Back to Top

Экспериментальные исследования водного баланса и смыва почвы в лесостепной зоне были начаты отделом гидрологии Института географии АН СССР под руководством М.И. Львовича и А.М. Грина в 1958 г. и вначале проводились в Иванинском районе Курской области. Осенью 1961 г. в связи с организацией Институтом Курской экспериментальной базы на территории Центрально-Черноземного государственного заповедника им. проф. В.В. Алехина и Курской сельскохозяйственной опытной станции начались подготовительные работы по проведению здесь гидрологических исследований. Подготовительные работы заключались в создании воднобалансовых объектов на различных угодьях – естественных и в разной степени затронутых хозяйственной деятельностью. Экспериментальные объекты представляли собой стоковые площадки, малые водосборы, перегороженные плотинами с водосливами, лизиметрические площадки. Уже с весны 1962 г. на первых построенных объектах начались гидрологические наблюдения. Их основу составляли снегомерные съемки, измерение весеннего поверхностного стока, отбор проб на мутность воды. Со временем создавались новые воднобалансовые объекты, расширялся перечень гидрологических исследований. Всего было построено несколько десятков воднобалансовых объектов. Наземные наблюдения в весенние периоды сопровождались практически ежедневной крупномасштабной аэрофотосъемкой с беспилотной модели самолета, разработанной в ИГРАН, оснащенной широкоформатной фотокамерой «Флексарет». Полученные аэрофотоснимки использованы для выявления закономерностей изменения площади снежного покрова в этот период в зависимости от интенсивности снеготаяния и морфологического строения водосбора. Значительное место в полевых работах заняли определение химического состава наносов, изучение структуры испарения в теплый период года. На территории г. Курска были организованы работы по оценке влияния урбанизированных территорий на сток и водный баланс.

Наибольший размах гидрологические исследования приобрели в 1970-е годы. С 1979 по 1990 г. большая часть этих исследований стала осуществляться на водосборах, расположенных непосредственно около городка КБС рядом с д. Панино, а также в г. Курске. После 1990 г. полевые гидрологические исследования практически прекратились.

Особо следует отметить работы, проводившиеся в рамках Международного эксперимента КУРЭКС-88, когда силами сотрудников Института географии АН СССР совместно с гидрологами Института гидрологии Словацкой академии наук и Института водных проблем АН СССР были отобраны образцы почв и в лабораторных условиях определены важные гидрофизические характеристики – коэффициенты влагопроводности и водный потенциал как функции влажности почвы.

В полевых работах в разные годы приняла участия большая часть сотрудников отдела гидрологии (В. Автонеев, А.В. Беляев, Е.А. Барабанова, А.Г. Георгиади, А.С. Гумберт, Л.Я. Джоган, С.В. Долгов, В. Добродеев, А. Ермаков, И.С. Зайцева, В.Л. Земчихина, Л.И. Зернова, Н.Б. Иванова, Е.А. Кашутина, А.М. Кисарова, Л.М. Китаев, Н.И. Коронкевич, З.А. Крылова, Ю.В. Кук, Ю.Н. Куликов, Л.В. Манышкина, А.В. Мелешко, И. Михайлов, С. Псюрниченко, Т.А. Савельева, Е. Седова, В.А. Тюленева, Г.М. Черногаева, Е.П. Чернышев, И.З. Шайдулин, В. Ющак и др.). Особенно необходимо отметить роль Е.П. Чернышева, возглавлявшего в течение многих лет круглогодичные полевые исследования. В этих работах принимали участие и сотрудники других подразделений Института (С.В. Ясинский, Н.А. Барымова), а также других Институтов, в частности С.В. Басс и Г.В. Назаров (Институт озероведения АН СССР). Отдел гидрологии работал в тесном контакте с другими подразделениями ИГРАН СССР, особенно с отделами климатологии, геоморфологии, географии и эволюции почв.

В результате исследований были получены уникальные данные по водному балансу, стоку, смыву почвы с различных естественных, сельскохозяйственных и урбанизированных угодий, разработана динамико-стохастическая модель формирования весеннего склонового стока, дана оценка гидрологической роли различных агротехнических приемов (в том числе различных видов пахоты, мульчирования почвы), влияния  хозяйственной деятельности на водосборах на речной сток. Опубликован целый ряд работ, перечень основных из них приведен ниже. Особо следует выделить «Водный баланс основных экосистем Центральной лесостепи. Материалы экспериментальных исследований» (1974), монографию А.М. Грина «Динамика водного баланса Центрально-Черноземного района» (1965), в которой на основании сопоставления водного баланса и стока рассчитано изменение стока и водного баланса за несколько сотен лет, книги М.И. Львовича, в которых наблюдения на Курском стационаре стали основой для обобщения влияния хозяйственной деятельности на водосборах на речной сток в России и в СССР.

На материалах гидрологических исследований на Курском стационаре защищен целый ряд кандидатских диссертаций (А.М. Грин, Е.П. Чернышев, Ю.В. Кук, В.А. Тюленева, Е.А. Кашутина, Л.М. Китаев). Они составили важную часть докторских диссертаций А.М. Грина, Н.И. Коронкевича, С.В. Ясинского.

В 1987/1988 и в 1990/1991 гидрологи­ческие годы (начинающиеся в октябре) в рамках Всемирной программы исследования климата осуществлялась серия международных экспериментов КУРЭКС (Курский эксперимент) по программе «Гидрология и атмосферные процессы» и в рамках двустороннего сотрудничества между Российской академией наук и НАСА (Krenke, Green, Georgiadi, 1990). Основная цель состояла в параметризации подсеточных процессов влаго- и теплообмена в масштабе ячейки модели климата (10000 – 20000 км2), которая была использована и для картирования водного и теплового балансов. Экспе­рименты серии КУРЭКС продолжили ряд аналогич­ных экспериментов, проведенных в США, Франции и других странах. Они базировались на Курской биосферной станции Института географии АН СССР. Институт явился базовым учреждением в разработке логистики и научного содержания программы.

Научная программа исследований имела комплексный характер и наряду с элементами водного и теплового баланса включала изучение целого спектра их факторов (растительность, почва и др.).

В качестве объекта экспери­ментальных исследований были выбраны речные бассейны разного порядка системы Днепра: р. Сейм до Рыльска и Льгова (бассейны масштаба ячейки модели климата) и верховья реки Полной, где размещались основные экспериментальные объекты (рис. 1). Такой гидрологический подход вполне оправдал себя и используется во многих крупных международных программах.

В экспериментах участвовало до 200 специалистов из 25 институтов СССР (включая Институт географии АН СССР – координатора экспериментов, Ин­ститут физики атмосферы АН СССР, Институт водных проблем АН СССР, Институт радиотехники и электроники АН СССР, Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Государственный гидрологический институт, Агрофизический институт и других, а также из более чем десятка ин­ститутов и университетов Польши, ГДР, Чехословакии, Бол­гарии, Венгрии, Китая, Вьетнама, Кубы, США, Японии и других стран).

а

б

 

 

 

Рис. 1. Основные экспериментальные участки в окрестностях Курской биосферной станции ИГ РАН (а) и расположенные вокруг нее типичные сельскохозяйственные ландшафты (б).

 

 

Программа эксперимента основывалась на следующих принципах (Krenke, Green, Georgiadi, 1990).

1. Комбинации посто­янных сетевых наблюдений со специально организованными экспериментальными участка­ми.

2. Параметризация процессов и подбор коэффициентов в моделях дифференцированы по геосистемам (ландшафтным выделам): соответственно наблюдение размешались не по равномерной сети, а по основным типам природно-антропогенных геосистем. Это позво­лило сгруппировать наблюдения по экспериментальным участкам, где внутренние разли­чия целиком определялись различиями в геосистемах.

3. Комбинации физических и биофизических измерений для вскрытия механиз­ма процессов.

4. Комбинации спутниковых, авиационных и наземных маршрутных и точеч­ных измерений.

5. Синхронизации спектрометрических, метеорологических, гидроло­гических (включая детальные определения водно- и теплофизических свойств почвы, в том числе в мерзлом состоянии) и фитометрических измерений; на­ряду с “вложенными” экспериментальными участками использовался “вложенный” вре­менной интервал интенсивных наблюдений в разгар вегетационного сезона (40 дней, с 10 июня по 20 июля).

6.Исследование и учет пространственной изменчивости процессов внутри каждой из элементарных геосистем.

Результаты гидрологической интерпретации экспериментальных измерений и их использования для картирования элементов водного баланса и моделирования процессов были опубликованы в журналах и тематических сборниках в России, а также за рубежом (Georgiadi, Yasinski, et.al., 1990 и др.), в том числе в виде отдельного выпуска международного журнала (Remote Sensing Reviews, 1998).

Опыт организации и проведения экспериментов серии КУРЭКС был использован в дальнейшем при подготовке и реализации таких крупных международных программ как Сибирский региональный проект Глобального эксперимента по исследованию круговоротов энергии и воды в Азии и Инициатива Партнерства в Области Наук о Земле в Северной Евразии. Становлению этих программ способствовали научно-технические связи, установленные в процессе подготовки и проведения экспериментов серии КУРЭКС между российскими и зарубежными специалистами.

 

Основные публикации

 

Басс С.В., Грин А.М., Назаров Г.В. Еще раз о расчетах изменений речного стока под влиянием земледелия // Метеорол и гидрол. 1965. №8.

Водный баланс основных экосистем Центральной лесостепи. Материалы экспериментальных исследований. М., Ин-т географии Ан СССР. 1974. Ч. 1, 282 с. Ч. 2, 134 с.

Георгиади А.Г. , Милюкова И.П. Влияние внутриландшафтной неоднородности водно-физических свойств чернозема на составляющие его водного режима // Почвоведение. 1997. № 4. С. 500-504.

Георгиади А.Г., Долгов С.В. Пространственная структура внутрисезонных изменений влагозапасов почвы в центральной части лесостепной зоны // Гидрологические исследования. Москва, Российская академия наук, 1992. С. 90-100.

Георгиади А.Г., Мелешко А.В. Особенности пространственно-временной изменчивости влажности почвы в центральной части лесостепной зоны // Изв. РАН, сер. геогр. 1992. №. 1. С. 90-99.

Георгиади А.Г., Онищенко В.Г. Термодинамическое состояние влаги в антропогенно измененном черноземе // Почвоведение. 1994. №1. С. 61-66.

Грин А.М. Динамика водного баланса Центрально-Черноземного района. М., Наука, 1965.

Грин А.М. Особенности формирования поверхностного стока на различных угодьях лесостепной зоны Европейской части СССР // Изв. АН СССР, сер. географ. 1961. №1.

Грин А.М. Савельева Т.А., Чернышев Е.П. Структура водного баланса основных естественных экосистем центральной лесостепи и ее связь с биологической продуктивностью // Изв. АН СССР, сер. географ. 1972. №2.

Грин А.М. Современный и перспективный водный баланс Центрально-Черноземных областей // Изв. АН СССР, сер. географ. 1962. №6.

Грин А.М., Коронкевич Н.И., Савельева Т.А., Чернышев Е.П. Накопление почвенной влаги и борьба с эрозией в Центрально-Черноземных областях // Тр. Курской госуд. сельскохоз. опытной станции. 1970. Т.VI. Вып. 1.

Грин А.М., Назаров Г.В. Особенности водопроницаемости почв лесостепной зоны Европейской части СССР // Изв. ВГО. 1965. Т. 97. №2.

Долгов С.В. Пространственно-временные особенности гидрологического функционирования зоны аэрации черноземов (на примере бассейна р.Сейм) // Почвоведение, 1999. № 11. С. 1-13.

Долгов С.В. Гидрологические последствия изменений хозяйственной деятельности в Курской области // Известия РАН. Серия географ., 2002, № 5. С. 72–82.

Кашутина Е.А. Изменение влагооборота в почвенной толще черноземов лесостепи при различных вариантах гидротермического режима.//Изв.РАН, сер.геогр. 2001, №3. C. 83-90.

Кашутина Е.А. Пространственная изменчивость влагооборота в лесостепи Русской равнины // Изв.РАН, Сер.геогр. 2003, №2. C. 93-102.

Кашутина Е.А. Пространственная изменчивость влажности почвы и осадков на микромасштабном уровне. // Географо-гидрологические исследования. М., 1992. C. 100-107.

Китаев Л.М. Гидрологическая оценка урбанизированных территорий // Изв. РАН, сер. географ. 1995. №3. С. 81-89.

Коронкевич Н.И. Водный баланс Русской равнины и его антропогенные изменения. М. Наука, 1990. 205 с.

Львович М.И. Вода и жизнь. М., Мысль, 1986. 256 с.

Львович М.И. Мировые водные ресурсы и их будущее. М., Мысль, 1974. 448 с.

Львович М.И. Чернышев Е.П. Закономерности водного баланса и вещественного обмена в условиях города // Изв. АН СССР, сер. географ. 1985. №3. С. 23-29.

Назаров Г.В. Водопроницаемость мерзлых почв в условиях Центрально-Черноземной области // Изв. ВГО.1969. Т.101. №3.

Назаров Г.В. Чернышев Е.П. Весенний сток с естественных угодий и сельскохозяйственных полей // Изв. ВГО. 1965. Т. 97. Вып. 3

Савельева Т.А. Некоторые итоги исследования изменения структуры испарения и урожая под влиянием агротехнических мероприятий // Тр. Курской госуд. сельскохоз. опытной станции. 1970. Т. VI. Вып. 1.

Степи Русской равнины. Состояние, рационализация аграрного состояния. М., Наука, 1994. 224 с.

Чернышев Е.П. Гидрологические особенности смыва почвы в Центрально-Черноземных районах // Изв. ВГО. 1972. №4.

Чернышев Е.П. Особенности эрозии и выноса питательных веществ в Центральной лесостепи // Изв. АН СССР, сер. географ. 1968. №1.

Чернышев Е.П., Барымова Н.А. Ландшафтные аспекты структуры и трансформации склонового стока и связанного с ним вещественного обмена ( на примере речных систем Центральной лесостепи) // Изв. РАН, сер. географ. 1992. №5. С.41-55.

Чернышев Е.П., Иванова Н.Б. Потери органических и минеральных веществ почвами центра и юга Русской равнины при снеготаянии // Почвоведение. 1993. №2. С.73-83.

Ясинский С.В. Пространственная неоднородность и водоотдача снежного покрова на склонах водосборов малых рек центральной лесостепи // Малые реки России. М.: МЦ ГО РФ. 1994. С. 207-229.

Ясинский С.В., Гусев Е.М. Динамико-стохастическое моделирование процессов формирования весеннего склонового стока на малых водосборах // Почвоведение. 2003. №7. С.847-861.

Ясинский С.В., Гусев Е.М. Кашутина Е.А. Эффективность агроприемов в управлении гидрологическими процессами на малых водосборах в период весеннего снеготаяния // Почвоведение. 2008. № 3. С.321-329.

  1. G. Georgiadi, S. V. Yasinsky, A. V. Meleshko, L. M. Kitaev & V. L. Shadrin (1990) Temporal and spatial variability of soil moisture reserves in a forest-steppe landscapes (based on KUREX-88 experiment). – In: Proc. of the Ljubljana Symp. April, 1990. IAHS Publ. No.191, 25-32

Georgiadi A.G., Dolgov S.V., Kashutina E.A., Kitaev L.M., Dobrodeev V.G. Intergeosystem, Intrageosystem and Regional Variability of soil moisture for Kursk model region. Remote Sensing Reviews, 1998, Vol. 17, 239-250.

Georgiadi A.G., Milyukova I.P. Kashutina E.A. The intra- and interlandscape heterogenety on water cycle at ²’soil-vegetation-atmospere² system. // Annales Geophysicae, Part II, Oceans, Atmosphere, Hydrology & Nonlinear Geophysics. Suppl. II to Vol.12. P. 343.

A.N. Krenke&A.M. Grin&A.G. Georgiadi (1990) KUREX-88 – Hydrology and Atmospheric Processes Experiment. Regionalization in Hydrology (Proceedings of the Ljubljana Symposium, April 1990). IAHS Publ. no. 191, Part 2, 1990, 1-17.

Krenke A.N., Kashutina E.A. The application of one-dimensional SVAT model to the calculation of water cycle components in the forested steppe of the Russian Plaine. // Annales Geophysicae, Part II, Oceans, Atmosphere, Hydrology & Nonlinear Geophysics. 1995. Suppl. IIto Vol.13. P. 476.