КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАНОСОВ НА ПАХОТНЫХ СКЛОНАХ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛЕВЫХ МЕТОДОВ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
Аннотация
Проведена количественная оценка пространственного перераспределения наносов на двух противоположных склонах участка Грачева лощина (Курская область) на основе методов: почвенно-морфологического, магнитного трассера, радиоцезиевого, LISEM и физико-статистической эмпирической модели.
Совместное применение полевых методов исследования, характеризующих различные интервалы времени (150, 140 и 21 год), позволило выявить закономерности, обусловленные, прежде всего, влиянием морфологии склонов на снос и переотложение транспортируемых наносов. На рассеивающем выпуклом склоне всеми полевыми методами выявлено волнообразное чередование зон смыва и аккумуляции, проявляющееся и усиливаемое особенностями микрорельефа. Объемы внутрисклоновой аккумуляции по 3 полевым методам оцениваются от 11% до 79%, при средних значениях (с использованием результатов расчётов по эрозионным моделям) 35% от общего объёма перемещённого вещества. На параллельном выпуклом склоне зоны чередования смыва и аккумуляции не наблюдаются, а выявленная почвенно-морфологическим методом и методом магнитного трассера аккумуляция ближе к подножию склона связана с изменениями нижней границы пашни за период распашки склона.
Расчёты темпов перераспределения наносов по длине склона, выполненные с использованием эрозионной модели LISEM позволили достаточно достоверно определить не только суммарный смыв, но и пространственное перераспределения наносов по длине склонов, с выделением зон сноса и аккумуляции в тех случаях, когда они присутствуют на пахотном склоне и установлены полевыми методами. Физико-статистическая модель также достаточно точно отражает особенности перераспределения наносов на склонах, но дало более низкие темпы внутрисклоновой аккумуляции наносов по сравнению с моделью LISEM.
Об авторах
А. П. ЖидкинРоссия
Географический факультет
В. Н. Голосов
Россия
Географический факультет
А. А. Светличный
Украина
А. В. Пяткова
Украина
Список литературы
1. Abrahams A.D., Parsons A.J., Luk S.H. The effect of spartial variability in overland flow on the downslope pattern of soil loss on a semiarid hillslope, Southern Arisona // CATENA. 1991. V. 18. P. 255–270.
2. Soil Degradation. Advanced in Soil Science. Publ. Springler-Verlag. 1990. 172 p.
3. Григорьев В.Я., Краснов C.A., Кузнецов М.С. и др. Прогнозирование и предупреждение эрозии при орошении. М.: Изд-во МГУ, 1992. 206 с.
4. Литвин Л.Ф. Эрозионно-аккумулятивные процессы в микроруслах на склонах // Геоморфология. 1981. № 2. С. 75–79.
5. Голосов В.Н. Эрозионно-аккумулятивные процессы в речных бассейнах освоенных равнин. М.: ГЕОС, 2006. 296 с.
6. Свiтличний О.О. Кiлькiсна оцiнка характеристик схилового ерозiйного процесу i питання оптимiзацiї використання ерозiйно-небезпечних земель: Автореф. дис. … докт. геогр. наук. Одеса: Одеськ. держ. ун-т, 1995. 47 с.
7. Pennock D.J., Zebarth B.J., De Jong E. Landform classification and soil distribution in hummocky terrain. Saskatchewan. Canada // Geoderma. 1987. V. 40. P. 297–315.
8. Sutherland R.A., De Jong E. Estimation of sediment redistribution within agricultural fields using caesium-137. Crystal Springs. Saskatchewan. Canada //Applied Geography. 1990. V. 10. Iss. 3. P. 205–221.
9. Polyakov V.O., Nearing M.A., Shipitalo M.J. Tracking sediment redistribution in a small watershed: implications for agro-landscape evolution // Earth Surface Processes and Landforms. 2004. V. 29. Iss. 10. P. 1275–1291.
10. Светличный А.А., Черный С.Г., Швебс Г.И. Эрозиоведение: теоретические и прикладные аспекты. Сумы: ИТД “Университетская книга”, 2004. 410 с.
11. Лисецкий Ф.Н., Светличный А.А., Черный С.Г. Современные проблемы эрозиоведения. Белгород: Константа, 2012. 456 с.
12. Panin A.V., Walling D.E., Golosov V.N. Fluvial Transport Of Chernobyl 137Cs: Case Study Of The Lapky Catchment. Central Russia // Geomorphology. 2001. V. 40. P. 185–204.
13. Verstraeten G., Poesen J. Factors controlling sediment yield from small intensively cultivated catchments in a temperate humid climate // Geomorphology. 2001. V. 40. Iss. 1–2. P. 123–144.
14. Golosov V.N. Special considerations for areas affected by Chernobyl fallout // Handbook for the assessment of soil erosion and sedimentation using environmental radioactivity. Dordrecht, The Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 2010. P. 165–184.
15. Jones R.L., Olson K.R. Fly ash use as a time marker in sedimentation studies // Soil Sci. of America Journ. 1990. V. 54. P. 1393–1401.
16. Hussain I., Olson K.R., Jones R.L. Erosion Patterns on Cultivated and Uncultivated Hillslopes Determined by Soil Fly Ash Contents // Soil Sci. 1998. V. 163. Iss. 9. P. 726–738.
17. Геннадиев А.Н., Чернянский С.С., Ковач Р.Г. Сферические магнитные частицы как микрокомпоненты почв и трассеры массопереноса // Почвоведение. 2004. № 5. С. 566–580.
18. Геннадиев А.Н., Жидкин А.П., Олсон К.Р., Качинский В.Л. Эрозия почв в различных условиях землепользования: оценка методом магнитного трассера // Почвоведение. 2010. № 9. С. 1126–1134.
19. Жидкин А.П. Количественная оценка механической миграции вещества методом магнитного трассера: Автореф. дис. … канд. геогр. наук. М.: МГУ, 2010. 26 с.
20. Геннадиев А.Н., Жидкин А.П. Типизация сопряжений почв по количественным проявлениям смыва-намыва вещества // Почвоведение. 2012. № 1. С. 1–11.
21. Olson K.R., Gennadiyev A.N., Zhidkin A.P. et al. Use of magnetic tracer and radio-cesium methods to determine past cropland soil erosion amounts and rates // Catena. 2013. V. 104. P. 103–110.
22. Ritchie J.C., McHenry J.R. Application of radioactive fallout caesium-137 for measuring soil erosion and sediment accumulation rates and patterns: a review // Journ. Environ. Quality. 1990. V. 19. P. 215–233.
23. Голосов В.Н., Силантьев А.Н., Острова И.В., Шкуратова И.Г. Радиоизотопный метод оценки темпов внутрибассейновой аккумуляции // Геоморфология. 1992. № 1. С. 30–36.
24. Loughran R.J. The use of the environmental isotope caesium-137 for soil erosion and sedimentation studies // Trend in Hydrology. 1994. № 1. P. 149–167.
25. Higgit D.I. The Development and Application of Caesium-137 Measurements in Erosion Investigation // Sediment and Water Quality in River Catchments. Ed. By I. Foster. A. Gurnell and B.Webb. John Wiley& Sons Ltd. 1995. P. 287–305.
26. Golosov V.N., Panin A.V., Markelov M.V. Chernobyl 137Cs Redistribution in the Small Basin of the Lokna River.Central Russia // Phys. Chem. Earth (A). 1999. V. 24. № 10. P. 881–885.
27. Голосов В.Н. Использование радиоизотопов при исследовании эрозионно-аккумулятивных процессов // Геоморфология. 2000. № 2. С. 26–33.
28. Walling D.E., Golosov V.N., Panin A.V., He Q. Use of radiocaesium to investigate erosion and sedimentation in areas with high levels of Chernobyl fallout // Tracers in Geomorphology. 2000. P. 183–200.
29. Porto P., Walling D.E., Callegari G. Using 137Cs measurements to establish catchment sediment budgets and explore scale effects // Hydrological Processes. 2011. V. 25. P. 886–900.
30. Golosov V.N., Belyaev V.R., Markelov M.V. Application of Chernobyl-derived 137Cs fallout for sediment redistribution studies: lessons from European Russia // Hydrological Processes. 2013. V. 27. № 6. P. 807–821.
31. Голосов В.Н., Маркелов М.В., Беляев В.Р., Жукова О.М. Проблемы определения пространственной неоднородности выпадений 137Сs для оценки темпов эрозионно-аккумулятивных процессов // Метеорология и гидрология. 2008. № 4. С. 30–45.
32. Голосов В.Н., Беляев В.Р., Маркелов М.В., Шамшурина Е.Н. Особенности перераспределения наносов на малом водосборе за различные периоды его земледельческого освоения (водосбор Грачева лощина. Курская область) // Геоморфология. 2012. № 1. С. 25–35.
33. Golosov V.N. Application of Chernobyl-derived 137Cs for assessment of soil redistribution within cultivated field // Soil and Tillage Research. 2003. V. 69. № 1–2. P. 85–98.
34. Светличный А.А. Принципы совершенствования эмпирических моделей смыва // Почвоведение. 1999. № 8. C. 1015–1023.
35. П’яткова А.В. Просторова ГІС-реалізована модель зливового змиву-акумуляції ґрунту // Вісник ОНУ. Серія географічні та геологічні науки. 2010. Т. 15. Вип. 13. С. 162–172.
36. De Roo A.P.J., Wesseling C.G., Cremers N.H.D.T. et al. LISEM: A physically-baseed hydrological and soil erosion model incorporated in a GIS // EGIS/MARI'94 Conference Procееdings. Utrecht/Amsterdam: EGIS Foundation. 1994. P. 207–216.
37. De Roo A.P.J., Wesseling C.G., Ritserma C.J. LISEM: A single event physically-based hydrologic and soil erosion model for drainage basins. I: Theory. input and output // Hydrological Processes. 1996. V. 10. P. 1107–1117.
38. Швебс Г.И. Формирование водной эрозии. стока наносов и их оценка. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 184 с.
39. Швебс Г.И. Теоретические основы эрозиоведения. Киев-Одесса: Вища школа. 1981. 223 с.
40. П’яткова А.В. Просторове моделювання водної ерозії ґрунту як основа наукового обґрунтування раціонального використання ерозійно-небезпечних земель: Автореф. дис. … канд. геогр. наук. Одеса: ОДЕКУ, 2011. 20 с.
41. Светличный А.А. Математическое моделирование водной эрозии: проблема классификации // Вісник Одеського національного університету імені І.І. Мечникова. Географічні та геологічні науки. 2010. Т. 15. Вип. 5. С. 32–39.
42. Poesen J., Verstraeten G., Soenens R., Seynaeve L. Soil losses due to harvesting of chicory roots and sugar beet: an underrated geomorphic process? // CATENA. 2001. V. 43. № 1. P. 35–47.
43. Ruysschaert G., Poesen J., Verstraeten G., Govers G. Soil losses due to mechanized potato harvesting // Soil and Tillage Research. 2006. V. 86. № 1. P. 52–72.
44. Литвин Л.Ф. География эрозии почв сельскохозяйственных земель России. М.: Академкнига, 2002. 256 с.
45. Golosov V.N., Litvin L.F. Sediment budget within cultivated slopes and slope catchments: evaluation of slope morphology influence // Sediment budget. Proceeding of Fos-Igassy Symp. IAHS Publ. 291. 2005. P. 5–13.
Для цитирования:
Жидкин А.П., Голосов В.Н., Светличный А.А., Пяткова А.В. КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАНОСОВ НА ПАХОТНЫХ СКЛОНАХ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛЕВЫХ МЕТОДОВ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ. Геоморфология. 2015;(2):41-53. https://doi.org/10.15356/0435-4281-2015-2-41-53
For citation:
Zhidkin A.P., Golosov V.N., Svetlichny A.A., Pyatkova A.V. AN ASSESSMENT OF LOAD ON THE ARABLE SLOPES ON THE BASIS OF FIELD METHODS AND MATHEMATIC MODELS. Geomorfologiya. 2015;(2):41-53. (In Russ.) https://doi.org/10.15356/0435-4281-2015-2-41-53
Послать статью по эл. почте 