читать весь текст

SWorld – 18-30 March 2014
http://www.sworld.com.ua/index.php/ru/conference/the-content-of-conferences/archives-of-individual-conferences/march-2014
MODERN DIRECTIONS OF THEORETICAL AND APPLIED RESEARCHES ‘2014
География – Физическая, экономическая и социальная география
УДК [911:574](470.345)
Кирюшин А. В., Кирюшин В. А.
ЛАНДШАФТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ НОРМЫ КОНЦЕНТРАЦИЙ
МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВАХ МОРДОВИИ
ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет имени Н. П.
Огарева», Саранск, ул. Большевистская, 68, 430005
Kiryushin A. V., Kiryushin V. А.
LANDSCAPE VALIDITY OF NORMS OF TRACE ELEMENT
CONCENTRATIONS IN SOILS MORDOVIA
Mordovian state University named by N. P. Ogarev
Russia, Saransk, The Bolshevik 68, 430005
В данной работе предлагаются подходы к нормированию сложных
географических систем
Ключевые слова: норма, равновесность, ядра типичности
In this paper proposes an approach to the valuation of complex geographic
systems
Keywords: the norm, equilibrium, core typicality
В наиболее общем виде под нормой понимается такое состояние системы,
которое
в
наибольшей
степени
соответствует
внешним
условиям
ее
существования, так как любая природная система является незамкнутой. С
другой стороны, так как в природе преобладают стохастические связи, то
любое состояние системы возникает в ней с определенной степенью
вероятности. Исходя из этого под нормой понимается “наиболее вероятное
состояние системы или ее компонентов, или, что то же самое, соответствие
системы области равновесия при максимально достижимых уровнях сложности
и интенсивности обменов в рассматриваемом регионе” [1].
В
реальном мире встречаются как равновесные, так и неравновесные
процессы. Положение в неравновесном нестационарном состоянии нетипично
лишь по определению, а не по существу. Вместе с тем, именно неравновесное
нестационарное состояние может быть источником возможных и реализуемых
быстрых преобразований в системе. Другими словами изменения в системе при
изменении условий ее существования будут происходит прежде всего в ее
неравновесных частях, что имеет очень важное значение для прогнозных
исследований.
Выделение типичных и нетипичных состояний ПТК или других систем
всегда
связано
обобщенной),
с
оцениванием
характеризующей
какой-либо
объект
переменной
“с
тем
(частной
значением,
или
которое
рассматривается как отвечающее норме его состояния. Из теории и практики
следует, что большинство переменных имеют логнормальное распределение, а
наиболее типичным и вероятным состоянием является среднее геометрическое
значение по множеству реализаций” [1. С. 197-198]. Эти закономерности
достаточно общие и в, частности, были подтверждены для концентраций
микроэлементов в почвах и снеговой пыли для объекта исследования [2-5].
Тогда, любые сравнения реальной величины с нормой оправданы в
логарифмической шкале. С другой стороны, бальные оценки большинства
качественных ландшафтных переменных то же есть ничто иное, как прямое
отображение свойств ландшафта в логарифмической шкале.
Оценка равновесности (типичности) осуществлялась нами с помощью
регрессионного
и
дискриминантного
анализа.
Мера
“равновесности”
представляет среднее геометрическое от вероятности отнесения той или иной
точки пространства к каждому из выделенных в кластерном анализе классов.
Она рассчитывается по формуле [1]:
P = (p1 х p2 х....pi )^ (1/ i), где
рi - вероятность отнесения объекта (точки наблюдения) к i -му классу.
Малая оценка меры равновесности (в идеале равная нулю) соответствует
так называемым ядрам типичности системы
(т.е. точка наблюдений
статистически значимо в результате дискриминантного анализа отнесена к той
же группе, что и
класс ПТК). Если она достаточно высока, то это
свидетельствует о неравновесности отношений, т.е. точки наблюдения могут
быть отнесены с определенной степенью вероятности и к другим классам.
Переходные зоны могут быть охарактеризованы как области, наиболее далекие
от нормального типичного состояния.
Ландшафтные обобщенные переменные (отображаемые через классы
ПТК) определяют наиболее детерминированные и равновесные отношения в
геохимических подсистемах, обусловленные влиянием ландшафта. Все
отклонения
можно
отношений,
в
том
рассматривать
числе
и
за
как
счет
нарушение
этих
равновесных
антропогенного
воздействия.
Определяются территории, которые по геохимическим характеристикам
наилучшим образом отображаются через параметры ПТК (на основе расчета
мер равновесности), т.е. имеют наибольшую ландшафтную обусловленность
(рис. 1).
Рис. 1. Ошибки отображения классов ПТК через геохимические факторы:
светлые тона – равновесные в геохимическом отношении ПТК, темные
тона – слабо описываемые через геохимические факторы ПТК
Для геохимических ядер типичности рассчитываются равновесные
нормативные значения факторов почвенной подсистемы. С их помощью по
регрессионной
модели
определяются
нормативные
ландшафтно-
обусловленные концентрации микроэлементов в верхнем горизонте почв.
Эти значения можно рассматривать как фоновые (табл. 1).
Таблица 1
Равновесные концентрации некоторых микроэлементов в верхнем
горизонте почв для классов ПТК второго иерархического уровня
(с – концентрация, мг/кг, ± – доверительные интервалы)
1.1
1.2.
2.1
2.2
Элеме
с
±
с
±
с
±
с
±
нт
Co
14.3
1.8
15.3
1.9
10.1
1.5
8.6
1.3
Cr
129.0
20.6
90.4
16.5
91.0
16.5
51.7
11.9
Cu
45.7
8.2
23.1
5.4
36.3
7.1
18.4
4.7
Mn
621.0
75.0
545.0
67.9
478.0
61.6
351.0
49.0
Ni
46.1
6.9
39.4
6.3
31.5
5.4
21.8
4.3
Pb
33.5
10.1
21.1
7.6
24.9
8.4
13.9
6.0
Ti
3843.0
313.0 6008.0
438.0 3609.0
299.0 4417.0
347.0
V
84.0
9.0
105.0
10.3
59.2
7.3
58.0
7.3
Y
2.2
0.4
2.1
0.4
1.5
0.3
1.1
0.3
Yb
11.9
2.2
16.1
2.5
9.8
2.0
9.4
1.9
Zr
116.0
21.6
210.0
32.0
117.0
21.7
165.0
27.2
Примечание: Классы ПТК 1. ПТК возвышенностей, сложенные элювиально-делювиальными и моренными
отложениями с преобладанием широколиственных лесов и луговых степей на серых лесных и
черноземных почвах
1.1. ПТК с поверхностным стоком более 4 л/с на 1км2
1.2. ПТК с поверхностным стоком менее 4 л/с на 1км2
2. ПТК низменностей, сложенные флювиогляциальными отложениями, и долинные ПТК
с преобладанием хвойно-широколиственных и мелколиственных лесов и пойменной
растительностью на светло-серых, дерново-подзолистых и пойменных почвах
2.1. ПТК с зимними температурами -12.2.. -11.8оС
2.2. ПТК с зимними температурами выше -11.8оС
Зоны неравновесных, с ландшафтной точки зрения, геохимических
отношений можно определить и на основе непрерывного подхода. Для этого
проводится
анализ
остатков
регрессионной
модели
(разница
между
реальными и расчетными значениями). Равновесным областям соответствуют
ошибки менее двух доверительных интервалов, сильно неравновесным – трех
и более. Для оценки степени антропогенного влияния такие модели можно
рассматривать для элементов, в определении которых
существенное
значение
для
имеет
антропогенный
фактор,
например,
свинца,
вариабельность которого
существенно зависит от влияния техногенных
переменных [см, напр. 2]. Установлено, что большая часть территории
находится в области равновесных отношений, близких к нормальным (рис.
2). Только для незначительной части (0,1 % точек) ошибка превышает три
доверительных интервала. Очевидно, что практически все эти точки
находятся на территории крупных населенных пунктов, причем подавляющее
большинство в Саранске (скопление точек в центральной части рисунка).
Доверительные
интервалы
менее 2
от 2 до 3
более 3
Рис. 2. Ошибки отображения регрессионной моделью концентраций
свинца в верхнем горизонте почв.
Предложенный подход дает возможность выявить и ландшафтнообусловленные ядра типичности для любых систем, построенных для данной
территории [5]. Это позволяет решать задачи нормирования для многих
свойств ландшафтов, в том числе и не включенных в настоящий анализ.
Литература:
1. Пузаченко Ю.Г. Методологические основы географического прогноза и
охраны среды. - М.: Изд-во УРАО, 1998. - 212 с.
2. Кирюшин А. В., Пузаченко Ю. Г., Стульцев Ю. К., Ямашкин А. А.
Многомерное отображение структуры региональных геохимических полей
(факторный анализ) // Изв. РАН. Сер. геогр. 1996. № 4. С. 24 – 45.
3. Кирюшин А. В., Пузаченко Ю. Г., Стульцев Ю. К. Пространственная
изменчивость содержания микроэлементов в снеге на территории Мордовии //
Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. – 1998, № 1. – С. 53-59
4. Кирюшин А.В. Факторное моделирование ландшафтной структуры
Республики Мордовия. – Мордов. гос. ун-т. – Саранск, 2006. – Деп. В ВИНИТИ
24.10.2006, № 1256- В2006.
5. Кирюшин А. В., Федотов Ю. Д, Кирюшин А. В. Системный анализ
природно-социально-производственных систем // Сб. науч. тр. SWorld. Матер.
межд. науч.-практ. конф. «Научные исследования и их практическое
применение. Современное состояние и пути развития. 2013». 01-12 октября
2013 г.– Выпуск 3. Том 51. – Одесса: КУПРИЕНКО, 2013. – ЦИТ: 313-0215.–
С.7-10
6. Федотов Ю. Д. Социально-экономическая оценка качества жизни
региона (на примере Республики Мордовия). – Дис. на соиск. учен. степ. канд.
социол. наук. - Саранск, 2000. – 167 с.
Статья отправлена: 25.02.2014 г.
© Кирюшин А. В., Кирюшин В. А.