Структура почвенного покрова (спп) и её значение

Таблица 1. Модель контрастности почв.

Генетический ряд	Контрастность, %	Ряд по механическому составу	Контрастность, %	Ряд по намытости и смытости	Контрастность, %
Светло – серые лесные почвы	0	Тяжелая глина	0	Сильнонамытые	0
Серые лесные почвы	20	Средняя глина	14	Средненамытые	14
Темно – серые лесные почвы	40	Легкая глина	28	Слабонамытые	28
Черноземы оподзоленные	50	Тяжелый суглинок	42	Несмытые	42
Черноземы выщелоченные	60	Средний суглинок	56	Слабосмытые	56
Черноземы типичные	70	Легкий суглинок	71	Среднесмытые	71
Черноземы обыкновенные	80	Супесь	86	Сильносмытые	86
Черноземы южные	100	Песок	100	Разрушенные	100

ЭПА и образуемые ими ПК с широким набором их характеристик образуют почвенный покров конкретной территории. Установление структуры ПП и его изучение осуществляется тремя группами методов:

1) методы установления СПП (картографический, натурные полевые исследования, трансектные);
2) методы интерпретации СПП (характеристики СПП и ПК, характер их статического распределения);
3) методы сравнительно - географической характеристики территории для целей типологии, учёта и оценки качества почвенных ресурсов, мелиоративной характеристики объектов.
Установленную структуру ПП можно представить в виде матрицы - прямоугольной таблицы с количественными и качественными характеристиками, имеющей m- строк и n - столбцов. Каждая строка представляет собой компонент ПП - ЭПА, n - число характеристик каждого компонента, т. е. это количество свойств ЭПА, используемых для его распознания.


a₁₁ a_{12…………………..} a_{1n
………………………………………….}
a_m1 a_{m2………………….}a_mn

Матричная запись структуры ПП удобна в том отношении, что формальный анализ матрицы кластерного анализа выявляет степень близости почв по их свойствам. Близость компонентов ПП определяется по расстоянию Евклида или Махаланобиса. Высокий уровень сходства почвенных ареалов, установленный при кластерном анализе, - это признак однородности ПП и, следовательно, соответствует более высокому его качеству. Уровень сходства компонентов почвенного покрова можно оценивать по дендрограмме, которая строится по результатам кластерного анализа. (рис. 20)

Уровень сходства

Компоненты ПП

Рис. 20 Дендрограмма сходства компонентов ПП.
Одним из важнейших показателей СПП является состав его компонентов, количество почвенных разновидностей или ЭПА, что соответствует, например, видовому разнообразию в фитоценозе. Предложена формула для количественного определения классификационной дифференциации компонентов ПП, который можно интерпретировать как показатель сложности.
_n
∑ Ei
K_d =
mn
где K_d - коэффициент классификационной дифференциации ПП;
n - число таксономических уровней;
m - общее число компонентов;
Ei - число почвенных единиц, выделяемых на каждом таксономическом уровне.
Значение K_d изменяется от 0 до 1, при значении K_d =1ПП однородный, и качество его определяется количеством содержания контура (компонента).
Для того, чтобы практически учитывать K_d при количественный оценке ПП, необходимы исследования по зависимости продуктивности участка ПП от K_d. Кроме такой характеристики ПП можно дать оценку территории с учётом количества компонентов и их долей в ПП. Этот показатель вычисляется как энтропийная мера разнообразия ПП по формуле Шеннона:
_n
H = ∑ p_i log p_i
i=1
где p_i - доля i компонента в ПП;
i - количество компонентов в ПП.
Чем больше компонентов составляют ПП и чем ровнее их доля, тем разнообразнее ПП и тем самым снижается качество территории, особенно если контрастность компонентов велика. Энтропийную меру можно также считать показателем сложности ПП. Размеры ЭПА или почвенных контуров - один из важнейших показателей качества ПП, который наиболее полно характеризует особенности территории в плане возможностей её изучения, картографирования и хозяйственного использования. Предполагается характеризовать качество ПП показателем I_d (индекс дробности), который вычисляется по формуле:
1
I_d =
S
где I_d- индекс дробности; S - средний размер ЭПА или контура
Чем больше I_d, тем ниже качество ПП.
Для оценки варьирования размеров почвенных контуров предложен показатель варьирования V_d:
∑ ( S_i – S)
V_d =
n S
где S_i- площадь I контура или ЭПА; S - средняя площадь контура или ЭПА; n - число контуров.
Форма, степень вытянутости, извилистость границ почвенных контуров является важным показателем качества ПП. ПП имеет более высокое качество, если его составляющие имеют вытянутую или линейную форму, их границы не расчленены или слабо расчленены, а площадь не превышает 10 га.
ПП можно характеризовать индексом сложности, при вычислении которого учитываются коэффициенты расчленения ЭПА и их площадь:
J_p (A – S_max)
J _c =
S A
где J_c - индекс сложности ПП;
J_p - среднее значение коэффициента расчленения;
А - площадь участка;
Smax - наибольшая площадь ЭПА;
S - средняя площадь ЭПА.
Индекс сложности ПП, который также отражает размеры ЭПА и расчленённость их границ, можно рассчитывать по следующей формуле:
n
J _c =
S₁ + S₂ + ……+ S_n
J_p1 J_p2 J_pn
где Jc - индекс сложности;
Sn - площадь контура;
Jpn - коэффициент расчленения контура (ЭПА);
n - количество контуров (ЭПА).
Морфологическая характеристика ЭПА полностью не характеризует качество ПП. Дополнением к морфологической характеристике являются показатели контрастности между ЭПА. Контрастность соседних ареалов принимается равной их арифметической разности, указанной в шкале (см. табл.). Средневзвешенная контрастность ПП рассчитывается по формуле:
К₁L₁ + K₂L₂ + K_nL_n
Кг (Км - Кс) =
100
где Кг, Км, Кс - контрастность по генетическому ряду, механическому составу, смытости; К_n - контрастность двух ареалов по данному ряду; L_n - длина границ между этими ареалами в % от общей протяжённости границ ареала.
Для общей характеристики структуры ПП используют суммарный индекс, который вычисляют по формуле:
К_∑ = Кr + Км + Кс
При качественной оценке ПП важным моментом является учёт в этом показателе прогноза возможной эволюции компонентов и их взаимосвязей. Естественная эволюция СПП, где главным фактором выступает время, происходит очень медленно на фоне эволюции, обусловленной антропогенной деятельностью. В настоящее время установлено, что хозяйственная деятельность может как значительно увеличить неоднородность ПП, так и привести к гомогенизации структур.
В агрокультурный период направленность и скорость эволюции СПП связаны главным образом с тремя группами процессов:
- эрозионно-аккумулятивные;
- техногенное воздействие;
- вторичное почвообразование (заболачивание, засоление).
В условиях лесостепной, особенно степной зон эродированность ПП обуславливает различие в свойствах почв выше подтиповых и даже типовых пределов, при этом наблюдается также чёткое изменение СПП, что хорошо иллюстрируют следующие данные. (таб. 2)
Таблица 2. Изменение параметров серий СПП при хозяйственном освоении и воздействии эрозионных процессов.

Серия СПП	Параметры	Естественные	Антропогенные