Заиление малого водохранилища в условиях климатических изменений и урбанизации водосбора (Поповский пруд, г. Курск)

Детальные исследования по оценке темпов эрозионно-аккумулятивных процессов и выявления долевого вклада различных источников наносов проведены на водосборе ныне осушенного пруда Поповский, расположенного на северной окраине г. Курска. Темпы аккумуляции наносов в отложениях пруда и балок были определены за два временных интервала с использованием в качестве маркера ¹³⁷Cs Чернобыльского и глобального происхождения. Впервые в России для оценки соотношения вклада различных источников наносов в качестве трассеров использованы жирные кислоты. Установлено, что 97–98% наносов, накопившихся в днище пруда, поступили туда с водосбора в период 1964–1986 гг., а слой сноса с площади бассейна составил 1,7 мм/год. После 1986 г. и до момента осушения пруда в 2010 г. сток наносов с водосбора пруда был минимальным. Его резкое сокращение обусловлено повышением температуры воздуха в зимние месяцы в период после 1986 г., что привело к снижению глубины промерзания почвы и практически полному прекращению стока и смыва в период весеннего снеготаяния. Дополнительным, но менее значимым фактором, стало изменение характера землепользования на водосборе с существенным сокращением пахотных земель и ростом застройки территории, особенно с конца 1990-х гг. Установлено, что основным источником заиления пруда стали наносы, поступившие в него за счет смыва и размыва на пахотных землях. Их доля составляет 50% от общего объема наносов, накопившихся в пруду. Не менее 18% донных отложений сформировались за счет развития оврагов. При этом, вероятно, фактический вклад овражной эрозии может быть выше. Это связано с тем, что, используя в качестве трассеров жирные кислоты, нельзя достоверно отделить наносы, сформировавшиеся за счет размыва оврагов, расположенных под лесом и на границе леса с яблоневым садом, от наносов, образованных за счет смыва почв в саду и в лесу, потому что они характеризуются одинаковым набором жирных кислот.

1. Апухтин А.В., Кумани М.В. Многолетняя динамика основных элементов весеннего стока малых и средних рек Центрального Черноземья // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Естественные науки. 2015. Вып. 33. № 21(218). С. 114–120.

2. Голосов В.Н. Эрозионно-аккумулятивные процессы и баланс наносов в бассейне р. Протвы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 1988. № 6. С. 15–24.

3. Розенцвет О.А., Федосеева Е.В., Терехова В.А. Липидные биомаркеры в экологической оценке почвенной биоты: анализ жирных кислот // Успехи современной биологии. 2019. Т. 139. № 2. С. 1–17.

4. Сафина Г.Р., Голосов В.Н. Влияние изменений климата на внутригодовое распределение стока малых рек южной половины Европейской территории России // Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. 2018. Т. 160. Кн. 1. С. 111–125.

5. Фарходов Ю.Р., Иванов В.А., Холодов В.А., Ярославцева Н.В., Яшин М.А., Куликова Н.А. Жирные кислоты как биомаркеры типичных черноземов разного вида использования // Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение. 2019. № 1. С. 17–22.

6. Badri D.V., Vivanco J.M. Regulation and function of root exudates. Plant Cell Environ., 2009, no. 32, p. 666–681.

7. Banowetz G.M., Whittaker G.W., Dierksen K.P., Azevedo M.D., Kennedy A.C., Griffith S.M., Steiner J.J. Fatty acid methyl ester analysis to identify sources of soil in surface water. J. Environ. Qual., 2006, no. 35, p. 133–140.

8. Belyaev V., Golosov V., Markelov M., Ivanova N., Shamshurina E., Evrard O. Effects of Land Use and Climate Changes on Small Reservoir Siltation in the Agricultural Belt of European Russia. Proc. Symp. H09 «Considering Hydrological Change in Reservoir Planning and Management» (July 22–26, 2013, Gothenburg), IAHS Proceedings and Reports, 2013, vol. 362, p. 134–145.

9. Blessing M., Jochmann M., Schmidt T. Pitfalls in compoundspecific isotope analysis of environmental samples. Anal. Bioanal. Chem., 2008, vol. 390, p. 591–603.

10. Chalov S., Golosov V., Tsyplenkov A., Theuring P., Zakerinejad R., Märker M., Samokhin M.A. Toolbox for sediment budget research in small catchments. Geography, Environment, Sustainability, 2017, no. 10, p. 43–68. DOI: 10.24057/2071-9388-2017-10-4-43-68.

11. Golosov V.N. Special considerations for areas affected by Chernobyl fallout. Handbook for the Assessment of Soil Erosion and Sedimentation Using Environmental Radionuclides, Kluwer Academic Publishers Dordracht, 2002, p. 165–183.

12. Loska K., Wiechuіa D. Application of principal component analysis for the estimation of source of heavy metal contamination in surface sediments from the Rybnik Reservoir. Chemosphere, 2003, vol. 51, p. 723–733.

13. Mead R., Xu Y., Chong J., Jaffé R. Sediment and soil organic matter source assessment as revealed by the molecular distribution and carbon isotopic composition of n-alkanes. Org. Geochem., 2005, vol. 36, p. 363–370.

14. Minella J.P.G., Walling D.E., Merten G.H. Combining sediment source tracing techniques with traditional monitoring to assess the impact of improved land management on catchment sediment yields. J. Hydrol., 2008, vol. 348, p. 546–563.

15. Poulenard J., Legout C., Némery J., Bramorski J., Navratil O., Douchin A., Fanget B., Perrette Y., Evrard O., Esteves M. Tracing sediment sources during floods using diffuse reflectance infrared Fourier transform spectrometry (DRIFTS): a case study in a highly erosive mountainous catchment (Southern French Alps). J. Hydrol., 2012, vol. 414–415, p. 452–462.

16. Small I.F., Rowan J.S., Duck R.W. Long-term sediment yield in Crombie Reservoir catchment, Angus, and its regional significance within the Midland Valley of Scotland. Hydrological Sciences, 2003, no. 48, p. 619–635.

17. Walling D.E. The evolution of sediment source fingerprinting investigations in fluvial systems. Journal of Soils and Sediments, 2013, vol. 13, p. 1658–1675.

18. Williams M.A., Myrold D.D., Bottomley P.J. Carbon flow from 13C-labeled straw and root residues into the phospholipid fatty acids of a soil microbial community under field conditions. Soil Biol. Biochem., 2006, no. 38, p. 759–768.

19. Stock B.C., Semmer B.X. MixSIAR GUI User Manuel version. 2013. URL: http://conserver.iugo-cafe.org/user/brice.semmens/MixSIAR. (дата обращения 04.09.2019)