Занятие 2 Рельеф ландшафта опытного поля (экскурсия)

Цель экскурсии: изучить рельеф, структуру географического и геохимического ландшафта опытного поля.

Задачи:

1. определить характер, направление и параметры процессов в агроландшафте опытного поля

2. на местности выделить формы рельефа опытного поля

3. по GPS-навигатору определите точки для гипсометрического профиля опытного поля

 

Ключевые слова: агроландшафт, сельскохозяйственный ландшафт, гипсометрический профиль.

 

Оборудование для экскурсии: курвиметр, теодолит, тетрадь, ручка, карандаш простой, GPS-навигатор, форма одежды – походная.

Время продолжения экскурсии – 3 часа.

 

Задание для выполнения на занятии:

 

Объекты экскурсии: рельеф, почвы опытное поле КФ РГАУ-МСХА

 

Содержание заданий:

1. Определить комплекс форм рельефа опытного поля
2. Перечислить конкретные формы рельефа
3. Определить крутизну, экспозицию и длину склонов опытного поля
4. Химический состав почвы опытного поля.

Почвы Опытного поля характеризуются низким содержанием гумуса в пахотном горизонте (0,68 – 2,07%), невысокой ёмкостью поглощения (от 4,2 до 6,2 мг-экв. на 100 г почвы), реакция почвенной среды близка к нейтральной (6,2 – 7,0), содержание фосфора от повышенного до очень высокого (108 – 281 мг/кг), содержание калия от низкого до высокого, но в большинстве случаев низкое (25 – 170 мг/кг).

Предположите как будут изменяться параметры: содержание гумуса, азота, рН на склонах опытного поля

1. Определите величину эрозии склонов
2. По GPS-навигатору определите точки для гипсометрического профиля опытного поля

 

Вопросы для отчета по экскурсии:

1. Заполните таблицы характеристики опытного поля (приложения 1-3)
2. Промерив склоны и определив их крутизну, нарисуйте схему рельефа агроландшафта опытного поля, указав его конкретные формы
3. На космической фотографии опытного поля укажите направления движения стока воды, экспозицию и крутизну склонов
4. Дайте характеристику увиденных структурных единиц географического ландшафта.
5. Сравните процессы в природном и сельскохозяйственном ландшафтах.

 

Морфометрическая характеристика рельефа агроландшафта

 

Рельеф является важнейшим компонентом агроландшафта. Рельеф - это совокупность неровностей суши, дна океанов и морей, разнообразных по очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития. Слагается из положительных (выпуклых) и отрицательных (вогнутых) форм. Рельеф образуется главным образом в результате длительного одновременного воздействия на земную поверхность эндогенных (внутренних) и экзогенных (внешних) процессов. Рельеф изучает наука геоморфология.

Формы и элементы рельефа

Формы рельефа - это любые неровности земной поверхности. Они состоят из элементов: 1) поверхностей рельефа и 2) линий рельефа, которыми эти поверхности ограничены. Поверхности рельефа могут быть наклонными (их называют склонами) и субгоризонтальными.

Сочетание склонов и горизонтальных поверхностей различного происхождения создает сложную картину современного рельефа и определяет перераспределение агроклиматических ресурсов и формирование микроклимата в ландшафтах.

В процессе анализа рельефа выделяют два комплекса рельефа:

- комплекс форм рельефа линейного расчленения (долинно-балочная сеть);

- комплекс форм водораздельной (междуречной) равнины.

К формам рельефа линейного расчленения (долинному комплексу) относятся речные долины, овраги, балки, лощины, ложбины. Все они состоят из склонов, обычно эрозионного происхождения, и плоских поверхностей днищ этих отрицательных форм рельефа. В речных долинах кроме поймы - плоского дна речной долины, заливаемого в половодье, могут быть и другие плоские поверхности - надпойменные террасы. На плоской поверхности поймы встречаются положительные (береговые валы), и отрицательные (старичные понижения и озера) формы рельефа (рис 1). Ширина речных долин малых и средних рек может изменяться от нескольких десятков метров до нескольких километров, глубина на равнинах до нескольких десятков метров. Овраги, балки, ложбины и другие формы линейного расчленения имеют ширину от первых метров до первых сотен метров, глубину - от первых метров до нескольких десятков метров. У некоторых из них практически отсутствует плоское дно (или оно не выражено в масштабе карты), и они состоят из двух сходящихся в нижней части склонов.

На водораздельной равнине встречаются положительные (холмы, гряды, увалы, бугры и другие) (рис. 1) и отрицательные (западины, котловины и другие) формы рельефа (рис. 2). Распространены и плоские горизонтальные поверхности с наклоном менее 1°. К склонам относят поверхности с углами наклона более 1°. На их долю приходится свыше 80% поверхности суши.

тысяч гектаров).

Водоразделы первого порядка - ограничивают водосборы сухо­дольных систем.

Водораздельное пространство или водораздел (на равнине) - ме­ждуречье, не имеющее стока в какую-либо речную систему, или со стоком, осуществляемым слабоврезанными верховьями рек (про­странства, примыкающие к водораздельным линиям).

Водороины - размывы почвы глубиной 0,2...0,6 м, которые за­глаживаются при пахоте.

Водосбор - территории, ограниченной водораздельной линией.

Впадины - обширные по площади участки поверхности, пониженные относительно окружающей территории.

Вымоина - начальная стадия размыва дна материнской формы.

Гидрографическая сеть - сеть понижений, по которым осу­ществляется сток поверхностных вод.

Гора - возвышенность более 200 м относительной высоты, резко выступающая на местности.

Гофрированные склоны - комплекс ложбин и ложбинообразных понижений, расположенных на склонах различной крутизны (ха­рактеризуются высокой эрозионной опасностью).

Гряды, валы - узкие, длинные возвышения,    чаще всего ориентированные в одном направлении, параллельные друг другу.

Депрессионные равнины - вогнутые ровные участки, окруженные боле высокими поверхностями (днища котловин, приморские и приозерные береговые равнины, подгорные шлейфы и др.).

Долина реки - наиболее древнее звено гидрографической сети, с постоянным водотоком и связанными с ним формами рельефа.

Долины - сильно вытянутые в длину сравнительно узкие углубления в рельефе, открытые и обладающие общим наклоном ложа.

Карстовые воронки - округлые микропонижения до нескольких десятков метров (часто труднопроходимые для техники).

Конусы выноса - располагаются в нижней части элементов гидрографической сети с постоянным или временным водотоком (засаживают кустарником).

Ложбина - верхнее звено гидрографической сети, примыкающее к наиболее высоким частям водосборов (глубина 0,5-2 м, склоны не круче 3-8°, площадь водосбора до десятков га).

Ложбинообразное понижение - отличаются замкнутостью (целе­сообразно проводить выравнивание ложбинообразных понижений?).

Ложбины - микропонижения, характеризующиеся стоком, общей протяжённостью от метров до десятков метров и более и глубиной от 0,5 до 1 метра..

Лощина - отличается более резкими очертаниями, глубиной и крутизной склонов (8... 15°).

Макроложбины - углубления с выраженным дном, глубиной более 1,5 м и крутизной склонов 3...8° (труднопроходимы для сельско­хозяйственных агрегатов в поперечном направлении).

Микроложбины - слабовыраженные углубления, крутизна склонов до 3° (проходимы в любом направлении и распахиваются).

Нанорельеф - разновидность микрорельефа, с колебаниями от­носительных высот до 0,3 м (оказывает влияние на неравномерное созревание культур и снижение качества продукции).

Плато - равнинные поверхности, ограниченные более или менее глубокими выемками гидрографической сети.

Промоины - размывы глубиной 0,5...3 м, шириной 5...8 м. Они непроходимы для обычной сельскохозяйственной техники.

Промоины, водороины - углубления эрозионной природы протяжённостью десятки метров при ширине и глубине <1 м. (проводят противоэрозионные мероприятия).

Размывы - современные эрозионные формы рельефа: донные (по тальвегу), вершинные (выходят на водораздел по продолжению тальвега), склоновые (впадают в материнскую форму под углом).

Суффозионные блюдца - замкнутые бессточные понижения округлой формы, диаметром до 100 м и глубиной до 1 м.

Террасы - ровные поверхности, граничащие с более высокими элементами рельефа и ограниченные понижением (речной долиной, балкой, озерной впадиной и т.д.).

Увал - вытянутое в одном направлении мысообразное возвышение до 200 м, большей частью присоединенные к более крупной форме рельефа или образующее общий водораздельный узел.

Холм - возвышенность округлых очертаний, до 200 м относительной высоты, с округлым основанием и склонами на стороны.

Элементы водосбора: водоразделы, склоны и гидрографическая сеть.

Крутизна склонов. Для решения различных практических задач существует несколько классификаций склонов по этому параметру.

При геолого-геоморфологических работах, например, склоны по крутизне делят на крутые (более 35°), средней крутизны (35-15°), отлогие (15-5°) и очень отлогие (5-2°).

В почвоведении (земледелии) различают пологие (1,0-3,0°), покатые (3,1-5,0°), сильно покатые (5,1-8,0°) и крутые (>8°) склоны.

Уклон в определенном направлении вычисляется по формуле:

  i= H x 100

L 1,75

где i – уклон, град.;

Н – превышение (разность отметок) начальной и конечной точек определяемого отрезка, м;

L – длина отрезка, м; 

100   – коэффициент перевода в градусы.

1,75

Крутизну склонов на топографической карте можно измерить по специальной шкале заложений или с достаточной точностью определить по расстоянию между горизонталями (т.е. по заложению горизонталей). На отечественных топографических картах любого масштаба при стандартной высоте сечения (она равна 0,02 величина масштаба карты), при крутизне склона 1° заложение горизонталей составляет примерно 11 мм, а при 10° — около 1 мм.

Приближенно можно считать, что в этом интервале заложение горизонталей обратно пропорционально крутизне склона - во сколько раз заложение меньше 1 см, во столько раз крутизна склона больше 1°.

От крутизны склона зависят многие свойства почвы (рис. 3). Конечно, при этом оказывают влияние и другие особенности почвы, например, их химический состав.

Рис. 3. Зависимость содержания гумуса, азота, алевритовых и глинистых частиц от крутизны склона (для выпуклых и прямых склонов)

Для кислых почв рН уменьшается на более наклонных поверхностях, а для известковых почв зависимость противоположная (рис.4).

Рис. 4. Зависимость величины рН от крутизны склона для кислых (А) и известковых почв (Б)

С увеличением крутизны смыв почвы увеличивается. Степень его возрастания (рис. 5) зависит от разнообразного сочетания многих факторов (количества и интенсивности осадков, характера и состояния почвенного и растительного покрова, агротехники возделываемых культур и др.). Показатель степени (а) в формуле может принимать значения 1,5; 2 и более.

Длина склона также оказывает большое влияние на проявление эрозии (рис. 5). Различают длинные склоны (>500 м), средней длины (500-50 м) и короткие (<50м). Чем длиннее склон, тем больше объем поверхностного стока, скорость течения и толщина слоя воды. Влияние длины склона на смыв почвы зависит от многих факторов, и оно проявляется по разному - показатель степени (Ъ) может сильно колебаться, принимая значения 0,5; 0,8; 1,5 и более.

 

Рис.5. Зависимость эрозии от крутизны (А) и длины (Б) склона. Е - эрозия на единицу площади склона; J - крутизна склона; L - длина склона

Смыв почвы при нарастании длины склона резко усиливается при интенсивных осадках. Но если осадки выпадают малым слоем и если

почвы обладают высокой водопроницаемостью, то поверхностный сток и эрозия могут и не увеличиваться. Длина склонов, следовательно, обуславливает и степень увлажнения склоновых земель.

Форма склона, его продольный и поперечный профиль, также влияют на интенсивность эрозии почвы. Профили склона как в продольном, так и поперечном направлениях бывают прямые, выпуклые и вогнутые (рис. 6). Характер воздействия продольных и поперечных профилей на сток и смыв различается.

На продольно-прямых склонах (рис. 6.3) процессы эрозии усиливаются к их основаниям. Разрушительная сила воды нарастает постепенно. Значительный смыв проявляется приблизительно от середины склона. На продольно-выпуклых склонах (рис. 6.1) эрозия больше проявляется в нижней части, где наибольшая крутизна. На продольно-вогнутых склонах (рис. 6.2) эрозия сильнее выражена в верхней, более крутой части. Книзу она уменьшается, и даже происходит аккумуляция смытой почвы. В литературе приводятся следующие относительные коэффициенты эрозионной опасности продольных профилей:

- прямой - 1;

- выпуклый - от 1,25 до 1,5;

- вогнутый - от 0,5 до 0,75.

Поперечные профили склонов определяют типы водосборов: пря­мые, собирающие и рассеивающие сток воды (рис. 6.4, 6.5). Их относительная эрозионная опасность приближенно принята следующей: поперечно-прямой профиль склона — 1, поперечно-выпуклый (рассеивающий водосбор) — 0,8, поперечно-вогнутый (собирающий водосбор) — 1,2.

Поперечные профили склонов оказывают большое влияние на противоэрозионную организацию территории.

Рис. 6. Склоны разной формы в продольном и поперечном профиле: 1- продольно-выпуклый; 2-продольно-вогнутый; 3- продольно прямой; 4-поперечно-вогнутый (собирающий); 5-поперечно-выпуклый (рассеивающий)

Экспозиция склона, т.е. их ориентировка относительно стран света, влияет на микроклимат, растительность, содержание влаги в почве.

Определить экспозицию склона по топографической карте сравнительно легко. На стандартных топографических картах ее верхняя рамка обращена на север, соответственно нижняя сторона - на юг, левая - на запад, правая - на восток. Соответственно, склоны, имеющие наклон в сторону верхней границы рамки, будут иметь северную экспозицию, влево - западную и т.д. При этом склоном, например, северной экспозиции считаются не только склоны, ориентированные строго на север, но имеющие наклон в пределах сектора ограниченного азимутами СЗ 315° - СВ 45°. Аналогично обстоит дело со склонами южной, западной и восточной экспозиции (рис.7).

Для определения экспозиции необходимо провести линии (стрелку) от бровки до подошвы склона, направленную вниз по наклону склона. Эту линию следует проводить перпендикулярно основному направлению горизонталей, а также бровке и подошве склона. Можно также провести на склоне только линии, ограничивающие склоны определенной ориентировки, а соответствующие секторы закрасить разными цветами. При этом можно объединить склоны северной и восточной экспозиции в одну группу, а южной и западной в другую.

Рис.7 Ориентировка стандартного тлиста топографической карты (А) и азимуты, ограничивающие склоны различной экспозиции (Б)

 

 

Приложения

 

2.1 Перечень показателей местоположения обследуемого поля, земельного участка сельскохозяйственного назначения всех природно-сельскохозяйственных зон

Показатели
Дата обследования
Год проведения последнего цикла
Географические координаты
широта
долгота
Административная область
Район
Сельскохозяйственное предприятие
Вид сельскохозяйственных угодий (пашня, пастбища, сенокосы, многолетние насаждения, залежь)
Тип севооборота (полевой, кормовой, овощной и др.)
N севооборота
N поля
Площадь обследуемого земельного участка

 

2.2 Перечень показателей ландшафтно-экологической характеристики обследуемого поля, земельного участка сельскохозяйственного назначения всех природно-сельскохозяйственных зон

Показатели
Природно-сельскохозяйственная зона
Природно-сельскохозяйственная провинция
Природно-сельскохозяйственный округ
Природно-сельскохозяйственный район
Агроэкологическая группа земель сельскохозяйственного назначения (зональные, эрозионные, полугидроморфно-зональные, полугидроморфные, гидроморфные)
Местоположение по абсолютным высотам над уровнем моря
Морфологический тип рельефа (равнины плоские, волнистые,        холмистые, увалистые и их комбинации)
Формы мезорельефа: холм, увал, ложбина, лощина, балка, пойма, террасы (верхняя, вторая надпойменная, первая надпойменная), плоское положение и др.
Положение на мезоформе рельефа (склон и различные его участки, подножие склона, дно балки и др.)
Форма склона (прямой, выпуклый, вогнутый, сложный)
Длина склона
Крутизна склона (уклон в град.)
Экспозиция склона (северная, северо-восточная, северо-западная, южная, юго-восточная, юго-западная)
Почвообразующие породы (покровные, лессовидные, ледниковые, флювиогляциальные, аллювиальные и др.)
Подстилающие породы
Уровень залегания грунтовых вод, м
Степень минерализации грунтовых вод
Структура почвенного покрова (элементарные почвенные ареалы, комплексы, пятнистости, ташеты, мозаики)
Степень сложности (пестроты) почвенного покрова
Степень контрастности (разнокачественности) почвенного покрова
Степень каменистости (слабая, средняя, сильная)
Подверженность ветровой эрозии (слабая, средняя, сильная)
Подверженность водной эрозии (слабая, средняя, сильная)
Мелиоративное состояние земельного участка (осушение, орошение)
Местоположение в водоохранной зоне

 

 

2.3 Перечень показателей эколого-генетической характеристики обследуемого поля, земельного участка сельскохозяйственного назначения всех природно-сельскохозяйственных зон

Показатели
Тип почвы
Подтип
Род
Вид (по мощности гумусового горизонта и содержанию гумуса в горизонте А)
Разновидность (по гранулометрическому составу)
Разряд (по характеру почвообразующих и подстилающих пород, по минералогическому составу)
Степень эродированности (слабосмытые, среднесмытые, сильносмытые)
Степень дефлированности (слабо-, средне-, сильно-дефлированные
<*> При неоднородности почвенного покрова в пределах земельного участка таблицы составляют для каждого компонента почвенного покрова.

Глоссарий

Зандры  (от исл.Sand - песок) – равнинные поверхности, сформировавшиеся у окраин древних покровных ледников потоками талых вод. Зандры:

- покрыты песками и галечниками; - развиты в местах древнего оледенения;
- образуются из отложений подледниковых потоков. Зандрами являются Припятское полесье и Мещерская низменность на Восточно-Европейской равнине.

Морены — рыхлые несортированные горные породы, отложенные или переносимые движущимися ледниками. Состав морены разнообразный: глины, суглинки, пески, гравий, щебень, галька, валуны. Но последние почти всегда имеют однобоко отшлифованные и исчерченные неглубокими бороздками поверхности. На поверхности горных ледников обломочный материал накапливается от обвалов, истирания ледником склонов долины и подмывания их талыми водами. Образуется с боков поверхностная береговая или боковая морена. При слиянии двух ледников из боковых возникает одна срединная морена. В связи с пластичностью льда обломки проникают внутрь ледников — внутренняя морена. Соскабливая и перенося материал по своему ложу, ледник образует основную или донную морену. У тающих концов или после полного растаивания (отступания) ледники оставляют конечную морену — весь материал, который они несли. Он располагается неравномерными холмами, чаще всего в виде нескольких параллельных гряд.

Моренный рельеф (франц. moraine и лат. rebero — поднимаю) — рельеф, сохранившийся после таяния ледников: грядовый конечных морен, беспорядочно холмистый и увалисгохолмистый на равнинах после таяния покровных ледников, друмлиновый в районах с поверхностным залеганием метаморфических или кристаллических горных пород.

Профиль, в географии и геологии — вертикальный разрез, или пересечение территории, формы рельефа (долина, гора, море), или свиты геологических пластов.

Профиль склона (итал. Profile — очертание) — формирование склонов долин и гор зависит от глубинной эрозии и денудации, от горных пород и расположения их слоев, от растительности и климатических особенностей, все это имеет практическое значение при любом природопользовании (размещении населенных пунктов, пашен, сенокосов и тому подобного). Там, где идет интенсивный снос, профиль склона становится выпуклым, а там, где он затухает или прекращается, профиль вогнутый. Однако могут быть ступенчатые (террасированные), прямые, сложные (со многими перегибами) профили, что зависит от местных условий.

Террасы (франц. terrasse, лат. terra — земля) — выровненная площадка на склоне гор, речных долин, морских и озерных берегов. Наиболее распространены речные террасы. Они имеют горизонтальные или слабонаклоненные поверхности, относительно резкий уступ — обрыв в сторону водотока, перегиб к которому называется бровкой, и обычно несколько пониженную часть вдоль тылового шва вследствие сосредоточения там воды, размывающей почвогрунты. Террасы бывают одиночные или многочисленные в виде ступеней, одна над другой. Образуются они в результате врезания русла реки и в дно долины. В прошлом каждая из террас была сначала днищем, а затем поймой долины. Они либо сложены речными отложениями (аккумулятивные), либо выработаны потоком в коренном склоне (эрозионные). Морские и озерные террасы — это выработанные прибоем площадки. По ним изучают историю колебаний уровня водоемов. При чередовании прочных и податливых к разрушению горных пород, при размыве склона (денудации) возникают структурные террасы. Есть также солифлюкционные террасы. Их образование связано с истечением по склону напитанных водой почвогрунтов. Речные террасы удобны для хозяйственного использования: на них располагаются селения, поля, промышленные объекты.

Элювий, элювиальные отложения (лат. eluo — вымывать) — продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте своего образования. Элювий накапливается на горизонтальных или слабонаклонных поверхностях, где ослаблена денудация. Он образует кору выветривания и отличается отсутствием сортировки материала и слоистости. Размер кусков элювия (механический состав) — от глыб до глин. Во многих районах в элювие концентрируются россыпи тех полезных ископаемых, которые заключались в коренных горных породах.