Минобрнауки России

Федеральный Исследовательский Центр

Почвенный институт имени В.В. Докучаева

Телефон

+7 (495) 951 50 37

Email

info@esoil.ru

Изучаем почвы

с 1927 года!

основные направления работы ФИЦ

Геофизическая диагностика и картографирование почв

В ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт имени В.В. Докучаева» развиваются технологии подповерхностного зондирования почв при выполнении крупномасштабных почвенно-ландшафтных исследований. Оперативное получение информации о строении почвенного профиля приобретает высокую ценность при оценке литологического строения агроландшафта, в особенности там, где литологическое строение характеризуется пестрой изменчивостью на небольших расстояниях. Пестрые смены строения почвообразующих пород на сельскохозяйственных землях мы наблюдали при встрече пермских пестроцветных отложений Поволжья, известняков и опок Республики Мордовия, карбонатных и некарбонатных пород Ставропольской возвышенности, а также во многих других регионах России.
С помощью методов малоглубинной геофизики мы увеличиваем информативность классического крупномасштабного картографирования почвенного покрова. К числу наиболее применяемых методов относятся георадиолокация (георадары GSSI, Лоза), электромагнитное индуктивное зондирование (EM38-MK2, АЭМП-14) и электротомография (Скала 32к4).
На основе анализа варьирования геофизических параметров съемки (электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость) можно получить карты состава твердой фазы почв, параметры плодородия, влажность и многие другие свойства. К числу примеров успешного применения можно отнести описание почвенного профиля и его свойств в Каменной Степи, анализ мощности двучленных пород агрополигона «Губино» (ВНИИМЗ), построение карт оглеения почв на землях Калининградской области.
Эти данные критически важны не только для фундаментального исследования структуры и функционирования почв, но и для практического применения в сельском хозяйстве, экологическом мониторинге и оптимизации использования земель.  

Рисунок 1. А - цифровая модель рельефа, Б, В и Г - электропроводность почв на глубине 150, 75 и 37,5 см.

Рисунок 1 иллюстрирует результаты геофизического картографирования почв в Калининградской области. Заметны два типа аномалий – с относительно высокой (красный цвет) и низкой (фиолетово-темно-синий цвет) электропроводностью почв. В ареале со значениями электропроводности менее 15 мСм/м обнаружены буроземы сильноглееватые и дерново-подзолистые глеевые почвы на легких суглинках и супесях. Ареалы со значениями электропроводности более 20 мСм/м соответствуют уже другим почвам – дерново-глеевым на тяжелых суглинках, подстилаемых супесями и песками. Распределение электропроводности почв на картах имеет мозаичный рисунок с отсутствием четких и регулярных форм, указывая на ту структуру почвенного покрова, которая формируется в условиях моренно-водноледниковых равнин Самбийской равнины.

Рисунок 2. Почвенное картографирование полей Северо-Кавказского ФНАЦ: А - фрагмент космического снимка Google на выборочный полевой участок с изображением описаний почв; Б - обобщенная карта электропроводности почв по данным измерений в 14-канальном зонде АЭМП-14; В - изображение открытой поверхности почвы в красном канале Landsat в периоды разной увлажненности (0, 3, 7 и более 7 дней после дождя)

В рамках реализации НИР лаборатории цифровых двойников геофизические методы картографирования почв опробованы на полях Северо-Кавказского ФНАЦ. Благодаря комплексированию измерений электропроводности и изображений открытой поверхности почвы в периоды с разным атмосферным увлажнением обнаружены ареалы почв, контрастные по литологическому строению - с разной глубиной подстилания карбонатных пород. Отчетливо маркируются ареалы со светлыми пятнами на космическом снимке, эти пятна также маркируются по электропроводности и альбедо открытой поверхности почвы в сухой период - это черноземы остаточно-карбонатные неполноразвитые. Остальное пространство поля занято различными разностями черноземов южных.