CC BY
54
2 кТ„
<7 - П,
М
О
Je ' D
(1)
где Те - электронная температура плазмы,
М\ - масса иона,
о - сечение ионизации газа электронами пучка,
/е - плотность тока пучка, щ - концентрация нейтральных молекул газа,
В - характерный продольный размер плазмы, равный ее диаметру, при котором еще возможно одномерное приближение.
В допущении униполярного слоя его толщина может быть оценена по известному соотношению [4]
d =
і/ з/
є MJÄ
екТ
(2)
где II - падение потенциала на слое, равное в данном случае ускоряющему напряжению.
Задавшись значением критической напряженности поля Екр, получаем выражение для пробивного напряжения
юб. ^кр
а-п,
b'je'Dj
е
М
Понятно, что величина Еч, может быть задана лишь ориентировочно, тем не менее при Ещ = 5-104 В/см получается зависимость, неплохо согласующаяся с результатами эксперимента (рис. 2). Это дает дополнительные аргументы в пользу предлагаемого механизма пробоя.
Литература
1. Ivanov А.А., Serov А.А., Kniazev L.N., Muraviov S.V. Efficiency of Electron-Beam Energy Deposition in a Beam-Plasma Discharge. Plasma Physics Reports. 1999.V. 25. №1.
2. Бурачевский Ю.А., Бурдовицин B.A., Мытников A.B., Оке Е.М. ЖТФ. Т. 71.2001. № 2.
3. Месяц Г,А. Эктоны. Ч. 1. Екатеринбург, 1993.
4. Плазменные процессы в технологических электронных пушках / Завьялов М.А., Крейндель Ю.Е., Новиков А.А., Шантурин Л.П. М., 1989.
УДК 631.48
A.B. Захарченко
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАНОРЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ
ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ЛЕСНЫХ БИОГЕОЦЕНОЗОВ
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Введение
Нанорельеф - это минимальная рефлекторная земная поверхность, которая может быть описана в терминах геоморфологии. В почвоведении эта поверхность относится к понятию «поверхность почвы». Масштаб отображения нанорельефа - 1:1 - 1:20.
Оказалось, что этот вид земной поверхности фактически не исследован, так как слишком мал для геоморфологов - это сантиметровый диапазон изменения относительных высотных
уровней колебания рельефа. Почвоведы же основное внимание сосредоточили на изучении взаимодействия почвы и микрорельефа [1]. По этому поводу сеювал Б.Г, Розанов: «Характер внешней поверхности почвы часто, к сожалению, ускользает от внимания почвоведа» [2]. Несмотря на то что это сказано более 20 лет назад, ситуация не изменилась по сегодняшний день. Обобщения относительно этого вида поверхностей отсутствуют и в зарубежной литературе, где основное внимание уделяется закономерностям взаимосвязи почвы с элементами
микрорельефа склона [3, р. 1-22]. Такое положение в исследовании поверхности почв (ПП) обусловлено отсутствием методик съемки и анализа рельефа ПП в данном масштабе,
о чем в свое время сожалел Б.Г. Розанов [2]; «Не уделяют внимание этому морфологическому признаку и существующие руководства по методам полевых исследований». Им же выделены специфические формы ровной поверхности почв, но при классификации поверхностей положены субстативные свойства, а не категории формы, что затрудняет ее использование применительно к рельефу ПП лесного БГЦ.
Объекты и методики
В данной работе представлен анализ нанорельефа поверхности дерново-подзолистой почвы на четырех сравнительно ровных площадках размером 1 м2, пространственно расположенных в лесном биогеоценозе (02, 03) и на просеке (06, 061) стационара НИИ ББ «Ломачевка» [4, с. 225-236].
На первом этапе изучения нанорельефа была сформулирована практическая задача - как будет распределятся вода по поверхности почвы с учетом ее формы? Для ее решения была создана методика педоморфометрии, основывающаяся на измерениях колебаний рельефа ПП относительно некоторой горизонтальной плоскости, а также установка, состоящая из опорных, скользящей реек и системы уровней, которая использовалась при натурном изучении морфологического строения почвы [5, с. 142-150; 6, с. 9-11;
7, с. 139-141; 8].
Результаты
Уже предварительный анализ полученных данных показал, что эти поверхности представляют самостоятельный интерес как объект исследования. Фактически был открыт новый класс поверхностей. Условно назовем их почвенно-морфологические, так как с ними сталкивается почвовед при морфологическом описании почв в полевых исследованиях.
При анализе нанорельефа тяжелосуглинистых лесных почв обнаружено, что выборки не соответствуют нормальному распределению (по критерию хи-квадрат) и почти на всех площадях в распределении высотных отметок присутствуют артефакты - максимальные высотные отметки, удаленные от основного тела выборки (табл. 1). Такие уровни достаточно отчетливо фиксируются при использовании
анализа структуры данных «Стебель с листьями». Установлено, что на всех площадях часть кривой от медианы к максимуму более растянута, чем та часть, которая располагается от медианы к минимуму. Например, на площади 06 тело выборки находится в интервале относительных высот 5,3-9 см при медиане 7 см, пустые (без «листьев») высотные уровни располагаются на «стебле» в интервале 15-18 см, и вдруг появляются высотные уровни 19-20 см. Такое же явление наблюдалось и на других изученных площадях.
Таблица 1
Структурные характеристики нанорельефа поверхности почвы на площади 1 м2 относительно минимального значения, принятого за точку отсчета
Статистические характеристики Площади исследования, значения относительных высот даны в см
06 02 061 03
Percentile 10 % 3,3 1 1 2
Lower 25 % 5,3 2,5 2 3,5
Median 7,0 5 2,8 5
Upper 75 % 9,0 7,5 3,5 6
Percentile 90 % 10,0 9,5 4,5 8
Maximum 20,0 19 3,5 15,5
N 320 335 446 410
Для характеристики общего уклона ПП использована планарная линейная регрессия. Плоскость можно расположить таким образом, что она окажется в середине между точками высотных уровней натурной поверхности. При минимизации среднеквадратичных отклонений высотных отметок, получается регрессионная модель:
2(Х,У) = Аоо + А01 У + А10 X, (1)
где Аоо ^ свободный член, отражающий начальную точку отсчета (уровень высоты пересечения координатной оси), Аоі - уклон поверхности по координате У, Аю - уклон поверхности по координате X. Знак при коэффициентах регрессионной модели (Аоь Аю) отражает направление наклона плоскости (вверх-вниз,
_ юг _
вправо-влево), или его экспозицию относительно горизонта. Так как ориентация площадей относительно сторон света не проводилась инструментально, то в дальнейшем рассматриваются лишь абсолютные значения коэффициентов уравнения (1), отражающие общий уклон поверхности.
На основании проведенного анализа установлено. что поверхность площадей 06, 02 наиболее близка к горизонтальной (табл. Г). Среднее положение по уклонам поверхности занимает площадь 061 и максимальные значения уклона характерны для площади 03 при размахе колебания высотных уровней модельной поверхности от 1 до 9 см.
Таблица 2
Плановые характеристики варьирования поверхности почвы на площади 1 м2: средняя относительная высота (2, см), расстояние до ближайшего соседа (К„„, см), гамма (¿), средний уклон нанорельефа, параметры планарной регрессионной модели: Аоо - свободный член, А0і - коэффициент при Г, Ащ - коэффициент приХ,
коэффициент вариации (V, %)
Индекс Z, см Rnn, см g Ср. ук- Параметры линейной регрессии V, %
площади лон Аоо Aoi Аю
06 7,0 4,5 4,99 0,03 7,8 -0,009 -0,006 0,41
02 5,1 4,1 8,40 0,82 5,0 -0,011 0,015 0,60
061 2,8 3,6 0,58 0,15 0,35 0,022 0,023 0,53
03 5,0 4,0 1,22 0,16 0,95 0,042 0,038 0,46
Как видно из табл. 2, на выровненных площадях, имеющих разнообразие относительных высотных уровней нанорельефа, среднее расстояние до ближайшего соседа (Rnn) колеблется в узких пределах. Не вдаваясь в детали расчета К™» укажем, что этот параметр отражает то среднее расстояние между измерениями
в плане, которое необходимо для оценки дис-
1 2
персии высотных отметок на площади I м . В данном случае оно составляет 3,6-4,5 см. Варьирование пространственно распределенных данных оценивается у (гамма), которое изменяется в широких пределах. Такое значение у, как на площади 02, характерно для гористой местности. На этой же площади наблюдаются максимальные значения средних уклонов рельефа и коэффициента варьирования.
Накопление положительных высотных отметок рельефа ПП может вызваться ее общим наклоном, обусловленным микрорельефом участка, поэтому, чтобы исключить этот фактор и вычленить элементы нанорельефа из форм микрорельефа, необходимо учесть наклоны поверхности как по координате X. так и по координате У.
Если из натурных значений высотных уровней (Z) вычесть модельные (I), то получим
новые значения (Епе\у) - /л - (Аоо + Аш У 4- -+- А10 X), где 7л - исходные значения относительных высот, а (А00 + А0] У + А10 X) - планарная регрессионная модель. В этом случае мы спроецируем исходные данные на модельную плоскость, считая ее горизонтальной, что и позволит исключить общий уклон анализируемых поверхностей, вызванный микрорельефом. Часть значений 2пеш, находящаяся под проекционной плоскостью, будет < 0, а над плоскостью - > 0, а средние значения близки к нулю, дисперсия не изменится в силу линейности преобразования. Учитывая, что рассматриваемая поверхность не линейна и имеет общую кривизну, то полученная поверхность будет также обладать уклонами по X, У. В результате проведенного преобразования общий уклон поверхности на изученных площадях снизился в 10-100 раз. Используя аффинные преобразования проекционной плоскости, можно было бы исключить и кривизну поверхности, но этого не потребовалось, 'гак как в результате линейного преобразования 7(Х, У) на отдельных площадях (06, 03) нормализовались выборочные значения высотных уровней по критерию хи-квадрат (рис. 1).
No. of observations No. of observations
Variable: HJ, Distribution: Normal
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6
-9 -7-5-3-11 3 5 7
Category (upper limits)
10 12 14
9 11 13 15
06
Variable: H_j, Distribution: Normal Chi-Square test = 20,67417, df - 5 (adjusted), p = 0,00093
-2 0 2 4 6
Category (upper limits)
02
Рис. 1. Распределение выборочных значений высотных уровней после линейного преобразования на площадях 06,02,061,03
No. of observations No. of observations
Variable; HJ, Distribution: Normal
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Category (upper limits)
Variable: HJ, Distribution: Normal Chi-Square test = 7,54112, df = 5 (adjusted), p = 0,18340
Category (upper limits)
Рис, 1 (продолжение). Распределение выборочных значений высотных уровней после линейного преобразования на площадях 06,02,061,03
Высотные уровни для площади 06 более 8 см и для площади 03 - более 5 см можно на полном основании назвать артефактами. Такие же «хвосты» от среднего значения в сторону максимума наблюдаются на площади
02. Исключение не составляет и площадь 061, хотя из-за кривизны рельефа поверхности распределение высотных уровней на площади не удалось нормализовать. Отсюда следует, что инвертированную поверхность всегда можно отличить от натурной по гистограмме - во втором случае распределение СВ всегда растянуто от среднего в направлении к максимуму.
При изучении артефактов выборки возникает вопрос - какие природные объекты им соответствуют? Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим поверхности площадей 06 и 03, распределение высотных уровней которых удалось нормализовать (рис. 2). Из рис. 2 видно, что артефактные высотные уровни локализованы в пространстве в виде 2 возвышенностей (выделено черным) как на площади 06, так и на площади 03. В профиле эти возвышенности но аналогии с макрорельефом напоминают крутые плосковершинные бугры, вогнутые у подошвы и выпуклые при вершине. Их геометрические характеристики достаточно разнообразны (табл. 3). Оказалось, что сходных по морфологическим признакам отдельно стоящих бугров на поверхности почвы достаточно много. Часто вблизи такого бугра отмечается замкнутая депрессия, но всегда размерами меньше, чем бугор.
При анализе морфологического строения и формы поверхностей нижележащих почвенных горизонтов установлено, что под буграми наблюдается углубление границы дернового горизонта (Ас!) и увеличение его мощности
и изменение формы нижней границы элювиального слоя. Бугры располагаются на 1111 так, что их проекция основания тяготеет к центру отдельностей, высекаемой вертикальной трещинной сетью почвенных горизонтов Ат и АгВ). В отдельных случаях под бугром верхняя граница иллювиального горизонта локально вздымается вверх на 20 см относительно окружения (вне проекции бугра), тем самым, сокращая мощность переходного горизонта. Элювиальный горизонт по мощности несущественно меньше по сравнению соседними участками.
Обсуждение
Современное представление о развитии макроповерхностей основывается па стремлении формы рельефа к некоторому равновесному положению (пенеплен), характеризующейся постоянным соотношением средних величин гипсометрических уровней и дисперсии [9]. При формировании рельефа макросклона наиболее молодые поверхности соответствуют вогнутым поверхностям основания склонов [1]. Аналогичные явления должны наблюдаться и в масштабе нанорельефа поверхности почвы.
Рассматривая разномасштабные формы на поверхности Земли, в большинстве случаев исследователь сталкивается с. ненормальностью распределения высотных уровней рельефа. Например, если взять зависимость высотных уровней от площади, которую они занимают на поверхности Земли, то форма кривой распределения оказывается бимодальной [10], что, собственно, косвенно указывает на то, что формирование дна океана протекает иначе, чем суши. С использованием модели гипсографической кривой водосбора Б.П. Агафоновым с соавторами [11] показано, что профили склонов описываются семейством кривых гамма-распределения. Аналогичные кривые распределения наблюдаются также на рассмотренных поверхностях.
Нанорельеф поверхности почвы является диссипативной системой, и в этом он аналогичен другим типам рельефа земной поверхности. Учитывая, что общий наклон описанных поверхностей незначителен, их можно рассматривать как закрытые. При этих условиях обнаруженные на' поверхности почвы бугры можно интерпретировать как следы педотурба-ций почвенного тела с последующей консервацией отдельных высотных уровней. Исходя из геометрических пропорций бугров •- соотноше-
Таблица3
Сравнительные линейные размеры артефактных бугров
Индекс площади Количество бугров Размеры высота/ диаметр, см Отношение высоты к диаметру
06 2 8/19,7; 11/13 0,4; 0,8
02 2 16/35; 11/17 0,5; 0,6
061 ~1 2 5/6,7; 10/11 0,7; 0,9
03 2 9/9,5; 8/10 0,95; 0,8
_ Ю5 —
а
Л. .
••■О
И»
- ! - >
5
-5
Рис, 2. Локализация зртефактных высотных отметок на площадях а- 08, б - 03 выделена черным цветом и обозначена эллипсом. Справа показана шкала высотных уровней. Горизонтали проведены через 1 см
ния высоты к диаметру бугра и выраженности депрессий у подножия бугра - выявляется тенденция их зависимости от общего угла наклона поверхности.
Рассмотренные поверхностные элементы нанорельефа относятся к морфологическим поверхностям и являются составной частью
почвенного тела. Назовем артефактные и схожие с ними по строению возвышенности приклами (prickle - англ. шип, колючка), а педосистему, направленную на стабилизацию локальных поверхностей почвы, - педокулой (pedocule). Педо-кула является минимальной (в данном случае по пространственным размерам) педосистемой,
обладающей всеми свойствами почвы, на которой она существует, и плюс специфическими чертами, позволяющими ей функционировать как самостоятельная система.
При интерпретации данного морфологического образования интерес представляет подход, предложенный Г.М. Миньковским [12]. По его мнению, почва - это «система морфо-элементов различного ранга, каждый из которых имеет свой индивидуальный ареал в физическом пространстве и гиперпространстве факторов, лишь в некоторой степени сопряженный с ареалами других элементов...». При таком подходе объектом исследования становятся педокулы со своими «экологическими нишами», специализациями и свойствами (меронами по терминологии Г.М. Миньковского), а окружающая почва предстает как среда их обитания. В таком случае причиной присутствия приклов на поверхности почвы становится педокулярность строения почвенного тела. Происхождение приклов разнообразно:
а) ветровальные педотурбации с формированием ветровального педокомплекса (ВПК);
б) развитие корней дерева с вытеснением минеральной части почв, просадки при перегнива-нии опорных корней с частичным замещением полостей корнями растений и вмыванием с образованием депрессий;
в) неоднородность литологии, присутствие различного рода включений;
г) неравномерность интенсивности эрозии;
г)) возможны и иные способы их образования, в частности техногенные.
Учитывая множественность способов образования приклов, при их выделении и изучении становится важен не агент, вызывающий их образование, а те почвенные процессы, которые обусловливают их стабильность.
Рассмотрим некоторый гипотетический процесс формирования прикла в случае ветровальной педотурбации. Во время вывала дерева мощность морфологического изменения строения профиля дерново-подзолистой почвы может достигать 40-60 см [13]. При таких вывалах якорные корни двигаются внутри объема почвы, увлекая за собой почву иллювиального горизонта вверх. В западине могут наблюдаться углубления в месте- выхода этих корней до 20-50 см. Предположение, основанное на том, что движение якорных корней вызывает направленные педотурбации в теле почвы, объясняет изменение верхней границы иллювиального горизонта под бугром.
После ветровала образуется всхолмленный нанорельеф поверхности, неоднородность которого составляет ВПК. Вещество ПП переходит в неустойчивое состояние и под действием климатических и других факторов приобретает подвижность. В дальнейшем происходит усадка и активное перераспределение вещества. По мнению Е.Б. Скворцовой [13], после ветровала ПП находится в метаетабильном состоянии примерно 3-5 лет, тогда как весь цикл регенерации ВПК охватывает более 150 лет. Возраст ВПК, при котором еще фиксируются следы ветровала, составляет 450-500 лет. Так как в строении почвенного профиля отсутствуют морфологические признаки ВПК, то можно с уверенностью заключить, что возраст рассмотренных поверхностей нанорельефа более 500 лет.
Валик ВПК, имеющий рыхлое сложение, быстро осваивается растительностью, более длительный период регенерации характерен для западины, особенно если она переувлажнена. За это время происходит медленное нарастание дернины от краев ветровальной западины к центру и заселение ее разнотравьем. Бугры, к этому моменту оставшиеся на поверхности, закрепляются корнями травянистой растительности и тем самым стабилизируются по отношению к эрозии ПП. Постепенно дернина полностью покрывает поверхность, прекращая дальнейшую' денудацию нанорельефа.
Следующий этап развития нанорельефа ПП ВПК связан с нарастанием мощности дернины до нормы данного БГЦ, которую в этом случае можно охарактеризовать средней величиной мощности Дс1. равной ~5 см. В силу того что западина обычно переувлажнена, наиболее оптимальные условия для развития дернины злаков должны складываться на (нано) возвышенностях, которые в первую очередь закрепляются. При этом бугры оказываются сверху под защитой листвы и спада. При увеличении корневой массы травянистых растений плотность поверхностного слоя уменьшается на 20 % относительно исходной величины, ЧТО приводи'!' к поднятию поверхности нанорельефа на ~2 см. Возвышенные элементы поднимутся выше по сравнению с пониженными, так как отмечается тенденция увеличения мощности Ас1 с увеличением высотных отметок. Почвообразовательные процессы трансформации ВПК направлены на формирование признаков зональной почвы. Формирование элювиального горизонта
происходит за счет переходного к В), а верхняя граница иллювиального фиксируется ближе к поверхности. Сочетание рассмотренных экзогенных и эндогенных факторов формирует приют и педокулу.
Дальнейшее развитие прикла связывается как с радиальными потоками воды, так и с роющей деятельностью животных, вызывающих переход вещества в метастабильное состояние у основания бугра. В результате происходит сокращение диаметра основания при стабилизации высотного уровня вершины, что наблюдается на изученных площадях. Сравнивая общие уклоны поверхности (табл. 2) с параметром формы (отношением высоты к диаметру) (табл. 3), прослеживается их взаимосвязь. Тогда, чем меньше диаметр бугра у основания, тем продолжительней период саморазвития почвы без перерыва при условии стабильности эрозионной активности нанорельефа поверхности почвы.
Формирование педокулы может происходить и способом отличным от описанного. На сиенитовых подзолах Мурманской области зандровые пески закрепляются корнями водяники (сем. Етрейгит) или шикши черной на месте произрастания полукустарника. Окружающие ягельники слабо сдерживают плоскостную эрозию на склонах по сравнению с корнями водяники. В результате под старыми кустами шикши формируются округлые песчаные нановозвышенности с пологими склонами. Их диаметры у основания колеблются в пределах 10-30 см, а высота - 5-12 см. В одном месте на перегибе в сторону крутого склона автором обнаружен гигантский прикл, достигающий 60 см в высоту при диаметре 80 см.
Существует представление о динамическом равновесии геоморфологических поверхностей как равновесии прихода и расхода вещества [14]. Для нанорельефа поверхности почвы лесного БГЦ существуют постоянные переходы от восходящих трендов возмущения поверхности к нисходящим при стабилизации и накоплении отдельных возвышенностей, свидетельствующих от таких переходах.
Выводы
1. С использованием методов педоморфомет-рии в масштабе отображения 1:1-1:20 выделены поверхности нанорельефа, которые можно условно назвать почвенно-морфологические.
2. Исходя из анализа рассмотренных моделей нанорельефа натурных поверхностей дерново-подзолистой почвы, установлено присутствие на всех изученных площадях артефактных высотных уровней, локализованных в виде возвышенностей - приклов (prickle - англ. шип, колючка).
3. На всех изученных площадях на поверхности почвы присутствуют локальные возвышенности, меньшие по высоте, чем артефактные, но сходные с ними по форме и морфологическому строению. Предложено рабочее название этих мор-фоструктур - педокула (pedocule), под которым подразумевается педосистема, направленная на стабилизацию локальных поверхностей почвы.
4. Основываясь на множественности способов образования педокулы, предполагается в основу их выделения положить не только геометрические, но и почвенно-морфологические признаки. При таком подходе объектом исследования становятся педокулы, со своей спецификой и свойствами, а окружающая почва предстает как среда их обитания.
5. При условии оценки эрозионной активности нанорельефа выделенные морфологические образования на поверхности почвы в виде плосковершинных бугров могут служить диагностическими реперами перерывов саморазвития почв, а отношение высоты к диаметру - времени с момента последней педотурбации.
6. Присутствие приклов на всех изученных площадях позволяет заключить, что для почв лесных БГЦ характерно постоянное возмущение элювиального слоя, отражающееся на характеристиках нанорельефа поверхности дерново-подзо-листой почвы со сменой восходящих возмущений поверхности к выравнивающим нисходящим трендам при стабилизации и накоплении отдельных возвышенностей, свидетельствующих о таких переходах.
ЛИТЕРАТУРА
1, Джеррард А.Дж, Почвы и формы рельефа. Комплексное геоморфологическое исследование. П., 1984,
2. Розанов Б,Г. Морфология почв. М., 1983.
3. Huggett RJ. Soil Landscape system: a mode! of soil genesis. Geoderma. 1975.№ 13.
4, Хахалкин В.В,, Захарченко А,В,, Нехорошее О,Г. Ландшафтно-экологический анализ территории стационара «Ломачевка» как. натурной модели II Вопросы географии Сибири. Томск, 1999.
5. Захарченко A.B., Ростовский И.H., Кулижский С.П., Габец О,И. 3-мерная морфометрия фитогенных образований в почвенном объеме методом последовательных вертикальных срезов II Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири. Сб. науч.
трудов, Томск, 2003.
6. Захарченко A.B., Ростовский И.H., Кулижский С.П. 3-мерная морфометрия почв как основа концептуального моделирования их физического состояния II Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации. М., 2003,
7. Захарченко А,В, О морфологических особенностях профиля антропогенно-измененных почв II Матер, межд. науч. конф.
«Геоэкологические проблемы почвоведения и оценки земель». Т, 1, Томск, 2004,
8. Захарченко A.B. Трехмерная морфометрия почв IIIV съезд Докучаевского общества почвоведов. Новосибирск, 2004,
9. Торнес Д.Б., Брунсден Д. Геоморфология и время. М., 1981,
10. Пухляков Л.А, Обзор геотектонических гипотез. Томск, 1970.
11. Агафонов Б,П., Ананьев Г,С,, Белоусов В.М. Время и возраст рельефа, Новосибирск, 1994,
12. Миньковский Г.М. Структурный подход в почвоведении II Почвоведение, 1995, № 7.
13. Скворцова Е.Б. Экологическая роль ветровалов. М., 1983,
14. Поздняков А.В, Динамическое равновесие в рельефообразовании, М., 1988.
УДК 631.43:631.48
A.B. Захарченко
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ФОРМАЛИЗАЦИИ ТОПОЛОГО-МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕХМЕРНОЙ ПОЧВЫ
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
1. Топологические уровни организации почвенного тела
Юрий Борисович Виноградов [6] писал: «Поскользнувшись на глинистом склоне, мы способны разрушить сразу до десятка стоковых элементов - крохотных ячеек, моделирующих нечто вроде водосбора». Но не только на поверхности почвы, но и внутри нее можно найти границы раздела сред, на которых возможно образование как замкнутых, так и стоковых структур. Под стокоформирующим элементом нами понимается всякий элемент системы регулирования движения воды на границах раздела поверхностей. Тогда элементарная ячейка. (ЭЯ) - минимальное пространство почвенной (земной) поверхности, имеющее определенный набор стокоформирующих элементов - водосборных, запасающих, транзитных. ЭЯ обычно представляет собой элементарную морфост-руктуру, сочетающую гребневые, склоновые и килевые поверхности. Выделилась более широкая постановка проблемы - изучить фактически новый для почвоведения класс поверхностей, ранее никем систематически не исследованный, •- морфологические.
Б.Г. Розанов [19] выделил 7 уровней иерархии строения почвы: атомный, молекулярный, минералогический (микроморфологический),
морфологический, почвенный покров региона, природных зон, суши Земли. При изучении почвенного покрова выделяются следующие уровни (по Корсунов, Красеха): глобальный, региональный, элементарный (элементарный почвенный ареал (ЭПА), педон) [15]. Понятие «педон» введено в почвенной классификации США и обосновано в работах зарубежных исследователей [27, р. 17-22]. Не менее широко (в смысле разнообразия) изучены микромор-фологические поверхности и объекты [4: 28, р. 1-13]. Между поверхностями уровня агрегата и педона (элементарным почвенным индивидуумом) существует разрыв, где отсутствуют систематизированные знания, хотя с этими поверхностями встречается всякий почвовед, проводящий морфологическое описание почвы. Анализируя основные представления
об уровнях организации почвенного тела, Е.А. Дмитриев [10, с. 125-127; 11] писал: «Для разрешения проблемы стыковки высших и низших уровней организации почвы как природного тела нужно в качестве некоторого исходного почвенного тела выбрать такое, от которого можно выйти как на низшие уровни организации, так и на высшие...». Такие поверхности должны наблюдаться в масштабе 1:1-1:20 ~ это уровень морфологии почв (табл. 1). Очевидно, что закономерности формирования топологи-
__ Ю9 —
