22843 (История формирования и эволюция почв лесостепи в голоцене), страница 3

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