Як ми вже розповідали в пості про ґрунтові карти, сьогодні Україна має нагальну потребу в їх оновленні. Ті карти ґрунтів, які зараз використовуються, застаріли принаймні вже 10-15 років тому.
Обстеження ґрунтів, яке проводять з метою їх картографування, – справа вельми трудомістка, тому що потребує закладання та опису значної кількості ґрунтових розрізів.
Методика проведення класичного крупномасштабного ґрунтового обстеження формувалась на основі багатого досвіду картографування ґрунтів ХХ-го сторіччя. Однак, сучасність надає нові технічні можливості та вимагає нового формату подання результатів ґрунтового картографування.
З чого складається картографування ґрунтів?
Якщо коротко, сутність картографування ґрунтів полягає у
① встановленні генетичної приналежності ґрунту (тобто найменування ґрунту з урахуванням його основних властивостей – походження, гумусованості, еродованості, гідроморфізму, засолення чи осолонцювання, гранулометричного складу тощо);
② встановленні меж просторового поширення визначеної ґрунтової одиниці із нанесенням її на карту.
Перше завдання наразі вирішується єдиним можливим шляхом:
у ключовій точці, яка є типовою для конкретного місцеположення, необхідно викопати розріз та описати його, визначивши з максимальною детальністю, який саме ґрунт відкрито цим розрізом.
Левова частка успіху, як у виборі найбільш типового місцеположення, так і в точності характеристики відкритого розрізом ґрунту, припадає на кваліфікацію ґрунтознавця-картографа. Ніякі технічні засоби не дають сьогодні можливості автоматично визначити ґрунт за фотографією. (Але потенційно, це – можливо, перспективний шлях розвитку діагностики ґрунтів.)
Для отримання більш повної та достовірної інформації про гранулометричний склад та хімічні властивості розкритого розрізом ґрунту необхідно відібрати зразки з кожного його генетичного горизонту та провести їх лабораторний аналіз.
Якщо для території, де проводиться картографування, наявні архівні матеріали крупномасштабного ґрунтового обстеження, то завдання суттєво полегшується.
По-перше, гранулометричний склад ґрунтів, визначений 50 років тому, як правило зберігає свою актуальність, бо є консервативним показником та вкрай повільно змінюється.
По-друге, генетичний статус ґрунтів за цей час також міг суттєво змінитися в лічених випадках, які відомі будь-якому фахівцеві. Тобто чорнозем залишається чорноземом, а бурозем – буроземом.
Найбільш суттєві зміни ґрунтового покриву за останні десятиріччя стосуються гумусованості ґрунтів, їх засолення, гідроморфізму та, головним чином, еродованості.
Причому, в останньому випадку, йдеться не лише про зміну ступеня еродованості ґрунтів та перерозподіл просторового положення змитих та намитих або дефльованих ґрунтів, а й про зовсім інше розуміння статусу ґрунту. Досить поширеною вадою архівних ґрунтових карт є характерна для часів першого обстеження неправильна діагностика короткопрофільних схилових ґрунтів з віднесенням їх до еродованих.
Отже, за наявності архівної ґрунтової карти, вже до початку обстеження ґрунтознавець-картограф приблизно знає, чого йому очікувати та на що звернути особливу увагу.
Друге завдання – встановлення обрисів та меж ґрунтових виділів.
Ось тут і стають в нагоді сучасні дистанційні методи дослідження ґрунтів та методи геостатистичного аналізу.
За часів ґрунтового обстеження 1957-1961 років та подальших турів корегування його матеріалів, проведення меж між окремими ґрунтовими виділами потребувало закладання додаткових напіврозрізів та прикопок і все одно було значною мірою експертним, суб’єктивним. Крім того, значна кількість дрібних ґрунтових виділів залишалась поза увагою картографів, тому що їх фізично було майже неможливо «вловити». Навіть використання аерофотозйомки не дуже полегшувало справу.
Сьогодні, завдяки можливостям дистанційного зондування та цифрового аналізу рельєфу, точність та об’єктивність виділення ґрунтових ареалів зросли настільки, що «малюнок» ґрунтового покриву, на старих та нових картах буде докорінно відрізнятися.
Порівняння фрагменту архівної ґрунтової карти з картою ґрунтів, отриманою за сучасними технологіями. (Матеріали А.Б.Ачасова)
Ґрунтова карта будується на основі інтегрування комплексу даних про властивості ґрунтів території, що картографується, та умови їх формування. Ці дані можуть бути отримані як класичними польовими методами, так і шляхом геоінформацйного аналізу ЦМР та даних дистанційного зондування ґрунтів.
Крім того, не треба забувати, що окрім власне карти ґрунтів, сьогодні широко використовуються цифрові карти окремих ґрунтових показників. Особливо вони є затребуваними в умовах агровиробництва, де необхідно відстежувати актуальну динаміку змін параметрів ґрунту, що зумовлюють врожайність сільгоспкультур – вмісту гумусу та окремих поживних речовин, щільності, вологості ґрунту тощо. Такі карти складаються для окремих полів без прив’язки до генезису ґрунту та часто базуються лише на приборних даних аналізу орного шару. Вони створюються в будь-якій ГІС, що має блок геостатистичного аналізу.
Дистанційні методи обстеження
Коротко розглянемо, які саме дистанційні методи сьогодні стають в нагоді для картографування ґрунтів та в чому саме вони можуть допомогти. Треба підкреслити, що різні дистанційні методи не є рівнозначними в ґрунтовому картографуванні. Якщо методика використання одних, як наприклад аерофотозйомки та багатоспектрального сканування, вже добре напрацьована та існує багатий практичний досвід їх застосування для картографування ґрунтів, то стосовно таких методів як радіолокаційна, георадарна чи теплова зйомка мова поки що йде, скоріше, про потенційні можливості їх застосування.
Найважливішими характеристиками, за якими значною мірою визначається просторова неоднорідність ґрунтового покриву є гранулометричний склад ґрунтів та вміст в них гумусу (або органічного вуглецю). Знаючи ці два показника та маючи характеристику рельєфу та гідротермічних умов території, досвідчений ґрунтознавець із значною долею достовірності може прогнозувати ґрунтовий покрив, складаючи прогнозні ґрунтові карти.
Сьогодні в Україні напрацьовані методики дистанційного визначення вмісту гумусу в ґрунтах за даними мультиспектральної зйомки та фотозйомки. Тут треба підкреслити, що визначення проводиться за емпіричними залежностями, які є специфічними для кожного типу ґрунту, тому для України важливі розробки саме українських дослідників.
Визначення гранулометричного складу ґрунтів також можливо за цими даними, але опосередковано, через зміну спектральної яскравості внаслідок зменшення гумусованості більш легких ґрунтів. Безпосередньо гранулометричний склад ґрунтів впливає на відбивання радіохвиль, а, отже, може визначатися за даними радіолокації.
Взагалі, фотозйомка та мультиспектральна зйомка мають досить широке застосування в ґрунтовій картографії. Ґрунт за даними цих зйомок дешифрується як за прямими, так і за непрямими ознаками. Для кількісної оцінки окремих властивостей ґрунтів, як-от вміст гумусу або деяких хімічних речовин, використовують емпіричні залежності між цими параметрами та яскравістю знімків в окремих діапазонах хвиль, або значеннями розрахованими за даними індексів яскравості.
Дуже важливим для виділення ґрунтових меж та діагностики ґрунтів є така якісна складова, як малюнок знімку. Ерозійна мережа, зони підтоплення, виходи порід, різка зміна ґрунтотворної породи, плями солонців, ділянки осолоділих ґрунтів – це далеко не повний перелік того, що можна побачити за малюнком знімка.
Дані радіолокації можуть використовуватись для оцінки таких параметрів ґрунтів як вологість, щільність будови, гранулометричний та структурно-агрегатний склад.
Георадарна зйомка (GPR), яку в Україні лише починають використовувати для потреб ґрунтової картографії, дає можливість дистанційно оцінити глибину гумусового профілю, наявність та глибину підстилання ґрунтотворних порід, глибину залягання ґрунтових вод, та, за деякими даними, їх хімічний склад (мінералізацію). Незважаючи на те, що різні ґрунти дуже різняться за піддатливістю до георадарних досліджень, цей метод широко використовується, наприклад в США, та вважається перспективним для ґрунтознавства.
А як же ГІС?
Сучасна ґрунтова карта, на відміну від її паперових попередників, – це не просто “зупинена мить” життя ґрунтового покриву – це динамічне дзеркало цього життя. Тобто те, що сьогодні ми розуміємо під “правильною” цифровою ґрунтовою картою є не сканований паперовий прототип, а база даних про властивості ґрунту, що візуалізується у вигляді ґрунтової карти. Причому така база даних, що містить розгорнуту кількісну та якісну інформацію про ґрунтовий покрив, яка може виводитись у зрозумілому для непідготовленого користувача форматі. Такі ґрунтові карти можуть та мають постійно оновлюватись, відповідно до оновлення даних про ґрунт. Тобто сучасна цифрова ґрунтова карта не може бути створена та існувати інакше, ніж у ГІС середовищі.
Прикладом переведення ґрунтової картографії у сучасний формат цифрових баз даних є вже існуючі, створені на основі наявних даних про ґрунти, ґрунтові бази даних України, Росії та Білорусі.
У написанні матеріалу було використано такі матеріали:
- Великомасштабне картографування ґрунтів за допомогою інтегрального аналізу даних дистанційного зондування й цифрових моделей рельєфу: методичні рекомендації / [А.Б. Ачасов, А.О.Ачасова, С.Ю. Булигін та ін.]. − Харків: вид-во ХНАУ, 2010.
- М. І. Полупан, В. Б. Соловей, В. А. Величко. Методологія великомасштабного дослідження ґрунтового покриву та сучасні вимоги до його нормативного забезпечення
- Гічка Максим Миколайович. Наукове обгрунтування використання методів дистанційного зондування в моніторингу грунтів : дис… канд. с.-г. наук: 06.01.03 / Національний науковий центр “Інститут грунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського”. — Х., 2007.
- Трускавецький С. Р. Методика складання великомасштабних карт ґрунтів України за матеріалами дистанційного зондування / С. Р. Трускавецький, Т. Ю. Биндич, М. М. Гічка, С. В. Калюга // Вісник ХНАУ. – Х., 2008. – № 1.
- Jim Doolittle My Thirty Years with Ground-Penetrating Radar
- Handbook of Agricultural Geophysics – B. Allred, Et Al., (CRC, 2008) BBS
- С. А. Шоба, И. О. Алябина, А. В. Иванов и др. Особенности построения и использования почвенных баз данных России, Украины и Беларуси
