Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Географическое положение Балтайского района Саратовской области

Формирование агроэкологических типов земель

Агроэкологические условия Балтайского района

Почвенный покров

Геоинформацеонная система оценки земель

Создание карты в программе ГИС панорама

Построение карты-слоя форм и элементов рельефа

Создание карты-слоя структуры почвенного покрова

Выводы

Список литературы

Введение

В России на значительной территории земледелие не соответствует природным условиям. Одним из наиболее сильных перекосов стало смещение его в засушливые области страны. Массовое вовлечение в активный сельскохозяйственных оборот земель в сухостепной и даже полупустынной зонах способствовало ещё большему обсыханию территорий вследствие уменьшения грунтового стока, усилению окислительных процессов в почвах, их гумификации, развитию дефляции. Теоретическую основу ландшафтного анализа составляют современные представления о взаимосвязи и взаимодействии элементов природного комплекса между собой и конкретными видами природопользования. В задачу ландшафтного анализа входят познание и объяснение структуры ландшафта, его свойств, динамики, истории развития, функционирования, изучение естественных и антропогенных факторов ландшафтогенеза, оценка степени антропогенной преобразованности ландшафтов и хозяйственных нагрузок, прогнозирование развития преобразуемых хозяйственной деятельностью ландшафтов, определение их устойчивости.

Основным рабочим материалом, на базе которого формируются группы и типы земель и создаются различные системы земледелия являются карты, важнейшими из которых считаются карты структур почвенного покрова.

Карта структур почвенного покрова является одним из основных результатов изучения почв какой-либо территории. В ней аккумулируются в сжатом виде все знания почвоведа о почвах и почвенном покрове. Кроме этого, она является своеобразным связующим звеном между теоретическим, фундаментальным и прикладным почвоведением. Без почвенной карты практически невозможно осуществить внедрение почвенных знаний в практику. Почвенные карты разных масштабов отражают реальное состояние почвенных ресурсов на разных уровнях обобщения и имеют различное целевое назначение. Результаты инвентаризации почв в виде средне- и мелкомасштабных карт используются при решении экологических проблем, проблем оптимизации землепользования отдельных районов и субъектов РФ

почвенный ландшафтный карта рельеф

Географическое положение Балтайского района Саратовской области

Балтайский район расположен в северной правобережной части Саратовской области. На севере Балтайский район граничит с Неверкенским районом Пензенской области, на северо-востоке - с Павловским районом Ульяновской области, на востоке и юге - с Вольским, а на западе - с Базарно-Карабулакским районами Саратовской области. Географические координаты самой северной точки района 530 301 с.ш. и 460 201 в.д., южной точки - 520 401 с.ш. и 470 в.д. Протяженность с севера на юг 45 километров, с запада на восток - 36 километров. Территория района имеет вытянутую форму с северо-запада на юго-восток. В этом направлении протяженность территории района около 67 километров.

Общая площадь Балтайского района - 1,3 тыс. км2. Районный центр - село Балтай. Расстояние от районного центра до Саратова 135 км.

Формирование агроэкологических типов земель

Типы земель формируют путем объединения элементарных ареалов агроландшафта. Группировка типов земель включает 6 категорий, ранжированных по принципу усложнения ограничивающих факторов, трудностям их преодоления (выделяют 4 группы факторов: регулируемые, управляемые, ограниченно регулируемые, нерегулируемые).

6 категорий земель:

I категория. Земли, пригодные для возделывания без особых ограничений, за исключением управляемых факторов, которые оптимизируются с помощью удобрений и обычных мероприятий. Это достаточно однородные контуры черноземных, лугово-черноземных, дерновых, высокоокультуренных дерново-подзолистых и других благополучных почв.

II категория. Земли, пригодные для возделывания с ограничениями, которые могут быть преодолены простыми агротехническими, мелиоративными и противоэрозионными мероприятиями. Они делятся на две группы:

1. Земли, пригодные для возделывания с ограничениями, которые могут быть преодолены простыми агротехническими и культуртехническими мероприятиями. Это равнинные ландшафты, не подверженные процессам эрозии и дефляции. В числе ограничивающих факторов преобладают регулируемые, меньшее влияние оказывают ограниченно регулируемые и нерегулируемые. В числе ограничивающих факторов преобладают регулируемые (повышенная кислотность, недостаточная мощность пахотного горизонта, каменистость). В числе ограниченно регулируемых факторов могут иметь место умеренная комплексность почвенного покрова, обусловленная микрорельефом, кратковременное переувлажнение, пониженное содержание гумуса. Из нерегулируемых факторов возможно присутствие неконтрастных комбинаций, обусловленных различной литологией почвообразующих пород.

2. Земли, пригодные для возделывания с ограничениями, преодолеваемыми с помощью агротехнических мелиораций и противоэрозионных (противодифляционных) агротехнических мероприятий. В данную группу относятся земли, которые помимо ограничений, характерных для предыдущей группы, отличаются еще и склонностью к проявлению эрозионных процессов. Они располагаются в эрозионном рельефе умеренной сложности.

III. категория. Земли, пригодные для возделывания с ограничениями, которые могут быть преодолены среднезатратными гидротехническими, химическими, лесными, комплексными мелиорациями. Они делятся на три группы:

Переувлажненные земли, которые могут быть улучшены путем осушения с помощью относительно простых дренажных устройств. Это почвы с наличием глеевых горизонтов в комплексах с автоморфными и полугидроморфными почвами.

Земли, требующие затратных агротехнических, химических, комбинированных мелиораций. Это солонцовые и другие почвы с плотными горизонтами в различных комплексах.

Земли, интенсивное использование которых возможно на фоне противоэрозионных, гидротехнических и лесомелиоративных мероприятий при контурной организации территории. Эти земли расположены в сложных эрозионных ландшафтах и используются в контурно-мелиоративных системах земледелия.

IV категория. Земли, малопригодные для возделывания вследствие неустранимых ограничений по условиям литологии почвообразующих и подстилающих пород, мелиоративного состояния и весьма ограниченных возможностей адаптации. Это маломощные почвы с близким залеганием коренных пород, литогенные почвы на каолинитовых корах выветривания, на третичных морских, монтмориллонитовых глинах и т.д.

V категория Земли, потенциально пригодные для возделывания после сложных гидротехнических мелиораций. Это болотные, сильнозасоленные, аридные почвы, использование которых возможно лишь при создании сложных оросительных и осушительных систем.

VI категория. Земли, не пригодные для возделывания из-за неустранимых ограничений и незначительных возможностей адаптации.

Агроэкологические условия Балтайского района

Климат

Балтайский район располагается на границе лесостепной и степной зон на Приволжской возвышенности. Климат района континентальный, умеренно засушливый. Среднегодовая температура составляет 3,4°. Коэффициент увлажнения 0,9. Сумма положительных температур за безморозный период составляет 2500°. Среднегодовое количество осадков 450 мм.

В целом климат района благоприятен для земледелия, однако условия континентальности обусловливают необходимость экологической дифференциации агротехнологий.

Рельеф

По геоморфологическому районированию Саратовской области землепользование расположено на верхней поверхности денудации Приволжской возвышенности, на водоразделе рек Терешки - Кадады. Общий характер рельефа полого - волнистый. На территории землепользования имеются водоразделы с плато и покато-пологими склонами, рассеченными балками, лощинами с водотоками, ложбинами, что способствует развитию эрозионных процессов. Сложный рельеф наряду с другими факторами обусловил большое разнообразие почвенного покрова.

Гидрография и гидрология

Реки Балтайского района, берущие начало из родников в верховьях лесных оврагов и заболоченных балок, относятся к бассейну реки Волги. Гидрологическая сеть на территории района представлена рекой Алай, с наиболее крупными ее притоками - реками Донгуз, Кочелай, Барнуковка, и рекой Узой. Для всех рек района характерно спокойное течение и неравномерностью стока по сезонам года.

Балтайский район богат родниками. Их насчитывается в районе около тысячи. Воды всех родников пресные, лишь родник в графском парке у села Царевщина сероводородный. Озер в районе нет, но много искусственных прудов и водохранилищ. Пруды, в основном, небольшие по площади, т.к. грунт легко размывается. На реках Алай, Кочелай, Донгуз созданы сети прудов для рыбоводческого хозяйства.

Растительность

По геоботаническому районированию области территория района расположена в лесостепной зоне. Естественная травянистая растительность сохранилась здесь преимущественно на средних и нижних частях склонов, в пойме рек, по скатам и днищам балок. Травостой пастбищ представлен разнотравнозлаковой группировкой. Из злаков преобладает типчак, встречаются ковыли, костер, мятлик, пырей. Разнотравье представлено тысячлистником, чабрецом, одуванчиком, цикорием, полынью австрийской, бобовые - клевером, горошком мышиным, вязелем. На пятнах солонцов сильно изреженный покров представлен полынью черной и белой, кермеком, прутняком и небольшим процентом злаков и разнотравья. Имеется много крупных лесных массивов. Основными породами являются дуб черешчатый, береза бородавчатая, ясень зеленый, вяз мелколистный и др. Лесополосы состоят из дуба, вяза, березы, акации желтой. Леса занимают 21% всей площади и занимают наиболее высокие водораздельные пространства, а иногда и склоны, опускаясь до дна балок и речных долин.

Почвообразующие и подстилающие породы

Почвенный покров района находится в тесной связи с геологическим строением территории. В геологическом строении землепользования принимают участи третичные отложения, представленные, главным образом, элювием опок, песчаников, песками. На большей части территории района третичные отложения перекрыты чехлом делювиальных послетретичных отложений. Таким образом, в почвообразовательном процессе принимают участие следующие породы: делювиальные глины, тяжелые и средние суглинки, элювий опок и песчаников, третичные пески и супеси.

Почвенный покров

Территория Балтайского района входит в северный почвенный район Саратовской области. Здесь выделяются следующие типы и подтипы почв: лесные, черноземы выщелочные и обыкновенные, солонцы черноземные и лугово-черноземные, лугово-черноземные, пойменные луговые и влажно-луговые, болотные, пески и овражно-балочные. Большая часть территории района, около 80%, занята выщелочными черноземами.

Черноземы выщелоченные- сформировались в лесостепной зоне под луговой степной растительностью. В оподзоленных черноземах встречаются следы оподзоливания в виде кремнеземистой присыпки, гумусовый слой несколько осветленный и имеет слабокислую реакцию, обусловленную содержанием небольшого количества ионов Н+ в поглощенном состоянии, карбонатов в первом метре почвенного профиля нет. У выщелоченных черноземов кремнеземистой присыпки нет, но карбонаты в них вынесены за пределы горизонта.

Черноземы солонцеватые - в пределах гумусового слоя имеют солонцеватый уплотненный горизонт с содержанием обменного Na более 5% от емкости.

Черноземы осолоделые - для почв этого рода характерны: белая присыпка в гумусовом горизонте, большая потечность гумусового окраски, дифференцированность профиля по содержанию ила и полуторных окислов, относительно высокое вскипание и залегание легкорастворимых солей (по сравнению с обычными), слабощелочная реакция, иногда наличие обменного Nа.

Виды:

Смытость, как правило, встречается на тех же участках, где и карбонатные черноземы (полоса водораздела), а также на склонах. Смытые формы развиваются в результате водной эрозии, которая приводит к разрушению пахотного горизонта. Данная форма почвы отличается маломощным гумусовым горизонтом.

Мощность. Толщина от ее поверхности вглубь до слабо затронутой почвообразовательными процессами материнской породы. У различных почв мощность различна, с колебаниями от 40-50 до 100-150 см.В моем варианте встречаются мало-, средне-, мощные, мощные и сильно мощные.

У слабосмытых черноземов смыто от трети до половины гумусового горизонта (А+АВ), его средняя мощность гумусового составляет 30…35 см. Они входят в состав пятнистостей с черноземами несмытыми на склонах 1…3^о, с черноземами среднесмытыми - на склонах 3…5^о.

Физические свойства слабосмытых черноземов менее благоприятные, чем у несмытых, но эти различия невелики. Они, как правило, хуже оструктурены, несколько уплотнены. Содержание гумуса в них снижено по сравнению с несмытыми черноземами на 10…25 %.

У среднесмытых черноземов смыто более половины гумусового горизонта, эрозией может быть затронута верхняя часть переходного гумусового горизонта В. Мощность гумусового горизонта (А+АВ) 20…30 см, он уплотнен, имеет комковатую или глыбисто-комковатую структуру, слабый буроватый оттенок, резко выраженную нижнюю границу, под пахотным горизонтом залегает гумусовый переходный горизонт В₁ небольшой мощности, быстро переходящий в горизонт гумусовых затеков В₂ и переходный к почвообразующей породе горизонт ВС. Среднесмытые черноземы имеют незначительное распространение, встречаясь в комбинациях со слабосмытыми почвами на склонах 3-5 градусов, а также на склонах некоторых ложбин и лощин.

Лугово-черноземные почвы формируются в условиях дополнительного увлажнения. Гумусовый горизонт темно-серый, мелкокомковатой структуры. Признаки оглеения в профиле отмечаются на глубине 2 - 5 м. Почвообразующей породой являются чаще всего делювиальные суглинки, в ряде случаев подстилаемые аллювиальными отложениями. В типе лугово-черноземных почв выделяются подтипы луговато-черноземных и собственно лугово-черноземных почв.

Геоинформационная система оценки земель

Геоинформационная система (ГИС) представляет собой программно-аппаратный комплекс, основой которого являются цифровые карты с привязанными к ним базами данных.

ГИС состоит из 2 больших блоков: электронные карты с базами данных и средства обеспечения функционирования ГИС ( аппаратные - компьютер, и программные - программы).

Применение ГИС для оценки земель позволяет перевести на новую качественную основу решение этой сложной проблемы, особенно при проектировании интенсивных систем земледелия и агротехнологий, не говоря уже о высоких агротехнологиях и адаптивно-ландшафтных системах земледелия высокой точности. Создание землеоценочной основы для точных систем земледелия практически невозможно без ГИС-технологий.

Работа велась на электронной основе в среде программы ГИС Панорама. В качестве исходных материалов для проектирования использовались топографическая карта масштаба 1:10000, выполненные на ее основе рабочая почвенная карта и рабочая карта форм и элементов рельефа. После оцифровки данных материалов были получены электронные почвенная карта, карта форм и элементов рельефа. Используя методы автоматической выборки и обработки данных, мы получили электронные карты форм склонов, экспозиций склонов, распределения склонов по крутизне, форм и элементов рельефа. Распечатки этих электронных карт представлены в приложении.

Все электронные карты представлены в цифровом виде в формате программы ГИС Панорама. Каждая электронная карта, как правило, состоит из нескольких слоев, содержащих как целевую информацию, так и служебные и вспомогательные данные. Определенная комбинация слоев объединяется в рабочем наборе, который и представляет собой электронную карту в законченном, готовом к печати, виде.

Создание карты в программе ГИС Панорама

Первым и одним из самых трудоёмких этапов работы с картографическими данными на компьютере является перевод информации с бумажных оригиналов в цифровую векторную форму. Ранее для этих целей использовались специальные устройства - дигитайзеры, состоящие из планшета, являющегося рабочей поверхностью, и светового пера или кругового курсора, являющихся устройствами ввода данных. С помощью программного обеспечения дигитайзер позволяет преобразовывать траекторию движения руки оператора в формат векторной графики. Однако цифрование карт с помощью дигитайзера требует больших затрат времени и поэтому в последнее время используется редко. Широкое распространение получил способ сканирования карт с последующей полуавтоматической векторизацией с помощью программ-векторизаторов. Задачей векторизации является более полный и точный ввод данных с исходного материала с одновременным формированием дугово-узловой структуры (построением топологии) и параллельным вводом атрибутики. Обычно процесс векторизации растрового картографического изображения состоит из следующих этапов:

1) географическая привязка растров (геометрическая коррекция и объединение растровых фрагментов);

2) подготовка растров к векторизации (бинаризация, пастеризация, чистка растров и создание тематических слоёв из цветных растров);

3) векторизация в полуавтоматическом и ручном режимах;

4) редактирование слоёв и проверка топологической корректности;

5) экспорт векторных данных в ГИС.

Создание факторно-индикационных основ - включал в себя первичную обработку полученных после инвентаризации материалов.

Построение карты-слоя форм и элементов рельефа

В работе оцифровка этого слоя велась вручную - поочередно отрисовывались ложбины, водораздельные поверхности, склоны различной крутизны. В автоматическом режиме забивалась база данных по каждому конкретному контуру с указанием следующей информации - типа поверхности, уклона, экспозиции. Проведя сортировку полученных участков по признаку «Экспозиция» , «Крутизна» «Формы склонов» с последующим копированием, были созданы карта крутизны склонов, карта форм склонов. Все полученные карты- слои совместимы между собой и имеют единую привязку и содержат для всех четырех слоев базу данных.

Карта форм склонов - форма склона оказывает большое влияние на условия увлажнения. На исследуемом участке выделены самые различные формы склона: прямые, выпуклые, вогнутые и гофрированные склоны. На данном участке присутствуют форма склона характеризующаяся высокой эрозионной опасностью - гофрированные, комплекс ложбин и ложбинообразных понижений, расположенных на склонах различной крутизны. Также присутствуют эрозионно-опасные вогнутые склоны. Имеются выпуклые и прямые склоны, которые менее эрозионно-опасны и более благоприятны для выращивании культур.

Создание карты-слоя структур почвенного покрова

Базой для создания данной карты-слоя служат уже имеющаяся база данных, содержащая информацию полевого дневника, результаты агрохимического обследования почв. Оцифровка карты проводилась аналогичным образом, то есть вручную с отрисовкой всех контуров почвенного покрова и автоматическим внесением информации в базу данных. Исходной сеткой контуров была составленная предварительно карта форм и элементов рельефа. Границы почвенных ЭПС уточнялись с использованием космических снимков спутников Landsat и RapidEye. Проведя сортировку полученных данных, была создана карта гранулометрического состава.

Карта структур почвенного покрова. Сопоставив все данные можно сделать вывод, что почвенный покров хозяйства характеризуется сложностью и контрастностью. Эта картина усложняется в эрозионных ландшафтах вовлечением смытых и намытых почв. Почвенный покров участка представлен следующими типами комбинаций: комплексами, пятнистостями, мозаиками. Примеры неконтрастных комбинаций: пятнистость черноземов типичных обычных среднемощных укороченных и среднемощных (до 55%) тяжелосуглинистых на делювиальных глинах, пятнистости лугово-черноземных почв мощных и сверхмощных ненамытых и намытых (25 - 50%) тяжелосуглинистых на делювиальных глинах, пятнистости черноземов типичных среднемощных обычных и солонцеватых (5 - 10%) несмытых и слабосмытых (25 - 50%) тяжелосуглинистых на делювиальных глинах, пятнистости черноземов типичных обычных среднемощных укороченных и среднемощных несмытых и слабосмытых (25-50%) среднесуглинистых на делювиальных суглинках, пятнистость черноземов типичных среднемощных укороченных слабосмытых и среднесмытых (25-50%) тяжелосуглинистых на делювиальных глинах; контрастные комбинации - комплекс черноземов типичных среднесмытых и сильносмытых (25%) очень маломощных и маломощных среднесуглинистых на делювиальных суглинках, комплекс черноземов типичных среднемощных укороченных среднесуглинистых черноземов солонцеватых мощных среднесуглинистых на делювиальных суглинках и солонца черноземного среднесуглинистого и комплекс черноземов типичных осолоделых и солонца черноземного тяжелосуглинистого на делювиальных суглинках, мозаики черноземов типичных слабодифференцированных очень маломощных и маломощных слабокаменистых легкосуглинистых среднесмытых на третичных песках и черноземов типичных обычных среднемощных укороченных среднесуглинистых на делювиальных суглинках.

Карта гранулометрического состава почв. Гранулометрический состав оказывает большое влияние на выращивание растений. В хозяйстве почвы представлены средними и тяжелосуглинистыми и в меньшей степени супесчаные и легкосуглинистые.

Выводы

В основу проектирования положена новая землеоценочная основа в виде агрогеоинформационных систем (АгроГИС) с набором электронных карт, отображающих структуры почвенного покрова, агрономические свойства почв, условий рельефа.

Проведено почвенно-ландшафтное картографирование части Балтайского района Саратовской области в масштабе 1:10000.

По материалам топографической карты масштаба 1:10000 была создана цифровая модель рельефа.

С помощью программы ГИС Панорама разработана ГИС агроэкологической оценки земель, включающаяся электронные карты: форм и элементов рельефа, форм склонов, крутизны склонов, структур почвенного покрова.

Путем взаимного наложения этих слоев получена карта агроэкологических групп и видов земель с базами данных агроэкологических параметров земель.

Список литературы

1. Агроклиматический справочник по Саратовской области, Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1959 г.

2. Андроников В.Л. Аэрокосмические методы изучения почв. М.: Колос, 1979, с. 280.

3. Долгова Л.С. Методика составления мелкомасштабных почвенных карт, М.: Изд-во МГУ, 1980, с. 80.

4. Казаков Л.К., Ландшафтоведение, М.: Изд-во МНЭПУ, 1999, с. 101.

5. Классификация почв России. М., 2000.

6. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова, М.: Мысль, 1972.

7. Черняков Б.А., Шевлягина Е.А., Альтернативное земледелие, М.: 1998 г.

8. Шишова Л.Л. Методология составления крупномасштабных агроэкологически ориентированных почвенных карт, М.: 2006.

Размещено на Allbest.ru