Завершаются исследования в рамках грантового проекта "Пространственно-временные закономерности эрозионного преобразования склоновых ландшафтов в бассейне верхней Оки на фоне климатических изменений конца XX –начала XXI в.в." Русского географического общества, выполнявшиеся на кафедре географии, экологии и общей биологии Института естественных наук и биотехнологии Орловского государственного университета. Исполнитель – кандидат географических наук, доцент Трофимец Любовь Никифоровна.
Цель исследования – дать количественную оценку (на основе использования радиоцезиевого метода) пространственно-временных закономерностей эрозионной трансформации склоновых поверхностей в бассейне верхней Оки с 1986 года по настоящее время. В этот период изменились и условия увлажнения, и характер землепользования: произошло сокращение распахиваемых площадей. В масштабах 1:10000 и 1:200000 будут созданы авторские карты потерь почвы вследствие эрозии на склоновых ландшафтах.
Глобальные изменения климата сегодня заметны даже обывателям. В зоне лесостепи (в которой расположена территория Орловской области) климатологи отмечают повышение зимних температур со второй половины 70-х годов XX века. Зимние температуры повысились на 1 - 1,2 градуса. Зимние осадки увеличились на 40 – 45 мм (с 185 мм до 230 мм). Предвесенние запасы воды в снеге (с 1962 по 1995 год) снизились на 70 мм (130 мм было – 60 мм стало).
В результате коэффициенты талого стока с зяби (полей, вспаханных с осени для посадки яровых культур) в районе Новосильской ЗАГЛОС снизились до сотых долей.
Анализ, проведенный в рамках проекта, показал следующее. По данным Новосильской ЗАГЛОС, повторяемость числа случаев с величиной поверхностного стока с зяби, не превышающего 1 мм, за период с 1965 г по 1973г. составляла 10%, в 1984-1993 гг. – 30%, в 1994-2003 гг. – 80%, в 2004-2019 гг. – 100%.
В этих условиях снизился смыв почвы. Например, в Курской области с 1962 по 1995 г.г. смыв снизился на 0,4 т/га год. Однако беда заключается в том, что в 90-е годы экспериментальные наблюдения были свернуты практически полностью.
Следует отметить (Лисецкий, 2013), что в условиях огромного интереса в мире к исследованиям эрозии почв, больше всего публикаций по проблеме эрозии у США (27%) и Китая (16%). Россия занимает 15-е место.
Поэтому сегодня восстановление ситуации, по мнению исследователей, возможно только путем моделирования. В этой ситуации помочь может радиоцезиевый метод, который и был применен в проекте.
В целом, говоря о динамике эрозии почв в пореформенный период (с 90-х годов 20 века), можно утверждать, что наблюдается явно выраженный тренд снижения интенсивности эрозии.
Чтобы оценить ситуацию в Орловской области, в 2020 году в рамках проекта на трёх ключевых участках, расположенных в Знаменском, Мценском и Орловском районах были проведены экспериментальные исследования. В ложбинах (они относятся к верхним звеньям флювиальной сети), принимающих наносы с сельскохозяйственных полей, послойно по глубине почвы были отобраны пробы почвы. В этой части исследования большую помощь в полевых работах по отбору проб почвы авторам проекта оказали доцент кафедры географии, экологии и общей биологии Сараева Анна Михайловна, Анохин Павел Владимирович (главный специалист Управления экологического надзора и природопользования Департамента надзорной и контрольной деятельности Орловской области), Кожухова Ирина Александровна (главный специалист отдела охотнадзора, регулирования и использования объектов животного мира управления экологического надзора и природопользования Департамента надзорной и контрольной деятельности Орловской области). Они не пожалели личного времени для помощи в отборе проб почвы на ключевых участках (расположенных вблизи инспектируемых ими памятников природы Орловской области) летом - осенью 2020 года, в период пандемии коронавируса.
Локальные пики активности цезия-137 1963 (1964?), 1986, 2020 г.г. Бассейн реки Сухая Орлица Орловского района.
Пробы были подвергнуты гамма-спектрометрическому анализу, по результатам которого были построены диаграммы распределения цезия-137 по глубине (рис.2). На этих диаграммах были выделены локальные пики удельной активности цезия-137. Самый заглубленный пик (мы его не смогли идентифицировать по причине малых значений цезия-137) может быть отнесен к 1954-1958 г.г. (году начала ядерных испытаний в атмосфере). Следующий пик должен датироваться 1963-1964 г.г. (год максимальной мощности ядерных взрывов). Локальный пик 1986 года лучше всего распознается на глубине, как отличающийся максимальными значениями активности цезия-137. Слой наносов (смытой почвы) от поверхности до локального пика 1986 года, отнесенный к числу лет, прошедших с 1986 года до 2020 года, показывает интенсивность смыва почвы, см/год. Сравнение глубины залегания локального пика 1986 года с слоем наносов, накопившихся в точке пробоотбора за период с 1963 (1964) года, позволяет оценить изменение интенсивности доставки наносов (смыва почвы) за два периода -1963 (1964)-1986 и 1986-2020 г.г. (рис.3).
В ходе анализа авторами проекта были сделаны следующие выводы. В Орловском районе на поле, занятом в прошлом, по большей части пропашными культурами (ключевой участок р. Сухая Орлица – дер. Киреевка), интенсивность доставки наносов сократилась с 1,56 см в год (в 1963-1986 г.г.) до 1,0 см в год (за период с 1986 по 2020 год). Уменьшение смыва произошло в 1,56 раз. Еще интенсивнее снизились темпы доставки наносов (потери почвы) в Знаменском районе. Здесь снижение темпов доставки наносов за период с 1986-2020 по сравнению с 1963 по 1986 составило 6,9 раз. На поле в бассейне реки Зуша Мценского района ( по данным ключевого участка) снижение интенсивности доставки наносов с полей в 1986-2020 гг. (по сравнению с периодом 1963-1986 г.г.) произошло в 3,89 раз. Авторы проекта сравнили данные исследований ученых МГУ, проведенных в бассейне реки Ветлуга Воронежской области, и получили следующий ранжированный ряд снижения интенсивности доставки наносов (в 1986-2020 по сравнению с 1963-1986 г.г.): Знаменский район (снижение в 6,9 раз); Мценский район (снижение в 3,89 раз); Орловский район (снижение в 1,56 раз); Воронежская область, бассейн реки Ветлуга (снижение в 1,36 раз).
Это говорит о том, что в Орловской области интенсивность эрозионных процессов уменьшилась в послечернобыльские годы более существенно по сравнению с Воронежской областью. С чем это связано – вопрос, на который пока нет чёткого и корректного ответа.
Вторая часть проекта – оценка доставки наносов на поймы рек бассейна верхней Оки. Оценка доставки наносов на поймы рек Кромы, Орлика, Вытебети, Нугря показали, что интенсивность доставки сократилась за период 1986 -2009 по сравнению с периодом 1963-1986 г.г. следующим образом: на реке Нугрь (у г. Болхова) – в 5,6 раз. На реке Вытебеть (у г. Льгов) – в 2,9 раз. На реке Крома (у пгт.Кромы) – в 6,1 раза. На реке Орлик (у г. Орла) – в 7,9 раз.
Если все вышеперечисленные выводы были сделаны по результатам экспериментальных исследований авторов проекта, проводившихся за период с 2007 по 2020 год в масштабе области (в масштабе 1:200000), то третья часть проекта была связана с крупномасштабными исследованиями (в масштабе 1:10000), проводившимися на экспериментальном участке в бассейне реки Сухая Орлица Орловского района с 2010 года.
Эта часть работ – особенная. Авторам проекта удалось разработать модель расчета потерь (смыва) почвы по морфометрическим показателям рельефа. Здесь следует отметить, что работы были начаты еще в 2010 году. В 2012 году они были поддержаны региональным грантом РФФИ. Картографические работы (построение слев ГИС морфометрических характеристик рельефа) выполнялись в Санкт-Петербургском университете кандидатом технических наук Паниди Евгением Александровичем. Все полевые работы за период с 2007 по 2020 год не могли быть выполнены без огромной помощи студентов ОГУ. Отдельное спасибо Федотову Александру Анатольевичу за приобретение GPS – навигаторов для научных исследований, проводившихся на кафедры географии (в настоящее время – на кафедре географии, экологии и общей биологии), без которых точечные съемки не могли быть произведены. Огромная признательность бывшему студенту кафедры географии ОГУ Иванехе Тарасу Леонидовичу (сегодня – заместитель директора центра химизации и сельскохозяйственной радиологии "Орловский") за помощь в проведении полевых работ в период пандемии коронавируса в 2020г. (когда студенты находились на дистанционном обучении и не могли принимать участие в полевых исследованиях).
Студенты кафедры географии, экологии и общей биологии на отборе проб почвы в мае 2021 года. Сухая Орлица. Экспериментальный участок.
В результате авторы проекта смогли сделать много интересных выводов по особенностям применения радиоцезиевого метода (сегодня этот метод широко используется в мировой практике при изучении эрозионных процессов) в перигляциальной области Русской равнины. Эти выводы опубликованы в более чем 15 статьях, проиндексированных в международных базах цитирования Web of Science и Scopus.
В масштабе 1:10000 нами была получена карта смыва почвы, построенная по морфометрическим показателям рельефа (площади сбора, построенной по методу DEMON – Costa-Cabral, Burges,1994) и знаку профильной кривизны (Evans, 1972; Krcho, 1973; Шарый, 2005). Работы над проектом подходят к завершающему этапу. Орловская область получила серию карт. Позволяющих дать оценку очищения овэлементах долинного комплекса рек от цезия-137 чернобыльского происхождения.
Карта распределения цезия-137 в почвах пойм рек Орловской области. 2009г (слева). 2020г. (расчетная - справа).
Для Орловской области получены также результаты, некоторые из которых можно охарактеризовать как не имеющие аналогов для территории, расположенной в перигляциальной зоне Русской равнины. Практическое значение этих работ предстоит еще оценить в будущем при внедрении принципов прецизионного земледелия на полях области.
Исполнитель проекта Трофимец Любовь Никифоровна получила награду от Орловского отделения РГО – памятную серебряную монету "175 лет РГО" (рис.6) и Почетную грамоту от Департамента образования Орловской области.