Лекция 8. Почвенные карты Географо-генетические основы содержания современных почвенных карт

Почвенное картографирование в связи с его исключитель­ным значением для сельского хозяйства и для научных геогра­фических обобщений также является высокоразвитой отраслью тематического картографирования. Оно основывается на разра­ботанной систематизации и генетической классификации почв, идеи которой были заложены еще В. В. Докучаевым.

Почвоведение изучает почву, как естественно-исто­рическое тело, как средство производства и объект труда. Ис­следования почвенного покрова дают необходимые материалы для решения народнохозяйственных проблем и проведения прак­тических мероприятий. Интенсификация сельского хозяйства и рациональное использование земельных ресурсов требуют коли­чественного учета и качественной оценки земельных фондов страны. Эта оценка должна быть дана как на государственном уровне, так и на уровне отдельно взятого хозяйства, т. е. по кар­там разных масштабов.

Почвы — природные тела, покрывающие поверхность суши и состоящие из совокупности определенных генетических гори­зонтов, развившихся из толщи материнских пород в ходе почво­образовательного процесса, под воздействием климатических и биологических факторов. Свойства каждой почвы меняются с глубиной, отражая закономерные превращения и перемещения веществ. В результате возникают типы и виды почв, отличаю­щиеся определенным строением генетического профиля, который скрыт от глаз наблюдателя, видящего лишь поверхность почвы.

Вторая особенность почв — их смена в горизонтальном на­правлении, происходящая постепенно и выражающаяся в исчез­новении одних признаков и накоплении других, что приводит к обособлению качественно разных почв. Постепенная смена почв обусловливает образование переходных полос разной ширины, достигающих иногда нескольких километров.

Почвенный покров — совокупность почв, развитых на терри­тории. Это трехмерное тело, горизонтальное положение которого определяется простиранием почв, а вертикальное — их мощ­ностью.

Почвенные карты составляются с целью показа географиче­ского размещения почв, выявления закономерностей в почвен­ном покрове и для учета земельных ресурсов. Они дают воз­можность произвести оценку качества почв для их рационально­го использования и повышения плодородия с помощью агротехнических и мелиоративных мероприятий.

На современных почвенных картах изображается:

- состав почвенного покрова

- структура — определенный тип строе­ния почвенного покрова:

а) состав и количественные соотношения входящих в него почв,

б) характер образуемых ими про­странственных комбинаций (горизонтальная структура).

Источники

Основными материалами для построения крупномасштабных почвенных карт служат:

- полевые исследования с описаниями по разрезам генетического профиля почв и нанесенные па основу топографической карты

- аэро-космоснимок с ареалами распростране­ния каждой из почв.

Почвенные карты мелкого масштаба составляются:

- по круп­номасштабным источникам путем их генерализации,

-для мало­изученных территорий непосредственно по материалам полевых рекогносцировочных и маршрутных ключевых исследований.

В последние годы при составлении почвенных карт широко при­меняются материалы дистанционных исследований. Использу­ются также данные о местных физико-географических условиях почвообразования, анализ которых позволяет установить корре­ляционные связи между почвами и другими компонентами при­родной среды.

Классификация почв

Классификация почв — объединение почв в группы по их важнейшим свойствам, происхождению и особенностям плодоро­дия— строится на основании генетического принципа. Учитываются процессы и условия почвообразования, состав и основные свойства почв, приобретенные в результате хозяйствен­ной деятельности человека, и их производственные особенности. Современные классификации более полно учитывают морфоло­гию почвенного покрова.

В схеме классификации почв мира выделяются семейства, генерации и геохимические ассоциации почв.

Семейство — это группа почв различных биоклиматических зон и поясов, имеющая однотипное строение почвенного профиля (одинаковый набор и последовательность основных генетиче­ских горизонтов и однокачественный состав органических, органоминеральных и минеральных продуктов почвообразования). Так, солонцы полугидроморфные суббореального, субтропическо­го и тропического поясов объединяются в семейство солонцов, подзолистые и буроземно-подзолистые почвы — в семейство элювиземноподзолистых сиаллитных почв и т. д.

Семейства почв, сохраняющие общность в строении профиля при несколько различном составе минеральных продуктов поч­вообразования, объединяются в одну генерацию почв. В класси­фикации почв мира выделено около 40 главных семейств почв, объединенных в 29 генераций.

Генерации почв объединяются в ассоциации. В одну ассоциацию объединяются почвы:

а) с определенным типом баланса минеральных веществ по всей почвенной толще

б) с наличием или отсутствием горизонта гравитационной влаги, от которых зависит наличие или отсутствие признаков восстановительных процессов. Ассоциации почв — это главные направления почво­образования. Все почвы мира можно объединить в 12 ассоциа­ций. Почвы одной ассоциации обладают сходством кислотно-ще­лочных и окислительно-восстановительных условий, а также сход­ством состава органической части почв (групповой состав гумуса, характер подстилок, торф).

Ниже этого уровня выделяются основные картографируемые категории: типы, подтипы, роды и виды. Низшими таксономиче­скими категориями являются разряды, разновидности и формы почв.

Понятие «тип» почвы было определено Л. И. Прасоловым уточнено Межведомственной комиссией и в действующей классификации определено следующим образом: к одному типу отно­сятся почвы, обладающие однотипностью поступления органиче­ских веществ и процессов их превращения и разложения, одно­типным комплексом процессов разложения минеральной массы и синтеза минеральных и органогенных образований, однотип­ным характером миграции и аккумуляции веществ, строением почвенного профиля (составом основных горизонтов) и однотип­ной направленностью мероприятий по повышению и поддержа­нию плодородия почв.

Типы почв делятся на подтипы по наличию тех или иных дополнительных подгоризонтов, свидетельствующих о наложении на основной процесс почвообразования дополнительных про­цессов, связывающих данный тип почвы с другими.

Так, в типе подзолистых почв выделяются подтипы:

- типичных подзолистых - П,

- глеево-подзолистых - П^г—при наложении процесса оглеения

-дерново-подзолистых -П^д —при наложении на подзолистый про­цесс дернового.

Соответственно в типе черноземных почв выде­ляются подтипы:

- черноземов оподзоленных - Ч^оп,

- черноземов вы­щелоченных- Ч^в,

- черноземов обыкновенных- Ч°

- черноземов юж­ных- Ч^ю.

В пределах подтипов выделяются роды почв

- по качественным особенностям профиля, связанным с почвообразующими породами;

- химизмом грунтовых вод

- наличием признаков предшествующих фаз почвообразования, используются раз­личные критерии.

Так, среди подзолистых почв выделяются роды почв:

- П^иг — подзолистые — иллювиально-гумусовые,

- П^кг — подзо­листые контактноглеевые и др.

Среди черноземных почв выделя­ются роды почв:

- Ч^ск — черноземы солончаковатые,

-Ч^сн — черноземы солонцеватые и др.

Виды почв выделяются по степени развития основного процесса, который проявляется в мощности горизонтов, интенсивно­сти. Определяется структурой и пространственным размещением: карбонатов, легко растворимых солей. Выделяются, напри­мер, следующие виды почв:

-Ч₁ — черноземы малогумусные,

- Ч₂ — черноземы среднегумусные,

- Ч₃ — черноземы многогумусные

или слабо-, средне- и сильноподзолистые почвы (П₁ П₂, П₃).

Разновидности почв выделяют по механическому составу:

-песчаные,

- глинистые,

- суглинистые и др.

по степени:

- окультурен­ности

-эродированности

- другим признакам.

В ряде случаев выделяют провинциальные группы почв, ко­торые в таксономическом отношении расположены между типа­ми и подтипами, отражая провинциальные особенности почвообразования в связи с местными различиями почвообразующих факторов. Эти группы почв носят конкретные географические на­звания, например предкавказские черноземы и др.

Кроме основных таксономических подразделений выделяют еще сочетания и комплексы почв.

Сочетания — почвенные комби­нации, в которых регулярно чередуются довольно крупные ареа­лы контрастно различающихся почв (главным образом в связи с мезорельефом), могущие иметь свое особое хозяйственное использование. Факторы, определяющие формирование сочетаний, независимы от почвообразования.

Комплексы — почвенные ком­бинации с регулярным чередованием мелких пятен контрастно различающихся почв взаимообусловленного развития. Факторы, определяющие возникновение комплексов, тесно связаны с почвообразованием и изменяются одновременно с формированием поч­венного комплекса. Хозяйственное использование земель опре­деляется свойством комплекса в целом, а не отдельных его ком­понентов.

В соответствии с действующей классификацией почв выделено свыше 100 типов почв, каждый из ко­торых включает десятки подтипов, родов и видов почв. В настоя­щее время продолжается разработка естественно-научной (базо­вой) классификации почв и прикладных классификаций для раз­ных целей практики.

В последние годы почвоведы уделяют большое внимание изучению и картографированию структуры почвенного покрова, которая образуется благодаря сочетаниям и комбинациям поч­венных ареалов разного размера, формы и степени расчлененно­сти накопления органических или минеральных веществ (гумус почв и генетическими их свойствами, так как она обусловлена влиянием факторов, формирующих почвенный покров, взаимосвязями почв и их эволюцией. Это динамические системы устойчи­вые, но подверженные непрерывному изменению под влиянием спонтанных и антропогенных факторов. Единственной мелкомас­штабной картой, на которой изображены структуры почвенного покрова. Почвенная карта мира масштаба 1:15 млн (1984).

Разнообразны по содержанию почвенные карты зарубежных стран. Различны подходы к систематике и номенклатуре почв и способам их изображения. Особенно сильно различаются между собой карты крупных масштабов. В мировой картографии проявляется тенденция показа не только почв, но и условий их залегания, а также некоторых факторов почвообразования и воз­раста почв. Достигается это как непосредственными указаниями в легендах карт на условия режима грунтовых вод, рельефа, так и системой специальных картограмм, изображающих распреде­ление на территории основных факторов почвообразования. По­следнее сближает почвенные карты с ландшафтными. В совре­менных зарубежных классификациях наблюдается стремление творчески синтезировать почвенно-минералогический подход в систематике почв с генетическим. В легендах большинства мел­комасштабных почвенных карт, помещенных, например, в нацио­нальных атласах, выделены такие единицы, которые легко сопо­ставимы с типами почв на советских и постсоветских картах, однако группировка почв в более крупные единицы осуществляется по-разному, отра­жая особенности классификационных схем, применяемых в от­дельных странах. Приведем в качестве примера классификации, принятые при создании почвенных карт в США и во Франции.

В американских почвенных классификациях всегда существовало несоответствие низших единиц (се­рий) по критериям выделения, содержанию и терминологии выс­шим. Почвенная серия — эмпирическое понятие, обозначающее почву какой-либо местности. Серия рассматривается одновременно и как ареал, и как комплекс практически значимых свойств. Серии носят названия местностей, где они впервые были изучены или для которых они наиболее характерны. Информативность понятия очень велика: оно включает и географические аспекты, и агрономические. Таким образом, серия — комплекс самых раз­нообразных сведений о почве.

На высших и средних уровнях классификации почвы группируются по следующим признакам: наличию или отсутствию характерных (диагностических) горизонтов, особенностям, термического и водного режимов, спектрам диагностических горизон­тов (уровни классов, подклассов, больших почвенных групп). Подгруппы выделяются как переходные образования между груп­пами, а семейства (уровень между подъярусами и сериями) — по минералогическому и гидротермическому параметрам. Все пять классификационных уровней терминологии не зависят от серий, но связаны друг с другом и основываются на специально разработанной системе греческих и латинских корней, из которых составляются искусственные названия почв. Каждому уровню соответствует определенный термин, например класс — Mollisol, подкласс моллисолей — Boroll, большая почвенная группа — Crjoboroll, подгруппа — distric Crjoboroll, семейство — montmori llonitic mesic distric Crjoboroll, серия —Mak — Kensi. Всего в системе классификации выделено 10 классов и около 11000 серий.

Французская почвенная классификация построена на генетических принципах — особенностях почвообразовательных процес­сов, в чем она близка к отечественной классификации. При клас­сификации учитываются: характер гумуса, степень развития про­филя, общие черты процессов выветривания — почвообразования. В системе классификации насчитывается 12 высших единиц — классов, например неразвитые почвы, изогумусовые, засоленные и др. Подклассы выделяются по особенностям почвенного клима­та, обусловливающим физико-химическую обстановку. Группы соответствуют определенному почвообразовательному процессу, а подгруппы отражают его различную интенсивность. Последние два выдела и по объему, и по существу понятий полностью ана­логичны типам и подтипам отечественной классификации почв.

В связи с различиями в системах классификаций почв раз­ных стран использовать иностранные карты в качестве источни­ков можно только в случаях, если они составлены в мелком мас­штабе и выделяют крупные единицы таксономических систем. В ряде случаев при этом приходится производить работу по идентификации почв. Так, при разработке содержания Междуна­родной почвенной карты мира, предпринятой по инициативе со­ветских почвоведов, созданный конгрессом почвоведов комитет разрабатывал легенду карты, «примиряя» точки зрения трех ве­дущих в мире почвенных школ — советской, американской и французской, организовывая выездные сессии почвоведов в разные страны мира с просмотром почв в поле и обсуждением си­нонимов терминов почвоведения.

В оформлении почвенных карт разных стран также нет един­ства — отсутствует единая система индексов, применяются лишь цифровые обозначения, облегчающие поиск ареала в легенде карты, нет единства и в цветовом оформлении карт. Но следует все же отметить, что советская система классификации почв не завоевывает в настоящее время позиций в мире. Шире распро­страняются классификации, основанные на химико- и фи­зико-технических свойствах почв.

Построение легенд почвенных карт

Содержание карт, их полнота, детальность и практическая направленность обусловливаются легендой. В зависимости от назначения и масштаба карты, особенностей строения почвенного покрова территории таксономические единицы почв выделяются с различной степенью подробности. При разработке легенды большое значение имеет выбор ее структуры, определяющий це­лесообразное размещение выделенных таксономических катего­рий в определенной системе группировки и последовательности в соответствии с действующей классификацией и диагностикой почв.

В почвенной картографии общепринятой является следую­щая система построения легенды: основное разделение первого порядка — на почвы равнин и гор, включающее типы, подтипы и виды почв.

Почвы равнин

Почвы равнин более многообразны, изучены лучше, имеют большую хозяйственную значимость и поэтому их подраз­деления более детальны.

Во втором разделе легенды помещаются комплексы почв

В третьем разделе характеризуется механиче­ский состав почв и почвообразующих пород.

Порядок размеще­ния почв внутри первого раздела подчинен следующим правилам: генетические типы почв делятся на:

зональные,

- интразональные

- азональные.

В группе зональных почв их генетические типы размещаются в порядке географической смены — с севера на юг (для гор — сверху вниз).

Почвы, относящиеся к одному генетическому типу, располагаются в легенде в порядке уменьшения их таксономического ранга, причем подтипы одного генетического типа перечисляют в легенде согласно их географической последо­вательности по подзонам, например:

- черноземы оподзоленные,

- выщелоченные,

-типичные,

- обыкновенные,

- южные.

Если выделе­ние подтипов основано на изменении, накладывающегося на ос­новной почвообразовательный процесс дополнительного процесса, принимается порядок, обусловленный его интенсивностью, например:

- черноземы засоленные,

-солонцеватые,

-осолоделые.

При располо­жении видов почв последние перечисляют по степени увеличения интенсивности основного или накладывающегося процесса почвообразования, например:

- слабо-,

- средне-

- сильноподзолистые поч­вы.

Почвы, участвующие в комплексе, обычно относятся к двум-трем почвенным типам, соответственно чему различают двух- и трехчленные комплексы.

Размещают их во втором отделе леген­ды после зональных и интразональных почв в географической последовательности первых компонентов.

Сочетания почв изобра­жаются внемасштабным знаком для показа сопутствующих почв, малых по размерам занимаемой ими площади, но значимых для характеристики почвенного покрова территории., В легенде карты значки помещают в правом нижнем углу прямоугольника обозначающего почву, и проставляются на картах в местах, где дан­ная почва имеет локальное распространение, среди преобладаю­щей. Такой прием увеличивает информативную емкость карт, способствуя в том числе отражению не только сочетаний почв, но и количественной характеристики неоднородности почвенного по­крова и отражению его структуры.

В основе разделения почв по механическому составу лежит классификация механических элементов по размеру частиц, обладающих способностью удерживать влагу, просачивающуюся в почву, а также поднимать ее вверх. Так, каменистая часть почвы не обладает способностью удерживать влагу, песок обладает лишь слабой водоудерживающей силой, а иловатый состав хоро­шо удерживает влагу и обладает водоподъемной способностью.

Механический состав почв обусловливается подстилающими гор­ными породами, которые разделяются на:

- грубообломочные — ка­менистые

- мелкоземлистые.

К первым относятся отложения ка­менистых осыпей, обвалов, валунные, валунно-галечниковые и галечниковые наносы.

Среди мелкоземлистых пород выделяют:

- пес­ки,

- супеси,

- суглинки (легкие, средние и тяжелые),

- покровные су­глинки,

- лёссы,

- глины.

Перечень почв в этом разделе легенды обычно начинают с наиболее тяжелых по механическому соста­ву. В пределах каждой группы перечень идет в направлении от иловатых к песчанистым. При показе почвообразующих пород указывается их генезис и литологические особенности.

В конце легенд часто выделяют также непочвенные образования:

-скаль­ные обнажения коренных пород,

- ледники,

- подвижные пески

- и др.

При разработке легенд карт цвет используется для показа генезиса почв. Для основного зонального ряда принята гамма теплых спектральных тонов от фиолетово-красного до желтого.

При этом каждому:

- типу присвоен свой цвет,

-подтипы выделяются оттенками основного цвета,

- виды — изменением силы цвета, установленного для данного подтипа.

Интразональные почвы обо­значаются гаммой холодных спектральных тонов, резко окрашен­ных по сравнению с оттенками вмещающих их типов почв.

Поч­вы переходного типа (заболоченные, засоленные, карбонатные осолоделые) показывают цветной штриховкой (красной и синей), которая кладется по фону зональных типов почв.

При изображении разновидностей почв используют штриховые обозначения разного рисунка серого и черного цветов.

При показе комплексов почв в печати используют фигурные сетки, накладываемые по фону преобладающей в комплексе почвы.

Гор­ные почвы показываются цветами, аналогичными почвами равнинного ряда, но окраска накладывается в виде косых широких полос, чередующихся с узкими белыми или светлыми. На картах наиболее мелких масштабов светлые полосы заменяют наклон­ной штриховкой.

В дополнение к цвету каждая почва индекси­руется. Система индексов, принятая в настоящее время, очень мобильна и дает возможность вводить новые подразделения почв, не изменяя общепринятых обозначений. За основу индекса принимается заглавная печатная буква названия типа почвы:

-Ч — чернозем,

-П — подзолистые почвы.

Иногда берут и две бук­вы; например:

- С_ц — солонцы,

- С_к — солончаки

в случаях, когда названия типов начинаются с одной буквы.

Подтипы и роды почв обозначаются малыми буквами их названия и ставят их в верхнем правом углу за индексом типа - П^д—дерново-подзоли­стые почвы.

Для обозначения видов почв используют арабские цифры, которые ставят в правом нижнем углу за индексом (на­пример, П₁ — слабоподзолистые почвы).

Штрихами, помещенными в верхнем правом углу, обозначают подвид. Так, П^» — почвы дерново-среднеподзолистые, среднемощные.

В последние годы в связи с расширением систематического списка почв вследствие их углубленного исследования индексы очень усложнились. В качестве примера такого индекса можно привести следующий: П^дв_2мг —почвы дерново-среднеподзолистые, многогумусные, глубинно-глееватые со вто­рым гумусовым горизонтом.

Как уже говорилось выше, на одной из последних изданных мелкомасштабных карт почв показан не только состав почвенно­го покрова, но и основные формы его структуры. Легенда карты построена в табличной форме и состоит из двух основных и двух дополнительных таблиц. Табличное построение легенды дало возможность представить все многообразие почв мира, касающееся как собственно почв, так и форм структуры почвенного покрова в легкодоступной логической форме. В первой таблице (почвы) все почвы разделяются по горизонтали по типам водного, а по вертикали по типам температурного режима почв. Наряду с группировкой по гидротермическим условиям почвы в контуре табли­цы объединены в генетические группы в соответствии с общим направлением почвообразования и общими свойствами. Большин­ство выделенных в легенде подзаголовками генетических групп почв отвечает таксономическому уровню семейств почв, а выделенные в пределах групп почвенные единицы, показанные различным красочным фоном, — типам и подтипам почв. На карте выделено 25 генетических групп почв, объединяющих 110 почвенных единиц. Почвы гор, высоких плато и выровненных нагорий показаны, кроме цветовых различий, косыми и горизонтальными полосами.

Во второй таблице даны типы структур почвенного покрова. При этом по вертикали выделяются генетико-геометрические группы мезоструктур почвенного покрова, а по горизонтали показано участие в этих мезоструктурах различных типов комплексов и мелкоконтурных сочетаний. Всего по вертикали выделено 12 различных генетико-геометрических типов мезоструктур, в числе которых древовидные, эрозионные, округлые и кольцевые, полосчато-линзовидные пойменные и др. Комплексы и мелкокон­турные сочетания делятся по горизонтали на 7 групп, в числе ко­торых солонцовые, болотные и заболоченные комплексы и др. Структуры почвенного покрова показаны на карте системой цвет­ных сеток и значков.

Две другие таблицы легенды карты характеризуют состав почвообразующих пород и некоторые особые формы структуры почвенного покрова.

При разработке содержания и легенды почвенной карты мира масштаба 1:10 млн, составленной под ред. В. А. Ковды (1975), в основу был положен возрастной принцип — характеристики почв по этапам- их формирования. На карте выделен ряд форма­ций, характеризующихся комплексами геохимических показателей, а также фации, отражающие провинциальные особенности территорий, за счет чего объем легенды карты резко увеличился. На карте выделено 290 подразделений почв.

Лекция 9. Карты растительности

Большое значение для геоботанического картографирования имеет классификация растительного покрова. В геоботанике наибольшее распространение получили принципы эколого-морфологической классификации, разработанные еще в 30-е годы в трудах В. Н. Сукачева, А. П. Шенникова, Е. М. Лавренко и А. В. Прозоровского и использованные при создании гео­ботанических карт разных масштабов.

При создании обзорных мелкомасштабных карт применялась также физиономически-флористическая классификация А. П. Ильинского (карты физико-географического атласа мира).

Наибольшее значение для целей картографии имеет географо-генетическая классификация, разра­ботанная В. Б. Сочавой, построенная на фитоценологических, эколого-географических и генетических принципах.

Теоретические основы классификации следующие: