Количественная оценка потерь почвы вследствие водной эрозии на сильновыпаханных почвах бассейна верхней Оки с использованием географических информационных систем

DOI: 10.35595/2414-9179-2024-2-30-192-213

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

Л.Н. Трофимец

Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева, Институт естественных наук и биотехнологии,
ул. Комсомольская, д. 95, Орел, Россия, 302026,
E-mail: trofimetc_l_n@mail.ru

Н.Н. Чаадаева

Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева, Институт естественных наук и биотехнологии,
ул. Комсомольская, д. 95, Орел, Россия, 302026,
E-mail: n.chaadaeva@list.ru

А.П. Тяпкина

Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева, Институт естественных наук и биотехнологии,
ул. Комсомольская, д. 95, Орел, Россия, 302026,
E-mail: angelikpt@mail.ru

А.М. Сараева

Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева, Институт естественных наук и биотехнологии,
ул. Комсомольская, д. 95, Орел, Россия, 302026,
E-mail: amsaraeva-osu@yandex.ru

А.В. Тарасов

Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева, Медицинский институт, кафедра внутренних болезней,
ул. Комсомольская, д. 95, Орел, Россия, 302026,
E-mail: arcorel@yandex.ru

А.О. Баркалов

Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева, Институт естественных наук и биотехнологии,
ул. Комсомольская, д. 95, Орел, Россия, 302026,
E-mail: 7oup@mail.ru

А.И. Петелько

Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения РАН,
ул. Семашко, д. 2а, Мценск, Россия, 303035,
E-mail: zaglos@mail.ru

Д.П. Бляхарский

Санкт-Петербургский государственный университет, Институт наук о Земле, кафедра картографии и геоинформатики,
10 линия ВО, д. 33, Санкт-Петербург, Россия, 199178,
E-mail: d.blyakharskiy@spbu.ru

Аннотация

В работе приводятся результаты изучения потерь почвы вследствие водной эрозии на участке сельскохозяйственного поля с сильновыпаханными почвами. Исследования проводились на распахиваемом склоне южной экспозиции на экспериментальном участке, расположенном в Орловском районе Орловской области (бассейн верхней Оки). В исследовании использовался комплекс методов: морфометрический анализ рельефа, радиоцезиевый метод, почвенно-морфологический метод, метод определения легкоразлагаемого органического вещества (ЛОВ) по Ганжаре и Борисову, агрохимические методы. Основу исследований составили авторские данные полевых исследований, проводившихся в 2016–2023 гг. Приводятся карты распределения цезия-137, гумуса, ЛОВ, степени выпаханности почв (в баллах по шкале Ганжары и Борисова) для пахотного горизонта 0–25 см. Анализ пространственного распределения активности цезия-137 позволил выделить на участке с сильновыпаханными почвами два расчетных участка, отличающихся уклонами поверхности и характером зависимости активности цезия-137 от площади сбора и знака профильной кривизны. Разработанные полуэмпирические расчетные зависимости для этих участков позволили авторам построить сеточную карту интенсивности смыва почвы (в т/га/год). Интенсивность смыва почвы на участке с сильновыпаханными почвами составила от 5 до более чем 20 т/га/г. Алгоритм расчета интенсивности доставки почвы за пределы участка, разработанный на основе данных послойного отбора проб почвы в устье ложбины, выносящей почву с участка с сильновыпаханными почвами, показал, что с 1 га водосбора ложбины выносится за пределы водосбора 4,7–6,5 т почвы в год. Остальная часть смываемой почвы переоткладывается на участках аккумуляции в пределах водосбора. Авторы рекомендуют верифицировать полученные выводы на других участках сельскохозяйственного поля. Предложенная методика оценки потерь почвы, разработанная для сильно выпаханных участков сельскохозяйственного поля, требует уточнения за счет укрупнения масштаба исследования.

Ключ. слова

сильновыпаханные почвы, легкоразлагаемое органическое вещество, радиоцезиевый метод, интенсивность смыва почвы, ГИС

Список литературы

  1. Алифанов В.М., Гугалинская Л.А., Овчинников А.Ю. Палеокриогенез и разнообразие почв центра Восточно-Европейской равнины. М.: ГЕОС, 2010. 160 с.
  2. Атлас Орловской области. М.: ФСГиК России, 2000. 49 с.
  3. Беннет Х.Х. Основы охраны почв. М.: Издательство иностранной литературы, 1958. 411 с.
  4. Бобровицкая Н.Н. Водная эрозия на склонах и сток речных наносов. Диссертация в виде научного доклада доктора географических наук. СПб, 1995. 58 с.
  5. Борисов Б.А. Легкоразлагаемое органическое вещество целинных и пахотных почв зонального ряда европейской части России. Автореферат диссертации доктора биологических наук. М.: Издательство МСХА им. К.А. Тимирязева, 2008. 43 с.
  6. Голосов В.Н., Жидкин А.П., Петелько А.И., Осипова М.С., Иванова Н.Н., Иванов М.М. Полевая верификация эрозионных моделей на основе исследований малого водосбора в бассейне р. Воробжи (Курская область). Почвоведение, 2022. № 10. С. 1321–1338. DOI: 10.31857/S0032180X22100045.
  7. Гумматов Н.Г., Жиромский С.В., Мироненко Е.В., Пачепский Я.А., Щербаков Р.А. Геостатистический анализ пространственной изменчивости водоудерживающей способности серой лесной почвы. Почвоведение, 1992. № 6. С. 52–62.
  8. Долгополова Н.Н. Физическая и агрохимическая характеристика почв в условиях Центрально-Черноземного государственного заповедника. Труды ЦЧГЗ, 1948. Вып. 2. С. 14–19.
  9. Карпачевский Л.О. Зеркало ландшафта. М.: Мысль. 1983. 156 с.
  10. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. М.: Колос, 1996. 367 с.
  11. Кирюшин В.И. Экологизация земледелия и технологическая политика. М.: Издательство МСХА, 2000. 473 с.
  12. Кирюшин В.И. Агрономическое почвоведение. СПб.: Квадро, 2013. 678 с.
  13. Мамонтов В.Г., Родионова Л.П., Быковский Ф.Ф., Сирадж А. Лабильное органическое вещество почвы: номенклатурная схема, методы изучения и агроэкологические функции. Известия ТСХА, 2000. Вып. 4. С. 93–108.
  14. Маркелов М.В. Современные эрозионно-аккумулятивные процессы в верхних звеньях гидрографической сети лесной и лесостепной зон. Автореферат диссертации кандидата географических наук. М.: Издательство Московского университета, 2004. 22 с.
  15. Овчинников А.Ю. Палеокриогенез как фактор дифференциации современных почв и почвенного покрова центра Восточно-Европейской равнины. Автореферат диссертации кандидата биологических наук. М.: Издательство Московского университета, 2009. 24 с.
  16. Таразанова Т.В. Диагностика степени выпаханности почв зонального ряда Европейской части России. Диссертация кандидата биологических наук. М.: Издательство МСХА им. К.А. Тимирязева, 2002. 148 с.
  17. Трофимец Л.Н., Паниди Е.А., Кочуров Б.И., Чаадаева Н.Н., Тяпкина А.П., Сараева А.М., Тарасов А.В., Баркалов А.О., Петелько А.И. Количественная оценка эрозионных потерь почвы на различных участках распахиваемого склона (бассейн Верхней Оки). ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационная поддержка устойчивого развития регионов в условиях кризиса: Материалы Международной конференции. М.: Географический факультет МГУ, 2023. Т. 29. Ч. 1. С. 361–377. DOI: 10.35595/2414-9179-2023-1-29-361-377.
  18. Трофимец Л.Н., Паниди Е.А., Лаврусевич А.А. Некоторые особенности применения радиоцезиевого метода изучения потерь почвы вследствие эрозии в перигляциальной области бассейна верхней Оки. Геоморфология, 2022. Т. 53. № 5. С. 154–161. DOI: 10.31857/S0435428122050170.
  19. Шарый П.А. Оценка взаимосвязей рельеф-почва-растения с использованием новых методов в геоморфометрии. Автореферат диссертации кандидата биологических наук. Тольятти: Институт экологии Волжского бассейна РАН, 2005. 23 с.
  20. Batista P.V.G., Davies J., Silva M.L.N., Quinton J.N. On the evaluation of soil erosion models: Are we doing enough? Earth-Science Reviews, 2019. V. 197. P. 102898. DOI: 10.1016/j.earscirev.2019.102898.
  21. Costa-Cabral M.C., Burges S.J. Digital Elevation Model Networks (DEMON): A model of flow over hillslopes for computation of contributing and dispersal areas. Water Resources Research, 1994. V. 30. Iss. 6. P. 1681–1692. DOI: 10.1029/93WR03512.
  22. Evans L.S. General geomorphometry, derivatives of altitude, and descriptive statistics. Spatial Analysis in Geomorphology. London, Methuen & Co. Ltd., 1972. P. 17–90.
  23. Tsymbarovich P., Kust G., Kumani M., Golosov V., Andreeva O. Soil erosion: An important indicator for the assessment of land degradation neutrality in Russia. International Soil and Water Conservation Research, 2020. V. 8. Iss. 4. P. 418–429. DOI: 10.1016/j.iswcr.2020.06.002.
  24. Walling D.E., He Q. Improved models for estimating soil erosion rates from cesium-137 measurements. Journal of Environmental Quality, 1999. V. 28. Iss. 2. P. 611–622.
  25. Zhidkin A., Fomicheva D., Ivanova N., Dostal T., Yurova A., Komissarov M., Krasa J. A detailed reconstruction of changes in the factors and parameters of soil erosion over the past 250 years in the forest zone of European Russia (Moscow Region). International Soil and Water Conservation Research, 2022. V. 10. Iss. 1. P. 149–160. DOI: 10.1016/j.iswcr.2021.06.003.
  26. Zhidkin A., Gennadiev A., Fomicheva D., Shamshurina E., Golosov V. Soil erosion models verification in a small catchment for different time windows with changing cropland boundary. Geoderma, 2023. V. 430. P. 116322. DOI: 10.1016/j.geoderma.2022.116322.

Для цитирования: Трофимец Л.Н., Чаадаева Н.Н., Тяпкина А.П., Сараева А.М., Тарасов А.В., Баркалов А.О., Петелько А.И., Бляхарский Д.П. Количественная оценка потерь почвы вследствие водной эрозии на сильновыпаханных почвах бассейна верхней Оки с использованием географических информационных систем. ИнтерКарто. ИнтерГИС. M.: Географический факультет МГУ, 2024. Т. 30. Ч. 2. С. 192–213. DOI: 10.35595/2414-9179-2024-2-30-192-213

For citation: Trofimetz L.N., Chaadaeva N.N., Tyapkina A.P., Saraeva A.M., Tarasov A.V., Barkalov A.O., Petelko A.I., Bliakharskii D.P. Quantitative assessment of water erosion soil losses of highly degraded plowed soils in upper Oka basin using geographic information systems. InterCarto. InterGIS. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2024. V. 30. Part 2. P. 192–213. DOI: 10.35595/2414-9179-2024-2-30-192-213 (in Russian)