Использование данных дистанционного зондирования при изучении закономерностей распределения некоторых химических свойств почв в ландшафтах Полесья

0
132
Использование данных дистанционного зондирования при изучении закономерностей распределения некоторых химических свойств почв в ландшафтах Полесья

Как известно, почва представляет собой сложную систему мине­ральных и органических веществ, которые влияют на её поглотитель­ную и отражательную способность. Этот факт дает основания к при­менению дистанционных методов относительно диагностики химиче­ских свойств почв. Кроме того, методы дистанционного зондирования (ДЗ) позволяют осуществлять почвенно-геохимический мониторинг, значительно уменьшая при этом количество сложных и трудоёмких химических анализов, что существенным образом упрощает и снижает себестоимость геохимических исследований.

Одним из самых важных показателей, которые диагностируют химические свойства почв по материалам ДЗ, является спектральный коэффициент яркости (СКЯ). Этот показатель связан с такими важны­ми характеристиками почв, как содержание гумуса, железа, разнооб­разных солей, минералогический состав, обменные катионы.

Сложность связей химических свойств почв с интегральным СКЯ вносит определенные коррективы в методику почвенно-химической диагностики по материалам ДЗ. Во-первых, влияние химических пока­зателей на оптические свойства почвы может быть опосредованным, через корреляцию с контролирующими факторами, которые опреде­ляют яркость почвы непосредственно. Например, отмечается, что значимая корреляция между яркостью почвы и составом обменных кати­онов (Mg, Са, Na, К) осуществляется косвенно, через корреляцию с характеристиками, которые прямо воздействуют на СКЯ (содержание гумуса, литологический состав почвообразующих пород и т.д.). Во- вторых, для количественного изучения связей интегрального СКЯ с химическими характеристиками почв необходимо определить влияние каждого из химических показателей, с тем, чтобы можно было опреде­лить их воздействие на интегральные спектральные свойства почвы. Например, влажность и содержание гумуса оказывают практически идентичное влияние на яркость почвы, что понижает возможность объективной количественной индикации этих показателей в отдельно­сти. Была даже предложена методика дифференциации этих показате­лей, путем сравнения снимков, сделанных в различных диапазонах электромагнитного спектра.

Для объективной дистанционной диагностики одного химическо­го показателя необходима относительная однородность по остальным. Например, для количественной индикации железа в почве пригодна территория с однородными показателями гумуса и влажности, так как все эти характеристики имеют сходную направленность связи с СКЯ. Подобная ситуация наблюдается в случае с другими “однонаправлен ными“ показателями. В геохимических изысканиях, на использование результатов дистанционного зондирования будет накладываться ещё один фактор, который ограничивает возможности применения дистан­ционных методов – геоморфологический. Речь идет о том, что особен­ности рельефа территории влияют на перераспределение факторов, от которых зависит яркость изображения почв, и, прежде всего, – на влажность. Из-за влажности почв впадин и балок, где она выше воз- душно-сухой даже в сухое время года, происходит систематическая ошибка определения содержания гумуса через СКЯ.

Перераспределение влаги по элементам рельефа, как известно, влияет на ход основных геохимических процессов в почвах: в гидро- морфных условиях мы наблюдаем иной ход геохимических процессов, чем в автоморфных. Отсюда вытекает предположение, что характер связей оптических свойств почв с их химическими свойствами будет различаться в гидроморфных и автоморфных условиях.

Для проверки выдвинутой гипотезы использовались данные, ко­торые включают яркости по трём диапазонам (спутник SPOT) и разно­образные химические характеристики почв. Из этого массива данных были сформированы два подмассива: с малыми и с большими высотами. Таким образом, мы имели три группы данных: общую группу, группу с большими высотами (214-219 м над уровнем моря) и группу с малыми высотами (204-209 м). Каждая из этих групп подвергалась обработке методами математической статистики, после чего были по­лучены корреляционные матрицы данных трёх групп. Проанализиро­ван характер связей химических характеристик почвы с её яркостью.

Поставленная гипотеза нашла своё подтверждение. Эти результа­ты свидетельствуют о том, что информативность СКЯ в отношении обменных катионов является наиболее высокой в гидроморфных усло­виях депрессий рельефа. Именно в этих условиях оптические характе­ристики почвы могут диагностировать содержание обменных основа­ний с определенным уровнем достоверности. В то время как, инфор­мативность СКЯ в отношении гумуса будет наиболее высокой в авто­морфных условиях.

Подтверждение целесообразности и необходимости дифференци­рованного подхода к изучению геохимических особенностей террито­рии дистанционными методами мы получили также в ходе анализа закономерностей распределения пространственной корреляции СКЯ с химическими показателями. Следует предположить, что такая методи­ка является перспективной, так как позволяет объективно выделить фрагменты космического снимка, где информативность СКЯ в отно­шении тех или иных химических показателей будет высокой. Полу­ченные нами результаты свидетельствуют о том, что изменения в про­странственном распределении корреляций оптических и химических свойств почв связаны с особенностями рельефа исследуемой террито­рии.

Выводы. Связь химических и оптических свойств почв опосредо­вана контролирующими факторами, которые влияют на яркость почвы непосредственно.

Для объективной количественной индикации любого химического показателя в почве по СКЯ необходима однородность по иным показа­телям, которые имеют однонаправленную связь с СКЯ.

Характер связей оптических свойств почв с её химическими ха­рактеристиками в автоморфных и гидроморфных условиях будет раз­личным, что является следствием перераспределения влаги по элемен­там рельефа, а соответственно и хода геохимических процессов.

Необходимо в ходе почвенно-геохимических исследований ди­станционными методами придерживаться дифференцированного под­хода к установлению корреляционных связей яркости космического изображения с химическими свойствами почв в соответствии с гео­морфологической структурой территории (по элементам рельефа).

Авторы: С.Ю. Булыгин, А.Б. Ачасов, С.Р. Трускавецкий, М.Н. Гичка
Источник: Теоретические и прикладные вопросы изучения и использования почвенно-земельных ресурсов: Тезисы Международной науч.-практической конф., посвященной 70-летию кафедры почведения БГУ 16-20 сент. 2003 г. Отв. ред. В.С. Аношко. – Мн.: БГУ, 2003. С. 215-218.