CC BY
30
——— ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ ЗЕМЕЛЬ——
УДК 631.4
ПРИРОДА ПЯТНИСТОСТИ ОРОШАЕМЫХ ПОЧВ СУХОСТЕПНОЙ ЗОНЫ (НА ПРИМЕРЕ СВЕТЛОЯРСКОЙ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ)1
© 2017 г. И.Н. Горохова, Е.И. Панкова
Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россия, 119017, г. Москва, Пыжевский пер., д. 7, стр. 2. Е-таИ:рапкоуа22@таИги
Поступила в редакцию 10.07.2016
На примере Светлоярской оросительной системы, расположенной на правобережной части Прикаспийской низменности в пределах солонцовых комплексов сухой степи рассмотрены различные варианты пятнистости орошаемых почв, отраженные на материалах дистанционного зондирования, которые увязаны с результатами полевых исследований. Выявлено, что причины образования пятнистости орошаемых полей, фиксируемые на дистанционных материалах, не однозначны. В процессе работы на Светлоярской оросительной системе было установлено, что пятнистость зависит от глубины залегания уровня грунтовых вод (УГВ), состояния поля (открытая поверхность, возделываемая культура, залежь) и может быть вызвана такими свойствами почв, как вторичное и природное засоление, солонцеватость, карбонатность и др. Ключевые слова: пятнистость орошаемых почв, причины пятнистости почв.
Поверхность орошаемых полей часто характеризуется пятнистостью, которая четко фиксируется на аэроснимках или космических снимках. В зависимости от срока, масштаба и типа съемки, а также от свойств почв, изображение пятнистости полей может различаться.
Известно, что при съемке открытой поверхности, изображение на снимках зависит от структуры почвенного покрова и свойств поверхностных горизонтов почв, определяемых их отражательной способностью и связанных с влажностью, прогумусированностью, засоленностью, окарбоначиванием и др. свойствами (Толчельников, 1974; Виноградов, 1976; Андронников,1979). Почвы аридных территорий, в том числе засоленные почвы (кроме солончаков, покрытых солевой коркой), характеризуются близкой отражательной способностью (Орлов, Караванова, 1991), поэтому различия в их свойствах лучше выделяются косвенно, через растительный покров.
Для орошаемых почв аридных территорий Средней Азии неоднородность (пятнистость) полей особенно четко фиксируется на снимках через состояние возделываемой культуры - хлопчатник. Еще в 80-90-х годах ХХ века было доказано, что по пятнистости полей хлопчатника, которая хорошо фиксируется на аэрофото- и космических снимках осенних сроков съемки, можно оценить засоленность почв, как главное свойство почв, определяющее состояние культуры и пятнистость полей. При этом размер пятен и % участия пятен-выпадов на поле хлопчатника позволяет определить степень засоления почв в метровой толще (Панкова, Мазиков, 1975; Панкова, Соловьев, 1993; Панкова, Рухович, 1999).
Таким образом, было установлено, что пятнистость полей хлопчатника связана с засоленностью верхнего метрового слоя почвы, и она четко фиксируется на снимках, отвечающих определенным требованиям (сезон, разрешение и тип съемки).
В 90-х годах работы по изучению пятнистости полей люцерны на орошаемых землях Волгоградской области были выполнены И.Н. Гороховой (Горохова, 1992; Горохова, Панкова, 1997; Панкова и др., 2014). Эти работы показали, что пятнистость орошаемых полей, занятых люцерной, отраженная на крупномасштабных аэрофотоснимках поздневесеннего- и раннелетнего сезона съемки, связана с природной засоленностью солонцовых почв в ирригационно-автоморфных условиях (УГВ >5 м) и с вторичным засолением почв в ирригационно-гидроморфных условиях (УГВ 1.5-2 м). Таким образом, было установлено, что рисунок и размер пятен на полях люцерны различаются в зависимости от гидрогеологических условий и природы засоления.
1 Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ, проект № 16-04-00570.
39
За рубежом, примерно c конца 70-х годов ХХ века, также проводятся исследования засоленных орошаемых почв с использованием материалов аэрофотосъемки (цветная и тепловая) по пятнистости изображения хлопчатника (Myers et al., 1966). В 80-х годах в различных странах начинаются исследования на базе многозональной космической съемки со спутников Landsat и др. по выпадам хлопчатника, риса, овощей (Sinanuwong et al., 1980; Tiwari et al., 1983; Manchanda et al., 1983) и открытой поверхности (Richardson et al., 1976).
В 2014 г. И.Ю. Савин с соавторами представили результаты исследований, проведенные на территории Шаульдерского орошаемого массива в Южно-казахстанской области Республики Казахстан. Были установлены связи полевых измерений засоленности почв в слое 0-20 см с характером изображения почв на космических снимках Landsat TM, для дешифрирования степени засоленности почв по открытой поверхности. Далее проводилось разделение полей по степени засоленности почв с помощью классификации изображений почв без растительности по нормализованному индексу засоления (NDSI) и показана многолетняя динамика изменения засоленности почв (более чем за 20-летний период). Авторам работы, удалось по характеру изображения открытой поверхности орошаемых почв установить степень и динамику изменения засоленности почв.
Сегодня у нас в стране и за рубежом в оценке засоления орошаемых почв продолжают использоваться два подхода интерпретации снимков: дешифрирование по открытой поверхности почвы и по состоянию растительности. В первом случае оцениваются спектральные свойства поверхностно-засоленных почв, где на отражательную характеристику оказывают влияние влажность, состав солей, цвет и структура почвы. Для расчетов определяются различные индексы засоления в видимом и инфракрасном диапазоне съемки (Bouaziz et al., 2011; Iqbal, 2011; Abbas et al., 2013; Савин и др., 2014). При оценке засоления почв под растительностью, используются вегетационные индексы, основанные на делении яркостей в красном и ближнем инфракрасном каналах съемки (Basist, 2014; Platonov et al., 2014; Конюшкова, 2014).
Таким образом, пятнистость орошаемых полей в виде выпадов растительности или пятен на открытой поверхности, фиксируемая на снимках, в настоящее время, в наших и зарубежных работах анализируется уже на другом качественном уровне - в виде индексов засоления или вегетационных индексов, но направлены данные исследования, прежде всего, на определение засоленности почв, в то время как пятнистость орошаемых полей может быть связана и с другими свойствами почв.
Целью нашей работы явилось изучение природы (установление причины) пятнистости орошаемых полей, фиксируемой на снимках определенного срока съемки (в конце весны - начале лета): 1) под люцерной; 2) по открытой поверхности (убранная озимая пшеница); 3) на залежных землях.
Объекты и методы исследований
Объектом нашего изучения стали пятна на полях Светлоярской оросительной системы (ОС) в Волгоградской области, расположенной в правобережной части Прикаспийской низменности.
Светлоярская ОС состоит из ряда орошаемых участков (ОУ), находящихся южнее г. Волгограда (рис. 1). Наши исследования проходили на ОУ Червленое, Светлоярский, Райгородский в 1990 г. и на ОУ Светлоярский и Райгородский в 2015-2016 гг.
Почвенный покров Светлоярской ОС до орошения был представлен светло-каштановыми почвами, солонцами и лугово-каштановыми (темноцветными) почвами западин и падин. Согласно природному районированию А.Г. Доскач (1979), орошаемые участки Светлоярской ОС находятся в разных природных районах Северного правобережного Прикаспия. Мы приводим результаты исследований по участку Червленое (Северные Ергени), Светлоярскому и Райгородскому участкам, расположенных в районе Северной Сарпинской низменной равнины.
Светлоярская ОС введена в эксплуатацию в 1960-1965 гг. В период строительства здесь был проведен целый комплекс мероприятий - планировки, способствующие равномерному распределению ирригационной воды по полю, внесение гипса в почву, плантажная вспашка для мелиорации солонцов и солонцеватых почв.
За годы эксплуатации к 1990-м годам на Светлоярской ОС произошла трансформация условий почвообразования: почвы из ирригационно-автоморфных условий - УГВ >5 м, перешли на части
территории к ирригационно-гидроморфным условиям - УГВ <3 м (по классификации УГВ Н.Г. Минашиной, 1978). Подъем минерализованных грунтовых вод при орошении, а также резкое увеличение минерализации грунтовых вод за счет растворения солей зоны аэрации, привели к возникновению здесь очагов вторичного засоления и наложению вторичного засоления на исходное засоление солонцовых почв (Горохова, 1992; Горохова, Панкова, 1997; Панкова и др., 2014). В результате, в 90-х гг. на Светлоярском орошаемом участке УГВ находился на глубине 3-5 м, а на участках Райгородском, Червленом составлял от 1.5 до 3 м.
В советский период на орошаемых землях Волгоградской области преобладали посевы люцерны. На Светлоярской ОС люцерна достигало 50-60% площади поливных земель. Поливы люцерны были водозатратными и проводились напуском: по полосам и бороздам (Горохова, 1992; Горохова, Панкова, 1997; Панкова и др., 2014).
На сегодняшний день на территории Светлоярской ОС произошло сокращение площади орошения. В 1989 году (один из годов максимального освоения) орошалось 7065 га (Кадастр ..., 1990), в 2014 г. площадь орошаемых земель составила 5889 га (Информация ..., 2014).
В настоящее время (по нашим данным) задействовано около 50% освоенных под орошение земель, из которых 80% используются, главным образом, для выращивания озимых зерновых культур. Имеется несколько полей с люцерной. Оставшиеся земли (почти половина) не возделывается и является залежью. Поскольку значительная часть земель стала залежью, а для выращивания озимых зерновых культур используют влагозарядковые поливы весной, то УГВ в пределах орошаемых массивов значительно снизился. Водозатратными остаются поливы люцерны (по полосам, напуском), однако площадь таких посевов небольшая и существенного влияния данные поливы на УГВ не оказывают. В результате уже на протяжении более 7 лет 90% орошаемых земель Светлоярской ОС имеют УГВ глубже 5 м. Минерализация грунтовых вод варьирует от 0.5 до 3 г/л (Информация ..., 2014).
Таким образом, объектами нашего исследования являются пятна на полях орошаемых полей, отраженные на материалах дистанционной информации 1990 и 2015-2016 гг.
В 90-х годах изучалась пятнистость на полях с люцерной при близком залегании УГВ (1.5-3 м) (Червленое и Райгородский ОУ) и при УГВ 3-5 м (Светлоярский ОУ).
В 2015-2016 гг. изучались: 1) пятна на полях люцерны, 2) пятна на открытой поверхности (после
Рис. 1. Расположение орошаемых участков Светлоярской ОС и районов исследования. Условные обозначения: 1 - Светлоярский участок, 2 -Райгородский участок, 3 -
Волжский участок, 5 - участок Червленое, 6 - Тингунтинский участок, - районы исследований в 2015-2016 гг.
Дубоовражный участок, 4
уборки озимой пшеницы) при УГВ >5 м (Светлоярский ОУ), 3) пятна на многолетней залежи при УГВ >5 м (Райгородский ОУ).
Для изучения причин пятнистости орошаемых полей использовалась дистанционная информация: в 1990 г - панхроматические аэрофотоснимки масштаба 1:25000 (июнь); в 2015-2016 гг. космические снимки сверхвысокого разрешения (0.5 м) Pleiades (конец мая 2015 г.) и Landsat-8 (разрешение 15 м, июнь 2015 г.). Кроме того, привлекались данные ВГМП по УГВ в 1990, 2015 гг.
Проводились полевые маршрутные исследования с морфологическим описанием почв и лабораторными анализами почвенных образцов на засоление, карбонатность, рН и др. Предварительно была составлена схема маршрутного обследования, которая охватывала исследуемые территории.
Точки полевого обследования намечались по дистанционным материалам и имели привязку. На местности привязка осуществлялась с помощью GPS-приемника. Выбор точек определялся предварительным анализом изображения на снимке, которое носило пятнистый характер. Точки закладывали на пятнах выпадов люцерны и на участках с культурой в благополучном состоянии, открытой поверхности (после уборки озимой пшеницы), а также на залежи.
Результаты исследования
Рассмотрим пятнистость орошаемых полей, которая отражена на материалах дистанционной информации трех участков Светлоярской ОС - Червленое, Светлоярский и Райгородский.
ОУ Червленое. Уровень грунтовых вод в 90-х годах в результате орошения повысился и они, периодически увлажняя весь почвенный профиль, вызвали процесс вторичного засоления почв. Сформировались ирригационно-гидроморфные условия (УГВ 1.5-3 м). Поля с люцерной в таких условиях на аэрофотоснимках выглядят как неоднородные, пятнистые (рис. 2) Пятна выпадов люцерны по фототону - светлые, форма пятен - вытянутая вдоль поливных каналов. Рисунок выпадов люцерны на снимках в зависимости от размера пятен делится на а) мелкопятнистый (не превышающий 50 м2 на местности и б) пятнистый (100-500 м2 на местности). По данным химических анализов почвы светлых пятен относятся к сильнозасоленным почвам в метровом слое, независимо от размеров пятен. Темно-серый элемент крупнопятнистого неоднородного контура характеризуется слабо-средним засолением почв. А темно-серый элемент мелкопятнистого контура - незасоленным-слабозасоленным (Горохова, 1992; Горохова, Панкова, 1997; Панкова и др., 2014). Таким образом, при УГВ 1.5-3 м на полях люцерны образуются пятна выпадов культуры, которые характеризуют проявление вторичного засоления почв в сильной и очень сильной степени; между крупными пятнами - средняя и слабая степень, между мелкими - слабая или почвы незасолены (Горохова, 1992).
Рис. 2. Фрагмент аэрофотоснимка (июнь, 1990 г.). ОУ Червленое с ирригационно-гидроморфными условиями (УГВ 1.5-3 м) с пятнистым рисунком полей. Условные обозначения: светлый фототон -выпады люцерны, связанные с вторичным засолением почв в сильной и очень сильной степени; темный фототон соответствует слабосреднему засолению почв с крупнопятнистыми выпадами (поля 180, 183) и слабо- или незасоленным почвам с мелкопятнистыми выпадами (поле 186, 187); 180 ... - порядковый номер поля; поле №184 - не засеяно.
Светлоярский ОУ. В начале 1990-х годов Светлоярский ОУ находился в удовлетворительных ирригационных условиях, по сравнению с другими участками системы. Уровень грунтовых вод здесь составлял 3-5 м. Фотоизображение полей с люцерной на аэроснимках характеризовались относительно однородным фототоном, на фоне которого иногда выделялся крапчатый рисунок, соответствующий изреженной люцерне или пятнам солонцов, площадью несколько квадратных метров на местности, в поверхностных горизонтах которых отмечалось слабое засоление почв.
Таблица 1. Данные анализа водной вытяжки почв Светлоярского орошаемого участка (2015 г.).
№ разреза, местоположение Глубина, см рН Сумма токс. солей, % В том числе: смоль(экв)/кг почвы Степень и характер засоления*
СО32" НСО3" с1 - SO4 2 Сa 2+ Mg2+ №+ К+
1-1 край пятна выпада люцерны 0-25 8.1 0.02 нет 0.55 0.10 0.27 0.50 0.12 0.26 0.03 нет
25-50 8.3 0.02 нет 0.55 0.07 0.29 0.50 0.12 0.23 0.01 нет
50-70 8.4 0.03 нет 0.50 0.07 0.29 0.37 0.25 0.23 0.01 нет
70-100 8.3 0.03 нет 0.50 0.10 0.32 0.37 0.25 0.28 0.01 нет
100-110 8.2 0.02 нет 0.05 0.10 0.46 0.62 0.12 0.29 0.02 нет
110-150 7.9 0.04 нет 0.30 0.10 5.24 4.87 0.37 0.36 0.03 нет
150-200 7.9 0.08 нет 0.30 0.10 8.66 7.75 0.87 0.39 0.04 нет
1-3 люцерна в хорошем состоянии 0-25 8.1 0.03 нет 0.45 0.10 0.48 0.62 0.12 0.26 0.02 нет
25-50 8.4 0.05 0.03 0.58 0.05 0.343 0.31 0.19 0.50 0.01 нет
50-70 8.7 0.06 0.07 0.56 0.10 0.41 0.25 0.12 0.76 0.01 нет
70-100 9.0 0.05 0.15 0.68 0.20 0.56 0.25 0.12 1.20 0.02 сл., СД
100-140 8.1 0.32 нет 0.35 0.10 4.51 2.19 0.81 1.93 0.03 ср., СФ
140-190 7.9 0.32 нет 0.35 0.10 11.35 7.00 1.75 3.00 0.05 ср., СФ
1-14 вымочка 0-30 7.8 0.02 нет 0.30 0.07 0.37 0.37 0.12 0.19 0.05 нет
30-50 7.7 0.01 нет 0.25 0.07 0.26 0.25 0.12 0.18 0.03 нет
50-70 8.3 0.02 нет 0.45 0.10 0.19 0.37 0.12 0.19 0.04 нет
70-100 8.2 0.02 нет 0.45 0.10 0.27 0.37 0.18 0.16 0.03 нет
100-150 8.3 0.02 нет 0.45 0.10 0.20 0.37 0.18 0.14 0.03 нет
150-200 8.3 0.01 нет 0.45 0.10 0.15 0.37 0.12 0.16 0.04 нет
2-7 белое пятно открытой поверхности 0-30 8.2 0.03 нет 0.50 0.10 0.37 0.56 0.19 0.16 0.05 нет
30-50 8.4 0.00 нет 0.55 0.08 0.30 0.38 0.25 0.28 0.02 нет
50-70 8.5 0.02 0.03 0.58 0.10 0.36 0.25 0.38 0.43 0.02 нет
70-100 8.7 0.04 0.05 0.52 0.08 0.46 0.25 0.25 0.59 0.02 нет
100-150 8.2 0.28 нет 0.40 0.15 6.01 2.38 1.25 2.90 0.04 сл., СФ
3-2 пятно выпада люцерны 0-25 8.2 0.02 нет 0.50 0.10 0.37 0.62 0.12 0.18 0.03 нет
25-50 8.3 0.03 нет 0.55 0.10 0.25 0.37 0.25 0.26 0.01 нет
50-70 8.3 0.04 нет 0.60 0.10 0.36 0.37 0.12 0.54 0.02 нет
70-100 8.1 0.09 нет 0.40 0.30 1.60 0.87 0.50 0.89 003 нет
100-150 8.1 0.07 нет 0.35 0.90 1.43 1.50 0.25 0.89 0.03 нет
Примечания к таблице 1: степень и характер засоления* - сл. - слабое; ср. - среднее; СФ -сульфатное; СД - содовое.
Пятнистость (крап) мог быть связан также с водно-физическими свойствами солонцовых горизонтов, вывернутых на поверхность в результате распашки. Основная часть поля характеризовалась преобладанием незасоленных почв. Таким образом, мелкий крап фотоизображения выпадов люцерны на аэрофотоснимке в ирригационно-автоморфных (УГВ >5 м) и
ирригационно-полугидроморфных (УГВ 3-5 м) условиях, отражает солонцовое засоление почв на глубину 0.5 м; такие выпады люцерны связаны с мелкими, корковыми и средними солонцами (Горохова, 1992).
В настоящее время на Светлоярском ОУ, в связи с уменьшением потребления воды на орошение, грунтовые воды опустились и, по данным на 2014 г. (Информация ., 2014), на 70% территории УГВ находится глубже 5 м и лишь на 30% территории сохранился на 3-5 м.
Современные исследования и результаты анализа водных вытяжек обследованных почв (табл. 1, рис. 3) показали, что имеющаяся на снимках 2015 г. пятнистость на Светлоярском ОУ не имеет связи с засолением почв. Большинство почв, вне зависимости от состояния культуры (люцерна, убранная озимая пшеница) в основном, оказались незасоленными до глубины 100 см, а пятнистость рисунка фотоизображения связана с окарбоначиванием почв с поверхности (табл. 2, рис. 3).
Таблица 2. Содержание СаСО3 в почвах Светлоярского орошаемого участка (2015 г.)
№ разреза и Почвенный Содержание № разреза и Почвенный Содержание
местоположение горизонт, см СаСо3, % местоположение горизонт, см СаСо3,%
0-20 5.0 0-25 0.8
20-50 13.0 25-40 6.8
1-1 50-70 7.4 1-3 40-70 10.0
70-79 8.5 70-100 7.6
край маленького пятна выпада люцерны 79-100 7.4 люцерна в хорошем состоянии 106-117 5.8
100-110 9.2 120-130 8.6
110-150 9.4 133-150 7.6
150-170 9.0 150-160 8.0
170-190 7.5 170-190 7.4
0-30 0.5 0-36 0.8
1-9 30-50 8.4 36-37 0
рядом с пятном 50-70 14.0 1-14 37-53 0
выпада 70-100 10.6 вымочка у края 53-70 10.0
люцерны 100-150 8.6 поля 70-95 11.0
150-190 8.2 95-140 15.0
0-20 1.8 140-190 10.2
2-1 20-30 2.8 0-20 8.0
30-60 0.2 2-7 20-50 18.6
люцерна в хорошем состоянии 60-90 0 белое пятно 50-60 8.0
90-100 7.2 открытой 60-90 3.8
100-166 11.8 поверхности 110-120 6.0
166-190 12.0 120-150 9.6
0-25 5.8 0-25 2.5
3-2 выпад люцерны 25-50 6.4 4-1 25-50 12.8
50-70 1.4 разреженная 50-90 7.4
70-130 9.6 люцерна 90-150 9.6
130-190 9.2 150-190 7.6
Из таблицы 1 следует, что почвы практически не засолены в метровой толще и пятнистость полей не увязана с засоленностью почв.
Почвы выпадов люцерны, соответствующие пятнам открытой поверхности, характеризуются повышенным содержанием карбонатов в горизонте 0-25 см (5 и более %; табл. 2), по сравнению с целинными почвами (18-30 см; Дегтярева, Жулидова, 1970), что позволило нам предположить, что карбонаты является причиной образования пятен-выпадов.
Согласно руководству (Soil Survey ...,1979) орошение почв с повышенным содержанием мелкозернистых карбонатов (>2-4%) способствуют образованию корки при высыхании почв. Корка влияет на агрофизические свойства почвы и препятствует появлению всходов.
На сегодня доминирующий в 90-х годах процесс засоления орошаемых почв на Светлоярской ОС, сменился процессом ирригационного окарбоначивания. Почвы, карбонатные с поверхности, образует значительные выпады люцерны (до 2-3 тыс. м2). Белыми по цвету также выглядят пятна высококорбанатных почв на полях с убранной озимой пшеницей (рис. 3).
Помимо планировок и пахоты, приводящих к окарбоначиванию верхних слоев почвы, здесь присутствует и процесс ирригационного окарбоначивания, который был выявлен рядом авторов (Барановская, Азовцев, 1981; Любимова, Дегтярева, 2000). Они считают, что дополнительное увлажнение при поливах приводит к мобилизации кальцита срединного карбонатного горизонта и к подтягиванию его в верхнюю часть почвенного профиля с почвенными растворами. Таким образом, в ходе исследования установлено, что на Светлоярском ОУ планировка и длительное орошение (более 50 лет), при ирригационно-автоморфном (УГВ >5 м) и ирригационно-полугидроморфном (УГВ 3-5 м) режиме орошения привели к рассолению первого метра почв и существенному окарбоначиванию верхней части почв. Карбонатные пятна четко выделяются на снимках с открытой поверхностью (убранной озимой пшеницей) большими белыми пятнами, а также на полях с люцерной, где пятнам соответствуют выпады люцерны.
Рис. 3. Фрагмент космического снимка Pleiades от 20.05.2015 Светлоярского ОУ с пятнистым рисунком полей в ирригационно-автоморфных условиях (УГВ >5 м). Условные обозначения: 1 -большие белые пятна - окарбоначенные с поверхности почвы на полях с убранной озимой пшеницей; 2 - темные участки - поля с люцерной; 3 - светлый фототон на полях с люцерной - выпады люцерны, связанные с
окарбоначиванием почв с поверхности; 2-7 ... - номера скважин
Райгородский орошаемый участок (603 га) в отличие от Светлоярского ОУ, в 90-х годах находился в сложных гидрогеологических условиях: на юге участка УГВ составлял 1.5-2 м, на остальной части - 2.5-3. В результате в 90-е годы здесь образовались очаги вторично засоленных почв в средней и сильной степени. В первую очередь, засолялись почвы бывших падин, которые при близком залегании грунтовых вод подверглись процессу вторичного засоления. Падины - слабо углубленные понижения суффозионного происхождения, диаметром от 20-30 и более метров, глубиной до 2 м. В целинных условиях падины увлажняются лучше, чем окружающие участки, и поэтому в них развиты опресненные лугово-каштановые почвы и травянистая растительность (Доскач, 1979).
Перед началом регулярного орошения падины были выровнены и засыпаны. В 90-х годах из-за близкого уровня грунтовых вод (ирригационно-гидроморфные условия, УГВ 1.5-3 м) на полях Райгородского ОУ образовались выпады люцерны, которые на снимках выглядели как крупные белые пятна. Они характеризовали вторичное засоление почв, в средней и сильной степени на глубину 0-100 см (Горохова, 1992).
В настоящее время большая часть орошаемого участка не возделывается и не орошается в
течение многих лет. Поэтому, здесь сформировалась залежь и произошло зарастание полей сорной травянистой растительностью. УГВ находится глубже 5 м. Рисунок полей на снимке резко отличается от рассмотренных выше, и имеет размытую пятнистость фотоизображения. Такие пятна отличаются значительными размерами (600 м*700 м) и темным фотоном (рис. 4). На сегодня на залежных землях бывших падин, в очагах бывшего вторичного засоления происходит процесс постепенного рассоления почв по краю пятна с сохранением засоленности почв в центре пятна (табл. 3, рис. 4).
В большинстве скважин Райгородского орошаемого участка (табл. 3) почвы не засолены до глубины 0-100 см, и лишь в двух из них, находящихся в центре пятна, присутствует засоление, преимущественно в средней степени, на глубине 30-100 и 0-100 см, содово-хлоридного состава.
Предположительно, засоление почв таких пятен может быть остаточным, вторичным, сохранившимся с начала 90-х годов, либо возникшим за счет поступления солей с поверхностными или внутрипочвенными водами с окружающей местности, поскольку из-за отсутствия проведения
Таблица 3. Данные анализа водной вытяжки почв Райгородского орошаемого участка (2016 г.), расположенных в большом темном пятне.
№ разреза Глубина, см рН Сумма токс. солей, % В том числе: смоль(экв)/кг почвы Степень и характер засоления *
СО32" НСО3" а - SO4 2 Сa 2+ Mg2+ №+ К+
24.01 0-30 7.5 0.03 нет 0.57 0.07 0.46 0.50 0.25 0.29 0.07 нет
30-50 7.5 0.03 нет 0.52 0.07 0.39 0.50 0.25 0.21 0.02 нет
50-80 7.6 0.04 нет 0.42 0.42 0.44 0.62 0.25 0.39 0.02 нет
80-100 7.8 0.07 нет 0.37 0.42 0.79 0.75 0.25 0.56 0.03 нет
24.02 0-30 7.8 0.02 нет 0.50 0.10 0.30 0.50 0.12 0.24 0.02 нет
30-40 7.4 0.16 нет 0.27 0.10 18.46 16.37 1.87 0.52 0.06 сл.
40-70 8.0 0.05 нет 0.37 0.10 0.972 0.62 0.37 0.42 0.01 СД
70-86 7.4 0.14 нет 0.25 0.10 14.33 12.50 1.62 0.49 0.06 нет
86-100 7.5 0.14 нет 0.25 0.10 13.58 11.75 1.62 0.51 0.05 нет
24.03 0-30 7.6 0.02 нет 0.50 0.10 0.85 0.87 0.25 0.14 0.18 нет
30-40 7.5 0.03 нет 0.45 0.20 0.96 1.00 0.25 0.29 0.06 нет
40-60 7.5 0.03 нет 0.35 0.35 0.52 0.62 0.12 0.42 0.04 нет
60-80 7.4 0.05 нет 0.27 0.30 0.69 0.50 0.25 0.46 0.05 нет
80-100 7.7 0.04 нет 0.42 0.30 0.69 0.75 0.12 0.46 0.08 нет
24.04 0-30 7.7 0.03 нет 0.65 0.10 0.41 0.50 0.25 0.26 0.15 нет
30-50 7.5 0.03 нет 0.30 0.07 0.29 0.25 0.18 0.19 0.03 нет
50-70 7.7 0.04 нет 0.30 0.07 0.45 0.25 0.18 0.34 0.04 нет
70-90 7.4 0.05 нет 0.20 0.25 0.67 0.25 0.37 0.42 0.07 нет
90-100 8.0 0.04 нет 0.45 0.25 0.57 0.62 0.12 0.42 0.10 нет
24.05 0-30 8.6 0.06 0.05 0.62 0.10 0.41 0.25 0.12 0.79 0.02 сл.,СД
30-45 8.7 0.13 0.10 0.70 1.40 0.59 0.25 0.12 2.40 0.01 ср.,СДХ
45-70 8.7 0.19 0.05 0.52 3.00 2.47 0.25 0.50 5.28 0.01 ср., СДХ
70-100 9.0 0.18 0.20 0.55 2.60 1.46 0.25 0.12 4.42 0.01 ср.,СДХ
24.05 0-30 8.4 0.05 0.03 0.54 0.25 0.34 0.25 0.12 0.76 0.02 нет
30-50 8.8 0.09 0.12 0.79 0.60 0.45 0.25 0.12 1.46 0.01 сл.,СД
50-70 8.9 0.17 0.15 0.52 2.35 1.63 0.25 0.25 4.14 0.01 ср., СДХ
70-100 9.1 0.19 0.15 0.58 2.90 2.46 0.25 0.25 5.57 0.01 ср., СДХ
Примечание к таблице 3: степень и характер засоления * - сл. - слабое, ср. - среднее, ^ - сильное, СД - содовое, СДХ - содово-хлоридное.
Рис. 4. Фрагмент мультиспектрального космического снимка Landsat-8 (июнь, 2015 г.) Райгородского ОУ с 5-7 летней залежью при УГВ >5 м. Условные обозначения: рисунок фотоизображения -крупное темное пятно, индицирующее бывшую падину с лугово-каштановыми (темноцветными) незасоленными почвами по окраине и засоленными почвами в центре пятна; треугольники - точки отбора образцов на засоление почв в
2016 г.
повторных планировок полей происходит постепенное проседание грунтов и образование понижений на месте бывших падин. Таким образом, залежные земли, поросшие разнотравно-луговой сорной растительностью в местах бывших падин, и характеризующиеся в 90-х годах вторичным засолением почв, в настоящее время отражаются на снимках крупными темными пятнами. Засоленность почв проявляется в центральной части пятна и по фотоизображению не выражено.
1. Проведенные нами исследования на орошаемых участках Светлоярской ОС, в 90-х годах прошлого века и в настоящее время показали, что пятнистость полей, отраженная на крупномасштабных аэро- и космических (высокого и сверхвысокого разрешения) снимках, поздневесеннего-раннелетнего периода съемки, имеет разную природу. Пятнистость меняется в зависимости от того, возделывается ли на поле культура (в нашем случае люцерна), является ли поле открытой поверхностью или залежью. Также она изменяется в зависимости от гидрогеологических условий орошаемых массивов и свойств почв.
2. На ОУ Червленое, в 90-х годах было выявлено, что при УГВ 1.5-3 м на полях люцерны образуются мелкие (до 50 м2) и крупные (100-500 м2) пятна выпадов культуры, которые отражаются на аэрофотоснимках (1:25000) и характеризуют проявление вторичного засоления почв в сильной и очень сильной степени в метровой толще, преимущественно хлоридно-сульфатного состава.
3. На Светлоярском ОУ в ирригационно-автомофных (УГВ >5 м) и ирригационно-полугидроморфных (УГВ 3-5 м) условиях, выпады люцерны (составляющие несколько м2 на местности), зафиксированные на аэрофотоснимках (1:25000) 90-го года, характеризовали распаханность солонцовых почв и слабое засоление солонцового и подсолонцового горизонтов до глубины 0-50 см. Химизм засоления был преимущественно хлоридно-сульфатным натриевым. На снимках такие выпады выглядели как белый крап.
4. В настоящее время, когда УГВ на Светлоярском ОУ опустился ниже 5 м, произошло рассоление метровой толщи почв и характерный в 90-х годах процесс солонцового засоления орошаемых почв, сменился процессом ирригационного окарбоначивания. В этом случае окарбоначенные с поверхности (0-25 см) почвы, образуют белый пятнистый рисунок на космическом снимке (сверхвысокое разрешение 0.5 м), который вызван выпадами люцерны (до 2-3 тыс. м2). Белыми по цвету также выглядят на снимке пятна окарбоначенных почв открытой поверхности (полях с убранной озимой пшеницей), достигающие размеров 100-200 тыс. м2.
5. На Райгородском ОУ в 90-х годах прошлого века при критических уровнях (1.5-2 м) грунтовых вод возникли очаги вторичного засоления почв в местах бывших падин. Пятнистый рисунок выпадов люцерны на аэрофотоснимках (как и на ОУ Червленое) характеризовал вторичное засоление почв в метровом слое. Химизм засоления был хлоридно-сульфатным, степень засоления -преимущественно средняя и сильная.
6. Современный Райгородский ОУ по рисунку фотоизображения на космическом снимке высокого разрешения (15 м) резко отличается от рассмотренных выше и имеет размытую пятнистость фотоизображения залежи. Такие пятна отличаются значительными размерами (600 м*700 м) и темным фотоном, образование которых связано с разнотравно-луговой сорной растительностью
Заключение
залежи и темноцветными почвами бывших падин, засоленных в центре. Причины засоления почв падин связаны либо с остаточным засолением 90-х годов, либо с возникшим за счет поступления солей с поверхностными или внутрипочвенными водами с окружающей местности. Засоленность почв, преимущественно в средней степени, содово-хлоридного состава на глубине 30-100 и 0-100 см. По фотоизображению засоленность почв не выделяются.
7. Пятнистость орошаемых полей сухостепной зоны солонцовых комплексов Волгоградской области, отраженная на аэро- и космических снимках, имеет разную природу и поэтому интерпретация дистанционных материалов требует обязательного изучения современной обстановки района исследований и обоснования причин появления пятнистости на основе полевых и лабораторных исследований.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Андронников В.Л. 1979. Аэрокосмические методы изучения почв. М.: Колос. 280 с.
Барановская В.А, Азовцев В.И. 1981. Влияние орошения на миграцию карбонатов в почвах Поволжья //
Почвоведение. № 10. С. 17-27. Виноградов Б.В. 1976. Космические методы изучения природной среды. М.: Мысль. 286 с. Горохова И.Н. 1992. Оценка засоления орошаемых почв Нижнего Поволжья с использованием
аэрофотоснимков. Автореф. дисс. ... к.т.н. М: Гипроводхоз. 25 с. Горохова И. Н., Панкова Е.И. 1997. Метод дистанционного контроля за состоянием орошаемых земель юга
России // Аридные экосистемы. Т. 3. № 5. С. 26-34. Дегтярева Е. Т., Жулидова А.И. 1970. Почвы Волгоградской области. Волгоград: Нижне-Волжское изд-во. 319 с.
Доскач А. Г. 1979. Природное районирование Прикаспийской полупустыни. М.: Наука. 142 с. Информация мелиоративного состояния орошаемых земель Светлоярского района Волгоградской области на 2014 г. 2014 // Волгоградская гидрогеолого-мелиоративная партия (ВГМП), филиал ФГБУ «Управление «Волгоградмелиоводхоз». Волгоград. 4 с. Кадастр мелиоративного состояния орошаемых земель Волгоградской области. 1990. Волгоград. 128 с. Конюшкова М.В. 2014. Цифровое картографирование почв солонцовых комплексов Северного Прикаспия. М.:
Товарищество научных изданий КМК. 316 с. Любимова И.Н., Дегтярева Е.Т. 2000. Изменение карбонатного профиля почв солонцовых комплексов при
агрогенном воздействии // Почвоведение. № 7. С. 855-860. Минашина Н.Г. 1978. Мелиорация засоленных почв. М.: Колос. 263 с.
Орлов Д.С., Караванова Е.И. 1991. Влияние легкорастворимых солей на спектральную отражательную
способность почв сероземной зоны // Почвоведение. № 4. С. 120-135. Панкова Е.И., Горохова И.Н., Конюшкова М.В. 2014. Развитие методов оценки и дистанционного мониторинга засоления орошаемых и целинных почв на территории аридных и семиаридных регионов // Экологические системы и приборы. № 10. С. 3-9. Панкова Е.И., Мазиков В.М. 1975. Методические вопросы использования аэрофотоснимков для характеристики засоления почв // Почвенно-мелиоративные процессы в районах нового орошения. Науч. тр. Почв. ин-та им. В .В. Докучаева. М. С. 97-111. Панкова Е.И., Рухович Д.И. 1999. Дистанционный мониторинг орошаемых территорий // Почвоведение. № 2. С. 253-263.
Панкова Е.И., Соловьев Д.А. 1993. Дистанционный мониторинг засоления орошаемых почв. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева. 191 с.
Савин И.Ю., Отаров А., Жогалев А.В., Ибраева М.А., Дуйсеков С. 2014. Выявление многолетних изменений площади засоленных почв Шаульдерского орошаемого массива по космическим снимкам Landsat // Бюллетень почвенного института им. В.В. Докучаева. Вып. 74. М.: РАСХН. С. 49-63. Толчельников Ю.С. 1974. Оптические свойства ландшафта. Л.: Наука. 250 с.
Abbas A., Khan S., Hussain N., Hanjra M.A., Akbar S. 2013. Characterizing soil salinity in irrigated agriculture using a
remote sensing approach // Physics and Chemistry of the Earth. Part A/B/C/. Vol. 55-57. P. 1-8. BasistA. 2014. Using remote sensing to identify regional trends and spatial patterns of salinization and desertification //
Third International Salinity Forum. Proceedings. Riverside, California. P. 40-41. BouazizM., Matschullat J., Gloaguen R. 2011. Improved remote sensing detection of soil salinity from a semi-arid
climate in Northeast Brazil // Comptes Rendus Geoscience. Vol. 343. № 11-12. P. 795-803. Dregne H.E. 1988.Managing saline waters for irrigation. Texas (USA). 350 p. Guidelines for soil description. 2006. The fourth edition. FAO. Rome. 98 p.
Iqbal F. 2011. Detection of salt affected soil in rice-wheat area using satellite image // African Journal of Agricultural Research. Vol. 6(21). P. 4973-4982.
ManchandaM.L., LyesH.S. 1983. Use of imagery and Aerial photographs for delineation and categorization of salt-affected soils of part of North-West India // Journal of the Indian society of soil science. Vol. 31. № 2. P. 263271.
Myers V.J., Carter D.L., Rippert W.G. 1966. Remote sensing for estimate soil salinity // Journal of the irrigation and drainage division. № 4. P. 59-68.
Oster J.D., Singer M.J., Fulton A., Richardson W., Prichard T. 1992. Water penetration problems in California soils. University of California. 165 p.
Platonov A., Ibrakhimov M. 2014. Using satellite images for multi-annual soil salinity mapping in the irrigated areas of Syrdarya province // Innovations for sustainability and food aecurity in arid and semiarid lands. 2nd international Conference on Arid Lands Studies. Abstract book. Samarkand. P. 114.
Richardson A.I., Gerbermann A.H., Gausman H.W., Cuellar J.A. Detection of saline soils with skylab multispectral scanner data // Photogrammetry and Remote Sensing. Vol. 5. № 42. P. 679-684.
Sinanuwong S., Wichaidisdha P., Trakuldist P. 1980. The use of Landsat imagery for soil salinity study in the N-E of Thailand // Thailand Journal agriculture science. Vol. 13. № 3. P. 227-237.
Soil Survey investigations for irrigation Food and Agriculture organization of the United Nations. 1979. FAO Soils Bulleten. Rome. № 42. 188 p.
Tiwari K.N., Kumar A., Pathak A.N. 1983. Characterizations of salt-affected soils in Central alluvial region of Uttar Pradesh // Journal of the Indian society of soil science. Vol. 31. № 2. P. 276-280.
