Preview

Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева

Расширенный поиск

Цифровое картографирование эрозионных структур почвенного покрова на основе имитационной модели смыва (северная лесостепь Среднерусской возвышенности)

  Д. Н. Козлов, А. П. Жидкин, Н. И. Лозбенев
Жидкин Андрей Петрович, Лозбенев Николай Игоревич
https://doi.org/10.19047/0136-1694-2019-100-5-35

Полный текст:

Аннотация

В работе представлены оригинальные разработки по применению эрозионной модели WaTEM/SEDEM для крупномасштабного картографирования эрозионных структур почвенного покрова Среднерусской возвышенности. Оценка участия смытых почв в составе почвенных комбинаций распаханных склонов проведена на основе сопоставления расчетных темпов смыва с результатами почвенно-морфологической диагностики степени эродированности черноземов в 859 точках. При заданных входных параметрах эрозионной модели качественные изменения в структуре почвенного покрова (доля слабосмытых почв более 10%) начинаются с порогового значения водной эрозии 8 т·га-1·год-1. При среднегодовой эрозии 30 т·га-1·год-1 доля смытых почв превышает 50%. Полученные отношения между встречаемостью почв эрозионно-аккумулятивного ряда и интенсивностью смыва использованы для построения карты типизированных комбинаций почв разной эродированности. Сравнение с материалами детальной почвенной съемки показало, что карта отражает пространственное разнообразие и конфигурацию эрозионных почвенных комбинаций. Разработанный подход представляется перспективным для решения фундаментальных и прикладных задач, связанных с изучением структурно-функциональной организации почвенного покрова склонов и проектированием противоэрозионных мероприятий в адаптивно-ландшафтном земледелии.

Об авторах

Д. Н. Козлов
Почвенный институт имени В.В. Докучаева
Россия

Козлов Даниил Николаевич

119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2




А. П. Жидкин
Почвенный институт им. В.В. Докучаева
Россия

Жидкин Андрей Петрович

119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2




Н. И. Лозбенев
Почвенный институт им. В.В. Докучаева
Россия

Лозбенев  Николай Игоревич

119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2



Список литературы

1. Барабанов А.Т., Долгов С.В., Коронкевич Н.И., Панов В.И., Петелько А.И. Поверхностный сток и инфильтрация в почву талых вод на пашне в лесостепной и степной зонах Восточно-европейской равнины // Почвоведение. 2018. № 1. С. 62–69

2. Голосов В.Н., Геннадиев А.Н., Олсон К.Р., Маркелов М.В., Жидкин А.П., Чендев Ю.Г., Ковач Р.Г. Пространственно-временные особенности развития почвенно-эрозионных процессов в лесостепной зоне Восточно-Европейской равнины // Почвоведение. 2011. № 7. С. 861–869.

3. Голосов В.Н., Беляев В.Р., Маркелов М.В., Шамшурина Е.Н. Особенности перераспределения наносов на малом водосборе за различные периоды его земледельческого освоения (водосбор Грачева лощина, Курская область) // Геоморфология. 2012. № 1. С. 25–35.

4. Жидкин А.П., Голосов В.Н., Светличный А.А., Пяткова А.В. Количественная оценка перераспределения наносов на пахотных склонах на основе использования полевых методов и математических моделей // Геоморфология. 2015. № 2. С. 41–53

5. Козлов Д.Н., Лозбенев Н.И., Левченко Е.А. Структурно-функциональная организация водно-миграционных и эрозионно-аккумулятивных комплексов лесостепи Среднерусской возвышенности // Ландшафтоведение: теория, методы, ландшафтно-экологическое обеспечение природопользования и устойчивого развития: материалы XII Международной ландшафтной конференции. Тюмень: Изд-во Тюменского гос. ун-та, 2017. С. 71–76.

6. Кирюшин В.И. Теория адаптивно-ландшафтного земледелия и проектирования агроландшафтов. М.: КолоС, 2011. 443 с.

7. Клещенко М.М. Формирование эрозионных почвенных комбинаций в ареалах дерново-подзолистых и черноземных почв (сравнение экспериментальных и модельных данных) // Материалы Международной научной конференции XVIII Докучаевские молодежные чтения “Деградация почв и продовольственная безопасность России”. СПб: Издательский дом СПбГУ, 2015. С. 157–158.

8. Клещенко М.М., Козлов Д.Н., Сорокина Н.П. Закономерности формирования эрозионных почвенных комбинаций лесостепи Среднерусской возвышенности и их картографирование с использованием почвенно-морфологического и расчетного методов // Почвоведение – продовольственной и экологической безопасности страны: тезисы докладов VII съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева и Всероссийской с международным участием научной конференции. Ч. II. М. – Белгород: Издательский дом “Белгород”, 2016. С. 422–423.

9. Кузнецов М.С., Гендугов В.М., Дубин В.Н. Допустимые потери почвы при эрозии и скорость гумусообразования // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2002. Вып. 56. С. 50–58.

10. Ларионов Г.А. Эрозия и дефляция почв: основные закономерности и количественные оценки. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. 200 с.

11. Литвин Л.Ф. География эрозии почв сельскохозяйственных земель России. М.: ИКЦ “Академкнига”, 2002. 255 с.

12. Методическое пособие и нормативные материалы для разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Курск: ЧуДо, 2001. 260 с.

13. Методические рекомендации по проектированию комплекса противоэрозионных мероприятий на расчетной основе / Д.Е. Ванин, Г.П. Сурмач и др. Курск, 1985. 167 с.

14. Методические указания по проектированию противоэрозионной организации территории при внутрихозяйственном землеустройстве в зонах проявления эрозии / Карцев Г.А., Лука А.Н., Носов С.И. и др. М., 1989. 79 с.

15. Мирцхулава Ц.Е. Водная эрозия почв (механизм, прогноз). Тбилиси: “Мецниереба”, 2000. С. 3–421.

16. Научные основы предотвращения деградации почв (земель) сельскохозяйственных угодий России и формирования систем воспроизводства их плодородия в адаптивно-ландшафтном земледелии: Т. 1. Теоретические и методические основы предотвращения деградации почв (земель) сельскохозяйственных угодий. Коллективная монография. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2013. 756 с.

17. Общесоюзная инструкция по почвенным обследованиям и составлению крупномасштабных почвенных карт землепользований. М.: Колос, 1973. 48 с.

18. Почвенная карта Курской государственной сельскохозяйственной опытной станции М 1 : 10 000, ред. В.А. Носин. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 1965.

19. Рожков В.А. Оценка эрозионной опасности почв // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2007. Вып. 59. С. 77–91. DOI: 10.19047/0136-1694-2007-59-77-91.

20. Светличный А.А., Черный С.Г., Швебс Г.И. Эрозиоведение: теоретические и прикладные аспекты. Сумы: ИТД “Университетская книга”, 2004. 410 с.

21. Смирнова Л.Г., Нарожняя А.Г., Шамарданова Е.Ю. Сравнение двух методов расчета смыва почвы на водосборах с применением ГИС-технологий // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 9. С. 10–12.

22. Сорокина Н.П. Статистический метод оценки смытости на примере мощных типичных черноземов Курской опытной станции // Почвоведение. 1966. № 2. С. 91–96.

23. Сорокина Н.П. Элементарные почвенные структуры на полях Курской опытной станции. // Крупномасштабная картография почв и ее значение в сельском хозяйстве черноземной зоны. Науч. тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. М., 1976. С. 155–173.

24. Сорокина Н.П. Динамика ПП распаханного склона Курской опытной станции за 20-летний период // Региональные модели плодородия почв как основа совершенствования зональных систем земледелия. М., 1988. С. 163–171.

25. Сорокина Н.П. Принципы типизации почвенных комбинаций при изучении агрогенных изменений почвенного покрова // Почвоведение. 2005. № 12. С. 1477–1488.

26. Сурмач Г.П. Рельефообразование, формирование лесостепи, современная эрозия и противоэрозионные мероприятия. Волгоград, 1992. 172 с.

27. Сухановский Ю.П. Модель дождевой эрозии почв // Почвоведение. 2010. № 9. С. 1114–1125

28. Сухановский Ю.П. Вероятностный подход к расчету эрозионных потерь почвы // Почвоведение. 2013. № 4. С. 474–481.

29. Тишкина Э.В., Иванова Н.Н. Почвенный покров распаханных и целинных прибалочных склонов (Курская область) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2010. № 6. С. 73–79.

30. Фишман М.И. Запасы гумуса в микрокомбинациях почвенного покрова лесостепи Среднерусской возвышенности // Почвоведение. 1971. № 11. С. 20–30.

31. Фишман М.И. Черноземные комплексы и их связь с рельефом на Среднерусской возвышенности // Почвоведение. 1977. № 5. С. 17–30.

32. Фридланд В.М., Глазовская М.А. Основные формы структур почвенного покрова Земли // Природа. 1979. № 11. С. 61–69

33. Целищева Л.К., Дайнеко Е.К. Очерк почв Стрелецкого участка Центрально-черноземного заповедника // Труды Центрально-черноземного государственного заповедника имени В.В. Алехина. 1966. Вып. 10.

34. Beff L., Gunther T. Vandoorne B., Couvreur V., Javaux M. Three-dimensional monitoring of soil water content in a maize field using Electrical Resistivity Tomography // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2013. Vol. 17. Iss. 2. P. 595–609. DOI: 10.5194/hess-17-595-2013.

35. De Vente J., Poesen J., Verstraeten G., Govers G., Vanmaercke M., Van Rompaey A., Arabkhedri M., Boix-Fayos C. Predicting soil erosion and sediment yield at regional scales: Where do we stand? // Earth-Science Reviews. 2013. Vol. 127. P. 16–29.

36. Dhami, B.S., Pandey, A. Comparative review of recently developed hydrologic models // J. IndianWater Resour.Soc. 2013. Vol. 33. No. 3. P. 34–41.

37. Eltner A., Baumgart P., Maas H.-G., Faust D. Multi-temporal UAV data for automatic measurement of rill and interrill erosion on loess soil // Earth Surface Processes and Landforms. 2014. Vol. 40. Iss. 6. P. 741–755. DOI: 10.1002/esp.3673.

38. Florinsky I.V. Digital terrain analysis in soil science and geology. Amsterdam: Elsevier, Academic Press, 2016. 506 p.

39. García-Ruiz J.M., Beguería S., Nadal-Romero E., González-Hidalgo J.C., Lana-Renault N., Sanjuán Y. A meta-analysis of soil erosion rates across the world // Geomorphology. 2015. Vol. 239. P. 160–173.

40. Golden H.E., Lane C.R., Amatya D.M., Bandilla K.W., Hadas R.K., Knightes C.D., Ssegane H. Hydrologic connectivity between geographically isolated wetlands and surface water systems: A review of select modeling methods // Environmental Modelling & Software. 2014. Vol. 53. P. 190–206.

41. Karydas C.G., Panagos P., Gitas I.Z. A classification of water erosion models according to their geospatial characteristics // Digital Earth. 2014. Vol. 7. Iss. 3. P. 229–250. DOI: 10.1080/17538947.2012.671380.

42. Kozlov D.N., Levchenko E.A., Lozbenev N.I. Soil combinations as an object of DSM: a case study in chernozems area of the Russian Plain. In: Arrouays D., Savin I., Leenaars J., McBratney A. (Eds.), GlobalSoilMap – Digital Soil Mapping from Country to Globe. London: CRC Press, 2018. P. 81–88.

43. Minasny B., McBratney A. Digital soil mapping: A brief history and some lessons // Geoderma. 2016. Vol. 264. Part B. P. 301–311.

44. Panagos P., Borrelli P., Poesen J. et al. The new assessment of soil loss by water erosion in Europe // Environmental Science & Policy. 2015. Vol. 54. P. 438–447. DOI: 10.1016/j.envsci.2015.08.012.

45. Panagos P., Borrelli P., Meusburger K. et al. Global rainfall erosivity assessment based on high-temporal resolution rainfall records // Sci Rep. 2017. 7 (1):4175. DOI: 10.1038/s41598-017-04282-8.

46. Pandey A., Himanshu S.K., Mishra S.K., Singh V.P. Physically based soil erosion and sediment yield models revisited // Catena. 2016. Vol. 147. P. 595–620.

47. Renard K., Foster G., Weesies G., McCool D., Yoder D. Predicting soil erosion by water: a guide to conservation planning with the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE). USDA Agriculture Handbook. 1997. 384 p. URL: https://www.ars.usda.gov/ARSUserFiles/64080530/rusle/ah_703.pdf.

48. Revised Universal Soil Loss Equation Version 2 (RUSLE2). User’s reference guide // USDA-Agricultural Research Service. 2008. 430 p. URL: http://fargo.nserl.purdue.edu/rusle2_dataweb/userguide/RUSLE2_User_Ref_Guide_2008.pdf.

49. Van Oost K., Govers G., Desmet P. Evaluating the effects of changes in landscape structure on soil erosion by water and tillage // Landscape Ecology. 2000. Vol. 15. Iss. 6. P. 577–589. DOI: 10.1023/A:1008198215674.

50. Van Rompay A., Verstraeten G., Van Oost K., Govers G., Poesen J. Modelling mean annual sediment yield using a distributed approach // Earth Surface Processes and Landforms. 2001. Vol. 26. Iss. 11. P. 1221–1236.

51. Verstraeten G, Van Oost K, Van Rompaey A, Poesen J., Govers G. Evaluating an integrated approach to catchment management to reduce soil loss and sediment pollution through modelling // Soil Use and Management. 2002. Vol. 18. P. 386–394.


Для цитирования:


Козлов Д.Н., Жидкин А.П., Лозбенев Н.И. Цифровое картографирование эрозионных структур почвенного покрова на основе имитационной модели смыва (северная лесостепь Среднерусской возвышенности). Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2019;(100):5-35. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2019-100-5-35

For citation:


Kozlov D.N., Zhidkin A.P., Lozbenev N.I. Digital mapping of soil cover eroded patterns on the basis of soil erosion simulation model (northern forest-steppe of the Central Russian Upland). Dokuchaev Soil Bulletin. 2019;(100):5-35. (In Russ.) https://doi.org/10.19047/0136-1694-2019-100-5-35

Просмотров: 169


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0136-1694 (Print)
ISSN 2312-4202 (Online)