В рамках выполнения проекта РФФИ 19-29-05025 «Деградация и техногенное загрязнение почв черноземной зоны центра Русской равнины в условиях трансформации землепользования и под влиянием климатических изменений» (руководитель – сотрудник отдела географии и эволюции почв Института географии РАН Игорь Замотаев) ученые лаборатории геоморфологии Института географии РАН с участием представителей Почвенного института имени В.В. Докучаева и лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова провели почвенно-эрозионные и геоморфологические работы в бассейне р. Воробжи, расположенном к западу от Курской биосферной станции Института географии РАН (КБС ИГ РАН).
Исследования, частью которых стали полевые работы 2020 г., носят комплексный характер: решается задача реконструкции земледельческого освоения водосбора с момента начала массовой распашки земель, ее влияние на деградацию почвенного покрова, поступление наносов и переносимых совместно с ними загрязняющих веществ в гидрографическую сеть и трансформацию ландшафта в целом. Так, основной целью полевых работ в Курской области стало изучение аккумуляции наносов, смываемых с распахиваемых склонов водосбора и переотлагающихся в днищах сухих долин – балок. Стало известно, что поток наносов, смываемых с пашни, привел к заилению верховьев р. Воробжи. Для детальных исследований был выбран один из ее сухих притоков – балка Спокоевка (названа так по имени ближайшей исчезающей деревни, где осталось 2-3 дома), для которой предварительно был проведен расчет среднегодового смыва почвы с использованием модели Watem/Sedem. В качестве основы для построения рельефа водосбора были использованы цифровые модели рельефа (ЦМР) с различным разрешением. Наиболее достоверные величины смыва и аккумуляции наносов и их пространственное распределение по площади водосбора были получены при использовании ЦМР с разрешением 5 метров, построенной по результатам детальной съемки с использованием БПЛА (съемка и построение модели выполнены сотрудником Лаборатории картографии Института географии РАН Александром Добрянским).
«Мы заложили несколько разрезов и пробурили днище балки в ее различных частях, и это позволило выделить толщи аккумулятивных отложений мощностью от 1.3 до 2 м, которые накопились за период с начала распашки водосборов, – говорит сотрудник лаборатории геоморфологии Валентин Голосов, руководитель полевых работ. – Дело в том, что днища долин, примыкающих непосредственно к пашне, – основные ловушки наносов, смываемых с обрабатываемых полей. Доля переотложившихся наносов зависит от многих факторов. К числу основных относится сезонность смыва. Например, смыв в период снеготаяния при формировании поверхностного стока характеризуется большей водностью, но меньшей мутностью по сравнению с ливневым стоком и смывом, который в основном происходит в теплое время года при выпадении дождей высокой интенсивности. Но в последние десятилетия из-за климатических изменений, способствующих снижению глубины промерзания почв в зимнее время, талый сток и смыв, ранее практически ежегодно наблюдавшийся на полях в марте или начале апреля, очень сильно сократился. Часто его просто не наблюдается, как, например, весной 2020 года, – продолжает Валентин Голосов. – Напротив, период потенциального формирования ливневого смыва захватывает в настоящее время октябрь, а иногда и ноябрь, а также апрель. При этом сток и смыв в осенне-весеннее время может формироваться и за счет не сильных, но продолжительных дождей, выпадающих на переувлажненную и часто более оголенную в эти периоды поверхность обрабатываемой почвы».
Такие изменения соотношения вклада ливневого и талого смыва в суммарные потери почвы с пашни должны найти свое отражение в изменении темпов аккумуляции по длине сухих долин по сравнению с периодом 1960-1970 гг., когда были более суровые и снежные зимы, и в днищах суходольной сети в период снеготаяния формировались мощные потоки, способствовавшие формированию глубоких вторичных врезов. «Темпы аккумуляции будут установлены на основе использования 137Cs в качестве хрономаркера – как минимум для трех временных интервалов: 1986-2020 гг., 1954-1986 гг. и 1954 г. – год начала освоения, – говорит Валентин Голосов. – А при сохранности пика содержания 137Cs, соответствующего максимуму глобальных выпадений в 1963 г., также и для интервала 1963-1986 гг. Сохранность пика 1963 г. зависит от темпов регрессивного отступания уступов вторичных врезов, формирующихся в днищах сухих долин. В последние 25-30 лет уступы вторичных врезов практически не развиваются, что свидетельствует о существенном снижении стока временных потоков, формирующихся в днищах сухих долин при поверхностном стоке со склонов».
В 1960-1970 гг. гидрологи Института географии РАН проводили масштабные наблюдения за стоком воды и наносов в весенний период на полях, примыкающих к КБС ИГ РАН, а также осуществляли экспериментальные исследования ливневого смыва с помощью полевой дождевальной установки. «А дальнейшем эти данные наряду с другими резульиатами наблюдений за стоком воды и наносов с пашни будут привлечены для анализа изменений темпов эрозионно-аккумулятивных процессов за последние 100-150 лет в пределах исследуемого водосбора р. Воробжи и разработки прогноза их изменений на ближайшие 20-30 лет, – говорит Валентин Голосов. – Но уже сейчас можно сказать, что в ближайшие годы будет происходить рост поверхностного стока воды и смыва почвы на пашне, как в случае продолжения быстрых климатических изменений – за счёт увеличения повторяемости экстремальных ливней (сценарий развития эрозии на Великих равнинах Северной Америки), так и при противоположенном тренде – постепенном похолодании (возврат к росту талого стока и смыва, который достигал максимума в ЦЧО в период 1960-1980 гг.)».
Правый приток в верховьях р. Воробжи
Разрез в днище правого притока в верховьях р. Воробжи
