Статья

Статья История формирования и эволюция почв лесостепи в голоцене

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-29

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 11.11.2024



История формирования и эволюция почв лесостепи в голоцене

А.Б.Ахтырцев, Б.П.Ахтырцев, Л.Я. Яблонских

Вторая половина XX в. ознаменовалась активизацией исследований на стыке археологии и почвоведения, начатых на рубеже XIX и XX столетий [11, 6, 7, 5]. Уже в этих работах подчеркивалось важное значение совместных исследований археологов и почвоведов для решения проблем как археологии, так и почвоведения. Затем интерес со стороны почвоведов к изучению археологических объектов как памятников природы несколько уменьшился и немногочисленные работы в этом направлении велись с целью выяснения эволюции отдельных типов почв. Перелом в развитии совместных исследований археологов и почвоведов наступил в 60-70 гг., когда ряд ученых показали их важную роль для реконструкции былых ландшафтов и условий существования древнего человека, понимания взаимодействия человеческого общества с природой, а также последствий этого взаимодействия.

Интенсивное развитие совместных почвенно-археологических исследований характерно для последних 25-30 лет. В них участвуют большие коллективы археологов и почвоведов в Воронежском, Московском, Иркутском университетах, институте географии РАН, Институте фундаментальных проблем биологии РАН, Институте почвоведения и агрохимии СО РАН и других ВУЗах и научных учреждениях. Появилось много публикаций, в которых на основе изучения палеопочв археологических памятников освещаются вопросы истории формирования и эволюции почв и почвенного покрова, а также проблемы развития человеческого общества в разных природных зонах, реконструируются палеоэкологические условия жизни и хозяйственной деятельности древнего человека, его воздействия на окружающую среду, рассматриваются вопросы интеграции палеопочвоведения с археологией.

Комплексные исследования погребенных почв проводятся за рубежом. Существенное повышение результативности совместных работ археологов и почвоведов в современный период обусловлено комплексным характером изучения археологических памятников как памятников природы, хранящих в зашифрованном виде в палеопочвах бесценную информацию о природной среде существования и хозяйственной деятельности человека в разные археологические эпохи. Расшифровка этой информации, заключенной в достоверном фактическом материале, полученном при исследовании точно датированных археологических объектов, позволила, с одной стороны, установить состояние почвенного покрова и по нему реконструировать палеоэкологическую обстановку существования человека в конкретном регионе и в определенное время, c другой стороны – уточнить существующие представления о хозяйственной деятельности человека и роли этих условий в формировании, функционировании и исчезновении этносов прошлого [2, 8, 9, 10].

Развитие комплексных почвенно-археологических исследований в настоящее время достигло такого уровня, когда возникла возможность оформления нового междисциплинарного направления на стыке археологии и почвоведения, основы которого закладывались на рубеже XIX и XX вв. В.В. Докучаевым, В.А. Городцовым и их последователями. Необходимость этого стала очевидной для многих ученых, считавших, что для реконструкции истории развития древних обществ, их экономики, социальной организации в доисторическую и исторические эпохи крайне важным является познание взаимодействия человека и природной среды [10].

Существенный вклад в развитие этого междисциплинарного направления принадлежит воронежским археологам и почвоведам, материалы исследований которых заложили основы для его становления. Подробное обоснование создания археологического почвоведения приведено в монографиях В.А. Демкина “Палеопочвоведение и археология” [8] и М.И. Дергачевой “Археологическое почвоведение” [9]. В них подчеркнута значимость реконструкций природной среды для понимания развития человека и человеческого общества, показано, что почва обладает максимальной способностью сохранять наибольшее количество информации о совокупном взаимодействии всех компонентов и о природной среде в разные эпохи голоцена.

По реликтовым признакам погребенных почв представляется возможность решать вопросы адаптации и взаимоотношения человека с окружающей средой. Поэтому в центре археологического почвоведения была и остается палеопочва разных археологических эпох, а объектами исследования – археологические памятники с погребенными почвами. В их исследованиях все большее место должны занимать вопросы историко-социологических и палеогеографических реконструкций. Все это вызывает необходимость дальнейшего объединения усилий археологов и почвоведов для совместной работы на археологических памятниках в различных регионах страны, изученность которых в этом плане весьма неодинакова и в большинстве случаев совершенно недостаточна. Поэтому региональные исследования должны получить новый импульс в современный период.

Примером практического осуществления такого объединения служат длительные почвенно-археологические работы, выполняемые в археологической экспедиции Воронежского университета, где решаются проблемы и археологии и почвоведения [2].

В современный период решение проблемы истории формирования и эволюции почв в голоцене опирается на использование фактических материалов, полученных на основе комплексных почвенно-археологических исследований почв, погребенных под археологическими памятниками. Совместные исследования с археологами в 1984-1998 гг. дали большой материал для познания истории формирования и эволюции основных типов почв Среднерусской лесостепи и, в частности, гидроморфных почв.

Сравнительное изучение погребенных и фоновых почв с использованием почвенно-археологического, сравнительно-географического и сравнительно-аналитического методов, результаты которого опубликованы в ряде наших paбот в последние 15 лет, свидетельствуют о сложной истории развития гидроморфных почв, обусловленной непостоянством ландшафтно-экологических условий Среднерусской лесостепи с конца плейстоцена до нашего периода [23, 24, 25].

Новейшие палеогеографические исследования показывают, что в конце плейстоцена и древнем голоцене в этом регионе были распространены перигляциальные ландшафты и развивалось криогенное почвообразование [14, 15, 17, 19, 20, 21].

В интервале 10-8 тыс. л.н. они сменяются лесостепными ландшафтами из березово-сосновых лесов с примесью дуба и гидроморфных луговых формаций. На протяжении древнего и раннего голоцена происходили заметные колебания гидротермического режима с продолжительностью от 300 до 700 лет. В этот период на низменных равнинах формировался гидроморфный почвенный покров из лесолуговых глеевых, луговых и болотных почв. На бореально-атлантическом рубеже произошло похолодание климата и усилилось выщелачивание почв. В атлантический период с оптимальным соотношением тепла и влаги, умеренной динамикой термических показателей наибольшее увеличение температуры и осадков в бассейне Дона составляло 1о и 50-100 мм по сравнению с современными [14]. В благоприятных гидротермических условиях при слабой дренированности территории интенсивно развивалось гидроморфное и полугидроморфное почвообразование, которое по мере изменения экологических условий и нарастания расчлененности водоразделов частично трансформировалось в автоморфное. На месте распространения современных лесостепных и степных черноземов к концу атлантического периода образовались черноземно-луговые, лугово-черноземные палеопочвы и палеочерноземы карбонатные слабозасоленные.

В период 7-5 тыс. л.н. отмечались три этапа аридизации климата, сменявшиеся фазами более влажного климата [20]. Направленность почвообразования также менялась и периоды выщелачивания сменялись периодами капиллярного подъема грунтовых вод в почвенный профиль, что приводило к развитию гидроморфизма, засоления и окарбоначивания почв. На низменных равнинах доминировали почвы лугового ряда с признаками засоления, осолонцевания и высокой карбонатности [2].

На атлантико-суббореальном рубеже произошло интенсивное похолодание и максимальное продвижение лесной растительности на юг [20, 21], закончившееся 4200 лет назад. В суббореальный период, к которому относится эпоха бронзы с хорошо сохранившимися археологическими памятниками 4-3-тысячелетнего возраста, в Среднерусской лесостепи отмечалось два суббореальных похолодания (5.3-4.5 и 3.5-2.9 тыс. л.н.) и два потепления (4.5-3.5 и 2.9-2.5 тыс. л.н.). Во время потепления среднегодовые температуры и суммы осадков были близки к современным, лесостепной ландшафт сохранялся [19]. К концу эпохи бронзы произошло расширение площади дубрав и ландшафты приобрели облик, близкий к современному облику ненарушенных хозяйственной деятельностью ландшафтов лесостепи.

На фоне изменений экологических условий в лесостепи развивался процесс формирования и эволюции почвенного покрова и гидроморфных почв. Исследование почв под курганами, оборонительными земляными валами разного возраста (от 4 до 1 тыс. лет), свидетельствует о том, что в эпоху бронзы фоновыми компонентами палеопочвенного покрова были: на дренированных водоразделах Среднерусской и других возвышенностей - палеочерноземы карбонатные засоленные под луговостепной растительностью и серые лесостепные палеопочвы в дубравах, черноземно-луговые и лугово-черноземные карбонатные солонцевато-засоленные палеопочвы на недренированных низменных равнинах и слабодренированных водораздельных участках возвышенностей [1]. Кроме того, в структуре почвенного покрова присутствовали черноземно-луговые палеосолонцы.

В распространении палеопочвенного покрова Среднерусской лесостепи прослеживаются зональные и фациальные особенности и региональные географические закономерности, обусловленные высотной и экспозиционной дифференциацией палеопочв на возвышенностях и их склонах, на низменных равнинах и террасах рек, неоднородностью растительности в прошлом, разнообразием почвообразующих пород, состава и глубины залегания грунтовых вод и др. факторов. В эпоху бронзы на дренированных возвышенных пространствах доминировали палеочерноземы карбонатные слабозасоленные тяжелого гранулометрического состава, которые явились предшественниками современных черноземов типичных и выщелоченных Окско-Донской лесостепной почвенной провинции. Они прошли стадию гидроморфного развития в атлантическом периоде, реликтовые признаки которого (карбонатная пропитка всего почвенного профиля, его засоление легкорастворимыми солями и гипсом с максимальным выражением в верхнем горизонте, журавчики карбонатов кальция и железисто-марганцевые конкреции в нижней части профиля, накопление гумуса гуматного типа) сохранились в палеочерноземах эпохи бронзы.

Период 3900-3500 л.н. отличался более влажными условиями и сменой во времени растительных сообществ злаково-разнотравных степей лесостепными ландшафтами [20]. Происходило усиление выщелачивания карбонатов кальция и процесса гумификации палеочерноземов. Содержание сохранившегося гумуса в погребенных палеочерноземах этого времени достигло 4%. Состав его гуматный с отношением Сгк: Сфк: =2.2. В самом начале срубного времени (в аридном ХV в. до н.э.) отмечалось оживление соленакопления и увеличение количества солей до 0.4-0.6% (в том числе токсичных - до 0.11-0.16%). Однако этап соленакопления был коротким и аридные условия снова сменились более влажными. Они благоприятствовали формированию лесостепных ландшафтов на протяжении 3400-2900 лет назад, с возрастанием роли разнотравно-злаковых сообществ в отрезок времени 2900-2500 лет назад. В этих экологических условиях на фоне усиливающегося дренажа местности палеочерноземы карбонатные слабозасоленные постепенно эволюционировали по элювиальному типу. В субатлантическом периоде ландшафты приобрели стабильные современные черты. Гумусовый горизонт палеочерноземов был промыт от миграционных форм карбонатов, а из солей в нем к концу 1 тыс. до н.э. сохранился лишь гипс в малых количествах. Возросла мощность гумусового горизонта и содержание сохранившегося в погребенных почвах гумуса (до 4.5-5%). Палеочерноземы по своим диагностическим признакам были уже близки к современным черноземам. Эволюция почв в последние 2000-2200 лет продолжалась в том же направлении. В конечном итоге палеочерноземы карбонатные слабозасоленные эпохи бронзы с мощностью горизонтов А + АВ = 55-63 см трансформировались в современные черноземы типичные и выщелоченные средне- и многогумусные с мощностью гор. А + АВ = 75-92 см.

Комплексными почвенно-археологическими исследованиями установлено, что в типичной и южной лесостепи Окско-Донской равнины гидроморфное почвообразование имело и имеет в настоящее время более яркое проявление, чем на Среднерусской и других возвышенностях в тех же ландшафтных подзонах. В эпоху бронзы на низменных равнинах фоновыми компонентами структуры почвенного покрова были гидроморфные и полугидроморфные почвы разной степени засоления и солонцеватости.

Уже к середине II тыс. до н.э. в типичной и южной лесостепи Окско-Донской равнины сложился сложный контрастный почвенный покров, в структуре которого доминировали черноземно-луговые и лугово-черноземные палеопочвы. Наиболее широкое распространение имели полноразвитые полугидроморфные лугово-черноземные карбонатные слабозасоленные среднемощные палеопочвы, хорошо сохранившиеся до настоящего времени под многочисленными курганами-могильниками эпохи бронзы на междуречных водоразделах. Мощность их колебалась в пределах 65-76, а на пологих склонах – 45-60 см. Наличие миграционных форм карбонатов по всему профилю и железисто-марганцевых конкреций в его нижней части, слабая засоленность, очень постепенное уменьшение содержания гумуса в пределах гор. [А] и [АВ], его гуматный состав, однородность гранулометрического и валового химического состава, морфологическое строение профиля подтверждают, что рассматриваемые палеопочвы формировались под растительностью луговой степи в условиях теплого, влажного климата и неглубокого залегания уровня грунтовых вод, подтягивание которых к поверхности и испарение способствовали пропитке почвенных горизонтов карбонатами и слабому накоплению легкорастворимых солей.

В комплексе с этими почвами значительно шире, чем теперь, были распространены лугово-черноземные карбонатные солонцевато-засоленные почвы. Они отличались большей плотностью, трещиноватостью, хуже выраженной структурой, наличием выцветов солей и характеризовались сульфатным кальциево-на- триевым в гор. [А] и сульфатным магниевонатриевым в остальной части профиля засолением.

Изученные подкурганные палеопочвы отражают состояние почвообразования, свойственное атлантическому периоду с наиболее влажным и теплым климатом на протяжении всего голоцена и началу суббореального периода. Они свидетельствуют о том, что с ранних эпох голоцена на Окско-Донской равнине почвы развивались в гидроморфных условиях с накоплением гумуса гуматного типа. В эпоху бронзы они достигли стадии полноразвитых лугово-черноземных почв, которые в целом были менее мощные и выщелоченные, более карбонатны, засолены и солонцеваты, чем современные почвы.

Сопоставление лугово-черноземных палеопочв эпохи бронзы с почвами, погребенными под курганами 3.5-1 тыс. лет назад, и современными лугово-черноземными почвами дает основание утверждать, что их дальнейшая эволюция в условиях общего похолодания и значительной влажности климата, наступивших в субатлантический период, шла по пути усиления выщелачивания и увеличения мощности почв. Это привело к трансформации их в лугово-черноземные обычные мощные тучные и среднегумусные почвы, которые являются главным компонентом современного почвенного покрова южной части Окско-Донского плоскоместья.

Приведенный обзор обширных материалов почвенно-археологических исследований свидетельствует о том, что в Европейской лесостепи в почвообразовании на протяжении голоцена, особенно в атлантический период, важную роль играл гидроморфный процесс. Его проявление было неодинаковым на дренированных возвышенностях и низменностях лесостепи Русской равнины.

На возвышенностях продолжительность и интенсивность гидроморфного процесса была меньшей и формировавшиеся гидроморфные и полугидроморфные почвы уже к эпохе бронзы трансформировались в черноземы карбонатные слабозасоленные с остаточными признаками гидроморфизма. Дальнейшая их эволюция была связана с неоднородными колебательными изменениями природных условий, усилением дренированности территории, что способствовало прогрессирующему развитию автоморфного процесса, нарастанию выщелачивания, мощности и гумусированности почвенного профиля. Лишь вмешательство человека (слабое начиная с эпохи бронзы, интенсивное в последние столетия) осложнило этот процесс и вызвало антропогенную деградацию черноземов. Общая схема эволюции черноземов на рассматриваемой территории на протяжении голоцена представляется на основе существующих фактических материалов предположительно в таком виде: гидроморфные и полугидроморфные аналоги черноземов (атлантический период) – черноземы карбонатные слабозасоленные (суббореальный период) – черноземы типичные и выщелоченные (конец суббореального и субатлантический период).

На низменных равнинах в условиях большего увлажнения преимущественно из-за близкого к поверхности залегания грунтовых вод на недренированных междуречьях развитие почв осуществлялось по схеме: гидроморфные и заболоченные почвы лугового ряда (атлантический период) – черноземно-луговые и лугово-черноземные карбонатные разной степени засоления и солонцеватости почвы (суббореальный период) – полугидроморфные лугово-черноземные и гидроморфные черноземно-луговые современные почвы с комплексом почв западинных ландшафтов (субатлантический период).

На протяжении голоцена (по крайней мере с атлантического периода и до настоящего времени) в структуре почвенного покрова имели место гидроморфные солонцы и засоленные почвы. Доля их участия менялась вместе с колебательными изменениями гидротермических и других природных условий. Нами обнаружены и детально изучены гидроморфные солонцы и солонцеватые почвы под курганами эпохи бронзы в пределах Окско-Донской равнины. Объектами исследований послужили черноземно-луговые корковые карбонатные солончаковатые палеосолонцы и лугово-черноземные солонцеватые палеопочвы.

Установлено, что около 4000 л.н. в лесостепи Окско-Донской равнины были широко распространены полноразвитые гидроморфные палеосолонцы. Под курганами, сооруженными в период 3400-3600 л.н., обнаружены полугидроморфные карбонатные солонцеватые среднезасоленные палеопочвы с мощностью горизонтов [Aк]+[АВк] = 50-60 см. Современные почвы на водораздельных пространствах вокруг курганов представлены лугово-черноземными мощными (А + АВ = 83-97 см) среднегумусными (7-8.5%) и черноземно-луговыми тяжелосуглинистыми и глинистыми почвами.

Сходство основных морфологических признаков погребенных и фоновых почв свидетельствует о том, что формирование палеосолонцов, начавшееся в атлантический период, было обусловлено наложением солонцеобразования на ранее развивавшийся черноземно-луговый процесс. Гумусовый профиль палеосолонца имеет черты сходства и унаследован от черноземно-луговой палеопочвы, а солонцеватой палеопочвы близок лугово-черноземной карбонатной палеопочве, отличаясь большей плотностью сложения, трещиноватостью и призмовидностью структуры. По сравнению с фоновыми почвами они отличаются меньшей мощностью гумусового профиля (50-60 см). Генетическая связь рассматриваемых почв подтверждена результатами сравнительно-аналитических исследований. Черноземно-луговые палеосолонцы имеют глинистый крупнопылевато-иловатый гранулометрический состав с очень слабо выраженным выносом ила из верхнего горизонта. Общая степень дифференциации почвенного профиля по илу равна 1.07, тогда как в солонцеватой палеопочве – 1.16, фоновой лугово-черноземной почве – 1.19, в современных черноземно-луговых солонцах колеблется в зависимости от степени осолодения в пределах 1.67-2.21. Такое изменение степени дифференциации свидетельствует о нарастании элювиирования почв, а в солонцах и осолодения во второй половине голоцена и особенно в субатлантическом периоде. Оно затронуло также почвенную массу курганных насыпей, в которой коэффициент дифференциации по илу достиг 1.13-1.26. Очень слабая дифференциация палеосолонцов, законсервированных под курганами около 4000 л.н. – еще одно свидетельство в пользу заключения о том, что они формировались по черноземно-луговым палеопочвам с недифференцированным профилем.

Черноземно-луговые палеосолонцы имеют ореховато-призмовидную структуру с высоким содержанием структурных отдельностей крупнее 10 мм (62-71% в верхней половине профиля). Водопрочность агрегатов очень низкая. Сумма водопрочных агрегатов крупнее 1 мм в гумусовом профиле уменьшается с глубиной от 5 до 1%, размером 1-0.5 мм от 5 до 3% и размером 0.5-0.25 мм увеличивается от 17 до 23%. Выход пыли при мокром рассеве составляет 73-81%.

Физические свойства палеосолонцов плохие. Величина объемной массы колеблется от 1.41-1.43 в гор. [AB1к] до 1.47-1.53 г/см3 в гор. [B1к] и С. Удельная масса увеличивается с глубиной с 2.63 до 2.74 г/см3 , а общая порозность колеблется в пределах 46-44%. По этим показателям они мало отличаются от современных черноземно-луговых солонцов, у которых средние величины объемной и удельной массы, общей порозности меняются вниз по профилю в пределах 1.40-1.54 г/см3, 2.65-2.73 и 42-48%. Лишь в надсолонцовом горизонте А1, обогащенном гумусом (6-9%), эти показатели лучше и составляют соответственно 1.15-1.25 г/см3 , 2.56-2.60 и 51-56%.

Валовой химический состав черноземно-луговых палеосолонцов характеризуется большой однородностью по генетическим горизонтам. Содержание основных оксидов в пересчете на прокаленную бескарбонатную массу колеблется в узком интервале: SiO2 70-71, R2О3 19-19.5, CaO 1.8-2.1, MgO 2-2.4, К2О 2.5-2.7, Na2О 1.1-1.3%. Аналогичный состав имеют черноземно-луговые солонцеватые палеопочвы. Для современных черноземно-луговых солонцов отмечается увеличение содержания SiO2 на 2-5% и уменьшение R2O3 в надсолонцовом горизонте по сравнению с остальной частью почвенного профиля. Среднее содержание оксидов в надсолонцовом горизонте составляет: SiO2 72-73, R2O3 17-18, CaO 1.9-2.1, MgO 2.1-2.2, К2О 2.3-2.4, Na2O 1.5-1.6%, а в остальной части профиля (до глубины 150 см) колеблется в пределах: SiO2 67-69, R2O3 20.9-21.7, CaO 1.9-2.4, MgO 2.7-2.9, К2O 2.4-2.6, Na2O 1.5-1.7%.

Таким образом, сопоставление гранулометрического и валового химического состава разновозрастных почв свидетельствует о том, что осолонцевание черноземно-луговых палеопочв не сопровождалось дифференциацией минеральной части их профиля. Она возникла в более позднее время по мере развития процессов выщелачивания, а в некоторых случаях и осолодения. Многие современные лугово-черноземные и черноземно-луговые почвы Окско-Донской равнины характеризуются наличием элювиального по содержанию ила и оксида магния слоя. Он имеется и в фоновых почвах около изученных курганов. Видимо, это связано с осолонцеванием их в конце первой половины голоцена и последующим рассолонцеванием и выщелачиванием в более позднее время.

В первой четверти II тыс. до н.э. гумусовый профиль в черноземно-луговых палеосолонцах имел мощность около 50 см. Содержание гумуса в нем постепенно снижалось с глубиной от 3.1 до 2%, а запас гумуса составлял 193 т/га. Лугово-черноземная солонцеватая палеопочва, погребенная под курганом около 3.5 тыс. л.н., отличалась большей мощностью гумусового профиля, содержанием (4.3-3.2 в гор. [Aк] и 3.1-2.2% в гор. [АВк]) и запасом (234 в слое 0-50 см и 326 т/га в слое 0-75 см) гумуса.

В соответствии с системой показателей гумусного состояния почв [18] черноземно-луговые палеосолонцы характеризуются средним запасом гумуса в метровой толще (344 т/га) и постепенно убывающим профильным распределением его. Степень гумификации органического вещества высокая (30%). Тип гумуса гуматный с очень низким содержанием “свободных” гуминовых кислот (4-6% от суммы ГК), высоким – ГК, связанных с кальцием (67-77%) и прочносвязанных (19-28%), средним – негидролизуемого остатка (54-56%). В групповом составе гумуса характерно преобладание гуминов и низкое содержание фульвокислот.

Отношение Сгк: Сфк = 1.7-1.9.

В фракционном составе гуминовых кислот, на долю которых приходится 28-30% от общего углерода органического вещества, доминируют гуматы кальция. Состав фульвокислот характеризуются почти равным соотношением подвижных ФК (39-45% от суммы ФК) и фульватов кальция (38-43%) и значительно меньшим содержанием третьей фракции (17-21%).

Почва курганной насыпи отличается от подкурганного палеосолонца несколько большим содержанием гумуса в верхней ее части, что обусловлено влиянием степной растительности, произраставшей на кургане до распашки. По групповому и фракционному составу гумуса отношению Сгк : Сфк она аналогична гумусовому горизонту палеосолонца. Это, наряду с другими диагностическими показателями, свидетельствует о том, что курган был насыпан почвенной массой из гумусовых горизонтов палеосолонцов.

Для современных черноземно-луговых солонцов присуще высокое содержание гумуса в гор. A1A2 (6.5-9%), но мощность этого горизонта мала и количество гумуса резко падает до 4-3% в гор. B1 и 1.5-2% в слое 40-50 см. Запас гумуса в метровой толще почвы составляет 295-320 т/га. Тип гумуса – гуматный с очень высокой степенью гумификации органического вещества, очень низким содержанием “свободных” ГК (10-2% от суммы ГК), высоким – ГК, связанных с кальцием (66-76%) и очень высоким – прочно связанных ГК (20-24%). Лишь в надсолонцовом горизонте отмечается небольшое увеличение (до 18% от суммы ГК) “свободных” ГК и уменьшение степени гумификации органического вещества. В целом состав гумуса палеосолонцов и современных солонцов имеет большое сходство с гумусом черноземно-луговых почв.

Черноземно-луговые палеосолонцы имеют значительную реальную емкость катионного обмена, которая составляет 30-34 в гумусовом профиле и 23-25 мг-экв/100 г в материнской породе. Соотношение обменных катионов резко меняется по генетическим горизонтам. В верхнем солонцовом горизонте с максимальным содержанием обменного натрия (7 мг-экв/100 г или 20-21% от РЕКО) доля кальция меняется от 26 до 33, а магния – от 53 до 47% к сумме обменных катионов. В средней части профиля степень солонцеватости уменьшается до слабой и доля натрия падает до 6-9% от РЕКО, а магния – до 34-36%, кальция увеличивается до 55-60%. Материнская порода средне солонцеватая, доля кальция, магния и натрия в ней составляет 29,57 и 14% соответственно.

Лугово-черноземные солонцеватые палеопочвы отличаются большей РЕКО (35-42 мг-экв/100 г), меньшей долей обменного натрия (7-10%) и магния (25-41%) и увеличением доли кальция (53-67%) в ней. Палеосолонцы и солонцеватые палеопочвы карбонатны с поверхности. Количество СаСО3 нарастает с глубиной от 5 до 17 в палеосолонцах и от 0.6 до 8.6% в солонцеватых почвах. В последних отмечается заметное выщелачивание карбонатов.

Для современных черноземно-луговых солонцов характерна высокая насыщенность обменным магнием (34-64% от РЕКО) и натрием (29-67%), низкая – обменным кальцием (3-15%). Лишь в надсолонцовом горизонте под влиянием процессов выщелачивания и биогенной аккумуляции отмечается повышение доли обменного кальция (до 55% от РЕКО), внедрение обменного водорода (6%), уменьшение доли магния (23%) и натрия (16%). Карбонаты присутствуют во всех черноземно-луговых солонцах. Верхние горизонты, как правило, содержат мало карбонатов, но в гор. В количество их резко возрастает до 6-14% СаСО3 и затем уменьшается с глубиной до 11-5% в гор. ВС и С. Осолодевающие солонцы лишены карбонатов в гор. А1А2. По мере нарастания элювиирования они выносятся также из горизонтов B1 и В2, а максимум содержания СаСОз (10-12%) перемещается во вторую метровую толщу почвенного профиля.

В развитии осолонцевания и поддержания солонцовых свойств черноземно-луговых почв Окско-Донской равнины велика роль постоянной связи почвенного профиля с грунтовыми водами. Под солонцами уровень их колеблется в пределах 1-2.5 м. Преобладают грунтовые воды с минерализацией 0.8-1.9 г/л, содержащие в среднем 10-18 мг-экв/л НСО3 -, 0.3-1.2 SО4 2-, 0.05-0.1 Сl -, 0.7-2.3 Ca2+ , 1.5-4.6 Mg2+ , 0.05-0.2 К+ , 8-12 Na+. Отмечается периодическое повышение и опускание уровня грунтовых вод, что способствует возникновению очагов засоления и осолонцевания почв при общем небольшом содержании солей в солонцовом горизонте.

Черноземно-луговые палеосолонцы и солонцеватые палеопочвы начала и середины II тыс. до н.э. содержат в почвенном профиле от 0.25 до 1.1% плотного остатка и 0.25-0.94% легкорастворимых солей. В палеосолонце максимум содержания солей (0.91-0.95%) находится в гор. [B1к], в солонцеватой палеопочве солей меньше и количество их нарастает от 0.17-0.35% в верхнем полуметровом слое до 0.42-0.51% в остальной 1.5-метровой толще.

Определение химизма, степени засоления и глубины залегания верхнего солевого горизонта по Базилевич и Панковой [4], всех вариантов связывания ионов в соли и солевых ассоциаций по Егорову и Гориной [12], выявило, что в палеосолонцах солевые ассоциации представлены в основном следующими солями: в гор. [AB1к] – Са(НСО3)2, Mg(HC03)2, NaHCO3 и Na2SО4; в гор. [В1] -Са(НСО3)2, CaS04, MgS04, Na2SО4 и в материнской породе – Са(НСО3)2, Mg(HCО3)2, MgSО4, Na2SО4. Хлориды практически отсутствуют. В гор. [AB1к] доминируют сульфат натрия (44-52% от суммы солей, равной 0.25-0.32%) и двууглекислая сода (46-30%), в малом количестве присутствуют бикарбонаты магния (3-2%) и кальция (6-7%). Для остальной части профиля с общей суммой солей около 1% характерно преобладание сульфатов натрия (~50%), кальция (24-27%) и магния (18-19%) и низкое содержание бикарбоната кальция (6%). В материнской породе количество солей уменьшается до 0.5%, состав их представлен сульфатами натрия (83%) и магния (4%) и бикарбонатами кальция (10%) и магния (3%). Хлориды обнаруживаются в виде “следов”, ионы СО3 2- отсутствуют. “Суммарный эффект” токсичных ионов (SО4 2- и НСО3 -), выраженный в мг-экв/хлора нарастает от 1.0-1.3 в гор. [AB1к] до 2.0-2.5 в средней части профиля и затем уменьшается до 1.2-1.5 в материнской породе.

Отсюда следует, что черноземно-луговые палеосолонцы эпохи бронзы относятся к типу среднезасоленному сульфатному с участием двууглекислой соды в гумусовом гор. [AB1к].

Химизм засоления по катионному составу кальциево-натриевый. Отношение Na : Mg меняется от 28-38 в гор. [AB1к] до 2 в средней части профиля и 10 в материнской породе, Na : Ca соответственно 15, 1.5 и 9, Mg : Ca - 0.5, 0.7 и 0.9. По глубине залегания верхнего солевого горизонта они являются высокосолончаковатыми.

Современные черноземно-луговые солонцы, как правило, солончаковатые или высокосолончаковатые. По химизму засоления относятся к содовым, реже сульфатно-содовым. Содержание плотного остатка в засоленных горизонтах колеблется от 0.7 до 1.8%, количество ионов составляет: НСО3 - – 7-13, Сl - – 0.1-1.0, SО4 2- – 0.3-12, Са2+ – 0.5-2.5, Mg2+ – 0.6-2, Na+ – 3-14 мг-экв/100 г. В незасоленных горизонтах эти показатели соответственно таковы: 0.06-0.35%, 0.3-1.7, 0.01-0.1, 0.1-0.7, 0.2-0.6, 0.1-0.5, 0.05-0.8 мг-экв/100 г.

Солонцеватые свойства непосредственно зависят от степени перехода натрия из неподвижного слоя мицеллы в диффузный. В связи с этим представляют интерес данные по активности и концентрации ионов кальция, натрия, калия, водорода, хлора.

Черноземно-луговые палеосолонцы характеризуются низкой активностью и концентрацией кальция в солонцовом горизонте, средней – в остальной части профиля и материнской породе. Учет активностей ионов водорода и кальция свидетельствует о среднем энергетическом уровне перехода кальция из твердой фазы палеосолонца в почвенным раствор, что обеспечивается наличием карбонатов кальция во всех генетических горизонтах, а также в гор. [В2]. Активность и концентрация ионов натрия высокая, но в материнской породе характеризуется низкими показателями (0.8 ммоль/л против 20-35 в гор. [AB1к] и [B2к]).

Черноземно-луговые палеосолонцы отличаются от современных солонцов пониженной активностью ионов кальция по всему профилю и натрия в средней его части. Однако в гор. [AB1к] палеосолонца активность натрия втрое больше, чем в соответствующем горизонте современного солонца (20-31 против 6-12 ммоль/л). Отличительной чертой черноземно-луговых солонцов является резкая дифференциация профиля по активности натрия и менее резкая по активности кальция. Верхние горизонты их, подверженные слабому осолодению и элювиированию, имеют низкий уровень активности натрия (pNa 2.2-1.9) и несколько пониженные активность кальция (рСа 2) и величины известкового потенциала (5.4-6.2). В остальной части профиля эти показатели составляют 1.2-1.5, 1.8-1.9, 7.1-7.7 соответственно.

В соответствии с ориентировочной шкалой обеспеченности кальцием и степени солонцеватости почв черноземно-солонцового комплекса [22] современные черноземно-луговые солонцы относятся к высокообеспеченным кальцием (рСа 1.8-2). По значениям pNa верхние горизонты их являются сильносолонцеватыми (pNa 1.9-2.2), а горизонты В2 и В3 солонцовыми (pNa 1.2-1.5). В палеосолонцах к солонцовым относятся горизонты [AB ] и [B1]. Активность и концентрация ионов калия в палеосолонцах очень низкие(0.03-0.19 ммоль/л), ионов хлора - колеблются в пределах 1.5-4 ммоль/л.

Определение активности водорода в условиях низкого разбавления почвы водой (1:0.5), при которых значения активных концентраций близки к содержанию этих ионов в почве, показало, что в палеосолонцах величина рН слабо уменьшилась с глубиной от 8.3-8.2 в гор. [АВ1к] до 8.1-8.0 в гор. [В] и 7.8 в материнской породе. В современных черноземно-луговых солонцах верхний горизонт отличается пониженной величиной рН (6.4-7.2), а в остальной части профиля она равна 8.4-8.6 и в материнской породе 8.1. При разбавлении почвы водой до 1:2.5 и 1:5 величины рН возрастали на 0.3-1.1. Такая закономерность отмечена для всех изученных почв.

Почва курганной насыпи, сооруженная из верхних солонцовых горизонтов, и фоновые лугово-черноземные почвы существенно отличаются от палеосолонцов по активности ионов. В процессе трансформации почвенной массы кургана произошло уменьшение величины рН в слое 0-70 см до 7.6-7.8, заметно возросла активность кальция, многократно снизилась активность и концентрация ионов натрия.

Фоновые лугово-черноземные почвы характеризуются еще меньшими величинами рН в гумусовом (5.9-6.8) и переходном (7.4-7.8) горизонтах, очень низкой обеспеченностью кальцием в пахотном (рСа 3.9) и подпахотном (2.85 горизонтах, средней (2.3-2.4) в гор. АВ и низким уровнем активности и концентрации натрия по всему профилю (0.7-1.3 ммоль/л).

По величинам активности и концентрации ионов калия заметных различий в сравниваемых почвах не обнаружено. В отношении активности хлора отмечается небольшое ее увеличение в фоновых почвах по сравнению с палеосолонцом и курганной насыпью.

Сравнительная характеристика фоновых и погребенных почв позволяет заключить, что эволюция черноземно-луговых палеосолонцов на протяжении второй половины голоцена сопровождалась существенной трансформацией физико-химических свойств, активностью и концентрацией ионов кальция, натрия, калия, водорода, хлора, величины известкового потенциала в них. При этом на фоне выноса растворимых солей и частичного выщелачивания карбонатов, усиления гумусоаккумуляции происходило замещение натрия на кальций (а также и водород гидролитической кислотности) в поглощающем комплексе, снижалась активность ионов натрия, возрастала активность водорода, особенно в верхней части профиля, возникал дефицит кальция в промытых от карбонатов горизонтах, несколько увеличивалась активность хлора. Активность ионов калия осталась на низком уровне как в погребенных, так и фоновых почвах.

Итак, установлено, что к началу II тыс. до н.э. в лесостепи Русской равнины на низменностях сформировались гидроморфные черноземно-луговые палеосолонцы и солонцеватые палеопочвы, принимавшие значительное участие в структуре палеопочвенного покрова эпохи ранней бронзы. Сравнительное изучение палеосолонцов и солонцеватых палеопочв, современных фоновых лугово-черноземных и черноземно-луговых, черноземно-луговых карбонатных и осолодевающих солонцов показало, что формирование палеосолонцов и солонцеватых палеопочв в конце первой половины голоцена было обусловлено наложением солонцеобразования на развивавшийся в период голоценового оптимума черноземно-луговый процесс почвообразования. Это подтверждается отсутствием заметной дифференциации гранулометрического и валового химического состава по генетическим горизонтам палеосолонцов, сходством гумусового состояния их и черноземно-луговых почв, особенностями строения почвенного профиля. В дальнейшем, начиная со второй четверти II тыс. до н.э. наблюдалось усиление выщелачивания, рассолонцевания, а местами и осолодения палеосолонцов, в результате чего они постепенно эволюционировали в современные зональные черноземно-луговые и лугово-черноземные почвы с разной степенью выраженности признаками элювиально-иллювиальной дифференциации профиля. Наличие у лугово-черноземных и черноземно-луговых почв явной элювиированности связано с осолонцеванием их в конце первой половины голоцена и последующим рассолонцеванием, выщелачиванием в эпоху бронзы и в субатлантическое время.

Заключение

Впервые на основе комплексных почвенно-археологических исследований, выполненных совместно с археологами Воронежского госуниверситета в 1984-1998 гг., получен большой фактический материал по истории формирования и эволюции почв Среднерусской лесостепи в голоцене. Сравнительное исследование погребенных и фоновых почв, результаты которого публиковались в последние 15 лет, свидетельствуют о сложной истории развития гидроморфных почв Среднерусской лесостепи в голоцене, тесно связанной с непостоянством ландшафтно-экологических условий. Установлено, что в этом регионе на протяжении голоцена, особенно В атлантический период, в почвообразовании важную роль играл гидроморфный процесс. Его проявление было неодинаковым на дренированных возвышенностях и низменностях лесостепи Русской равнины.

На возвышенностях продолжительность и интенсивность гидроморфного процесса была меньшей и формировавшиеся гидроморфные и полугидроморфные почвы уже к эпохе бронзы трансформировались в черноземы карбонатные с остаточными признаками гидроморфизма. Дальнейшая их эволюция была связана с неоднократными колебательными изменениями природных условий, усилением дренированности территории, что способствовало прогрессирующему развитию автоморфного процесса, нарастанию выщелачивания, мощности и гумусированности почвенного профиля. Лишь вмешательство человека ( слабое, начиная с эпохи бронзы, интенсивное – в последние столетия ) осложнило этот процесс и вызвало антропогенную деградацию черноземов. Общая схема эволюции черноземов на протяжении голоцена представляется на основе существующих фактических материалов предположительно в таком виде: гидроморфные и полугидроморфные аналоги черноземов (атлантический период) –– черноземы карбонатные слабозасоленные (суббореальный период) – черноземы типичные и выщелоченные (конец суббореального и субатлантический период).

На низменных равнинах гидроморфное почвообразование имело в прошлом и настоящем более яркое проявление. В условиях большего увлажнения преимущественно из-за близкого к поверхности залегания грунтовых вод, затрудненности поверхностного стока на недренированных междуречьях развитие почв осуществлялось по схеме: гидроморфные и заболоченные почвы лугового ряда (атлантический период) – черноземно-луговые, черноземно-влажнолуговые и лугово-черноземные карбонатные разной степени засоления и солонцеватости почвы (суббореальный период) – полугидроморфные лугово-черноземные и гидроморфные черноземно-луговые современные почвы с комплексом почв западинных ландшафтов (субатлантический период).

На протяжении голоцена (по крайней мере с атлантического периода и до настоящего времени) в структуре почвенного покрова имели место гидроморфные солонцовые и засоленные почвы. Установлено, что к началу II тыс. до н.э. в лесостепи Русской равнины на низменностях сформировались полнопрофильные гидроморфные черноземно-луговые палеосолонцы и солонцеватые палеопочвы. Их формирование в конце первой половины голоцена было обусловлено наложением солонцеобразования на развивавшийся в период голоценового оптимума черноземно-луговый процесс почвообразования. Это подтверждается отсутствием заметной дифференциации гранулометрического и валового химического состава по генетическим горизонтам палеосолонцов, сходством гумусового состояния их и черноземно-луговых почв, особенностями строения почвенного профиля. В дальнейшем, начиная со второй четверти II тыс. до н.э., наблюдалось усиление выщелачивания, рассолонцевания, а местами и осолодения палеосолонцов, в результате чего они постепенно эволюционировали в современные зональные черноземно-луговые и лугово-черноземные почвы с разной степенью выраженности признаками элювиально-иллювиальной дифференциации профиля. Наличие у части лугово-черноземных и черноземно-луговых почв явной элювиированности, видимо, связано с осолонцеванием их в конце первой половины голоцена и последующим рассолонцеванием и выщелачиванием в эпоху бронзы и в субатлантическое время.

Работа выполнена при поддержке РФФИ по проекту № 03-04-48211 и Министерства образования РФ (грант по программе Университеты России – фундаментальные исследования).

Список литературы

1. Axтырцев Б.П. К характеристике палеопочв среднего голоцена в бассейне Верхнего Дона / Б.П. Axтырцев, А.Б. Axтырцев // Эпоха бронзы Восточноевропейской лесостепи. – Воронеж, 1984. – Вып. 5. – С. 146-153.

2. Ахтырцев А.Б. Палеопочвенные исследования в полевых работах Воронежского университета / Б.П. Axтырцев, А.Б. Axтырцев, А.Д. Пряхин // Археология Восточно-Европейской лесостепи. – Воронеж, 1997. – Вып 10. – С. 15-24.

3. Ахтырцев Б.П. Палеопочвы эпохи бронзы и почвенный покров на территории Мосоловского поселения в бассейне р. Битюг / Б.П. Axтырцев, А.Б. Axтырцев // Археологические памятники эпохи бронзы Восточноевропейской лесостепи. – Воронеж, 1986. – Вып. 6. – С. 113-124.

4. Базилевич Н.И. Опыт классификации почв по засолению / Н.И. Базилевич, Е.И. Панкова // Почвоведение. – 1968. – № 11. – С. 3-15.

5. Виленский Д.Г. Погребенные почвы Сагурамского могильника в Грузии /Д.Г. Виленский // Почвоведение. – 1925. – № 4. – С. 61-71.

6. Городцов В.А. Дневник археологических исследований в Бахмутском уезде Екатеринославской губернии / В.А. Городцов // Тр. 13 археологического съезда. – 1907. – Т. 1. – С. 311-316. 7. Городцов В.А. Классификация погребения Одесского кургана / В.А. Городцов // Отчет Российского Исторического Музея за 1915 г. – М., 1917. – С. 117-142.

8. Демкин В.А. Палеопочвоведение и археология / В.А. Демкин. – Пущино: ОНТИ ПНЦ PAН, 1997. – 213 с.

9. Дергачева М.И. Археологическое почвоведение / М.И. Дергачева. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1997б. – 228 с.

10. Деревянко А.П. Многослойная палеолитическая стоянка Кара-Бом (Горный Алтай): экологические условия жизни древнего человека / А.П. Деревянко и др. // Всероссийское совещание по изучению четвертичного периода: Тез. докл. – М., 1994. – С. 15-17.

11. Докучаев В.В. Русский чернозем / В.В. Докучаев. – М.: Сельхозгиз, 1952. – 635 с. 12. Егоров В.В. Полевые ассоциации в почвах Прикаспийской низменности в связи с их генезисом / В.В. Егоров, Н.И. Горина // Почвоведение. – 1975. – № 12. – С. 3-10.

13. Золотун В.П. Развитие почв юга Украины за последние 50-45 веков. Автореф. дис… док. с.-х. наук / В.П. Золотун. – Киев, 1974. – 74 с. 14. Климанов В.А. Климат Северной Евразии в позднеледниковье и голоцене. Автореф. дис… док. географ. наук / В.А. Климанов. – М., 1996. – 46 с. 15. Климанов В.А. Палеоклиматические условия Русской равнины в климатический оптимум голоцена /В.А. Климанов // Докл. АН СССР. – 1978. – Т. 242. – № 4. – С. 902-904.

16. Мерперт Н.Я. Археология и некоторые вопросы почвоведения /Н.Я. Мерперт, А.П. Смирнов // Советская археология. – 1960. – № 4. – С. 61-71. 17. Нейштадт М.И. К вопросу о некоторых понятиях в разделении голоцена /М.И. Нейштадт // Изд. АН СССР. Сер. Географ. – 1983. – № 2. – С. 103-108.

18. Орлов Д.С. Химия почв / Д.С. Орлов. – М.: Изд-во МГУ, 1992. – 400 с.

19. Серебряная Т.А. О динамике лесостепной зоны в центре Русской равнины в голоцене / Т.А. Серебряная // Развитие природы территории СССР в позднем плейстоцене и голоцене. – М, 1982. – С. 179-186.

20. Спиридонова Е.А. Изменение природной обстановки голоцена в бассейне Дона / Е.А. Спиридонова // Мосоловское поселение эпохи бронзы в системе памятников степи и лесостепи. – Воронеж, 1991. – С. 53-55.

21. Хотинский Н.А. Голоценовые хроносрезы: дискуссионные проблемы палеогеографии голоцена / Н.А. Хотинский // Развитие природы территории СССР в позднем плейстоцене и голоцене. – М., 1982. – С. 142-147.

22. Цуриков А.Т. Активность кальция, натрия, водорода в почвах при химической мелиорации солонцов / А.Т. Цуриков // Почвоведение. – 1977. – № 4. – С. 45-56.

23. Akhtyrtsev B. P., Akhtyrtsev A. B. Formation and Evolution of Chernozemic-Meadow Paleosolonetzes in Forest-Steppe of the Russian Plain in the Holocene. Paper /В.Р. Akhtyrtsev, А.В. Akhtyrtsev // Eurasian Soil Science. – 1997. – Vol. 30(9). – P. 940-953.

24. Akhtyrtsev B.P. On evolution of gray forest soils in Middle Russian forest-steppe /В.Р. Akhtyrtsev // Eurasian soil Science. – 1993. – Vol. 25, №11. – Р. 92-106.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.vestnik.vsu.ru



1. Реферат Криминалистическая экспертиза
2. Реферат Наследственность и изменчивость 2
3. Реферат на тему Burr Conspiracy Essay Research Paper I IntroductionThe
4. Практическая работа на тему Дизельные двигатели
5. Курсовая Анализ финансового состояния предприятия на примере ЗАО Нижневартовскстройсвязь
6. Биография на тему Огарев Николай Платонович
7. Курсовая на тему Моделирование системы массового обслуживания
8. Курсовая на тему Сільське господарство США
9. Реферат Аудит дебіторської та кредиторської заборгованості
10. Реферат на тему Rainbow Six Essay Research Paper Rainbow SixThis