Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский государственный университет

Методика анализа крупнобугристых торфяников для целей фито-экологического картографирования

Левков С.С.

Почвенно-растительный покров тундры отличается разнообразием и комплексностью. Одним из уникальных объектов встречающихся только на территории с вечной мерзлотой, являются крупнобугристые торфяники.

Интерес к изучению торфяных массивов в различных регионах страны был вызван необходимостью их сельскохозяйственного освоения и использования их как среды возведения инженерных сооружений, а торфа, как топлива, химического сырья и строительного материала. Особенно важно их познание в инженерно-геологическом отношении, так как они служат основанием для целого ряда сооружений.

В связи с широким профилем использования торфяных болот и их отложений, к настоящему времени накоплен большой опыт их изучения и строительства на торфяных массивах.

Рис 1. Крупнобугристый торфяник

Бугристые торфяники -- это комплекс мерзлых торфяников внутри торфяных бугров и разделяющих их низменностей, имеющих характер мочажин, обычно с талым торфом. Конечно, называть такое образование комплексом можно лишь условно, поскольку бугры и мочажины представляют собой не взаимосвязанные элементы, возникающие под влиянием саморазвития болотной экосистемы, а образовавшиеся в результате экзогенных нарушений прежнего рельефа болота -- частичного разрушения и новообразования.

Рис 2. Плоскобугристый торфяник

Плоскобугристые и крупнобугристые торфяники различаются по высоте и форме бугров. Высота плоских бугров 20-50 см, поверхность довольно плоская, края сравнительно круто обрываются к мочажинам. Крупные бугры достигают высоты 3--4 м и более, форма поверхности их приближается к куполообразной. Но такое подразделение условно, так как на одном и том же массиве можно встретить и «плоские» и «крупные» бугры.

Обычно на таких буграх растительный покров состоит из сфагновых (Sphagnum) и дикрановых мхов с некоторым участием Polytrichum и лишайников. Нередко развит и травяно-кустарничковый ярус, образованный карликовой березой (Betula nana), голубикой, брусникой, водяникой (Empetrum nigrum). Форма бугров в плане может быть округлой, вытянутой, грядообразной, лопастной и др. Поперечные размеры их колеблются от нескольких метров до 20--30 м и даже больше, так как иногда «бугры» представляют собой целые участки мерзлых торфяников. Такие бугры -- участки мерзлых торфяных массивов -- разделены эрозионными или термокарстовыми ложбинами, обычно избыточно увлажненными, которые служат долинами стока воды от тающей мерзлоты.

Существуют различные взгляды на происхождение бугристых торфяников. По мнению ряда авторов, они представляют собой образования, обязанные пучению (Городков,1930), но пучению инъекционного типа. В работе Н.И. Пьявченко (1955) вообще отрицается роль мерзлотного пучения, как существенного фактора их образования. По его мнению, торфяные бугры есть следствие расчленения морозобойными трещинами первоначально ровной поверхности сплошного массива мерзлого торфяника и последующего эрозионного и термокарстового процессов, развивающихся по трещинам и обслуживающих выделение бугров. Однако Н.И.Пьявченко при своих исследованиях вскрывал лишь саму торфяную залежь и почти совсем не проникал в подстилающие минеральные грунты. Все его данные по влажности и температуре относятся лишь к первым 2-3 метрам торфяника. Исследование более глубоких горизонтов под торфом в разных условиях бугристого торфяника дает больше материала для выяснения его генезиса в целом. А.И. Попов (1953) полагает, что происхождение выпуклобугристых и плоскобугристых торфяников Западной Сибири не одинаково и сама их форма является генетическим признаком. Пологая выпуклость, куполообразность бугров указывают на их возникновение вследствие пучения; плосковерхие бугры с довольно резкими, угловатыми краями - останцового происхождения.

Относительно глубокое бурение в пределах выпуклых торфяных бугров и межбугорных понижений в подзоне северной тайги и лесотундре дало возможность доказать, что первопричиной бугрообразования является мерзлотное пучение.

В.Н.Андреев (1935) различает в своих работах по Ямальскому Северу крупнобугристые, плоскобугристые, трещиновато-бугристые, тетрагонально-бугристые и полигонально-валиковые комплексные болота, распространение которых подчинено широтной зональности. Б.H. Городков (1936) дает более укрупненную классификацию торфяников, говоря лишь о крупнобугристом, плоскобугристом, мелкобугристом и полигональном комплексах. Он связывает разнообразие торфяных болот Севера с характером вечной мерзлоты, считая, что полосе сплошной и неглубокой вечной мерзлоты в минеральных и торфяных грунтах Западной Сибири соответствуют плоские мерзлые торфяники, на севере преимущественно реликтовые, а полосе спорадической мерзлоты в торфяных грунтах типичны крупнобугристые торфяники. почвенный растительный бугристый торфяник

На участке исследования крупнобугристые торфяники встречаются на слабодренированных водоразделах, в хасыреях и речных долинах.

Дешифрирование крупнобугристых торфяников.

Дешифрированием называется процесс опознавания по фотографическому изображению на снимке отдельных предметов и объектов местности, границ контуров, а также определение их количественных и качественных характеристик с обозначением их соответствующими условными знаками.

Дешифрирование аэрофотоснимков - один из методов изучения местности по её изображению, полученному посредством аэросъёмки. Дешифрирование заключается в выявлении и распознавании заснятых объектов, установлении их качественных и количественных характеристик, а также в регистрации результатов в графической (условными знаками), цифровой и текстовой формах. Дешифрирование аэрофотоснимков имеет общие черты, присущие методу в целом, и известные различия, обусловленные особенностями отраслей науки и практики, в которых оно применяется наряду с другими методами исследований.

Различают прямые и косвенные признаки дешифрирования.

К прямым признакам относят:

• размеры объектов

• форму объектов

• тени собственные и падающие (иногда их считают косвенным признаком)

• фототон или цвет и сложный признак - рисунок или структуру изображения.

К косвенным признакам относят указывающие на наличие или характеристику объекта, хотя он и не получил непосредственного отображения на аэрофотоснимке в силу условий съёмки или местности. Например, растительность и микрорельеф являются индикаторами при дешифрировании задернованных почв (Смирнов, 1967).

Бугристые торфяники представляют собой комплексное торфяно-болотное образование, основными компонентами которого являются мерзлые торфяные бугры и разделяющие их мочажины. Крупнобугристые торфяники отлично дешифрируются на аэрофотоснимках всех масштабов. Они имеют очень устойчивые прямые и косвенные дешифровочные признаки, которые уверенно используются при камеральном дешифрировании и могут служить эталонами для дальней экстраполяции.

Торфяные бугры в плане на аэроснимках имеют самые различные формы и размеры. Они в зависимости от мощности торфяного слоя и состава нижележащих пород, от возраста и степени разрушенности могут иметь выпуклую поверхность и крутые или пологие склоны. На аэроснимках крупного масштаба эти детали строения бугров можно выявить при просмотре под стереоскопом. Изображение поверхности бугров на аэроснимках бывает светлого тона и отличается от тона изображения окружающей его более темной и ровной заболоченной торфяно-моховой поверхности.

Многолетнемерзлые плоско- и крупнобугристые торфяники создают весьма специфический ландшафт, отличающийся от всех остальных типов местности строением поверхности, которая покрыта полигонами, образовавшимися в результате вытаивания жильного льда. На аэроснимке эти формы мезорельефа создают характерный полигональный рисунок изображения. Особенно широко распространены крупнобугристые торфяники в районах, прилегающих к южным окраинам области распространения многолетнемерзлых пород. В лесотундровой и таежной зоне они занимают огромные площади. На этой территории реликтовые мерзлые толщи в значительной степени деградировали. На торфяниках, содержащих в прошлом мощные скопления жильного льда, особенно четко выражены полигоны с возвышающейся центральной частью и окруженные глубокими канавами, заполненными водой или заросшими травяно-моховой и кустарничковой растительностью. К таким районам можно отнести районы Западной Сибири, Большеземельской тундры и др. На аэроснимках четким контуром среди лесной растительности выделяются торфяные массивы. У южной границы области распространения многолетнемерзлых пород можно встретить острова реликтовых многолетнемерзлых пород, приуроченные к торфяникам. На севере участки с развитым торфяником обычно отличаются более суровым режимом мерзлых пород, близким к залеганию к поверхности, большей льдистостью и относительно низкими температурами.

Большое распространение получил мелкобугристый рельеф, формирование которого также определяется процессами микрополигонального морозобойного растрескивания и пучения. Мелкобугристый рельеф, образованный минеральными грунтами, чаще всего развивается в условиях тундры и оказывается связан с деградацией пятен-медальонов.

Высота таких бугров обычно не превышает 0,5-0,8 м, диаметр их колеблется от 1 до 2-3 метров. Незначительные размеры этих бугров и межбугровых понижений не позволяют их выделить на аэроснимках среднего и даже крупного масштаба. Например, на аэроснимках масштаба 1:15000-1:10000 не всегда удается провести границу между смежными участками крупно- и мелкокочковатой ерниковой тундры. Тем не менее по тону изображения на аэроснимке, который создает кустарничковая растительность, можно определить преобладание того или иного типа мелкобугристого рельефа. Например, косвенным признаком дешифрирования крупнокочковатой ерниковой тундры в условиях Европейского Севера является ее приуроченность к пологим склонам. В то же время мелкокочковатый рельеф больше распространен на плоских водораздельных поверхностях. В лесотундровой зоне описанный тип мелкобугристого рельефа является реликтовой формой (Протасьева, 1967).

Одним из основных дешифровочных признаков крупнобугристых торфяников является рисунок и структура фотоизображения (полигональность), в отличии от полигональных болот, полигоны крупнобугристых торфяников имеют большие размеры около 10 метров.

Цвет фототона не является однозначным дешифровочным признаком и может варьироваться. По фототону крупнобугристые торфяники зависят от растительного покрова с более темной и ровной заболоченной торфяно-моховой поверхности имеют боле темную окраску, в отличии от бугров покрытых лишайником с небольшим сезонно талым слоем. Также тон бывает темного цвета, если торф обнажен.

Третьим дешифровочным признаком крупнобугристых торфяников, является их куполообразная форма.

Косвенным дешифровочным признаком крупнобугристых торфяников является их пространственное распространение близ хасыреев, краев озер и проточных вод.

Последовательность операций дешифрирования аэрофотоснимка с целью составления прекарты.

1. Дешифрирование аэрофотосъемка М 1:15000

2. Составление прекарты

3. Рекогносцировочное обследование местности

4. Выбор профиля исследования

5. Сбор полевого материала с отметкой привязки описания на аэрофотосъемке: описания растительных сообществ и почвенных разрезов, фиксирование СТС, микрорельефа.

6. Обработка описаний: определение неизвестных видов растений, составление таблиц данных из описаний растительности, обработка почвенных разрезов, вычисление матрицы сходства между описаниями, построение плеяд типологически однородных описаний.

7. Обработка аэрофотоснимка: сканирование и печать аэрофотоснимка, оконтуривание площадок по однотипной мозаике или фототону, проведение контуров, сканирование полученного рисунка, оцифровка контуров.

8. Составление легенды по группам описаний - ассоциациям.

9. Распознавание содержания контуров, приуроченность каждому контуру определенного типа сообществ.

Второй блок - первичная обработка почвенных разрезов. На этапепервичной обработки почвенных описаний выполняются следующие работы:

1. Уточнение горизонтов каждого из почвенных разрезов

2. Определение названия почвы на всех описываемых участках по почвенным описаниям и образцам почв.

3. Оформление почвенных разрезов

4. Составление Легенды типов почвенных горизонтов для конкретной территории исследования.

5. Химический анализ образцов (зависит от цели решаемой задачи) Третий блок - методика обработки матриц:

1. Базовая матрица (по результатам полевых описаний)

2. Матрица меры сходства

3. Анализ и выявление уровней значимости коэффициента сходства

4. Корреляционные плеяды

5. Выделы карты

Литература

1. Волков И.А. Дистанционные методы при изучении геолого-геоморфологической основы ландшафтов (на примере средней тайги Западной Сибири // Дистанционные исследования природных ресурсов Сибири. Новосибирск: Наука, 1986, с. 112 - 117.

2. Корпачев В. П., Пережилин А. И., Ю. И. Рябоконь. Загрязнение и засорение водохранилищ ГЭС древесно-кустарниковой растительностью, органическими веществами и влияние их на качество воды : монография. Издательство "Академия Естествознания", 2010 год

Размещено на Allbest.ru