Занятие 2. Методы почвенной картографии

Особенности почвенного покрова как объекта картографирования

Почва имеет свои особенности в отличие от других объектов картографирования. Эти особенности связаны с тем, что почва – особое природное тело, повсеместное и непрерывно изменяющее свои свойства во всех направлениях. Почвенный покров любой территории – трехмерное непрерывное тело. То есть основными особенностями почв как объекта картографирования являются:

1) трехмерность;

2) непрерывность и постепенная изменчивость.

Первая особенность заключается в том, что почва как трехмерное природное тело скрыта от глаз наблюдателя, и видна только с поверхности, да и то не всегда, т. е. почвенный покров не относится к непосредственно наблюдаемым объектам. Свойства почвы изменяются прежде всего в вертикальном направлении, что обусловлено сменой генетических горизонтов. Определенные совокупности этих горизонтов отражают условия почвообразования и являются основанием для выделения почвенных типов. Требуется изучение всей толщи, в которой протекает почвообразование и обмен веществ и энергии в системе "почва – растение". Для этого необходимо вскрывать почвенный профиль, т. е. копать яму – почвенный разрез. Разрезы – это выборочно вскрытые участки почвенного покрова. Их площадь в зависимости о масштаба картографирования составляет 10^–2…10^–6 % от площади картируемого почвенного покрова. Например, при масштабе 1: 10 000 по существующей инструкции (наиболее употребительном) должно приходиться 10…25 га на один разрез, т. е. он вскрывает только стотысячные доли почвенного покрова. Поверхность почвы многого о профиле не скажет, если только не будем знать все о связях. Вывод о границах ареала той или иной почвы делается часто по косвенным признакам, т. е. требуется экстраполяция сведений, полученных непосредственно с почвенного разреза, на значительную площадь со сходными условиями. Карта – всегда вероятность. И эта вероятность, "точность попадания", определяющее качество карты, тем выше, чем полнее и надежнее наши знания о связях "почва – факторы формирования", "свойства почвы – признаки почвы" и т. д.

Вторая особенность – непрерывность (континуальность) почвенного покрова и его постепенная изменчивость. Горизонтальное простирание определяется географическим распространением, вертикальное – мощностью почвенного профиля. Почвенный покров – континуум (непрерывное в пространстве тело). Почвы не имеют четких естественных границ. В природе крайне редко наблюдаются резкие переходы между различными почвами. Чаще они обусловлены местными причинами (выходами плотных пород, новейшими явлениями рельефообразования и породообразования). В большинстве случаев пространственная смена почв (в горизонтальном направлении) происходит постепенно, т. е. одни признаки ослабевают и исчезают, а другие появляются и усиливаются, пока на каком-то уровне количественные изменения признаков не перейдут в качественные и одна почва не сменится другой. Причем на низших, а иногда и высоких таксономических уровнях эти переходы "количества в качество" определены человеком (почвоведами), например, деление почв на виды по содержанию гумуса или мощности гумусового горизонта. Смена почв в натуре происходит на протяжении какой-то переходной, иногда довольно широкой, полосы, а на карте мы вынуждены изображать ее в виде резкой границы между почвенными ареалами. Стоит задача дискретизации, т. е. перехода от континуальной натуры к дискретному изображению. По этой причине в почвенном картографировании нельзя избежать некоторой схематизации изображения.

В связи с данными особенностями почвенного покрова, картография почв использует специфические методы, главными из которых являются методы ландшафтной индикации и сравнительно-географический метод. О первом из них мы и поговорим далее.

Понятие о ландшафтной индикации

Ландшафтная индикация заключается в определении труднодоступных, скрытых от наблюдения объектов ландшафта по сопряженным с ними легкодоступным.

Основой ландшафтной индикации является связь между почвами и факторами почвообразования. Почвы изучают по факторам, а факторы – по почвам. Докучаев: «Надо штудировать природу как единое целое, а не как отдельные части».

Ландшафтная индикация является частью и наиболее ярким проявлением сравнительно-географического метода. Она использует связи: почвы – компоненты ландшафта, морфологические признаки почв – аналитические показатели, открытая поверхность почвы – почвенный профиль, растительность – гидрологический режим почвы и т. д. Эти связи имеют региональный характер. Чем больше информации, тем легче работать.

Наличие связей между компонентами ландшафта отмечалось и использовалось на практике с незапамятных времен. Плиний-старший называл полыни спутниками “горьких земель”. Казахи ищут воду по высокому ковылю.

Как научное направление ландшафтная индикация сформировалась в 30…40-х годах XX столетия. Основателем ее считается Л.Г. Раменский.

Существуют понятия индикат (то, что определяем) и индикатор (с помощью чего определяем). В индикационной ботанике индикатором по отношению к почве-индикату является растение, в геоморфологии – особенности рельефа. Индикатор и фактор почвообразования – не одно и тоже. Но фактор почвообразования может стать индикатором, если существуют его градации, отражающие изменения индиката. Для получения таких градаций необходим статистический анализ большого количества наблюдений. При этом устанавливается сопряженность между какими-либо почвенными свойствами и предполагаемым индикатором. Степень соответствия тем выше, чем чаще их совместная встречаемость и реже отдельное друг от друга появление. Использование нескольких индикаторов для определения какого-либо свойства или режима почвы намного увеличивает его точность.

Индикаторы могут быть простыми и комплексными.

В ландшафтной индикации информационная значимость индикатора не зависит от его положения в иерархии ландшафта и его составляющих. Используются самые мелкие черты: например, исчезновение луж может свидетельствовать об облегчении гранулометрического состава, наличие бурых пятен, бурых комков на поверхности пашни – об эродированности. Щучка – переувлажненные и кислые почвы, хвощ – кислые сырые почвы, пырей – контрастный водный режим, крапива – много питательных элементов, бекмания – длительное весеннее затопление (в поймах), полевица – обеспеченность водного питания (для степной зоны – за счет грунтовых вод), ситник Жерара – повышенная засоленность почвы (преимущественно сульфатами) на фоне достаточного водного питания, кермек – показатель солонцеватости, кокпек – солончаковые почвы и т. д.

Л.Г. Раменский для оценки кормовых угодий после огромного кропотливого труда составил справочник толерантности (терпимости) растений к различным условиям. На основе отношения растений к воде, питанию, легкорастворимым солям, и т. д. он составил шкалы (шкалы Раменского): например, по отношению к воде выделялись ксерофиты, мезофиты, гигрофиты, гидрофиты.

Еще более емким трудом стало “Введение в комплексное почвенно-геоботаническое исследование земель”.

Л.Г. Раменский выделял местоположения, местообитания и жизненные среды.

Местоположение (энтопий) – “совокупность природных непрямых факторов”, которые вместе с климатом опосредованно “влияют на жизнь растений и других организмов”. К одному местоположению независимо от климата и площади относятся участки со сходными условиями:

- геоморфологическими (залегание по рельефу),

- литологическими (почвообразующие и подстилающие породы),

- почвенными (один исторически сложившийся почвенный тип),

- гидрологическими (близость и характер грунтовых вод, приток поверхностных вод),

- окружения другими местообитаниями (особенно экстремальными – болотами, песками и.т.д.).

Опосредованность влияния не позволяет точно привязать растительную группировку или почвенную разность к определенному местоположению. Преимущество – конкретность показателей и доступность их регистрации.

Местообитание (экотоп) – совокупность режимов – теплового, светового, водно-воздушного, кислотно-щелочного, питательного, солевого (не отдельных показателей, а именно режимов). Эти режимы недоступны прямому учету, о них приходится судить по условиям местоположения, почвам и растительности. Понятие местообитания связано с понятием типа (разности) земель. Тип земель определяется совокупностью возможностей территории, воплощается в цикле модификаций (угодий) – лесной, луговой, пахотной.

Местообитания различаются и систематизируются по градациям увлажнения (среднего уровня водного довольствия растительности), его переменности (подверженности колебаниям), активного богатства почв, температурного режима и т.д.

Определение местообитания и местоположения в соответствии с указанными характеристиками представляет по сути экологическую оценку территории. Можно определять уровень соответствия условий территории и требований культур, находить факторы, ограничивающие продуктивность, а затем разрабатывать систему мер по их регулированию. Это является задачами агроэкологической оценки земель и проектирования систем земледелия. Задачи почвенной картографии в данном случае – определение и фиксирование на карте местоположений и местообитаний.

Л.Г. Раменский разработал методику определения экологических условий по характеру растительности на основе того, что «экология отдельных видов растений оказывается довольно устойчивой, …большинство растений при переходе из одного местообитания… в другое являются в основном индикаторами одних и тех же внешних условий». Методика получила название метода стандартных шкал, принципиальная ее основа – идея вех-стандартов, которая заключается в следующем.

Для определения положения какой-либо точки в пространстве можно использовать метод последовательных приближений (метод площадей, урочищ): например, колодец расположен в окрестностях села N, у ближайшей к селу излучине реки, на поляне посреди рощи, которая находится в основании этой излучины, и т. д.

Другой метод – координатный (метод вех). На местности создается точно фиксированная сеть опорных точек (натуральных или специальных). Расстояние от колодца до 2…3 ближайших опорных точек (вех) сразу дает точную ориентировку.

Обычные приемы классификации почв, группировок растительности и т.д. аналогичны первому методу. Метод стандартных шкал идет по пути расстановки вех-стандартов, ориентировки конкретных земельных участков и их характеристик (в т. ч. почвенного покрова, растительности) между этими вехами и вокруг них.

Поставлены задачи:

1) Задача опорных точек. Что применить в качестве вех-стандартов? Какими должны быть внутреннее содержание и способ установления, чтобы опорные точки были точны и надежны?

2) Задача рядов. Нахождение метода расстановки стандартов правильными рядами по возрастанию (убыванию) основных действующих факторов.

3) Задача расстояний. Установление способа оценки близости конкретных параметров (почвенных условий, состава растительности) друг к другу и к соответствующим вехам.

4) Задача направлений. Поиск приемов увязки изменений растительности, почв и др. с условиями, которые обусловливают эти изменения.

Эти задачи в основном были решены (или были созданы все предпосылки для решения) в упомянутом труде Л.Г. Раменского.

Несомненно, что для практической реализации метода необходимы региональные исследования, в которых проводился бы сбор данных по всей совокупности природных условий и характеристик. При анализе материалов должны быть получены сведения о взаимном их соответствии, отобраны показатели-индикаторы (простые или комплексные), которые наиболее точно соответствуют определенному местообитанию.

Один из главных принципиальных моментов, на которых настаивал Раменский, – это необходимость комплексной оценки земель и их типологии специалистами-типологами (почвоведами, геохимиками, геоботаниками, геоморфологами, гидрологами и т. д.) именно для практических целей. Поскольку агроном имеет дело с землей, а не только с почвой в отдельности, ему и требуются сведения о земле. Как показали многие годы хозяйствования, агрономы не могут (и это не должно входить в сферу их компетентности) заниматься синтезом фактически разрозненных сведений по разным составляющим ландшафта или земли. Иногда они просто не знают, что с ними делать. Землепользователь имеет право получить от ученого материалы, в которых и будут учитываться совместно все факторы, связанные с сельскохозяйственным использованием (в т. ч. возделыванием культур).