Формы в мире почв - Игорь Николаевич Степанов

— ромбы и косоугольники, вписанные в окружности, эллипсы, спирали, состоят из более мелких ареалов — квадратов, треугольников…

Современные карты отражают фундаментальные свойства геометрического пространства, в них исключены случайные признаки. Поэтому на карте выявляются упорядоченные формы, позволяющие видеть удивительно симметричный мир почвенных структур. «Сотри случайные черты, и ты увидишь: мир прекрасен…» (А. Блок).

Новые карты открывают путь к геометризации, а затем и к математизации почвенных построений в теории и практике. Подтверждаются слова В. М. Фридланда: «…представление о структуре почвенного покрова наиболее близко к пониманию структуры в математике» (1972, с. 11).

На новых картах не только в горах, но и на плоских равнинах выделяются бассейны стока с местами возникновения, транзита и аккумуляции воды, солей и минеральных частиц. Это позволяет использовать в практических целях бассейновый геохимический метод анализа территорий (Горев, Пелешенко, 1984). На современных картах традиционные контуры заменены ареалами почвенно-геологических тел, каждое с началом координат и с репрезентативным центром. С их помощью обнаруживаются аналогичные по форме природные объекты, устанавливаются расстояния между сходными точками и рассчитываются скорости процессов почвообразования. Соразмерное расположение точек в тождественных по формам телах есть симметрия, которая описывается не только точками, но также осями и плоскостями.

Геометрия почвенно-геологических тел обнаруживается на топографических картах с изогипсами. Однако изогипсы характеризуют непрерывность и статичность земной поверхности, а принципы симметрии применимы лишь для дискретных тел. Для изображения последних на картах необходимо использовать метод пластики, который базируется на выделении уже не одной сущности (изогипсы), а двух — повышений и понижений рельефа.

КАК СОСТАВЛЯЕТСЯ КАРТА ПЛАСТИКИ РЕЛЬЕФА

Основоположники почвоведения — В. В. Докучаев и Н. М. Сибирцев — понимали, что для установления структуры почвенного покрова надо сначала выявить его целостность, а в ней — естественные элементарные ячеи, находящиеся между собой в определенных отношениях. Н. М. Сибирцев ввел в научный обиход термин «пластика рельефа» (1951, с. 316). Он считал, что «почвенные пятна и ленты суть вместе с тем пятна п ленты рельефа» или что в почвообразовании «главное значение имеет рельеф местности, всегда отражающийся (почти с фотографической точностью) на характере почв».

В. Р. Волобуев (1948) разработал метод пластики, закартировав с его помощью рельеф и почвы Кура-Араксинской низменности (см. рис. 23). Министерство мелиорации и водного хозяйства СССР, утвердив метод пластики в качестве основного при картографировании почв, рельефа и грунтовых вод, сделало его достоянием широкого круга практиков. В. А. Ков да (Временная методика…, 1984) считает, что за методом пластики большое будущее, особенно если его сочетать с аэрокосмическими снимками. Кратко изложим суть этого метода.

Допустим, рельеф какой-то части суши (рис. 29, А) запечатлен геодезистом на топографической карте (рис. 29, Б). Нужно, не упрощая рисунка рельефа топокарты, выделить все его формы двумя элементами, т. е. с помощью повышений (они заштрихованы) и понижений (рис. 29, В), Ареалы (В) и дадут новую карту — пластики рельефа. Эта карта является основой для составления почвенной карты нового типа — динамической, которая отличается от традиционной почвенной карты — статической.

Рис. 29. Этапы перехода от натурной территории (А) к топографической карте (Б) и от нее к карте пластики рельефа (В)

Заштрихованы повышения

Изогипсы топокарты (рис. 29, Б) — это линии с равными высотами. Они отражают неизменяемость, статичность земной поверхности, а отрисованные по ним ареалы верхней, средней и нижней частей склонов дают представление о статичности почв. Однако почвоведу важно выявить свойства почв, связанные с движением. Сила тяготения заставляет воду, мелкозем и соли мигрировать вниз по склонам, по нормали к горизонталям, от повышений к понижениям. Последние отграничиваются линиями, в любых точках которых высотные отметки различны, тогда как статические границы проведены по горизонталям, т. е. по равным высотным отметкам. В этом принципиальное отличие карты пластики — динамической, от традиционной карты — статической. Первая описывается билатеральной[20] симметрией, а вторая — симметрией конуса. Статические карты могут объединить в один контур понижения с повышениями, тогда как динамические их четко различают.

Опишем пять этапов технологии составления карт пластики рельефа.

I. По топографической карте проводят линиями основные и второстепенные тальвеги и окружающие их водоразделы. Этим устанавливаются разноуровенные бассейны водных потоков и суходолов.

II. По точкам перегибов изогипс отрисовывают морфоизографы — границы между понижениями и повышениями. Первые можно закрашивать коричневым цветом, а вторые зеленым. Этим достигается имитация объемности изображения, отчего метод пластики иногда называют объемно-графическим. Совокупность понижений и повышений образует геосистему.

III. Штрихами и индексами обозначаются обрывы, уступы морей, озер, террасы, овраги, пески, солончаки, луга. По контурам пластики в качестве вспомогательных составляются карты перепада высот, уклонов, даются другие морфометрические параметры.

IV. Ареалы карты пластики в лаборатории по фондовым материалам, а затем в поле по аэрокосмическим снимкам заполняются специальным содержанием: почвенным, геологическим, гидрогеологическим, геоботаническим.

V. По характеру обособленности и специфики рисунка находят элементы почвенно-геологических тел. Их структура описывается согласно принципам симметрии. Эта операция переводит пространственные свойства почвенного покрова из неформализованных в формализованные.

ФОРМЫ В МЕЛИОРАТИВНОЙ ПРАКТИКЕ

Мелиорация почв — наука, требующая инженерных решений с использованием формализованного научного языка. Если это требовапие будет выполнено, то классификация пашен и распространение опыта их освоения на другие территории станут дешевле, проще и проектировщики смогут использовать теорию физического подобия.

Для переноса опыта мелиорации с одного объекта на другой — аналог — сначала следует доказать, что эти объекты подобны по формам и описываются одними и теми же математическими структурами. Отсюда понятен интерес к проблеме симметрии почвенного пространства. Так, А. Н. Каштанов, А. М. Лыков и И. С. Кауричев (1983) считают, что методология практики повышения плодородия почв должна базироваться на пространственно-временных принципах.

Б. Г. Штепа (1983) призывает не избегать пространственных аналогий при натурном моделировании экосистем. Изучение природных аналогов, по мнению этого автора, для научных учреждений является главным при разработке основ орошаемого земледелия, а также мелиоративных прогнозов.

В последние годы возрос интерес к проблеме форм в практике сельского хозяйства. Поэтому важно показать, как в наши дни мелиораторы используют формализованное понятие о почвенном пространстве.

Сначала почвенный покров изучается путем картографирования в поле почвоведами,