ПОЧВЕННЫЕ ГОРИЗОНТЫ – ИНДИКАТОРЫ ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ СТЕПНЫХ ПОЧВ В ГОЛОЦЕНЕ

 

Генетический анализ почвенного профиля в докучаевском русском и советском почвоведении традиционно рассматривается как важнейший метод познания истории почв. Теоретическое обоснование его было сделано Б.Б. Полыновым [14]. Однако, в связи с широким распространением исследований палеопочв археологических памятников, позволяющих получать информацию о состоянии почв и природных условий времени их погребения, интерес к анализу профилей современных почв заметно уменьшился. Было даже высказано мнение [3], что гумусовый профиль черноземов не содержит информации об истории их развития.
Приводимые ниже данные свидетельствуют о важности и актуальности изучения почвенных горизонтов как индикаторов истории развития почв в голоцене.
Развитие почв зонального ряда черноземы выщелоченные – каштановые почвы на протяжении последних 3,5 (3,2-3,8) тысяч лет изучено по трансекту Курск – Белгород-Днепропетровск – Сиваш, длиной 800 км и шириной около 120 км (данные А.Л. Александровского, Б.П. Ахтырцева, В.П. Золотуна, И.В. Иванова, Ю.Г. Чендева). Объектами послужили около 500 разрезов современных почв и более 100 разрезов палеопочв 28 археологических памятников (рис. 1). Названия почв приведены по классификации почв 1977 г. [8], индексы горизонтов по классификации 2004 г. [9].
На рисунке выделены «зоны» изменений морфологических свойств почв за последние 3500 лет (от времени срубной и, частично, катакомбной археологической культур до современности). Верхняя граница каждой зоны соответствует свойствам почв около 3500 лет назад, нижняя – свойствам современных почв. Основные изменения строения почвенного профиля зонального ряда заключаются в приросте мощностей гор.А1 и А1В (на 5-15см), в уменьшении глубины вскипания (на 10-60см) и расположения новообразований карбонатов кальция, гипса (на 20-40см у Чо и Чю), а также в образовании у выщелоченных черноземов текстурного иллювиально-глинистого горизонта после вымывания карбонатов кальция.
Выявлены закономерности изменения классификационного положения почв за рассматриваемый период. В частности, установлено, что современные Чв в прошлом относились к почвам переходным между Чт-Чо, Чо были почвами переходными между Чю и К, К не выходили за пределы своего ранга. Наибольшими изменениями свойств характеризовались почвы на месте современных Чв, наименьшие – современных К.
Проведенные исследования (данные представлены на рисунке) и теоретические заключения, опубликованные ранее [1, 7, 13, 18] позволили разработать принципиальную схему развития  гумусовых и других почвенных горизонтов степных почв региона на протяжении как последних 3500 лет, так и всего голоцена. Почвенные горизонты А1, А1В, Вth и другие мы одновременно считаем и хроногоризонтами, а их части, формировавшиеся в различных условиях –хроноподгоризонтами, которые обозначим А1-1, А1-2, …Вth-7. Всего выделено 14 хроноподгоризонтов. Вследствие пространственного варьирования свойств почв и местных условий почвообразования, некоторые хроноподгоризонты в реальных почвенных профилях могут отсутствовать или образовывать иные сочетания. Рассматриваемая ниже схема соответствует почвам неэродированным средне- и тяжелосуглинистого состава автономным на таких же  лессах и лессовидных породах, погребенные почвы в которых находятся на глубине более 2,5 метров.
Гумусовые горизонты (хроногоризонты) А и А1В
Хроноподгоризонт А1-1 сформировался в начале голоцена в бескарбонатной среде, часть его на протяжении голоцена в фоновых условиях была денудирована примерно на 20 см [7]. Длительность его формирования поэтому меньше продолжительности голоцена и экспертно может быть принята за 7-8 тыс.лет.
А1-2 также формировался в бескарбонатной среде, в качестве гор.А1 он функционирует последние 3,5 т.л. (зона прироста А1 за это время), ранее он был, вероятно, хроногоризонтом А1В у всех степных почв.
Вследствие постоянного формирования в бескарбонатной среде в А1-1 и А1-2 современных черноземов имеется подвижная фракция  гумуса ГК-1 [12, 15. 20].
А1-3 – хроноподгоризонт аналогичен выше названным, но его свойства формировались первоначально при наличии в почвенной массе СаСО3.
Хроногоризонт А1В сформировался как таковой, освободился от дисперсных и конкреционных карбонатов (А1В-4), от дисперсных (А1В-5) и от конкреционных карбонатов (А1В-6) в интервале времени 2,5-4 т.л. Формирование гумуса в присутствии карбонатов, вероятно, объясняет наиболее высокое содержание в нем фракции ГК-2 (ГКСа) (20% от Сорг по сравнению с 37% в гор.А1) [12, 15, 20]. Горизонт А1В ранее был горизонтом ВСа или ВСА.
По данным [7] на протяжении 5-2,5 т.л.н. происходило колебательное увеличение мощности горизонтов А1+А1В, а в интервале 2,5-0 т.л. их мощность находится в равновесном состоянии со средой и остается постоянной.
Горизонт (хроногоризонт) В
Вth-7 –встречается в профиле почв Чв. Образование текстурности и перемещения ила происходило в нем, вероятно, после выноса карбонатов на протяжении ≤ 3,5 т.л.
ВМСА-8 – встречается в профиле каштановых почв. Хроноподгоризонт периодически был то карбонатным, то бескарбонатным, в нем могла образовываться сода [11].
ВСа-9 – имеется во всех степных почвах. На протяжении голоцена содержал карбонаты– дисперсные и конкреционные. Карбонаты в связи с колебаниями во времени атмосферной увлажненности могли неоднократно пересегрегироваться [5, 17].
В-СА-10 –хроноподгоризонт был карбонатным на протяжении всего голоцена. Содержит как остаточные карбонаты лессов, так и карбонаты иллювиальные, вымытые из вышележащих горизонтов. Содержание СаСО3 – несколько повышенное по сравнению с породой [20, 12, 5].
ВСА-11 – Признаки гор.В (призматичность, гумусовые и карбонатные пленки по граням структурных отдельностей, иллювиирование СаСО3 и другие) формировались в хроногоризонте на протяжении последних 3,5 т.л. Зона прироста гор.В за это время. Данный горизонт исследователи часто выделяют как гор.ВССА.
Горизонты В в степных почвах возникли давно – в начале голоцена или даже в позднеледниковье [1]. На протяжении голоцена их мощность непрерывно возрастала. Их прирост за 3,5 т.л. составил около 20 см, что свидетельствует о том, что нижняя часть почвенного профиля до настоящего времени, вероятно, не находится в равновесном состоянии со средой. Принимая во внимание относительную равномерность прироста гор.В в разных почвах, можно предположить, что общий прирост их гор.В в голоцене составил около 60см.
Горизонт (хроногоризонт) С
ССА-12 имеется во всех степных почвах региона, содержит дисперсные и конкреционные карбонаты, преимущественно остаточные, лессовые.
ССА-13 характерен для почв Чо, Чю. До 3-4 т.л.н. хроноподгоризонт содержал гипсовые конкреции (ССА,cs), которые впоследствии были растворены, а их полости заняли псевдоморфозы карбонатов по гипсу.
ССА,cs-14 –карбонатно-гипсовый хроногоризонт почв Чю и К, существовавший, по-видимому, на протяжении всего голоцена.
История развития гумусового профиля черноземов типичных и обыкновенных
В таблице приведены сведения о параметрах гумуса, длительности формирования и былом состоянии горизонтов на разных глубинах,  оценка климатических условий для периодов соответствующих радиоуглеродному возрасту гумуса. Гумус различных слоев отражает условия следующих периодов:
- 0-20 см - последнего столетия и, частично, малого ледникового периода;
- 20-40 см - «малого ледникового периода» и частично последнего столетия;
- 40-90 см - SA периода в целом, и частично SB;
- 110-140 см - всего голоцена. Гумус слоя контрастно разновозрастен, содержит компоненты возрастом 2000 лет и 10-15 т.л.
Формирование двадцатисантиметрового прироста горизонтов В (ВС) в слое ~ 130-160см произошло за последние 3,5 т.л. Гумус слоя также контрастно разновозрастен
Параметры гумусового горизонта изменяются по профилю. Изменения эти  происходят постепенно, но обнаруживают изломы в виде «уступов», когда значения параметров с глубиной не изменяются или изменяются слабо и в виде горизонтальных или наклонных «площадок»,  в пределах которых изменения с глубиной значительны. Участки («зоны») профиля черноземов с меньшими градиентами падения содержаний гумуса и роста возраста ГК по сравнению с ниже и выше расположенными слоями можно трактовать как формировавшиеся в благоприятных, относительно влажных условиях гумусообразования (менее 0,8%/10см и 0-300л/10см для верхнего метра; 0,1%/10см и 0-300л/10см – в нижнем метре).
Зоны профиля черноземов с высокими градиентами (0,8-3%/10см, 500-1300л/10см) формировались, по-видимому, в менее благоприятных, более аридных условиях гумусонакопления
Градиенты различных изменений содержаний гумуса и его возраста обнаруживают прямую связь, приурочены к одним слоям, а их истолкование соответствует изменениям климатических условий в голоцене.
ВЫВОДЫ
1. Распределение по профилю содержаний гумуса, концентраций в нем радиоуглерода (14С), градиентов изменений гумуса (Сорг), 14С с глубиной, качественного состава гумуса и совокупности морфогенетических признаков  достоверно свидетельствуют об этапах развития гумусовых горизонтов и профиля черноземов в целом.
2. Реконструкция истории развития черноземов, осуществленная по гумусовому профилю и другим горизонтам современных почв соответствует данным, полученным при изучении почв, погребенных под курганами.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант №08-04-00976).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александровский А.А. Александровская Е.И. Эволюция почв и природная среда. – М.: Наука, 2005. – 223 с.
2. Ахтырцев Б.П., Ахтырцев А.Б. Эволюция Среднерусской лесостепи в голоцене // Эволюция и возраст почв. – Пущино, 1986. – С. 163–173.
3. Возраст и эволюция черноземов. – М.: Наука. 1988. – 144 с.
4. Золотун В.П. Развитие почв юга Украины за последние 50-45 веков. Автореф. дис. …докт. с.-х. н. – Киев, 1974. – 74 с.
5. Иванов И.В. Эволюция почв степной зоны. – М.: Наука. 1992. – 142 с.
6. Иванов И.В. Динамика атмосферного увлажнения и эволюция почв аридной области умеренного пояса Евразии в голоцене // Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв. – М.: Наука, 2006. – С. 7–34.
7. Иванов И.В., Табанакова Е. Д. Изменения мощности гумусового горизонта и эволюция черноземов Восточной Европы в голоцене (механизмы, причины, закономерности) // Почвоведение. 2003. № 9. – С. 1029–1042.
8. Классификация и диагностика почв СССР. – М.: Колос, 1977. – 223 с.
9. Классификация и диагностика почв России. – Смоленск: Ойкумена, 2004. – 342 с.
10. Климанов В.А. Климат Северной Евразии в позднеледниковье и голоцене (по палинологическим данным). Автореф. дис…докт. г.н. – М., 1996. – 46 с.
11. Козловский Ф.И. Современные естественные и антропогенные процессы эволюции почв. – М.: Наука, 1991. – 196 с.
12. Лебедева И.И. Современные гумусовые аккумуляции в черноземах Русской равнины // Современные проблемы почвоведения. – М., 2000. – С. 55–67.
13. Песочина Л.С. Педогенез в степях Приазовья во второй половине голоцена // Проблемы древнего земледелия и эволюции почв в лесных и степных ландшафтах Европы. – Белгород, 2006. – С. 114–122.
14. Полынов Б.Б. Избранные труды. – М.: Изд-во АН СССР, 1956. – 751 с.
15. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. – Л.: Наука, 1980. – 221 с.
16. Спиридонова Е.А. Эволюция растительного покрова бассейна Дона в верхнем плейстоцене-голоцене. – М.: Наука, 1991. – 221 с.
17. Хохлова О.С. Карбонатное состояние степных почв как индикатор и память их пространственно-временной изменчивости. Автореф. дис…. Д-ра геогр. наук. – М., 2008. – 48 с.
18. Чендев Ю.Г. Естественная эволюция почв Центральной лесостепи в голоцене. – Белгород: Изд-во БелГУ, 2005. – 216 с.
19. Чичагова О.А. Радиоуглеродное датирование гумуса почв. – М.: Наука, 1985. – 158 с.
20. Щеглов Д.И. Черноземы центра Русской равнины и их эволюция под влиянием естественных и антропогенных факторов. – М.: Наука,. 1999. – 214 с.


И.В. Иванов, Л.С. Песочина, О.С. Хохлова, Ю.Г. Чендев


Для того чтобы оставить комментарий вы должны авторизоваться на сайте! Вы также можете воспользоваться своим аккаунтом вКонтакте для входа!