close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Чёпоров Дмитрий Андреевич. Влияние форм рельефа, обусловленных древними флювиальными процессами, на формирование плодородия почв агроценозов.

код для вставки
2
3
4
Содержание
Введение……………………………………………………………………...…………4
Глава 1. Рельеф склоновых поверхностей, обусловленный процессами в
перигляциальной зоне северной лесостепи (или Русской равнины) в историческом
прошлом. ……………………………………………….……………………………….7
§ 1. Полигонально-блочный микрорельеф……………………………………...……..7
1.1.Палеокриогенные явления в почвах и почвенном покрове……………................7
1.2. Палеокриогенез как фактор дифференциации современных почв и почвенного
покрова центра Восточно-Европейской равнины…………………………………...11
§ 2. Изучение полигонально-блочного микрорельефа методом нивелировки с
применением дистанционного зондирования и ГИС ……………………………….21
2.1.Объект и методы исследования……………………………………………..……21
А. Характеристика участка…………………………………………………………...21
Б. Методика…………………………………………………………………………....22
2.2.Описание исследования …………………………………………………………..23
2.2.1.Выбор участка…………………………………………………………………...23
2.2.2. Топографическая съемка участка и отбор проб……………….........................25
2.2.3.Построение таблиц и диаграмм по отметкам высот и значениям цезия….......25
2.2.4. Работа по консолидации и соотнесению данных в ГИС……………………...26
2.2.5. Анализ положения точек максимума активности цезия……………………..35
2.2.6.Анализ положения точек минимума активности цезия………………………41
Общий вывод по итогам исследования первой главы ………………………………44
Глава 2. Применение методов дистанционного зондирования, радиоцезиевого
метода, ГИС и методов геоморфометрии при изучении влияния рельефа на
распределение радионуклида цезия-137 в перспективах высокоточного земледелия
………………………………………………………………………………………….45
§ 1. Влияние микрорельефа на плодородие почв…………………………………...45
§ 2. Применение содержащегося в почве цезия-137 при изучении особенностей
микрорельефа………………………………………………………………………….53
5
§ 3. Изучение особенностей распределения цезия – 137 по участку пахотного поля,
осложнённого ложбинным рельефом………………………………………………..59
3.1.Построение сетки изучаемой поверхности………………………………………59
3.2.Построение тематической карты…………………………………………………61
3.3.Анализ средних параметров, данных по различным диапазонам активности
цезия. Характеристика каждого диапазона………………………………………….62
3.4.Анализ распределения значений активности цезия-137 в картине ложбинного
рельефа………………………………………………………………………………...68
Общий вывод по итогам исследования второй главы………………………………75
Заключение..………………………………………………….………………………..76
Список литературы……………………………………………………………………78
6
Введение
Идея о том, что человечество развивается по пути всё большего
политического и социального прогресса, появляется в Эпоху Просвещения.
Прогресс — направление развития от низшего к высшему, поступательное
движение вперед, к лучшему. Этим словом пропитаны последние века
человеческой истории, в каждом предмете, каждом мгновении времени, в каждом
слове слышатся его отголоски. Прогресс сделал жизнь людей лучше и безопаснее,
труд
проще
и
продуктивнее,
отдых
разнообразнее.
Прогресс
в
сельскохозяйственных отраслях промышленности сделал производство продуктов
питания эффективнее, а сами продукты доступнее. Однако сельское хозяйство
является одним из самых древних видов производственной деятельности человека.
И по словам Ю.Либиха [2, с. 356] «Ни одна техническая деятельность для своего
успешного развития не требует большего объема знаний, чем сельское хозяйство,
и вместе с тем нигде нет большего невежества, чем в сельском хозяйстве».
Преодолению этого невежества, и призвана служить идея точного и ландшафтноадаптивного земледелия. Точное земледелие учитывает все особенности структуры
агроландшафтов, участвующие и определяющие формирование плодородия почв.
Актуальность
Ценность
земли
заключается
в
её
роли
основного
средства
сельскохозяйственного производства. Определяющем параметром этой ценности
является плодородие, о чём пишут сотрудники Всероссийского НИИ агрохимии,
сотрудники Почвенного института и сотрудники ГЦАС (Государственный Центр
Агрохимической Службы) в утверждённых Министерством сельского хозяйства
РФ и Российской академией сельскохозяйственных наук «Методических указаниях
по
проведению
комплексного
мониторинга
плодородия
почв
земель
сельскохозяйственного назначения». [1, с. 2] В настоящее время из-за
недостаточного финансирования указанные исследования почв не отвечают
требованиям
производства,
комплексная
оценка
плодородия
почв
7
сельскохозяйственных земель, как правило, не проводится, что затрудняет
разработку рациональной структуры сельскохозяйственных угодий, структуры
посевных площадей, введение и освоение севооборотов, научно обоснованное
распределение сельскохозяйственных культур по земельным участкам (полям
севооборотов). Это приводит к значительному снижению эффективности
применения удобрений и других средств химизации, урожайности и качества
продукции. [1, c. 2]
В этой связи актуальным становится изучение влияния на формирование
плодородия почв форм рельефа, обусловленных как древними, так и современными
флювиальными процессами. Процессы флювиальной эрозии перераспределяют
почвенное вещество аккумулируя и смывая его , определяя места необходимого
мелиоративного преобразования поверхности. Именно об этом, кажется, слова
Ю.Либиха «…Чтобы сохранить плодородие почвы, ей должно возвращать все, у
нее взятое».
В условиях распространения ложбинного рельефа перераспределение почвы
в ходе эрозии происходит в пределах ложбинного комплекса, осложненного
современной эрозионной сетью. Эта сеть представлена ручьями, действующими в
период талого и ливневого стока (не всегда совпадающими с положением тальвегов
древних эрозионных форм) и колеями от тяжелой сельхозтехники.
Цель работы: изучить влияние форм рельефа, обусловленных древними
флювиальным процессами, на формирование плодородия почв агроцинозов, с
помощью радиоцезиевого метода. Объект исследования – элементы эрозионной
сети на распахиваемом склоне в бассейне реки Сухая Орлица. Предмет
исследования – цезий - 137 как индикатор действия процессов флювиальной
эрозии.
Задачи:
1.Изучение
возможности
выявления
микрорельефа с помощью радиоцезиевого метода.
палеокриогенных
явлений
8
2.Установить особенности распределения искусственного (цезий-137)
радионуклида в серой лесной почве распахиваемых склонов, осложненных
ложбинным рельефом, руслами современных ручьев, действующих в период
талого и ливневого стока, и колеями от тяжелой сельхозтехники.
Материалы и методы
Основной метод – радиоцезиевый. По степени активности цезия-137 в почве
можно судить о степени смытости почвы.
26 апреля 1986 года произошла авария на ЧАЭС повлекшая загрязнение
окружающей среды различными радиоактивными изотопами, накопившимися в
ходе работы реактора. В их числе был цезий-137 в размере 85 *1015 бк (период
полураспада 30,17 лет). Цезий-137 интенсивно сорбируется почвой.
Метод топографической съемки позволяет получить формализованное
описание рельефа.
Построение диаграмм и карт распределения цезия-137 вдоль профилей
нивелирования позволяет получить картину латерального распределения цезия-137
в условиях полигонально-блочного микрорельефа. Построение комплексных
тематических карт позволяет получить комплексную картину распределения
цезия-137 в условиях полигонально-блочного микрорельефа.
9
ГЛАВА 1. РЕЛЬЕФ СКЛОНОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ,
ОБУСЛОВЛЕННЫЙ ПРОЦЕССАМИ В ПЕРИГЛЯЦИАЛЬНОЙ ЗОНЕ
СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ (ИЛИ РУССКОЙ РАВНИНЫ) В ИСТОРИЧЕСКОМ
ПРОШЛОМ
§ 1. Полигонально-блочный микрорельеф
Литературный обзор по проблеме природных условий позднего плейстоцена
приводится по материалам работы Овчинникова А.Ю., 2009 [15, 7-37].
1.1. Палеокриогенные явления в почвах и почвенном покрове
В настоящее время известно, что в современных почвах наблюдается
органичное сочетание взаимодействующих между собой компонентов, одни из
которых возникли под влиянием современных условий, другие образовались в
более древние эпохи, в других условиях почвообразования. Наиболее заметными
из числа древних компонентов мы предлагаем считать палеокриогенные признаки
в почвах.
С середины прошлого века было показано, что перигляциальные явления
достаточно хорошо проявляются в современных ландшафтах за пределами области
современной многолетней мерзлоты, в частности, в центре Восточно-Европейской
равнины.
Проявление палеокриогенной морфоскулъптуры в центре
Восточно-Европейской равнины.
Известно, что некоторые признаки палеокриогенеза в толще четвертичных
отложений достаточно хорошо не только сохраняются, но и отражаются на дневной
поверхности в виде микрорельефа. В частности, в современной почвенной толще
такие признаки существуют в виде палеокриогенных клиновидных грунтовых
структур,которые фиксируют в профиле относительное время своего образования.
Изучениепалеокриогенных клиновидных грунтовых структур имеет большое
значение не толькодля почвоведения, но и для смежных наук — четвертичной
геологии и криолитологии.
10
Созданный палеокриогенными клиновидными грунтовыми структурами
палеокриогенный полигональный микрорельеф имеет выражение на современной
дневной поверхности практически на всей территории центра ВосточноЕвропейскойравнины. Этот факт впервые был обнаружен А.А. Величко, и им же
была составлена картосхема на Восточно-Европейскую равнину. В дальнейшем
изучением проявления палеокриогенных форм микрорельефа на территории
Восточно-Европейской равнины занимались В.В. Бердников, В.М. Алифанов и
коллектив исследователей, возглавляемый А.А. Величко.
Установлено, что полигональный рельеф образуется за счет криогенного
растрескивания поверхности и формирования в трещинах изначально грунтовых
жил (ИГЖ), ледогрунтовых жил (ЛГЖ) или же трещин, заполненных повторножильнымильдами (ПЖЛ), иногда при участии минеральной массы. На наш взгляд,
наиболее вероятный генезис клиновидных грунтовых структур ареала серых
лесных почв и черноземов центра Восточно-Европейской равнины связан с
формированием изначально грунтовых жил (ИГЖ). Трещины с грунтовым
заполнением могут формироваться за счет резких понижений температур на
поверхности в зоне многолетней мерзлоты на участках с отсутствием снежного
покрова при невысокой влажности. Циклически повторяющийся процесс
промерзания - оттаивания формирует трещины различного размера. При
погребении эти трещины превращаются в палеокриогенные клиновидные
грунтовые структуры. При уменьшении сезонной амплитуды температур и
повышении среднегодовых температур рост таких структур прекращается.
Процесс деградации многолетней мерзлоты, приводящий к заполнению трещины
минеральной массой, затекающей (заплывающей) из верхних горизонтов.
Подобные клиновидные грунтовые структуры описаны в ряде районов
Восточно-Европейской равнины. Согласно литературным данным и данным наших
исследований такие структуры хорошо развиты в ' лессовидных отложениях
Владимирской, Московской и Воронежской областей. По нашим наблюдениям
размеры структур как в поперечном сечении, так и в глубину могут быть разными
и зависят от отдаленности территории от края ледникового покрова во время
11
поздневалдаиского похолодания. На стенках разрезов можно наблюдать, как слои
вмещающих пород вблизи клиновидных структур изменяют свое залегание,
принимая различные формы от практически идеально ровных до разорванных,
местами отогнутых вверх. По данным Е.М. Катасонова, такие процессы во
вмещающей породе происходили за счет бокового давления растущих грунтовых
жил.
Подобные клиновидные грунтовые образования существуют во вмещающих
породах не в хаотичном состоянии, а образуют так называемую полигональную
сеть (или решетку) с определённым интервалом. Именно упорядоченная система
(решетка) погребенных полигональных трещин создает на дневной поверхности
палеокриогенный
полигонально-блочный
микрорельеф.
Этот
микрорельеф
представляет собой чередование пoвышeний-блoкoвv округлой и овальновытянутой формы и разделяющих их (или оконтуривающих) межблочных
понижений, которые в местах сочленения нескольких межблочных понижений
могут создавать палеокриогенные западины.
Связь погребенных клиновидных грунтовых структур с полигональностю
дневной
поверхности
отчетливо
прослеживается
при
последовательном
выполнении следующих работ: дешифрирование аэрофотоснимков, выявление
блоков и межблочных понижений нивелирной съемкой ключевых участков,
заложение почвенных разрезов на блоках и в межблочных понижениях.
На первом этапе своего развития полигональный микрорельеф имел
достаточно яркое выражение на поверхности. Со временем при оттаивании рыхлых
пород в них происходило нарушение межагрегатных и межчастичных связей, что
приводило к оплыванию и засыпанию грунта, и, следовательно, постепенному
нивелированию поверхности. При оттаивании породы происходило значительное
сокращение ее объема за счет исчезновения прослоев льда. На месте
существования жил возникали отрицательные формы рельефа, с выпуклыми
бортами (валиками) и повышениями (буграми) на месте межтрещинного
пространства(полигонов). То есть, на поверхности оформлялся микрорельеф,
который был предопределен системой полигонально-жильных структур. В
12
процессе диагенетического изменения реликтовый полигональный микрорельеф
стал заметно отличаться от своих исходных форм. Формирование современной
поверхности(т.е. погребение микрорельефа) и сельскохозяйственная деятельность
человека приводили к тому, что микрорельеф становился более сглаженным, тем
не менее существование межблочных понижений специальными исследованиями
выявляется.
Время формирования палеокриогенной морфоскульптуры
в центре Восточно-Европейской равнины.
Время формирования палеокриогенного микрорельефа относят на конец
последнего (валдайского) ледникового периода. Сначала считалось, что подобные
структуры в форме полигонально-жильных льдов формировались 20-15 тыс. лет
назад. В более поздних работах их возраст был уточнен и отнесен к ярославскому
криогенному этапу, а именно 17-15 тыс. лет назад. Таким образом, формирование
криогенного микрорельефа в валдайской перигляциальной зоне падает на
конечные этапы поздневалдайского оледенения. В ярославский криогенный этап
(17-15 тыс. лет назад) в перигляциальной зоне существовали климатические
условия (дефицит влаги, отрицательные температуры, отсутствие снежного
покрова), которые способствовали формированию полигональных трещин и
образованию изначально грунтовых жил . Поздневалдайская криолитозона
существовала на Восточно-Европейской равнине до начала голоцена (10,2 тыс. лет
назад) в разной сохранности для той или иной части ее территории.
С приближением к голоцену процессы палеокриогенеза поздневалдайского
времени затухали. Возобновлялись они, по-видимому, в среднем и позднем дриасе
около 12-11 тыс. лет назад (средний дриас - 12,0-11,8 тыс. лет назад , поздний дриас
- 10,9-10,2 тыс. лет назад ). Наши материалы позволяют предполагать, что к этому
времени на территории современной степи или лесостепи уже начали
формироваться
первые
гумусированные
горизонты,
они
и
подверглись
криогенному растрескиванию в дриасовые похолодания. Отдельные исследователи
имеют на этот счет другую точку зрения .
13
По нашему мнению, сформировавшийся до позднего дриаса органоаккумулятивный горизонт подвергался активному мерзлотному растрескиванию.
Трещины возникали на близком расстоянии друг от друга, образуя мелкую (менее
1 м) полигональную решетку. Постепенно материал верхнего горизонта, повидимому, заполнял эти трещины, образуя гумусовые языки. Языки-трещины в
нижней части современного гумусового горизонта, приурочены, в основном, к
межблочным понижениям, что предполагает непосредственное участие ранее
сформированного палеокриогенного полигонального микрорельефа в процессах
предголоценового палеокриогенеза, влияя на перераспределение почвенного
материала, вещества и влаги.
Таким образом, литературный анализ и собственные материалы позволяют
более точно определить генезис реликтового криогенного полигонального
микрорельефа для ключевых участков центра Восточно-Европейской равнины.
Этот микрорельеф, по данным исследователей , является реликтовым криогенным
или полигонально-блочным, или блочно-западинным.
По нашим наблюдениям компоненты микрорельефа (блочные повышения и
межблочные понижения) и их размеры с продвижением с севера на юг
приобретают менее отчетливые формы. Это выражается: а) в уменьшении
относительных превышений блоков над межблочьями; б) в уменьшении размеров
полигональной решетки; в) в уменьшении размеров блочных повышений; г) в
уменьшении размеров и мощностей палеокриогенных структур в почвенном
профиле и др. Но даже на юге Воронежской области палеокриогенные формы
микрорельефа достаточно хорошо фиксируются на аэрофотоснимках, при
визуальном наблюдении (пашня после дождя, 30 характер растительного покрова)
и четко проявляют себя при нивелирной съемке. Происхождение рельефа данного
типа обусловлено условиями природной среды в эпоху его образования. В центре
Восточно-Европейской равнины формирование подобного рельефа происходило в
перигляциальной зоне поздневалдайского оледенения.
1.2. Палеокриогенез как фактор дифференциации современных почв и
почвенного покрова центра Восточно-Европейской равнины
14
На территории центра Восточно- Европейской равнины в поздневалдайское
ледниковое время происходили многократные и разнонаправленные смены
природных условий. В это время возникли два важнейших феномена, имевших
большое значение для формирования будущих серых лесных почв и черноземов.
Этими феноменами были покровы поздневалдайских лессовидных суглинков,
являющихся почвообразующей породой исследованных почв, и сформированные в
поздневалдайских лессовидных суглинках крупные клиновидные грунтовые
структуры
или
скопления
(сгущения)
языковато-клиновидных
трещин,
образовавшихся в интервале 17-15 тыс. лет назад в условиях термического
минимума (в ярославский криогенный этап по А.А. Величко). Именно по
палеокриогенным крупным клиновидным грунтовым структурам и скоплениям
(сгущениям) языковато-клиновидных структур формировался полигональный
микрорельеф. В почвенно-экологическом плане поздневалдайский ярославский
криогенный этап сыграл важнейшую роль, поскольку он во многом определил
организацию современной дневной поверхности. В этот период южная граница
распространения мерзлых грунтов доходила до широты 48-46 с.ш., что
способствовало повсеместному для Восточно-Европейской равнины развитию
криогенных
полигональных
систем,
практически
сплошь
покрывавших
междуречные плато. В интервале 15-11 тыс. лет назад происходила деградация
многолетней мерзлоты, сопровождавшаяся инициальным почвообразованием в
бёллинге — аллерёде (12-11 тыс. лет назад). В этот интервал оттаивание
поверхностных мерзлых грунтов сопровождалось формированием просадочных
понижений, возникших в лессовидных суглинках над криогенными структурами.
Со временем формирование просадочных понижений отражалось на дневной
поверхности в виде межблочных понижений или западин. В результате к началу
голоцена сформировался полигонально-блочный микрорельеф, который в
настоящее время является одним из ярких проявлений палеокриогенеза на
территории центра Восточно-Европейской равнины. На рубеже плейстоцена и
голоцена (11,0-10,2 тыс. лет назад) случилось последнее короткое, но сильное
похолодание перед голоценом, в которое происходил возврат климатических
15
условий, характерных для оледенения. Этот период характеризуется широким
распространением перигляциальных явлений, усилением континентальности и
аридности климата. 125 В голоцене в условиях отчетливо выраженной широтной
зональности почвенными процессами прорабатывались толща суглинков с
погребенным
в
ней
реликтовым
полигональным
микрорельефом
и
сформированными в предголоценовое время трещиноватыми гумусовыми
горизонтами инициальных почв. То есть, почвообразование в голоцене
дорабатывало поздневалдайскую, проработанную инициальным перигляциальным
почвообразованием, суглинистую толщу, превращая ее в современные серые
лесные почвы и черноземы. Сформированный в конце позднего плейстоцена в
ярославский криогенный этап, но заметно выраженный на современной дневной
поверхности палеокриогенный полигонально-блочный микрорельеф обусловлен
наличием погребенных в почвенной толще клиновидных грунтовых структур
мощностью до 3 м (серые лесные почвы) или скоплений (сгущений) языковклиньев мощностью около 1 м (черноземы). Таким образом, полигональноблочный микрорельеф является реликтовым. Микрорельеф представлен блоками и
разделяющими их межблочными понижениями. Наши рекогносцировочные
исследования показали, что выявленные формы строения современной дневной
поверхности имеют почти повсеместное распространение на территории центра
Восточно-Европейской
равнины,
что
подтверждается
дешифрированием
аэрофотоснимков. Компоненты микрорельефа (блочные повышения и межблочные
понижения) и их размеры с продвижением с севера на юг приобретают менее
отчетливые формы. Это выражается: а) в уменьшении размеров полигональной
решетки, б) в уменьшении размеров полигонов (блочных повышений), в) в
уменьшении относительных превышений блоков над межблочьями, г) в
уменьшении размеров и мощностей палеокриогенных структур в почвенном
профиле и др. Но даже на юге Воронежской области палеокриогенные формы
микрорельефа достаточно хорошо фиксируются на аэрофотоснимках, при
визуальном наблюдении (пашня после дождя, характер растительного покрова) и
четко проявляют себя при нивелирной съемке. Размеры блоков на территории
16
заказника «Каменная степь» в настоящее время составляют в диаметре 10-20 м, а
превышения блоков над межблочьями составляют в среднем 15-30 см. По нашим
данным существовавшая в ярославский криогенный этап дневная поверхность
территории заказника растрескивалась примерно на глубину 1-1,5 м, образуя
полигональную решетку диаметром 10-20 м. Засыпание в эти трещины
лессовидного суглинка с бортов блоков приводило к понижению дневной
поверхности на несколько десятков сантиметров над трещинами, в результате чего
и формировался полигонально-блочный микрорельеф. С накоплением на
поверхности материала в результате процессов последующей седиментации
неоднородность поверхности 126 несколько сглаживалась, но оставалась
выраженной до голоцена. Выражена неоднородность даже на современной дневной
поверхности, что подтверждается материалами аэрофотосъемки и фиксируется
нивелирной съемкой. Согласно нашим материалам роль палеокриогениых
процессов в истории формирования и функционирования черноземов проявляется
также ярко, как и в почвах гумидных регионов. Существуют некоторые, ранее
практически неописанные, отличия в проявлении палеокриогениых признаков.
Например, палеокриогснные межблочные понижения на черноземах заказника
«Каменная степь» сформированы не только за счет мощных палеокриогениых
клиновидных грунтовых структур, но и за счет формирования скоплений
(сгущений) более мелких языков-клиньев, засыпание которых также приводило к
формированию межблочных понижений. Наши исследования показывают, что
современное развитие черноземов, наложенное на палеокриогенный микрорельеф,
имеет результатом разное строение почвенных профилей на каждой из двух зон
палеокриогенного комплекса - блочном повышении и межблочном понижении.
Одно из главных отличий заключается в том, что в почве межблочного понижения
практически каждый из иллювиальных горизонтов и нижние подгоризонты
гумусовой толщи современного чернозема имеют более отчетливо выраженные по
сравнению с почвами на блоках собственные палеокриогенные трещинные
деформации. Поскольку морозобойные трещины закладываются только на дневной
поверхности, можем предположить, что за стадией отложения материала каждого
17
из горизонтов следовала стадия перигляциального литогенеза. Следовательно,
материал каждого иллювиального горизонта откладывался и прорабатывался
процессами перигляциального литогенеза последовательно. Судя по разным
формам трещинных деформаций, предполагаем, что стадии перигляциального
литогенеза протекали в разных климатических условиях. Следовательно,
формирование черноземов с самого начала образования его почвообразующих
пород
до
первых
этапов
образования
дневного
гумусового
горизонта
сопровождалось активным проявлением разновременных палеокриогениых
процессов. Таким образом, можно считать, что почвообразующие породы
формировались как полигенетичная и разновозрастная толща. Еще одно из главных
отличий заключается в том, что в почве межблочного понижения был сформирован
дополнительный своеобразный иллювиальный подгоризонт буро-красного цвета
— гор. Bf. Подгоризонт Bf характеризуется повышенным содержанием илистой
фракции по сравнению с вышележащими, а иногда и с нижележащими
горизонтами, более высокими значениями рН водного и солевого, пониженными
значениями поглощенного Са2+ и повышенными значениями поглощенного 127
Mg , а также повышенными твердостью и плотностью по сравнению с выше- и
нижележащими горизонтами. Этот горизонт образован явно в результате
перераспределения продуктов почвообразования по элементам палеокриогенного
микрорельефа, поскольку он диагностируется только в межблочных понижениях.
В настоящее время в межблочных понижениях происходит заметный вынос
карбонатов из верхней части профиля почвы и их аккумуляция в средней части
профиля (начиная с гор. ВЗса) в виде мицелия, а в нижней части гор. ВЗса и
погребенной почве — в виде карбонатных конкреций. Можно предположить, что
процессы иллювиирования железа из гумусового горизонта начались после того,
как из него были вымыты карбонаты. Следовательно, если наше предположение
верно, гор. Bf является самым молодым в профиле чернозема, развитого в
межблочном понижении, что также характеризует профиль чернозема межблочья
как полигенетичный и разновозрастный. В результате сравнения морфологических
особенностей строения профилей почв блочного повышения и межблочного
18
понижения выделены следующие различия: в почве межблочного понижения
присутствует подгор. Bf; её гумусовый горизонт менее мощный, но более темный;
нижняя граница её гумусовых горизонтов не нарушена землероями; материал
почвы в межблочном понижении менее рыхлый и менее сухой; почва межблочья
вскипает примерно с 1 м глубины, почва блока вскипает почти с поверхности; в
почве межблочного понижения присутствуют карбонатные конкреции; в почве
межблочного понижения кротовины единичны. Морфологические различия
убедительно подтверждаются различием физико- химических и физических
характеристик черноземов на блоке и в межблочье. По распределению гумуса
почва блока и межблочья значительно различаются. В почве межблочья гумуса в
гумусовом горизонте содержится больше, чем в почве блока (10,4% против 7,5%,
на блоке), но убывает с глубиной он более резко, кроме того, содержание гумуса и
в подгумусовой части профиля почвы межблочья больше, чем в почве блока. В
черноземах блока вскипание материала почвы происходит практически с
поверхности. В почве межблочья вскипание начинается с глубины около 90 см (с
гор. В2са), а содержание карбонатов достигает 6%. Разница между почвами блока
и межблочья хорошо видна и в отношении кислотности. Разница рН достигает 3-х
единиц. Значения рН водного и солевого почвы на блоке практически не меняются
по профилю. По значениям рН водного почвы блока являются щелочными. В почве
межблочного понижения эти значения изменяются от слабокислых в гумусовом
горизонте до нейтрально- слабощелочных в подгумусовой части профиля. 128
Распределение по профилю поглощенного Са в почве блока имеет аккумулятивный
характер. В почве межблочья наблюдается перераспределение по профилю
поглощенного Са и вынос его из верхних 80-100 см. Поглощенный Mg +
равномерно распределен в почве межблочного понижения, а в почве блока имеет
место увеличение концентрации поглощенного Mg с глубиной. В обеих почвах
происходит биогенное накопление растворимых Р2О5 и КгО. В почве блока
растворимый КгО выносится медленнее. Характер изменения по профилю
величины плотности черноземов на блоке и в межблочье также заметно отличен: в
почве на блоке плотность возрастает постепенно с заметными колебаниями и
19
достигает максимума (1,44 г/см) на глубине 210-215 см; кривая плотности почв в
черноземе межблочья более плавная, но с более яркой выраженностью нарастания
в верхних 125 см, где максимум плотности составляет 1,58 г/см . Существенные
различия наблюдаются и по твердости: в верхних 10 см твердость чернозема в
межблочном понижении почти в 2 раза превышает твердость чернозема на блоке.
Морфологический анализ серых лесных почв показал, что между почвами на
блочном повышении и в межблочном понижении также существуют различия.
Почва межблочного понижения имеет выраженные признаки оподзоливания,
особенно во втором гумусовом горизонте. Вместе с тем в почве межблочья заметно
повышено содержание гумуса во втором гумусовом горизонте по сравнению с
блоком, а среда (рН) более кислая, чем в почве на блоке. Еще выявлены некоторые
особенности: в межблочье горизонт субвертикальных магистральных трещин
выражен отчетливее за счет наличия на стенках трещин мощных глинистогумусовых пленок («гумусовых зеркал»); нижележащие горизонты здесь
испытывают процесс оглеения. Все это может говорить о дополнительном
увлажнении
материала
всего
профиля
почвы
межблочного
понижения.
Выявленный палеокриогенный полигонально-блочный микрорельеф влияет не
только на морфологические, но и на аналитические характеристики серых лесных
почв. Так максимальное содержание гумуса в почве межблочного понижения
приходится на второй гумусовый горизонт (2,3%). В почве блока его содержание
составляет 1,5%. Различия в содержание СОг карбонатов в почвах на разных
элементах микрорельефа выражены на глубине 170-300 см, в серой лесной почве
блока его максимальное содержание составляет 3,26%, в почве межблочья - 0,54%).
Таким образом, серая лесная почва межблочья от карбонатов практически
выщелочена. Значения рН водного в почве блочного повышения могут меняться от
слабокислых до щелочных (от 6,5 до 8,5 единиц). Почва межблочья по значениям
рН водного относится 129 к слабокислым, а во втором гумусовом горизонте рН
может опускаться до кислых значений. Содержание поглощенного Са2+ в серой
лесной почве блока на глубине 170-300 см (71 мг-экв на 100 г почвы) в несколько
раз превышает этот показатель в почве межблочного понижения (22,8 мг-экв на 100
20
г почвы). Содержание поглощенного Mg + в почве блока меняется с 3,31 мг-экв на
100 г почвы до максимальных его значений 5,53 мг-экв на 100 г почвы во втором
гумусовом горизонте, а затем вновь происходит снижение его содержания до 2,5
мг-экв на 100 г почвы. В почве межблочного понижения происходит довольно
равномерное нарастание содержания поглощенного Mg2+ с глубиной. Обменные
Na и К+ имеют низкое содержание в обеих почвах. Но все-таки содержание
обменного Na+ в карбонатной части повышено в серой лесной почве на блоке, а
обменного К+ - в почве межблочья. Содержание растворимого Р2О5 в серой лесной
почве блока достаточно высокое с минимумом в карбонатной части профиля и
двумя максимумами. В почве межблочья в распределении растворимого Р2О5
также имеются два максимума, но они не совпадают с максимумами в почве блока
и выражены не так ярко. Распределение растворимого КгО в почвах блока и
межблочья находится в противофазе: максимуму содержания растворимого КгО в
почве межблочного понижения соответствует минимум содержания в почве блока,
приходящийся на карбонатную часть профиля. Следует отметить, что выявленная
изменчивость морфологических и аналитических характеристик исследованных
серых лесных почв на блочном повышении и в межблочном понижении полностью
совпадают с аналогичными закономерностями, выявленными в литературе.
Исследования черноземов и серых лесных почв центра Восточно-Европейской
равнины, в том числе и не приведенных в данной работе, позволили в достаточно
широком географическом аспекте получить новые результаты. Выраженный на
современной дневной поверхности палеокриогенный микрорельеф оказывает
заметное влияние на гидрологический режим почв, и, влияя на физические и
физико-химические характеристики почв, определяет тем самым неоднородность
почвенного покрова. Влияние процессов палеокриогенеза на серые лесные почвы
и черноземы проявляется на разных уровнях структурной организации почв, а
именно: а) на уровне почвенного покрова, выражающееся в формировании разных
подтипов почв на разных элементах палеокриогенного полигонально-блочного
микрорельефа; б) на уровне 130 почвенного профиля, выражающееся в разном
строении профилей и в разных физико- химических характеристиках генетических
21
горизонтов почв, сформированных на блочном повышении и в межблочном
понижении; в) на уровне генетического горизонта, выражающееся в различных
формах
трещиноватости
генетических
горизонтов,
в
разнопорядковой
полигональное™ трещинных образований, отражающих разную напряженность
процессов палеокриогенного
литогенеза в разные стадии формирования
почвообразующих пород. Современное развитие серых лесных почв и черноземов,
наложенное на палеокриогенный микрорельеф, имеет результатом разное строение
почвенных профилей на каждой из двух зон палеокриогенного комплекса —
блочном
повышении
и
межблочном
понижении.
Совокупность
всех
рассмотренных показателей (морфологических, физико- химических) показывает,
что разница в строении профилей почв велика и выражается на уровне подтипа
почв. Процессы, обусловленные нахождением почвы в палеокриогенном
микропонижении, переводят данную почву в другое классификационное
положение. Из суммы проведенных исследований на серых лесных почвах и
черноземах, следует, что почвенный покров центра Восточно-Европейской
равнины имеет комплексную структуру в виде кольцеобразных, ритмически
повторяющихся элементарных почвенных ареалов. Почвенный покров серых
лесных почв представляет собой кольцеобразные циклические комплексы,
состоящие из серых лесных почв с фрагментарным вторым гумусовым горизонтом
на блоках (серые типичные почвы с фрагментарным ВГГ {Классификация...,
2004J); оконтуривают их светло-серые лесные оподзоленные почвы со вторым
гумусовым горизонтом (серые почвы со ВГГ), сформированные в межблочьях.
Почвенный покров черноземов представляет собой кольцеобразные циклические
комплексы, состоящие из черноземов обыкновенных (чернозем сегрегационный)
на блоках и оконтуривающих их по межблочным понижениям черноземов
типичных (чернозем миграционно-мицелярный). Результаты изучения роли
палеокриогенеза в истории формирования серых лесных почв и черноземов центра
Восточно-Европейской равнины, дифференциации их свойств и современном
функционировании открывают, как мы полагаем, новую страницу в их
исследовании. Полученное новое знание имеет определенный научный интерес,
22
поскольку считается, что серые лесные почвы и черноземы центра ВосточноЕвропейской равнины не только максимально используемы, но и наиболее
изучены. Рассмотрение самых ранних этапов формирования черноземов,
связанных с активным влиянием поздневалдаиского палеокриогенеза, выявленных
практически впервые, позволит 131 расширить научную основу проблемы
сохранения этих почв. Изучение самых ранних этапов формирования современных
почв, связанных с активным проявлением палеокриогенеза в поздневаддайское
время, имеет значение также для смежных наук о Земле (палеогеографии,
криолитологии, четвертичной геологии, археологии), поскольку результаты
исследования, позволяют реконструировать отдельные факторы почвообразования
(свойства
почвообразующих
пород,
некоторые
условия
формирования
палеокриогенных структур), расширяют и уточняют развитие природного процесса
в поздневалдайское время.
23
§ 2. Изучение полигонально-блочного микрорельефа методом нивелировки
с применением дистанционного зондирования и ГИС
2.1. Объект и методы исследования
А. Характеристика участка
Для проведения анализо-исследовательских работ было решено выбрать
участок хозяйственного поля, расположенный на территории Орловской области,
Орловского района, в районе границы Лошаковского сельского поселения и
Пахомовского сельского поселения, в 1,5 км к западу от посёлка Стрелецкий (рис.
1.1-1.2).
Рис. 1.1.Космический снимок района исследования.
24
Рис. 1.2 Бассейн реки Сухая Орлица в районе исследований.
Квалифицированным специалистом было установлено, наличие определяющей
роли материнской породы Полигонально-блочного сложения, в формировании
микрорельефа почвы на данном участке. На территории Орловской области
Полигонально-блочная морфоскульптура встречается повсеместно, по этому
решающим фактором при выборе участка, стала его транспортная доступность и
общие показатели удобности изучения.
Б. Методика
Картографическая.
Картографические исследования, используемые в данной работе, включают
в себя несколько этапов:
1. Дешифрирование аэрофотоснимков изучаемой территории для более
точного определения компонентов полигонально-блочного микрорельефа. Для
территории
центра
полигональный
Восточно-Европейской
микрорельеф
является
равнины
самым
палеокриогенный
ярким
проявлением
25
палеокриогенеза. Результаты дешифрирования аэрофотоснимков показывают
наличие сочетаний повышений-блоков округлой и овальной формы и разделяющих
их межблочных понижений.
2. Проведение детальной нивелирной съемки. Нивелирная съемка очень
точно показывает неровности дневной поверхности (блочное повышение,
межблочное понижение, склон между блочным повышением и межблочным
понижением). На ключевом участке выбирается площадка. Расстояние измеряется
с помощью мерной ленты длиной 50 м. Прямые углы на местности закладываются
с помощью трех мерных лент (так называемый «египетский» треугольник со
сторонами 3:4:5 м). Съемка осуществляется с помощью нивелира и рейки через
точки, находящиеся на расстоянии 2 м друг от друга по всей площадке. Замеры
проводятся с точностью до 1 см, нивелирная съемка выполняется в масштабе 1:100.
Цифры наносятся на миллиметровую бумагу (карта фактического материала).
Полученные цифры на карте фактического материала пересчитываются и
приводятся к относительным величинам, самая нижняя точка ключевого участка
принимается за 0 см.
3. Составление интерактивных карт (работа в ГИС). На основном этапе
работы, данные обрабатываются в программе MapInfo Professional 9.5. Сущность
метода реализуется в этом этапе работы. Данные всех предыдущих этапов
обрабатываются в ГИС путём нанесения и соотнесения, что предоставляет
возможность для рождения определённых выводов.
Радиоцезиевая методика.
Радиоциезевая методика основана на корреляции активности изотопа цезия137 с динамикой почвенного перемещения. Методика пока не является
разработанной, и в ходе данной работы будет анализироваться связь активности
цезия с зонами конвергенции, дивергенции.
2.2. Описание исследования
2.2.1. Выбор участка
26
Предполагая
полигонально-блочную
основу
микрорельефа,
для
исследования был выбрана площадь покрывающая межблочные понижения и
повышения. Размеры площади 40 на 32 метра (рис. 1.3. -1.4.).
Рис. 1.3. Распахиваемый склон на космическом снимке.
27
Рис. 1.4. Экспериментальный полигон на космическом снимке.
2.2.2. Топографическая съемка участка и отбор проб
На
выбранном
особенность
методики
участки
были
производства
проведены
которых
невилировочные
описана
в
главе
работы,
2.1.Б.
Если посмотреть на расположение линий нивилировки, то можно заметить что они
лежат перпендикулярно направлению гидрологического рисунка, что при
визуальной оценки местности проявляется как уклон участка от профиля 17 к
профилю 1.
При провидении нивилировочной съёмки точки обозначались замерочными
колышками на месте которых позже и производился отбор проб для анализа
активности цезия -137.
2.2.3. построение таблиц и диаграмм по отметкам высот и значениям цезия
В ходе работы по полученным данным были построены две таблицы, каждая
из которых удобна для своего вида диаграмм (Первый вариант диаграмм - поперёк
преобладающего уклона или же вдоль профилей и второй вариант диаграмм - вдоль
28
преобладающего уклона или же поперёк линий профиля). В таблицах перечислены
последовательно все точки профиля в первом варианте от точки 0 до точки 40 в
первом профиле и далее от 40-ой до 0-ой во втором профиле, в последствии в
нечётных профилях точки перечисляются от 0-ой до 40-ой, а в чётных - от 40-ой до
0-ой, профили расположены последовательно от 1 до 17. Во втором варианте
построения таблицы с начала перечисляются 17 вариантов каждых данных по
точкам 0, затем 17 вариантов по точкам 1, и так до точек, имеющих порядковое
положение в каждом профиле 40; профили сменяют друг друга с 1 по 17
последовательно в переделах перечисления точек с одинаковым порядковым
положением в профилях. Таким образом оба варианта построения таблиц и
диаграмм отличаются друг от друга вариантами соотнесения данных из разных
точек, в пределах одной точки они одинаковы.
По данным высот относительно нижайшей отметки и по данным анализа
цезиевой радиационной активности были составлены комплексные диаграммы, как
для “поперечного ”, так и для “ продольного” варианта построения таблицы.
Диаграммы в программе Excel2013 строятся по так называемым рядам данных,
являющимися заданной последовательностью заданных значений. Комплексная
диаграмм представляет собой совмещение двух рядов данных, каждый из которых
представлен своим типом отображения.
Поле диаграммы состоит из 3-х осей построения (2-х вертикальных и 1-ой
горизонтальной), легенды и самих данных. По левой вертикальной оси строятся
данные радиационной активность, а по правой данные относительных высот.
Данные радиационной активности представляют собой столбчатую диаграмму с
нулевыми значениями в местах отсутствия данных. Данные относительных высот
представляют собой график числовой последовательности позволяющий судить о
микрорельефе местности с нивелировочной точностью, усредняя значения между
точками, что достаточно для нашего исследования. Легенда строится программно,
в ней указывается способ отображения и название ряда.
2.2.4. Работа по консолидации и соотнесению данных в ГИС
29
Для дальнейшей работы была использована программа географической
информационной системы под названием MapInfo Professional 9.5. Работа в
программе проводится со слоями, записанными одновременно в графической и в
табличной форме в виде списка. При внесении первого слоя, как правило
являющегося какой-либо картой местности, производится привязка координат, с
этого момента все слои проецируются на долготно-широтную координатную сетку
Земной поверхности.
Нами была взята карта обследованной местности, была произведена привязка
карты к географическим координатам.
Первым были нанесен слой проанализированных точек. На нивилировочном
этапе работ каждой точке с помощью прибора GPS навигации были присвоены
географические координаты, с их помощью и был построен этот слой (рис. 1.5.).
Рис. 1.5. Полигон (по данным полевых измерений с использованием CPS-съемки
«наложенный» на космический снимок).
К каждой точке на карте привязаны значения цезия, соответственно это
позволяет проследить зависимость значений активности от пространственных
координат.
30
Однако ввиду большой погрешности измерений данные пришлось
генерализовать, до превращения системы точек в прямоугольник, который и
должен был бы получится если не погрешность GPS навигации. Генерализация
проводилась уже после первичного анализа результатов нивилировочной съёмки,
чтобы иметь возможность сопоставить проявления неровностей поверхности,
вычисленных с помощью измерительных приборов, с проявлениями этих
неровностей на космическом снимке.
Предварительно была вручную, с помощью бумаги и карандаша была
составлена карта-схема, показывающая точки максимума и минимума, а также
крутизну рельефа вдоль линий профиля (Рис. 1.6.).
Рис. 1.6. Полигон в виде бумажной карты-схемы.
(Нечёткость фотографии не критична, так как далее по этому макету строится
серия слоёв в программе MapInfo с идентичными данными)
31
Схема состоит из 17 параллельных линий, масштабно соответствующих, 17
линиям профиля на исследуемом квадрате. Для соблюдения масштаба в программе
MapInfo были сделаны смерки, позволяющие в дальнейшем совмещать
изображение на мониторе с картой-схемой методом наложения (Рис. 1.7.).
Рис. 1.7. Масштабные смерки.
Рис. 1.8. Легенда бумажной карты-схемы.
Перепады превышений – это числовое значение обозначающее разницу в
высоте
между
соседними
точками,
что
позволяет
оценить
крутизну
промежуточного отрезка. Как видно из легенды (Рис. 1.8.) на карте представлен
тальвег участка по данным нивилировочной съёмки и также выделена особая зона
«блуждающих ручейков».
32
В
этом
месте
абсолютные
минимумы
расположены
слишком
не
последовательно и имеют до 3-х аналогов вдоль линии профиля, точки имеющее
схожие показатели высот.
Визуально накладывая карту-схему на сьёмку местности с повышенной
контрастностью был определено примерное местоположение изучаемого участка.
(Рис. 1.9.)
Рис. 1.9. Изображение изучаемого полигона с повышенной контрастностью.
Дальнейшие построения соответствуют этому положению.
Слоем была построена координатная сетка (Рис. 1.10.).
Рис. 1.10. Координатная сетка.
33
Для измерения расстояния использовалась штатная функция «линейка». С
помощью неё ранее были отложены смерки, позволяющие оценить масштаб.
По координатной сетке строилось положение точек, соответственно ребро
одной ячейки равно двум метрам (Рис. 1.11.).
Рис. 1.11. Каординатная сетка с наложенными точками.
Как было сказано данные в MapInfo хранятся и воспроизводятся в табличном
и графическом виде, соответственно слой точек тоже имеет свой табличный
эквивалент, в котором присутствуют названия точек и показатели активности
цезия.
По уже известным точкам минимума был прочерчен тальвег с обозначением
вариаций в зоне «блуждающих» ручейков (Рис. 1.12.).
34
Рис. 1.12. Тальвег и зона «блуждающих ручейков».
Программа MapInfo позволяет строить тематические карты по внесённым в
таблицу числовым и прочим значениям, позволяя быстро преобразовать
информацию в графическую форму по заданным критериям. То есть внеся в
табличной форме значения активности цезия, привязанные к каждой точке, мы
можем легко построить тематический слой с цветовой градацией этих значений.
Что и было проделано (Рис. 1.13.).
35
Рис. 1.13 Карта активности цезия.
Отдельными слоями построена рельефная карта-схема (Рис. 1.14.), аналогия
рукописной.
Для её построения была продела работа по подсчёту перепадов высот между
двумя соседними точками. (Значение в таблице MapInfo прикрепляется к объекту.
Объектом может служить точка, прямая линия, полилиния, и любая доступная в
наборе геометрическая форма)
Для потенциального изучения был построен совмещённый вариант карты
активности цезия и рельефной карты-схемы (рис. 1.15.)
36
Рис. 1.14. Рельефная карта-схема (копия бумажной).
37
Рис. 1.15. Наложение карты активности цезия, на карту крутизны.
2.2.5. анализ положения точек максимума активности цезия
Для достижения целей работы было решено выявить зависимость проявления
максимальных значений активности цезия от такого фактора рельефа как его
крутизна с учётом изменений направления уклона. (Рис. 1.6.).
38
Рис. 1.16. Наложение точек максимума активности цезия на карту крутизны.
Построена совмещённая карта, теперь уже из избранных параметров, коими
явились крутизна уклона и максимальные значения цезия более 171 бк. Данное
значение
активности
цезия
имеют
68
точка,
из
них:
17 находятся на изменении направления уклона отрицательной кривизны («ямки»)
(из них 4 в основном тальвиге.)
Общее количество ямок на участке 66. Соответственно из них 26 % с
максимальными значениями активности. Следует что пока нельзя говорить о
корреляции.
8 точек максимальной активности находятся на изменении направления
уклона положительной кривизны («холмики»)
39
Общее количество холмиков на участке 59. Соответственно из них 14% с
максимальными значениями активности. Следует что нельзя говорить о
корреляции.
Соответственно только 28 точек максимальной активности из 68привязаны к
точкам изменения направления уклона, что есть 41 %
Посчитаем
количественное
отношение
уклонов
разной
крутизны,
соседствующих со всеми точками максимальной активности цезия, к их общему
числу на участке (см. таблицу 1.1. и 1.2.)
Таблица 1.1. Распределения точек максимума активности по участку
На всём Крутизна,
Всего
в Для «ямок»
Для
Для
пост.
участке
мм
зоне макс
87
0-15
28 (32%)*
12 (43%)**
4 (14%)**
12 (43%)**
83
15-30
25 (30%)
5 (24%)
3 (14%)
15 (60%)
79
30-50
27 (34%)
10 (37%)
6 (22%)
16 (59%)
58
50-80
23 (40%)
8 (35%)
5 (22%)
13 (57%)
25
80-405
4 (16%)
2 (50%)
0 (0%)
3 (75%)
«холмиков» уклона
*процент количества в зоне максимума от общего количества на карте.
**процент от всего в зоне мах
Примичание: а)крайние точки профилей (0, 40) априоре имеют отметку
минимального или максимального значения высот, поставленную для ясности
направления уклона, однако это не говорит о том что на площади почвенного
участка они принимают такие значения. Соответственно такая точка не считается
отметкой максимального и минимального значения. Б) Сумма 4,5,6 столбцов не
совпдает, так как многие отрезки крутизны прилегают одним концом к ямке а
другим к холмику.
40
Таблица 1.2. Доля максимумов активности разных вариантов крутизны в сумме
точек максимума активности
Крутизна, мм Всего в зоне Для «ямок»
макс
Для
Для
«холмиков»
уклона
пост.
0-15
28 (26%)*
12 (32%)
4 (22%)
12 (20%)
15-30
25 (23%)
5 (14%)
3 (17%)
15 (25%)
30-50
27 (25%)
10 (27%)
6 (33%)
16 (27%)
50-80
23 (21%)
8 (22%)
5 (28%)
13 (22%)
80-405
4 (4%)
2 (5%)
0 (0%)
3 (5%)
∑
107(100%)
37(100%)
18(100%)
59(100%)
*проценты от суммы столбца
Показатель «Всего в зоне макс» говорит о том как влияют изменения
крутизны уклона на значения цезия, а проценты в этой строке говорят о том сколько
конкретно уклонов со всего участка привязано к максимуму активности. Как
показывают данные участки перепадов 50-80 (сочетание ямки, холмиков и
постоянного уклона) чаще остальных имеют большую активность цезия (таблица
1) . И если анализировать процент ямок, холмиков и постоянного уклона на всех
значениях крутизны, то то везде за исключением 0-15 превалирует значение
постоянного уклона, затем идут ямки и затем холмики. Если бы не выбивающиесея
из общей картины значения 15-30 (30%) можно было бы говорить о том что
значения цезия увеличиваются с увеличением крутизны склона до значений 80 мм.
Также значений 15-30 примечательны большой долей максимумов активности на
постоянном уклоне, как раз таки это и может сидетельствовать о том что процент
«всего в зоне макс» снижен именно из того что из 83-х значений 15-30 значительно
большее их количество находятся на холмиках и ямках, чем в строках с другими
значениями кривезны, что уменьшает процент максимальных значений в этой
области.
Предположение
требует
представлены в следующей таблице 1.3.
дополнительных
подсчётов,
которые
41
Таблица 1.3. Распределение типов микрорельефа по участку
Крутизна,мм Всего
Прилегающая Прилегаящая к На
к «ямкам».
«холмикам».
постоянном
уклоне.
0-15
87
46(53%)*
37(43%)
33(38%)
15-30
83
33(40%)
23(28%)
41(49%)
30-50
79
24(30%)
25(32%)
35(44%)
50-80
58
16(28%)
12(21%)
30(52%)
80-405
25
10(40%)
13(52%)
4(16%)
*процент от общего числа
Примичание: сумма 3,4,5 столбцов не совпдает, так как многие отрезки
крутизны прилегают одним концом к ямке а другим к холмику.
Как видно из таблицы действительно диапазн крутизны 15-30 мм изобилует
точками смены направления крутизны типа «ямка», болше они представлены
только в диапозоне 0-15 мм.
Чтобы сделать какие-либо выводы сравнивается две таблицы 1.1. и 1.3.
Таблица 1.1. Распределения точек максимума активности по участку.
На всём Крутизна,
Всего
в Для «ямок»
Для
Для
пост.
участке
мм
зоне мах
87
0-15
28 (32%)*
12 (43%)**
4 (14%)**
12 (43%)**
83
15-30
25 (30%)
5 (24%)
3 (14%)
15 (60%)
79
30-50
27 (34%)
10 (37%)
6 (22%)
16 (59%)
58
50-80
23 (40%)
8 (35%)
5 (22%)
13 (57%)
25
80-405
4 (16%)
2 (50%)
0 (0%)
3 (75%)
«холмиков» уклона
42
Таблица 1.3. Распределение типов микрорельефа по участку
Крутизна,
Всего
мм
Прилегающая Прилегаящая к На
к «ямкам».
«холмикам».
постоянном
уклоне.
0-15
87
46(53%)*
37(43%)
33(38%)
15-30
83
33(40%)
23(28%)
41(49%)
30-50
79
24(30%)
25(32%)
35(44%)
50-80
58
16(28%)
12(21%)
30(52%)
80-405
25
10(40%)
13(52%)
4(16%)
Выводы по каждому типу крутизны:
1. 0-15. Мение 1/3 точекрасположены в зоне максимума активности 32 %, из
них
чуть
чаще,
расположенных
на
ямках(-10%*),
встречаются
расположенные в зоне постоянного уклона(5%), на холмиках очень редки(29%).
*показана разность между точками максимума активности и общем числом
точек.
2. 15-30. Мение 1/3 точек расположены в зоне максимума активности 30%, что
меньше чем в диапозоне 0-15. Расположенных на ямках(-16%) точек
значительно меньше чем расположенных на постоянном уклоне(11%), на
холмиках по прежнему редки(-14%).
3. 30-50. 1/3 точек расоложены в зоне максимума активности 34%.
Расположенных в ямках(7%) меньше чем расположенных на постоянном
уклоне(15%) однако как видно они теперь имеют положительную разность,
на холмиках по прежнему редки(-10%)
4. 50-80. 40% точек расположены в зоне максимума активности, самый
большой процент. Расположенных на ямках(7%) становится больше чем
расположенных на постоянном уклоне(5%). На холмиках(1%)
5. 80-405. 16 % точек расположены на максимальном уклоне. Из них в
ямках(10%), на холмиках (-52%), на постояном уклоне (59%).
43
2.2.6. Анализ положения точек минимума активности цезия
Попробуем предположить что анализ точек минимума активности цезия
покажет статистику противоположенную анализу точек максимума активности
цезия (Рис 1.17.).
Рис. 1.17. Наложение точек максимума активности цезия на карту крутизны.
Для сравнения построена совмещённая карта по новым избранным данным,
коими явились крутизны уклона и минимальные значения цезия менее 148 бк.
Данное
значение
активности
цезия
имеют
70
точек
из
них:
10 находятся на изменении направления уклона отрицательной кривизны (ямки)
(из них 4 в основном тальвеге.) Общее количество ямок на участке 66.
Соответственно из них 15 % с минимальными значениями активности.
Следует что пока нельзя говорить о корреляции.
9 на изменении направления уклона положительной кривизны (холмики)
44
Общее количество холмиков на участке 59. Соответственно из них 15% с
минимальными значениями активности. Следует что нельзя говорить о
корреляции.
Соответственно только 19 точек из 70 находятся в зоне изменения
направления уклона точек, что есть 27%.
Посчитаем частоту уклонов разной крутизны соседствующих со всеми
точками максимальной активности цезия (см. таблицу 1.4. и 1.5)
Таблица 1.4. Распределение точек минимума активности по участку
На всём Крутизна,
Всего
в Для
Для
Для
пост.
участке
мм
зоне мин
«ямок»
«холмиков» уклона
87
0-15
29(33%)*
8(28%)**
9(31%)
17(58%)
83
15-30
26(31%)
7(27%)
4(15%)
15(58%)
79
30-50
30(38%)
5(17%)
4(13%)
21(70%)
58
50-80
8(14%)
1(13%)
0(0%)
7(88%)
25
80-405
9(36%)
4(44%)
0(0%)
5(56%)
*процент количества в зоне минимума от общего количества на карте.
**процент от всего в зоне мин
Таблица 1.5. Доля минимумов активности разных вариантов крутизны в сумме
точек минимума активности.
Крутизна, мм Всего в зоне Для «ямок»
мин
Для
Для
«холмиков»
уклона
пост.
0-15
29(28%)*
8(32%)**
9(53%)
17(26%)
15-30
26(25%)
7(28%)
4(24%)
15(23%)
30-50
30(29%)
5(20%)
4(24%)
21(32%)
50-80
8(8%)
1(4%)
0(0%)
7(11%)
80-405
9(9%)
4(16%)
0(0%)
5(8%)
∑
102(100%)
25(100%)
17(100%)
65(100%)
*проценты от суммы столбца
Что бы сделать какие-либо выводы сравнивается две таблицы 1.4 и 1.3.
45
Таблица 1.4. Распределение точек минимума активности по участку
На всём Крутизна,
Всего
в Для «ямок»
Для
Для
пост.
участке
мм
зоне мин
87
0-15
29(33%)*
8(28%)**
9(31%)
17(58%)
83
15-30
26(31%)
7(27%)
4(15%)
15(58%)
79
30-50
30(38%)
5(17%)
4(13%)
21(70%)
58
50-80
8(14%)
1(13%)
0(0%)
7(88%)
25
80-405
9(36%)
4(44%)
0(0%)
5(56%)
«холмиков» уклона
Таблица 1.3. Распределение типов микрорельефа по участку
Крутизна,мм Всего
Прилегающая Прилегаящая к На
к «ямкам».
«холмикам».
постоянном
уклоне.
0-15
87
46(53%)*
37(43%)
33(38%)
15-30
83
33(40%)
23(28%)
41(49%)
30-50
79
24(30%)
25(32%)
35(44%)
50-80
58
16(28%)
12(21%)
30(52%)
80-405
25
10(40%)
13(52%)
4(16%)
Выводы по каждому типу крутизны:
1. 0-15. 33 % точек находятся в зоне минимума активности.В ямках
(-25%)
значительно меньше чем в зоне постоянного уклона(20%). На холмиках
разность отрицательная(-12%).
2. 15-30. 31% точек нахоится в зоне максимума активности. В ямках
меньше
чем
на
постоянном
уклоне(9%).На
холмиках
(-13%)
разность
отрицательная(-13%).
3. 30-50. 38% точек находятся в зоне минимума активности. В ямках
(-
12%)значительно меньше чем в зоне постоянного уклона(26%).На холмиках
разность отрицательная(-19%).
46
4. 50-80. 14% точек находятся в зоне максимума активности. В ямках
(-
15%)значительно меньше чем на постоянном уклоне(36%). На холмиках
разность отрицательная(-21%).
5. 80-405. 36% точек находятся в зоне минимума активности. В ямках (4%)
меньше
чем
на
постоянном
уклоне(40%).
На
холмиках
разность
отрицательная (-52%)
Общий вывод по итогам исследования первой главы
Полученные данные не дают картины зависимости распределение цезия в
почвенном покрове от указанных форм строения полигонально - блочного
микрорельефа. Была проделана аналитическая работа на поиск возможной
привязанности точек максимума и минимума активности цезия к точкам смены
экспозиции и степени уклона на профилях рельефа перпендикулярных экспозиции
генерального градиента склона. Как точки максимума активности, так и точки
минимума активности на заданной крутизне, чаще чем точки из суммы всех точек
крутизны, находятся в зоне постоянного уклона. И точки максимума активности и
точки минимума активности реже встречаются на холмиках и в ямках.
47
ГЛАВА 2. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ, РАДИОЦЕЗИЕВОГО МЕТОДА, ГИС И МЕТОДОВ
ГЕОМОРФОМЕТРИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ВЛИЯНИЯ РЕЛЬЕФА НА
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДА ЦЕЗИЯ-137 В ПЕРСПЕКТИВАХ
ВЫСОКОТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
§ 1. Влияние микрорельефа на плодородие почв
Почва — поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием
и
представляющий
собой
полифункциональную
гетерогенную
открытую
четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная фазы и живые организмы)
структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и
жизнедеятельности
организмов.[7;14]
Почва
является
сложной
системой
обладающей закономерными и случайными проявлениями однородности и
неоднородности. Отбрасывая неизбежные условно случайные проявления
структурной организации почвенного покрова, мы постараемся изучить и
проверить один из способов выявления закономерной неоднородности такого
важного для человечества почвенного фактора, как плодородие. Понятие
неоднородности по-разному трактуется у различных авторов, но чаще под ним
понимают именно закономерное распределение различных значений, различных
показателей почвенных свойств на определённом участке. В то время как
случайные проявления неоднородности не учитываются, либо некоторыми
авторами вообще трактуются как однородность. Соответственно однородность это статистически случайная неоднородность распределения. Также присутствует
более простое понимание однородности как константности значений в пределах
изучаемого объекта. [13;10]
Формированию закономерной структуры почвенного вещества способствует
комплекс различных факторов, находящих своё проявление в различные периоды
времени с различной степенью воздействия и периодичностью. Так микрорельеф
поверхности часто обнаруживает в себе структуры, не соответствующие
современным условиям почвообразования. [13;15-16] Чему был посвящён первый
48
параграф первой главы этой работы. К основным факторам, формирующим
структурную неоднородность почв относятся: неоднородность микроклимата и
увлажнения
в
связи
с
микрорельефом,
изменчивость
литолого-
геоморфологического строения и воздействие биогеоцинозов. Однако, как
отмечает Марусова [13;17] комплекс этих факторов не исчерпывает все
действующие силы, оказывающие влияние на формирование почвенного покрова.
В некоторых случаях происходит саморазвитие почвенной неоднородности и
появляется пятнистость и комплексность луговых почв при выровненном
механическом составе и ровном микрорельефе. По мнению A.M. Кремера [10;6880],
первый
толчок
саморазвитию
неоднородности
почвы
может
дать
неравномерность снежного покрова, пятнистость снеготаяния и размерзания
почвы, что наблюдалось им на равнине Прииртышья. Как уже сказано описанные
факторы почвообразования ведут к развитию почвенной неоднородности, одним из
проявлений которой является неоднородность плодородных свойств почвы.
Интуитивно
можно
полагать,
что
процесс
распашки
приводит
к
выравниванию плодородных свойств почвы. Однако, как показывает практика
[13;18] антропогенное воздействие чаще всего приводит к увеличению
неоднородности
почвы,
играя
роль
почвообразующего
фактора,
часто
оказывающего дегенеративное воздействие на систему почвы, и накладываясь на
другие факторы почвообразования. Выходит, что почвенная неоднородность
формируется под влиянием как антропогенных, так и природных факторов,
оказывающих на них регулирующее воздействие.
Для сельскохозяйственных нужд проставляется важным изучение факторов
формирования
неоднородности
почв,
проявляющихся
непосредственно
в
неоднородности распределения веществ повышающих сельскохозяйственную
пригодность почв, проще говоря удобрений. Любой способ внесения удобрений не
обеспечивает их идеально равномерного распределения в почве. При внесении
кристаллических
и
гранулированных
удобрений
высокая
концентрация
питательных веществ создается в точке расположения частиц. Порошковидные
49
удобрения нередко слеживаются при хранении и поступают в почву в виде
комочков. [13;20] Пестроту плодородия почвы сравнительно мелкого масштаба,
обусловленную
микрорельефом,
мелкими
изъянами
агротехники,
неравномерностью распределения удобрений, следами выкорчеванного леса и
другими причинами, обусловливаюпдими наличие густо расположенных пятен
небольшого размера, условно называют пестротой первого порядка, или
микропестротой . Более крупные масштабы агрохимической изменчивости свойств
почвы, относят к категории «статистической пестроты». [13;21] В целом изучение
зависимости урожайности сельскохозяйственных культур от неоднородного
распределения свойств почвы на практике часто сильно осложнено значительной
микропестротой этой неоднородности.
Антропогенная гомогенезация почвенного покрова, путём различных
сельскохозяйственных практик при правильном применении может привести к
повышению урожайности. Однако очень часто происходит обратное о чём
свидетельствует в своих исследованиях В.П. Белоброва практическим результатом
антропогенной гомогенизации почвенного покрова может явится усиление
дифференциации почв понижений и повышений по увлажнению и, как следствие,
снижение страхового эффекта и резкое падение урожая овса, льна и ячменя [13;23].
В результате исследования О.А. Салимгареевой с соавт. [17;148-443] на
сравнительно однородном непахотном участке серой лесной почвы выявлены
взаимосвязи пространственного распределения влажности с микрорельефом и
характеристиками почвы. Было установлено, что массовая влажность в слоях 0-5 и
5-10 см отрицательно коррелирует с плотностью сложения, а объемная влажность
и плотность сложения положительно коррелирует с относительным превышением
точки отбора в микрорельефе. Таким образом, значительным фактором
формирования структуры почвенного покрова является рельеф, влияние которого
осуществляется опосредствованно, через пространственную дифференциацию
элементарных почвенных процессов. Изучение структуры почвенного покрова
необходимо
начинать
с
всестороннего
анализа
рельефа
поверхности
50
рассматриваемой территории. Первые попытки дать генетическую классификацию
форм микрорельефа были предприняты С.С. Неуструевым [14;410] и И.П.
Герасимовым [2;31-57] В 32-ом году П.К. Соболевкий [19;156-197] предложил
способ выделения областей конвергенции и дивергенции линий тока по точкам
перегиба горизонталей. В 48-м году американский почвовед А.Р. Андал впервые
отождествил области конвергенции с вогнутыми отрогами, области дивергенции с
выпуклыми. В 60-х гг. 20 в. И.Н. Степанов [20;681-694] доработал подход,
предложенный П.К. Соболевским и обобщил его в виде законченного метода
картографирования областей конвергенции и дивергенции линий тока на
топографической поверхности.
Для большей части пахотных земель территории бывшего СССР, развитых
на однородных покровных суглинках, наличие микрорельефа, образование
неровностей при обработке поля, неодинаковый водный и температурный режим
микроучастков
почвы
являются
первопричиной
пространственной
неоднородности свойств. Комплексность черноземов Зауралья В.П.Егоров и И.В.
Дюрягин
[5;19-24]
прямо
связывают
с
воздействием
микрорельефа.
Микроповышения черноземных почв обладают большей мощностью почвенного
профиля, имеют более рыхлое сложение, лучший газообмен, обогащены
нитратами. В то же время микроповышения в течение всего вегетационного
периода меньше увлажнены и теплее чернозема микропонижений [4;13-18]
Микроповышения на полях глубже пашутся, лучше разделываются бороной, высев
семян происходит здесь на большую глубину и урожай растений на
микроповышениях обычно более высокий [3;14-19]; [18;24]; [9]. Тепловой баланс
выпуклых и вогнутых поверхностей северных и южных склонов микроповышений
существенно различается и отражается на интенсивности деятельности корневых
систем растений, на содержании влаги и, как следствие, химических веществ в
почве.
Обработка почвы увеличивает поверхность (свежевспаханное поле имеет
поверхность в 1,46 раз больше идеально ровной), уменьшает отражение; солнечной
51
энергии и способствует прогреванию почвы [24;127]. Суточное колебание
температуры парового поля на глубине 5 см от поверхности достигает 29°, в то
время как на глубине 30 см оно ограничено 2° [26;98 – 101] Сплошной посев
растений понижает температуру почвы на 5 - 6° [25; 234-239]. Почвенные комки
прогреваются быстрее, и температура их выше, чем на гладкой почве на 7 - 9°.
Различие температуры участков и слоев почвы отражается на активности корневых
систем, микробиологической деятельности и скорости течения химических
процессов в почве.
Даже небольшое падение температуры почвы ниже 25° замедляет прирост
корней, ведет к уменьшению объема почвы, используемого растением. Дальнейшее
снижение температуры заметно повышает вязкость воды, снижает проницаемость
протоплазмы и замедляет скорость передвижения влаги к корням. Растения могут
испытывать недостаток влаги на холодной влажной почве. [10;68-80] Температура
почвы влияет на поступление питательных веществ в корни растений. Снижение
температуры почвы с 18 до 7° уменьшает поступление фосфора у помидоров на 37
%, у капусты - на 8 % [6;264]. Разнообразие температурных режимов, отражаясь на
скорости процессов минерализации и накопления подвижных питательных
веществ, а также на скорости оттока воды и питательных веществ из почвы в
растение, неизбежно приведет к различию содержания их в отдельных слоях и
участках почвы и будет способствовать образованию микронестроты почвы.
Микрорельеф оказывает сильное влияние на режим влажности. Равномерно
выпадающие атмосферные осадки перераспределяются в соответствии с
неровностями поверхности и в различной степени увлажняют разные участки
почвы.
Главнейшей причиной мозаики, невыровненности почвенных горизонтов и
подгоризонтов Н.А. Качинский [8] считал варьирование водопроницаемости (а
значит, и воздухопроницаемости), объясняя это провалом воды в почву по
трещинам, червоточинам, кротовинам и ходам истлевших корней. «Языковатость,
подзолистые потеки и полосы, корки вмытых веществ по трещинам и
52
червоточинам рядом с непромытыми и малообработанными почвенным процессом
участками есть следствие комплексной водо- и воздухопроницаемости» [8].
Следует отметить, что на ровных участках поля может наблюдаться равномерное
продвижение влаги в глубину. Так, при выпадении 55 мм осадков на сухую
суглинистую почву Веймейер отмечал фронтальное передвижение влаги вниз по
профилю
в
течение
3
суток.
Для
типичного
мощного
чернозема
тяжелосуглинистого состава запасы влаги на разных элементах микрорельефа в
двухметровой толще различались на 120 - 140 мм. Особое значение для
формирования
неоднородности
почвы
приобретает
микрорельеф
в
зоне
недостаточного увлажнения. По данным А.А. Роде [16;131], растения на
микрозападинах получили вдвое больше воды по сравнению с растениями на
микроповышениях, занятых солончаковыми солонцами. Большое количество
влаги, поступающее в почву, промывает соли, понижает засоленность почвы
микрозападин, усиливает микропестроту почвы. Различный солевой и водный
режим влияет на изменение других агрохимических свойств почвы.
Таким
образом,
вследствие
различной
обеспеченности
элементов
микрорельефа влагой, питательными веществами и разного температурного
режима нередко микрозападины в природных условиях занимает влаголюбивая
растительность, типичная для более северных районов, а повышения теплолюбивые и засухоустойчивые растения. Вследствие этого, комплексность
почвенного
покрова
целинных
участков
хорошо
диагностируются
по
растительному покрову. Растительный покров, в свою очередь, оказывает
воздействие на почву, усиливая его с годами, и почвы отдельных элементов
микрорельефа постепенно все более различаются по своим характеристикам.
Однако применительно к почвам сельскохозяйственного использования этот
вопрос исследован ешё явно недостаточно. В то же время отмечается важность
самого наличия связи между почвенными параметрами и микрорельефом, как
природным фактором [11;323-330], выявляюшейся даже в условиях влияния
агрогенных факторов и слабой выраженности микрорельефа [13;23- 27].
53
Земледельческие технологии
- учитывающие на различных этапах
выращивания сельскохозяйственных культур микропестроту почвенных свойств
применяют при высокоточном или как его ещё называют прецизионном
земледелии. Технологии высокоточного земледелия основаны на широком
применение высокотехнологичных научных знаний и имеют широкие перспективы
развития. Внедрение технологий высокоточного земледелия даёт широкий
экономический и экологический эффект. Технологии, лежащие в основе
высокоточного земледелия получили название адаптивных: адаптивное (во
времени и пространстве) размещение культивируемых видов и сортов растений,
т.е. адаптивное агроэкологическое макро-, мезо-
и микрорайонирование
территории, использование адаптивных севооборотов, специальные приемы
почвозащитной обработки почвы (залужение, полосная и контурная обработка,
террасирование, мульчирование почвы пожнивными остатками), приемы нулевой
и минимальной обработки почвы, локального внесения минеральных удобрений,
капельного полива и пр. В основе высокоточного земледелия и сортовой
агротехники
(важнейшей
составной
части
первого)
лежит
адаптивное
использование природных, биологических, техногенных, трудовых и других
ресурсов [28].
Технологии
высокоточного
земледелия
включают
три
основных
направления:
1) сбор и накопление детальных данных о почвах, эффективности разных доз
и сроков внесения удобрений, мелиорантов и агрохимикатов, о погодных условиях
и получаемых урожаях; причем эти данные должны быть точно привязаны к
конкретной местности;
2) разработку стратегии и программ по дифференцированному уходу за
посевами, исходя из их текущего состояния;
54
3) создание разного рода датчиков, машин и механизмов с электронным
управлением для осуществления сбора данных и дифференцированного ухода за
посевами.
В системе высокоточного земледелия и сортовой агротехники учитывают
феномен пространственной и временной изменчивости показателей почвенного
плодородия и других условий роста растений; оценивают различные способы
измерения этих показателей и условий; выявляют и оконтуривают на местности и
охарактеризовывают относительно агроэкологически однородные участки поля
или севооборота; разрабатывают конкретные рекомендации для каждого
хозяйства, участка, культуры и сорта (гибрида). [29]
Сбор и накопление данных о почвах важный этап высокоточной
земледельческой
практики
предполагающий
масштабное
использование
современных технологий. Значительную информацию может дать применение
аэрофотосъёмки и космической съёмки. При этом особенно четко выявляются
различия в обеспеченности посевов питательными веществами и влагой, а также
данные о биомассе и интенсивности фотосинтеза растений.[29] Данные о
структурной
неоднородности
обрабатываемой
почвы
собираются
в
Геоинформационных системах (ГИС). ГИС – это система консолидации
информации в формализованном описании земной поверхности, позволяет
отследить
факторы
влияющие
на
эффективность
сельскохозяйственного
производства с непосредственной привязкой к обрабатываемой земле.
Как становится ясно из всего вышесказанного, вопрос отслеживания
флювиальных процессов эрозии, смыва и аккумуляции почвы в концепции
высокоточного земледелия представляется особо важным. И в масштабах
микрорельефа это представляет собой довольно трудную задачу. А поиск детектора
позволяющего облегчающего наблюдение этих процессов представляет особо
важную задачу.
55
Как показывают результаты, полученные в первой главе параметр
активности цезия-137 нельзя использовать для выявления динамики форм
микрорельефа на профилях перпендикулярных общей экспозиции склона. Однако,
в работах разных авторов [21]; [22]; [23] цезий-137 фигурирует как детектор смыва
и аккумуляции в почве.
§ 2. Применение содержащегося в почве цезия-137 при изучении
особенностей микрорельефа
Так при количественной оценки участия ложбинного комплекса в
эрозионных преобразованиях распахиваемого поля авторы Л.Н. Трофимец и Е.А.
Паниди используют радиоцезиевый метод [22]. Ложбинным комплексом в этой
работе назывют закономерную совокупность флювиальных процессов, в основе
которого лежит сочетание эрозионного действия талых и сточных вод,
формирующих Микро- и Мезоложбины. Мезолажбинами называют крупные
отрицательные, линейно вытянутая формы рельефа с однообразным падением,
устья которых как правило приурочены к истокам балок. (места впадения ложбинистоков в балки на Рис. 2.1. обозначены номерами 5 и 9). Микроложбинами же
называют менее масштабные флювиальные формы рельефа, своими устьями
приуроченными как правило к Мезоложбинам и балкам,
продолжением.
являющимся их
56
Рис. 2.1. Изображение тестового участка в бассейне верхней Оки на
космическом снимке (1 – блочное повышение, 2 – межблочное понижение, 3 –
ручьи, 4-9 – места послойного отбора проб почвы (4,6 – в зоне аккумуляции, 5,7-9
– в тальвеге); номера 5 и 9 приурочены к устьям ложбин мезомасштаба, темные
понижения – ложбины микромасштаба. Снимок © Google Earth.
Кроме того, в работе особое внимание уделяется роли, так называемых
современных ручьёв не приуроченных не к Мезо- не к Микроложбинам и не
наблюдаемых на космическом снимке. В своих исследованиях они сталкиваются
картиной преобразования почвы, в которой эрозионную работу в значительной
степени стали осуществлять современные ручьи, действующие в период талого и
ливневого стока. Подтверждением сказанного является тот факт, что на
свежевспаханном поле тальвеги ручьев, текущих не по днищам древних ложбин,
явно различимы как понижения вдоль склона (по наблюдениям авторов). Тальвеги
57
же ручьев в днищах ложбин, имеющих площадь водосбора до 30000 м² визуально,
в поле, оказываются неразличимыми [22].
В своей работе цезий-137 они воспринимают как средство способное
показать степень смытости почвы. И в таком ключе показывают наличие низких
значений цезия-137, как в тальвегах древних ложбин, так и в тальвегах
микроложбин. В частности отмечается значения активности цезия-137 в тальвеге
микропонижения
полигонально-блочной структуры рельефа, являющимся
микроложбиной - 105,1 Бк/кг, и в тальвеге современного ручья - 56,7 Бк/кг.
Опорным принимается значения радиоактивности на блочном повышении - 176,1
Бк/кг. Из совокупности этих значений и данных о распределении цезия-137 по
глубине делается вывод о наличии сходства профилей распределения активности
цезия-137 по глубине в тальвеге ручья и в микропонижении на водораздельной
поверхности, при существенно большем смыве почвы в тальвеге ручья.
В своей работе «Радиоцезиевый метод и ГИС в изучении эрозионного
преобразования ландшафта» [21] авторы Трофимец Л.Н., Паниди Е.А., Иванеха
Т.Л., Петелько А.И. используют метод выявления интенсивности протекания
эрозионных процессов, путём подсчёта количества смытой почвы с помощью
сравнения распределения изотопа цезия-137 по исследуемому участку и
потенциальной площади сбора. «Поскольку карта площади сбора – это карта
потенциальной площади, с которой почва смывается в данную точку, то
радиоцезиевый метод, позволяющий оценить слой смытой почвы в точке, делает
возможным получение зависимости потерь почвы в точке от площади, с которой
доставляется смытая почва.» [21]
Таким образом утверждается обратная зависимость значений активность
цезия-137 от значений потенциальной площади сбора, однако практика
исследований показала, что чётко проследить такую зависимость при простом
сопоставлении данных площади сбора и профильной кривизны не представляется
возможным. И в своих следующих работах авторы Трофимец Л.Н. Паниди Е.А.
объясняют это присутствием второго механизма аккумуляции. Им является
58
параметр профильной кривизны. В работе «Роль профильной кривизны и площади
сбора в изучении трансформации цезия-137 на пахотном склоне (бассейн реки
Оки)» [23] приводится пример с распределением цезия-137 по тальвегу ложбины
(см. таблицу 2.1), значения которого понижаются на участках с положительной
профильной кривизной и повышаются на участках где профильная кривизна
отрицательная.
Таблица 2.1. Изменение активности цезия-137 вдоль тальвега распахиваемой
ложбины на склоне южной экспозиции (рис. 2.2.)
№
трансект
ы
9121
9122
9123
9124
Тальвег понижения (зона дивергенции)
Длин
Максималь а
Механизм
Цезий-137 ная
лини аккумуляци
(Бк/кг)
площадь
и
и (выше по
сбора (м²)
стока склону)
,м
144,2
2849 314,7
2
108
7408 229
1
156,7
30134 111
1
151
47557 27,8
1
Механизм
Высот
аккумуляци
а,
м.
и (ниже по
абс
склону)
1
1
2
1
192
197,5
203
204
59
Рис. 2.2. Фрагмент карты профильной кривизны. 9121 – номер трансекты, 108
– активность цезия-137 в тальвеге, светло-серые точки – отрицательная кривизна,
фон вокруг – положительная кривизна, максимальная площадь сбора фиксируется
точечной полосой, пересекающей трансекты от основания пахотного склона до его
вершинной части.
Думаю следует пояснить что из себя представляют параметры площади сбор
и профильной кривизны, так как в дальнейшем они будут часто фигурировать в
нашем исследовании.
Площадь сбора – параметр отражающий потенциальную площадь
поверхности которая снабжает конкретную точку водотоком. Соответственно
больший параметр площади сбора говорит о большей интенсивности водотока,
меньший о меньшей.
Профильная кривизна [27] - кривизна линии, образованной пересечением
земной поверхности и вертикальной плоскости. Как производная второго порядка
вертикальная кривизна описывает градиент уклона вдоль заданного контура.
Профильная кривизна – вертикальная составляющая второй производной
высоты, которая описывает меру изменения градиента. При интерпретации ее
значений справедливы те же закономерности, что были перечислены выше для
горизонтальной кривизн. Единицами измерения так же являются 1/м , которые для
удобства умножаются на 100, т.е. вертикальная кривизна характеризует изменение
уклона поверхности на 100 м вдоль его основного направления. Чем больше
значения вертикальной кривизны, тем более выпуклая/ вогнутая поверхность в
заданном направлении.
Следует отметить, что реализация алгоритма Zevenbergen-Thorne в SAGA
предусматривает умножение на –2, потому выпуклые участки будут
характеризоваться положительными значениями, а вогнутые – отрицательными,
нулевые значения будут отвечать плоским в профиле поверхностям (рис. 2.3).
60
Рис. 2.3. Профильная кривизна параллельна направлению максимального уклона,
характеризует кривизну линии тока в вертикальной плоскости.
Поскольку профильная кривизна является мерой изменения градиента, она может
быть использована для характеристики скорости стока и процессов транспорта
седиментов, т.е. так называемого второго механизма аккумуляции (рис. 2.4.).
Рис. 2.4.Второй механизм аккумуляции зависит от относительной скорости потока
в профиле.
На вогнутых участках скорость поверхностного и внутрипочвенного стока
замедляется, а на выпуклых – ускоряется. Таким образом, при помощи
вертикальной кривизн можно определять местоположение зон аккумуляции
материала на вогнутых участках и зон его сноса – на выпуклых.
61
§ 3. Изучение особенностей распределения цезия – 137 по участку
пахотного поля, осложнённого ложбинным рельефом
В первой глава посвящена анализу возможной привязанности точек
максимума и минимума активности цезия к точкам смены экспозиции и степени
уклона на профилях рельефа перпендикулярных экспозиции генерального
градиента склона. Второй же повествует об исследовании привязанности значений
активности цезия к значениям площади сбора и проявлениям профильной
кривизны.
3.1. Построение сетки изучаемой поверхности
Поиск зависимости значений активности цезия от площади водосбора и
профильной
кривизны,
осуществляется
путём
аналитического
сравнения
координатно привязанных точек с данными активности цезия с точкам
содержащими другие параметры. Для изучения был выбран участок пахотного
поля, расположенный на территории Орловской области, Орловского района, в
районе границы Лошаковского сельского поселения и Пахомовского сельского
поселения, в 1,5 км к западу от посёлка Стрелецкий. Ранее он уже фигурировал в
первой главе нашей работы и теоретической части второй главы (рис. 1.2. и 2.1.)
Непосредственно измерения активности изотопа цезия – 137 проводились на
обширном участке от главного водораздела поля до тальвега мезоложбины (рис.
2.5.) Выбор участка обусловлен тем, что на нём присутствую как современные
ручьи так и мезоложбина (рис. 2.1.), в совокупности с наличием водороздельной
поверхности эта территория является наиболее подходящей для изучения
распределения активности цезия-137 ввиду своей комплексности, на ней находят
своё отражение все проявления ложбинного рельефа. При отборе проб активности
цезия не учитывалось соответствие положения точек отбора с положением точек
содержащих другие заранее известные параметры (профильная кривизна, площадь
сбора), в результате чего возникло несоответствие положения точек с различными
параметрами (рис.2.6.). Дабы избавится от этого несоответствия и упростить
62
анализируемую модель, был построен отдельный слой в программе Мапинфо,
каждая точка которого содержит в себе все анализируемые параметры.
Рис.2.5. Изучаемый участок.
63
Рис.2.6. Пространственное несоответствие точек с известными значениями
цезия-137 с точками параметров площади сбора и профильной кривизны.
3.2. Построение тематической карты
Одним из самых главных инструментов работы при анализе данных в ГИС
является тематическая карта. Тематическая карта – это карта в которой
отображается градация введённых в ГИС значений с привязкой к территории. Для
объективного сравнения различных значений, преобразованных в тематические
карты мною, была разработана простая методика их построения, которая кратко
описывается иже.
Методика построения тематической карты:
1.
С равным количеством значений.
При построении тематической карты с равным количеством значений,
в каждом диапазоне значений присутствует равное их количество.
2.
С равным разбросом значений.
При построении тематической карты с равным разбросом значений,
каждому диапазону значений соответствует равный их разброс.
Чтобы показать наглядно распределение разных диапазонов значений
активности цезия используем построение с равным разбросом значений,
позволяющие выявить участки с определённым значением активности цезия в
общей картине распределения активности, однако для начала построим карту по
методу равного количества значений, что позволит определить максимум значений
в одном диапазоне. Выявления этого максимума необходимо, для внесения ручных
правок (за счёт изменения количества диапазонов) в автоматически построенную
тематическую карту по методу равного разброса значений, без внесения таких
правок карта, построенная автоматически будет малую территориальную
дифференциацию, значений цезия ввиду того, что при построении с равным
разбросом значений не учитывается, то что один диапазон может иметь 3 значения,
а второй равный ему по разбросу – 80. Применение же методики построения с
64
равным количеством значений неприемлемо, так-как нивелирует распределение
различных уровней активности цезия по исследуемому участку, объединяя на
порядок отличные друг от друга значения в один диапазон.
Также при построении тематической карты рекомендуется поставить
минимальное значение округления.
Этапы построения тематической карты:
1. Равное количество значений (для детектирования максимального
количества в одном диапазоне). 2. Равный разброс значений (как наиболее
соответствующий картине распределения значений по карте) 3. Разбитие групп,
превышающих максимальное количество значений в одном диапазоне на
приемлемые.
3.3. Анализ средних параметров, данных по различным диапазонам
активности цезия. Характеристика каждого диапазона
И так, следуя данной методике нами была построена тематическая карта
распределения диапазонов значения активности цезия-137 состоящая из 199 точек,
разделённых на 7 диапазонов (рис 2.7.).
65
Рис. 2.7. Тематическая карта распределения диапазонов активности цезия137.
Потоки веществ, перемещающиеся по земной поверхности под действием
силы тяжести, сближаются в вогнутых отрогах и рассредоточиваются в выпуклых,
что можно назвать первым (плановым) механизмом аккумуляции. В вогнутых
террасах также происходит аккумуляция потоков по второму (профильному)
механизму аккумуляции. Таким образом, места пересечения вогнутых отрогов и
вогнутых террас можно назвать зонами относительной аккумуляции, а места
пересечения выпуклых отрогов и выпуклых террас – зонами относительного сноса.
Места, где действует как собирающий только один из механизмов аккумуляции
(второй же действует как рассредоточивающий потоки), можно назвать областями
транзита. [27]
Полагая наличие закономерностей, связывающих распределение значений
активности цезия со значениями площади сбора и профильной кривизны, было
решено построить таблицу (см. таблицу 2.2.), характеризующую каждый диапазон
66
активности цезия-137 среднем значениям площади сбора всех точек диапазона и
коэффициентом, показывающим отношение количества точек с отрицательной
профильной кривизной к количеству точек с положительной профильной
кривизной.
Таблица 2.2. соответствия диапазонов активности цезия, средним значениям
площади сбора, профильной кривизны, и высот по всему исследуемому участку.
Соответствие Активность
цветовым
цезия
обозначениям (количество
точек), Бк/кг
1 Красный
Площадь сбора, Профильная Отношение
среднее
кривизна
показателя
арифметическое,
отрицательной
м²
профильной
кривизны
к
показателю
положительной
+
Коэффициент
53,19
2
2
1
180,5200,3(4)
2 Оранжевый 160,5187,78
26
10
0,38
180,5(36)
3 Желтый
150,5102,25
19
10
0,53
160,5(29)
4 Салатовый
142,5–
49
29
11
0,38
150,5(40)
5 Зелёный
135,5–
24,35
27
10
0,37
142,5(36)
6 Синий
120,5–
60,94
23
17
0,74
135,5(39)
7 Фиолетовый 100,5–
72,13
9
6
0,67
120,5(15)
В целом
(199)
81,58
135
66
0,49
Нам представляется весьма интересная картина. Красный диапазон (180,5200,3) состоит из всего четырёх значений, поэтому лучше всего рассматривать
каждую точку этого диапазона в отдельности, так как средние данные одного
диапазона, полученные из 4 значений имеют меньшую статистическую
надёжность, чем такие данные полученные из, к примеру, 39 значений. Оранжевый
(160,5-180,5), Жёлтый (150,5 -160,5), Салатовый (142,5 –150,5), Зелёный (135,5 –
142,5) диапазоны значений активности цезия-137 имеют значения среднего
67
арифметического площади сбора, при котором прослеживается их прямая связь:
Оранжевый (187,78), Желтый (102,25), Салатовый (49), Зелёный (24,35). Как видно,
большему диапазону значений активности цезия-137, соответствует большее
значение площади сбора, при том что коэффициенты отношения отрицательных
значений профильной кривизны к положительным значениям условно одинаковы:
Оранжевый (0,38), Желтый (0,53), Салатовый (0,38), Зелёный (0,37). Это можно
трактовать как соответствие картины распределения диапазонов активности цезия137, картине распределения значений площади сбора, при которой большие
значения цезия-137 соответствуют большим значениям площади сбора. Напомним,
что у предыдущих авторов наблюдалась обратная картина соответствия.[21;22;23]
Что ж, следуя логике предыдущих исследований такое возможно только при
параллельном усилении действия второго механизма аккумуляции, однако в нашей
таблице наблюдается совершенно обратное действие.
Однако картина
соответствия больших значений цезия большим значениям площади сбора не
наблюдается в Синем (120,5 –135,5) и Фиолетовом (100,5 –120,5) диапазонах, так
если бы картина соответствия наблюдалась бы на всём участке, то меньшей
активности цезия соответствовали бы ещё меньшие значения среднего
арифметического площади сбора, однако картина, ровно противоположенная:
Синий (60,94), Фиолетовый (72,13). Казалось бы, ну вот это может говорить в
пользу того, что низкие значения активности цезия присущи зонам с интенсивной
эрозионной работой, которые определяются повышенными значениями площади
сбора. Однако этому противоречат значения коэффициентов отношений
показателей профильной кривизны: Синему соответствует - 0,74, а Фиолетовому 0,67. Что говорит о том, что на эти диапазоны приходится значительное количество
точек с отрицательным значением профильной кривизны. Справедливости ради
стоит отметить, что в предыдущих исследованиях сравнивались в основном
значения в пределах тальвега ручья, либо крайние значения на водоразделе и в
тальвеге, полная картина распределения значений цезия и значений потенциальной
площади сбора на всей ложбине сравнивается впервые. Так же при анализе
параметра определяющего второй механизм аккумуляции не учитывается
68
собственно значение показателя профильной кривизны, а только его знак и число
коэффициента, полученное как отношение показателей профильной кривизны
разных знаков в разных точках, что тоже может влиять на точность исследования.
В целом такие не типичные результаты могло привнести существенно
вмешательство в распределение почвенного вещества по участку второго
механизма аккумуляции, то есть ввиду значительного присутствия отрицательных
значений профильной кривизны большие значения площади сбора более
способствуют интенсивному накоплению почвенного вещества, чем интенсивному
смыву. Следуя наметившемуся в таблице тренду предположим, что изотопы цезия137 имеют свойство скапливаться в зонах аккумуляции, соответственно можно
ожидать следующую картину распределения значений радиоактивности изотопа по
карте рельефа. Максимальные значения соответствуют местам аккумуляции
потоков по первому и по второму механизмам, такие точки должны обладать
относительно высокими параметрами площади сбора и отрицательными
значениями
профильной
кривизны.
Высокие
показатели
площади
сбора
свидетельствуют о переносе большого количества почвенного вещества,
обогащённого изотопом цезия-137, а отрицательные значения профильной
кривизны говорят о недостаточной для дальнейшего переноса почвенного
вещества интенсивности потока. Соответственно меньшие значения диапазонов
активности цезия-137 будут в равной степени представлены как на участках
интенсивного стока в зонах аккумуляции почвенного вещества по первому
механизму аккумуляции, в нашей работе выявляемые сочетанием больших
значений площади сбора и положительными значениями профильной кривизны,
так и на склонах ближе к водоразделу, имеющих отрицательные показатели
профильной кривизны и малые значения площади сбора. И в зависимости от
степени воздействия сил первого или второго механизма аккумуляции и сочетания
воздействия этих сил в точке рельефа может происходить накопление, либо смыв
почвенного вещества, детектируемый изотопом цезия-137. Как сказано ранее,
такие места называются областью транзита. В таблице соответствия диапазонов
69
активности цезия, средним значениям площади сбора и профильной кривизны по
всему исследуемому участку, можно наблюдать тенденцию к соответствию малых
значений активности изотопа цезия – 137 большим значениям площади сбора и
отрицательным значениям профильной кривизны. Объяснить такое несоответствие
может положением таких точек в общей картине ложбинного рельефа и
особенность механики аккумулятивных процессов в таких участках. В таких
точках второй механизм аккумуляции слабо себя проявляет (Рис.2.8), точки,
обладающие значениями отрицательной профильной кривизны, не становятся
точками аккумуляции почвенного вещества, что вытекает из двух факторов малое
количество почвенного вещества в смывном потоке на котором основан первый
механизм аккумуляции, в сочетании с запасом энергии достаточным для
преодоления останавливающего эффекта неровности поверхности, на котором
основан второй механизм аккумуляции.
Рис. 2.8.Иллюстрация условий при которых этот механизм не работает.
70
Для анализа целесообразности применения радиоцезиевого метода при
выявлении точек с преобладающим смывом или аккумуляцией требуются
дополнительные построения. Зная данные о площади сбора в каждой точке
изучаемой поверхности и данные профильной кривизны, выявим точки в которых
происходит аккумуляция с помощью первого и второго механизма, точки транзита,
точки сноса. Построим карту и сравним положение данных точек с картиной
распределения изотопа цезия-137 по участку.
3.4. Анализ распределения значений активности цезия-137 в картине
ложбинного рельефа
Чтобы показать точки в которых проявляет свою работу первый механизм
аккумуляции, по уже описанной методике была построена тематическая карта
распределения значений площади сбора, состоящая из 200 точек, поделённых на 6
диапазонов (Рис.2.9)
Рис.2.9. Тематическая карта распределения диапазонов площади сбора.
71
Что бы показать точки в которых проявляет свою работу второй механизм
аккумуляции параллельно была построена тематическая карта, показывающая
распределение значений отрицательной и положительной профильной кривизны
по конкретным исследуемым точкам (Рис.2.10).
Рис. 2.10. Тематическая карта распределения значений профильной
кривизны.
Для комплексного анализа полученных данных было решено совместить их
в таблице соотносящей все три параметра. В ней строки разных диапазонов
площади сбора пересекаются столбцами разных диапазонов активности цезия-137
в свою очередь поделённых на столбцы с положительными значениями
профильной кривизны и на колонку с отрицательными значениями профильной
кривизны.
72
Таблица 2.3. Значения активности цезия-137 в соответствии со значениями
площади сбора при положительной и отрицательной профильной кривизне.
Площадь Активность цезия-137, (Бк/кг)
сбора,
1.(180,5 2.(160,5 3.(150,5 4.(142,5 5.(135,5 6.(120,5 7.(100,5
(м²)
-200,3) -180,5) -160,5) -150,5) -142,5) -135,5) -120,5)
+
+
+
+
+
- +
+
1.(475,15
1
2
2
-2369,75)
2.(70,75- 1
1
1
3
3
1
4
6
1 4
4
3
3
475,15)
3.(34,251
3
2
3
4
5
1
5
1 5
4
4
2
70,75)
4.(216
3
1
7
1
6
4 5
4
2
1
34,25)
5.(10,59
1
4
2
6
1
5
2 4
2
21)
6.(1,51
6
2
5
1
7
2
10
2 4
2
10,5)
Как выяснилось ранее значения активности цезия-137 в диапазонах 7.(100,5120,5)Фиолетовый,
6.(120,5-135,5)Синий
выходят
за
рамки
гипотезы
о
соответствии значений активности цезия-137 значениям площади сбора, как
индикатора действия первого механизма аккумуляции, с поправкой на значение
профильной кривизны, как индикатора действия второго механизма аккумуляции.
В связи с этим мы пока отложим анализ распределения этих диапазонов по карте
изучаемой поверхности. Оставшиеся 5 диапазонов активности цезия-137 соотнесём
с диапазонами площади сбора, выделив те значения, которые соответствуют
представлению
об
аккумулятивном
процессе
как
о
совокупности
двух
аккумулятивных механизмов, имеющими связь с распределением активности
цезия-137 по участку.
В предыдущем разделе нами была выдвинута гипотеза о том, что
максимальная активность цезия-137 должна наблюдаться в точках если не с
максимальными значениями площади сбора, то с большими при отрицательной
профильной кривизне. Меньшие же диапазоны активности должны наблюдаться в
73
равной степени как в точках с большими значениями площади сбора и
положительными значениями профильной кривизны, так и в точках с малыми
значениями площади сбора и отрицательными значениями профильной кривизны.
Точки же с минимальными значениями площади сбора и положительными
значениями профильной кривизны, в которых не происходят процессы
аккумуляции вопреки интуитивным предположениям, не должны соответствовать
минимальным значениям цезия-137 и его активность в них обусловлена малым
водотоком соответствующим малым значениям цезия-137.
Анализируя таблицу (см. таблицу 2.3.) не трудно заметить, что в ней эта
гипотеза не оправдывает себя, а какие-либо проявления закономерного
распределения цезия-137 представляются хаотичными.
Так, пятый диапазон
активности цезия в большей степени проявляет себя при минимальных значениях
площади сбора т.е. в шестом диапазоне, при том в значениях площади сбора чуть
больших (пятый диапазон значений) имеет наибольшее представление второй
диапазон активности цезия.
Однако будем изначально полагать, что накопление изотопа цезия -137 в этих
точках не случайна, а происходила в соответствии с известными механизмами
аккумуляции. В то время как, наличие значения активности цезия-137 не
соответствующие этим представлениям, обусловлены прочими особенностями
ложбинного микрорельефа. Выделим точки где большие значения цезия-137
соответствуют большим значениям площади сбора, а меньшие меньшими, и на
несём их на карту с обозначенной профильной кривизной. (рис. 2.11.) При этом
большими
значениями
активности
цезия-137
будем
считать
значения
превышающие 150,5 , значения меньше этого числа будим считать меньшими.
Большими показателя площади сбора будем считать значение более 34,25,
значения меньше этого числа будим считать меньшими.
74
Рис.2.11.Распределение значений активности цезия-137 соответствующие
представлениям о зависимости этих значений от смыва и аккумуляции.
На рисунке (Рис.2.11.), на фоне подробной карты площади сбора, показаны
точки в которых большие значения цезия соответствуют большим значениям
площади сбора. И уже с первого взгляда можно заметить закономерное скопление
точек максимума в зоне тальвега, и точек минимума в зоне водораздела, чтобы
чётче обозначить эти зоны, выделим зоны в которых распределение значений
активности цезия-137 в общей аналитической картине не соответствует значениям
площади
сбора
(Рис.2.12.),
также
включим
сюда
точки
из
7.(100,5-
120,5)Фиолетового и 6.(120,5-135,5)Синего, с высокими значениями площади
сбора (более 34,25).
75
Рис.2.12.Распределение значений активности цезия-137 соответствующие
представлениям о зависимости этих значений от смыва и аккумуляции.
Выше (2.12.) представлена карта на которой можно заметить, что зоны не
соответствия величины активности цезия-137 и площади сбора также имеют
чёткую пространственную позицию. Обозначим эти зоны на одной карте. (Рис.
2.13.)
76
Рис. 2.13. Карта, показывающая участки ложбинной сети, поделённые на
полигоны в которых прослеживается прямая связь значений цезия-137 и площади
сбора и на полигоны где прямая связь отсутствует.
Полученная карта лишь свидетельствует о широком разбросе результатов.
Полигоны где большие значения активности цезия-137 связанны с большими
значениями площади сбора хотя и приурочены к тальвегам, в пределах тальвега
соседствуют с полигонами где малые значения активности цезия-137 связанны с
большими значениями площади сбора и разброс значений профильной кривизны
не объясняет это несоответствие. Так же, большие и малые значения активности
цезия -137 в равной степени привязаны к водораздельным участкам, имеющим
малые значения площади сбора. Данная карта показывает, что картина
77
распределения
цезия
–
137
не
соответствует
гипотетической
картине
распределения цезия – 137 в соответствии с двумя механизмами аккумуляции.
Общий вывод по итогам исследования второй главы
Полученные данные не дают картины зависимости распределение цезия в
почвенном покрове от указанных параметров определяющих смыв и аккумуляцию
почвы. Площадь сбора и профильная кривизна не объясняют особенности
распределения цезия-137 в условиях ложбинного рельефа пахотного поля.
78
Заключение
Точное земледелие, позволяющее существенно повысить продуктивность
растеневодческого сельского хозяйства имеет огромные перспективы развития и
подразумевает наличие объективных методов описания плодородных свойств почв
и механизмов прямо или косвенно влияющих на эти свойства. В этой связи
описание флювиальных процессов представляет огромную важность, как и все
разработки, направленные на развитие потенциальных возможностей облегчить
описание этих процессов. В современной геоморфометрии картина формирования
микрорельефа по средствам флювиальных процессов представляется как сочетание
действия двух механизмов смыва и аккумуляции «Планового», при котором
происходит перераспределение почвенного вещества через сближение в вогнутых
отрогах и распределение в выпуклых, и «Профильного» при котором происходит
скопление в вогнутых террасах. Активность Цезия – 137, как отмечают многие
авторы, при определённых условиях может служить параметром по различному
характеризующим процессы смыва и аккумуляции. Однако при комплексной
сравнительной оценке картины действия двух механизмов аккумуляции не
представляется возможным с помощью цезия-137 описать их действие. Причины
этого могут крыться в некачественном аналитическом материале, высоких
погрешностях
измерения,
не
достаточной
статистической
достоверности
изучаемого материала, ввиду значительной неравномерностей распределения
точек значения активности цезия – 137 возникшей при отборе анализируемого
материала. Так же несоответствия в общей картине могут быть вызваны
неравномерностью выпадения радиоизотопа цезия-137 имеющего чернобыльское
происхождение, что приводит к неравномерному распределению изотопа по
различным системам стока привязанным к тальвегам различных ложбин, что
делает анализ поверхности включающий в себя различные системы стока
несостоятельным, также картину распределения активности может быть
значительно осложнена строением ложбинного комплекса зоны аккумуляции
которого представлены не только тальвегами микро- и мезоложбин, но
79
современными ручьями, возможно что совокупность всех этих препятствий
отводит цезию – 137 узкоспециализированную роль не подходящую для
комплексной оценки процессов смыва и аккумуляции почвенного вещества, по
крайней мере в рамках материалов исследования представленных в этой работе.
80
Список использованной литературы
1. «Методические указания по проведению комплексного мониторинга
плодородия
почв
земель
сельскохозяйственного
назначения»,
утв.
Минсельхозом РФ 24.09.2003, Россельхозакадемией 17.09.2003, - 149 с.
2. Герасимов И.Н. О генетических типах микрорельефа // Изв. гос. Геогр. о-ва,
1934, т. в6, вып. 3. – 114 c.
3. Долгополова П.Н. Физическая и агрохимическая характеристика почв в
условиях Центрально-черноземного государственного заповедника. Труды
ЦЧГЗ, вып. 2. - М., 1948. – 103 c.
4. Дюрягин И.В., Егоров В.П., Тарнопольский А.С. Влияние микрорельефа на
водный и температурный режимы черноземов 120 Зауралья // Научные
работы Курганского сельскохозяйственного института, 1970, вып. 24. – 94 c.
5. Егоров В.П., Дюрягин И.В. Влияние микрорельефа на генетические свойства
черноземов Зауралья // Научные работы Курганского сельскохозяйственного
института, 1970, вып.24. – 94 c.
6. Журбицкий З.И. Физиологические и агрохимические основы применения
удобрений. - М., Изд-во АН СССР, 1963. – 486 с.
7. Ивлев А.М., Эволюция почв, Курс лекций. - Владивосток: Изд-во
Дальневосточного ун-та, 2005. – 97 с.
8. Качинский Н.А. Изучение физических свойств почвы и корневых систем
растений. - М., Сельхозиздат, 1931
9. Корниенко В.М. Микрорельеф и нлодородие почв в черноземной зоне // Зап.
Ленингр. с.-х. ин-та, 1956, вып. 11.
10.Кремер A.M. Неоднородности почвенного покрова как самоорганизующейся
системы // Закономерности пространственного варьирования свойств почв и
информационно-статистические методы их изучения. - М., Наука, 1970. – 125
с.
81
11.КузяковаИ.Ф., КузяковЯ.В. Влияние микрорельефа на пространственное
варьирование содержания гумуса в дерновоподзолистой почве в условиях
длительного полевого опыта // Почвоведение, 1997, № 7. С. 823-330.
12.Либлих Ю., Химия в приложении к земледелию и физиологии, Сельхозгиз,
1936, - 411 с.
13.Марусова Е.А. Влияние природных и антропогенных факторов на свойства
пахотных серых лесных почв южного Подмосковья. Автореферат канд. дисс.
Москва, 2005. – 147 с.
14.Неуструев С.С. Элементы географии почв. - М.-Л., Сельхозгиз, 1930. 684 с.
15.Овчинников
А.Ю.,
Палеокриогенез
как
фактор
дифференциации
современных почв и почвенного покровацентра Восточно-Европейской
равнины. Автореферат канд. дисс. Москва, 2009. – 168 с.
16.Роде А.А. Водные свойства почв и грунтов. - М., АН СССР, 1955. – 335 с.
17.Салимгареева О.А., Понизовский А.А., Чудинова СМ., Мироненко Е.В.,
Ермолаев A.M. Использование рефлектометрии во временной области (TDR)
для
оценки
пространственного
варьирования
влажности
почвы
//
Почвоведение, 1998, № 12. – 476 c.
18.Сенюшов А.Г. Плодородие черноземов и значение фосфорной кислоты в
производительности этих почв. Дисс. ... к. с.-х. н. - М., 1948. – 227 c.
19.Соболевский П.К. Современная Горная Геометрия // Соц. реконструкция и
наука. 1932. Вып. 7. С. 42-78. - перепечатано в: Геометрия структур земной
поверхности. - Пущино, ППЦ, 1991. – 428 c.
20.Степанов И.Н. Внедрение в картографию почвенногеологических образов потоковых структур // Почвоведение, 1995, № 6. – 1142 c.
21.Трофимец Л.Н., Паниди Е.А., Иванеха Т.Л., Петелько А.И., Радиоцезиевый
метод и ГИС в изучении эрозионного преобразования ландшафтов. Доклады
Всероссийской
научной
конференции. «Геохимия ландшафтов» (к 100-
летию А.И. Перельмана), Москва, 2016. – 675 с.
22.Трофимец Л.Н., Паниди Е.А., Колличественная оценка участия ложбинного
комплекса в эрозионном преобразовании распахиваемых склонов на основе
82
радиоцезиевого метода. Материалы Всероссийской научной конференции,
посвященной памяти профессора А.А. Величко. «Пути эволюционной
географии», Москва, 2016. – 792 с.
23.Трофимец Л.Н.. Паниди Е.А., Роль профильной кривизны и площади сбора в
изучении трансформации цезия-137 на пахотном склоне (бассейн реки Оки),
Материалы
V
Международной
научной
конференции,
«Проблемы
природопользования и экологическая ситуация в европейской России и
сопредельных странах», Белгород, 2013. – 399 с.
24.Федоровский Д.В. Методы изучения микропестроты почв. М., Наука, 1978. –
234 c.
25.Цубербиллер Е.А Научная деятельность А.А. Скворцова // Орошение
сельскохозяйственных полей и микроклимат. - Л., Гидрометеоиздат, 1964. –
645 c.
26.Черноухов A.M., Нуждин А.В. К вопросу о подвижности почвенной влаги и
доступности ее для растений // Почвоведение, 1959, №4. – 234 c.
27.Шарый П.А., Геоморфометрический анализ пространственной изменчивости
почв и экосистем. Дисертация. Растов-на-Дону, 2016. – 319 с.
28.Агроархив,
Сельскохозяйственные
материалы,
URL:
http://agro-
archive.ru/adaptivnoe-rastenievodstvo/2458-koncepciya-vysokotochnogoprecizionnogo-zemledeliya.html (дата обращения: 06.06. 2017)
29.Географические информационные системы и дистанционное зондирование.
GISLAB, URL: http://gis-lab.info/qa/geomorphometric-parameters-theory.html
(дата обращения: 07.06.2017)
83
ПРИЛОЖЕНИЯ
84
Приложение 1
скриншоты таблиц с данными исследуемых точек
85
86
87
88
89
90
91
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа