Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Почвы и почвенные ресурсы как объекты картографирования 13
1.1. Развитие представлений о земле и почах 13
1.2. Почва как естественноисторическое тело 19
1.3. Эволюция почв и почвенного покрова 23
Глава 2. Картографирование почв: принципы и подходы 28
2.1. Истоки почвенного картографирования, ведущие научные школы, картографическая изученность 28
2.2. Структура почвенного покрова, почвенно географическое районирование 34
2.3. Классификация почвенных карт 44
Глава 3. Почвы Узбекистана: особенности их формирования и актуальные задачи картографирования 50
3.1. Исследования почв Узбекистана, их характеристика и классификация 50
3.2. Особенности картографирования почвенного покрова Узбекистана. Картографическая изученность почв 71
3.3. Экологические проблемы и актуальные задачи картографирование почвенного покрова Республики 90
Глава 4 Обеспечение кадастров почвенными картами: теоретические основы и методологические подходы 98
4.1. Система кадастров Узбекистана: назначение, структура, ведение, сферы применения 98
4.2. Обеспечение кадастров почвенными картами: теоретические основы и методологические подходы 118
4.3. Тематика, содержание и функции почвенных карт для различных кадастров Узбекистана 136
Глава 5. Методика и технология создания почвенных карт для кадастров Узбекистана 159
5.1. Общая методика и технология создания карт 159
5.2. Методика создания прикладных (оценочных) почвенных карт 186
5.3. Особенности использования аэрокосмических материалов при создании почвенных карт 207
5.4. ГИС-технологии и картографическая база данных при создании карт 220
5.5. Мониторинг земель РУ на основе почвенных данных 228
Выводы 236
Список использованной литературы 239
Приложение 256
- Эволюция почв и почвенного покрова
- Особенности картографирования почвенного покрова Узбекистана. Картографическая изученность почв
- Обеспечение кадастров почвенными картами: теоретические основы и методологические подходы
- Особенности использования аэрокосмических материалов при создании почвенных карт
Введение к работе
Для решения экологических проблем и рационального использования природных и социально-экономических ресурсов в Узбекистане с 1996 г. создается Единая система государственных кадастров (ЕСГК). Предполагается на основе ЕСГК разработать систему конкретных мероприятий, направленных на повышение плодородия почв, рациональное использование воды, защиту рас— тительного и животного мира с учетом природно-климатических и экономических условий страны.
Кадастровые работы в Республике только разворачиваются, формируется база данных, ведется исследования объектов кадастров. Для обеспечения кадастров главной картографической информацией требуется составление серий тематических карт природы. Последние являются важным и ответственным звеном в организации земледелия, мелиорации и повышении плодородия земель.
Земельные ресурсы имеют особое значение для развития и стабильного функционирования экономики Узбекистана. Переход страны на рыночную экономику требует интенсификации сельскохозяйственного производства. Земельный фонд Республики Узбекистан (РУ) составляет 44 896,9 тыс. га, из них сельскохозяйственных земель — 25 73/>,0 тыс. га. Самыми ценными являются орошаемые земли, где выращивается хлопок — 4 058,4 тыс. га.
В настоящее время наблюдается сокращение площадей наиболее плодородных почв и продуктивных сельскохозяйственных угодий, эрозии подвержено 75% земель, отмечается их загрязнение токсичными веществами промышленного происхождения. Минерализованные воды используются на орошение, что приводит к засолению земель, активизируются процессы опустынивания территорий, прилегающих к Аральскому морю. Почвы подвержены слабому — 25%, среднему — 15% и сильному — 6% засолению, наблюдается повсеместная нехватка питательных элементов, снижение содержания гумуса в почвах (с 3 до 0,8—0,2%). Все это тормозит развитие сельского хозяйства в условиях аридного климата и требует формирования картографической базы почвенных ресурсов в целом.
Особым разделом генетического почвоведения является картография почв, материалы которой связывают и объединяют обширные и многообраз-
ные знания о почвах, дают сведения о географии почв, их свойствах и плодородии и служат одним из основных документов кадастра. Кроме этого картография почв лежит в основе организации сельскохозяйственного производства, агротехнических, мелиоративных и природоохранных мероприятий.
Актуальность темы исследований представленной к защите работы заключается в исключительном значении ЕСГК для Узбекистана, страны с древнейшей культурой земледелия и той фундаментальной роли картографической информации о почвенных ресурсах для систем кадастров, без которых невозможно осуществление рыночно-ориентированной земельной реформы.
Кадастровое картографирование почв и почвенных ресурсов с учетом показателей плодородия, экологического состояния почв, зависящих от самых различных факторов, является важным для аридных районов, характеризующихся дефицитом воды (проблемы Аральского моря), деградацией почвенного покрова территорий и др. Применение современных навигационных методов (GPS и др.), ГИС совместно с традиционными методами почвенного картографирования — сравнительно-географическим, профильным, аэрокосмическим и др., также определяют актуальность проведенных исследований.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка теории, методов и практических направлений разноуровенного картографирования почвенного покрова Узбекистана для обеспечения Единой системы кадастров Республики Узбекистан. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
оценить значение почв и их плодородия как основного средства производства;
изучить принципы и подходы к картографированию почв основных научных школ, возможности и целесообразности использования классификаций почв при составлении почвенных карт разного масштаба и назначения для создания кадастра; .
проанализировать историю изучения почв и почвенного покрова Узбекистана, выявить общие и региональные особенности их формирования и использования, экологические проблемы, направления охраны, актуальные задачи картографирования почвенных ресурсов;
обосновать систему базовых и прикладных почвенных карт для обеспечения кадастров РУ, определить их тематику, функции в кадастрах;
разработать содержание карт, методику их создания, включая полевые исследования;
разработать концептуальную схему организации базы почвенно-картографических данных для земельного кадастра;
предложить технологию картографо-аэрокосмического блока мониторинга земель РУ.
Объектом исследования выступают почвы и почвенный покров Узбекистана. Исследования велись на территориях Каракалпакстана, Джизакской, Кашкадарьинской, Самаркандской, Хорезмской областей и в Ферганской долине Узбекистана. Выбор указанных территорий обусловлен их ландшафтными различиями, внутренней дифференцированностью, динамикой развития природных территориальных комплексов и представляется достаточно репрезентативным для выполнения научных и экспериментальных разработок.
Предметом исследования являются теория и методы картографирования почв и интеграция результатов в систему кадастров.
На защиту выносятся: : Концепция обеспечения единой системы государственных кадастров Узбекистана почвенными картами.
Авторские оригиналы тематических карт, рекомендуемые для обеспечения кадастров Узбекистана.
Методики создания базовых почвенных и прикладных (оценочных) карт, наиболее актуальных для кадастров.
Разработки по формированию картографической базы почвенных данных с использованием ГИС.
Технология картографо-аэрокосмического блока мониторинга земель.
Научная новизна. Предлагаемая диссертация является первой работой,
в которой исследуются вопросы картографирования почв Узбекистана для кадастровых целей с определением роли картографической информации о почвенном покрове в структуре кадастров. Результаты, полученные в диссертационной работе, развивают теоретические основы почвенного картографирования экологически неблагоприятных регионов орошаемого земледелия. Особое значение для кадастрового картографирования имеет отраженная в картах специфика почвенного покрова РУ. К оригинальным теоретическим и практическим результатам диссертации можно отнести следующие разработки:
исследование истории изучения почвенного покрова Узбекистана, региональной, специфики формирования и развития почв, особенностей и направлений их использования, охраны почв;
анализ и сводка картографической изученности почвенного покрова РУ и определение актуальных задач картографирования;
предложения по использованию почвенных классификаций при проектировании карт для кадастра;
обоснование системы базовых и прикладных карт, их функций в кадастрах;
общая методика создания базовых почвенных карт;
методика составления прикладных почвенных карт преимущественно оценочного типа: «Бонитировочные показатели орошаемых почв РУ», «Эколо-го-экономическая оценка земель РУ», «Урожайность хлопка-сырца области», «Оценка земель» и др.;
рекомендации по организации картографической базы данных для кадастра, с составлением итоговых, результирующих карт для разных уровней кадастрового дела;
структура и содержание ГИС «Почвенный кадастр»;
предложения по технологии картографо-аэрокосмического блока мониторинга земель.
Методы исследований. Исследования базируются на фундаментальных трудах по теории и практике почвенной, географической картографии и других науках о Земле. Для разработки научных основ картографического обеспечения кадастров использовались методы: сравнительно-географический, информационно-логический, полевых и лабораторных исследований почв, системный подход, ГИС-технологии.
Изучены теоретические, методологические и экспериментальные работы по исследованию почв, выполненные Институтом почвоведения им. В.В. Докучаева, Московским государственным университетом им. М.В. Ломоносова, Харьковским национальным университетом им. В.Н. Каразина, Госцентром «Природа» Роскартографии, Институтом географии РАН и другими учреждениями. Автор опирался на теоретические положения, разработанные: В.В. Докучаевым (1949), Л.И. Прасоловым (1947), И.П. Герасимовым (1933, 1985), А.П. Розановым (1951), Е.А. Лобовой (1960), В.Р. Волобуевым (1973), И.И.
Кармановым (1980), В.А. Ковдой (1981), М.А. Глазовской (1981), В.М. Фрид-ландом (1972, 1984), Г. В. Добровольским (1984), В. А. Рожковым, (1993), Е.И. Панковой (1996) и др.
При выполнении исследований использовались научные труды организаций и ученых Узбекистана: Института почвоведения и агрохимии АН РУ, Госцентра «Природа» (Узбекский филиал), Отдела географии АН РУ, Узгип-розема и других организаций, ученых почвоведов: A3. Генусова, Б.В. Горбунова, Н.В. Кимберга (1974), Л.Т. Турсунова (1981), А.А. Рафикова (1981, 1997), Г.М. Конобеевой (1985), В.Г. Попова, В.Е. Сектименко (1987), Т. Мир-залиева (1990), Г.А. Талипова (1992), А.Н. Нигматова (1996, 2005).
В разработке концептуальных вопросов картографирования почв и почвенного покрова автор опирался на опыт создания фундаментальных почвенных карт, таких как: Государственная почвенная карта СССР 1:1 000 000 масштаба (многолистная); Почвенная карта Азии масштаба 1:6 000 000 (1970); Почвенная карта СССР масштаба 1:5 000 000 (1975); Почвенная карта Мира 1:15 000 000 масштаба (1980); Почвенная карта РСФСР масштаба 1:2 500 000 (1982); Карта почвенно-географического районирования СССР масштаба 1:8 000 000 (1983,1985); Почвенная карта Российской Федерации и сопредельных государств 1:4000 000 масштаба (1995); Почвенная карта Узбекистана масштабов 1:1 500 000 (1960), 1:1 000 000 (1967), а также на концепции, заложенные в картах комплексных и региональных атласов — Мира (1964, 1967), Сельского хозяйства СССР (1960), Забайкалья (1967), Алтайского края (1978), Тюменской области (1976), России (1996, 1997), в атласах Узбекской ССР (1963, 1982 г. часть I), Географическом Узбекистана (1998), Земельных ресурсов Узбекистана (2001) и др. Наряду с картами мелких, обзорных масштабов для целей кадастрового картографирования в работе учтен и опыт создания карт более крупных масштабов разного уровня.
Большое влияние на исследования автора оказали труды ученых-картографов: Л.И. Прасолова (1934, 1939), Н.Н. Розова (1960), И.М. Комисаро-вой (1973), А.С. Смирнова (1974), К.А. Салищева (1976), Н.П. Сорокиной (1977), Л.Б. Востоковой (1979), М.С. Симаковой (1971, 1984, 1990), Е.Н. Рудневой (1987), В.А. Долговой (1988), И.П. Заруцкой (1988), Л.П. Ильиной (1990), B.C. Столбовой, Е.В. Щербенко (1990), СВ. Рожковой (1993), Б.В. Шеремет (1995) и др.
В основе диссертации — результаты региональных исследований автора в период 1989-2003 гг., охватывающие методы полевых съемочных работ, камеральной обработки материалов, составления карт почв РУ разных районов в масштабах 1:10 000, 1:200 000, 1:500 000, 1:3 000 000, 1:5 000 000. При непосредственном участии автора созданы тематические и эколого-тематические карты по программам научных исследований и производственным заказам Отдела географии АН РУ (1992); Госцентра «Природа» (Узбекский филиал) (1995); Комплексной геолого-экологической экспедиции «Кизилтепагеология» Государственного комитета по геологии и минеральным ресурсам РУ (1996); Узгипрозема (1999); Национального университета (ТашГУ) — инициатора создания Географического атласа Узбекистана, в котором автором разработаны 3 тематические карты (1998, 2000).
Практическая значимость и реализация результатов работы. Выполненные исследования используются в ряде организаций и ведомств Узбекистана, о чем имеется документальное подтверждение (справки о внедрении).
В Главном управлении геодезии, картографии и государственного кадастра РУ используется предложенная автором концепция обеспечения почвенными картами единой системы кадастров Узбекистана, организации картографической базы данных и общая методика создания почвенных карт на основе ГИС-технологий.
В Узгипроземе при организации землеустройства и планирования прогноза урожайности хлопчатника с орошаемых земель используется тематическая карта «Оценка земель», составленная на хозяйства Самаркандской, Кашкадарьинской и Джизакской областей РУ в масштабе 1:10 000.
В отделе географии Института сейсмологии АН РУ при проведении научных исследований и составлении специальных карт природы используются авторские карты: «Эколого-экономическая оценка земель РУ» и «Функциональное назначение земель РУ» масштаба 1:3 500 000 и «Эрозия почв» Кар-шинской степи масштаба 1:200 000, и концепция картографо-аэрокос-мического блока мониторинга земель РУ.
Карты сельскохозяйственных угодий и техногенно-застроенных территорий Кашкадарьинской, Джизакской и Сырдарьинской областей РУ масштаба 1:200 000 используются при исследованиях экологического состояния земель в комплексной экспедиции «Кизилтепагеология».
Кроме производственных и научных организаций исследования автора нашли применение в учебном процессе, в курсах «Картография», «Мелиоративное картографирование», «Проектирование и составление карт природы», «ГИС в картографии», читаемых студентам ТашГУ по специальности «Картография и кадастр».
В школах распространены стенные карты Узбекистана: «Почвы», «Растительность», «Зоогеографическая» масштаба 1:1 000 000, разработанные и изданные по программе ГКНТ РУ № И—9—87 «Научно-методические основы создания географических и исторических карт для школ РУ».
Апробация работы. Основные положения работы по картографированию почвенных ресурсов апробированы при создании земельного кадастра РУ. Результаты работы доложены и обсуждались на научно-практических конференциях: «Экологические проблемы природопользования в Узбекистане» (Самарканд, 1989); «Исследование экологии окружающей среды на основе материалов из космоса» (Ташкент, 1993); на I— ом и III— ем Международных научно-методических семинарах по топографии и картографии государственных университетов (Харьков, 1993, 1997); на республиканской научно-практической конференции «Решение экологических проблем и охраны природы Узбекистана» (Самарканд, 1998); международной научно-практической конференции— "Инновация-99" (Термез, 1999); республиканской научно-практической конференции ОГ АН РУ (Ташкент, 1998); на III, IV, V съездах Географического общества РУ (Ташкент, 1990, 1995, 2000); научно-практической конференции ТашГУ по итогам НИР за 1999 г. (Ташкент, 2000); международной научно-практической конференции «Проблемы высшей школы на современном этапе реформ в агропромышленном комплексе» (Ташкент, 2000) и др.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 36 работах, в т.ч. коллективной монографии и в 9 изданных картах на территорию Узбекистана. Исследования диссертации отражены также в научно-технических отчетах кафедры картографии Национального университета РУ.
Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 259 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы, 213 наименований и приложений. Работа содержит: 40 таблиц; 57 рисунков, в том числе 30 карт и их фрагментов; 2 приложения.
Автор выражает особую благодарность своему научному консультанту, заведующей кафедрой Картографии проф. Т.В. Верещаке за помощь в выполнении диссертационных исследований, а также сотрудникам кафедры картографии МИИГАиК.
Всегда благодарен своим первым научным наставникам, проф. А.А. Ра-фикову, Т.М. Мирзалиеву и Л.Т. Турсунову.
Эволюция почв и почвенного покрова
Эволюция почв — необратимые поступательные изменения диагностических свойств почв, сопровождающихся образованием новых для данной территории почвенных таксонов.
Почва, как и почвообразовательный процесс, обуславливающий их свойства и особенности, находятся в постоянном развитии во времени и пространстве, постепенно приобретая новые свойства и качества, т.е. эволюционируют, переходя из одного состояния в другое, из одного типа почвообразования в другой [62, 91, 113, 160].
Структура почвенного покрова претерпевает изменения со времени появления человека на Земле, и эти изменения во многом зависели от уровня материальной культуры общества. В настоящее время, в связи с колоссальным ростом технической мощи общества, антропогенный фактор эволюции почвенного покрова стал определяющим.
Эволюция почвенного покрова временами определяется изменениями климатических условий, развитием рельефа и связанными с этим различной степенью дренированности территории, которая изменяет компоненты почвенного покрова (рис. 1.3.1). Эволюция рельефа изменяет, прежде всего, собственно структуру почвенного покрова, оказывая влияние на изменение его компонентов. Ученик В.В. Докучаева С.С. Неустроев [132] разработал в общетеоретическом плане и на конкретных примерах показал развитие почвенного покрова в процессе эрозионного цикла развития рельефа. Им было показано, что каждой стадии эрозионного цикла, начиная с выхода равнинной суши из-под уровня вод, когда начинал формироваться простой гидроморф-ный почвенный покров, соответствует определенный характер почвенного покрова, сначала усложняющийся, а затем снова упрощающийся.
Эволюция почвенного покрова в связи с постепенным ослаблением гидроморфизма территории была рассмотрена в широком плане В.А. Ковдой [96].
Необходимо отметить эволюцию почвенного покрова в результате процессов, развивающихся в почвах. Так, формирование аккумулятивных иллювиальных горизонтов (В) приводит к переувлажнению верхних горизонтов почв (А), занимающих автономные позиции, и почв подчиненных позиций, что обусловлено усилением поверхностного стока, приводящего к суще 26 ственным изменениям всей структуры почвенного покрова. При рассмотрении эволюции почвенного покрова целесообразно выделить современные, реликтовые и прогрессирующие элементы.
Элементами эволюции почвенного покрова важными для кадастра являются понятия актуальной (почвенный покров, существующий в настоящее время) и потенциальной структуры (почвенный покров, возникающий из актуальной структуры в будущем в результате естественной эволюции или различных воздействий человека). Прогнозирование потенциальной структуры имеет большое практическое значение при решении вопросов окультуривания и мелиорации почв, в разработке проектов промышленных сооружений и т.д.
Эволюция почвенного покрова может происходить постепенно, с очень медленными качественными изменениями, или иметь резко выраженные узловые точки, например, развитие почвенного покрова дельтовых регионов аридных областей Прикаспия и Приаралья. Темпы эволюции почвенного покрова во многом обусловлены темпами эволюции естественных факторов почвообразования.
Таким образом, направления и темпы эволюции почв определяются их генетической природой, экологической обстановкой и сущностью антропогенного воздействия.
По характеру и степени трансформации исходного природного профиля можно выделить 3 типа эволюции почв: природоподобная, трансформирующая, аккумулятивная (сохраняющая, улучшающая).
Природоподобная - в пахотном слое превалируют почвы природного аналога. В трансформирующем типе преобладают ненаправленные (нежелательные) эволюции почвы, например, сопутствующие освоению. В аккумулятивном — преобладает направленная эволюция почвы, например, гумусовая аккумуляция, оструктурирование и др. В сохраняющем варианте воздействие направлено на поддержание воспроизводства благоприятных свойств почвы; в улучшающем — на улучшении целевых свойств почв. Например, особую угрозу для орошаемых земель представляет трансформирующая эволюция, где преобладает ненаправленное развитие почвы, особенно характерное для районов, подверженных эрозии и опустыниванию (Благовидов, 1962; Зонн, 1982; Добровольский, Урусевская, 1984; Попов, 1990; Куст, 1991; Рафиков, 1997 и др.). Земли этих районов характеризуются неустойчивостью почвенных структур, приводящей к изъятию почв из сельскохозяйственного оборота.
Почвенный покров имеет внутреннюю и внешнюю устойчивость — буферность. Степень внутренней устойчивости определяется темпом изменений, происходящих в рассматриваемой структуре почвенного покрова в условиях нормальной динамики факторов почвообразования (например, структура почвенного покрова пойм, дельт и многих орошаемых территорий в аридных регионах). Внешняя устойчивость структуры почвенного покрова определяется ее способностью сохранять свои параметры при сильных изменениях естественных факторов почвообразования.
Устойчивость структуры почвенного покрова имеет весьма важное практическое значение, поскольку сельскохозяйственное использование наиболее эффективно на землях, для которых характерна высокая внутренняя устойчивость. Успешность решения проблем мелиорации и окультуривания почвенного покрова в значительной мере определяется степенью внешней устойчивости почвенного покрова [23, 20].
Необходимость планирования урожайности обязывает изучать почвы и почвенный покров с учетом значения отдельных природных и социально-экономических факторов. Большую роль при этом играет картографический метод исследований, который имеет свои особенности, принципы и подходы, эффективные для мониторинга почвенного покрова, прогноза его поведения что в конечном счете определяет значимость кадастра, его актуальность.
Особенности картографирования почвенного покрова Узбекистана. Картографическая изученность почв
Общие принципы и методы составления карт почв подробно освещены в специальной литературе [98, 104, 180]. Территория Узбекистана имеет свои особенности строения рельефа, климата, почвообразующих пород и самое главное, разнообразный состав почвенного покрова. Кроме того, крайне важны проблемы, связанные с деградацией почв (в результате опустынивания), засолением, эрозией и т.д., которые определяют задачи картографирования, принципы и методику составления карт, выбор типов и структурного построения легенды карт [59, 57, 88, 129]. Исходя из этого, изложим основные направления картографирования почвенного покрова в республике:
1. Почвенное картографирование в связи с районированием (почвенного, природно-сельскохозяйственного, мелиоративного, кадастрового и др.).
2. Почвенно-типологическое, для целей землеустройства, орошения и др.
3. Почвенно-мелиоративное, для обоснования проектов орошения, мелиорации.
4. В целях кадастра — земельно-оценочное картографирование.
5. Для выделения сельскохозяйственных типов земель — агропроиз-водственного, агропочвенного и др.
6. Комплексное картографирование природных ресурсов (почвы, рельефа, геологического строения, воды, растительности и др.) в целях обоснования рационального использования богатств Республики.
7. Экологическое картографирование почв для охраны природы, экологии, медицинской географии и др.
Территория Узбекистана относится к пустынной зоне Евроазиатского континента, обладает своеобразными чертами биоклиматических и почвенных условий. Средняя Азия и Узбекистан в том числе, по климатическим условиям занимает особое положение, что находит свое выражение в выделении так называемой Туранской климатической провинции.
Развивая представления И.П. Герасимова, под почвенно-климатической провинцией понимается более или менее обширная часть материка, объединяющая специфически выраженные отрезки смежных природных зон и подзон, а в горных странах — поясов и подпоясов, в связи с их положением на континенте. В пределах Узбекистана выделяются восемь почвенно-климатических округов: Устюртский, Нижнеамударьинский, Кызылкумский, Чирчик-Ангренский, Ферганский, Заравшанский, Кашкадарьинский и Сур-хандарьинский. Районирование территории республики выполнено [10] с учетом требований отраслей хозяйства: земледелие — поливное и богарное, пастбищное животноводство — на высокогорных и пустынных пастбищах, лесное хозяйство.
В табл. 3.2.1 представлена характеристика почвенно-климатических округов Республики. Приведены основные типы и подтипы почв, особенности их залегания, процентное содержание почв разного бонитета, основные мероприятия по улучшению их состояния, а также основные картографические материалы для этих округов. Настоящая таблица составлена в результате многолетних исследований почвенного покрова в разных районах Республики, а также изучения фондовых материалов различных организаций (ОГ и ИПА АН РУ, Средазгипроводхлопка, Узгипрозема, Инст. мелиорации и водного хозяйства и др.). Табл. 3.2.1 помещена на карту «Почвы Узбекистана» масштаба 1:3 000 000, что дополняет содержание карты, способствуя выбору конкретных мероприятий и направлений использования почв по их качеству в отраслях сельского хозяйства.
При более дробном разделении территории получаем конечные единицы районирования — почвенно-климатические районы, которые обладают однородностью условий ведения той или иной отрасли сельского хозяйства. Таким районом практически является выделяемый на почвенной карте контур или ряд смежных контуров, отображающих распространение генетически близких почв, имеющих общую агропроизводственную характеристику (в пределах Узбекистана выделяются 83 почвенно-климатических района). Проведение многоцелевых кадастровых работ способствовало развитию теории почвенного районирования в целях сельского хозяйства, с выделением не только почвенно-кадастровых районов, но и даже участков. Ступени почвен-но-кадастрового районирования и главные факторы при их выделении, следующие:
1. Провинция — термические условия, увлажненность, континен-тальность климата, специфические особенности почв и условия почвообразования.
2. Округ — климат, геоморфология, почва, геологическое строение территории, орографические линии, речные бассейны.
3. Район — местные климатические условия, почвенный покров, рельеф местности, почвенно-биологические условия, литологический состав отложений, почвообразующие породы, грунтовые воды, условия ведения сельского хозяйства, обводненность, исторически сложившееся ведение сельского хозяйства, навыки, население и др.
4. Участок — давность орошения, окультуренность, почва и ее бонитет, сельскохозяйственные культуры, засоленность почвогрунтов, подверженность эрозии, загипсованность, содержание микроэлементов, уклон местности и др.
Указанные верхние три ступени учтены при составлении карт «Бонитета плодородия почв» (рис. 4.3.12).
Особенности почвенно-типологического направления картографирования для целей землеустройства, орошения, рассматривается нами совместно с мелиоративным и земельно-оценочным картографированием, так как поч-венно-типологическое картографирование в настоящее время направлено на решение проблем мелиорации и определение качества почвы для их рационального использования.
Картографическое обеспечение мелиоративных работ. Мелиоративное состояние земель ярко иллюстрируют оазисы, расположенные в дельтах. Они имеют сложное структурно-динамическое состояние геосистем, управление ими довольно трудно и многоступенчато. Одним из методов управления считается картографический. Исследование структурно-динамического состояния геосистем на основе карты, является одним из существенных аспектов в выявлении закономерностей размещения или распространения морфологических частей ландшафтов, определение состояния их динамики [158, 138, 169]. Мелиоративные работы, проводимые в различных зонах орошения, выделяющихся от давности орошения на новоорошаемые, орошаемые и староорошаемые, отличаются по составу проводимых работ и методике картографирования.
Анализ информации о глубине залегания грунтовых вод земель дельтовых равнин показывает, что в преобладающей части их уровень лежит в интервале от 1 до 3 м, изредка 3-5 м. В Каракалпакстане мелиоративное состояниє земель по сравнению с другими находится в особо тяжелом состоянии, что вызвано многими причинами и в частности своеобразным режимом грунтовых вод. Количественные показатели глубины, степени минерализации грунтовых вод свидетельствуют о том, что в вегетационный период (июнь) на значительной территории (169,7 тыс. га) уровень ГВ лежит на глубине 1,5-2,0 м от поверхности. А на площади 107,9 тыс. га — на глубине 1,0-1,5 м (площадь всей обследованной территории составляет 353,6 тыс. га).
Степень минерализации грунтовых вод освоенных земель характеризуется преобладанием преимущественно градации 1-3 и 3-5 г/л, что связано с обильным поливом хлопчатника, риса и других культур. Из обследованной площади градации 1-3 г/л занимают 197,4 тыс. га, а градации 3-5 г/л - 116,0 тыс. га. Значительные площади (39.5 тыс. га) занимают градации 5-10 г/л.
Близкое залегание уровня ГВ и преобладание в них слабо и среднеми-нерализованных вод в условиях естественной весьма слабой дренированно-сти грунтов сказывается на соленакоплении в почвах. В Каракалпакстане преимущественно распространены слабозасоленные (124,1 тыс. га), средне-засоленные (114,5 тыс. га) и сильнозасоленные (43,0 тыс. га) почвы.
Обеспечение кадастров почвенными картами: теоретические основы и методологические подходы
Кадастровые работы в Республике только разворачиваются, разрабатываются их методические основы, определяются методы исследования объектов и ведения кадастров. Исключение составляет только земельный кадастр, он разработан методически, и его составление в настоящее время ведется полным ходом, а услугами пользуются многие организации и частные лица. В этих условиях требуется в первую очередь обеспечение кадастров главной картографической информацией — собственно почвенными картами и картами, отражающими процессы развития почв в зависимости и в связи с другими компонентами природы. В основе классификации земель лежат почвы, определяющие назначение и использование земель, мероприятия по их охране и окультуриванию.
Для картографического обеспечения ЕСГК предлагается серия базовых и прикладных почвенных карт, определяющих территориальную и содержательную структуру сельскохозяйственных земель Республики. Среди этих земель выделяют орошаемые, являющиеся важнейшими категориями земельного фонда, на которых выращивается ценнейшая техническая культура — хлопок. Состояние орошаемых земель во многом определяет уровень сельскохозяйственного производства, поэтому именно с учета этих земель начались кадастровые работы в Узбекистане. Земельный фонд республики по данным Узгипрозема составляет 44896,1 тыс. га [272] (табл. 4.2.1).
Сельскохозяйственные земли составляют — 57,3% всех земель, а орошаемые — 4058,4 тыс. га или 15,2% от общего количества сельскохозяйственных земель. Состояние сельскохозяйственных земель Узбекистана в настоящее время можно оценить как критическое. Агрохимические показатели пахотных земель, позволяют считать их в основном, низкопродуктивными. Наблюдается сокращение площадей ценных сельскохозяйственных угодий. Засоленность земель различными соединениями составляет 46% от общей площади орошаемых земель (слабозасоленных — 25%, средне — 15%, сильно — 6% ), наблюдаются разрушительное воздействие на почвенный покров процессов эрозии (75% орошаемых земель подвержены различным типам и степеням эрозии), а также загрязнение почв токсикантами промышленного происхождения. Особое беспокойство вызывает экологическое состояние Аральского моря. Наблюдается повсеместная нехватка питательных элементов (фосфора, калия, и др.). Почвы низко гумусированы (от 0,2 - 0,8%), до 3% ) и вторично засолены, поскольку орошение ведется минерализованными водами [156, 157, 161].
Разработанная автором система карт для обеспечения кадастров Узбекистана представлена на рис. 4.2.1. Система карт охватывает все этапы кадастрового производства. Тематика карт направлена на решение функциональных задач кадастров. При этом возможно использование карт на всех уровнях организации кадастра, разделенных по масштабу. Система карт предложена, исходя из следующих концептуальных соображений:
1. Группы карт, наиболее необходимые для всех видов кадастров, выделены соответственно этапам кадастрового производства: регистрация и учет; обследования (ландшафтно-экологические, природно-сельскохозяй-ственные, социально-экономические, техногенные и другие); оценочные работы; мониторинг, управление территориями. Соответственно этим этапам предложены следующие группы почвенных карт: констатационные карты учета почв; карты наиболее тесных пространственных связей «почва-рельеф», «почва-вода», «почва-климат»; карты учета экологической составляющей; карты оценки земель и карты рекомендации по использованию и управлению земельными и иными ресурсами (рис. 4.2.1).
Констатационные карты учета почв показывают состояние почв и ее свойств и выступают как объекты учета, влияющие на качество земель. В эту группу включены 3 карты почв разного административно-хозяйственного уровня — районного, областного и республиканского.
Карты наиболее тесных пространственных связей «почва-рельеф», «почва-вода», «почва-климат». Необходимость составления таких карт продиктована взаимным влиянием и теснотой связи компонентов природы друг на друга, которые приводят как к положительным эффектам, так и негативным последствиям. Плотность, рыхлость, пористость, теплопроводность материнской породы оказывают влияние не только на интенсивность, но и характер протекающих почвообразовательных процессов.
Климат в каждой природной зоне характеризуется температурными условиями и увлажнением. Выделение термических групп климатов основано на показателях суммы температур выше 10С за вегетационный период (территория Узбекистана находится в пределах теплоумеренных широт — 2000-3800С), радиационного баланса (от 35 кал/см/год до 69 ккал/см/год), заметно выраженной контрастности гидротермического режима, коэффициента увлажнения от которых зависят скорость химических и биологических процессов, выветривание, биологическая продуктивность растений и др.
Рельеф изменяет воздействие на почвы климатических условий. На равнинных участках распределение атмосферных осадков, тепла и света всюду будет одинаковым, а в горной или холмистой местности в этом отношении наблюдается большая пестрота. Пониженные участки, котловины и западины всегда в большей мере увлажняются, чем склоны и повышения; склоны южной экспозиции получают больше тепла и света, чем северные. Вследствие этого на ограниченных пространствах можно обнаружить самые разнообразные почвы.
С момента вовлечения целинных земель в сельскохозяйственное производство, на первое место среди факторов почвообразования выступает производственная деятельность человека — механическая обработка, внесение удобрений, известкование, орошение. Все это коренным образом меняет направление почвообразовательных процессов и качество почв.
Неурегулируемое использование воды привело к деградации почв, опустыниванию, развитию вторичного засоления; техногенное нарушение рельефа, овражная эрозия — к нарушению геоэкологических ситуаций. Показатели климата варьируют, образуя территории с микро-, мезо- и микроклиматическими параметрами. Составленная серия карт природы Хорезмской обл. отражает состояние почвенного покрова и почв, что дает возможность установить характер и выявить специфические внутренние системообразующие связи почвы с другими компонентами природы.
Карты учета экологических компонентов природы важны для характеристики экологических функций почвы, определяя ценность земель и их функциональное назначение. Карты опосредованно оценивают загрязнение почв в условиях аридного климата, усиление процессов опустынивания и обострение экологических ситуаций. В эту группу включены карты: эрозии почв, гидроэкологическая и эколого-экономической оценки земель РУ. Каждая карта отражает суть неблагоприятных процессов и пути их решения.
Карты оценки земель. Составлены с учетом урожайности технических культур и зависят от свойств почв. В основе оценки земель лежат качественные и количественные признаки свойств почв. Почвы оцениваются по содержанию гумуса в пахотном слое, запасам гумуса в гумусовом слое, по давности орошения, окультуренности, механическому составу, генезису почво-образующих пород, дренированное почвенно-грунтовой толщи, степени проявление процессов засоления и эрозии. Кроме того, дается прогноз их хозяйственного использования. В группу включены карты разного масштаба по оценке земель. В крупном масштабе карта составлена по материалам полевых исследований, остальные карты составлены в результате анализа природных и географических особенностей почвенного покрова, а также путем генерализации имеющихся данных, которые являются первичной основой оценочных работ в земельном кадастре.
Карты-рекомендации по использованию и управлению ресурсами региона. Представляют собой карты-выводы, основное назначение карт — обеспечение рационального использования земель и иных ресурсов с учетом географических, эколого-экономических и других особенностей территорий. Карта агропроизводственной группировки почв, например, необходима как первичная рекомендация по использованию земель в целях сельского хозяйства. Почвенно-мелиоративная карта служит обоснованием для проведения мелиоративных работ, направленных на улучшение состояния сельскохозяйственных земель и предотвращение процессов, приводящие к деградации почв.
2. Тематика карт разработана для каждой группы кадастров, соответственно их функциональным задачам. Карты направлены на обеспечение кадастров хранимой и передаваемой в них информации, получаемой в результате исследования земель РУ районов древнего или нового орошения в разных эколого-экономических условиях. Для каждой группы кадастров, выделены основные и дополнительные карты, соответственно их функциональным задачам (табл. 4.2.2, рис. 4.2.1).
Планы и карты «Межевание земель» являются аналитическими материалами земельного кадастра, где приводятся основные сведения о результатах инвентаризации единиц или элементов предмета кадастра и относятся к основной документации ГЗК (рис. 4.1.4). Карты позволяют пространственно воспринимать объекты земельных отношений, отдельных видов угодий и их пространственные характеристики. Составляются учетные и дежурные карты, отдельно для межселенных территорий (в масштабе 1:10 000 - 1:100 000) и отдельно для населенных пунктов (1:500 — 1:2000).
Особенности использования аэрокосмических материалов при создании почвенных карт
Изучение сезонных и многолетних изменений почвенного покрова по аэро- и космическим снимкам представляет важную задачу в теоретическом и практическом отношении для кадастра, прогноза урожайности сельскохозяйственных культур, охраны почв, а на основе этих данных — организации мониторинга земель. Сбор и анализ материалов АКС, их типов, параметров и предварительное дешифрирование снимков подчинены в первую очередь задаче получения сведений о: — главнейших типах почв, — почвенно-мелиоративном состоянии земель, — характере данных, необходимых для прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур на орошаемых землях.
В связи с этим, особенности использования аэрокосмических материалов в исследовании почвенного покрова Узбекистана в целях кадастра, предлагается изложить в последовательности, косвенно охватывающее содержание предложенных 5 групп природных карт:
1. Дешифрирование снимков в целях интерпретации основных типов почв Республики, для карт разных уровней организации почвенного покрова.
2. Установление свойств почвенного покрова по результатам дешифрирования снимков (содержание гумуса, механического состава, засоленности, окультуренности и др.).
3. Определение почвенно-мелиоративного состояния оазисов и богарных земель по снимкам.
4. Прогнозирование урожайности культур орошаемых земель оазисов.
5. Охрана почвенного покрова и организации дистанционного мониторинга земель, на основе данных почвенного покрова.
В результате дешифрирования аэро- и космических снимков в целях составления почвенных карт выявляются основные дешифровочные признаки главнейших типов почв (табл. 5.3.1). При дешифрировании снимков разнообразных съемок используется классификация почв по увлажненности — автоморфные, гидроморфные и полугидроморфные. Масштабы аэроснимков рекомендуются от 1:10 000 и 1:30 000, космических — средних масштабов. Рекомендуемый период съемок — летний.
Методика дешифрирования аэрокосмических снимков охватывает 3 этапа: установление соотношения между объектом и его изображением на снимке, определение (установление) свойств почвенного покрова, интерпретация развитие почвы на соответствующих почвообразовательных породах.
Основой дешифрирования почвенных контуров служат тон и рисунок фотоизображения (размер, форма, тень), а также характер рельефа местности, о чем подробно изложено в литературе [15, 35, 76, 102]. Укажем особенности использования материалов дистанционного зондирования для РУ в целях кадастра.
На снимке, как уменьшенном макете местности, отображаются почвы и некоторые определяющие ее факторы почвообразования. В таблице выделены рельеф, растительность и почвообразующие породы, комплексно отражающие на снимке почвенный покров. Они определяют условия залегания почв, их рисунок и выступают как косвенные признаки дешифрирования. Для дешифрирования почв используются аэроснимки и космоснимки, от цветного до спектрозонального мы для которых рекомендуем соответственно масштабы 1:10000 - 1:30 000 и 1:100 000-1:200 000. Размер снимков для дешифрирования почв принимается 30x30 см. Для составления почвенной карты необходимо применять 3-5 кратно увеличенные снимки от масштаба оригинала.
Содержание табл. 5.3.1 можно дополнить следующим. Серо-бурые щебенистые пустынные глинистые и тяжелосуглинистые почвы плато Устюрт лучше выделяются на инфракрасных снимках, по монотонно бесструктурной или малоконтрастной пятнистой текстуре серого и светло-серого тона. Расположенные на плато солончаковые впадины, с бугристыми полузакрепленными песками, на снимках имеют темный тон, что улучшает их интерпретацию. Рисунок солончаков дельтовых равнин наиболее изменчив по сезонам и лучше дешифрируется на снимках диапазона 0,6-0,8 мкм.
Аллювиально-луговые почвы на снимках имеют светло-серый тон гри-висто-меандровой конфигурации. Болотные почвы — темно-серый тон. Почвы каменистых пустынь характеризуются пестрым рисунком серого и темно-серого тонов, как результат неоднородности структуры почвенного покрова.
Для песков характерен серый, темно-серый тон и грядовый рисунок изображения рельефа.
Использование спектрозональных цветных (СПЗ) снимков повышает эффективность дешифрирования почв. Например, если на черно-белых панхроматических снимках супесчаная светло-серая почва отображается однородным светло-серым тоном, то на СПЗ снимках — светло-желтым, красновато-бурым — аллювиальная лугово-болотная.
Луговые почвы на снимках имеют темный оттенок и форму в виде вытянутого круга по направлению протока. Тон изображения их обусловлен близким залеганием грунтовых вод или приуроченностью к лиманам, отсюда для дешифрирования пойменных почв эффективны снимки инфракрасной зоны.
Для сероземных почв характерен серый и светло-серый тон изображения. Наличие мелких прямоугольников неправильной формы темного тона соответствует изображению полей люцерны, садов; а правильной — хлопчатника. Почвы предгорных территорий выделяются древовидно-хребтовой и пятнисто-полосчато-хребтовой текстурой разной сложности светло-коричневого и коричневого тона.
Результаты дешифрирования показали, что весенние снимки информативны для распознавания гидроморфных почв, для проведения работ по промывке засоленных земель и др. С помощью летних снимков интерпретируются основные типы почв и их компоненты, подверженность почв засолению, заболачиванию, прогнозируется урожайность культур и др. Осенние снимки используются для дешифрирования орошаемых почв, процессов опустынивания и др.
Используя дешифровочные признаки основных типов почв по сезонам съемки в табл. 5.3.2 предлагаются рекомендации эффективных периодов съемок объектов картографирования групп кадастров, в целях наилучшего дешифрирования почвенного покрова при составлении карт.
Применение снимков разного масштаба и разных зон спектра увеличивает объективность составления почвенной карты. Карты составленные на основе материалов дистанционного зондирования служат основой для земельного кадастра, позволяют количественно и качественно учитывать почвенные ресурсы, оптимизировать агротехнические приемы и обработки, режимы орошения, мелиорации, повышения производительной способности почв.
1. Генетическое дешифрирование космических снимков было выполнено на район оз. Айдаркуль и составлена почвенная карта. На цветном многозональном космическом снимке выделены по тону и рисунку фотоизображения разные почвы от луговых и болотно-лугово-аллювиальных до коричневых почв гор (рис. 5.3.1-2).
2. По космическому снимку были исследованы механический состав почв и почвообразующие породы Ташкентской обл. При дешифрирование снимка учитывался рельеф местности, определяющий условия залегания почв. С увеличением абсолютной высоты утяжеляется механический состав почвы (от супесчаных к грубоскелетным образованиям). На территории области эти свойства почв изменяются с юго-запада на северо-восток, что наглядно отражается на снимке и надежно дешифрируется по тону и текстуре изображения почвенного покрова (рис 5.3.3-4).
3. Мелиоративное состояние земель Республики интерпретировано по космическому снимку. При этом использованы спектрозональные снимки видимого диапазона, так как по ним эффективно дешифрируются почвы, прослеживается увлажненность различных подтипов почв и хорошо видны сельскохозяйственные культуры по стадиям развития. Снимок позволяет изучить вид сельскохозяйственных посевов, их состояние, характер засоленности. На снимке орошаемые земли отображаются мелкой правильной квадратно-прямоугольной текстурой, изрезанностью мелиоративными системами и разной степенью насыщенности цвета.
