощью и на основе взаимосвязанных разделов: номенклатуры, системы диагностики, системы таксономии, системы классификации.

Номенклатура элементарных почвенных ареалов. В работе проанализированы общие принципы научной терминологии номенклатуры почв, обозначение в исследованиях В.В.Докучаева и позже развитые другими почвоведами.

Автором предложено в номенклатуре ЭПА для обозначения внутреннего содержания сохранить моносемантические простые термины, отражающие определенные понятия и сохранить символический характер этих терминов.

В номенклатуре ЭПА, как и в номенклатуре почв, основные характеристики получают отображение в порядке, соответствующем таксонам и классификации ЭПА (табл.1).

В основу разработки номенклатуры таксономических уровней классификации ЭПА были заложены положения, позволяющие четко отделить классификацию элементарных почвенных ареалов от классификации почв.

Классификация элементарных почвенных ареалов. При изучении и систематическом описании ЭПА, как и других географических объектов, необходимо какое-то определение, показывающее его отличие от других почвенно-географических тел. Данная задача систематики почвенно-географических объектов решается с помощью таксономических единиц.

Необходимость разработки таксономической системы классификации ЭПА подчеркивал во многих своих публикациях В.М.Фридланд. В

то же время системы таксономических единиц классификации ЭПА В.М. Фридланд не предложил. Попытки типизации ЭПА, но также без разработки таксономической системы, можно найти и у других исследователей ( Годельман, 1931; Романова, Пучкарева, Никитина, 1983 ).

Разработанная нами таксономическая система классификации ЭПА (табл. 1) основывается на принципах, в основу которых положены: 1) при разделении на таксономические уровни учитываются наиболее важные признаки ЭПА; 2) таксономическое соподчинение определяется параметрами ЭПА, которые характеризуют его как почвенно-географи-ческое трехмерное тело; 3) высший таксономический уровень относительно низшего имеет более высокую степень обобщения.

Таблица 1

Таксономическая система классификации элементарных почвенных ареалов

Таксономические уровни Наименования Принципы выделения и диагностические признаки

I Ствол Общность по направлению изменений свойств почв внутри ареалов

II Класс Контрастность между ЭПА и врезанными ареалами ("дырками")

III Подотдел Общность по ведущему фактору (причине) обособления ЭПА

IV Семейство Классификационная принадлежность почвы, образующей ареал

V Порядок Массивность (площадь) ареала

VI Форма Характер рисунка образуемый линией границы ареала

Таксономия, диагностика и классификация топологических единиц СПП Алтайского региона. Первые шаги в создании классификации форм почвенного покрова Алтайского региона сделаны А.И.Хаинским (1915). В последующих работах других авторов (Выдрин, 1922; Гор-шенин, 1924; 1955) также можно найти разделение ПП с позиций представлений о структуре почвенного покрова. В капитальном труде "Почвы Алтайского края" (1959), при описании почвенных районов представлены карты ключевых участков, характеризующие смежности ЭПА, состав сочетаний и комплексов, но без количественных соотно-

шений входящих в контуры почв.

На картах Алтайского региона последних лет (1992). использованы лишь отдельные элементы классификации СПП.

В предлагаемой ниже классификации СПП Алтайского региона использованы многие подходы и принципы, ранее предложенные В.М.Фридландом (1984) и апробированные наш (1988) при разработке почвенной карты бассейна р. Алей, секущего несколько почвенных зон Алтайского региона.

Однако, есть и существенные различия. В.М.Фридланд (1984) выделил шесть таксономических уровней классификации СПП: категория, формация, разряд, семейство, подсемейство, форма. Диагностика высших трех таксонов структур почвенного покрова им дается через почвенную комбинацию (ПК), занимающую наибольшую площадь. В предлагаемой нами классификации выделено 10 таксономических уровней (табл.2) и, в отличии от предложений Фридланда, приняты показатели дифференциации структуры в целом, а не преобладающей ПК.

Таблица 2

Таксономическая система генетических классификаций топологических единиц СПП Алтайского региона

Наименование таксона

Содержание и диагностические признаки

Наличие (+) или отсутствие (-) таксона в классификации

ЭПС

ППС

1

2

Категория Класс

Формация

Отдел

Подотдел Разряд

Семейство

По наличию или отсутствию генетических связей между компонентами По контрастности входящих в структуру компонен тов (ЭПС - между ЭПА, ППС между ЭПС, СПС - меж ДУ ППС)

По ведущему значению определенных классов структур более низкого уровня организации По характеру перемещения масс и энергии между ком понентами структур По механизму дифференциации По свойствам почв, определяющих дифференциацию ПП

По компонентам структур

+ +

+ +

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Продолжение таблицы 2

1 2 3 4 5

Подсемей- По количественному соот- + + +

ство ношению компонентов

Порядок По массивности компонен- + + +

тов

Форма По рисунку образуемому + + +

линией границ компонен-

тов и условием залегания

по рельефу

ГЛАВА II. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ И КАРТОГРАФИРОВАНИЯ СТРУКТУР ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА

В качестве основновного подхода к изучению структур почвенного покрова Алтайского региона использован сравнительно-географический, получивший широкое применение в изучении свойств почв и условий их формирования (Прасолов, 1939; Роде, 1971). Сущность его применительно к исследованию СПП заключается в сопряженном изучении пространственного расположения ареалов ЭПА, ЭПС, ППС, СПС, их характеристик и факторов дифференциации.

Другим, не менее важным подходом, положенным в основу исследования пространственной организации ПП, послужил сравнительно-временной - изучение изменчивости СПП и анализа ее причин во времени.

Сравнительно-географический . Из наиболее простых и одновременно эффективных методов изучения топологии СПП были использованы методы линейных и площадных почвенно-геоморфологических профилей, линейных и площадных почвенно-ландшафтных профилей; метод "вложенных профилей", метод "вложенных ключей" .

Метод почвенно-геоморфологических профилей обеспечивает возможность изучения функциональных связей между отдельными компонентами СПП, строения самих СПП, направления геохимических потоков по элементам рельефа, зависимости характеристик СПП от геоморфологических условий. В тоже время линейные профили не позволяют выявить такую важную характеристику СПП, как генетико-гео-метрические особенности ареалов. Для решения этой задачи закладывались площадные профили - трансекты, ширина которых обеспечивала определение основных форм ареалов СПП. Поскольку для количествен-

ных характеристик топологических единиц СПП необходимо выделение ЭПА, которые могут быть выделены во многих случаях только на картах в очень крупных масштабах, то на отдельных отрезках линейных и площадных профилей закладывались профили, изучаемые в более крупных масштабах.

Принципиальные различия между применением почвенно-геморфо-логических и почвенно-ландшафтных профилей заключались в том, что первые обеспечивали возможность определения формирования СПП в связи с условиями рельефа и естественной растительности, а вторые, кроме того, - антропогенно измененной растительностью, характером хозяйственного использования почвенного покрова.

Для получения генетико-геометрических характеристик СПП и определения масштаба их выявления (Фридланд, 1972), корректировки почвенных материалов прошлых лет обследования, подспутникового наземного сопровождения был использован метод вложенных ключей (составление серии разномасштабных почвенных карт специально выбранных участков), обеспечивающий выделение требуемого уровня организации СПП.

Экстраполяция параметров почв и СПП, полученных на профилях и ключевых участках, на ландшафтные аналоги проводилась с использованием ландшафтных карт: М 1:500 ООО, М 1:100 ООО, М 1:25 ООО.

Сравнительно-временной подход включал изучение изменения состояния СПП за разные временные периоды в связи с их хозяйственным использованием. В качестве необходимого условия изучения СПП, оценки репрезентативности исследований на профилях и ключах, в работе использованы количественные методы математической статистики (Дмитриев, 1972) и информационно-логического анализа (Пу-заченко, Мошкин, 1969), ранее опробированные автором при изучении СПП бассейна р.Алей (1988).

Наряду с полевыми методами изучения ПП и в сочетании с ними нами опробированы дистанционные методы, включающие самолетную СВЧ - и сканерную космическую съемку (Бивалькевич, Грибов, Евтюшкин и др., 1996). Предложено использовать эти методы для изучения изменений СПП.

В укрупненном виде использовались 3 типа ГИС-технологии получения и хранения информации о почвенном покрове: тематическое дешифрирование; создание баз картографических данных; цифровое картографирование результатов. Первый тип включал стандартные ме-

тоды обработки изображений и специальные методы: автоматическая классификация (Айвазян и др., 1989), трансформация картографических и сканерных космических изображений (Байкалова и др., 1995), алгоритм сплайн-аппроксимации пространственно распределенных точек по хаотической сетке (Василенко, 1983), алгоритм обработки трассовых измерений (Миронов и др., 1993), алгоритм восстановления рельефа местности по стереопаре (Байкалова и др.,1995) и др.

В работе на основе проведенных исследований с использованием ГИС-технологий в качестве современного метода картографического изучения СПП рассматривается создание электронных карт СПП и электронных атласов состояния природных ресурсов (Грибов, 1996а).

Выдвинута концепция электронной карты СПП (ЭКСПП): "Электронная карта СПП - это компьютерная динамическая и прогностическая модель почвенного покрова, используемого в прошлом, настоящем и будущем для прямого и непрямого потребления в процессе создания материальных условий существования человека в регионе".

Исходя из концептуальной установки ЭКСПП, определены особенности ее создания и возможности использования, отличные от карт, создаваемых по обычным технологиям. К таким особенностям относятся: ввод и обработка вновь полученных данных дистанционного зондирования и наземных наблюдений в виде электронных карт-слоев, создание на их основе новых карт по отдельным показателям в любом заданном масштабе; практически неограниченное тиражирование обновленных ЭКСПП при одновременном сохранении предыдущих; сопровождение карт табличной и графической информацией о статистическом распределении показателей, сроках и методах их получения; сопровождение каждого контура карты картографической информацией более крупного масштаба, картографическое сопоставление методом наложения электронных слоев границ распространения фактора и явления, получение прогнозных карт.

В соответствии с принятой научной концепцией разработаны основные принципы и положения, используемые при создании и ведении ЭКСПП: 1. Фундаментальный характер электронной карты; 2. Комплексность, создание картографических слоев в одной системе координат; 3. Использование современных методов получения и хранения информации; 4. Динамизм в изображении объектов и явлений; 5. Выявление и отображение специфических особенностей СПП, связанных с природными условиями региона и характером использования почвенных

ресурсов; 6. Придание ЭКСПП практического значения как инструменту планирования рационального использования почвенных ресурсов и прогнозирования их изменений; 7. Ресурсно-оценочная направленность ЭКСПП и ее компонентов; 8. Включение текстов, таблиц, графиков как органической части ЭКСПП; 9. Обеспечение масштабным рядом карт передачи существенно важных для СПП региона природных закономерностей; 10. Использование условных знаков и обозначений, занимающих минимальный объем памяти ПЭВМ при сохранении восприятия картографической информациии как на экране ПЭВМ, так и при ее выдаче на бумажном носителе; 11. Унификация данных натурных измерений; 12. Возможность систематического, в соответствие с временными данными мониторинга земель, дополнения информационного материала об их состоянии; 13. Возможность преобразования получаемого информационного материала в систему карт, диаграмм и.т.п; 14. Производство расчетов (по программам) скоростей протекания процессов, влияющих на состояние земель и прогнозов их изменений на заданный период времени; 15. Возможность оперативного извлечения из компьютерной памяти информации о направленности изменений в состоянии земель (той или иной зоны) е традиционной бумажной форме.

ГЛАВА III. ПОЧВЕННО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ И ФАКТОРЫ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА АЛТАЙСКИХ РАВНИН И ГОРНЫХ ОБЛАСТЕЙ АЛТАЯ

Почвенно-географическое районирование Алтайского региона. Почвенно-географическое районирование имеет большое научно-теоретическое значение в понимании экологической функции педосферы как узла планетарных связей (Никитин, Скворцова, 1994). Одновременно, почвенно-географическое районирование актуально для правильного решения многих задач рационального использования и охраны почвенных ресурсов. Необходимость наиболее полного учета особенностей - почв и почвенного покрова разных регионов России связана с теми же проблемами, на которых акцентировал внимание Докучаев: определение цены земли, определение размеров земельных наделов, оптимизация структуры земельного фонда, регулирование миграции населения, сохранение качества природы.

Вопросам комплексного и отраслевого районирования природных

условий региона уделяли внимание многие исследователи: И. П. Выд-рин, 3.И. Ростовский (1899, 1922); К.П. Горшенин (1924, 1955); Б. Ф. Петров (1949); Н.И. Базилевич, И.И. Карманов, А.Н. Розанов (1959); И.И. Карманов (1965); Р.В. Ковалев, В.А.Хмелев, В.И. Вол-ковинцер, И.М. Гаджиев, В.М. Курачев, М.А. Мальгин (1973, 1977); В.А. Николаев (1978); Г.Н. Огуреева (1978) и др.

Материалы по корректировке почвенной съемки прошлых лет, полученные нами в 1978-1996 гг., материалы мониторинга земель позволили разработать новую схему почвенно-географического районирования Алтайского региона на основе изучения СПП.

Цель разработанного почвенно-географического районирования: обеспечить работы по почвенному мониторингу достоверной информацией о границах распространения процессов деградации почв для наиболее полного учета особенностей почвенного покрова конкретных территорий с точки зрения интересов сельскохозяйственного использования. На основе районирования возможно прогнозирование тех или иных явлений, связанных с хозяйственным использованием земель разных территорий; формулирование основных принципов сохранения и повышения плодородия почв, разработка дифференцированной агротехники, оптимального размещения различных промышленных и сельскохозяйственных отраслей региона.

Единицами таксономической системы почвенного районирования приняты: почвенный подрайон, почвенный район, почвенный подокруг, почвенный округ, почвенно-орографическая территория (рис.1). При выделении единиц районирования был использован принцип пространственного единства выделяемых территориальных единиц: несколько контуров СПС обьединяются в один подрайон, несколько подрайонов в один район, несколько районов в один подокруг и т.д. Такой способ районирования в наибольшей степени позволил сохранить индивидуальные особенности выделенных ареалов, а следовательно, более обоснованно решать ряд вопросов по рациональному использованию земель.

Фактоуы диФФереншати ПЛ. Возникновение разных почв обусловлено изменением пространственных параметров известных факторов почвообразования. В.М. Фридландом (1972) причины (грунтовые воды, углы наклона склонов и т.д.), создающие неоднородность ПП - предложено называть факторами его дифференциации. Рядом исследований в Алтайском крае (Бурлакова, Шурыгина, 1983; Грибов, 1988; Куд-

рявцева. 1997 и др.), а также в других регионах России (Дайнеко, Фридланд, 1972, Пучкарева, Никитина, 1973) установлено, что в качестве главной причины, определяющей степень выраженности неоднородности ПП в разных природных зонах, выступают разные факторы.

В диссертации показано, что роль одних и тех же факторов дифференциации в формировании СПП неодинакова на разных уровнях их пространственной организации и в различных единицах почвен-но-географического районирования.

ГЛАВА IV. МЕТОДИКА РЕГИОНАЛЬНОГО И ЛОКАЛЬНОГО ПОЧВЕННОГО МОНИТОРИНГА И ЕГО КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Концепция почвенного мониторинга. Для сохранения основных параметров педосферы, определяющих качество окружающей (человека) среды, к которому адаптировался современный человек на протяжении жизни многих поколений, требуется принципиально новый подход к хозяйственной деятельности и рациональному использованию почвенных ресурсов.

Принятие управленческих решений и практических действий по использованию почвенных ресурсов, обеспечивающих их охрану и рациональное использование, возможно только при условии организации систематических разноаспектных наблюдений за состоянием почвенного покрова - почвенного мониторинга.

До настоящего времени многочисленные почвенные и агрохимические исследования, проводимые в различных целях, выполнялись разобщенно с использованием различных отраслевых и нормо-техни-ческих стандартов и методик (Лойко, Василенко, Добровольский и др., 1992). Это снижает научную и практическую ценность имеющихся фондовых материалов о почвенных ресурсах, не позволяет во многих случаях достоверно определить причины деградации почвенного покрова и, следовательно, их устранить или приостановить.

Разработка научной концепции почвенного мониторинга должна устранить названные недостатки в изучении педосферы и обеспечить получение сравнимой комплексной информации о почвенном покрове при минимизации затрат на организацию и ведение системы наблюдений в течении длительного времени.

На основе современных представлений о педосфере как узле планетарных связей, методологии экологического мониторинга (VII

Пленум СКОПЕ, 1976), а также подходов к проведению почвенного мониторинга, данных в работах Г.В.Добровольского (1986), И.А.Кру-пенникова и А.Ф.Урсу (1985), проекта Государственной программы мониторинга земель (1991) в диссертации обоснованы главные принципы регионального и локального почвенного мониторинга и предложена методика его проведения на примере Алтайского региона.

В определении автора почвенный мониторинг - это процесс получения, хранения и оценки во времени и пространстве информации о тенденциях негативных процессов в педосфере, прогноз их развития для оперативного предупреждения, приостановления или прекращения деградации почвенного покрова.

Почвенный мониторинг, как и мониторинг других природных сред (Герасимов, 1975), подразделяется на 3 основных уровня: глобальный, региональный (РПМ), локальный (ЛПМ).

Отличия проведения почвенного мониторинга на разных уровнях заключаются в пространственной детальности и частоте наблюдений во времени за почвенными параметрами, проводимых с учетом особенностей природных условий и хозяйственного использования почвенного покрова территорий. В работе рассматривается преимущественно почвенный мониторинг регионального и локального уровней.

Региональный почвенный мониторинг. Цель проведения РПМ это обеспечение информационной основой принятия управленческих предп-роектных решений на уровне схем рационального использования и охраны почвенных ресурсов, а также раннее выявление и прогноз негативных тенденций изменения почвенного покрова отдельных субъектов РФ, пространственно сопряженных их групп или пространственно сопряженных групп административных районов.

Объектом РПМ является почвенный покров, ограниченный административными, почвенно-географическими или иными границами, охватывающими крупные территории (Алтайский край, зона каштановых почв, бассейн р.Алей, зона влияния Кулундинского канала и др.), независимо от форм собственности на землю и ее целевого использования и назначения.

Основные задачи РПМ: 1) выявление изменений почвенного покрова и их причин, связанных с зональными био-климатическими и ли-толого-геоморфологическими особенностями территории; 2) выявление изменений почвенного покрова и их причин, связанных со структурой земельного фонда, зональными технологиями возделывания полевых

культур и техногенным воздействием; 3) контроль за использованием и охраной почвенного покрова; 4) информационное обеспечение регионального мониторинга земель.

Локальный почвенный мониторинг. Цель проведения ЛПМ это обеспечение информационной основой принятия управленческих предп-роектных решений на уровне схем рационального использования и охраны почвенных ресурсов отдельных административных районов, а также раннее в них выявление и прогноз деградации почвенного покрова таких районов, землепользований или пространственно сопряженных групп последних.

Объектом ЛПМ являются почвы и почвенный покров, ограниченный административными, почвенно-географическими или иными границами, охватывающими сравнительно небольшие территории (административный район, сложная почвенная структура, землепользование, севооборот, и др.), независимо от форм собственности на землю и ее целевого использования и назначения.

Основные задачи ЛПМ: 1) выявление изменений почвенного покрова и их причин, связанных с литолого-геоморфологическими и другими местными природными особенностями территории; 2) выявление изменений почвенного покрова и их причин, связанных со структурой земельного фонда и посевных площадей, а также степенью адаптации зональных технологий производства сельскохозяйственного сырья к местным почвенным, литолого-геоморфологическим и климатическим условиям; 3) контроль за использованием и охраной почвенного покрова; 4) информационное обеспечение регионального мониторинга земель.

Главные задачи по реализации результатов регионального и локального почвенного мониторинга: 1) разработка рекомендаций, консультация управленческих структур и землепользователей всех уровней по предупреждению, приостановлению или прекращению выявленных деградационных почвенных процессов; 2) оперативное доведение информации о состоянии почвенных ресурсов до широких слоев населения, выступающих в качестве наиболее уязвимого объекта деградации почвенного покрова.

Принципы регионального и локального почвенного мониторинга: 1) одновременное наблюдение регламентированного набора обязательных параметров , отражающих наиболее существенные краткосрочные и долгосрочные изменения почвенного покрова; 2) выдерживание перио-

личности наблюдений по каждому параметру в соответствии с интенсивностью его изменений; 3) внедрение новых методов наблюдений за состоянием ПП при одновременном исключении прежних - использованных для получения базовой информации - недопустимо; 4) объем выборки наблюдений за тем или иным параметром должен обеспечивать достоверность различий или их отсутствие с точностью не более 10%; 5) сопряженность наблюдений во времени; 6) использование единых и согласованных с другими организациями, выполняющими работы, связанные с экологическии монирингом, классификаторов, обеспечивающих возможность обмена информацией между потребителями и ее обработки на ЭВМ; 7) максимально возможное пространственное сопряжение сета пунктов почвенного мониторинга и сети пунктов мониторинга других сред окружающей среды.

Методы регионального и локального почвенного мониторинга. Разнообразие природных условий, высокая неоднородность структур почвенного покрова Алтайского региона с одной стороны, разнообразие хозяйственного использования почвенного покрова - с другой, требуют для выявления негативных процессов изменения почвенного покрова и слежения за их развитием разработки системы территориальных единиц почвенного мониторинга.

Для ведения почвенного мониторинга предложено и обосновано выделение двух взаимосвязанных рядов территориального деления по природно-географическому и административному расчленению Алтайского региона.

Выделение двух рядов территориального деления вызвано тем, что природные границы распространения каких-либо процессов, явлений часто пространственно не совпадают с границами административного деления ( край, район, город и т.д.). В то же время управленческие решения и практические действия по использованию почвенных ресурсов принимаются именно в границах административного деления территорий.

В качестве общего методического подхода организации и ведения почвенного мониторинга положено сочетание наземных и дистанционных (аэрокосмических) методов наблюдений за изменением состояния почвенного покрова.

На основе проведенного анализа совпадения границ, получаемых при дешифрировании отдельных параметров почвенного покрова, с соответствующими границами, получаемыми наземными методами, в дис-

сертации обоснован перечень основных деградационных почвенных процессов достоверно определяемых по материалам аэрокосмической съемки для разных природных условий региона.

Картографическое обеспечение почвенного мониторинга. Для обеспечения ведения почвенного мониторинга разработан перечень разномасштабных карт, отображающих во времени процессы деградации отдельных параметров почвенного покрова и прогноз их изменений при разных вариантах использования земель. Методика создания подобных карт включает в качестве обязательных условий: статистическую обработку состояния картографируемых параметров, единую систему координат, систему условных знаков, построенных на единых принципах.

Каждая карта рассматривается, как информационный картографический слой в электронной карте "Структура почвенного покрова Алтайского региона", которая в свою очередь является одной из главных составных частей электронных атласов "Состояние земель Алтайского края" и "Природные ресурсы Республики Алтай".

Вся совокупность карт ведения почвенного мониторинга разделена на четыре статические группы: ретроспективная, базовая, временная, прогнозная.

Ретроспективная карта почвенного мониторинга (ПМ) - карта состояния почвенного параметра (параметров) и его изменений в прошлом, составленная на основе бессистемных фондовых данных различных организаций.

Базовая карта ПМ - карта состояния наблюдаемого параметра (параметров) на определенный временной момент или период, принимаемый за исходный при проведении почвенного мониторинга и составленная с использованием единых методов в утвержденной системе регионального мониторинга.

Временная карта ПМ - карта состояния наблюдаемого параметра (параметров) на определенный временной момент или период ведения почвенного мониторинга.

Прогнозная карта - картографическое отображение предполагаемого состояния параметра (параметров) почвенного покрова на заданный момент (период) времени почвенного покрова при существующих или предполагаемых уровнях и характере антропогенного воздействия.

Эти же группы карт в системе почвенного мониторинга, но

отображающие скорость изменения состояния параметров почвенного покрова, рассматриваются как динамические.

В диссертации даны и обоснованы основные требования к составлению выше названных карт в системе почвенного мониторинга с использованием компьютерной техники.

Электронная прогнозная почвенная карта - компьютерная динамическая и прогностическая модель состояния почв и структуры почвенного покрова при существующих или предполагаемых уровнях антропогенно-техногенного воздействия. Информационный картографический слой - карта, отображающая распространение одного (реже нескольких) параметра фактора или явления.

Тематическое содержание прогнозных карт СПП включает следующие основные направления прогноза: 1) изменение компонентного состава СПП; 2) изменение сложности, контрастности и неоднородности СПП; 3) изменение механизма дифференциации СПП; 4) изменение площадей классификационных единиц СПП.

Основные элементы технологии разработки прогнозных карт СПП включают три крупных блока: I- информационные слои изменений СПП, полученные на основе ретроспективных материалов и оперативных данных мониторинга; II- информационных неопределенности, направлений и мер связи между природными,антропогенными факторами- с одной стороны и параметрами СПП- другой; III- прогноз изменений СПП при альтернативных вариантах их использования.

ГЛАВА V. РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ОХРАНА ПОЧВЕННЫХ РЕСУРСОВ

Установлено, что развитие деградационных процессов ПП Алтайского региона обусловлено интенсивным вовлечением земель в сельскохозяйственное производство в XIX - XX столетиях. 3 качестве одной из важных причин деградации рассматривается как сложившаяся структура земельного фонда региона, так и пашнеобеспечен-ность населения (табл. 3). Предложен интегральный показатель "коэффициент однообразия земелеобеспеченности", отражающий, с одной стороны - "давление" населения на почвенный покров, с другой -возможность реализации этолого-поведенческих потребностей жителей региона:

Кп = (Зп/Зо)*100, где

Кп - коэффициент однообразия землеобеспеченности, в баллах; 30 - общая землеобеспеченность; 3„ - пашнеобеспеченность.

Таблица 3.

Землеобеспеченность некоторых регионов России и стран с высокой долей посевов зерновых, га/чел.

Страна* Общая земле- Пашнеобес- Коэффициент

(регион) обеспечен- печенность однообразия

ность землеобеспеченности

Россия 11.6 0.89 7.6

Европейская часть 3.7 0.86 23.2

России

Центральный район 1.6 0.4 25.0

Алтайский регион 9.1 2.52 27. 5

Алтайский край 6.3 2.63 41.7

Республика Алтай 48.5 0.74 1.5

Канада 37.4 1. 72 4.6

Аргентина 8.6 0.77 9. 0

США 3.8 0.75 19.8

(*) - расчеты по России и странам проведены по материалам В.В.Ко-мова и др. (1996).

Приведенные материалы показывают, что Алтайский край и Алтайский регион в сравнении с Россией в целом, а также в сравнении с другими странами, имеют структуру земельного фонда, потенциально способствующую развитию деградации почвенных ресурсов.

В соответствии с оценкой структуры земельного фонда Алтайского региона приостановление деградации ПП требует решения как минимум двух задач: 1) определения допустимой меры преобразования факторов почвообразования, как необходимого условия сохранения почвенного покрова; 2) определения оптимального соотношения пашни и природных кормовых угодий, как необходимого условия эффективного хозяйственного использования почвенных ресурсов.

Исходя из новой биосферной концепции роли почвенного покрова и в соответствии с основными группами потребностей человека (биологические, социальные, природно-трудовые), нами выделены три зоны функционирующей педосферы и зона разрушенной педосферы Алтайского региона (рис.2).

ЗОНЫ ФУНКЦИОНИРУЮЩЕЙ ЛЕДОСФЕРЫ

Продуктивная Бп

Защитная Бз

Компромиссная Бк

ЗОНА РАЗРУШЕННОЙ ПЕДОСФЕРЫ

Индустриально-селитебная

бис

Рис.2. Схема необходимых человеку зон педосферы для обеспечения его элементарных (базовых) потребностей

Анализ основных потребностей человека, связанных с использованием почвенных ресурсов, автором рассматривается в качестве необходимой основы для оценки возможностей реализации научных рекомендаций по охране почвенного покрова.

Площади необходимых человеку зон педосферы Алтайского региона. В основу расчета площадей продуктивной, защитной, компромиссной и индустриально-селитебной зон педосферы (рис.2) приняты энергетические потребности человека в животной и растительной пище. (ОдумЮ., 1975; Ковда, 1981; Рассыпнов, 1993; Бурлакова, 1996).

Необходимая площадь продуктивной зоны на душу населения в Алтайском регионе по выполненным рассчетам должна не превышать 1.5 га, что составляет 16.5% общей землеобеспеченности.

Для удовлетворения экономических потребностей человека площадь компромиссной зоны должна обеспечивать, как минимум, покрытие затрат на производство сельскохозяйственной продукции в про-

дуктивной зоне. Предложена формула рассчета площади компромиссной зоны:

Бкн=(Зп*СБ)/ВП, где

Бкм - минимально необходимая площадь компромиссной зоны, га;

Бп - площадь продуктивной зоны, га;

СБ - себестоимость валовой продукции с Бп, рублей;

ВП - валовая прибыль с площадей Зкм+Зп, рублей.

Площадь компромиссной зоны по выполненным рассчетам составила - 0. 796 га/чел.

По нашим расчетам, общая площадь сельскохозяйственных угодий в Алтайском регионе с учетом структуры земельного фонда, сложившейся технологии получения сельскохозяйственного сырья, хозяйственной продуктивности земель не должна превышать 6.475 млн. га.

Разнообразие природных условий и почвенного покрова в разных частях Алтайского региона требуют дифференцированного подхода к определению соотношения площадей продуктивной, защитной и компромиссной зон в соответствии с локальными (местными) условиями, которые наиболее четко отражаются в структуре почвенного покрова.

В диссертации показано, что в качестве основной природ-но-производственной типологической земельной единицы может служить тип земель, который по нашему определению представляет некоторое множество земельных участков, характеризующихся сходными условиями рельефа и простыми почвенными структурами, принадлежащими к одной классификационной единице наиболее низкого ранга (форма), что определяет их хозяйственную равноценность и требует -сходных мероприятий по их охране и рациональному использованию.

В диссертационной работе выделены типы земель в границах разработанного нами почвенного районирования и даны рекомендации по их рациональному использованию на основе характеристики СПП.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Пространственно-структурная организация ПП Алтайских равнин и горных областей Алтая представляет собой совокупность следующих иерархических уровней: ЭПА, ЭПС, ППС, СПС, почвенный подрайон, почвенный район, почвенный подокруг, почвенный округ, поч-

венно-орографическая территория. Высшим таксоном пространственно-структурной организации ПП, после почвенно-орографической территории. является почвенная страна, которая как термин, введена В.М.Фридландом.

2. Разработана и предложена классификация ЭПА, включающая шесть таксономических уровней, выделенных по общности направлений изменений свойств почв внутри ареала, контрастности относительно врезанных ареалов, ведущему фактору обособления ЭПА, классификационной принадлежности почвы образующей ареал, по площади и рисунку ареала.

Применительно к Алтайскому региону усовершенствована классификация СПП, учитывающая не только преобладающие, но и все другие структурообразующие компоненты.

3. Усовершенствованы существующие методы изучения СПП и их картографирования. Для метода "вложенных ключей" установлены их масштабы в зависимости от пространственной дифференциации природных условий территории и масштабов картографирования СПП, предложен способ определения репрезентативности количества "вложенных ключей" для создания карт СПП различных масштабов. Разработаны метод и технология создания электронных карт СПП, сущность которых заключается в создании номенклатуры карт-слоев, отработана технология обработки данных дистанционного зондирования и наземных наблюдений, метод наложения электронных слоев для картографического сопоставления распространения или изменения изучаемых параметров. метод получения прогнозных карт с использованием элементов ГИС-технологий.

4. Схемы почвенно-географического районирования, выполненные ранее разными авторами, не отражают в полной мере особенности ПП Алтайских равнин и горных областей Алтая. Разработанная схема почвенно-географического районирования с его системой таксономических единиц, построенной на основе СПП и новых материалов почвенной съемки, позволило выявить следующие особенности ПП указанных территорий Алтайского региона: 1) для Алтайских равнин характерно широкое распространение эоловых сложных сочетаний-мозаик, в юго-западной части территория характеризуется наличием больших площадей полугидроморфно-солонцово-засоленных сложных сочетаний; центральная, северо-западная, юго-восточная - насыщенно-ненасыщенных и смыто-намытых сложных сочетаний; северо-восточная -

практически полным отсутствием эоловых и солонцово-засоленных, при господстве насыщенно-ненасыщенных, наличием русловых эрозионных и плоскостных смыто-намытых сложных сочетаний; 2) для горных областей Алтая особенности ПП выражаются прежде всего в значительном распространении высотных, высотно-экспозидионных и лито-лого-каменистых сложных сочетаний-мозаик, ташетов; 3) ведущими факторами дифференциации ПП в границах почвенно-географического районирования Алтайских равнин являются формы и элементы макрорельефа и в меньшей степени литология; в горных областях Алтая в значительной степени возрастает значение литологии, растительности при определяющей роли абсолютной высоты территорий; 4) наиболее высокой неоднородностью ПП, обусловленной высокой контрастностью компонентов, характеризуются гидроморфно-солонцово-засо-ленные сложные сочетания дифференцированно-гидрогенно-минерально-го округа Алтайских равнин, и горный округ русловых, высотно-экс-позиционных и литогенных мозаик и сочетаний горных областей Алтая, где неоднородность ПП связана как с контрастностью, так и с высокой их сложностью и расчлененностью.

5. Даны понятия регионального и локального почвенного мониторинга, разработана система территориальных единиц почвенного мониторинга, обоснован перечень параметров, сроки, периодичность наблюдений и методы ведения почвенного мониторинга в соответствии с развитием негативных процессов Алтайского региона и его картографическое обеспечение с использованием элементов ГИС-технологий.

6. Установлены временные изменения СПП, выражающиеся в изменении их качественных характеристик, в особенностях перемещения масс"и энергии между компонентами. Степень и характер выраженности этих изменений специфичны для исследованных территорий Алтайских равнин и горных областей Алтая, а так же для отдельных таксонов почвенно-географического районирования. Наиболее существенные изменения СПП произошли в период 1953-1965 гг. в юго-западной части Алтайских равнин, выразившиеся в увеличении площадей СПП с эоловыми и гидроморфно-солонцово-засоленными компонентами.

7. В качестве основных критериев типизации земель принят характер перемещения масс между компонентами, механизм дифференциации ПП и его генетико-геометрическое строение с учетом количественных параметров неоднородности СПП. Выделены типы земель по их использованию в каждом почвенном округе. Для каждого выделенного

типа земель разработаны рекомендации по ограничению их использования в сельскохозяйственном производстве, приостановлению и прекращению деградации ГШ и повышению плодородия почв.

8. Основными направлениями рационального использования земель и охраны ПП являются прежде всего оптимизация соотношения земельных угодий, изъятие из сельскохозяйственного использования деградированных и малопродуктивных земель, почвенно-экологическое землеустройство, воспроизводство почвенного плодородия.

9. Для разработки рационального использования и охраны ПП Алтайских равнин и горных областей Алтая предложен метод определения соотношения земельных угодий, основанный на принципе базовых потребностей человека и экологически допустимой доли преобразования педосферы. Необходимая площадь сельскохозяйственных земель для удовлетворения базовых потребностей населения Алтайского региона составляет 6.475 млн. га. Оптимальное соотношение площадей земель, интенсивно используемых в хозяйственной деятельности, при существующих технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, к площади земель защитной зоны составляет в Алтайском регионе 1:1,5,- против существующего - 1:0,8.

10. В наибольшей степени структура земельных угодий отвечает экологическому оптимуму соотношения зон функционирующей и нарушенной педосферы в республике Алтай, в наименьшей - на Алтайских равнинах Алтайского края.

11. Сложившиеся структура земельных угодий и характер сельскохозяйственного использования ПП Алтайских равнин и горных областей Алтая не являются оптимальными. Необходимо проведение их существенной корректировки не только в целом по Алтайскому региону, но и в разных его частях в соответствии с местными природными особенностями, с направлением и скоростью развития почвенных негативных процессов: сокращение площади пахотных земель при одновременном сокращении общей площади сельскохозяйственных земель, исключение из хозяйственного использования земельных угодий с высоким уровнем и скоростью деградации СПП.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ: (* - работы, выполненные в соавторстве)

Г. Структура почвенного покрова Северо-Западного Алтая //Проблемы химизации сельского хозяйства: Тез. докл. к науч. конференции. - Барнаул. 1990. - 85 с.

2*. Влияние паводкового режима на особенности почвообразования в пойме верхней Оби //Режимы почв и их регулирование в агро-ценозах Алтайского края /Сборник трудов. - Барнаул. 1990. - С. 3-9.

3. Пространственная организация и продуктивность колочных биогеоценозов Приобского Плато //Агробиологическая оценка почвен-но-климатических ресурсов и их регулирование. - Барнаул. 1991. -С. 14-21.

4. Исследование потока выщелачивания биофилов из почв поймы реки Катуни //Режимы почв, параметры плодородия и приемы его воспроизводства. - Барнаул. 1992. - С. 115-199.

5. Пространственная организация и картографирование структур почвенного покрова Республики Алтай //Современные технологии геодезического, фотограмметрического и картографического обеспечения землеустройства и земельного кадастра в Сибирском регионе: Тез. докл. к науч.-техн. конференции с международным участием. - Новосибирск. 1994. - С. 36-37.

6*. Некоторые особенности структуры почвенного покрова центрального Алтая //Экологические проблемы сельского хозяйства Алтая: Тез. докл. к науч. конференции. - Барнаул. 1995. - С. 9-11.

- 7*. Изменение содержания гумуса и азота в структуре почвенного покрова сухой степи Алтайского края //Там же. - С. 89-90.

8. Систематика структур почвенного покрова Алтайского региона // Препринт N4. - Барнаул: Изд-во АГУ, 1996. - 28 с.

9. Структура земельного фонда и ее оптимизации //Препринт N5. - Барнаул: Изд-во АГУ, 1996. - 20 с.

10*. Опыт применения дистанционного зондирования и управления земельными ресурсами на основе геоинформационных технологий //Препринт N3. - Барнаул: Изд-во АГУ, 1996. - 24 с.

11*. Разработка модели динамики плодородия почв пахотных угодий для оценки эффективности экономических инструментов управления землепользованием в регионе //Препринт. - Барнаул: Изд-во АГУ, 1996. - 19 с.

12. Концепция создания комплексного электронного атласа "Природные ресурсы Республики Алтай" //Горы и Человек: в поисках путей устойчивого развития: Тез. докл. к науч. -практ. конференции. - Барнаул. 1996. - С. 55-57.

13. Антропогенная нагрузка на почвенный покров Центрального Алтая //Там же. - С. 315-317.

14*. Элементы методики разработки прогноза изменений структуры почвенного покрова горных областей Алтая под влиянием природных и антропогенных факторов //Там же. - С. 317-319.

15. Организация системы мониторинга земель горных областей (на примере Республики Алтай) //Там же. - С. 319-321.

16*. Опыт и проблемы создания электронного атласа состояния земель Алтайского края //Интеркарто 2: ГИС для изучения и картографирования окружающей среды. Материалы международной конференции. - Иркутск. 1996. - С. 23-25.

18'. Опыт и проблемы создания ГИС-технологий системы мониторинга земель Юга Западной Сибири //Там же. - с. 180-182.

19. Актуальные проблемы управления земельными ресурсами Алтайского края //Проблемы менеджмента на пороге XXI века: Тез. докл. международной науч. -практ. конференции. - Барнаул. 1996. -С. 41-42.

20. Охрана природы Алтайского края (под ред. Винокуров Ю. И., Оскорбин Н.М., Ревякин B.C.). - Барнаул: Изд-во АГУ, 1996. - 32с.

21. Концепция регионального и локального почвенного мониторинга (на примере Алтайского региона) //Проблемы устойчивого развития Алтая в свете учения В.И.Вернадского: Тез. докл. к науч. конференции. - Барнаул. 1997. - С. 19-20.

22. Аналитическая природно-адапционная система г. Рубцовска "АГАР" //Там же. - С. 18-19.

23*. Разработка методик дистанционного зондирования и программных средств тематической обработки данных для регионального мониторинга земельных ресурсов //Отчет по НИР/ НИИ ЭМ при АГУ/ Деп. ЦНТИ N гос. per. 01.9.50004169. Инв. номер 029.60003413. -С. 19.

24*. Концепция информатизации сельского хозяйства //Отчет по НИР/ АГУ/ Деп. ЦНТИ N гос. per. 01.9.30009796. Инв. номер 02970000353 - 40 С.