Возможности дифференцированного подхода к оценке потерь почвы вследствие водной эрозии на сельскохозяйственных полях, загрязненных радиоцезием (бассейн верхней Оки)

DOI: 10.35595/2414-9179-2024-2-30-263-281

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

Е.А. Паниди

Санкт-Петербургский государственный университет, Институт наук о Земле, кафедра картографии и геоинформатики,
10-я линия Васильевского острова, д. 33, Санкт-Петербург, Россия, 199178,
E-mail: panidi@ya.ru, e.panidi@spbu.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

Аннотация

В работе приводятся результаты изучения потерь почвы вследствие водной эрозии на участке сельскохозяйственного поля, расположенном на распахиваемом склоне южной экспозиции на экспериментальном участке, который находится на территории Орловского района Орловской области (в бассейне верхней Оки). В основу исследований положены авторские полевые данные. Использование спутникового снимка сверхвысокого разрешения, цифровой модели рельефа (ЦМР), по которой были рассчитаны морфометрические показатели рельефа (площадь сбора и профильная кривизна), большой объем данных интегрально отобранных проб почвы в слое 0–25 см (более 500), гамма-спектрометрический и агрохимический анализы проб почвы позволили разработать систему зависимостей для 11 расчетных участков. В качестве предикторов выступали площадь сбора и профильная кривизна. Участки отличаются по степени расчленения поверхности ложбинным комплексом, по уклонам поверхности. Для водораздельной поверхности предложен расчетный участок, границы которого ограничены значениями площади сбора 500 м2. Маркером степени смытости почв выступает цезий-137. Большая вариабельность цезия-137 на экспериментальном участке обусловлена в т.ч. наличием на склоновой поверхности свально-развальных борозд. Построенная по разработанным уравнениям сеточная карта интенсивности смыва почвы показала, что интенсивность потерь почвы вследствие водной эрозии изменяется от 5 до 20 т/га/год. В пределах 11 расчетных участков наблюдается различие в площадях участков со смывом почвы большой интенсивности (значение 20 т/га/год и более). Предложенная в статье региональная методика оценки потерь почвы с использованием радионуклида цезия-137 и морфометрических показателей рельефа требует верификации независимым методом.

Ключ. слова

цезий-137 чернобыльского происхождения, спутниковые снимки, площадь сбора, профильная кривизна, 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. Ахтырцев Б.П., Щетинина А.С. Изменение серых лесных почв Среднерусской лесостепи в процессе сельскохозяйственного освоения. Саранск, 1969. 164 с.
  3. Бобровицкая Н.Н. Водная эрозия на склонах и сток речных наносов. Диссертация в виде научного доклада доктора географических наук. СПб.: Издательство ГГИ, 1995. 58 с.
  4. Борисов Б.А. Легкоразлагаемое органическое вещество целинных и пахотных почв зонального ряда европейской части России. Автореферат диссертации доктора биологических наук. М.: Издательство МСХА, 2008. 43 с.
  5. 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.
  6. Имшенник Е.В. Картографическое прогнозирование загрязнения 137Cs наиболее пострадавших в результате аварии на ЧАЭС регионов России. Автореферат диссертации кандидата географических наук. М.: Издательство ИГКиЭ РиРАН, 2011. 22 с.
  7. Карпачевский Л.О. Зеркало ландшафа. М.: Мысль, 1983. 156 с.
  8. Карпачевский Л.О. Экологическое почвоведение. М.: ГЕОС, 2005. 337 с.
  9. Кирюшин В.И. Экологизация земледелия и технологическая политика. М.: Издательство МСХА, 2000. 473 с.
  10. Ковда В.А. Почвенный покров, его улучшение, использование и охрана. М.: Наука, 1981. 182 с.
  11. Кухарук Н.С., Чендев Ю.Г., Петин А.Н. Микроморфологические особенности органического вещества при агрогенной трансформации почв лесостепной зоны. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки, 2011. № 15 (110). Вып. 16. С. 168–179.
  12. 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.
  13. 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.
  14. Таразанова Т.В. Диагностика степени выпаханности почв зонального ряда Европейской части России. Диссертация кандидата биологических наук. М.: Издательство МСХА, 2002. 148 с.
  15. Тишкина Э.В., Иванова Н.Н. Почвенный покров распаханных и целинных прибалочных склонов (Курская область). Вестник Московского университета. Серия 5. География, 2010. № 6. С. 72–79.
  16. 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. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: 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.
  17. 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.
  18. Чендев Ю.Г. Агротехногенное изменение темно-серых лесных почв Центральной лесостепи за последние 200 лет. Почвоведение, 1977. № 1. С. 10–21.
  19. Шарый П.А. Оценка взаимосвязей рельеф-почва-растения с использованием новых методов в геоморфометрии. Автореферат диссертации кандидата биологических наук. Тольятти: Издательство ИФХиБПП РАН, 2005. 23 с.
  20. 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.
  21. Evans L.S. General geomorphometry, derivatives of altitude, and descriptive statistics. Spatial Analysis in Geomorphology. London, Methuen & Co. Ltd., 1972. P. 17–90.
  22. Lobb D.A., Kachanoski R.G., Miller M.H. Tillage translocation and tillage erosion on shoulder slope landscape positions measured using 137Cs as a tracer. Canadian Journal of Soil Science, 1995. V. 75. No. 2. P. 211–218. DOI: 10.4141/cjss95-029.
  23. Mabit L., Benmansour M., Walling D.E. Comparative advantages and limitations of the fallout radionuclides 137Cs, 210Pbex and 7Be for assessing soil erosion and sedimentation. Journal of Environmental Radioactivity, 2008. V. 99. Iss. 12. P. 1799–1807. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2008.08.009.
  24. Olson K.R., Gennadiyev A.N., Zhidkin A.P., Markelov M.V., Golosov V.N., Lang J.M. Use of magnetic tracer and radio-cesium methods to determine past cropland soil erosion amounts and rates. Catena, 2013. V. 104. P. 103–110. DOI: 10.1016/j.catena.2012.10.015.
  25. Porto P., Walling D.E., La Spada C., Callegari G. Validating the use of 137Cs measurements to derive the slope component of the sediment budget of a small rangeland catchment in southern Italy. Land Degradation & Development, 2016. V. 27. Iss. 3. P. 798–810. DOI: 10.1002/ldr.2388.
  26. Quijano L., Beguería S., Gaspar L., Navas A. Estimating erosion rates using 137Cs measurements and WATEM/SEDEM in a Mediterranean cultivated field. Catena, 2016. V. 138. P. 38–51. DOI: 10.1016/j.catena.2015.11.009.
  27. Walling D.E., He Q. Improved models for estimating soil erosion rates from cesium-137 measurements. Journal of Environmental Quality, 1999. V. 28. No. 2. P. 611–622.

Для цитирования: Трофимец Л.Н., Паниди Е.А., Тарасов А.В., Баркалов А.О. Возможности дифференцированного подхода к оценке потерь почвы вследствие водной эрозии на сельскохозяйственных полях, загрязненных радиоцезием (бассейн верхней Оки). ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M: Географический факультет МГУ, 2024. Т. 30. Ч. 2. С. 263–281 DOI: 10.35595/2414-9179-2024-2-30-263-281

For citation: Trofimetz L.N., Panidi E.A., Tarasov A.V., Barkalov A.O. Possibilities of a differentiated approach to assessment of water erosion soil loss in agricultural fields contaminated with radiocaesium (upper Oka basin). InterCarto. InterGIS. GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2024. V. 30. Part 2. P. 263–281. DOI: 10.35595/2414-9179-2024-2-30-263-281 (in Russian)