Современная овражная эрозия в лесных и лесостепных ландшафтах востока Русской равнины

Проведена пространственно-временная оценка современной овражной эрозии на территории Республики Татарстан – крупного региона (более 68000 км² ) востока Русской равнины, расположенного на стыке лесных (подзоны южнотаежных, смешанных и широколиственных лесов) и лесостепных ландшафтов. Регион отличается, установленной еще более полувека назад, высокой степенью овражного расчленения; на него имеются разновременные картографические данные о густоте овражной сети, полученные по единой методике. Современная заовраженность определена методом визуального дешифрирования космических снимков высокого и сверхвысокого разрешения за 2010–2017 гг. Создана геопространственная база данных и сформирована система дешифровочных признаков овражных форм. Геоинформационное картографирование осуществлялось с выделением тальвегов оврагов и их классификацией на склоновые, береговые и донные типы. Для количественной оценки овражной эрозии определялись два показателя: густота и плотность овражной сети, где в качестве операционной территориальной единицы использован бассейновый подход. Создана геобаза данных овражного расчленения по 1674 бассейнам. Всего на территории исследования идентифицировано 9142 оврага, средняя длина которых составила 74 м. Показатель современной густоты овражной сети распределяется неравномерно по площади; его средние значения составляют 12 м/км² , максимальные – 405 м/км² . Изменение плотности оврагов пространственно совпадает с распределением густоты расчленения, составляя в среднем 0.2 ед/км² , максимум – 5 ед/км² . Среди морфолого-генетических типов оврагов доминируют склоновые (90%), на береговые и донные приходится 7 и 3% соответственно. Временная динамика площадной формы и линейного прироста активных оврагов, в основном склонового типа, определена для 304 оврагов путем совмещения каждой овражной формы на двух разновременных космических снимках, полученных за относительно короткий период (2009–2016 годы). Установлено, что средний линейный прирост оврагов составляет 0.6 м/год, а средний площадной прирост – 28 м² /год. Пространственно-временная динамика густоты овражной сети в речных бассейнах определена путем сравнения данных картографирования современной овражной сети с результатами, полученными при картографировании оврагов по аэрофотоснимкам 1960–1970-х годов. Во всех ландшафтных условиях густота оврагов существенно сократилась, что свидетельствует о затухании процессов оврагообразования. В среднем на территории исследования во всех бассейнах густота овражной сети уменьшилась на 230 м/км² . На общем фоне сокращения лишь в отдельных бассейнах овражность незначительно увеличилась. Минимальные значения густоты оврагов в настоящее время соответствуют бассейнам с высокими показателями залуженности территории. Гидроклиматические изменения (повышение зимних температур, уменьшение глубины промерзания почвы и поверхностного талого стока), сокращение площади пахотных земель, эволюция оврагов (переход овражных форм в балочную стадию), посадка защитных лесополос – определили нисходящий тренд развития оврагов на территории исследования.

1. Дедков А.П. Экзогенное рельефообразование в Казанско-Ульяновском Поволжье. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1970. 256 с.

2. Овражная эрозия востока Русской равнины / Науч. ред. А.П. Дедков. Казань: Казанский ун-т, 1990. 140 с.

3. Vanmaercke M., Poesen J., Van Mele B., Demuzere M., Bruynseels A., Golosov V., Fernando J., Bezerra R., Bolysov S., Dvinskih A., Frankl A., Fuseina Y., Guerra A., Haregeweyn N., Ionita I., Imwangana F., Moeyersons J., Moshe I., Samani A., Niacsu L., Nyssen J., Otsuki Y., Radoane M., Rysin I., Ryzhov Y., and Yermolaev O. How fast do gully headcuts retreat // Earth Science Reviews. 2016. No. 154. P. 336–355. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2016.01.009

4. Seginer I. Gully development and sediment yield // Journal of Hydrology. 1966. No. 4. P. 236–253. https://doi.org/10.1016/0022-1694(66)90082-5

5. Blong R.J., Graham O.P., and Veness J.A. The role of sidewall processes in gully development // Earth Surface Processes and Landforms. 1982. No. 7. P. 381–385.

6. Ohmori H., Speight J.G., and Takeuchi K. Stratigraphic background of gully development of the Pekina catchment in the Mt. Lofty ranges, South Australia // Geographical Reports of Tokyo Metropolitan University. 1986. No. 21. P. 65–84.

7. Smith B.J. Effects of climate and land-use change on gully development: an example from northern Nigeria // Zeitschrift für Geomorphologie. 1982. No. 44. P. 33–51.

8. Ionita I. Gully development in the Moldavian Plateau of Romania // Catena. 2006. No. 68. P. 133–140.

9. Ghimire S.K., Higaki D., and Bhattarai T. Gully erosion in the Siwalik Hills, Nepal: estimation of sediment production from active ephemeral gullies // Earth Surf. Process. Landf. 2006. 31. P. 155–165.

10. Castillo C. and Gómez J.A. A century of gully erosion research: Urgency, complexity and study approaches // Earth-Science Reviews. No. 160. 2016. P. 300–319. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2016.07.009

11. Рыжов Ю.В. Формирование оврагов на юге Восточной Сибири. Новосибирск: ГЕО, 2015. 180 с.

12. Зайцева M.Ю., Рысин И.И. Влияние геолого-геоморфологических факторов на рост оврагов в Удмуртии // Вестн. Удмурт. ун-та. Сер. Биология. Науки о Земле. 2017. Т. 27. Вып. 1. С. 87–97.

13. Gafurov A.M. and Yermolayev O.P. Automatic Gully Detection: Neural Networks and Computer Vision // Remote Sensing. 2020. No. 12. P. 1743. https://doi.org/10.3390/rs12111743

14. Chen Y., Jiao J., Wei Y., Zhao H., Yu W., Cao B., Xu H., Yan F., Wu D., and Li H. Accuracy assessment of the planar morphology of valley bank gullies extracted with high resolution remote sensing imagery on the Loess Plateau // Int. J. Environ. Res. Public Health, China. 2019. No. 16. 369 p. https://doi.org/10.3390/ijerph16030369

15. Переведенцев Ю.П., Верещагин М.А., Шанталинский К.М., Наумов Э.П., Соколов В.В. Климат и окружающая среда Приволжского федерального округа / Науч. ред. Ю.П. Переведенцев. Казань: Казан. ун-т, 2013. 300 с.

16. Ермолаев О.П., Игонин М.Е., Бубнов А.Ю., Павлова С.В. Ландшафты Республики Татарстан. Региональный ландшафтно-экологический анализ / Ред. О.П. Ермолаев. Казань: Слово, 2007. 411 с.

17. Речные бассейны Европейской части России. http://bassepr.kpfu.ru/

18. Зеленая книга Республики Татарстан / Мин-во охраны окружающей среды и природных ресурсов РТ, Эколог. фонд Респ. Татарстан / Глав. ред. Н.П. Торсуев. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1993. 422с.

19. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан (2011–2019 гг.). https://eco.tatarstan.ru/gosdoklad.htm.

20. Люри Д.И., Горячкин С.В., Караваева Н.А., Денисенко Е.А., Нефедова Т.Г. Динамика сельскохозяйственных земель России в ХХ веке и постагрогенное восстановление растительности и почв. М.: ГЕОС, 2010. 416 с.

21. Литвин Л.Ф., Кирюхина З.П., Краснов С.Ф., Добровольская Н.Г. География динамики земледельческой эрозии почв на европейской территории России // Почвоведение. 2017. № 11. С. 1390–1400.

22. Yermolayev O.P., Rysin I.I., and Golosov V.N. Mapping assessment of gully erosion in the east of the Russian plain // Geomorphology. 2017. No. 2. P. 38–51.

23. Ермолаев О.П., Медведева Р. А., Платончева Е.В. Методические подходы к мониторингу процессов эрозии на сельскохозяйственных землях Европейской части России с помощью материалов космических съемок // Уч. зап. Казанск. ун-та. 2017. Т. 159. № 4. С. 668–680.

24. Лабутина И.А. Дешифрирование аэрокосмических снимков. Уч. пособие для студентов вузов М.: Аспект Пресс, 2004. 184 с.

25. Литвин Л.Ф., Кирюхина З.П. Влияние антропогенных факторов и их изменений в различных ландшафтных зонах на изменения темпов смыва почв за последние 30 лет // Пространственно-временные закономерности развития современных процессов природно-антропогенной эрозии на Русской равнине / Ред. В.Н. Голосов, О.П. Ермолаев. Казань: Изд-во АН РТ, 2019. С. 254–257.

26. Golosov V., Yermolaev O., Litvin L., Chizhikova N., Kiryukhina Z., and 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.

27. Гоголь Ф.В. Динамика центров действия атмосферы первого естественного синоптического района и их влияния на изменения климата Республики Татарстан в зимнее время. Автореф. дис. … канд. геогр. наук. Казань: Казанский ун-т, 2010. 27 с.

28. 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. 90–102.

29. Сафина Г.Р., Голосов В.Н. Изменения внутригодового распределения стока малых рек южной половины Европейской части России в связи с изменениями климата // Уч. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. 2018. Т. 160. Кн. 1. С. 111–125. 30. Коронкевич Н.И., Долгов С.В. О гидрологической роли рельефа в южной части Русской равнины // Геоморфология. 2019. № 3. С. 46–56. https://doi.org/10.31857/S0435-42812019346-56

30. Фролова Н.Л., Киреева М.Б., Агафонова С.А., Евстигнеев В.М., Ефремова Н.А., Повалишникова Е.С. Внутригодовое распределение стока равнинных рек Европейской территории России и его изменение // Водное хозяйство России. 2015. № 4. С. 4–20.

31. 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 137Cs в качестве хрономаркера // Почвоведение. 2017. № 10. С. 1–15.

32. Tsymbarovich P., Kust G., Kumani M., Golosov V., and Andreeva O. Soil erosion: An important indicator for the assessment of land degradation neutrality in Russia // International Soil and Water Conservation Research. Vol. 8 (4). P. 418–429.

33. Platoncheva E., Yermolaev O., and Essuman-Quainoo B. Spatial-Temporal Dynamics of the Ephemeral Gully Belt on the Plowed Slopes of River Basins in Natural and Anthropogenic Landscapes of the East of the Russian Plain // Geosciences. 2020. No. 10 (5). 167. P. 17. https://doi.org/10.3390/geosciences10050167