Почвенные карты

Почвенная карта — графическое изображение на картографической основе в определенном масштабе пространственного размещения почвенных разностей на любой территории. На ней показывают почвы с присущими им свойствами. Почвенная карта обобщает результаты почвенных исследований; она должна быть точной, так как от этого зависит эффективность агрономической интерпретации.

Точность карты — степень соответствия размещения почв на карте размещению их в природе. Она зависит от принятой классификации подразделений почв, предельно допустимого смещения границ почвенных контуров, отображенных на карте по отношению к положению их в натуре, и площади наименьшего контура, подлежащего отображению на карте.

По масштабам, содержанию и назначению почвенные карты разделяют на следующие категории: детальные (масштаб от 1 :5000 до 1 :2 000 и крупнее), крупномасштабные (масштаб от 1:10 000 до 1: 50 000), среднемасштабные (масштаб от 1: 100 000 до 1 :300 000), мелкомасштабные (масштаб от 1 : 300 000 до 1:1 000 000), обзорные (масштаб мельче 1 : 1 000 000).

Детальные почвенные карты составляют для решения специальных задач при проведении научно-исследовательских работ на опытных станциях, сортоучастках и опытных полях, плантациях многолетних насаждений, составлении проектов озеленения населенных мест с целью полного учета различий между почвами.

Крупномасштабные почвенные карты являются основным видом почвенных карт для различных хозяйств как рабочий документ для планирования и проведения агротехнических и мелиоративных работ, для организации рационального режима использования территории. На этих картах изображают группы почв вплоть до видов и разновидностей, что весьма важно при внутрихозяйственном землеустройстве, разработке конкретных мероприятий по повышению почвенного плодородия.

В таежно-лесной зоне почвенные исследования проводят в масштабе 1:10 000, в лесостепной — от 1:10 000 до 1 : 25 000, в степной — 1 :25 000. При большой пестроте почвенного покрова или же значительном распространении эродированных почв картографирование проводят в масштабе 1:10 000. В хозяйствах пастбищно-животноводческого направления, расположенных в степных, сухостепных и полупустынных зонах, почвенные исследования проводят в масштабе 1 : 50 000, реже 1 : 25 000. В горных земледельческих районах в зависимости от местных условий масштаб почвенных карт пахотных земель выбирают 1:10 000, а пастбищных угодий — от 1 : 25 000 до 1 : 50 000. При обследовании территории пригородных зон, орошаемых и осушаемых земель, при выделении участков под сады, виноградники, опытные поля применяют карты с масштабом 1 : 5000, 1 : 2000 и крупнее. В зависимости от интенсивности использования в пределах одного хозяйства на разных участках применяют карты разных масштабов.

Среднемасштабные почвенные карты составляют для административных районов, округов, небольших областей. Они необходимы при выборе территорий для размещения сельскохозяйственных предприятий, ферм, выполнения строительных работ, использования земельных ресурсов и прогнозирования их изменений, обоснования перспективы развития сельского хозяйства в районах и областях.

Мелкомасштабные почвенные карты составляют для крупных административных областей, республик, небольших государств, для планирования сельскохозяйственного производства в этих регионах, разработки мелиоративных и лесохозяйственных мероприятий, учета земельного фонда и др.

Обзорные почвенные карты отражают общие закономерности почвенного покрова по природным зонам отдельных стран, континентов. Их используют для приблизительного учета земельного фонда, учебных целей.

Почвенные карты содержат следующие элементы: ситуацию картографической основы и почвенной карты (почвенные контуры, значки, индексы внутри них, отражающие почвы, гранулометрический состав и др.); зарамочное оформление — наименование карты, хозяйства, района, области, республики или страны указывают вверху с левой стороны, а масштаб — ниже наименования карты; записи о том, кто и когда проводил почвенные исследования, информацию о составителях, использованную основу, условные обозначения (номер по порядку, индекс, раскраска, наименование почв, гранулометрический состав, почвообразующие и подстилающие породы, условия их залегания по рельефу, тип и степень увлажнения, уровень залегания грунтовых вод и степень их минерализации, тип и степень засоления, солонцеватость и эродированность, площадь в га и %).

Изучение почвенных карт начинают с масштаба и года их составления. Затем детально изучают легенду (условные обозначения). Внимательно рассматривают все таксономические единицы почв и способы их изображения (окраска, штриховка, индексы), выявляют характер и закономерности пространственного распространения почв, взаимосвязи их с рельефом, растительным покровом и почвообразующими породами. При неоднородности почвенного покрова отмечают ее характер: пятнистость, сочетания, комплексы, мозаики, ташеты. Дают характеристику всем почвенным разновидностям, изучают степень развития и вид эрозии, степень каменистости, наличие заболоченных почв, а для южных регионов — солонцов и солончаков. В заключение составляют систематический список почв с учетом приуроченности их к элементам рельефа и сельскохозяйственным угодьям.

Картографирование почв состоит из трех этапов: подготовительного или камерального предполевого, полевого и камерального послеполевого.

В подготовительный этап (период) определяют цели, общие задачи, объекты, масштабы почвенной съемки, подготавливают необходимые материалы, топографическую основу, аэро- и космические снимки, собирают литературные и фондовые сведения о рельефе, почвообразующих породах, почвенном и растительном покрове, геологии, гидрогеологии и пр. В задачу этого периода входит и решение всех вопросов, связанных с методикой, техникой и организацией последующих работ.

В полевой период непосредственно изучают почвенный покров в поле, закладывают почвенные разрезы, проводят описание их профилей, отбирают почвенные образцы по генетическим горизонтам для проведения анализов, выделяют почвенные контуры, изучают геологию, рельеф, почвообразующие породы, уровень залегания грунтовых вод, поверхностные воды, состояние растительности и т. д., а также составляют предварительную почвенную карту.

В камеральный период проверяют и систематизируют материалы полевых исследований, проводят анализы почвенных образцов, окончательную редакцию и оформление почвенной карты, составляют картограммы и отчет (почвенный очерк), содержащий характеристику природных условий и почв, рекомендации по рациональному использованию почв.

При крупномасштабном почвенном обследовании предусматривают рекогносцировочные маршруты и почвенную съемку. Картографирование проводят путем описания почвенных профилей и диагностики почв по разрезам (основные и полуразрезы) с уточнением границ между почвенными выделами по прикопкам. Разрезы закладывают на всех элементах рельефа, с учетом всего разнообразия почвообразующих пород и растительности. На равнинных степных и полупустынных территориях при однородном почвенном покрове, невысокой комплексности или пятнистости (1-я категория сложности) разрезы размещают в шахматном порядке или параллельно по маршруту движения соответственно инструктивным нормам для масштаба съемки. При более сложном рельефе и комплексном почвенном покрове (2...4-я категории сложности) разрезы располагают по линии почвенно-геоморфологических профилей. На сильно расчлененных территориях с комплексным и пятнистым почвенным покровом (4...5-я категории сложности) разрезы размещают в виде «петель» на всех междуречьях и межбалочных водоразделах.

Почвенные разрезы бывают основные, или полные, полуямы и прикопки.

Основные (полные) разрезы закладывают на типичных для данных условий элементах рельефа для всестороннего изучения почв и почвообразующих пород. С помощью этих разрезов устанавливают типы, подтипы и роды почв, основные закономерности их изменения в зависимости от рельефа и почвообразующих пород. Основные разрезы вскрывают почвенные горизонты и не измененную почвообразованием материнскую породу, поэтому глубина зависит от глубины проникновения почвообразовательных процессов; в разных зонах она различна. Так, в условиях дерново-подзолистой зоны глубина таких разрезов 150...200 см, в лесостепной и черноземной — 200...250, в каштановой — около 150 см. В тундровых почвах она ограничивается глубиной залегания вечной мерзлоты, а на почвах гидроморфного ряда — уровнем грунтовых вод. При специальных почвенно-мелиоративных исследованиях, при выборе участков под многолетние плодовые насаждения глубину разрезов доводят путем добуривания до 4...6 м и более с целью выявления уровня фунтовых вод, смены пород, наличия солевых горизонтов и т. д. Из основных почвенных разрезов по генетическим горизонтам и из почвообразующей породы отбирают образцы для анализов в лаборатории. Количество разрезов зависит от масштаба съемки и категории сложности рельефа. Например, при масштабе 1:10 000 и 3-й категории сложности на один разрез приходится 18 га, при масштабе 1 :25 000 - 50 га, при масштабе 1 : 50 000 — 110 га.

Почвенные полуямы (полуразрезы) закладывают для установления видов и разновидностей почв или для подтверждения данных о распространении типов или подтипов почв. Их глубина составляет в дерново-подзолистой, лесостепной и черноземной зонах 100... 150 см, а в остальных — 75... 100 см для вскрытия всех генетических горизонтов. При выявлении существенных отличий в морфологии почвенного профиля данный полуразрез углубляют до основного разреза с целью выделения нового контура.

Прикопки закладывают для определения границ распространения почвенных контуров. Их глубина колеблется от 30...50 до 60...75 см, что позволяет вскрыть лишь верхние горизонты, а следовательно, судить о мощности гумусового и элювиального горизонтов, о степени оподзоленности, солонцеватости, оглеенности, эродированности, окультуренности почв.

Описание разрезов проводят в специальных журналах (дневниках), указывая их местоположение, для чего привязывают к двум видимым постоянным ориентирам. Обязательно дают геоморфологическую характеристику участка, на котором заложен разрез, описывают общий состав и состояние растительности, хозяйственное использование. На топографическую основу разрезы наносят с точностью ±3мм при масштабе 1 : 10 000 и ±1,5 мм при масштабе 1 : 25 ООО. Границы почв, установленные на местности, также переносят на эту основу и проводят по горизонталям или параллельно им.

Таким образом, сущность картографирования заключается в заложении почвенных разрезов (основных, полуям и прикопок) при соотношении 1:4:5 при работе с топографической картой с одновременным изучением факторов почвообразования, привязкой разрезов и нанесением их на топографическую основу; в морфологическом описании почвенных профилей, диагностики почв и взятии почвенных образцов на анализ; в нахождении границ между разными почвами и нанесении их на картографическую основу, то есть в составлении почвенной карты, отображающей размещение почв в натуре. Допустимая точность проведения границы между почвенными выделами при съемке в масштабе 1 : 10 000 для средней категории сложности составляет 50 м на местности, при масштабе 1: 25 000 — 100 м.

В последнее время при картографировании почв в основном используют аэро- и космические материалы (снимки, фотокарты). Произошла замена традиционного картографирования с поэтапной генерализацией, распознаванием и измерением исследуемого объекта по его изображению, что существенно сократило время и повысило качество карт. При создании карт с использованием аэро- и космических материалов прежде всего выявляют взаимосвязи между почвами и условиями почвообразования и их фотоизображением на снимках. На основе установленных корреляций между почвами и условиями почвообразования дешифрируют аэро- или космические снимки. Следует отметить, что до начала дешифрирования снимков составляют карту-схему ландшафтного районирования по структуре фотоизображения, а затем уже в пределах выделенных районов проводят контурное дешифрирование, то есть разделение почвенного покрова на выделы по фотоизображению.

Дешифрирование снимков — опознавание и определение изучаемых объектов, в том числе и почв, по их изображению на снимках, на которых фиксируют главным образом рельеф и растительность, посредством которых судят о природе и распространении почв. Различные объекты дешифрируют по рисунку фото изображения, текстуре, форме и размеру контура, тону или цвету и др. Однако в каждой зоне имеются почвы, которые можно дешифрировать непосредственно по аэро- и космическим снимкам без использования косвенных признаков (например, пойменные и болотные почвы, солончаки, солонцы, пески). После дешифрирования выполняют идентификацию выделенных контуров, вернее определяют одинаковые выделы, составляют почвенную карту-гипотезу, выбирают рекогносцировочные маршруты и ключевые участки.

В поле на ключевых участках устанавливают дешифровочные признаки для почвенных выделов всех подразделений легенды, определяют генетическое содержание выделов каждой идентификационной группы, выделенной на карте-гипотезе. По результатам этих работ составляют полевую почвенную карту ключевого участка и дают условные обозначения к ней. На внеключевой территории закладывают разреженную сеть разрезов для проверки надежности установленных дешифровочных признаков и недостоверно дешифрируемых выделов. В камеральный период составляют авторский оригинал почвенной карты.

Среднемасштабное картографирование проводят с привлечением материалов аэро- и космической съемки. Составительские работы начинают с классификационного обобщения почвенных таксонов, выделенных на крупномасштабных почвенных картах, и составления списка почв, подлежащих выделению на среднемасштабной почвенной карте. Затем приступают к пространственной генерализации почвенного покрова, используя разнообразный картографический материал. При анализе применяют системный подход, который ориентирует исследование на раскрытие целостности объекта, на выявление многообразных типов его связей и сведение их в единую теоретическую картину, то есть на рассмотрение почвы и других компонентов ландшафта со всеми их взаимосвязями.

Максимальный информационный объем содержится на снимках и космофотокартах масштаба 1 : 200 000, на которых отчетливо воспроизводятся главные типы рельефа в виде определенных рисунков, их комплексов и сочетаний, представляющих собой скелет сложной структуры фотоизображения. Основой дешифрирования снимков и фотокарт служит структурно-геоморфологический метод познания основных древних типов рельефа земной поверхности. Фотокарты среднего масштаба дают возможность нагляднее дифференцировать структуру фотоизображения, что помогает выделить округа, районы, подрайоны. Космические снимки масштаба 1 :200 000 позволяют выявить границы между отдельными почвенными ареалами, так как важна структура отдельных элементов рельефа, текстура рисунка. Тональность необходима для выделения деградированных участков.

Содержание выделенных контуров определяют с помощью всех данных прежних лет по почвам, растительности, геологическому строению, геоморфологии, гидрологии, использованию земель, а также различных карт, приведенных к единому масштабу для целей индикационной локализации (выявления связей почв с факторами почвообразования). На малоизученных территориях весьма важны так же, как и при крупномасштабном картографировании, дешифровочные признаки, установленные на ключевых участках путем дешифрирования информативных космических снимков.

Необходимо проводить и полевую проверку камерального дешифрирования снимков и фотокарт. Такая работа дает результаты при применении экологического метода картирования почв на ключах и при маршрутных наблюдениях: изучение почв на линиях инструментальной нивелировки длиной 0,5...5,0 км с закладкой почвенных разрезов на всех основных элементах рельефа с подробным описанием почвенного и растительного покровов.

При проведении экстраполяции уточненного содержания выделов на ключах на внеключевую часть обязательно применение метода географической локализации при выделении почвенных контуров, так как надо строго придерживаться природных рубежей и соблюдать определенную последовательность при разделении почв. Более подробную индикацию применяют в соответствии с тем или иным рисунком фотоизображения и фототоном, определенным для типов, подтипов, родов, видов и разновидностей почв на ключевых участках.

Следует составлять предварительную карту и легенду к ней, которую создают на основе сводных списков почв с учетом замечаний, полученных при полевых и лабораторных исследованиях. Почвы систематизируют, группируют по генетическим типам и располагают в легенде в соответствии с географией их распространения. Одновременно разрабатывают буквенно-цифровые индексы для почв, цветовую и красочную шкалу.

Для контроля содержания выделов внеключевой части районов необходимо проводить полевую проверку предварительной почвенной карты методом почвенно-географического прогнозирования. Окончательный авторский оригинал составляют при использовании всех картографических материалов, данных проверок в поле, с учетом всех поправок в процессе работы над ними.

При традиционных методах, когда создание почвенных карт проводят путем последовательной генерализации крупномасштабных картографических материалов, требуются большие затраты времени и средств. Составление же средне- и мелкомасштабных карт с применением аэро- и космических снимков дает большой выигрыш во времени, высокий экономический эффект за счет уменьшения на 10...20 % затрат труда и материалов на единицу продукции.

При крупномасштабном картографировании различных хозяйств почвенную карту сопровождают картограммами и почвенным отчетом, в котором приводят таблицы с результатами агрохимических анализов почв (содержание гумуса в пахотном слое и запасы его во всей толще гумусового слоя; рН солевой вытяжки и гидролитическую кислотность в таежно-лесной и буроземно-лесной зонах; реакцию почвенного раствора в лесостепной, сухо-степной и полупустынной зонах; сумму поглощенных оснований, степень насыщенности основаниями и емкость поглощения; содержание валового азота, фосфора, калия и натрия; подвижных соединений азота, фосфора и калия). Для засоленных почв обязательно проводят анализ водной вытяжки, а для солонцеватых почв и солонцов определяют содержание обменного натрия.

Картограммы бывают весьма разнообразными в зависимости от решаемых с их помощью задач, местных условий, направления хозяйств. На картограммах изображают пространственное размещение почв с определенными количественными показателями отдельных признаков или свойств, наиболее важных в производственном отношении.

По целевому назначению выделяют следующие виды картограмм: обобщающие и конкретизирующие почвенную карту (картограмма агропроизводственной группировки почв и рационального использования земель); детализирующие почвенную карту, на которых показаны свойства, не получившие отображения на почвенной карте (картограмма гумусированности почв и мощности гумусового слоя, глубины залегания и минерализации грунтовых вод и др.); дополняющие почвенную карту, на которых отображено пространственное размещение отдельных количественных показателей (например, картограммы содержания в почвах доступных форм фосфора и калия, каменистости, эродированных почв и мероприятий по борьбе с эрозией).

Кроме того, все картограммы разделяют на общие, составляемые для всех зон, и региональные, составляемые для одной или нескольких зон или же в зависимости от особенностей условий и направления хозяйств. Общими являются картограммы агропроизводственной группировки почв, бонитировки почв, агрохимические (отображают содержание подвижных форм фосфора и калия), а региональными — картограммы эродированности почв и противоэрозионных мероприятий, кислотности почв (рН_С0Л), гранулометрического состава, содержания гумуса, переувлажнения почв, засоленности почв и грунтов, глубины залегания и минерализации грунтовых вод, каменистости почв, солонцов и солонцеватых почв и др.

При составлении картограммы бонитировки почв учитывают их свойства и среднюю многолетнюю урожайность основных сельскохозяйственных культур. На основании балльной оценки почвенных разновидностей или агропроизводственных групп на картограмме выделяют от 5 до 10 классов пригодности земель.

На картограмме эрозии почв отражают эрозионно опасные территории, в различной степени эродированные почвы (смытые, дефлированные), с развитой линейной водной эрозией. Выделяют слабо-, средне- и сильноэродированные почвы, а также приводят рекомендации по проведению противоэрозионных мероприятий.

Картограмму каменистости составляют для территорий, отличающихся значительной завалуненностью или щебнистостью, выделяя контуры каменистых почв, степень каменистости, размер камней и их положение (в профиле, на поверхности).

Агрохимические картограммы отражают содержание подвижных форм калия и фосфора, легкогидролизуемого азота, кислотность почв.

В почвенном отчете (очерке) дают оценку природных условий (факторов почвообразования), состава и свойств почв, характера антропогенного воздействия, их продуктивности, рекомендации по рациональному и эффективному использованию и охране почв.