ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ ЮГА РУССКОЙ РАВНИНЫ В ПОЗДНЕМ ГОЛОЦЕНЕ 

GEOCHEMICAL EVOLUTION OF LIGHT CHESTNUT SOILS IN THE SOUTH ON THE RUSSIAN PLAIN IN THE LATE HOLOCENE 

П.И. Калинин, А.О. Алексеев

P.I. Kalinin, A.O. Alekseev 

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

(Россия, 142290, Московская область, г. Пущино, Институтская, 2)

Institute of Physicochemical and Biological Problems of Soil Science Russian Academy of Sciences

(Russia, 142290, Moscow region, Pushchino, Institutskaya, 2)

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Изучен химический состав серии разновозрастных палеопочв археологических памятников и современных светло-каштановых почв сухостепной и степной зоны юго-востока Русской равнины. На основании полученных результатов установлено, что выявленные ранее изменения климата, которые имели место на данной территории во второй половине голоцена, являются основным фактором, влияющим на химический состав почв.

The chemical composition of a series of different-age paleosols of archaeological monuments and modern light chestnut soils of the dry steppe and steppe zones of the South-East of the Russian plain was studied. Based on the results obtained, it was found that the previously identified climate changes that took place in the territory in the second half of the Holocene are the main factor affecting the chemical composition of soils. 

Вопросы голоценовой истории почв, использование различных свойств палеопочв как индикаторов динамики природной обстановки привлекают все большее внимание исследователей в связи с разработкой теоретических и прикладных проблем изучения и использования природных ресурсов, для оценки возможных последствий глобальных изменений окружающей среды и климата. Полнота и достоверность палеогеографических палеопедологических реконструкций определяется прежде всего объектами исследования, среди которых весьма репрезентативными многими авторами признаны палеопочвы археологических памятников, в частности курганов, древних поселений, городищ и др. Разновозрастные подкурганные палеопочвы являются надежными индикаторами вековой изменчивости природных условий. Сравнительные изучения археологических памятников, захороненных в различных исторических эпохах и в различных природных зонах, а также изменчивости минералогических свойств почв в зависимости от условий природной среды и типа почвообразования, позволяют проследить пространственную и временную динамику окружающей среды, особенно климата.

Геохимическая дифференциация степных ландшафтов определяется господством окислительной щелочной и нейтральной сред в почвах и водах, локальным распространением восстановительной обстановки, высокой контрастностью автономных и подчиненных ландшафтов по содержанию легкорастворимых солей и ряда микроэлементов, увеличением роли испарительной концентрации элементов, специфическими видами геохимических барьеров и зон выщелачивания, ассоциациями мигрирующих и концентрирующихся элементов [2]. В степных и пустынных почвах большая часть микроэлементов прочно связана с высокодисперсными частицами, меньшая - с органическим веществом, а содержание обменных и водно-растворимых форм обычно не превышает 1-2% от общего содержания в почве. Поэтому в нейтральной и слабощелочной среде интенсивность миграции большинства микроэлементов минимальна. Однако, в щелочной и сильнощелочной обстановке создаются более благоприятные условия для миграции некоторых микроэлементов, увеличивается подвижность многих анионогенных элементов и элементов-комплексообразователей за счет формирования ими растворимых комплексных соединений с карбонатами и бикарбонатами щелочей или гидроксокомплексов [2]. Кроме того, образование растворимых комплексных соединений гидролизатов повышает доступность растениям многих элементов. Биогенная мобилизация начинает играть существенную, а может быть и определяющую роль в их миграции. Основным фактором, влияющим на эти процессы, является динамика климата в регионе. Степная зона относится к числу природных регионов, где имеет место дефицит атмосферной влаги. Поэтому изменение количества осадков существенным образом сказывается на состоянии почв и находит отражение в формировании, исчезновении или степени выраженности их различных свойств и признаков, в частности почвенных биогеохимических процессов [1].

Целью данной работы было изучение химического состава разновозрастных погребенных под курганными насыпями почв и его вариации в голоцене в связи с природной эволюцией окружающей среды юго-востока Русской равнины.

Изучен химический состав фоновых каштановых почв и голоценовых палеопочв археологических памятников, погребенных под курганными насыпями на различных временных интервалах, охватывающих средний и поздний голоцен. Исследовано 5 курганных могильников: «Авилово», «Калмыкия», «Колобовка», «Маляевка», «Перегрузное». Они приурочены к различным природным районам Нижнего Поволжья (Приволжская, Ергенинская возвышенности, Прикаспийская низменность, террасы Волги) и элементам рельефа (водоразделы, равнинные участки, речные террасы). Выявлены вариации концентраций химических элементов в течение позднего голоцена в связи с динамикой климата.

Исследованные голоценовые палеопочвы представлены каштановыми, светло-каштановыми почвами и солонцами разного грануломерного состава (глинистого, тяжело-, средне-, легкосуглинистого и супесчаного). Курганы имели мощность насыпи от 40-50 см до 190-200 см, диаметр 20-30 м. Изученные педохроноряды включали палеопочвы, датированные различными периодами, находящимися в интервале 6000 лет.

В целом, на поведение большинства химических элементов в почвах сухостепной зоны в голоцене наибольшее влияние оказывают три масштабных процесса.

Первый - это миграция химических элементов (CaO, Na2O, MgO, S, Sr, Sc, Cd, Yb, As) ассоциирующих с легкорастворимыми солями, карбонатами и гипсом, в профиле почвы, и их осаждение на испарительном барьере в результате испарительной концентрации в аридные эпохи, существовавшие на данной территории ~ 4000 и 1800 лет назад [3].

Второй процесс – это биогеохимическая миграция элементов в почвенном профиле, где определяющим механизмом является биогенная мобилизация макро- и микроэлементов растениями и дальнейшая их аккумуляция в верхних горизонтах почв. Это характерно для таких элементов как MnO, Fe2O3, TiO2, V, Cr, Co, Ni, Ba, Zr, Mo, Ce, Nb, Y, Ge. В частности, прирост содержания Fe2O3 в гумусо-аккумулятивных горизонтах разновозрастных палеопочв относительно концентраций в почвообразующей породе увеличивается в среднем в 1,5 раза (концентрация Fe2O3 составляет 2,84% в материнской породе и 4,19% в горизонте А почвы, погребенной 1900 лет назад), а прирост содержания MnO в среднем в 2 раза (концентрация MnO составляет 0,047% в материнской породе и 0,094% в горизонте А почвы, погребенной 700 лет назад). Прирост содержания MnO, Fe2O3 и ряда других элементов относительно почвообразующей породы демонстрируют прямые корреляции с уровнем атмосферной увлажненности в исследуемом регионе, что связано с активизацией биологической активности в гумидные эпохи, существовавшие на исследуемой территории ~ 5100, 1900 и 700 лет назад, и их аккумуляцией степной растительностью.

Отдельные элементы (Sr, V), накапливающиеся в верхних горизонтах почв на испарительном барьере в аридные эпохи, могут аккумулироваться местной растительностью (злаковыми, полынными, маревыми) в наиболее гумидные периоды. Причем, мобилизация растениями является более масштабным процессом, чем испарительная концентрация.

Третьим процессом, оказывающим значительное влияние на поведение химических элементов в почвах на исследуемой территории, является структурная дифференциация почвенного профиля, связанная с процессом солонцеобразования, при котором многие макро и микроэлементы (Al2O3, Fe2O3, V, Co, Ni, Cu, Zn, Sr, Ba, La, Y) мигрируют из верхних горизонтов в нижележащие с илистой фракцией.

Исследование разновозрастных голоценовых палеопочв показало, что их химический состав является чувствительных индикаторов климатической обстановки. Установлено, что даже на коротких временных интервалах существуют значительные вариации концентраций химических элементов, обусловленные биоклиматическими факторами, которые, в свою очередь, зависят от динамики климата в регионе. Незначительные климатические колебания, произошедшие в течение 50-100 лет, по-видимому, оказывают большее влияние на миграцию и накопление химических элементов, чем фактор времени. В аридные эпохи преобладает процесс испарительной концентрации, в гумидные, когда увеличивается уровень биологической активности и видового разнообразия, мобилизация элементов растениями начинает играть определяющую роль. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Калинин П.И., Алексеев А.О., Савко А.Д.. Лессы, палеопочвы и палеогеография квартера юго-востока Русской равнины / Тр. науч.-иссл. ин-та геологии Воронеж. гос. ун-та. Вып. 58. Воронеж: Воронеж. гос. ун-т, 2009. 140 с.
  2. Касимов Н.С. Геохимия степных и пустынных ландшафтов. М.: Изд-во МГУ, 1988.
  3. Alekseeva T., Alekseev A., Maher B.A., Demkin V. Late Holocene climate reconstructions for the Russian steppe, based on mineralogical and magnetic properties of buried palaeosols // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2007.

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