Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние проблемы (аналитический обзор) 12
1.1 Теоретические основы прецизионного земледелия 12
1.2 Новый язык в теории прецизионного земледелия 17
1.3 Понятие объекта и предмета изучения 21
1.4 Точность знания в прецизионном земледелии 24
1.5 Потоковые структуры и земледелие 27
1.6 Направления развития теории современного земледелия 29
1.7 Связь почвенного покрова с рельефом агроландшафтов 38
2 Объекты, методология и методы исследований 61
2.1 Объекты исследований 61
2.2 Методология и методы исследований 86
3 Создание понятийного аппарата потоковой методологии исследований в прецизионном земледелии 99
3.1 Понятия потоковой дедуктивной методологии точного земледелия 99
3.2 Понятие экономики в потокой интерпретации 111
3.3 Социальная сфера и потоковая методология 117
3.4. Понятия психологии и потоковая методология прецизионного
земледелия 120
3.5 Учение Докучаева и потоковая методология 126
3.6 Понятие потоковая структура - физическое поле 136
3.7 Понятие экосистема в потоковой методологии 141
3.8 Теория потоков - развитие идей Докучаева 143
4 Потоковая картография агроэкосистем в точном земледелии 145
4.1 Переход к количественным показателям при составлении агроландшафтных карт 145
4.2 Потоковые тематические мелкомасштабные карты 154
4.3 Среднемасштабные потоковые карты 165
4.4 Крупномасштабные потоковые карты 170
4.5 Потоковые детальные карты - основа точного земледелия 186
5 Потоковая методология оценки агроэкосистем в прецизионном земледелии 194
5.1 Чередование культур и продуктивность севооборотов по элементам потоковых структур 194
5.2 Зависимость продуктивности агрофитоценозов от факторов интенсификации и положения в потоковых структурах 197
5.3 Баланс питательных веществ и гумуса почвы при разных методологиях оценки агроэкосистем 202
5.4 Энергетическая эффективность агрофитоценозов по элементам потоковых структур 208
5.5 Кинетическая устойчивость агроэкосистем в рамках потоковой методологии 214
6 Определение количественных связей свойств почв с рельефом агроэкосистем для точного земледелия 225
6.1 Связь агрохимических свойств почвы с рельефом потоковых структур 225
6.2 Распределение по склону доступного Р2О5, обменных катионов Ca^f и Mg^ 230
6.3 Связь характеристик почв с освещенностью и крутизной склонов 232
6.4 Связь свойств почвы с кривизной линий тока 234
6.5 Связь внутрипочвенного стока с геометрическими формами рельефа 240
6.6 Характерный размер территории и особенности распределения углерода почвы по рельефу 243
6.7 Связь миграции вещества почвы с рельефом агроэкосистем 250
6.8 Агропроиводственная группировка почв для точного земледелия на основе потоковой методологии 257
Выводы 265
Рекомендации производству 269
Литература
- Понятие объекта и предмета изучения
- Понятие экономики в потокой интерпретации
- Потоковые тематические мелкомасштабные карты
- Зависимость продуктивности агрофитоценозов от факторов интенсификации и положения в потоковых структурах
Введение к работе
Земледелие - единственный вид деятельности человека, который обеспечивает положительный баланс энергии в форме растениеводческой продукции. Уровень развития земледелия определяет степень продовольственной безопасности человека на земле.
Необходимость интенсификации производства растениеводческой продукции в XX в. обусловила создание большого числа систем земледелия. Самый большой вклад в развитии растениеводства с 40-х г. XX столетия и до наших дней внесла химико-техногенная система земледелия. Однако, высокие энергозатраты, загрязнение окружающей среды и производимой растениеводческой продукции до предела обострили экологические проблемы на планете.
Развитые страны Европы и США в 70-е годы XX в. создают биологические энергосберегающие системы земледелия. Однако они, как и химико-техногенные, не решают одну из главных проблем земледелия - создание однородных высокопродуктивных в пространстве и времени агрофитоценозов, вследствие варьирования почвенного покрова на разных уровнях его организации. Это приводит к повышению энергозатрат, средств производства и т.д., а в целом снижает продуктивность единицы пашни от 15 до 45% (Жученко, 2004). Решение данной проблемы с качественной стороны начато А.Т. Болотовым (1988) и продолжено на Шатиловской СХОС В.В. Винер (1906, 1909), А.Н. Ле-бедянцевым (1922, 1960), академиком В.П. Мосоловым (1949) и др. С 1988 года США приступили к разработке «высокотехнологического» земледелия, получившего распространение в Европе под названиями точного, координатного и т.д. (Личман, 2000; Покровская, 2002; Дринча, 2002 и др.). Одной из проблем создания и освоения прецизионных систем земледелия - отсутствие точного картографического материала, реально отображающего структуру почвенного покрова (Якушев и др., 2002; Жученко, 2004; Кирюшин, 2005).
В связи с этим данная работа посвящена совершенствованию методологических аспектов развития теории и практики отображения структуры почвен
ного покрова для построения самого прогрессивного прецизионного земледелия и всех составляющих его элементов. Наиболее перспективной базовой моделью для создания прецизионного земледелия является адаптивно-ландшафтная система, получившая широкое теоретическое развитие в нашей стране в 80-е годы прошлого века. Появились новейшие прикладные и теоретические разработки, которые вносят существенные коррективы в методологический аппарат теории точного земледелия. В частности, теория динамических потоковых структур агроланшафтов, созданная во главе с В.А. Ковдой, В.Р. Во-лобуевым и И.Н. Степановым и др. (Пущинская почвенная школа). В этих разработках автор диссертации активно участвовал с 1975 г (Анисимов, ..., Лопа-чев, и др., 1977; Лопачев, 1980). Теория потоковых структур агроландшафтов в данной работе использована применительно к точному земледелию. В настоящее время происходит широкое внедрение идей Пущинской школы в почвоведение, геологию, географию, ландшафтоведение, земледелие и т.д.
Создание и использование количественных критериев оценки почвенного покрова агроландшафтов и точных картографических моделей его структуры для прецизионного земледелия является осуществлением одной из проблем, поставленной ведущими учеными РАСХН - разработать научные основы прецизионного земледелия. Вследствие этого возникла необходимость дополнить теорию адаптивно-ландшафтного земледелия новыми методами и понятиями, которые придадут ей точные знания.
Получение точных знаний проходило в двух направлениях, эмпирическом и теоретическом.
Эмпирическую научную школу объединяет идея получения точного знания в науках о земле на базе теории множеств и логического метода индукции. Эта школа строит свои модели на основе обобщения собранного фактического материала (почвы, горные породы, растительность и т.д.), а затем наносит его на топографические карты для получения пространственных и временных законов их распределения.
Ученые и инженеры Пущинской почвенной школы научный поиск строили на базе системного подхода, который был преобразован на основе дедуктивной логики в потоковый. Они приняли за основу представление Г. Галилея (1934), о способе создания теоретически точного знания, который призывал ученых использовать в исследованиях только те предметы, которые были тщательно измерены. Таким предметом в науках о Земле являются горизонтали (изогипсы, изобаты) топографических карт. Горизонтали топографических карт с математической точностью описывают форму земной поверхности, а потому они нами были приняты за исходные понятия создаваемого точного знания о земле. Мы придали горизонталям основополагающее значение в построении потокового каркаса структур земной поверхности и сделали геометрический анализ и синтез полученных карт разных масштабов. На основе указанных преобразований к концу 70-х годов была построена теоретическая модель карты пластики рельефа, структурными элементами которой стали динамические потоки - основа создания количественных критериев оценки и картографических моделей агроландшафтов (Анисимов, ..., Лопачев, и др., 1977; Степанов и др., 1985, 1991; Степанов, 2003, 2006; Колбовский, Морозова, 2001; Колбовский, 2004, 2006; Лопачев, 2006, 2007). В этой связи создание точных систем земледелия на базе потоковой методологии структуры агроландшафтов, позволяющей в полном объеме реализовать элиминирование продуктивности агроэкоси-стем в пространстве и времени, является актуальным направлением современной аграрной науки.
Цель исследований - обосновать и показать возможности потоковой методологии структуры агроэкосистем для построения прецизионного земледелия на базе экспериментальных и полевых исследований.
Задачи исследований. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
— изучить особенности потоковой методологии строения агроланд-шафта для создания теоретических и практических основ прецизионного земледелия;
- показать перспективы использования потоковых тематических средне- и крупномасштабных карт для построения прецизионных систем земледелия;
— определить закономерности влияния агротехнических приемов на продуктивность агрофитоценозов, плодородие почв и энергетическую эффективность по элементам потоковых структур;
- установить количественные связи показателей плодородия почв аг- роэкосистем с морфометрическими характеристиками рельефа потоковых структур, необходимых для оценки земли и проектирования прецизионных систем земледелия.
Научная новизна. Впервые предлагается новый методологический подход в использовании потоковых агроландшафтных карт, как теоретической и практической основы построения прецизионного земледелия:
- разработана физико-геометрическая модель членения поверхности агроландшафтов на повышения (потоки) и понижения (подложка) с помощью вторых производных от горизонталей топографических карт - морфоизограф (линий равной плановой кривизны);
— впервые используется методология потоковых структур агроланд- шафта (рельеф, почвы, грунты и грунтовые воды, растительность и др.) для разработки и освоения точных систем земледелия;
- доказано различное влияние факторов интенсификации земледелия (состав культур, приемы основной обработки почвы, системы удобрений) на выравненность агрофитоценозов по элементам потоковых структур;
— установлены количественные связи показателей плодородия почв (гумус, питательные элементы, поглощенные основания, механический состав и т. д.) с морфометрическими характеристиками рельефа потоковых структур.
Основные полооїсения, выносимые на защиту:
— формирование почвенного покрова агроценозов происходит в соответствии с развитием потоковых структур ландшафта;
- потоковая методология картографического отображения структуры агроценозов является объединяющей основой для создания точных систем земледелия;
- факторы интенсификации земледелия по-разному элиминируют плодородие почв и продуктивность агрофитоценозов по элементам потоковых структур агроэкосистем;
- показатели плодородия почв агроландшафтов количественно связаны с морфометрическими характеристиками элементов потоковых структур, что необходимо учитывать при проектировании прецизионного земледелия.
Практическая значимость работы. Применение потоковой методологии отображения структуры агроэкосистем обеспечивает проектным организациям и хозяйствам разных форм собственности следующие перспективы:
- провести количественную комплексную оценку агроэкосистем для разработки и реализации прецизионных систем земледелия;
- определить перспективные территории для развития прецизионного земледелия;
- оценить "факторы интенсификации традиционной и прецизионной систем земледелия;
- интерпретировать имеющиеся фондовые (экспериментальные, полевые и картографические) материалы для создания прецизионных систем земледелия.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований используются хозяйствами различных форм собственности Орловской, Курской, Брянской областей, ООО «Гипрозем», в учебных процессах Белгородской, Брянской ГСХА, Орловского, Воронежского ГАУ и других сельскохозяйственных учебных заведениях. Потоковая методология структуры агроландшафта многие годы является основным подходом при решении научных и производственных задач предприятием «Агроэкология» (г. Пущино, Московская обл.).
Апробация работы. Результаты исследований доложены и получили одобрение на международных конференциях: Брянск, 1998; Орел, 1998, 1999, 2000, 2001; Йошкар-Ола, 1998; Жодино (Беларусь), 1998; Горки (Беларусь), 2001; Белгород, 2003; на Всесоюзной конференции, г. Пущино, 1977; на Всероссийских конференциях: Москва, 1999, 2001; Орел, 1999, 2001, 2003, 2006; Белгород, 2001; Ставрополь, 2005; на региональных конференциях: Орел, 1988, 1995, 1997, 2003, 2004; Рязань, 1998; Брянск, 2001; Пущино, 2001; на выездных заседаниях Президиума РАСХН (г. Орел), 2001, 2002; на годичных сессиях ВИУА-1999, 2000.
Публикации. По теме диссертации опубликовано более 100 научных работ, в том числе 5 монографий и учебных пособий (в соавторстве), 7 методических рекомендаций, получено 3 патента на изобретение РФ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 307 страницах печатного текста и состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций производству, списка литературы, включающего 410 отечественных и зарубежных авторов, и приложений, иллюстрирована 29 таблицами, 79 рисунками.
Автор выражает благодарность заслуженному деятелю науки и техники РФ, доктору с.х. наук, профессору И.Н. Степанову за помощь при проведении исследований по созданию методологии потоковой структуры агроландшафтов и представленные материалы из личного архива; доктору с.х. наук, профессору В.Н. Наумкину за проведение полевых опытов в учхозе «Лавровский» с 1995 по 2000 гг.; академику РАСХН Н.В. Парахину за критические замечания на завершающей стадии работы; член-корр. РАСХН В.В. Коломейченко за консультации и конструктивную критику в период написания диссертации; к.э.н., генеральному директору ООО «Гипрозем» Н.И. Жуковину за предоставленные топографические и традиционные почвенные карты учхоза «Лавровский», Шатиловской СХОС, Новосильской ЗАГЛОС; к.х.н. И.Ю. Винокурову за сотрудничество и предоставленные материалы из личных фондов по исследованиям агроэкосистем на опытном поле Владимирского НИИСХ (г. Суздаль); профессору А.П. Исаеву за ценные советы при написании работы; к.б.н. А.Д. Макарову за совместные работы по созданию препарата «Z»; преподавателям кафедр земледелия и растениеводства за помощь в проведении полевых исследований в учхозе «Лавров ский»; д.б.н., профессору В.В. Снакину за совместные полевые исследования; сотрудникам лаборатории «Экология» ИБП РАН В.И. Степановой, И.П. Баранову за помощь при составлении потоковых тематических карт; к.б.н. П.А. Шарому за совместные работы и предоставление авторских компьютерных программ для обработки данных полевых исследований; к. б. н., науч. сотр. ИФХиБПП РАН А.А. Амелину за помощь при проведении полевых экспериментов на опытном поле учхоза «Лавровский» в 1985-1989 гг.; доцентам А.Ф. Мельнику, В.А. Сте-бакову, к. с.-х. н. В.А. Петрову, И.И. Драпу, И.И. Воробьеву, И.И. Брусенцову за сотрудничество и помощь в полевых исследованиях.
Особую признательность автор выражает дипломникам и бывшим его аспирантам Г.В. Хлопяниковой, А.Б. Дубову, Е.М. Титовой, А.В. Митусову, Ю.В. Басову (в настоящее время кандидаты с.-х. наук) за проведение исследовательских работ в рамках изучаемой проблемы; научному консультанту, заслуженному деятелю науки РФ, д. с.-х. н., профессору В.Т. Лобкову за помощь и консультации на завершающем этапе работы.
Понятие объекта и предмета изучения
В ландшафтном земледелии объектом изучений являются конкретные ландшафты (рельеф, почва, горные породы, растительный и животный мир и т.д.).
Предмет исследований - искусственный срез объекта, который представлен перед нами абстракцией - теоретическим образом.
Рассмотрим процедуру выделения предмета на картах (рис. 3,В и С) -среза в теории пластики из объекта действительности (рис. 3,А). Природный объект (рис. 3,А) можно представить в виде срезов его существенных свойств -предметно: горизонталями - линиями равной высоты (В) или морфоизографой - линией равной кривизны (С). Сделать с объекта срез (проекцию) - значит провести одну из процедур абстрагирования и, таким образом, сделать шаг в сторону теоретизации знания: мы мысленно отрываем от массива земной коры ее дневную поверхность в виде геометрической пленки или сетки (В). Эта пленка представлена в данном случае горизонталями. Она в образе семиконти-нуума несет важную информацию об объекте, в частности, о его пространственной структуре. Горизонтали (рис. 3,В) служат не только для ориентации в работах эмпириков, но и исходным математическим материалом для аксиоматического построения земных форм - абстрактных гравитационных потоков (рис. 3,С). Потоки (рис. 3,А) - его проекция рельефа на плоскости карты (рис. 3,С). Образ потока карты (рис. 3,С) тождественен по форме и другим параметрам реальному рельефу (рис. 3,А). Образы потоков (рис. 3,С) являются не эмпирическими, а теоретическими, полученными логикой мышления с математической ее реализацией (рис. 3,А). Таким образом, предметом изучения являются потоки (рис. 3,С), полученные из горизонталей карты (рис. 3,В). После преобразования горизонталей появилась возможность пользоваться дискретным изображением земной поверхности в расслоенном пространстве с передним планом - потоками, и задним планом — фоном (рис. 3,С). Карты рельефа стали не одноплановыми (рис. 3,В) а двуплановыми (рис. 3,С), что является новым направлением, позволяющим увидеть в потоках предмет исследования для наук о Земле (Колбовский, Морозова, 2001; Колбовский, 2004, 2006).
Системная целостность структур земной поверхности - потоков, были основным предметом изучения эмпирической геоморфологии, начиная с Дэви-са и кончая Полуниным (1989). В. Пенк (1961) рассмотрел массовое движение рыхлого покрова, названного им гравитационными потоками. Эта идея не получила развития в работах географов, геологов и почвоведов. Натуралисты больше обращают внимание на «застывший» континуум склонов, представленный горизонталями топографических карт (рис. 3,В), чем на движущиеся под влиянием сил тяготения дискретные потоки земного вещества, выделенные теоретически на картах морфоизографой - линией кривизны. Только методология и теория пластики рельефа (потоков) стала развивать идеи потоковых структур (рис. 3,А и В).
Идея представления горизонталей в виде физической системы принадлежит Дж.К. Максвеллу (1870) и развита в работах П.К. Соболевского (1932), В.Н. Солнцева (1981), И.Н. Степанова и др. (1977, 1984, 1985), И.Н. Степанова, Н.А. Лошаковой (1998), И.Н. Степанова, И.В. Флоринского, П.А. Шарого (1991), И.Н. Степанова (1980, 1986, 2003, 2006). В данных работах на конкретных примерах показаны возможности геометрического преобразования горизонталей в физические и геохимические поля.
Однако, все эти определения большей частью эмпирические и не являются достаточно точными, а потому нуждаются в переосмыслении в целях перевода их в теоретико-математическое знание. Используя теорию пластики рельефа, мы придаем рельефу принципиально иной смысл - потоковый. Это означает, что объект нашего исследования находится в динамике, он эволюционирует в пространстве и времени, а не является статичным элементом, как его представляют сейчас в теории точного земледелия. В нашем представлении рельеф и связанные с ним почвы являются величинами изменчивыми, текучими в пространстве и времени - потоковыми (высота, кривизна, крутизна, особенные точки - репеллерные, аттракторные, бифуркационные, подложка - инерци-альная система отсчета и др.), а не постоянными, неизменными, представленными элементарными почвенными ареалами. Почвенные системы и ландшафты должны рассматриваться в вечном движении.
Познание объекта с позиций потоковой структуры агроландшафта. Для формализации адаптивно-ландшафтного земледелия нам потребовалось привести научные доказательства того, что почвы ландшафтов имеют основания быть представленными в качестве истинной физической (не географической или почвенной) динамической модели. Элементы этой модели определяются не их положением на местности (хорологически), а дискретными ступенями в развитии единой целостности - потоково-динамической системы земной поверхности, — различными узловыми точками, которые обусловливают различные качественные свойства и формы движущегося земного вещества в поле гравитации. Динамическую модель потоковой системы земной поверхности, следуя теории пластики рельефа, можно описать математически, а затем на основе этих количественных описаний создать электронную программу. Такие программы сейчас созданы.
Пущинская школа (Ковда, 1983; Степанов, Лопачев, 1977; Лошакова, Чиргадзе, Мироненко, Шарый, 1993; Митусов, 2001; Лопачев, 1977, 1980, 2006, 2007; Винокуров, 2005, 2007 и др.) разработала количественные методы оценки и картографии агроэкосистем, которые позволяют считать картографический метод исследования одним из основных при изучении почв агроландшафтов на базе точных знаний физики и математики.
Эти разработки базируются на работах К.А. Салищева (1955, 1973, 1975, 1982), A.M. Берлянта (2005), Дж.К. Максвелла (1970), А. Эйнштейна (1965), П.К. Соболевского (1932), Б.П. Вейнберга (1932), Ю.К. Ефремова (1949), Й. Крхо (1973) и др. В результате впервые удалось представить почвенно-геологические тела и ландшафты в виде потоковых структур и использовать их в полевых и теоретических исследованиях для создания точных систем земледелия.
Понятие экономики в потокой интерпретации
Развитие прецизионного земледелия, как высокотехнологического наукоемкого производства обусловлено состоянием производительных сил социума и их размещением в пространстве и времени.
Социум изучается экономической географией, как часть более сложного целого - географической среды. Предмет экономическая география — это размещение или заполнение пространства. Но такое определение предмета неполное, индетерминистское. т.е. оно является предметом особой науки, а не географии в целом. В.А. Анучин (1972) утверждает, что географы-размещенцы нигде и ничего не разместили и размещением производственных сил не занимаются. Они просто изучают экономико-географические условия, которые по-разному формировались на разных территориях, объясняют причины этих различий и дают прогнозы возможных изменений в аналогичных условиях.
А. Геттнер (1905, 1930) считал предметом экономической географии - размещение только общественного производства. Эти теоретические споры не имели надежной методологии, которая позволила бы совместить природные и экономические исследования на единой объективной платформе. Одной из таких методик, получивших широкое признание, является теория центральных мест.
Понятие «Центральных мест» в потоковой методологии W.Christaller (Christaller, 1966) выявлены законы пространственного размещения социума (теория «Центральных мест»), раскрывающие условия улучшения организации общества в пространстве (рис. 28).
Под центральным местом понимается город или крупный центр для всех населенных пунктов данного района, обеспечивающий их главными товарами и услугами. В основу теории положены мельчайшие ячейки расселения, которые, расположены равномерно и образуют правильные треугольные сети. W. Christaller (1966) писал: «Я соединил на карте прямыми линиями города одинаковых размеров.... При этом карта заполнялась треугольниками, часто равнобедренными; расстояния между городами одинаковой величины были приблизительно равны и образовывали шестиугольники. Я установил, что в Южной Германии маленькие города очень часто и очень точно расположены на расстоянии 21 км один от другого.... Я, прежде всего, создал, абстрактную экономическую модель, хотя в действительности ее нигде нельзя встретить в чистой форме. Горы, различия в почвах, разная плотность населения, историческое развитие и политические факторы вносят отклонения в эти модели» (цитата по Саушкину, 1973).
Рыночные гексагональные зоны, W. Christaller (1966).
При таком равномерном размещении населения равномерно распределены и зоны сбыта, имеющие формы правильных шестиугольников (рис.29), что характеризуется наименьшими средними расстояниями для поездок в центр, где производятся покупки. У любого центра всегда находится зависимое от него одинаковое количество поселений (к), занимающих более низкую иерархическую ступень. При к=7 в сфере влияния каждой деревни должно быть 7 поселений, в сфере влияния каждого поселка 49 поселений и в сфере влияния каждого города 343 поселений. Для объяснения формирования разных услуг Кристалл ер вводит понятие «радиус реализации услуг и товаров», который будет различен для рыночных зон разного уровня.
Потоковые тематические мелкомасштабные карты
Потоковая геологическая карта кристаллического фундамента Русской платформы и местоположение пунктов наблюдений. Основные современные потоковые макроструктуры были заложены еще в процессе формирования кристаллического фундамента нашей планеты - начиная с архея и заканчивая протерозоем. Для этого нами методом пластики рельефа составлена по изолиниям абсолютных высот карта потоковых структур кристаллического фундамента Русской платформы (рис. 39). При сравнении карты (рис. 39) с аналогичной современных потоковых структур поверхности земли можно проследить взаимосвязь и процесс трансформации форм рельефа за все геологические периоды планеты. Так как это не входило в задачи наших исследований мы покажем лишь преимущества потоковых тематических геологических карт по сравнению с традиционными.
Обычно в геологической литературе дается вещественная оценка кристаллического фундамента и очень мало сведений о его структуре, особенно потоковой. Весь кристаллический фундамент сформировался за счет лавовых потоков, которые двигались под влиянием сил земного тяготения. В процессе постепенного охлаждения лавы сформировали своеобразную потоковую структуру. Такую структуру можно увидеть впервые на карте (рис. 38).
Рассмотрим общее представление о кристаллическом фундаменте, опираясь на данные в пределах Орловской области. Здесь фундамент залегает на глубине 200-500 м от поверхности земли. Наиболее близко к поверхности он подходит на Михайловском железорудном месторождении (южная граница Дмитровского района). Фундамент сложен метаморфическими породами архейского и протерозойского возраста, а также измененными интрузивами и эф-фузивами, залегающими среди них.
Породы архейского возраста подразделяются на две серии — обоянскую и Михайловскую. Они представлены бионитовыми гнейсами, слюдяными слан цами, кварцитами, амфиболитами, а также интрузивными породами кислого и основного состава. Эти породы распространены на всей территории области. Породы протерозойского возраста слагают две узкие синклинорные полосы и четко прослеживаются благодаря наличию в их составе высокомагнитных пород - железистых кварцитов. Эти породы объединены в Курскую серию, имеющую мощность 2000-2500 м. цветом) по гипсометрии поверхности фундамента.
Примерно в средней ее части залегают железистые кварциты в сотне метров, а выше и ниже их лежат различные по составу метаморфические сланцы, метаморфизированные эффузивные породы, песчаники, филлитовидные сланцы. Полосы железистых кварцитов на неровной поверхности кристаллического фундамента образуют крутые гряды, возвышающиеся в древнем рельефе на 80-100 м, так как они являются более устойчивыми к разрушению, чем вмещающие их породы. Протерозойские толщи, смятые в крутые складки, прорываются многочисленными интрузивными и жильными породами кислого и среднего состава.
Тектоника. Начиная с позднего, а местами с конца среднего протерозоя и до настоящего времени Русская платформа испытывает медленные вертикальные (эпейрогенические) движения, проявляющиеся в различных участках платформы с различной силой и скоростью. Уже на ранней стадии существования платформы ее фундамент был расколот на отдельные глыбы, дифференцированные движения которых обусловили первичные неровности в рельефе. Отсюда различие в характере послекарельского осадконакопления на различных участках платформы. Еще на ранней стадии, тектонически активной платформы, процессы разламывания эпикарельского фундамента сопровождались внедрением гранитных интрузий (рапакиви). Мощные внедрения гранитоидов происходили также на предшествующем этапе, как в архее, так и в протерозое.
Далеко за пределами Орловской области на северо-западе и юго-западе Русской платформы имеются большие площади обнаженного фундамента - это Балтийский и Украинский щиты. На остальной части платформы фундамент скрыт под более или менее мощным чехлом. Эта часть платформы называется Русской плитой. Участки плиты, отличающиеся преобладанием положительных движений (антеклизы), характеризуются высоким положением кровли кристаллического фундамента и небольшой мощностью перекрывающих платформенных отложений (чехла платформы).
Зависимость продуктивности агрофитоценозов от факторов интенсификации и положения в потоковых структурах
Задача ландшафтной карты (рис. 45,А) - дать подробное описание элементов природы: рельефа, горных пород, почв и растительности. Данная карта отражает хорологическую методологию. Задача ландшафтной карты (рис. 45,В) - дать такое же подробное описание элементов природы, но в динамике - на фоне движущегося потока. Это позволяет отобразить взаимодействие всех элементов природы и их взаимопревращение, обусловленное движением потока. Потоки формировались под влиянием перемещения природных вод (поверхностных, грунтовых и подземных) сверху вниз, создавая во время транспортировки взаимопревращения и сортировку твердого, жидкого и ионно-солевого материала. В результате образуются потоки почв, пород и в целом ландшафтов. В этом плане преимущества карты В (рис. 45) по сравнению с картой А (рис. 45) наглядны и не требуют дополнительных доказательств в виде легенды.
В основу ландшафтной карты В (рис. 45) заложены формы земной поверхности, выделенные по горизонталям топографических карт количественным методом - пластики рельефа. Они образуют жесткий каркас из потоков, который может также служить основанием для других тематических карт: геологической, почвенной, геоботанической, микроклиматической. Это не статический, как на карте А (рис. 45), а динамический каркас земных потоков. Здесь формы показаны в прошлом и настоящем движении. Они образованы из земных масс, направление, состояние (начало, середина, концевая часть) и размер которых позволяют делать более достоверные прогнозы - будущее о свойствах почв и ландшафтов. Формы движущихся в поле земного тяготения потоков являются главным критерием выделения ландшафтов.
Следующий критерий выделения ландшафтов — гипсометрические уровни. Наиболее темным красным цветом показаны самые высокие местоположения ландшафтов, желтым - переходные к низким и зеленым - самые низкие. В соответствии с формой потоковых систем и их высотами показано не только распределение растительности, почв, горных пород, но и их взаимопревращения.
На карте В (рис. 45) видим дальнейшее развитие теории ландшафтов, что стало возможным с внедрением компьютерной техники. Сами узоры потоков (рис. 45,В), без помощи подрамочных рассуждений, легенд и экспликаций, указывают на такие особенности ландшафтов, которые скрыты в недрах выде-лов традиционной ландшафтной карты А (рис. 45). Все потоки устремлены своими концевыми частями к руслу р. Москва. Это стремление, видимо, имело место в карбоновое и меловое время, когда данная местность представляла собой теплое и мелководное море. Эта тенденция движения сохранилась в третичное время, а также в плейстоцене, когда ледники совершали свое движение по плоским водоразделам, сложенным плотными карбоновыми и меловыми породами. Так по пластике рельефа читается история.
Самым низким местом — аттрактором - в течение длительного геологического времени (карбон, мел), видимо, был современный центр Москвы, представленный ныне холмом, окруженным со всех сторон реками Москва, Яуза и Химки. Сюда в аттрактор с обширных водосборных территорий, сбрасывался твердый осадочный материал в большом количестве, что привело к образованию (возвышенности) холма (не без помощи тектонических движений), на котором был основан город Москва. Данный холм имеет водораздел широтного направления, где в настоящее время размещены железнодорожные вокзалы столицы (Казанский, Ленинградский, Ярославский, Рижский) и проходит северовосточная часть Ленинградского проспекта. Этот холм состоит из центральной вершинной гряды, от которой на юг и на север расходятся семь потоков-валов. Это число 7 позволило говорить, что Москва стоит на семи холмах. В юго-восточной части столицы, границы которой на картах показаны черной линией овала, находятся ландшафты с еще одной более высокой и крупной возвышенностью - Теплостановской (высота 255 м). От ее точечной вершины расходятся во все четыре стороны (С, Ю, 3, В) мощные потоковые структуры, каждая со своей геолого-геоморфологической спецификой. На северном потоке Теплостановской возвышенности расположен Московский университет. Река Москва - это линейный аттрактор; он притягивает поверхностный и подземный сток воды с обширных площадей. За пределами Москвы в юго-восточной части карты видим еще один крупный аттрактор на месте слияния рек Пахра и Десна (г. Подольск). Второй аттрактор расположен в месте впадения р. Пахры в р. Москва.
Анализ распределения потоковых структур карты г. Москвы и ее окрестностей показывает, что эта территория является центром аккумуляции водного стока, имеющего общее направление с северо-запада, запада и юго-запада на юго-восток. Но за пределами восточной границы города этот мощный поток поверхностных и подземных вод встретил механическую преграду в виде валов-потоков, следующих с севера на юг. Эта естественная преграда создала условия для накопления застойных вод, привела к формированию лугов и болот, которые восточнее приобрели характер сплошных болот с образованием мощных торфяников (Мещера).
