Как известно, почва представляет собой сложную систему минеральных и органических веществ, которые влияют на её поглотительную и отражательную способность. Этот факт дает основания к применению дистанционных методов относительно диагностики химических свойств почв. Кроме того, методы дистанционного зондирования (ДЗ) позволяют осуществлять почвенно-геохимический мониторинг, значительно уменьшая при этом количество сложных и трудоёмких химических анализов, что существенным образом упрощает и снижает себестоимость геохимических исследований.
Одним из самых важных показателей, которые диагностируют химические свойства почв по материалам ДЗ, является спектральный коэффициент яркости (СКЯ). Этот показатель связан с такими важными характеристиками почв, как содержание гумуса, железа, разнообразных солей, минералогический состав, обменные катионы.
Сложность связей химических свойств почв с интегральным СКЯ вносит определенные коррективы в методику почвенно-химической диагностики по материалам ДЗ. Во-первых, влияние химических показателей на оптические свойства почвы может быть опосредованным, через корреляцию с контролирующими факторами, которые определяют яркость почвы непосредственно. Например, отмечается, что значимая корреляция между яркостью почвы и составом обменных катионов (Mg, Са, Na, К) осуществляется косвенно, через корреляцию с характеристиками, которые прямо воздействуют на СКЯ (содержание гумуса, литологический состав почвообразующих пород и т.д.). Во- вторых, для количественного изучения связей интегрального СКЯ с химическими характеристиками почв необходимо определить влияние каждого из химических показателей, с тем, чтобы можно было определить их воздействие на интегральные спектральные свойства почвы. Например, влажность и содержание гумуса оказывают практически идентичное влияние на яркость почвы, что понижает возможность объективной количественной индикации этих показателей в отдельности. Была даже предложена методика дифференциации этих показателей, путем сравнения снимков, сделанных в различных диапазонах электромагнитного спектра.
Для объективной дистанционной диагностики одного химического показателя необходима относительная однородность по остальным. Например, для количественной индикации железа в почве пригодна территория с однородными показателями гумуса и влажности, так как все эти характеристики имеют сходную направленность связи с СКЯ. Подобная ситуация наблюдается в случае с другими “однонаправлен ными“ показателями. В геохимических изысканиях, на использование результатов дистанционного зондирования будет накладываться ещё один фактор, который ограничивает возможности применения дистанционных методов – геоморфологический. Речь идет о том, что особенности рельефа территории влияют на перераспределение факторов, от которых зависит яркость изображения почв, и, прежде всего, – на влажность. Из-за влажности почв впадин и балок, где она выше воз- душно-сухой даже в сухое время года, происходит систематическая ошибка определения содержания гумуса через СКЯ.
Перераспределение влаги по элементам рельефа, как известно, влияет на ход основных геохимических процессов в почвах: в гидро- морфных условиях мы наблюдаем иной ход геохимических процессов, чем в автоморфных. Отсюда вытекает предположение, что характер связей оптических свойств почв с их химическими свойствами будет различаться в гидроморфных и автоморфных условиях.
Для проверки выдвинутой гипотезы использовались данные, которые включают яркости по трём диапазонам (спутник SPOT) и разнообразные химические характеристики почв. Из этого массива данных были сформированы два подмассива: с малыми и с большими высотами. Таким образом, мы имели три группы данных: общую группу, группу с большими высотами (214-219 м над уровнем моря) и группу с малыми высотами (204-209 м). Каждая из этих групп подвергалась обработке методами математической статистики, после чего были получены корреляционные матрицы данных трёх групп. Проанализирован характер связей химических характеристик почвы с её яркостью.
Поставленная гипотеза нашла своё подтверждение. Эти результаты свидетельствуют о том, что информативность СКЯ в отношении обменных катионов является наиболее высокой в гидроморфных условиях депрессий рельефа. Именно в этих условиях оптические характеристики почвы могут диагностировать содержание обменных оснований с определенным уровнем достоверности. В то время как, информативность СКЯ в отношении гумуса будет наиболее высокой в автоморфных условиях.
Подтверждение целесообразности и необходимости дифференцированного подхода к изучению геохимических особенностей территории дистанционными методами мы получили также в ходе анализа закономерностей распределения пространственной корреляции СКЯ с химическими показателями. Следует предположить, что такая методика является перспективной, так как позволяет объективно выделить фрагменты космического снимка, где информативность СКЯ в отношении тех или иных химических показателей будет высокой. Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что изменения в пространственном распределении корреляций оптических и химических свойств почв связаны с особенностями рельефа исследуемой территории.
Выводы. Связь химических и оптических свойств почв опосредована контролирующими факторами, которые влияют на яркость почвы непосредственно.
Для объективной количественной индикации любого химического показателя в почве по СКЯ необходима однородность по иным показателям, которые имеют однонаправленную связь с СКЯ.
