МАКРОСТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОДКУРГАННЫХ И СОВРЕМЕННЫХ КАШТАНОВЫХ ПОЧВ ПРИВОЛЖСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ

MACROSTRUCTURE STATE OF UNDER-KURGAN AND MODERN CHESTNUT SOILS OF THE PRIVOLZHSKAYA UPLAND

А.В. Бухонов, Б.Н. Золотарева, В.А. Дёмкин

A.V. Bukhonov. B.N. Zolotareva. V.A. Demkin

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (142290, г.Пущино Московской обл., ул.Институтская, 2; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)Institute of physicochemical and biological problems in soil science of the RAS (142290, Pushchino Moscow Region, Institutskaya str., 2, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)">Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)

 

Изучены разновозрастные подкурганные каштановые палеопочвы могильника «Саломатино» (Приволжская возвышенность) и их современный аналог. Анализ распределения содержания воздушно-сухих агрегатов показал близкую распыленность гумусово-аккумулятивного горизонта, снижающуюся в два и более раз в иллювиальной части профиля. Почвы обладают достаточно высокой глыбистостью, и по величине разделяются на две группы: современные и срубного (XVI-XV вв. до н.э.) времени, позднесарматские (II-III вв. н.э.) и золотоордынские (XIV в. н.э.) с содержанием глыбистых агрегатов 20-25% и 10-12% соответственно. Наилучшие характеристики структуры в воздушно-сухом состоянии имеет палеопочва средневековья. Расчет скорости минерализации Сорг в ВСА исследуемого хроноряда палеопочв показал, что она максимальна в первые несколько столетий после их погребения и экспоненциально уменьшается в последующее время. Результаты исследования водопрочных агрегатов хроноряда каштановых почв выявил полное разрушение глыбистых, крупно- и среднекомковатых агрегатов под действием воды. В целом для почвенного профиля происходит увеличение содержания водопрочных агрегатов при уменьшении их размера вне зависимости от длительности погребения палеопочвы.

 

Under-kurgan chestnut paleosoils of the burial set “Salomatino” (Privolzhskaya upland) and their modern analog was studied. Analysis of distribution of the content of air-dry aggregates showed similar dispersion of the humus-accumulative horizon. It decreased twice and more in the illuvial part of the profile. The soils had high blocky structure and could be divided into two groups: modern soils and soils of the Srubnaya culture time (XVI-XV cc. BC), Late Sarmathian culture (II-III cc. AD) and Golden Orda (XIV c. AD) times with the content of blocky aggregates 20-25% and 10-12% respectively. The best structure in the air-dry state had the paleosoil dated back to the Middle Ages. Mineralization rate of organic carbon in the air-dry aggregates in the pedochronosequences studied was maximal within the first several centuries after the soil burial and exponentially decreased afterwards. Study of the water-proof aggregates in the chronosequence of chestnut soils revealed total destruction of blocky, coarse and moderate cloddy aggregates under the water impact. In general for the soil profile the increase of water-proof aggregates occurred with the decrease of their sizes independently on the duration of the paleosoils burial.

 

Сопряженное изучение палеопочв, погребенных под разновозрастными курганными насыпями, и их современных аналогов позволяет выявить изменение свойств почв при погребении и оценить их устойчивость к воздействию внешних факторов природной среды. Практически моментальное погребение приводит к деградации физико-химических свойств, и в первую очередь к дегумификации, которая особенно активна в первые годы после погребения. Дегумификация профиля сопровождается физической деградацией почвенных частиц, т.к. формирование структуры почв требует не только физической компоновки частиц, но и их стабилизации, которая в значительной степени зависит от количества органического вещества, которое является связующим звеном между глинистыми минералами.

Район исследований расположен в зоне сухих степей в южной части Приволжской возвышенности. Климат умеренно континентальный. Среднегодовая норма атмосферных осадков составляет около 400 мм. Современный почвенный покров представлен комплексом каштановых почв различной степени солонцеватости и засоленности и солонцами. Объектами изучения послужили погребенные и современные каштановые почвы курганного могильника «Саломатино», расположенного в 5 км к северу от с. Саломатино Камышинского района Волгоградской области. Исследованный участок расположен в краевой плоской части водораздела междуречья рр. Иловли и Б.Казанки на высоком правом коренном берегу р. Иловли. Территория имеет слабый уклон к речной долине с падением высот примерно 5 м на 1 км. Абсолютные отметки поверхности 170-175 м. До глубины 2 м территория сложена двучленными отложениями: с поверхности до 50-60 см залегают покровные лессовидные опесчаненные суглинки, подстилаемые делювиальными ожелезненными оглеенными супесчано-суглинистыми отложениями с включениями гальки, щебня. Грунтовые воды залегают глубже 20 м. Участок целинный. В растительном покрове доминируют разнотравно-типчаково-ковыльная (каштановые почвы) и полынно-типчаковая (солонцы) ассоциации с проективным покрытием 90% и 50% соответственно.

Изучены подкурганные каштановые палеопочвы трех памятников, время сооружения которых относится к эпохам поздней бронзы (срубная культура, XVI-XV вв. до н.э., ~3500 лет назад), раннего железа (позднесарматская культура, 2-я половина II – 1-я половина III вв. н.э., ~1800 лет назад) и средневековья (золотоордынское время, XIV в. н.э.), а также их современные фоновые аналоги. Основной задачей работы является изучение изменений структурного состояния подкурганных и современных каштановых почв в связи с диагенетическими потерями органического углерода.

Анализ макроструктурного состояния почв [4, 7], способ интерпретации данных макроагрегатного анализа, предложенный Н.Б.Хитровым и О.А.Чечуевой [5, 6], а также данные по содержанию углерода во фракциях воздушно-сухих и водопрочных частиц хроноряда каштановых почв позволяют описать динамику структурного состояния почв и скорости минерализации органического углерода в каждой из размерных фракций.

Данные распределения содержания воздушно-сухих агрегатов (ВСА) в подкурганных и современной каштановых почвах представлены на рис. 1.

Анализ полученных данных показывает, что исследуемые почвы имеют близкую распыленность гумусово-аккумулятивного гор.А1, снижающуюся в два и более раза в иллювиальной части профилей (гор.В1 и В2са). Почвы обладают достаточно высокой глыбистостью, по величине которой в гор.А1 совокупность каштановых почв распадается на две группы: современные и срубного времени (XVI-XV вв. до н.э.), позднесарматские (II-III вв. н.э.) и золотоордынские (XIV в. н.э.) с содержанием глыбистых агрегатов 20-25% и 10-12% соответственно. По сравнению с гор.А1 в гор.В1 глыбистость увеличивается и достигает максимальных значений в палеопочвах позднебронзового века. Характер распределения агрегатов комковатого (10-0.5 мм) и зернистого (0.5-0.25 мм) размеров во всех почвах однотипен. Взаимосвязь между распределением содержания и размером воздушно-сухих агрегатов в гор. А1 обратная, тесная и значимая, коэффициенты корреляции изменяются от -0.76 до -0.85. Средневзвешенный диаметр воздушно-сухих частиц в современной каштановой почве и в палеопочвах срубного и позднесарматского времени одинаков и равен 3.07±0.035 мм. Коэффициент структурности [4] изменяется от 0.86 до 1.41, что свидетельствует о хорошей структуре каштановых почв в целом. Наилучшие характеристики структуры в воздушно-сухом состоянии имеет палеопочва, погребенная в XIV в. н.э. Это отвечает наиболее благоприятным климатическим условиям.

В иллювиальной части профиля (гор.В1 и В2са) каштановых палеопочв распределение содержания ВСА подобно вне зависимости от длительности их погребения. В гор.В1 содержание агрегатов агрономически ценного ряда колеблется от 8,2±0,5 до 12,7±1,6%. Средневзвешенный диаметр воздушно-сухих агрегатов гор.В2са равен 4,22 ± 0,2 мм. Величина средневзвешенного диаметра частиц агрономически ценного ряда варьирует от 1,98 до 5,31 мм. Распределение содержания ВСА в палеопочвах, погребенных во II-III и в XIV вв. н.э., коррелирует с их распределением в современной каштановой почве. Взаимосвязь положительная, тесная, со значимыми величинами коэффициентов корреляции, изменяющимися в пределах 0,66-0,93.

Средневзвешенные диаметры частиц, разрушающихся при увлажнении в горизонтах А1 и В1 почв всего исследуемого педохроноряда имеет крупно-комковатую структуру (размер частиц колеблется от 5,9 до 7,4 мм) и похожий характер распределения. При этом средневзвешенный диаметр ВСА колеблется от 2,4 до 4,5 мм. Это говорит о практически не меняющейся и даже увеличивающейся водоустойчивости агрегатов в гумусо-аккумулятивном и иллювиальном горизонтах. В горизонте В2Са максимальные значения средневзвешенного диаметра разрушающихся при увлажнении агрегатов (D+) наблюдаются в почвах позднесарматского времени погребения и составляют 8,35 мм, тогда как средневзвешенный диаметр ВСА горизонта В2 в целом колеблется от 2,0 до 5,4 мм. Такое резкое увеличение средневзвешенного диаметра агрегатов вызвано высоким (12,4%) содержанием карбонатов.

Расчет скорости минерализации Сорг в ВСА исследуемого хроноряда палеопочв показал, что она максимальна в первые несколько столетий после их погребения и экспоненциально уменьшается в последующее время (рис. 2).

Так, в гор.А золотоордынской палеопочвы через ~600 лет она составила 1,0-3,7×10-4 % С в год, в гор. В1 – 0,16-0,33×10-4 % С в год. Практически для всех структурных агрегатов не более чем через ~3500 лет нахождения палеопочвы в погребенном состоянии процесс трансформации углерода достигает равновесия и скорость минерализации Сорг стабилизируется на уровне 0,44±0,17×10 -4 % С в год. Наблюдается изменение скорости минерализации Сорг в зависимости от размера агрегатов. Наибольшие ее значения отмечаются во фракциях агрегатов размером > 10 и 10-7 мм, а также в зернистых агрегатах (0,5-0,25 мм). Абсолютные значения указанных величин на порядок ниже, чем для почв в целом.

Результаты исследования водопрочных агрегатов (ВПА) педохроноряда каштановых почв, представлены на рис. 3.

Выявлено полное разрушение глыбистых, крупно- и среднекомковатых агрегатов под действием воды. В целом для почвенного профиля происходит увеличение содержания ВПА при уменьшении размера агрегатов вне зависимости от длительности погребения палеопочвы. Согласно шкале стандартных оценок [2, 4] водопрочность палеопочв, погребенных в срубное и позднесарматское время, относится к удовлетворительной (39-42%), а золотоордынской и современной почв – к хорошей (47-49%).

Интерпретация полученных данных для исследуемого хроноряда методом Хитрова-Чечуевой показал, что для горизонта А1 размер частиц, на которые распадаются воздушно-сухие агрегаты при увлажнении, колеблется от 0,27 до 0,29 мм, тогда как средневзвешенный диаметр ВПА горизонта колеблется от 0,18 до 0,69.

Исключение составляют агрегаты почв, погребенных в период средневековья, в которых при увлажнении согласно классификации [1, 3] воздушно-сухие крупно-комковатые агрегаты разрушаются до средне-комковатых диаметром 1,36 мм. При этом средневзвешенный диаметр ВПЧ горизонта А1 почвы, погребенной в период средневековья, максимален и составляет 0,69 мм. В иллювиальном горизонте В1 размер частиц, на которые распадаются воздушно-сухие агрегаты при увлажнении, возрастает с 0,24 мм для почв, погребенных в срубное время, до 0,34 мм в современных почвах. В горизонте В2 размер частиц увеличивается от 0,20 в самых древних почвах, погребенных в срубное время, до 0,34 мм в почвах, погребенных в период средневековья, без значительных колебаний. Размер частиц, на которые распадаются ВСА при увлажнении, сопоставим для почв срубного времени и их современного аналога и составляют 0,18 и 0,20 мм соответственно.

Полученные данные дают основание считать, что химические свойства и гумусированность подкурганных каштановых палеопочв оказывают основное влияние наструктурное состояние, чем диагенетические потери органического углерода. Этот вывод подтверждается тем, что наилучшие свойства макроструктуры (наиболее высокое значение коэффициента структурности, наименьший средневзвешенный диаметр воздушно-сухих агрегатов, наибольшая водопрочность) характерны для золотоордынской каштановой несолонцеватой незасоленной палеопочвы, развитие которой приходилось на влажную климатическую эпоху.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Агрофизические методы исследования почв / Под ред. С.И.Долгова. М.: Изд-во «Наука», 1966. С.56-57.

2. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. М.: Высш.шк., 1973. 398 с.

3. Саввинов Н.И. Структура почв и её прочность на целине, перелоге и старопахотных участках. М.: Сельхозиз, 1951.

4. Теории и методы физики почв / Под.ред. Е.В.Шеина и Л.О.Карпачевского. М.: Гриф и К., 2007. 95 с

5. Хитров Н.Б., Чечуева О.А. Способ интерпретации макро- и микроструктурного состояния почвы // Почвоведение. 1994. №2. С. 84-92.

6. Хитров Н.Б., Чечуева О.А. Влияние распашки и орошения на макроструктуру черноземов // Почвоведение. 1994. №6. С. 106-114.

7. Шеин Е.В. Курс физики почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005.


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