МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени

академика Д.Н. Прянишникова»

Кафедра почвоведения

О.А. Скрябина

Полевая учебная практика по картографии почв

Учебное пособие Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по агрономическому образованию в качестве учебного пособия для студентов обучающихся по направлению 020701.6 «Почвоведение»

Пермь ФГБОУ ВПО «Пермская ГСХА»

УДК 633:631. Рецензенты:

Доктор сельскохозяйственных наук Е.М. Митрофанова, Пермский НИИ сельского хозяйства Скрябина О.А. Полевая учебная практика по картографии почв;

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, ФГБОУ ВПО «Пермская ГСХА»

Учебное пособие составлено в соответствии с программой курса «Картография почв» студентов очного отделения, обучающихся по специальности 02 07 01.6 «Почвоведение»

Методическое пособие содержит характеристику этапов прохождения практики, методика полевого крупномасштабного картографирования почв в условиях зоны южной тайги и оформления полученных в период практики материалов.

Содержание Стр.

1. Цель и задачи учебной полевой практики по картографии почв 2. Подготовительный период 2.1 Сбор и изучение материалов о почвах и условиях почвообразования 2.2 Подготовка картографической основы для проведения полевых почвенных исследований 2.3 Изучение систематического списка почв 2.4 Комплектование полевого снаряжения 3. Полевой период 3.1 Рекогносцировочное знакомство с территорией проведения практики 3.2 Закладка почвенных разрезов 3.3 Морфологическое описание разрезов и установление классификационной принадлежности почв 3.4 Взятие почвенных образцов, почвенных монолитов 3.5 Установление границ почвенных разновидностей, составление полевой почвенной карты 3.6 Изучение факторов почвообразования на территории картографирования 3.7 Предварительная обработка полевых материалов 3.8 Сдача и приемка работы 4. Камеральный завершающий период 4.1 Выполнение анализов почвенных образцов 4.2 Составление авторского оригинала почвенной карты 4.3 Составление картограммы агрономической группировки почв 4.4 Написание и защита отчета Словарь терминов и персоналий (глоссарий) Список литературы Приложение 1. Ботанико-географические районы Пермского края Приложение 2. Показатели климата Пермского края Приложение 3. Систематический список почв Пермского края Приложение 4. Сопоставление терминов классификации почв 2004 и 1977 г.

Приложение 5. Морфологические свойства почвенных горизонтов Приложение 6. Формы ведомостей для описания ям, полуям, прикопок Приложение 7. Геоморфологический анализ территории почвенного обследования Приложение 8. Геологическое строение Пермского края Почвенное картографирование является важнейшей составной частью информации об окружающей среде и в первую очередь о почве как о главном средстве сельскохозяйственного производства.

По самой природе объекта почвенная съемка не может считаться простой технической операцией по перенесению на план границ различных почв. Она представляет собой исследование, в котором различные технические приемы являются лишь средством выражения результатов произведенных специальных исследований. Поэтому почвенное картографирование требует от студентов достаточной теоретической подготовки в области почвоведения и большой наблюдательности.

Материалы почвенного картографирования (почвенная карта, картограммы) находят широкое практическое применение. Они необходимы при разработке агротехнических, мелиоративных и противоэрозионных мероприятий, внутрихозяйственном землеустройстве и введении правильных севооборотов, проведении бонитировки земель и земельного кадастра.

В связи с возрастанием антропогенной нагрузки все большую значимость приобретают проблемы охраны почвенного покрова, который является важнейшим компонентом биосферы, выполняя целый ряд планетарных экологических функций (биоэкологической, биоэнергетической, контактно-регуляторной, газовой, санитарной и т.д.).

Почвенное обследование должно дать информацию о тех свойствах почв, которые определяют способность почв к устойчивости и саморегулированию (содержание гумуса, гранулометрический состав, минералогический состав и т.д.).

При картографировании должны находить отражение подлежащие оптимизации свойства как природные (повышенная кислотность, недостаточная обеспеченность элементами питания), так и являющиеся следствием неблагоприятных антропогенных воздействий (эродированность, различными поллютантами и т.д.).

В конечном итоге полученные при почвенном картографировании сведения используются при охране и повышении плодородия почв.

В данном методическом пособии содержится характеристика всех составных частей (этапов) выполнения работ по картографированию почвенного покрова в период летней учебной практики, цели и задачи которой излагаются в следующем разделе.

Список литературы включает публикации, которые использованы при составлении данного методического пособия, а также рекомендуются студентам для самостоятельного изучения.

1. Цель и задачи учебной полевой практики Данная практика является важным этапом приобретения студентами профессиональных навыков в области почвоведения.

Основная цель – овладение всеми элементами методики крупномасштабного картографирования, которое включает камеральный подготовительный, полевой и камеральный завершающий периоды.

В ходе практики студент учится:

- устанавливать корреляцию между локальными факторами почвообразования и генетическими свойствами почв;

- выбирать оптимальные варианты расположения в пространстве «точек опробования» (разрезов, полуям, прикопок);

- уметь максимально подробно описывать генетические горизонты по морфологическим признакам и определять классификационную принадлежность почв;

- соблюдать стандартные требования при отборе почвенных образцов;

- определять название почвообразующей породы;

- находить пространственные границы почвенных разновидностей и отражать их на топографической основе;

- описывать природные факторы почвообразования;

- иметь представление о структуре почвенного покрова территории картографирования;

- проводить камеральную обработку полевых материалов, вносить необходимые коррективы на основании аналитических данных;

- составлять рекомендации по рациональному использованию и повышению плодородия почв.

Качество проведения полевых работ в значительной мере зависит от их предварительной подготовки.

В этот период проводятся следующие виды работ:

- сбор и изучение материалов о почвах и условиях почвообразования территории проведения практики;

- подготовка картографической основы для проведения полевых почвенных исследований;

- знакомство с методическими указаниями и инструкциями, касающимися производства почвенных работ, систематическим списком почв;

- комплектование полевого снаряжения.

2.1 Сбор и изучение материалов о почвах и условиях почвообразования территории проведения практики Предварительное знакомство с природно-экономическими условиями лучше начинать с общей физико-географической литературы. Установив местоположения и координаты подлежащей обследованию территории, именно по ней подбирают литературу. Необходимо изучить не только опубликованные, но и фондовые материалы: рукописи, отчеты, пояснительные записки к картам предшествующих лет и т.д.

Литература, посвященная растительности, может дать существенный материал для суждения о процессах почвообразования и природных особенностях территории. Необходимо также знание материалов по геологии, дающих информацию о подстилающих и материнских породах.

Рельеф предварительно изучается по топографическим картам с горизонталями по имеющейся геоморфологической литературе. Материалы по климату дают возможность создать представление о водном и тепловом режимах почв, а также агрономически правильно охарактеризовать территорию.

В данном методическом пособии приводится список литературы, которую можно использовать при предварительном изучении природных условий, а также приложения: 1 – ботанико-географические условия Пермского края; приложение 2 – сведения о климатических показателях.

В подготовительный период желательно использование почвеннокартографических ГИС-технологий для получения информации о районе полевых работ. Геоинформационная система (ГИС) – это аппаратнопрограммная интерактивная система, предназначенная для сбора, хранения и обработки (в том числе визуализации) пространственно-ориентированных данных. ГИС могут быть выполнены на различных носителях, чаще всего электронных. Оболочка ГИС обеспечивает геореференсацию, т.е. обладает способностью определять географические координаты земной поверхности в любой точке покрытия.

геоморфологические карты, карты растительности, четвертичных (антропогеновых) отложений, лесотаксационные, торфяного фонда, климатические, разных видов районирования. Карты ГИС дают возможность создавать новые карты как объединение и пересечение уже существующих. Совмещение карт позволяет произвести пространственную выборку для полигонов одной карты по материалам другой, т.е. почвовед получает максимально сконцентрированную информацию о природных условиях интересующей его территории.

2.2 Подготовка картографической основы для проведения Картографической основой, на которой будет составляться почвенная карта, а дальнейшем и картограммы, являются топографическая, а также аэрокосмические материалы.

В условиях таежно-лесной зоны используется топографическая карта с горизонталями М 1:10 000, соответствующая масштабу почвенного обследования. Однако, на такой топографической основе невозможно отобразить пространственную неоднородность (структуру) почвенного покрова. Поэтому для небольших землепользований осуществляется переход к почвенному картографированию в масштабе 1:5000. Территории опытных полей, участков, предназначенных для поведения мелиоративных работ, размещения садов, овощных севооборотов, картографируются в М 1: 2000 с использованием топографической карты на бумажных носителях соответствующего масштаба. По топографической карте студенты должны уяснить общие границы территории предстоящей практики, по условным знакам уточнить местоположение и конфигурацию лесных массивов, гидрографической сети, болот, сенокосов, пастбищ, пашни, населенных пунктов, дорожной сети.

Незаменимы при проведении границ между почвами. Наиболее часто используются такие материалы аэрофотосъемки, как контактные отпечатки (аэрофотоснимки), отпечатанные непосредственно с аэрофотопленок и поэтому содержащие наиболее четкое изображение компонентов ландшафта. Аэрофотоснимки имеют размеры 1818, 2424, 3030 см, также варьирует их масштаб: 1:15 000, 1:17 000, 1:20 000.

С 2010 г. в Интернете открыт геопортал «Роскосмоса», в котором можно получить космические снимки высокой разрешающей способности, ежедневно обновляющиеся в режиме online, причем имеющие масштаб почвенного картографирования.

Однако нужно учесть, что перечисленные выше материалы дистанционного зондирования в лучшем случае отображают поверхность почвы. Для их использования необходимо произвести процедуру дешифрирования, используя для этого прямые и косвенные признаки.

Свойства объектов земной поверхности, изображающиеся на аэрофотоснимках, - прямые признаки дешифрирования. К ним относятся размер, форма, тон или цвет на цветных аэрофотоснимках и рисунок фотоизображения, т.е. вид сверху поверхности природного контура или его структура, тень фотоизображения. Они позволяют непосредственно, путем рассматривания аэрофотоснимков, опознавать объекты местности, природные контуры, те или иные явления и процессы.

Размер объекта, или природного контура, служит важной характеристикой. По материалам аэрофотосъемки, путем измерения можно определить длину, ширину, площадь объектов, протяженность природного контура.

Разрешающая способность аэрофтоснимков очень большая (0,03 мм), поэтому на них отображаются мельчайшие детали местности. Гораздо меньше разрешающая способность человеческого глаза (0,08 мм).

Сравнивать же две мельчайшие величины глаз может при размерах их в 0, мм. Одной десятой миллиметра на аэроснимке в различных масштабах соответствуют следующие величины на местности:

Масштабы 1:5000 1:10000 1:15000 1:20000 1:25000 1:35000 1: в натуре, Размер как прямой признак дешифрирования приобретает большое значение в тех случаях, когда два или несколько объектов, фотоизображения, отличаются по размеру. Например, при характеристике по аэрофотоснимкам некоторых форм линейной эрозии (потяжины, ложбины) для их разделения используется размер;

при дешифрировании состава древостоев определение размеров проекций крон деревьев по аэрофотоснимкам также имеет большое значение.

поверхности передается на аэрофотоснимках по законам центральной проекции. В соответствии с этим форма объектов, имеющих третье измерение - высоту, несколько изменяется в пределах аэроснимка в зависимости от удаленности от главной его точки. Получение сведений при помощи стереоскопических приборов также затруднительно ввиду непривычной для дешифровщика передачи формы объектов на аэрофотоснимках в ракурсе «вид сверху».

Форма фотоизображения плоских объектов земной поверхности, как природных, так и антропогенных, на плановых аэрофотоснимках подобна их форме на местности. Форма фотоизображения объектов является, как правило, достоверным признаком дешифрирования.

По форме фотоизобра фотоизображения в большинстве случаев природные объекты местности отличаются от объектов антропо антропогенных (созданных в результате деятельности человека). Для последних характерны геометрически правильные формы прямолинейные границы или отрезки их. Для линейных объектов часто отмечается постоянство размеров поперечников на большом протяжении.

Форма фотоизображения природных объектов на аэрофотоснимках, так же как и в натуре, отличается большим раз от очень неопределенной до вполне четкой и конкретной. Границы их контуров бывают извилистыми криволинейными, плавными и изредка прямолинейными. Форма фотоизображения природных объектов часто прямолинейными определяется особенностями рельефа территории.

Рисунок 1 - Стандартная семибалльная шкала тонов черно-белой гаммы поверхности. Например светлый тон соответствует более ярким объектам.

При дешифрировании аэрофото сравнения со стандартной шкалой. Число тонов черно-белой гаммы, пебелой редаваемое фотобумагой и воспринимаемое человеческим глазом, сравнительно невелико В процессе дешифрирования предлагается пользоваться шкалами в семь - десять градаций. По семибалльной шкале (рис. 1) выделяются следующие тона: 1 - белый (очень светлый 2 - светлый;

3 - светло-серый; 4 - серый 5 - темно-серый; 6 - темный; 7 - чер темный), соответствующий наибольшему почернению фотобумаги Тон фотоизображения зависит от многих причин, обусловленных свойствами фотографируемых объектов, условиями аэрофотосъемки, типом аэрофотоматериалов. К. свойствам объектов, определяющим тон относится их яркость. Таким образом светлоокрашенные объекты, обладаю наибольшими коэффициентами яркости, изображаются белым или светлыми тонами (корковый и пухлый солончаки и т.д.), темноокрашенные объекты – темными тонами (чернозем зеленый луг и т.д.).

Одни и те же объекты в сухом состоянии отличаются большей яркостью и изображаются более светлыми тонами, во влажном — меньшей яркостью и изображаются более темными тонами.

К условиям съемки влияющим на тон фотоизображения, относится степень освещенности земной поверхности во время съемки. Зависимость между степенью освещенности объектов и тоном фотоизображения прямая, т. е. одни и те же объекты наиболее освещенные, изобразятся более светлыми тонами менее освещенные - более темными тонами.

Тон фотоизображения тех или иных объектов варьирует в зависимости от типа аэрофотопленок Поэтому при дешифрировании, при описании признаков дешифрирования, при сравнении результатов дешифрирования с литературными данными необходимо учитывать тип пленок.

Тон фотоизображения - многозначный признак, так как в зависимости от вышеперечисленных условий одинаковые объекты могут изображаться различными тонами, а разные объекты - одинаковыми.

собой вид объекта земной поверхности при рассматривании его сверху.

Рисунок - один из наиболее достоверных и устойчивых дешифровочных признаков. Он бывает бе природный контур изображается на снимках одним тоном Последний тоном.

характерен для фотоизображения спокойной водной поверхности луговой растительности, почв дернового типа почвообразования, солончаков и т. д.

Преобладающее большинство рисунков фотоизображения структурные пятнистые, крапчатые, полосчатые и т. д.

Пятнистый рисунок фотоизображения состоит из плоских пятен разного тона, чередующихся в различных соотношениях. Пятнистый рисунок характерен для территорий с хорошо развитым микрорельефом и комплексным почвенно-растительным покровом. Пятнистый рисунок в зависимости от размеров пятен подразделяется на мелко средне- и мелко-, крупнопятнистый. Мелкопятнистый рисунок (рис. 2, б) формируется сочетанием пятнышек диаметром не более 0,3 см. Среднепятнистый рисунок (рис. 2, а-2) слагается пятнышками диаметром 0,5-1,0 см. Крупнопятн рисунок имеет пятнышки диаметром от 1,0 см до величины наименьшего контура, сопутствующей требованиям заданного масштаба работ Рисунок 2 – Признак дешифрирования – рисунок (структура Крапчатый, или зернистый, рисунок фотоизображения состоит из сочетания выпуклых мелких пятен (крапа, или зерен) и является изображением лесной и кустарниковой растительности. Соответственно он преобладает на аэрофотоснимках таежно-лесной и лесостепной зон. Он маркирует подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные, часто торфяно-болотные и другие почвы. Крапчатый рисунок делится на мелкокрапчатый, диаметр крапа до 1 мм, и крупнокрапчатый, диаметр более 1 мм (рис. 2, в-1). Первый, например, характерен для фотоизображения елово-пихтовых лесов, последний для Многим объектам земной поверхности соответствуют на аэрофотоснимках полосчатые рисунки. Параллельно- и равномернополосчатый рисунок (рис. 2. в-2) характерен для фотоизображения пахотных угодий. Извилистая разнотонная полосчатость (рис. 2, г) с изрезанными и не всегда четкими границами полос соответствует фотоизображению территорий с частой пространственной сменой почвообразуюших пород и склонов, сложенных породами различной плотности, перекрытых рыхлыми отложениями небольшой мощности.

Рисунок фотоизображения в виде тонкой, извилистой, разреженной, ориентированной полосчатости (рис. 2, д) характерен для некоторых видов эоловых образований. Поперечнополосчатый рисунок (рис. 2, е) формируется из извилистых нешироких полосок различной, обычно контрастной тональности, направленных поперек вытянутых в одном направлении контуров, и маркирует верховые грядово-мочажинные болота логов. Концентрическиполосчатый рисунок (рис. 2, ж), состоящий из светлых, более широких, и темных, более узких, прерывистых, концентрических полосок, надежно демаскирует верховые грядовомочажинные болота.

Рисунок фотоизображения в виде так называемых вееров блуждания (рис. 2, з) типичен для территорий, формирующихся благодаря деятельности постоянных водотоков. Он состоит из сочетания дугообразных полосок различной степени изогнутости и ширины и маркирует пойменные ландшафты.

Радиально- или параллельноструйчатый рисунок (рис. 2, и) известен для фотоизображения пролювиальных шлейфов, конусов выноса, территорий, на которых развит плоскостной смыв и явления солифлюкции.

Этот рисунок поверхности в основном формируется в результате деятельности временных водотоков.

Перечисленные примеры не исчерпывают всего многообразия рисунков фотоизображения природных ландшафтов. Однако они достаточно наглядно иллюстрируют порядок описания этого признака дешифрирования.

Т е н ь как дешифровочный признак имеет важное значение.

фотоизображением тени объектов для определения самих объектов или некоторых их признаков. Различают тени собственные и падающие. Собственной называется тень, покрывающая часть или всю поверхность объекта, расположенную со стороны, противоположной солнцу. Падающей называется тень, отбрасываемая объектом на земную поверхность. Падающие тени отличаются темными тонами. При дешифрировании аэрофотоснимков большее значение имеют падающие тени, позволяющие определять высоту и форму объектов. По их форме часто удается определить искусственные объекты: постройки, опоры высоковольтных передач, триангуляционные пункты и т. д. Падающие тени в качестве признаков дешифрирования широко используются в лесном дешифрировании. Породы деревьев характеризуются специфической формой кроны, и, таким образом, по тени от нее можно судить о породе дерева. Например, форма падающей тени ели напоминает остроугольный треугольник, основание которого в несколько раз меньше высоты, пихты имеет шиловидную форму. Некоторое представление о древостое в целом можно получить по совокупности падающих теней, наблюдаемых в краевой части лесного массива.

почвообразующие породы и т. д., дешифрируются преимущественно по косвенным признакам. Этот вид дешифрирования значительно сложнее дешифрирования по прямым признакам, так как он включает этап работ по установлению природных взаимосвязей между определяемым объектом и индикаторами. Из природных компонентов, с которыми почва находится в тесной взаимозависимости, растительность и рельеф непосредственно изображаются на аэрофотоснимках. Поэтому при дешифрировании почв по косвенным признакам наиболее распространен и достоверен прием установления взаимосвязей между почвами и растительностью, почвами и рельефом. Последующее дешифрирование по прямым признакам растительности и рельефа в ряде случаев позволяет определить почвы по установленным взаимосвязям. Также не исключена возможность установления взаимосвязей почв с другими природными компонентами и дешифрирование последних.