Картографирование почв

Базовые почвенные карты.В связи с исключительным значением для сельского хозяйства и для научных географических обобщений почвенное картографирование является высокоразвитой отраслью тематического картографирования в системе географических наук. Оно основано на разработанной систематизации и генетической классификации почв, идеи которой были заложены еще В. В.Докучаевым.

Почвоведы изучают почву как естественноисторическое тело, как средство производства и объект труда. Исследования почвенного покрова дают необходимые материалы для решения народнохозяйственных проблем и практических мероприятий. Для интенсификации сельскохозяйственного производства и рационального использования земельных ресурсов требуются количественный учет и качественная оценка земельных фондов страны. Эта оценка должна быть дана как на государственном уровне, так и на уровне отдельно взятого хозяйства, т.е. на картах разного масштаба.

Почвенное картографирование не централизовано и осуществляется многими организациями: Почвенным институтом им. В. В.Докучаева, Министерством сельского хозяйства Российской Федерации, областными сельскохозяйственными управлениями, земельно-хозяйственными органами, почвенными и географическими факультетами ряда вузов, сельскохозяйственными и землеустроительными институтами.

Составляют сводные почвенные карты главным образом в Почвенном институте им. В. В.Докучаева, но много региональных районных и областных карт создается местными организациями. Почвенные карты имеют общепринятый масштаб, но разделение их на группы иное, чем в некоторых географических науках.

Детальные почвенные карты, показывающие мельчайшие неоднородности почвенного покрова, сосо￿с￿вются в масштабах 1:200— 1: 5000 выборочно на ограниченные территории при высокой комплексности почвенного покрова. Наиболее мелкая природная неоднородность (комплексность) почвенного покрова характеризуется чередованием участков различных почв размером несколько метров в поперечнике.

Принято, что на карте минимальный размер контура удлиненной конфигурации равен 10x2 мм, а округлой конфигурации — около 5 мм в поперечнике. Поэтому для того чтобы более четко отразить на карте комплексный почвенный покров, необходим масштаб не мельче 1: 500. При этом масштабе округлый участок диаметром в натуре 3 м на карте будет иметь диаметр 6 мм. Масштабы 1:2000— 1:5000 позволяют отражать на карте почвенные контуры диаметром 10—25 м в натуре или около 5 мм на карте.

Детальные почвенные карты составляют на территориях опытных станций и стационаров научно-исследовательских учреждений, на плантациях многолетних и технических культур. Их используют при многолетних опытах, проектировании орошения и осушения земель, выборе участков под плодовые культуры и лесопитомники, при строительстве стадионов (футбольных полей) и других спортивных газонов.

Крупномасштабные почвенные карты составляют в масштабе от; 1:5000 до 1: 50 000. Картографирование почв в масштабах 1:10 000— 1: 50 000 позволяет свободно выделять обособленные почвенные _: контуры с минимальными размерами, равными (соответственно масштабу) 0,25— 1,5 га (20—25 мм² на карте). Такой размер минимальных контуров не позволяет подробно передавать на карте мельчайшую неоднородность почвенного покрова. Однако более крупные изменения почвенного покрова (в большинстве случаев связанные с мезорельефом) вполне раскрываются на крупномасштабных почвенных картах.

Крупномасштабные почвенные карты — важнейший тип почвенных карт, широко используемых при внутрихозяйственном землеустройстве, разработке систем агрохозяйственных мероприятий и планировании мелиоративных работ. Такие карты составлялись на территории бывших совхозов и колхозов нашей страны. Они информативны и позволяют судить о генезисе почв, их сопряженности в ландшафте, выявить и научно обосновать структуру почвенного покрова. Крупномасштабные почвенные карты обычно сопровождаются различными агрономическими картограммами.

Картограмма — схематическая сельскохозяйственная почвенная карта, отражающая отдельные важнейшие свойства почвенного покрова: мощность гумусового горизонта и гумусированность почв, гранулометрический состав, солонцеватость, степень эрозии и др. Некоторые виды картограмм содержат прямые рекомендации по использованию почв (например, агропроизводственная группировка почв, кислотность и необходимость почв в известковании, поливной режим и др.).

По целевому назначению все картограммы подразделяют на три вида:

1. Картограммы, включающие группировку почв по признакам генетической и производственной близости. Такие картограммы наглядно и целеустремленно отражают материалы почвенных исследований, а также позволяют территориально конкретизировать рекомендации (картограмма агропроизводственной группировки почв, рационального использования земель).

2. Картограммы, детализирующие почвенную карту. На них показывают производственно-важные свойства почв, недостаточно ярко отображенные на почвенной карте из-за ограниченности графических средств (картограмма гумусированности почв, глубины залегания грунтовых вод, солонцеватости почв и др.).

3. Картограммы, дополняющие почвенную карту. На них пространственно размещены количественные показатели отдельных производственно важных признаков почв (картограммы обеспеченности подвижным фосфором, калием, содержания легкогид-ролизуемого азота, кислотности почв и др.).

Среднемасштабные почвенные карты составляют в масштабе от 1:100 000 до 1:300 000. Если почвенные карты более крупных масштабов дают возможность выявить особенности почвенного покрова и отразить различия свойств почвы в рамках даже небольших производственных площадей, то при масштабах 1:100 000— 1:300 000 графические возможности настолько сужены, что позволяют отобразить лишь общий характер почвенного покрова сравнительно крупных земельных массивов.

На карте масштаба 1:100 000 1 см² соответствует 100 га в натуре. На такой площади нередко может уместиться небольшая производственная единица или хозяйственное угодье, например орошаемый овощной участок, плантация технических культур, плодовый сад, лесопитомник и т. п. Среднемасштабные почвенные карты удовлетворительно показывают почвенный покров обширных территорий в главных его чертах, фиксируя размещение преобладающих почв, связанных с макрорельефом и другими изменениями ландшафта столь же крупного порядка. При этом содержание показываемых на карте почвенных контуров весьма обобщено, а границы контуров еще более схематизированы, чем на картах крупного масштаба. Для облегчения пользования картой нередко приходится не показывать мелкие контуры почв, даже если их выделение разрешается графическими возможностями данного масштаба.

Среднемасштабные почвенные карты составляют на территории административных районов. Они служат научной основой для учета земельных фондов, сельскохозяйственного планирования, проведения мелиоративных работ и имеются во всех земледельческих районах страны.

Мелкомасштабные почвенные карты (масштаб мельче 1:300 000)составляют в границах краев, областей, республик, а также всейстраны. Они служат для государственного учета земельных фондов, сельскохозяйственного районирования, планирования размещения опытных станций, сети сортоиспытательных участков, зональных агрохимических лабораторий, районирования культур jи осуществления других мероприятий в сельском хозяйстве pecпублики, области (крае). Создают эти карты путем обобщения крупномасштабных источников часто с применением маршрутно-ключевых исследований, особенно в неземледельческих районах.

Содержание почвенных карт мелкого масштаба весьма генерализовано и схематично. Показанные на карте контуры почв в большинстве случаев отражают преобладающую почву и иногда одну из сопутствующих, подчиненных по распространению.

Особое место в этой группе карт занимает Государственная почвенная карта масштаба 1:1 000 000, листы которой покрывают территорию всей страны. Карта создана Почвенным институтом 3 им. В.В.Докучаева по листам международной разграфки. Первые листы этой карты вышли в свет в 50-е годы XX в. Государственная| почвенная карта служит основным материалом для учета почвенных ресурсов и планирования различных мероприятий по использованию почв и повышению их плодородия в общегосударственном и республиканском масштабах.

Почвенная карта РСФСР масштаба 1: 2 500 000, изданная в 1988 г., — первая карта, изображающая почвенный покров всей территории страны в этом масштабе; составленные ранее карты имели более мелкий масштаб. Карта обобщила и отразила основные достижения отечественного почвоведения. Она отличается от предыдущих не только масштабом, но и большим числом знаков в легенде, более полным изображением почвенного покрова страны, что необходимо для научных и практических целей. В карту введен ряд новых элементов; впервые показаны основные черты структуры почвенного покрова территории страны. На прилагаемой цветной вклейке даны фрагменты этой карты, характеризующие почвенный покров Рязанской и Орловской областей, — дерново-подзолистой, серой лесной и черноземной зон страны. Цветом на картах выделены доминирующие по площади почвы (фоновые). Два или три индекса в почвенном контуре отражают характер сложности почвенного покрова, комбинацию из нескольких наиболее часто встречающихся почв в данном контуре.

Тематические (почвенно-экологические) карты.Представляют собой исходный материал для землепользования, в котором почвенная карта играет ведущую роль. Тематические карты призваны решать самые разнообразные задачи — от рекомендаций по улучшению почв до обоснования размещения сельскохозяйственных культур в зависимости от почвенных условий. Масштаб карт обусловливает направление и конкретные пути их использования.

Тематические карты разнообразны по своему содержанию. К ним относятся карты эрозии, засоления, солонцеватости, фактического использования и производительной способности земель, экологическая карта и многие другие, отвечающие конкретным задачам и целям картографирования почв в том или ином масштабе.

В последние два десятилетия на базе Почвенного института им. В. В.Докучаева на примере в основном зарубежных исследований в Камбодже, Кубе, Лаосе, Ливии были разработаны основы средне- и крупномасштабного тематического картографирования для оптимального выбора и размещения сельскохозяйственных культур в зависимости от почвенно-экологических условий.

Предложенная система тематических карт обычно включает несколько их видов, которые дают полное представление о качестве земель, характере их использования в настоящем и рекомендации по использованию в будущем:

• карта фактического использования земель (Land Use);

• карта производительной способности земель;

• карта эрозии почв (там, где распространена эрозия, например в гумидных регионах);

• карта засоления почв (там, где существуют проблемы засоления, например в аридных регионах);

• карта оптимального перспективного использования земель. Рассмотрим весь ряд тематических карт, их назначение и использование на примере фрагментов карт масштаба 1:50 000 двух регионов Лаоса (см. цв. вкл., рис. 3). Средний Лаос — левобережье р. Меконг в пределах Саваннакхетской аккумулятивно-денудационной равнины и Южный Лаос — вулканическое плато Боловен. Базовой картой для составления тематических служит почвенная карта. Заложенная в ней информация по свойствам почв и их размещению прямо или косвенно используется при составлении каждой из тематических карт.

Карта фактического использования земель (см. цв. вкл., рис. 4)служит исходным документом для определения существующих масштабов и направлений в общей стратегии сельского хозяйства региона: земледелия, лесного хозяйства, животноводства. Виды земельна карте характеризуются определенной площадью, что дает не только качественную, но и количественную информацию о фактическом использовании земель в регионе. Карта предназначена такжедля решения общих региональных проблем сельского хозяйства и ;отвечает на вопрос, как используется почвенный покров региона iв сельском хозяйстве, оставляя проблему трансформации угодий для карты оптимального перспективного использования земель. Карту составляют по материалам почвенного картографирования, маршрутных и более детальных исследований, на базе аэрокосмических снимков и других топографических и тематических материалов, отражающих характер использования земель, занятость территории под сельскохозяйственные и несельскохозяйственные нужды (города, поселки, дороги, неудобья, выключки и т.д.). \

Карта эрозии почв (см. цв. вкл., рис. 5). Условия возделывания сельскохозяйственных культур во многом ограничиваются и определяются характером эрозионных процессов неравнозначных по негативному проявлению в различных регионах мира. Это обусловлено большим разнообразием почвенных, гидрологических, климатических и геоморфологических условий, а также антропогенным воздействием на почвенный покров в целом. Водная эрозия развита чрезвычайно широко и представлена преимущественнодвумя формами — плоскостной и овражной.

Карты эрозии почв включают данные, полученные при почвенной съемке, проведении детальных специальных исследований на стоковых площадках и трансектах, а также при дешифрировании материалов аэро- и космической съемки и определении характера овражной эрозии. Она базируется на классификации собственно \ эродированных почв и почв потенциально эрозионноопасных.

Карта производительной способности земель отражает качественную группировку почв и характеризует их по степени пригодности для сельского хозяйства. Она представляет собой сводный картографический материал, характеризующий качество почв по основным признакам и свойствам, наиболее существенно влияющим на характер использования земель,Составляется на основе карт почвенной эрозии и собственно качественной группировки почв. Почвы на карте объединены в труппы по характеру общности морфогенетических, физических, химических и агрохимических свойств, а также экологических условий, определяющих возможности использования почв в сельском \ хозяйстве. Некоторые свойства почв (мощность мелкоземистого слоя, гранулометрический состав, сложение, оглеенность, засоленность, солонцеватость, эродированность и др.) затрудняют или лимитируют их использование.

Карта оптимального перспективного использования земель отражает наиболее желательное размещение сельскохозяйственных культур. Это ключевая карта в системе тематических карт, использующая их информацию и составляемая на базе: шкалы показателей пригодности почв для возделывания сельскохозяйственных культур.

Шкала служит ключом к рекомендациям по размещению определенных культур в том или ином контуре, объединяющем почвы; одного типа по производительной способности. Она содержит сведения о свойствах почв, которые обеспечивают оптимальные и допустимые условия выращивания различных сельскохозяйственных культур либо могут лимитировать их развитие. Каждый контур карты соответствует главной, дополнительной и сопутствующей культуре из рекомендуемых для возделывания.

Основные принципы и методика составления почвенных и тематических карт.Принцип комплексности, основанный на изучении взаимозависимости элементов природы и отдельных явлений, был положен в основу почвенных съемок и исследований еще до того, как был предложен термин «комплексность». Так, первые почвенные съемки основывались не только на анализе почвенных разрезов, но и на влиянии на формирование почв почвообразующих факторов: климата, биоты, рельефа, литологического состава почвообразующих пород и др. Почвы как поверхностный слой земной оболочки особенно четко синтезируют взаимосвязи природных факторов. Генетическое почвоведение еще в первоначальном развитии позволяло выявить природную зональность. В современном почвенном картографировании генетический принцип, основанный на комплексном изучении факторов почвообразования и принципах размещения почв, проявляется еще более четко.

Исследование почвенного покрова и картирование почв слагаются из трех периодов — подготовительного, полевого и камерального.

Подготовительный период, непродолжительный по времени, обеспечивает успешное проведение предстоящих почвенных исследований. Подготовка касается программных, методических, организационных и технических вопросов, от своевременного и правильного разрешения которых во многом зависит успех полевых работ.

Полевой период почвенных исследований — основной по значению и наиболее сложный по выполнению. В полевой период почвовед должен сделать все необходимые наблюдения, изучить и описать почвы, собрать необходимые образцы почв, почвообразующих пород и растений для последующего их просмотра и анализа, картировать почвенный покров, т. е. составить полевую (предварительную) почвенную карту.

Камеральный период служит для тщательной проверки всех собранных полевых материалов, лабораторных исследований и анализа всего собранного материала. Составляется окончательный вариант почвенной карты, к которой пишется объяснительная записка.

Докучаевский метод картографии почв отражает особенности почвенного покрова на основе познания закономерных генетических связей между почвами и всеми другими элементами географической среды. Поэтому картография почв неотделима от изучения условий или факторов почвообразования, включая влияние хозяйственной деятельности человека. Природные условия почвообразования исследуют в той или иной степени подробности в течение всех трех рабочих периодов. Программа изучения природных факторов почвообразования при почвенном картировании состоит из следующих разделов:

1. Геологическое строение, коренные (подстилающие) и почвообразующие породы.

2. Геоморфологическая характеристика территории.

3. Гидрогеологические условия.

4. Климат.

5. Растительность и животные организмы в почве.

6. Хозяйственная деятельность человека.

Каждый из этих разделов отражается в составляемых почвенных или тематических картах. Современный уровень использования компьютерной техники и программ для ГИС практически дают неограниченные возможности по составлению почвенных и тематических карт самых разнообразных по задачам и масштабам, использованию космической и интернетовской информации. Однако во всех случаях остается проблема дешифрирования почвенного покрова, решаемая с применением наземных почвенных исследований, которые обеспечивают достоверность данных, особенно если они имеют детальный характер (картирование микроструктур почвенного покрова и элементарных почвенных ареалов).