Водная эрозия почв в условиях изменений климата и землепользования: современное состояние и прогноз

   В условиях меняющегося климата в различных частях умеренного климатического пояса происходят в разной степени значимые изменения склонового смыва с пахотных земель. В статье на основе обзора опубликованных данных и обобщений автора рассматриваются основные тенденции трансформации эрозии почв в крупнейших аграрных регионах мира с акцентом на Европейскую территорию России (ЕТР). Для ЕТР на основе наблюдений за склоновым стоком в период снеготаяния выявлен отчетливый тренд его сокращения, начиная с 1990-х гг. вплоть до полного прекращения на западе лесостепной зоны и смены на тало-ливневой на западе степной зоны. Общее сокращение темпов смыва в пределах южного мегасклона ЕТР выявлено для всех ландшафтных зон, за исключением юга степной зоны, на основе оценок темпов аккумуляции наносов в днищах долин водосборов первого порядка. Показано, что потепление климата способствует росту повторяемости выпадения экстремальных ливневых осадков, особенно значимому в Западной и Центральной Европе. Данный тренд пока в меньшей степени прослеживается в пределах ЕТР. Структурные перестройки землепользования в наибольшей степени в последние десятилетия затронули сельское хозяйство России. Здесь вплоть до начала XXI в. происходило существенное сокращение пахотных земель, которое с начала второго десятилетия XXI в. сменилось восстановлением площадей пашни в лесостепной и степной зонах. В Северной и особенно в Южной Америке за два десятилетия текущего столетия на значительных площадях ранее пахотных земель стала использоваться нулевая обработка почвы, что на порядок сократило темпы смыва почвы. При этом в ряде регионов лесостепной зоны, расположенных в пределах Восточно-Европейской равнины, начиная с 2014 г. резко (до 30 % от общей площади обрабатываемых земель) выросла доля посевов пропашных культур, что повысило вероятность формирования сильного смыва.

1. Голосов В.Н. Эрозионно-аккумулятивные процессы в речных бассейнах освоенных равнин. М.: Изд-во ГЕОС. 2006. 296 с.

2. Грин А.М. Опыт стационарного изучения процессов стока и смыва. В сб.: Современные экзогенные процессы рельефообразования. М.: Наука. 1970. С. 89–95.

3. Жолинский Н.М., Кораблёва И.Н., Тарбаев В.А. и др. Современные тенденции изменения водной эрозии почвы на склоновых агроландшафтах Саратовского Правобережья. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 4(78). С. 34–37.

4. Караулова Л.Н. Изменения структуры посевных площадей Курской области. В сб.: Биотехнологические приемы производства и переработки сельскохозяйственной продукции. В сб.: Материалы Всероссийской (национальной) научно-практической конференции. 2021. Том 1. Часть 1. Курск, HYPERLINK «https://elibrary.ru/publisher_about.asp?pubsid=7612 Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова. С. 175–179.

5. Коронкевич Н.И. Водный баланс Русской равнины и его антропогенные изменения. М.: Наука. 1990. 203 с.

6. Литвин Л.Ф. География эрозии почв сельскохозяйственных земель России. М.: НКЦ «Академ-книга». 2002. 256 с.

7. Литвин Л.Ф., Голосов В.Н., Добровольская Н.Г. и др. Стационарные исследования эрозии почв при снеготаянии в центральном Нечерноземье. В сб.: Эрозия почв и русловые процессы. М.: Изд-во МГУ. 1998. Вып. 11. С. 57–76.

8. Литвин Л.Ф., Кирюхина З.П., Краснов С.Ф. и др. География динамики земледельческой эрозии почв на Европейской территории России. Почвоведение. 2017. № 11. С. 1390–1400. DOI: 10.7868/S0032180X17110089

9. Полуэктов Е.В. Эрозия почв и плодородие. Новочеркасск: Изд-во Лик. 2020. 229 с.

10. Полуэктов Е.В., Балакай Д.Т. Эрозия почв при выпадении ливней на юге европейской части России. Мелиорация и гидротехника. 2022. Т. 12, № 2. С. 1–19.

11. Пространственно-временные закономерности развития современных процессов природно-антропогенной эрозии на Русской равнине / Под ред. В.Н. Голосова, О.П. Ермолаева. Казань: Изд-во АН РТ. 2019. 372 с.

12. Рысин И.И., Голосов В.Н., Григорьев И.И. и др. Влияние изменений климата на динамику темпов роста оврагов Вятско-Камского междуречья. Геоморфология. 2017. № 1. С. 90–102.

13. 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. № 1. С. 111–125.

14. Фролова Н.Л., Киреева М.Б., Агафонова С.А. и др. Внутригодовое распределение стока равнинных рек Европейской территории России и его изменение. Водное хозяйство России. 2015. № 4. С. 4–20.

15. Шарифуллин А.Г., Гусаров А.В., Голосов В.Н. Современный тренд эрозионно-аккумулятивных процессов в малом распаханном водосборе, Республика Татарстан. Геоморфология. 2018. № 3. С. 93–108.

16. Шишкина Д.Ю. Экологическая оценка динамики сельскохозяйственных земель Ростовской области. Известия вузов Северо-Кавказского региона. Серия: Естественные науки. 2017. № 3–1. С. 122–128.

17. Barabanov A.T., Dolgov S.V., Koronkevich N.I., et al. Surface runoff and snowmelt infiltration into the soil on plowlands in the forest-steppe and steppe zones of the east European plain. Eurasian Soil Sci. 2018. Vol. 51. No. 1. P. 66–72. DOI: 10.1134/S1064229318010039

18. Belyaev, V.R., Golosov, V.N., Kislenko, K.S., et al. Combining direct observations, modelling and ¹³⁷Cs tracer for evaluating individual event contribution to long-term sediment budgets. In: J. Schmidt, Cochrane, T., Phillips, C., Elliott, S., Davies, T. and Basher, L. (Eds.) Sediment Dynamics in Changing Environments. IAHS Publication. 2008. No. 325. Wallingford, UK: IAHS Press. P. 114–122.

19. Belyaev, V.R., Wallbrink, P.J., Golosov, V.N., et al. A comparison of methods for evaluating soil redistribution in the severely eroded Stavropol region, southern European Russia. Geomorphology. 2005. Vol. 65. No. 3–4. P. 173–193.

20. Bezak, N., Borrelli, P., & Panagos, P. Exploring the possible role of satellite based rainfall data in estimating inter- and intra-annual global rainfall erosivity. Hydrology and Earth System Sciences. 2022. Vol. 26. No. 7. P. 1907–1924. doi: 10.5194/HESS-26-1907-2022

21. Bezak, N., Mikos, M., Borrelli, P., et al. An in-depth statistical analysis of the rainstorms erosivity in Europe. Catena. 2021. Vol. 206. Article 105577. doi: 10.1016/J.CATENA.2021.105577

22. Borrelli, P., Robinson D.A., Panagos, P., et al. Land use and climate change impacts on global soil erosion by water (2015–2070). Proceedings of the National Academy of Sciences. 2020. Vol. 117. P. 21994–22001.

23. Cendrero, A., Remondo, J., Beylich, A., et al. Denudation and geomorphic change in the Anthropocene; a global overview. Earth Sci. Rev. 2022. Article 104186. doi: 10.1016/j.earscirev.2022.104186.

24. Contractor, S., Donat M.G., Alexander L. Changes in Observed Daily Precipitation Over Global Land Areas Since 1950. Journal of Climate. 2020. Vol. 34. No. 1. P. 3–19. doi: 10.1175/jcli-d-19-0965.1

25. Edwards W.M., Owens L.B. Large storm effects on total soil erosion. J Soil & Water Cons. 1991. No. 1. P. 75–78.

26. Golosov V.N., Shamshurina E.N., Kolos G.I., et al. Spatiotemporal changes in the erosion and deposition processes in a small catchment in the north of the Central Russian upland. Eurasian Soil Science. 2024. Vol. 57. No. 5. P. 838–852. DOI: 10.1134/S1064229323603682

27. Golosov V., Walling D.E. Using fallout radionuclides to investigate recent overbank sedimentation rates on river floodplain: an overview. Sediment Dynamics from the Summit to the Sea. IAHS Publ. 2014. Vol. 367. IAHS Press, Wallingford, UK. P. 228–234. doi: 10.5194/piahs-367-228-2015

28. Golosov, V.N., Walling, D.E., Konoplev, A.V., et al. Application of bomb-and Chernobyl-derived radiocaesium for reconstructing changes in erosion rates and sediment fluxes from croplands in areas of European Russia with different levels of Chernobyl fallout. J. Environ. Radioact. 2018. Vol. 186, P. 78–89. doi: 10.1016/j.jenvrad.2017.06.022.

29. Harrold L.L., Edwards W.M. No-tillage system reduces erosion from continuous corn watersheds. Trans ASAE. 1974. Vol. 17. No. 3. P. 414–416. DOI: 10.13031/2013.36871

30. Izrael Yu.A., De Cort M., Jones A.R, et al. The atlas of cesium-137 contamination of Europe after the Chernobyl accident. Minsk (Belarus). 1996. 192 p.

31. Kassam A., Friedrich T. &Derpsch R. Global spread of Conservation Agriculture. International Journal of Environmental Studies. 2018. doi: 10.1080/00207233.2018.1494927

32. Krasilnikov, P., Makarov, O., Alyabina, I., et al. Assessing soil degradation in northern Eurasia. Geoderma Regional. 2016. Vol. 7. No. 1. P. 1–10. doi: 10.1016/j.geodrs.2015.11.002

33. Lal R. Soil erosion impact on agronomic productivity and environment quality. Crit. Rev. Plant Sci. 1998. Vol. 17. P. 319–464. doi: 10.1016/S0735-2689(98)00363-3.

34. Lal R. Soil degradation by erosion. Land Degradation & Development. 2001. Vol. 12. P. 519-539. DOI: 10.1002/ldr.472

35. Madarasz, B., Jakab, G., Szalai, Z., et al. Long-term effects of conservation tillage on soil erosion in Central Europe: a random forest-based approach. Soil Tillage Res. 2021. Vol. 209. Article 104959. doi: 10.1016/J.STILL.2021.104959

36. Maltsev, K.A., &Yermolaev, O.P. Potential soil loss from erosion on arable lands in the European part of Russia. Eurasian soil science. 2019. Vol. 52. No. 12. P. 1588–1597. DOI: 10.1134/S106422931912010X

37. Matthews, F., Verstraeten, G., Borrelli, P., et al. EUSED collab: a network of data from European catchments to monitor net soil erosion by water. Sci. Data. 2024. Vol. 10. No. 515. doi: 10.1038/s41597-023-02393-8

38. 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. P. 185–204. doi: 10.1016/S0169-555X(01)00043-5.

39. Nadal-Romero, E., Lasanta, T., García-Ruiz, J.M. Runoff and sediment yield from land under various uses in a Mediterranean mountain area: long-term results from an experimental station. Earth Surf. Process. Landforms. 2013. Vol. 38. No. 4. P. 346–355. doi: 10.1002/esp.3281

40. Remund, D., Liebisch, F., Liniger, H.P., et al. The origin of sediment and particulate phosphorus inputs into water bodies in the Swiss Midlands – A twenty-year field study of soil erosion. Catena. 2021. Vol. 203, Article 105290. doi: 10.1016/j.catena.2021.105290

41. Smetanova, A., Verstraeten, G., Notebaert, B., et al. Landform transformation and long-term sediment budget for a Chernozem-dominated lowland agricultural catchment. Catena. 2017. Vol. 157. P. 24–34. doi: 10.1016/j.catena.2017.05.007.

42. Tsymbarovich, P., Kust, G., Kumani, M., et al. Soil erosion: an important indicator for the assessment of land degradation neutrality in Russia. Int. Soil Water Conserv. Res. 2020. Vol. 8. No. 4. P. 418–429. doi: 10.1016/j.iswcr.2020.06.002

43. Zolina O. Change in intense precipitation in Europe. In: Kundzewicz, Z.W. (Ed.), Changes in Flood Risk in Europe. Special Publication. 2012. No. 10. IAHS Press. Wallingford. Oxfordshire. UK P. 97–120.