Темпы накопления продуктов эрозии почв в днище балки с распаханным водосбором с применением радиоцезиевых исследований

Накопление наносов в верхних звеньях флювиальной сети является одним из главных свидетельств развития ускоренной эрозии на склонах в период сельскохозяйственного использования водосбора. Изучение вертикального распределения техногенного ¹³⁷ Cs в районах чернобыльского загрязнения дает возможность оценить интенсивность аккумуляции за период после его выпадения. В работе представлен опыт оценки изменений темпов осадконакопления в днище малой балки с полностью распаханным водосбором на юге Тульской области. Динамика отложения продуктов эрозии почв за периоды 1986– 2010 и 1986–2023 гг. была выявлена при помощи проведения повторного послойного отбора образцов почвы в днище и определения глубины залегания чернобыльского пика концентрации ¹³⁷ Cs. Было также проведено ручное бурение в днище долины для определения мощности агрогенных осадков, начавших накапливаться с конца XVII в. Результаты исследования показали, что в постчернобыльский этап происходила более интенсивная аккумуляция в сравнении со всем периодом хозяйственного освоения. Процесс осадконакопления характеризуется значительной пространственно-временной неоднородностью. Рост темпов аккумуляции наблюдается в верховьях долины и на участках сужения днища: c 0,4–0,7 до 1,6–3 см в год. В нижней и приустьевой части не отмечено увеличения мощности аккумулированной толщи, здесь преобладает перемыв и вынос за пределы водосбора отложенного ранее материала. В среднем после Чернобыльской аварии в балке аккумулировалось 39,9–42,3 т наносов ежегодно, что более чем 2 раза превышает средние показатели за весь период хозяйственного освоения – 19,3 т в год. В будущем при сохранении наблюдаемой тенденции будет происходить увеличение уклона днища, что может привести к активизации имеющихся и появлению новых донных врезов. Полученный опыт показал, что повторные радиоцезиевые исследования могут быть важным инструментом для оценки долгосрочных изменений эрозионно-аккумулятивных процессов и баланса наносов в пределах водосборов с высокой антропогенной нагрузкой.

1. Атлас современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях России и Беларуси (АСПА Россия–Беларусь) / под ред. Ю.А. Израэля, И.М. Богдевича. М.: Фонд «Инфосфера – НИА – Природа»; Минск: Бел картография, 2009. 140 с.

2. Барабанов А.Т., Петелько А.И. Факторы склонового весеннего стока на серых лесных почвах в центральной лесостепи // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2023. № 4. С. 18–27. DOI: 10.55959/MSU0579-9414.5.78.4.2.

3. Безухов Д.А., Беляев В.Р., Иванова Н.Н. Количественная оценка интенсивности и направленности эрозионно-аккумулятивных процессов на обрабатываемых склонах в пределах бассейна р. Плавы (Тульская область) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5: Геогр. 2014. № 6. C. 16–23.

4. Болтнева Л.И., Израэль Ю.А., Ионов В.А. и др. Глобальное загрязнение цезием-137 и стронцием-90 и дозы внешнего облучения на территории СССР // Атомная энергия. 1977. Т. 42(5). С. 355–360.

5. Гусаров А.В., Рысин И.И., Шарифуллин А.Г. и др. Оценка современного тренда эрозионно-аккумулятивных процессов в малом распаханном водосборе c использованием цезия-137 в качестве хрономаркера (юг Удмуртской Республики) // Геоморфология и палеогео графия. 2019. № 2. С. 37–56.

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

7. Ермолаев О.П. Эрозия в бассейновых геосистемах. Казань: Унипресс, 2002. 264 с.

8. Иванов М.М., Иванова Н.Н., Голосов В.Н. и др. Оценка накопления сорбированного изотопа 137Сs в верхних звеньях флювиальной сети в зоне чернобыльского загрязнения // География и природные ресурсы. 2016. № 4. С. 156–163. DOI: 10.1134/S1875372816040107.

9. Иванов М.М., Цыпленков А.С., Голосов В.Н. Современные тенденции развития эрозионно-аккумулятивных процессов и геоморфологическая связанность потоков наносов в бассейне р. Упы // Эрозия почв и русловые процессы. Тр. науч.-исслед. лаборатории эро зии почв и русловых процессов им. Н.И. Маккавеева. 2022. Т. 22. С. 66–97.

10. Ларионов Г.А. Эрозия и дефляция почв: основные закономерности и количественные оценки. М.: Изд-во МГУ, 1993. 198 с.

11. Лисецкий Ф.Н., Светличный А.А., Черный С.Г. Современные проблемы эрозиоведения / под ред. А.А. Светличного. Белгород: Константа, 2012. 456 c.

12. Маркелов М.В. Современные эрозионно-аккумулятивные процессы в верхних звеньях гидрографической сети лесной и лесостепной зон: дис. … канд. геогр. наук. М., 2004. 198 с.

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

14. Шарифуллин А.Г., Гусаров А.В., Голосов В.Н. Современный тренд эрозионно-аккумулятивных процессов в малом распаханном водосборе, Республика Татарстан // Геоморфология и палеогеография. 2018. № 3. С. 93–10 8. DOI: 10.7868/S0435428118030082.

15. Gennadiev A.N., Koshovskii T.S., Zhidkin A.P. et al. Lateral migration of soil solid-phase material within a landscape geochemical arena detected using the magnetic tracer method, Eurasian Soil Science, 2013, vol. 46(10), p. 983– 993, DOI: 10.1134/S1064229313100037.

16. Golosov V.N., Belyaev V.R., Markelov M.V. Application of Chernobyl-derived 137 Cs fallout for sediment redistribution studies: lessons from European Russia, Hydrological processes, 2013, vol. 27(6), p. 781–794, DOI: 10.1002/hyp.9470.

17. Golosov V., Panin A. Century-scale stream network dynamics in the Russian Plain in response to climate and land use change, Catena, 2006, vol. 66(1–2), p. 74–92, DOI: 10.1016/j.catena.2005.07.011.

18. Golosov V.N., Ivanova N.N., Gusarov A.V. et al. Assessment of the Trend of Degradation of Arable Soils on the Basis of Data on the Rate of Stratozem Development Obtained with the Use of 137 Cs as a Chronomarker, Eurasian Soil Science, 2017, vol. 50, no. 10, p. 1195–1208, DOI: 10.1134/S1064229317100039.

19. Izrael Y.A., De Cort M., Jones A.R. et a l. The atlas of ce sium-137 contamination of Europe after the Chernobyl accident, Proceedings of the first international conference “The radiological consequences of the Chernobyl accident”, Luxembourg, 1996, p. 1–10.

20. Jones R.L., Olson K.R. Fly ash use as a time marker in sedimentation studies, Soil Science Society of America Journal, 1990, vol. 54(3), p. 855–859, DOI: 10.2136/sssaj1990.03615995005400030040x.

21. Kansanen P.H., Jaakkola T., Kulmala S. et al. Sedimentation and distribution of gamma-emitting radionuclides in bot tom sediments of southern Lake Päijänne, Finland, after the Chernobyl accident, Hydrobiologia, 1991, vol. 222, p. 121–140, DOI: 10.1007/BF00006100.

22. Kurikami H., Kitamura A., Yokuda S.T. et al. Sediment and 137 Cs behaviors in the Ogaki Dam Reservoir during a heavy rainfall event, Journal of environmental radioactivity, 2014, vol. 137, p. 10–17, DOI: 10.1016/j.jen-vrad.2014.06.013.

23. Panin A.V., Walling D.E., 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(3–4), p. 185–204, DOI: 10.1016/S0169-555X(01)00043-5.

24. Pennington W., Tutin T.G., Cambray R.S. et al. Observations on lake sediments using fallout 137 Cs as a tracer, Nature, 1973, vol. 242(5396), p. 324–326, DOI: 10.1038/242324a0.

25. Ritchie J.C., Ritchie C.A. Bibliography of publications of 137 Cesium studies related to erosion and sediment deposition, USDA – ARS Hydrology and Remote Sensing Laboratory Occasional Paper HRSL-2007-01, USDA – Agricultural Research Service, Beltsville, MD, USA, 2007, p. 11–15.

26. Sidorchuk A.Y. The fluvial system on the East European plain: sediment source and sink, Geography, Environment, Sustainability, 2018, vol. 11(3), p. 5–2 0, DOI: 10.24057/2071-9388-2018-11-3-05-20.

27. Zuazo V.H.D., Pleguezuelo C.R. R. Soil-erosion and runoff prevention by plant covers: a review, Sustainable agriculture, 2009, p. 785–811, DOI: 10.1007/978-90-481-2666-8_48.