Оценка современного тренда эрозионно-аккумулятивных процессов в малом распаханном водосборе c использованием цезия-137 в качестве хрономаркера (юг Удмуртской Республики)

Статья посвящена выявлению и оценке современного тренда интенсивности склонового смыва на пашне юга лесной зоны Европейской территории России на основе изучения темпов аккумуляции в днище долины малого водосбора (0.68 км²) с почти полностью распаханными склонами, расположенного в бассейне р. Иж на юге Удмуртской Республики (зона смешанных лесов). Радиоактивный изотоп цезия-137 глобального и чернобыльского происхождения использован для датировки вскрытых тремя разрезами отложений в днище долины за два временных интервала: 1954(1963)—1986 гг. и 1986—2016 гг. Для анализа причин изменения темпов перераспределения наносов использованы данные морфолого-морфометрического анализа долины, результаты многолетних наблюдений за приростом вершин оврагов в окрестностях водосбора, гидрометеорологические наблюдения сети Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, разновременные аэро- и космические снимки. Установлено, что если в период 1954—1986 гг. средние темпы аккумуляции в днище долины смытого с водосбора почвенного материала составляли минимум 1.8—2.5 см/год, то в период 1986—2016 гг. — 0.15—0.75 см/год, т. е. сократились как минимум в 2.5—3 раза. Эта тенденция хорошо согласуется со снижением темпов прироста вершин агрогенных оврагов в Удмуртии за последние 40 лет: с 1.3 м/год в 1978-1997 гг. до 0.3 м/год в 1998-2014 гг. Ведущей причиной столь существенного уменьшения темпов почвенно-овражной эрозии в последние десятилетия рассматривается увеличение почвозащитного коэффициента севооборотов, что связано с ростом доли в них посевов многолетних трав с конца 1980-х гг. Весомый вклад в снижение темпов перераспределения наносов внесло также уменьшение талого склонового стока на водосборе, особенно значительное с начала 2000-х гг., которое было связано с сокращением глубины промерзания почв на фоне общего повышения температур воздуха в зимне-весенние месяцы в регионе.

1. Dore M. H. I. Climate change and changes in global precipitation patterns: what do we know? // Environment International. 2005. Vol. 31. Iss. 8. P. 1167–1181.

2. McNutt M. Climate change impacts // Science. 2013. Vol. 341. Iss. 6145. P. 435.

3. Golosov V. N., Belyaev V. R., and Markelov M. V. Application of Chernobyl-derived 137Cs fallout for sediment redistribution studies: lessons from European Russia // Hydrological Processes. 2013. Vol. 27. No. 6. P. 781–794.

4. Golosov V., Gusarov A., Litvin L., Yermolaev O., Chizhikova N., Safina G., and Kiryukhina Z. Evaluation of soil erosion rates in the southern half of the Russian plain: methodology and initial results // Proc. IAHS. 2017. Editor (s): A. Collins, M. Stone, A. Horowitz, and I. Foster, ICCE Symposium 2016 — Integrating monitoring and modelling for sediment dynamics, Okehampton, UK, 11–15 July 2016. Vol. 375. Copernicus Publications. P. 23–27.

5. Голосов В. Н. Эрозионно-аккумулятивные процессы в речных бассейнах освоенных равнин. М.: ГЕОС, 2006. 296 с.

6. Голосов В. Н. Количественная оценка перераспределения наносов в верхних звеньях флювиальной сети: достижения и проблемы // Геоморфология. 2008. № 3. С. 29–37.

7. Голосов В. Н., Острова И. В., Силантьев А. Н., Шкуратова И. Г. Радиоизотопный метод оценки темпов внутрибассейновой аккумуляции // Геоморфология. 1992. № 1. С. 30–36.

8. Голосов В. Н. Использование радиоизотопов при исследовании эрозионно-аккумулятивных процессов // Геоморфология. 2000. № 2. С. 26–33.

9. Higgit D. I. The Development and Application of Caesium-137 Measurements in Erosion Investigation // Sediment and Water Quality in River Catchments. Ed. by I. D. L. Foster, A. M. Gurnell and B. W. Webb. Chichester (UK): John Wiley& Sons Ltd, 1995. P. 287–305.

10. Loughran R. J. The use of the environmental isotope caesium-137 for soil erosion and sedimentation studies // Trend in Hydrology. 1994. No. 1. P. 149–167.

11. Porto P., Walling D. E., and Callegari G. Using 137Cs measurements to establish catchment sediment budgets and explore scale effects // Hydrological Processes. 2011. Vol. 25. P. 886–900.

12. Walling D. E., Golosov V. N., Panin A. V., and He Q. Use of radiocaesium to investigate erosion and sedimentation in areas with high levels of Chernobyl fallout // Tracers in Geomorphology. Ed. by I. D. L. Foster. Chichester (UK): John Wiley& Sons Ltd, 2000. P. 183–200.

13. Zapata F. Handbook for the Assessment of Soil Erosion and Sedimentation Using Environment Radionuclides. Dordrecht (Netherlands): Kluwer Academic Publishers, 2002. 219 p.

14. Силантьев А. Н., Шкуратова И. Г. Обнаружение промышленных загрязнений почвы и атмосферных выпадений на фоне глобального загрязнения. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 136 с.

15. Атлас радиоактивного загрязнения Европейской части России, Белоруссии и Украины / Под. ред. Ю. А. Израэля. М.: ИГКЭ Росгидромета, Роскартография, 1998. 144 с.

16. Атлас Удмуртской Республики [Карты]: пространство, деятельность человека, современность / Правительство Удмуртской Республики [и др.]; Под общ. ред. И. И. Рысина; Отв. ред. А. П. Притворов. М. — Ижевск: Феория, 2016. 281 с.

17. Переведенцев Ю. П., Наумов Э. П., Шанталинский К. М. Климатические условия и ресурсы Республики Удмуртия. Казань: Казан. гос. ун-т, 2009. 212 с.

18. Panin A. V., Walling D. E., and Golosov V. N. The role of soil erosion and fluvial processes in the post-fallout redistribution of Chernobyl-derived caesium-137: a case study of the Lapki catchment, Central Russia // Geomorphology. 2001. Vol. 40. No. 3–4. P. 185–204.

19. Рысин И. И. Овражная эрозия в Удмуртии. Ижевск: Изд-во Удмурт. ун-та, 1998. 274 с.

20. Рысин И. И., Григорьев И. И., Зайцева М. Ю., Голосов В. Н. Линейный прирост оврагов Вятско-Камского междуречья на рубеже ХХ и ХХI столетий // Вестн. МГУ. Сер. 5. География. 2017. № 1. С. 63–72.

21. Рысин И. И., Голосов В. Н., Григорьев И. И., Зайцева М. Ю. Влияние изменений климата на динамику темпов роста оврагов Вятско-Камского междуречья // Геоморфология. 2017. № 1. С. 90–103.

22. Акмаров П. Б., Князева О. П., Рысин И. И. Агроклиматический потенциал эффективности земледелия (на примере зерновых культур Удмуртии) // Вестн. Удмурт. ун-та. Сер. Биология. Науки о Земле. 2014. Вып. 2. С. 89–96.

23. Архив космических снимков Landsat // Геологическая служба США (USGS). URL: https://landsatlook.usgs.gov./viewer.html (дата обращения: 10.04.2017).

24. Golosov V., Yermolaev O., Litvin L., Chizhikova N., Kiryukhina Z., Safina G. Influence of climate and land use changes on recent trends of soil erosion rates within the Russian plain // Land Degradation and Development. 2018. Vol. 29. No. 8. P. 2658–2667.

25. Хорина Е. В. Эрозионная устойчивость пахотных земель Брянской области. Дис. … канд. геогр. наук. Казань: Казан. (Приволж.) федер. ун-т, 2013. 201 с.

26. Гусаров А. В. Основные закономерности соотношения русловой и бассейновой составляющих эрозии и стока взвешенных наносов в речных бассейнах Северной Евразии // Геоморфология. 2015. № 4. С. 3–20.

27. Дедков А. П., Гусаров А. В., Мозжерин В. В. Две системы эрозии в речных бассейнах равнин Земли и их взаимная трансформация (часть I) // Геоморфология. 2008. № 4. С. 3–16.

28. Голосов В. Н., Геннадиев А. Н., Олсон К. Р., Маркелов М. В., Жидкин А. П., Чендев Ю. Г., Ковач Р. Г. Пространственно-временные особенности развития почвенно-эрозионных процессов в лесостепной зоне Восточно-Европейской равнины // Почвоведение. 2011. № 7. С. 861–869.

29. Голосов В. Н., Беляев В. Р., Маркелов М. В., Шамшурина Е. Р. Особенности перераспределения наносов на малом водосборе за различные периоды его земледельческого освоения (водосбор Грачёва лощина, Курская область) // Геоморфология. 2012. № 1. С. 25–35.

30. Голосов В. Н., Иванова Н. Н., Гусаров А. В., Шарифуллин А. Г. Оценка тренда деградации пахотных почв на основе изучения темпов формирования стратоземов с использованием 137Сs в качестве хрономаркера // Почвоведение. 2017. № 10. С. 1238–1252.

31. Шарифуллин А. Г., Гусаров А. В., Голосов В. Н. Современный тренд эрозионно-аккумулятивных процессов в малом распаханном водосборе, Республика Татарстан // Геоморфология. 2018. № 3. С. 93–108.

32. Гусаров А. В., Голосов В. Н., Шарифуллин А. Г., Гафуров А. М. Современный тренд эрозии пахотных черноземов южных на западе Оренбургской области // Почвоведение. 2018. № 5. С. 601–616.

33. Гусаров А. В., Шарифуллин А. Г., Голосов В. Н. Современный тренд эрозии пахотных черноземов обыкновенных Приволжской возвышенности (Саратовская область) // Почвоведение. 2018. № 12. С. 1514–1532.

34. Gusarov A. V., Golosov V. N., Sharifullin A. G. Contribution of climate and land cover changes to reduction in soil erosion rates within small cultivated catchments in the eastern part of the Russian Plain during the last 60 years // Environmental Research. 2018. Vol. 167. P. 21–33.