TY  - JOUR
T1  - Эрозия почв за период интенсивного землепользования в бассейне реки Дон
AU  - Сидорчук, А. Ю.
AU  - Тарбеева, А. М.
AU  - Иванова, Н. Н.
Y1  - 2023-04-11
UR  - https://rep.herzen.spb.ru/publication/817
N2  - Введение На южном мегасклоне Восточно-Европейской равнины происходит масштабная аккумуляция смытых со склонов наносов в верхних частях речных долин, а также на поймах малых и средних рек [5]. Эти процессы определяются ускоренной эрозией на сельскохозяйственных землях в период интенсивного землепользования (последние 290 лет), недостаточной транспортирующей способностью потоков в верхних звеньях речной сети и слабой сопряженностью склоновой и долинной частей эрозионно-русловых систем. Наиболее активно эти процессы происходят в поясе черноземных и каштановых почв и будут рассмотрены на примере бассейна р. Дон. Регион исследований, объекты и методы В бассейне р. Дон (площадь 425000 км2) выделяется до 30 подтипов почв, из которых серые лесные почвы разных типов занимают около 3.6% территории, черноземы - 73.4%, каштановые - 9.3%, аллювиальные около 13.2% и солонцы около 0.5%. На севере бассейна использование земель под пашню началось в 17 столетии, в центральных частях - в 18, и в южных - в 19 столетии, в конце которого площадь пашни в бассейне Дона достигала современных значений [7]. В конце 1980-х годов пашня занимала 247000 км2, из которых 30% к этому времени были в той или иной степени эродированы. Начиная с 1930-х гг. в США и СССР для оценки степени эродированности почв  h применялся почвенно-морфологический метод [2]. Он заключается в сравнении мощности гумусового горизонта A+AB в эродированных почвах HЭ с таковой в эталонных целинных почвах HЦ.  h= HЦ - HЭ=kHЦ (1) Была разработана шкала эродированности по степени уменьшения мощности горизонта A+AB по сравнению с эталоном: слабая, k≈0.23, средняя, k≈0.42, сильная, k≈0.75. Для черноземов и каштановых почв этот метод дает наилучшие результаты, так как границы почвенных горизонтов здесь хорошо выделяются. Почвенно-морфологический метод обладает целым рядом недостатков. Мощность гумусового горизонта почв варьирует в довольно широких пределах в зависимости от рельефа, материнской породы, естественной растительности и т.п. Поэтому для уменьшения ошибки оценки степени эрозии необходимо проводить большое количество измерений морфологии почв в заданном районе. Это делает метод предельно трудоемким. В США от почвенно-морфологического метода практически полностью отказались в начале 1960-х гг., когда была разработана первая версия Универсального уравнения почвенной эрозии (USLE), и эрозионную опасность стало возможно оценивать расчетом [10]. В СССР было выполнено несколько масштабных почвенно-эрозионных съемок, охватывающих все пахотные земли страны. Последняя такая съемка была сделана в 1980-х гг., составлены карты эродированности почв за весь период землепользования к этой дате, проведено обобщение собранной информации по административным областям и районам. Эта информация была использована нами для количественной оценки потерь почвы за счет эрозии по формуле (1) для бассейна р. Дон. В настоящее время почвенно-морфологический метод в России в широких масштабах не применяется, произошел переход на моделирование эрозии. Г.А. Ларионовым [3] для условий земледельческой зоны РФ были адаптированы модели для оценки смыва талыми водами ГГИ и эрозии ливневыми осадками USLE. Эти модели представляют собой комбинацию факторов эрозии, которые зависят от климата (от слоя стока и количества осадков), свойств почвенного покрова (структуры, механического состава, содержания гумуса) и типа землепользования (площади и структуры пахотных земель, видов севооборота, дегумификации почв). Интенсивность почвенной эрозии для Европейской части России была рассчитана по этой модели [4] для условий 1980-85 гг. Пересчет интенсивности смыва почв от условий 1980-х гг. на весь период интенсивного землепользования в бассейне р. Дон (17-20 века) осуществляется внесением поправок в коэффициенты и факторы этих моделей [9]. Для бассейна р. Дон были составлены карты распределения основных входящих в модели факторов; их сочетания дали более 2000 полигонов с разными последовательностями изменений каждого фактора эрозии. Слой осадков для периода 1696-1880 гг. оценивался по реконструкциям [6], для периода 1880-1988 гг. - по данным метеостанций в бассейне с длительными сроками наблюдений [8]. Типы почв снимались с карт масштаба 1: 2500000 для территорий РСФСР и УССР. Изменение площади пашни определялось по данным Я.Е. Водарского [1] для 17 в., М.А. Цветкова [7] для 18-19 вв. и по справочникам сельского хозяйства СССР для 20 в. В результате рассчитано изменение во времени и по бассейну объема смытых в период 1696-1988 гг. почв, которое можно сравнить с измеренным почвенно-морфологическим методом. Результаты и обсуждение За период интенсивного землепользования факторы эрозии изменялись во времени. Климатические характеристики, в первую очередь слой осадков, изменялись во времени волнообразно, максимумы и минимумы увлажненности были синхронны по всему бассейну. Диапазон изменения слоя осадков составлял ±20% от среднего. Размываемость почв увеличилась за счет уменьшения содержания гумуса в почвах при эрозии и других процессов деградации почв примерно на 30% за 290 лет. Наибольшее влияние на суммарный смыв почв оказывает изменение площади пашни в бассейне; совместно с увеличением размываемости почв оно объясняет около 80% изменчивости величины эрозии почв во времени. В бассейне р. Дон выделяется 2 основных региона, граница между которыми проходит по долине основной реки. Западный регион охватывает водосборы правых притоков Дона - Красивой Мечи, Сосны и Северского Донца. Здесь величина смыва за период интенсивного землепользования в среднем для больших территорий (административных областей) составляет 0.14 - 0.24 м. В восточном регионе, на водосборах левых притоков Дона - Хопра, Медведицы, Иловли, Сала и Маныча, средняя величина эрозии почв за 290 лет не превосходит 0.06 м. Здесь обширные площади занимают аллювиальные песчаные равнины с активными эоловыми процессами. На северо-востоке бассейна выделяется область повышенной скорости эрозии (до 0.11 м за 290 лет) в верховьях Хопра и Медведицы, на юге - до 0.07 м в бассейне р. Егорлык. Расчеты по модели показывают, что за период интенсивного землепользования с 1696 по 1988 г. в бассейне р. Дон было смыто с пашни 11.7х109 м3 почвы. Из них за первые 170 лет было смыто 16.3% веса почвы, а основная масса - за последующие 120 лет. Измеренный почвенно-морфологическим методом объем смытых почв составил 16.4х109 м3, что на 32% больше рассчитанного значения. Средняя невязка оценок величины смыва для всего бассейна Дона довольно велика, что свидетельствует о необходимости корректировки каждой из них для оценки эрозии почв за длительный период. Для отдельных регионов (административных областей) разница оценок еще больше и достигает 3-4 раз по объемам смыва и 7 раз - по слою смыва. При этом на западе и востоке бассейна Дона измеренная эрозия больше рассчитанной, а в центральной части - меньше. Подобные региональные различия в результатах использования этих двух методов, вероятно, не случайны и требуют дальнейших исследований. Выводы Проведена оценка величины эрозионного смыва почв с пашни в бассейне р. Дон за период интенсивного землепользования - 290 лет. Использованы почвенно-морфологический метод измерения потерь при эрозии мощности гумусового горизонта почв и расчетная модель почвенной эрозии, приведенная к указанному периоду. Согласно результату применения первого метода, с пашни было смыто 16.4х109 м3, второго - 11.7х109 м3 почвы. Разница оценок для всего бассейна в 32% указывает на необходимость корректировки обоих методов. Выявляются неслучайные региональные различия в соотношении оценок этими методами: на западе и востоке бассейна Дона измеренная эрозия больше рассчитанной, а в центральной части - меньше. Такие региональные различия требуют дополнительных исследований.