Topographic conditions of soil drainage of Vladimir Opolie
Автор: Shilov P. M.
Журнал: Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева @byulleten-esoil
Рубрика: Статьи
Статья в выпуске: 105, 2020 года.
Бесплатный доступ
This article demonstrates an approach to digital mapping of soil drainage in Vladimir Opolie controlled by topographic conditions. Topographic conditions of the key area are described by a digital terrain model and morphometric parameters with resolution of 30 m. The variety of soil drainage is represented by soil survey data of the RSFSR Goskomzem, which includes 170 soil observations with morphological characteristic of the degree of soil hydromorphism. Linear combination of the most significant morphometric parameters is calculated by the means of canonical discriminant analysis. This combination also interpreted as topographically induced soil drainage explains 70% of spatial variation of soil hydromorphism. Scores above 0.5 relate to gray forest soils of well drained moraine-erosional plains, gently and steep slopes of valleys. Scores below 0.5 relate to gleyic grey forest soils of shallow slopes of plains, deep valleys and depressions with poor soil drainage conditions.
Hydromorphism, grey forest soils, canonical discriminant analysis
Короткий адрес: https://sciup.org/143173099
IDR: 143173099 | DOI: 10.19047/0136-1694-2020-105-28-56
Текст научной статьи Topographic conditions of soil drainage of Vladimir Opolie
Нечерноземье – зона рискованного земледелия с преимущественно выборочным освоением ареалов наиболее благоприятных земель. К числу лимитирующих факторов, которые определяют степень земледельческой освоенности и ее региональную изменчивость в гумидных ландшафтах Нечерноземья, относится сезонное или постоянное переувлажнение почв. В зависимости от степени избыточного увлажнения почвы, длительности и интенсивности его периодов развиваются анаэробные условия, которые влияют на сроки поспевания сельскохозяйственных культур и их урожайность (Зайдельман, 1975; Прохорова, Сорокина, 1975) . Почвы с контрастными агроэкологическими характеристиками водного режима имеют низкую агрономическую совместимость относительно применяемых агротехнологий и систем удобрений (Шеин и др., 2017) .
Накопление избыточной влаги в почвенном профиле обусловлено тремя факторами: 1) условиями увлажнения – соотношением параметров климата: количество атмосферных осадков, испаряемость, суммарный сток; 2) рельефом поверхности и 3) гранулометрическим составом почвообразующих пород (Зайдельман, 1985) . Значительная протяженность Нечерноземной зоны привела к зонально-провинциальной, мозаичной картине изменчивости литолого-геоморфологических и гидротермических условий почвообразования (Агроприродное…, 1987; Гулинова, 1978; Почвен ный покров Нечерноземья…, 1986) . Разнообразие условий перераспределения влаги обуславливает изменчивость компонентного состава почвенного покрова и долевое участие в нем переувлажненных почв.
Относительно низкая степень гидроморфизма в Нечерноземье характерна для ополий (Николаев, 2013) . К их числу относится Владимирское Ополье, расположенное на границе Ярославской, Владимирской и Ивановской областей, в северо-восточной части Клинско-Дмитровской гряды (рис. 1). Большая густота эрозионного расчленения (>1 км/км 2 ) и лёссовидные почвообразующие породы обусловили преобладание дренируемых серых лесных почв в структуре почвенного покрова Владимирского Ополья (Физико географическое…, 1963) . Несмотря на доминантное положение дренируемых серых лесных почв, в почвенном покрове ополья встречаются переувлажненные почвы (Савастру, 1999; Симакова, 1987) .
Цель данного исследования заключается в оценке влияния топографического фактора на изменчивость состава водномиграционных структур почвенного покрова в однородных климатических и литологических условиях Владимирского Ополья. Под топографическим фактором понимается совокупность характеристик рельефа земной поверхности (Jenny, 1941; Troeh, 1964) . К числу таких характеристик относят локальные и нелокальные (региональные) морфометрические величины, описывающие механизмы перераспределения влаги – показатели формы, кривизны, крутизны, водосборной площади и др. (Сысуев, 2003; Shary et al., 2002; Florinsky, 2016; Hengl et al., 2009) . Несмотря на различные физико-географические условия роль ведущих факторов дифференциации почвенного увлажнения играют не более четырех-пяти морфометрических переменных из нескольких десятков известных (Bell et al., 1994; Gillin et al., 2015; Malone et al., 2018; Møller et al., 2019) . В почвенно-ландшафтных исследованиях такие факторы выступают неотъемлемой основой цифрового картографирования структуры почвенного покрова или его отдельных свойств (Debella-Gilo et al., 2009; Odeh et al., 1994; Thompson et al., 2006; Gillin et al., 2015) , почвенно-агроэкологической оценки (Липкина, 1993; Рублюк, 2003, Сорокина, 2002) .
В данной работе решаются следующие методические вопросы исследования факторов: 1) выявление индивидуального и совместного вклада нескольких независимых морфометрических переменных в пространственное варьирование почвенного увлажне- ния Владимирского Ополья; 2) численное выражение совместного действия переменных в виде интегрального фактора; 3) цифровое картографирование почв разной степени увлажнения на основе совместного анализа интегрального фактора и массива почвенных описаний.

Рис. 1. Физико-географическое положение Верхневолжского ФАНЦ в центральном Нечерноземье: 1 – граница субъектов РФ, 2 – водотоки, 3 – озера и водохранилища, 4 – Верхневолжский ФАНЦ, 5 – ополья Русской равнины.
Fig. 1. Physico-geographical location of the Verkhnevolzhsky FANTS in the central Non-Chernozem Region: 1 – borders of the constituent entities of the Russian Federation, 2 – watercourses, 3 – lakes and water reservoirs, 4 – Verkhnevolzhskiy FANTS, 5 – the Russian Plain opolie.
Создание картографической модели опирается на принципы цифрового почвенного картографирования, сформулированные в зарубежных работах (McBratney et al., 2003; Minasny, McBratney, 2016) и развиваемые в отечественных работах (Савин и др., 2019; Сорокина, Козлов, 2012; Флоринский, 2012) . Ранее схожий подход моделирования ареалов переувлажнения применен автором для почв Валдайской возвышенности (Шилов, Козлов, 2019) .
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объектом картографирования выступил участок Владимирского Ополья площадью 15 тыс. га, охватывающий производственные поля Верхневолжского федерального аграрного научного центра (ФАНЦ) и соседних хозяйств (Суздальский район). Ландшафты ополья представляют собой возвышенную волнистоувалистую моренно-эрозионную равнину с сильно расчлененной овражно-балочной сетью, сложенную лёссовидными среднесуглинистыми отложениями мощностью 1.5–5 м, подстилаемыми мореной, с распаханными серыми лесными среднесуглинистыми почвами (Ахромеев, 2008; Модель…, 2005; Романов, 2008) .
Сумма активных температур 1 900–2 000 °С. Среднегодовая сумма осадков 575 мм. Гидротермический коэффициент Селянинова за период вегетации составляет 1.4. В отдельные годы ГТК изменяется от 0.3 до 2.9. За период активной вегетации (май – сентябрь) выпадает 280 мм осадков (Агроклиматические ресурсы…, 1968) . В пахотных почвах сложился периодически промывной тип водного режима (Алифанов, Лошакова, 1981) . С учетом почвенноагроклиматических условий в структуре севооборотов преобладают озимая и яровая пшеница, многолетние травы, зернобобовые, картофель, кукуруза (силос) (Модель…, 2005) .
Согласно почвенно-географическому районированию Владимирское Ополье относится к Среднерусской провинции дерново-подзолистых почв южной тайги, Юрьев-Польскому округу возвышенных моренных равнин с серыми лесными глинистыми и тяжелосуглинистыми пылеватыми почвами со вторым гумусовым горизонтом на покровных отложениях (Добровольский, Урусев-ская, 1984). В структуре почвенного покрова Верхневолжского ФАНЦ доминируют серые лесные почвы всех подтипов, родов и видов на лёссовидных суглинках (Модель…, 2005). Компонентный состав и генезис микроструктур почвенного покрова Владимирского ополья, в т. ч. структур, связанных с миграцией влаги, детально освящен во многих работах (Алифанов, Гугалинская, 1993; Макеев, Дубровина, 1990; Рубцова, 1974; Тюрюканов, Быстрицкая, 1971). Мезоструктуры охарактеризованы в меньшей степени (Савастру, 1999; Симакова, 1987).
Для моренно-эрозионных равнин характерны три типа водно-миграционных структур серых лесных почв. Дренируемые междуречья включают пятнистости серых лесных обычных, опод-золенных, остаточно-карбонатных почв, иногда почв со вторым гумусовым горизонтом. Слабодренируемые субгоризонтальные междуречья состоят из комбинаций зональных почв и их сла-боглееватых аналогов. В составе полугидроморфных структур ложбин, замкнутых понижений и западин преобладают пятнистости слабоглееватых и глееватых разновидностей серых лесных обычных, оподзоленных и серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом.
В северо-восточной части участка крупномасштабного картографирования сформировались дерново-подзолистые почвы на песчаных и суглинистых моренных отложениях. Иной генезис дерново-подзолистых почв не позволяет их рассматривать в одном ряду с серыми лесными и факторами их дифференциации.
Общий порядок исследования состоит из следующих этапов:
-
1) диагностика степени переувлажнения и ранжирование почв в ряду возрастающего гидроморфизма;
-
2) оценка сопряженности пространственной изменчивости переувлажненных почв с топографическими характеристиками в двух масштабах – территории научного центра (15 000 га) и полевого участка детальной съемки (320 га);
-
3) построение карт компонентного состава водно-миграционных структур почвенного покрова;
-
4) численное выражение совместного вклада наиболее значимых топографических характеристик в дифференциацию почв разной степени переувлажнения;
-
5) верификация результатов.
Характеристика степени переувлажнения дана при помощи диагностики почвенного профиля 193 точек полевых описаний (рис. 2) в соответствии с классификацией почв СССР (1977) и указаниями по диагностике степени заболачивания почв (Указания…, 1982) . Массив описаний Госкомзема РСФСР (1991) , Н.Г. Савастру (1999) и Д.В. Морева (2017) , а также собственные результаты полевых исследований сведены к трем категориям почв шкалы возрастающего гидроморфизма:
-
• “ Серые лесные ( Л )” – серые лесные обычные (без признаков оглеения), серые лесные оподзоленные, серые лесные оподзолен-ные со вторым гумусовым горизонтом и серые лесные остаточно-карбонатные почвы.
-
• “Серые лесные слабоглееватые ( Лсг )” – серые лесные опод-золенные, серые лесные оподзоленные со вторым гумусовым горизонтом и серые лесные слабоглееватые почвы, все с признаками слабого оглеения в нижней части горизонта B.
-
• “Серые лесные глееватые ( Лг )” – серые лесные, серые лесные оподзоленные со вторым гумусовым горизонтом и серые лесные оподзоленные глееватые почвы со слабым или средним огле-ением в горизонте ВА 2 .
Отметим, что данная классификация не охватывает полное таксономическое разнообразие зональных почв, а имеет прикладной характер в вопросах картографирования миграции влаги. При делении не приняты во внимание диагностические признаки иных процессов, например, признаки эрозионно-аккумулятивных процессов, признаки различного гумусового состояния почв. Аллювиальные и дерново-подзолистые почвы исключены из модели на основе материалов крупномасштабной почвенно-земельной съемки Госкомзема.
Картографирование очагов переувлажнения предопределяет необходимость выявления наиболее информативных факторов, влияющих на миграцию влаги. В условиях относительной однородности литологического состава неоднородность увлажнения почвенного покрова ополья сопряжена с рельефом и его уровнями организации: 1) микрорельефом различного генезиса (Алифанов, 1986; Величко и др., 1996) ; 2) мезорельефом моренно-эрозионных равнин (Савастру, 1999) .

Рис. 2. Цифровая модель рельефа Верхневолжского ФАНЦ (разрешение ячейки 30 × 30 м): 1 – основные горизонтали; 2 – водотоки; 3 – граница участка детальной почвенной съемки; 4 – точки почвенных описаний.
Fig. 2. Digital elevation model of Upper Volga FANTS (cell size 30 × 30 m): 1 – main topographic contour lines; 2 – watercourses; 3 – boundary of detailed soil survey plot; 4 – soil description points.
В основу цифрового картографирования совместной изменчивости почвенного гидроморфизма и топографических факторов его дифференциации положена сетка с регулярным шагом, в ячейках которой сопоставляются, с одной стороны, категории почв с различной степенью переувлажнения, а с другой – совокупность характеристик мезорельефа (факторов), потенциально определяющих миграцию влаги. Топографические условия Верхневолжского ФАНЦ охарактеризованы на основе ЦМР с пространствен- ным разрешением 30 × 30 м (рис. 2). ЦМР участка детальной съемки получена с БПЛА Геоскан-201 Агро (рис. 4А). Первичная ЦМР с разрешением 10 см обработана в следующем порядке: 1) фильтрация агрогенного микрорельефа (Минаев и др., 2019), который играет роль “шума” на крупномасштабной модели; 2) агрегация размера ячейки до 20 × 20 м. Для сравнительного анализа ряда почв с расчетными морфометрическими величинами (Сысуев, 2003; Florinsky, 2016) в двух масштабах выбрано близкое пространственное разрешение ЦМР, которое отражает условия миграции влаги на масштабном уровне мезорельефа.
Сопряженность пространственной изменчивости гидроморфизма почвенного покрова с топографическими факторами оценена средствами канонического дискриминантного анализа (Джонгман, 1999; Пузаченко, 2004; Webster, Burrough, 1974) . С его помощью решены три вычислительные задачи: 1) оценка индивидуального и совокупного вклада морфометрических характеристик в дифференциацию Л, Лсг и Лг почв; 2) определение наиболее значимых морфометрических величин на основе критерия Фишера; 3) прогноз условной вероятности Л, Лсг и Лг в ячейках сетки. В основе прогноза условной вероятности [1] лежит расчет дистанции Махаланобиса между элементами сетки и центрами областей каждой из трех категорий почв:
е (0,5*£>л / л сг/ л г 2 )
^ Л/Лсг/Лг = е (0,5»£> л 2 ) + е (о,5»Олсг 2 ) +е ( 0,5 *°Лг) , где
^ Л/Лсг/Лг
J(% ; — % л/лсг/лг ) х (у ; — У л/лсг/лг ) х - х 5 1
– дистанция Махаланобиса ячейки в пространстве топографических факторов:
% ; , у; „. - значения морфометрической величины в ячейке i;
%, у, . - средние значения морфометрической величины для каж дой категории почв (табл. 1);
S -1 – обратная ковариационная матрица.
Кроме того, канонический дискриминантный анализ позволяет численно выразить совместное участие наиболее значимых факторов в разделимость категорий (Козлов, Сорокина, 2012) . В результате вычисления определяется линейная комбинация [2] характеристик рельефа, в диапазоне которой средние значения дискриминируемых Л, Лсг и Лг категорий почв максимально отличаются друг от друга. Данная комбинация факторов является канонической дискриминантной функцией (Джонгман, 1999) :
fi = и0 + u1X1i + 11.2 X 21 + ••• + u k X kn , где [2]
f i – значение канонической дискриминантной функции в точке i; u i – вес, принадлежащий фактору;
X ji – значения фактора j в точке i.
Коэффициенты канонических функций подбираются таким образом, чтобы: 1) их средние значения для категорий почв максимально отличались друг от друга; 2) переменные не были скоррелированы между собой. При соответствующей интерпретации (Пузаченко и др., 2006; Carroll et al., 2006) канонические переменные можно рассматривать как интегральные и независимые топографические факторы дифференциации почвенного увлажнения, описывающие различные механизмы миграции влаги в почвенном покрове.
Итоговая детерминированность модели заведомо неполная из-за влияния незатронутых факторов – микрорельефа, глубины подстилания мореной, условий землепользования, а также возможных ошибок морфологической диагностики и неточностей географической привязки описаний почв.
Верификация крупномасштабной модели выполнена путем сравнения компонентного состава почвенного покрова с результатами съемки полевого участка площадью 320 га.
Таблица 1. Топографические факторы почвенного увлажнения Table 1. Topographical factors of soil wetting
В 3 В S >3 3 3 to У 3 3 >3 3 ^ 3 3 3 |
се а ф В |
О |
1 |
о |
О\ |
|
о |
'О |
|||||
о |
сч |
О\ |
||||
5s® Ф □ н се 5 Ф о 5 о |
ГЧ о |
о |
||||
to |
сч |
О\ ^D |
||||
1 >3 3 N § 3 «1 |
се ф В |
о |
ОО |
сч сч |
||
о |
ОО |
|||||
О\ сч |
<о ОО гч |
to ОО |
'О об 0^1 0^1 |
|||
5s® Ф □ н се 5 Ф ф 5 о |
о |
о |
о |
о |
||
to |
^ |
гч |
сч |
|||
К ф S On |
о |
о |
за 1 t S Е ‘ ^ в в & В В |
S & 8 а ^ ю ^ Sms |
||
ф s 5 S 8 о g в И й § i ° |
Примечание. 1Z(0) – Z(r), где Z(0) – абсолютная высота центрального пикселя, Z(r) – средняя высота пикселей, удаленных от Z(0) на r; 2 ln(^^), где а - площадь водосбора, в — крутизна.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В совокупности топографические условия объясняют 75% изменчивости почвенного увлажнения, остальные 25% – особенности строения микрорельефа и литологического строения лёссовидных суглинков. Из 20 расчетных морфометрических характеристик наиболее значимы следующие (табл. 1): форма земной поверхности (топографический индекс превышений), площадь и уклон водосбора (топографический индекс влажности), базис эрозии.
Компонентный состав ПК определен на основе выражения [1]. Дистанции Махаланобиса [3] для каждого элемента ячейки до центра классов Л, Лсг и Лг рассчитаны по формулам:
0Л = J(TPI100t - 0,29) X (TPI1000t - 2,86) X (TWI , - 8,65) X (CNBLt - 228,6) X S-1
ОЛсг = J(TPI100t + 0,13) X (TPI1000 , + 1,28) X (TWIt - 10,2) X (CNBLt - 230,5) X S-1 [3]
ОЛг = 7(TPI100f + 0,3) X (TPI1000, + 1,78) X (TWIf - 11,7) X (CNBLt - 232,1) X S-1, где S-1 – обратная ковариационная матрица:
6.317 |
-0.212 |
0.732 |
0.025 |
-0.212 |
0.106 |
0.027 |
-0.003 |
0.732 |
0.027 |
0.512 |
0.007 |
0.025 |
-0.003 |
0.007 |
0.006 |
Длительный застой влаги наблюдается в незадернованных элементах ложбинной сети и западинах с серыми лесными глеева-тыми почвами (рис. 3В). Комбинации с преобладанием дренируемых серых лесных почв характерны для моренно-эрозионных равнин, полого-покатых и крутых эрозионных склонов речных долин (рис. 3А). Промежуточное положение занимают слабонаклонные моренно-эрозионные равнины, вытянутые слабонаклонные эрозионные шлейфы с преобладанием серых лесных слабоглееватых почв в составе почвенных комбинаций (рис. 3Б).
Наибольшее влияние на изменчивость гидроморфизма оказывает топографический индекс влажности (Ågren et al., 2014;
Grabs et al., 2009; Lidberg et al., 2019) . Второй по значимости фактор увлажнения – топографический индекс превышений, описывающий форму мезорельефа. Третий фактор – высота базиса эрозии, вычисленная в каждом элементе сетки на основе интерполяции высот в тальвегах (Conrad et al., 2015) . Данная величина редко рассматривается в работах по исследованию факторов почвенного увлажнения (Bock, Köthe, 2008) . Значения базиса эрозии в элементах сетки отражают потенциальный уровень, ниже которого не могут опуститься почвенно-грунтовые воды. Максимальные значения базиса эрозии характерны для дренируемых междуречий с глубоким залеганием уровня почвенно-грунтовых вод, минимальные – для глубоких долин с избыточным поверхностным увлажнением (табл. 1).
Разнообразие топографических условий упорядочено в виде одной канонической переменной – топографического фактора дренируемости – ТФД [4]. В диапазоне ТФД категории почв упорядочены по нарастанию степени гидроморфизма. ТФД объясняет 51% изменчивости увлажнения почв:
ТФД = 0,4 х TPI1QQM + 0,5 х TPI1QQQM - 0,5 x TWI - 0,4 x CNBL [4]
Область значений (> -0.5) соответствует дренируемым серым лесным почвам (рис. 3Г). В области отрицательных значений расположены серые лесные слабоглееватые (-1.3…-0.5) и серые лесные глееватые (< -1.3) почвы. Степень дренируемости обратно пропорциональна топографическому индексу влажности, базису эрозии, и прямо пропорциональна топографическому индексу превышений.
Выражение [4] позволяет рассчитать значения топографического фактора дренируемости для каждого элемента регулярной сетки в масштабе Верхневолжского ФАНЦ. На полученной карте (рис. 3Г) отражено увлажнение почвенного покрова, обусловленное совместным действием топографических факторов.
Формирование автоморфных почвенных комбинаций приурочено к дренируемым моренно-эрозионным равнинам, пологопокатым и крутым склонам с рассеянием влаги. Общая доля таких участков (значения ТФД > -0.5) составляет 80% территории Верх- неволжского ФАНЦ. В составе комбинаций преобладают серые лесные дренируемые почвы (Л) с долевым участием более 80%.

Рис. 3. Компонентный состав почвенных комбинаций (%) Верхневолжского ФАНЦ: А – серые лесные почвы ( Л ); Б – серые лесные слабоглееватые почвы ( Лсг ); В – серые лесные глееватые почвы ( Лг ); Г – топографический фактор дренируемости почв.
Fig. 3. Composition of soil cover (%) of Upper Volga FANTS: A – gray forest soils; Б – gray forest slightly gley soils; В – gray forest gleyic soils; Г – topographical factor of soil drainage.
В свою очередь, максимальная концентрация стока характерна для ложбин, западин, водосборных понижений со значениями ТФД меньше -1.3. В структуре почвенного покрова в равной доле участвуют Лсг (45%) и Лг (42%). Диапазон ТФД (-1.3...-0.5)
характерен для пологих приводораздельных склонов моренноэрозионных равнин и пологонаклонных эрозионноаккумулятивных шлейфов, конусов выноса с замедленным дренажем. В составе комбинаций равные доли разделяют Л и Лсг (по 43%). Общая площадь полугидроморфных структур почвенного покрова составляет 20%.
Упорядочивание категорий почв в диапазоне ТФД позволяет рассматривать неопределенность прогноза как площадь пересечения Л , Лсг и Лг на линейной шкале фактора (рис. 3Г). Наиболее изолированы на шкале ТФД серые лесные почвы. Перекрытие диапазонов ТФД (> 50%) характерно для серых лесных слабоглее-ватых и глееватых почв. Это может указывать на недостаточную информативность топографических условий при объяснении дифференциации Лсг и Лг .
Результаты свидетельствуют о двукратном превышении доли полугидроморфных почв (20%) по сравнению с данными почвенного обследования Госкомзема (1991). Для верификации результатов крупномасштабного картографического моделирования проведено сопоставление доли прогнозируемых категорий Л, Лсг и Лг в пределах полевого участка детальной почвенной съемки (рис. 4).
Структура модели полевого участка близка к структуре крупномасштабной модели – в значимые морфометрические величины вошли топографический индекс превышений, топографический индекс влажности и базис эрозии (табл. 1), объясняющие 71% изменчивости почвенного увлажнения.
На основе данной модели рассчитаны условные вероятности Л, Лсг и Лг (рис 4А–В) и значения топографического фактора дре-нируемости (рис. 4Г) для элементов регулярной сетки полевого участка. ТФД [5] объясняет 78% изменчивости почвенного увлажнения:
ТФД = 0,6 х ТР1100м - 0,8 х TWI - 0,6 х CNBL [5]

Рис. 4. Участок детальной почвенной съемки: А – ЦМР с разрешением 20 × 20 м; Б – Топографический фактор дренируемости (ТФД); В – Карта доминантной почвы; Г – Фрагмент карты доминантной почвы в крупном масштабе: 1 – Л , 2 – Лсг , 3 – Лг .
Fig. 4. Detailed soil survey plot: A – DEM with 20 × 20 m resolution; B – Topographically induced soil drainage (TSD); C – Dominant soil map; D – Large scale fragment of dominant soil map: 1 – Л , 2 – Лсг , 3 – Лг .
В области ТФД < 0 расположены ложбины и водосборные понижения с сочетаниями Лсг (< -1.1) и Лг (-1.1…0). ТФД > 0 характерен для дренируемых пологих и полого-покатых склонов моренно-эрозионной равнины с преобладанием Л . Общая доля поли-гидроморфных комбинаций почв составляет 36% площади поля – Лсг занимает 20%, Лг – 16%. В то же время на крупномасштабной модели занижена доля Лг – 9%. Процент совпадений Лсг и Лг составляет 35 и 42%.
Таким образом, в двух симметричных областях ТФД Владимирского Ополья расположены контрастные ареалы почвенного увлажнения: ТФД > 0 – серые лесные почвы в дренируемых элементах мезорельефа с рассеянием влаги, ТФД < 0 – полугидро-морфные почвы в элементах мезорельефа с ее накоплением и замедленным дренажем.
Развитие данного подхода открывает возможности численного межрегионального сравнения факторов почвенного увлажнения Нечерноземной зоны. Для этого необходимо преодоление ряда методических ограничений: 1) переход от морфологической диагностики степени переувлажнения почвенного профиля к использованию количественных индикаторов водного режима различных генетических типов почв (Романова, 1994) ; 2) анализ иерархической организации рельефа Нечерноземья для целей выделения типов морфоструктур, морфоскульптур и их геоморфо-метрического анализа; 3) ранжирование климатических и литолого-геоморфологических факторов по их относительному вкладу в дифференциацию водно-миграционных структур почвенного покрова; 4) выявление взаимосвязи между топографическим фактором дренируемости и среднемноголетними параметрами тепло- и влагообеспеченности при различных сценариях изменения климата.
ВЫВОДЫ
-
1. Приведена методология упорядочивания характеристик рельефа по их индивидуальному и совокупному вкладу в изменчивость гидроморфизма почвенного покрова. Совокупный вклад характеристик находит выражение в виде топографического фактора дренируемости (ТФД). ТФД рассчитывается на основе чис-
- ленного анализа категорий почв в многомерном признаковом пространстве наиболее значимых морфометрических величин региона.
-
2. В однородных условиях литологии и климата топографический фактор определяет до 70% изменчивости почвенного увлажнения Владимирского Ополья. Влияние рельефа на дифференциацию почвенного увлажнения определяется перераспределением атмосферных осадков с учетом формы поверхности, соотношения водосборной площади и крутизны (топографический индекс влажности) и высоты базиса эрозии. Значения ТФД > -0.5 соответствуют дренируемым моренно-эрозионным равнинам, полого-покатым и крутым склонам с преобладанием серых лесных почв ( Л ) в составе почвенных комбинаций. Значения ТФД < -0.5 – пологим приводораздельным склонам равнин, западинам, ложбинам и ложбинообразным понижениям, концентрирующим влагу. В отрицательном диапазоне ТФД расположены сочетания полугид-роморфных серых лесных глееватых ( Лсг ) и серых лесных глеева-тых ( Лг ) почв.