The role lyncharts in the redistribution of products of anthropogenic soil erosion

Abstract

The paper considers the spatial heterogeneity of the flow of eroded soil material to the foot of the plowed slope and further to the side of the valley in the presence of a lyncahrt resulting fr om mechanical tillage on the lower border of arable land. A small catchment area in the area of intense Chernobyl pollution has been studied, wh ere the po- sition of the lower boundary of the arable land over the past few decades coincides with the upper boundary of the side of the valley. This made it possible to trace the spatial patterns of the distribution of eroded material with stable functioning of the lynchart as an important lithodynamic boundary accumulating and redistributing the slope runoff of sediments. The determination of the volume of material coming from arable slopes was carried out using mathematical modeling of erosion based on a high-precision digital terrain model, climate data, soil erodibility and crop rotations. To assess the intensity of accumulation, 137Cs of Chernobyl origin was used as a reliable tracer. The bulk of the eroded material enters the valley network through a system of slope hollows that concentrate the slope runoff and cut through the valleys. In the areas of the valleys sides outside the runoff concentration zones, the re- deposition of the material mainly depends on the morphology of the lyncahrt, occurs locally and is associated with episodic overflows as a result of the gradual filling of the depression before the lyncart. Under existing conditions, accumulation on the sides of the valley occupies a relatively small share in the total sediment balance of the studied catchment area. Significant changes may occur due to a gradual decrease in the barrier role of the soil as a result of sediment accumulation and climatic changes that contribute to an increase in erosion rates.

References

1.    Арманд Д.Л. Развитие эрозионных процессов на Приволжской возвышенности. В кн.: Сельскохозяйственная эрозия и новые методы ее изучения. М., 1958.
2.    Атлас современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях России и Белоруссии. М.–Минск, 2009.
3.    Барабанов А.Т., Петелько А.И. Факторы склонового весеннего стока на серых лесных почвах в центральной лесостепи // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2023. № 4.
4.    Глазовская М.А. Геохимические основы типологии и методики исследований природных ландшафтов. М., 1964.
5.    Голосов В.Н. Эрозионно-аккумулятивные процессы в речных бассейнах освоенных равнин. М., 2006.
6.    Иванов М.М., Комиссарова О.Л., Кошовский Т.С. и др. Применение полевой гамма-спектрометрии и дозиметрии для исследования осадконакопления на пойме малой равнинной реки в зоне радиоактивного загрязнения // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2021. № 1.
7.    Иванов М.М., Голосов В.Н., Иванова Н.Н. Баланс наносов и миграция 137Cs в зоне Чернобыльского загрязнения: опыт и итоги исследований в бассейне р. Плавы, Тульская область // Геоморф. и палеогеогр. 2023. Т. 54, № 1.
8.    Иванов М.М., Иванова Н.Н. Экспресс-анализ вертикального распределения 137Cs в почве для оценки темпов эрозионно-аккумулятивных процессов в зоне интенсивного радиоактивного загрязнения // Почвоведение. 2023. № 4.
9.    Иванова Н.Н., Голосов В.Н., Беляев В.Р. и др. Экологические последствия перераспределения Чернобыльского загрязнения в различных звеньях эрозионно-русловых систем (на примере бассейна р. Плавы, Тульская область // Экологические аспекты эрозионных и русловых процессов. Межвузовский сборник / Под ред. Р.С. Чалова, М.В. Кумани. М., 2016.
10.    Кошовский Т.С., Жидкин А.П., Геннадиев А.Н. и др. Диагностика, генезис и локализация педоседиментов в пределах малого водосбора (Среднерусская возвышенность) // Почвоведение. 2019. № 5.
11.    Ларионов Г.А. Эрозия и дефляция почв: основные закономерности и количественные оценки. М., 1993.
12.    Литвин Л.Ф. География эрозии почв сельскохозяйственных земель России. М., 2002.
13.    Belyaev V.R., Golosov V.N., Markelov M.V. et al. Using Chernobyl-derived 137Cs to document recent sediment deposition rates on the River Plava floodplain // Hydrol. Proc. 2013. Vol. 27, № 6.
14.    Brown A., Walsh K., Fallu D. et al. European agricultural terraces and lynchets: from archaeological theory to heritage management // World Arch. 2020. Vol. 52(4)
15.    Chartin C., Evrard O., Salvador-Blanes S. et al. Quantifying and modelling the impact of land consolidation and field borders on soil redistribution in agricultural landscapes (1954–2009) // Catena, 2013. Vol. 110.
16.    Curwen E.C. The plough and the origin of strip-lynchets // Antiquity.1939. Vol. 13(49).
17.    Froehlicher L., Schwartz D., Ertlen D. et al. Hedges, colluvium and lynchets along a reference toposequence (Habsheim, Alsace, France): history of erosion in a loess area. Quaternaire // Revue de l’Association française pour l’étude du Quaternaire. 2016. Vol. 27(2).
18.    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 // Geomorph. 2001. Vol. 40, № 3–4.
19.    Sillar B., Sommer U., Davis R. West Dean 2008: Excavation of Bronze Age Lynchets on Little Comber Hill // Arch. Intern. 2008. Vol. 11.
20.    Wischmeier W.H., Smith D.D. Predicting Rainfall Erosion Losses. A Guide to Conservation Planning. 193A Agriculture Handbook № 537. USDA, Washington, DC, 1978.
21.    Wohl E., Brierley G., Cadol D. et al. Connectivity as an emergent property of geomorphic systems // Earth Surf. Proc. and Landf. 2019. Vol. 44, № 1.
22.    Zapata, F. (Ed.). Handbook for the assessment of soil erosion and sedimentation using environmental radionuclides (Vol. 219, pp. 9348054-9). Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2002.
23.    Zhidkin A., Gennadiev A., Fomicheva D. et al. Soil erosion models verification in a small catchment for different time windows with changing cropland boundary // Geoderma. 2023. Vol. 430.