Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Объект исследования 7
1.1. История изучения 7
1.2. Основные этапы освоения Голодной степи 10
1.3. Общие сведения о совхозе №10 им. У.Юсупова 13
1.4. Природные условия Голодной степи и, в частности, совхоза №10 им. У. Юсупова 17
Глава 2. Обзор литературы и существующих методов картографирования и мониторинга засоленных почв орошаемых территорий хлопкосеющей зоны 35
2.1. Обзор литературы , 35
2.2. Обзор методов картографирования засоления почв 42
2.3. Обзор методов мониторинга засоления почв 46
Глава 3. Методы исследований 51
3.1. Метод мониторинга засоления почв 51
3.2. Метод картографирования 53
3.3. Другие методы исследований, используемые в данной работе 58
3.4. Заключение 68
Глава 4. Характеристика засоления почв совхоза им.Юсупова, полученная на основе материалов ДЗ и данных полевых исследований .
4.1. Статистическая характеристика засоленности почв при круп номасштабных (или детальных) солевых съемках 69
4.1.1. Цель и задачи данного раздела работы 69
4.1.2. Обработка данных химических анализов для получения информации о засолении почв 70
4.1.3. Контурная характеристика засоления почв ключевого участка на основе аэрофотоснимка 75
4.1.4. Статистические характеристики засоления и составление карты засоления почв 75
4.1.5. Определение необходимого количества выработок при солевой съемке 85
4.1.6. Выводы 90
4.2. Методы автоматизации картографирования засоленных территорий по материалам черно-белой панхроматической аэрофотосъемки полей хлопчатника 91
4.2.1. Состояние проблемы 91
4.2.2. Методика работы 92
4.2.3. Результаты исследований 93
4.2.3.1. Зависимость яркости фотоизображения АФС от засоления 93
4.2.3.2. Зависимость засоления от удаленности границ выпада 102
4.2.3.3. Зависимость засоления от размеров пятен выпада 114
4.2.3.4. Связь засоления с мезорельефом 116
4.2.4. Некоторые помехи на АФС и методы их устранения 121
4.2.5. Выводы 122
4.3. Составление электронных карт засоления почв на основе визуального дешифрирования 126
4.3.1. Технология создания 126
4.3.2. Описание карт 134
4.3.3. Выводы 138
4.4. Заключение 138
Глава 5. Построение карт динамики засоления почв совхоза им. У. Юсупова и анализ причин динамики засоления 140
5.1. Карты динамики засоления почв 140
5.2. Заключительный общий анализ всех построенных карт динамики засоления 157
5.3. Причины наблюдаемых процессов 164
5.4. Выводы 166
Глава 6. Применение космической съемки для создания карт засоления почв 168
6.1. Составление карт засоления почв по материалам космической съемки (КС) 168
6.2. Опыт использования материалов КС для оценки засоления почв за пределами Голодной степи 176
6.3. Проект методики создания карт засоления почв на основе дешифрирования материалов КС для орошаемых хлопкосеющих территорий 183
6.4. Анализ мелиоративных процессов Голодной степи в период с 2000 по 2008 год 186
6.5. Заключение 187
Выводы 189
Литература 191
Приложение 1 199
Приложение 2 233
- Основные этапы освоения Голодной степи
- Обзор методов картографирования засоления почв
- Другие методы исследований, используемые в данной работе
- Обработка данных химических анализов для получения информации о засолении почв
Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема изучения многолетней динамики свойств почв является одной из главных проблем почвоведения. Особенно остро она стоит в аридных регионах, где широко проявляются процессы вторичного засоления связанные с орошением, подъемом грунтовых вод и формированием ирригационно-гидроморфных или полугидроморфных почв. Слежение за процессом вторичного засоления является важной проблемой, которая на современном этапе развития науки не может быть решена без привлечения методов дистанционного зондирования (ДЗ), в том числе, материалов космической съемки. Именно этой проблеме и посвящена диссертационная работа, что определяет ее актуальность, научную и практическую значимость.
Цель работы: Изучить и оценить на основе материалов дистанционного зондирования многолетнюю (1983-2008 гг.) динамику засоления орошаемых почв хлопкосеющей зоны Центральной части Голодностепской равнины на примере совхоза №10 им.Юсупова.
Задачи исследования:
Провести сравнительный анализ, выбрать и адаптировать существующие методы построения карт, потенциально пригодных для долговременного территориального мониторинга засоления почв и обосновать наземными исследованиями дешифровоч-ные признаки оценки засоления по материалам ДЗ.
Составить на основе ДЗ карты засоления почв совхоза №10 им.Юсупова. Выбрать и адаптировать материалы космической съемки (КС) для построения крупномасштабных карт засоления почв орошаемых территорий.
Определить временную и пространственную динамичность солевых процессов и факторы, осложняющие дешифрирование засоленности почв. Разработать критерии и методы, позволяющие проводить оценку и построение карт динамики засоления почв для мониторинга засоления орошаемых почв.
Составить карты динамики засоления почв совхоза им. Юсупова на основе материалов ДЗ за период 1983-2008 гг.
Создать автоматизированную систему мониторинга засоленных почв и географическую информационную систему (ГИС) территории совхоза. На ее основе провести оценку динамики засоления почв совхоза №10 по степени засоления и направленно-
сти солевых процессов за период 1983-2008 г. Провести выбор наиболее информативных карт динамики засоления почв для целей мониторинга. Научная новизна:
Показано, что для оценки засоления орошаемых почв хлопкосеющей зоны и создания крупномасштабных карт наряду с материалами аэрофотосъемки можно использовать материалы космической съемки Landsat 7.
На основе материалов аэрофотосъемки и космосъемки построено 8 типов карт динамики засоления почв совхоза им.Юсупова, подсчитаны площади почв разной степени засоления и их варьирование в течении периода исследования. Показано, что засоленность почв совхоза является очень динамичным показателем, меняющимся от года к году в зависимости от степени и вида антропогенной нагрузки (работы дренажа и т.п.).
Изучена и проведена оценка многолетней динамики засоления орошаемых почв совхоза за 1983-2008 гг.
Впервые создана автоматизированная система мониторинга засоления орошаемых почв совхоза им. Юсупова.
Защищаемые положения.
Динамика вторичного засоления орошаемых почв может быть изучена на основе спектрозональной космической съемки и ГИС-технологий с применением модифицированной методики Панковой и Мазикова (1985).
Статистическая оценка распределения засоленности верхнего метра орошаемых почв исследуемой территории лучше всего аппроксимируется распределением Пуассона.
Оценка многолетней динамики и направленности процессов засоления невозможна на основе применения только одного критерия, карты или сравнения карт лишь за два срока обследования. Для изучения процессов засоления, происходящих в Голодной степи, необходим целый комплекс расчетов, построение и сравнение серии карт динамики засоления почв. Реализация мониторинга засоления возможна на основе разработанной и апробированной автоматизированной системы ГИС.
Значения временной и пространственной изменчивости засоления исследуемой территории.
Практическая значимость. Данная работа позволила решить ряд методических задач по организации дистанционного мониторинга засоления орошаемых почв: определены требования к материалам космических съемок, полевым работам, составлению карт засоления, оценке динамики засоления по материалам ДЗ.
В результате работ получены шесть карт засоления исследуемого совхоза в 1983, 1985, 1986, 1988, 1989, 2000 годах.
Сопоставление карт 1983-2000 годов позволило оценить тенденции изменения мелиоративной обстановки центральной части Голодностепской подгорной равнины, а так же, выявить и оценить степень динамичности солевого состояния территории.
Материалы данной работы могут быть использованы для модификации существующих методик составления карт засоления и создания автоматизированной системы мониторинга орошаемы засоленных почв.
Апробация работы, публикации.
Результаты работы доложены на международных и всероссийских конференциях, совещаниях, съездах и конгрессах (Москва, 2002, 2003, 2005; Новосибирск, 2004; Тошкент, 2005; Санкт-Петербург, 2006; Абакан, 2007; Ростов-на-Дону, 2008; Филадельфия, США, 2006; Логан, США, 2008); на заседании ученого совета Почвенного ин-та им.В.В.Докучаева, Москва, 2008; на заседании кафедры Общего почвоведения МГУ, 2008).
По теме диссертации опубликовано 14 работ. В том числе 2 коллективные монографии, 7 статей (3 в ж «Почвоведение»), материалы и тезисы конференций.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы (140 работ, из которых 30 иностранные) и приложения. Работа содержит 197 страниц текста, 59 рисунков и 24 таблицы. В приложении содержится 33 карты, 26 таблиц
Автор глубоко благодарен своему научному руководителю д.с./х.н. Е.И.Панковой, д.с./х.н. В.А.Рожкову, а также сотрудникам Почвенного института Г.И.Черноусенко, Н.В. Калининой и П.В.Королевой за помощь в оформлении работы, Д.А.Соловьеву и Е.А.Долининой за организацию и помощь в полевых исследованиях.
Основные этапы освоения Голодной степи
Голодная степь издавна считается благоприятным и перспективным районом для возделывания теплолюбивых культур, в частности, хлопчатника. Основные этапы освоения Голодной степи изложены в ряде работ (Пославский 1970, Озерский 1971, Духовный 1973, Камилов 1985 и др.). Сведения, изложенные в данном разделе, почерпнуты из этой литературы.
Попытки орошения Голодной степи предпринимались очень давно. Так к XI в. относятся остатки плотины Хан Банди на Османсае и другие сооружений. За счет использования стока реки Санзар, из которой получал питание канал Мурзарабат, орошалась часть земель в юго-западной части Голодной степи. В связи с маловодностью реки, для ее подпитки в XVI в. было осуществлено строительство канала из реки Зеравшан - Искитюятартар, с помощью которого было орошено более 8 тыс. га на территории вблизи нынешнего города Джизака. В целом же вся территория Голодной степи (более I млн га) была безводной пустыней, единственными источниками воды являлись лишь отдельные колодцы, редко разбросанные по ее территории. Начало орошения земель центральной части Голодной степи связано с присоединением Туркестана к России в 70-х годах XIX в. Это был один из первых объектов орошения в России. В начале XX века проектирование объектов орошения Голодной степи возглавил Г.К. Ризенкампф. В 1915 г. Им были сделаны попытки комплексного орошения с включением энергетики, прокладки дорог, создания необходимых условий для поселенцев в виде постройки населенных пунктов и "полос жизни" вдоль каналов. После Октябрьской революции в декрете от 17 мая 1918 г. "Об ассигновании 50 миллионов рублей на оросительные работы в Туркестане", подписанным В.И. Лениным;, намечалось оросить в Голодной степи 500 тыс. десятин земли и создать особое у правление ирригационных работ в Туркестане.
В-1921 г. было организовано Управление по орошению Голодной степи?(Упра-гол), которому в течение четырех лет удалось восстановить водопользование, на системе, привести в порядок заброшенные каналы и сооружения.
Строительство І и восстановление ирригационных каналов в Голодной степи являлось важным стимулом организации мелиоративных товариществ и сельскохозяйственных артелей, которых к концу 1929 г. насчитывалось более 30.
Для определения дальнейших работ Управление водного хозяйства! Средней Азии;поручило Ленинградскому научно-мелиоративному институту составить новыш проект орошения Голодной степи. Эта работа; проведенная под руководством Г.К. Ри-зенкампфа, была рассмотрена одобрена Госпланом СССР в 1930 г.
Однако проект Г.К. Ризенкампфа и имевшиеся рекомендации остались в то время в основном неучтенными; В этом сыгралифоль, как.недостаточная техническая оснащенность страны, для проведения больших; объемов;дренажных и антифильтрационных работ, так и распространенные тогда бездренажные:теории? Вірезультате отсутствия каких-либо коренных мелиоративных мероприятий по борьбе с засолениемш заболачиванием большая? часть земель Голодной степи в; конце 30-х годов оказалась засоленной?
В 1934 г. на р. Сырдарье начинается строительство Фархадской, плотины, завершенное в 1947 г. Параллельно со строительством ирригационной сети и улучшением ее технического состояния велись работы по вводу в-сельскохозяйственный оборот новых земель.,В результате, в; так называемой?старой зоне орошения- к; 1956 г. площадь орошаемых земель достигла;206 тыс. га;
В 1956 г.:ЦК КПСС и Совет Министров СССРприняли решение об орошении и освоении земель на; площади 300 тыс. га? в центральной; шюжнойчасти Голодной степи (позже этазонашолучила название Новошзоны освоения): Постановлением от 14 июня 1958 года, наряду с решением ряда организационных вопросов;хвязанных с освоением: новой зоньг Голодной степи; было предусмотрено расширение;объема- освое-ниягдо 380тыс. га:
Строительство Южного Голодностепского канала (ЮГК) разделило Голодную степь натри-части г старую зону Голодной степи, освоенную ранее; новую зону ос 12 воения (НЗО), орошаемую самотеком из ЮГК, и территорию, расположенную выше этого канала, получившую название Джизакская степь (рис.1). Рисунок 1.Схема расположения совхозов голодной степи с ключевыми совхозами. Таким образом, в пределах Голодной степи выделяется три мелиоративных объекта - старая зона освоения, расположенная преимущественно в аллювиальной, наиболее низменной части (около 260 тыс. га), новая зона освоения площадью около 300 тыс. га, занимающая центральную часть Голодностепскои равнины и Джизакская степь, расположенная в южной, наиболее возвышенной части этой территории, площадью около 300 тыс. га. Наши исследования проводились в новой зоне освоения, в центральной части Голодностепского плато.
К концу 1975 г. в НЗО Голодной степи было ирригационно освоено свыше 300 тыс. га целины, на которых было создано более 60 совхозов (рис.2).
На территории совхоза им.У.Юсупова филиалом Земельного кадастра в октяб-ря-ноябре 1973 г. была проведена почвенная съемка м-ба 1:10 000. При составлении почвенной карты использовались землеустроительные планы масштаба 1:10 000. На территории совхоза на площади 7983 га было заложено 311 разрезов, часть из которых была проанализирована. Ниже приводятся материалы, характеризующие как территорию Голодной степи в целом, так и объект нашего исследования на 70-90е годы XX века.
Обзор методов картографирования засоления почв
В 80е годы XX века, когда были начаты наши исследования, существовало несколько методов построения солевых карт. 1. Методики построения солевых карт наземными методами. Эти методики основывались на заложении определенного количества почвенных выработок на единицу площади. При составлении карты необходимого масштаба 1:10 000 норма точек опробования (скважин, полуям) составляла 7-10 на кв.км. При средней площади одного поля совхоза в 0.5 кв. км, получаем 3-5 точек опробования с поля. При построении карты, места заложения точек опробывания наносились на схему внутрихозяйственного землеустройства. Ввиду отсутствия системы позиционирования и навигаторов (GPS) их нанесение на карту и аэрофотоснимки проводилось очень приблизительно без каких-либо инструментальных методов. Построение солевых контуров проводилось вручную, с визуальной интерполяцией с учетом всех точек опробования, часто без учета границ полей. Методики рекомендовали заложение точек опробования на участках с разной степенью засоления, но эти точки представляли собой нерегулярную пространственную сеть мало статистически значимую (Маргу-лис, 1975). Обычно предусматривалось взятие образцов методом бурения до метра или полуям на ту же глубину. При этом солевая съемка проводилась в течение всего периода вегетации, что как будет показано ниже не допустимо.
При мелиоративных исследованиях различают два вида солевых съемок: поч-венно-солевая и специальная количественная солевая съемка (Гусенков, 1979, Инструкция по почвенным изысканиям...., 1975).
Почвепно-солевая съемка обеспечивает получение сведений о распространении и особенностях засоления почв на качественно-количественном уровне, без заданной точности, при этом каждая выработка получает аналитическую характеристику засоления почв. Почвенно-солевую съемку можно проводить в любом масштабе. В зависимости от масштаба информация о засолении почв будет разной. На картах мелких масштабов в первую очередь отражаются общие геохимические закономерности: выявляются зоны аккумуляции и выщелачивания солей, районы распространения почв разного химизма засоления, разного процентного участия засоленных почв, разной глубины залегания солевых аккумуляций. На картах средних масштабов обычно отражается не только химизм, но и степень засоления почв. На картах крупных масштабов наибольшее внимание уделяется степени засоления почв, глубине залегания солевого горизонта и проценту участия почв разного засоления (Методические указания..., 1983, Общесоюзная инструкция..., 1973, Инструкция по почвенным изысканиям..., 1975).
Специальная солевая (количественная) съемка обеспечивает получение информации о засолении почв с заданным уровнем надежности. Этот вид солевой съемки выполняется по специальному заданию при мелиоративных исследованиях на завершающих стадиях проектирования, для обоснования дорогостоящих мелиоративных мероприятий на землях, подготавливаемых к промывке, на опытных участках, при выполнении режимных наблюдений и т.д. Специальная (количественная) солевая съемка проводится только после проведения планировочных работ и только в крупных и детальных масштабах (1:10 000 и крупнее) на территориях с засоленными почвами, выделенными предварительно на основе почвенно-солевой съемки. Таким образом, специальная (количественная) солевая съемка выполняется только после проведения почвенно-солевой съемки.
Методика проведения специальной солевой съемки подробно рассмотрена в ряде публикаций (Инструкция по почвенным изысканиям...., 1975, Почвенные изыскания....,1985, Маргулис, 1975). На первом этапе на основе количественной полевой съемки каждый почвенный контур или группа однородных контуров должны, получить статистически обоснованную характеристику засоления почв. На втором этапе солевых съемок определяют необходимое число выработок, требуемое для получения информации о засолении почв с заданным уровнем надежности.
Карты, составляемые на основе почвенно-солевой и специальной количественной солевой съемок различаются только по внутриконтурной информации. Контурная нагрузка - количество и расположение выделяемых контуров зависит от масштаба съемки.
Кроме обследований по методикам ГИПРОВОДХОЗа, существуют методики агрохимической службы (Методические указания по проведению..., 2003). По этим методикам образцы берутся либо конвертом со всего поля, либо берется усредненная проба с 10 га. Усредненная проба составляется смешением 20 одиночных проб - уколов. Глубина укола - 20 см.
Методики с использованием материалов дистанционного зондирования (ДЗ). условно можно разделить на два типа. Наземные методики с использованием ДЗ. Основной вид методик в 70 — 80-х годах XX века. Материалы ДЗ использовались в основном для лучшей ориентации на поле и более объективной оценки текущего солевого состояния территории. При этом норма выработки - количество скважин на 1 км - не менялась. В методиках рекомендовалось и считалось возможным использовать ДЗ - АФС двух-трех летней давности.
Другие методы исследований, используемые в данной работе
Дешифровочные признаки методики Панковой, Мазикова (1985) основаны на дешифрировании материалов АФС по состоянию хлопчатника и люцерны. Постулируется, что засоление влияет на проективное покрытие хлопчатника и люцерны, а оно (проективное покрытие) в свою очередь обусловливает изображение. При сильном угнетении проективное покрытие хлопчатника доходит до нулевого значения, то есть растения отсутствуют. На профилях 1-5 (рис. 31, 32, 39, 40, 41) и в таблицах приложения 2 угнетение хлопчатника дается как проективное покрытие, определяемое визуально.
Как будет показано в следующей главе, связь между состоянием хлопчатника и засолением, которая получается при дешифрировании снимков и сопоставлении их с аналитическими химическими данными анализов не всегда однозначна. Так, больший выпад хлопчатника не всегда характеризуется более сильным засолением. Рассмотрим возможные причины этого явления. Надо отметить, что влияние засоления на состояние хлопчатника неодинаково в течение вегетационного периода. Наиболее чувствителен хлопчатник к засолению во время всходов и до появления первых пяти листьев. В этот период уже среднее засоление может привести к гибели растений. Изреженность хлопчатника может колебаться от нескольких процентов до полного выпада, занимающего значительную территорию. В работе Р.Г.Горбуновой (1975) показано, что наибольшее влияние, особенно на всхожесть хлопчатника, оказывает засоление слоя 2-6 см. При этом выжившие растения могут в дальнейшем нормально вегетировать и давать хороший урожай (разумеется в расчете на одно растение). Так, в некоторых случаях, наблюдаются отдельно стоящие кусты хлопчатника более метра высотой с 15 коробочками и проективным покрытием, превышающим ширину борозды.
Увеличение засоления после всходов, как правило, уже не приводит к гибели растений. Однако, сильное засоление приводит к угнетению растений и препятствует росту наземной фитомассы и образованию коробочек. На поле это выглядит как рядки хлопчатника с нормальным расстоянием между кустами, но с высотой куста 10 см, одной двумя коробочками и проективным покрытием 10-20 процентов от борозды.
Таким образом, все выше сказанное позволяет предположить, что наблюдаемая в сентябре картина больших выпадов может являться следствием сильного весеннего засоления поверхностного слоя во время всходов, и она может и не коррелировать с поверхностным засолением более позднего периода. Это и показано в работе. Наибольшая корреляция состояния хлопчатника с засолением почвы в слое 0-100 см., а не с засолением в слое 0 - 25 см (глава 4), которое обычно учитывается при определении степени засоления почвы по данным анализов. Хотя 25 см ближе к критическим 2-6 см (Горбунова, 1975) и, казалось бы, засоление именно поверхностного слоя должно влиять на состояние хлопчатника.
Это объясняется тем, что в целом запас солей в метровом слое существенно более инертен, чем в верхнем слое, а перемещение солей в ходе вегетации так или иначе сказывается на состоянии хлопчатника, и, возможно, весной засоление поверхностного слоя в местах выпадов и сильного угнетения было очень сильным, хотя отдельные флуктуации, как сказано выше и возможны.
При АФС масштаба 1:5000 и крупнее (рис.9) можно идентифицировать оба результата воздействия засоления на хлопчатник в ходе вегетации - выпад и угне тение. При АФС 1:10000 и мельче, различить эти два вида угнетения возможно уже далеко не везде (рис. 10). Оба вида угнетения сказываются либо на плотности фототона, который является при этом интегрирующим фактором, либо формируют крапчатое изображение.
Крапчатое изображение означает, что изображение формируется из белых пятен на темном фоне или темных пятен на белом. При этом понятие пятно определяется размером. Размер светлого пятна больше определенного порога означает наличие сильного засоления на всем пятне, что отмечается во всех методиках (Панкова, Мазиков, 1985) картографирования с применением АФС. Размер темного пятна больше определенного порога означает отсутствие засоления или слабое засоление на всей территории пятна, что отмечалось там же. В работе Соловьева (1989) показано, что порог размера пятна равен приблизительно 34 м , т.е. собственно областями крапа являются те части территории, где участки отсутствующего и наличествующего хлопчатника чередуются, при этом каждый участок отсутст-вующего хлопчатника не превышает 34 м".
В данной работе был использован также метод наземной солевой съемки с использованием АФС. Для обоснования методики дешифрирования применялись наземные обследования. Поскольку определение местоположения (привязка) наземных скважин при солевой съемке проводится визуально, то применение АФС позволяет существенно снизить погрешность привязки. В работе использовались данные наземных исследований 1986 и 1987 годов. В 1986 году нанесение скважин осуществлялось на АФС того же года съемки. Скважины закладывались на глубину до грунтовых вод. Отбор образцов для анализа засоления велся послойно с глубин: 0-25, 25-50, 50-100, 100-150, 150-200, 200-250 см. Задачи построения карты засоления только по наземным данным не ставилось. Равномерного распределения скважин по полю не осуществлялось. Регулярная закладка скважин не применялась. Выбор заложения скважин для статистического обоснования дешифрирования определялся рисунком изображения АФС (рис. 4).
Был также применен еще один широко известный в геологии и почвоведении метод, который до этого не применялся для изучения динамичных засоленных территорий при отсутствии выраженного рельефа и однородности почвенного покрова - профильный метод. Так как метод наземных солевых съемок 1986 года не дал достаточного статистического обоснования дешифровочным признакам и не выявил механизмов угнетения хлопчатника и формирования изображения АФС, то был предложен метод профилей. Статистически значимыми оказались контура выпадов и хорошего хлопчатника большой площади (более 1 га). Контура пятнистости и зоны перехода между различным состоянием хлопчатника оказались плохо обеспечены наземными данными. В камеральных условиях зимы 1986-1987 годов был проведен анализ АФС 1986 года с нанесенными точками наземных скважин. Было сделано предположение, что АФС предыдущего года отражают по большей части состояние засоления последующих лет, а, следовательно, и состояние хлопчатника. Исходя из этих предположений, на АФС 1986 года были нанесены предполагаемые профили, предназначенные для уточнения методики и обоснования подходов к автоматизации дешифрирования. Намечаемые профили не охватывали всего поля, а должны были характеризовать зоны перехода от одного состояния хлопчатника к другому и пятнистые участки.
Полевой сезон в 1987 году начался и прошел без АФС 1987 года. Попытка с метровой или хотя бы с дециметровой точностью определить место закладки профилей по АФС 1986 года оказалась невозможной. В связи с этим было принято решение отказаться от заложения профилей на основе АФС.
Поскольку задача обоснования методики в ее наиболее узких местах — местах крапа и переходов от одного состояния хлопчатника к другому — оставалась, то был предложен метод закладки профилей через все поле.
Отсутствие математического обоснования количества скважин и расстояния между ними не позволило определить единый шаг заложения скважин. Для статистического обоснования наземных обследований желательно хоть раз провести обследование, при котором количество точек опробования превышало бы необходимое для картографирования. Например, регулярная сеть скважин с шагом в 2 метра могла бы обеспечить точное представление о распределении засоления и соответствии дешифровочных признаков. Это дало бы возможность применить GRID хотя бы на одном ключе. Однако, экспедиция Почвенного института 1987 года не располагала такими возможностями. В качестве компромисса была применена следующая схема заложения скважин.
Обработка данных химических анализов для получения информации о засолении почв
Морфологическая диагностика засоления почв крайне затруднительна и часто возможна только при высоких степенях засоления, когда содержание солей в солевом горизонте более 1%, поэтому оценка засоления почв базируется на данных химических анализов. При солевых съемках это главным образом анализы водных вытяжек, выполняемые по стандартной или сокращенной методике (Методические рекомендации по использованию материалов, 1985).
Ранее широко использовался метод оценки засоления почв по плотному остатку (сумма солей) (Базилевич, Пайкова, 1969). Мы постарались оценить связь между суммой токсичных солей и суммой солей, т.е. определить можно ли по плотному остатку (So6m) судить о степени засоления почв? Сумму солей находим суммированием данных полной водной вытяжки, взятых в процентах.
Найденный таким образом коэффициент корреляции для всего массива данных (п =212) оказался равен 0,47. Графически зависимость между суммой солей и суммой токсичных солей представлена на рис 13. Т.е., связи между Бобщ и STOK практически нет и, следовательно, по плотному остатку судить о степени засоления нельзя. Такое же заключение можно сделать только лишь из графика. Так, одному значению So6uf (допустим, 0,9%) соответствует интервал значений STOK (от 0,05% до 0,5%) (см. рис.13)
Химизм (качественный состав ионов) засоленных почв оценивается для слоя 0-100 см по соотношению анионов или катионов в мг-экв/100 г.п. почвы. Химизм засоления исследуемого ключевого участка совхоза им.Юсупова по соотношению анионов сульфатный и хлоридно-сульфатный, иногда сульфатный с повышенным содержанием гипса; по соотношению катионов — натриево-кальциевый и кальциево-натриевыи, иногда кальциево-магниево-натриевыи. Если учесть, что часть ионов S04 связана с Са и поэтому является не токсичной, то можно определить химизм засоления, оценивая соотношение С/ к токсичному S04 . В этом случае засоление уже будет хлоридно-сульфатным и сульфатно-хлоридным, реже сульфатным или хлоридным.
Оценка химизма засоления в пределах почвенного профиля необходима для получения информации о степени засоления почвы, так как показатели степени засоления меняются в зависимости от химизма; кроме того, разные по химизму засоления почвы обладают различными мелиоративными свойствами (разной промы-ваемостью) и, следовательно, требуют специфических мелиоративных мероприятий при освоении. Для хлоридно-сульфатного и сульфатного типов засоления оценить степень засоления можно, используя таблицу 10
По тону и рисунку было выделено четыре типа контуров: I тип контуров с темным фоном и белым крапом менее 30%; II тип контуров с белым фоном и тем 76 ным крапом, варьирующем в пределах от 40% до 60-70%; III тип контуров с белым фоном и темным крапом от 5% до 30-40%; IV тип контуров с белым фоном и темным крапом меньше 5%. Данные по выделенным контурам приведены в таблице 11.
Для определения достаточно ли различимы выделенные типы контуров, необходимо оценить степень согласованности между ними, используя критерий X (лямбда) Колмогорова-Смирнова (Благовещенский и др., 1987). Использование этого критерия не нуждается в каких-либо предположениях о характере распределения вариант (в нашем случае этими вариантами является содержание ионов Na в мг-экв/100 г.п. почвы), и не требует вычисления параметров распределений.
На основе дешифрированного фотоизображения и характеристик засоления метрового слоя каждого контура составляется карта засоления (рис. 15). Было выделено 4 типа контуров по засолению. Незаселенные и слабозасоленные почвы (табл.10) при дешифрировании не различаются, поэтому объединены в 1 тип (I). Так как при содержании Na 6 мг-экв хлопок выпадает более чем на 80%, то сильное и очень сильное засоление (табл.10) не различимы на АФС и объединены (IV тип). Диапазон 2-6 мг-экв/100 г.п. был разбит на 2 типа засоления (II - 2-4 мг-экв/100г и III -4-6 мг-экв/100г) по проценту выпадов в контуре (II тип 40%, III 40%). Каждый контур карты характеризуется степенью засоления верхнего метрового слоя, доминирующего в этом контуре. I тип контуров, площадью 7,64 га, имеет преимущественно низкое засоление (79% всех выработок соответствует содержанию Na в метровом слое от 1 до 2 мг-экв/100г.п.), в этом типе контуров встречаются также и незаселенные почвы ( 10,5% выработок) и почвы среднезасо-ленные (10,5% выработок; Na в интервале 2-3,5 мг-экв/100 г.п.). Солевой профиль почвы, характеризующий I тип контуров, показан на рис.16. Статистические характеристики: .т=1,55 мг-экв/100г.п., а =0,4 мг-экв/100 г.п., V= 27,9%. II тип контуров площадью 10,56 га, имеет преимущественно средний уровень засоления в пределах 2-3,5 мг-экв/100 г.п. Na (76% выработок) и 24% - относятся к низкозасоленным почвам. Солевой профиль почв для этого типа засоления показан на рис. 17. Статистические характеристики: х=2,38 мг-экв100г, 7=0,59 мг-экв/100 г.п., V = 25,0%. III тип контуров, площадь 5,2 га, имеет преимущественно средний уровень засоления в пределах 3,5-6 мг-экв/100 г.п. Na (68% выработок), встречаются также средний уровень засоления в пределах 2-3,5 мг-экв/100 г.п., Na (23%) и высокий уровень засоления (9% выработки). Солевой профиль - рис. 18. Статистические характеристики: х=4,4\ мг-эквЮОг, 7=1,22 мг-экв/100 г.п., V = 27,6%. IV тип контуров- 0,76 га, 67% выработок соответствует высокому уровню засоления. Солевой профиль показан на рис. 19.
