 |
|
|
ПАЛЕОКРИОГЕНЕЗ, ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И ЗЕМЛЕДЕЛИЕ |
Глава I РЕЛИКТОВЫЙ КРИОГЕННЫЙ МИКРОРЕЛЬЕФ И СТРУКТУРА ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
На почвенных картах не только мелкого, но и среднего, а нередко даже крупного масштаба обычно отражены ведущие свойства состояния почвенного покрова. На этих картах на передний план выступают зональные и провинциальные черты в распространении типов почв. Условность подобного изображения подчеркивалась И.П. Герасимовым (1939), отмечавшим, что контуры типов почв на таких картах следует рассматривать лишь как символы.
Необходимость отображения в первую очередь этих свойств не вызывает сомнений. Именно в них заложена фокусирующая, объединяющая функция почвенного покрова во всей динамической системе ландшафтной оболочки Земли. Эта функция была определена уже в 80-х гг. XIX столетия. В широко известном труде "Русский чернозем" В.В. Докучаев с лаконичностью, близкой к формуле, отметил, что почва есть результат "чрезвычайно сложного взаимодействия местного климата, растительных и животных организмов, состава и строения материнских горных пород, рельефа местности, наконец возраста страны". Способность видеть главное в пестроте проявления почвообразовательных процессов и факторов привели В.В. Докучаева к созданию концепции почвенных зон, которая затем переросла в концепцию широтной географической зональности, составляющей ядро современной теории строения ландшафтной оболочки Земли.
Вместе с тем, уже тогда, выявляя пространственную общность ведущих почвообра- зующих процессов В.В. Докучаев обращал внимание на локальную изменчивость, отсутствие пространственной гомогенности в конкретном облике почвенного покрова той или иной территории. Подобную неоднородность он связывал в первую очередь с особенностями геологического строения и рельефа, обуславливающего, по его выражению, "топографию почв". Этот вывод, сделанный В.В. Докучаевым, приобретает для настоящего исследования особый смысл, особое значение, поскольку оно посвящено как раз сопряженности различий в структуре почвенного покрова с определенными особенностями строения микрорельефа. Еще более определенно рассматривает рельеф и, в частности, микрорельеф, как фактор, обуславливающий возникновение почвенных комбинаций, Н.М. Сибирцев, заложивший, как считает В.М. Фридланд (1972), теоретические основы учения о структуре почвенного покрова. В известной книге "Почвоведение", опубликованной в 1900 г., он писал, что чаще всего пятна разного оттенка и ленты почв суть вместе с тем, пятна и ленты рельефа. Вполне вероятно, что эти впечатления возникли у Н.М. Сибирцева (1975), когда он наблюдал, работая в Псковской губернии, признаки микрорельефа, относящиеся, как выяснилось впоследствии, к палеокриогенному.
На сопряженность неоднородности почвенного покрова с геоморфологическими особенностями территории обращали внимание С.С. Неуструев, Е.Н. Иванова. С микрорельефом связывают И.П. Герасимов и М.А. Глазовская (1960) выделенные ими компоненты почв.
Как известно, свое наиболее полное развитие учение о структуре почвенного покрова нашло в исследованиях В.М. Фридланда.
Центральное место в своей концепции автор уделяет анализу неоднородности почвенного покрова (Фридланд, 1972). В.М. Фридландом разработана иерархическая система структур почвенного покрова, проведена типизация различных форм неоднородности, охарактеризованы факторы, обуславливающие разнообразие, среди которых рассмотрены биологические, геохимические и, конечно, геоморфологические факторы.
Основу типизации на первичном уровне, т.е. на уровне сочетаний, проявляющихся непосредственно на поверхности, составляет элементарный почвенный ареал (ЭПА). Используя в основном геоморфологические особенности проявления неоднородности почвенного покрова, автором были предложены различные типы почвенных ареалов (гомогенные, спорадически-пятнистые, регулярно-циклические, дырчатые). Вместе с тем, нельзя не отметить, что за исключением отдельных случаев (об одном из них мы скажем несколько позже) классификация ЭПА скорее ориентировалась на морфотипи- ческие, чем на генетические признаки. В частности, с применением такого подхода рассматривались примеры, приводимые для обширных пространств бореальной и отчасти степной зон. С особенно высокой детальностью подобные описания ЭПА представлены в работах Л.П. Ильиной (1983 и др.), ученика и последователя В.М. Фридланда.
Недостаточная интерпретация причин возникновения негомогенности почвенного покрова не могла не отразиться на установлении генетических свойств структуры почвенного покрова и прежде всего его неоднородности. Это, конечно, не относится к уже хорошо известным причинам возникновения ЭПА, таким как очень близкое положение к дневной поверхности неравномерно залегающих коренных пород (например, писчего мела) или ЭПА, образующихся за счет неравномерного смыва на склонах, за счет микрорельефа пойм в долинах, дюнных полей, моренных всхолмлений.
В настоящей монографии рассматривается один из факторов, с помощью которого можно дать генетическую интерпретацию различных типов ЭПА, а именно — палео-криогенного фактора. Влияние этого фактора отражается на строении ЭПА на самых разных геоморфологических уровнях — на террасах речных долин, в пределах плакоров и приводораздельных склонов на обширных пространствах бореальной и степной зон умеренного пояса.
Реликтовая криогенная морфоскульптура или микрорельеф - РКМ
В начале 60-х гг. нынешнего столетия удалось установить практически на всех указанных геоморфологических уровнях существование остаточно-мерзлотного микрорельефа, получившего название реликтовой криогенной морфоскульптуры или микрорельефа (РКМ). Здесь уместно подчеркнуть, что установление РКМ было тесным образом связано с наличием ЭПА: именно, на свежераспаханных пространствах проступали системы светлых пятен-блоков палеопочв, разделенных перекрестьями темных полос на месте жил трещин (вспомним еще раз описываемые Н.М. Сибирцевым полосы почвенных разностей под Псковом).
Установление РКМ было также как бы подготовлено предшествующими геологическими исследованиями мерзлотных структур (прежде всего псевдоморфоз по повторно-жильным льдам), проведенными вначале В. Зергелем, В.И. Москвитиным, Я. Дыликом, а затем рядом специалистов, включая авторов настоящей работы.
В результате соединения геоморфологических и геологических данных был воссоздан реликтовой криогенный комплекс, отражающий развитие в конце плейстоцена области многолетней мерзлоты, распространявшейся вплоть до 45° с.ш. В процессе ее деградации при переходе от плейстоцена к голоцену образовалась обширная область реликтового криогенного комплекса, пределы которой на севере и востоке примыкают к границе современной области многолетней мерзлоты.
Проявления РКМ внутри области многолетней мерзлоты прошлого чрезвычайно многообразны, они зависят от комбинации многих палеоландшафтных факторов, а также от палеоклиматических условий и возраста РКМ. В поясе, примыкающем к современной границе многолетней мерзлоты, а также на западе Русской равнины широко распространены типы РКМ с участием полигональных систем. На востоке равнины, где увлажненность была меньшей, а также на юге, по периферии древней области многолетней мерзлоты преимущественное распространение приобретают западинные формы (Молодых, 1982), которые ранее объяснялись суффозионными процессами. Мощное развитие термокарстовые процессы получают на Западно-Сибирской низменности за счет повышенного поверхностного увлажнения. Ослабление выраженности РКМ на юге объясняется не только ее периферийным положением и большим возрастом (так как здесь деградация мерзлоты началась раньше), но и за счет ослабления контрастности внутри ЭПА, благодаря мощным процессам гумусообразования в приповерхностных горизонтах черноземов. В таких районах чаще встречаются ЭПА, не отраженные в микрорельефе. Подобные явления встречаются и севернее, на них обращала внимание Е.Н. Иванова (1962), а В.М. Фридланд называл их ташетами.
Разнообразие типов РКМ во многом (но, конечно, не полностью) предопределило генетическую принадлежность различных типов ЭПА: регулярно-циклические ЭПА — на РКМ с участием полигональных систем; различные виды дырчатых ЭПА —- на РКМ с преобладанием термокарстовых систем; спорадически-пятнистый ЭПА — на РКМ в древних областях засушливого климата и на периферии позднеплейстоценовой криогенной области.
Для территории России, анализ и учет связи РКМ со структурой почвенного покрова приобретает особенно важное значение, так как около 35—40% территории всей страны относится к области, занимавшейся в прошлом многолетней мерзлотой (рис. 1). Следовательно, структура почвенного покрова в значительной степени здесь сопряжена с реликтовыми мерзлотными комплексами. При этом достаточно взгляда на упрощенную схему для того, чтобы убедиться, что рассматриваемая территория охватывает подавляющую часть области, активно используемой в нашей стране под земледелие. Лишь небольшая часть поверхности, куда входят низовья Дона, Волги, бассейны Кубани и Терека, хотя и была за пределами границы позднеплейстоценовой многолетней мерзлоты, но относилась к поясу глубокого сезонного промерзания.
Из приведенной схемы также видно, что остальная часть территории страны относится к современной области многолетней мерзлоты. Таким образом, данные палеогеографии и криолитологии свидетельствуют о том, что на более чем 90% территории страны организация структуры почвенного покрова тесно сопряжена с современным и древним криолитогенезом.
Значение процессов криолитогенеза для организации почвенного покрова в области современной многолетней мерзлоты учитывал в своих работах В.М. Фридланд.
Именно для почв этих территорий, он, опираясь на исследования Н.А. Караваевой (1969 и др.), дал генетическую интерпретацию ЭПА, связав регулярно-циклический тип ЭПА с полигональными системами в тундре. Углубленные исследования в данном направлении проведены О.В. Макеевым (1968), предложившим в качестве особой отрасли криологическую географию почв. Значительный вклад в исследования почв области многолетней мерзлоты внесли исследования О.В. Таргульяна (1971), Т.В. Туренной и И.А. Соколова (Соколов и др., 1989), Е.М. Наумова и Б.П. Градусова (1974), С.В. Губина (1987) и др.
Существенно меньшее развитие пока еще получило направление, касающееся связей структуры почвенного покрова со структурной организацией областей позднеплейстоценовой многолетней мерзлоты, что вполне объяснимо, поскольку РКМ установлена относительно недавно. Однако и здесь намечается несомненный процесс. Интересные результаты в этом отношении получены на Верхней Волге М.С. Симаковой (1983). Значительное место зависимости между РКМ и почвами уделяет В.М. Али- фанов (1986 и др.) В своих схемах эволюции почв активно привлекают фазы криогенеза JI.А. Гугалинская (1982 и др.), А.О. Макеев и И.В. Дубровина (1990).
Далеко не во всем совпадают представления упомянутых исследователей с представлениями авторов настоящей монографии. Дискуссионные вопросы освещены в соответствующих разделах книги. Важнее таких расхождений, однако, то, что благодаря работам всех исследователей идет накопление нового фактического материала. Естественно, что после установления РКМ, прежде всего, авторы данной монографии оценили значение РКМ для интерпретации структуры почвенного покрова и посвятили этой проблеме серию публикаций (Величко, 1965, 1973а; Величко, Морозова, 1975; Величко и др., 1986, 1987; Морозова, 1993).
Вскоре, в середине 60-х гг. родилась идея постановки полустационарных работ. Первый опыт был осуществлен на Верхней Волге (Бердников, 1976), но он скорее касался особенностей развития систем РКМ на двучленных седиментах, включая морену.
Комплексное исследование с обязательным анализом связей между РКМ и почвенным покровом проводилось в системе трех ключевых районов. Работы в так называемом Трубчевском ключевом районе были начаты в 1978 г. (Минервин, Порожня- кова, 1986) и затем с перерывами продолжались в Смоленском и Владимирском ключевых районах. Стратегия выбора полигонов исследований заключалась в том, чтобы изучить связи между РКМ и почвами в различных природных зонах и подзонах — южной тайги, смешанных лесов, а также на экотоне лесостепи и широколиственных лесов. Основной фактический материал, полученный на полигонах, приведен в соответствующих главах монографии.
Однако полученный в ходе исследований материал позволил рассмотреть не только вопросы организации ЭПА и их связи с РКМ. В процессе работ на выбранных эталонных территориях, а так же работы на других разрезах и палеолитических стоянках удалось собрать детальные данные, касающиеся эволюции процессов почвообразования в голоцене и связанных с нею проблем. Спектр различных аспектов возникновения и развития почв, которые в конце концов образовали современный почвенный покров чрезвычайно широк. Вместе с тем, многие из этих аспектов "высвечиваются" на таком элементарном уровне, какой создается структурами РКМ. Определяющими частями таких структур является сопряженная пара: блок полигона и примыкающая к нему псевдоморфоза по повторно-жильному льду. Почвообразовательный процесс (т.е. особенности эволюции почв), развивавшийся на каждом из этих элементов, различался в немалой степени по серии параметров, входящих в круг важных теоретических проблем современного почвоведения. Начать с пространственно-временной организации почвенного покрова. Концепция хронокоррекции почвообразовательных процессов (Геннадиев, 1990) и, в частности, положение о неодинаковой длительности почвообразования на различных местоположениях находит отражение не только на макроуровнях, но и на элементарных структурах РКМ. При переходе из "живого" состояния в реликтовое на блоках почвообразование уже началось тогда, когда внутри прилегающих трещин еще сохранялся жильный лед и седиментационная основа была совершенно не консолидирована. Поверхность РКМ (в пределах древнемерзлотной зоны) свидетельствует о повсеместности явления некоторых возрастных различий признаков почв на локальном уровне, т.е. внутри ЭПА. Этот вопрос будет специально рассмотрен в последующих главах.
Казалось бы, на блоках, где почвообразование началось гораздо раньше, информативность почвенных профилей о фазах и стадиях их развития должка быть более полной, чем в зоне псевдоморфоз. Однако на самом деле, соотношение информативности хода почвообразования на обоих элементах как раз обратное. Полнота "записи" смен фаз почвообразовательных процессов и их длительности значительно больше, и, возможно, даже несколько избыточная в пределах зон псевдоморфоз и термокарстовых западин. Исследования на эталонных территориях показали, что такая "информационная инверсия" объясняется строением реликтового криогенного микрорельефа и связанными с ним процессами перемещения масс вещества с повышенного участка — блока — в сторону понижения на место псевдоморфозы. Конкретные характеристики строения почвенных систем на разных элементах РКМ даны в главах, посвященных ключевым районам. Наиболее активное перемещение масс приходится на начальные фазы голоценового почвообразования. Так, когда уже произошло формирование хорошо выраженного иллювиального и элювиального горизонтов, согласно наблюдениям в траншеях, для этого времени выявляется наличие избыточно мощных линз элювиального материала (как и мощности слоя с псевдофибрами) на склонах псевдоморфоз и отсутствие хорошо выраженных линз такого материала на блоке при весьма слабой представленности иллювиального горизонта. Данные радиоуглеродного датирования и фракционного состава гумуса уровней внутриголоценового почвообразования, полученные О.А. Чичаговой (Величко и др., 1996), свидетельствуют о том, что процессы перемещения материала с повышенных участков микрорельефа в пониженные протекали с различной интенсивностью на протяжении всего голоцена. Поэтому выделение фаз стабильности почвообразования в среднем голоцене, как это делается в схемах некоторых авторов, нуждается в коррекции. Интенсивность массообмена внутри ЭПА несомненно возросла в последние этапы в связи с интенсификацией сельского хозяйства.
Определенные коррективы вносит генетическая интерпретация ЭПА через РКМ в проблему стадийности процессов почвообразования. В начале 60-х гг. В.А. Ковдой (Ковда, Самойлова, 1966) была выдвинута идея о гидроморфизме, как инициальной стадии формирования полноголоценовых почв. Эту стадию он связывал с периодом таяния покровного оледенения. Впоследствии выяснилось, что в таком виде эта концепция, по крайней мере, для почвенного покрова, формировавшегося в перигля- циальной зоне (центр и юг Русской равнины, юг западной Сибири), не приемлема. Однако сама по себе идея В.А. Ковды об инициальном гидроморфизме оказывается с определенными оговорками жизнеспособной при ее приложении к иным палеогеографическим процессам, а именно — к процессам, связанным с деградацией области позднеплейстоценовой многолетней мерзлоты. При этом проявления гидроморфизма носили избирательный характер — они были достаточно ощутимы в полосах и пятнах депрессий на месте псевдоморфоз и термокарстовых понижений ("блюдец"). Но за их пределами процессы гидроморфизма проявились крайне слабо даже при деградации многолетней мерзлоты, так как льдистость пород в позднеплейстоценовой криолито- зоне была невысока. Это была так называемая "сухая" мерзлота (Velichko, 1957, 1973; Порожнякова, 1990).
В условиях неодинакового микрогеоморфологического строения поверхности на протяжении всего голоцена создавались различия в гидрологическом режиме и растительном покрове. Учет этих различий, вероятно, дает основание для дифференцированного применения учения И.П. Герасимова (1973) об элементарных почвенных процессах (ЭПП) внутри реликтовых криогенных элементарных почвенных ареалов (РКЭПА). Кстати, И.П. Герасимов и М.А. Глазовская (1960) одни из первых высказали мысль о реликтовых мерзлотных признаках "в толще почв, расположенных сейчас вне современной области развития вечной мерзлоты" (с. 254). Специально этот вопрос рассматривался И.П. Герасимовым (1968).
В связи с упомянутыми различиями факторов почвообразования на локальном (первичном) уровне в пределах одного и того же РКЭПА по-разному фиксировалась стадийность почвообразования на протяжении голоцена; представления о стадийности, их детальность будут в значительной степени зависеть от того, на каких участках ЭПА будут заложены шурфы. Возможно, что с учетом этих особенностей следовало бы провести сопоставление существующих представлений о развитии почв в голоцене и возрасте почвенных признаков (Ковда, Самойлова, 1966; Герасимов, 1968; Тюрюканов, Быстрицкая, 1971; Тюлин, 1973; Величко, Морозова, 1975; Александровский, 1983, 1995; Иванов, 1988; Геннадиев, 1990; Макеев, Дубровина, 1990; Морозова, 1993 и др.).
Вместе с тем, ясно, что весьма полную "развертку" этапов почвообразования в голоцене можно получить в древних "ловушках", какие представляют собой депрессии в пределах псевдоморфоз на месте древних жил. Их изучение, в частности, выявило стабильное наличие не одного погребенного гумусового горизонта, а нескольких. Поэтому интерпретация уровней повышенной гумусированности внутри современного почвенного профиля как вторых гумусовых горизонтов (ВГГ), достаточно условна, вполне возможно, что они окажутся третьими, так сказать, "ТГГ", и принадлежность их к атлантическому оптимуму требует специального обоснования. В пределах распространения РКМ, вероятно, можно говорить о дискретности почвенного покрова, заключающейся в систематическом чередовании относительно "простых" почвенных профилей (в пределах повышений) и почвенных комплексов в пределах понижений на месте псевдоморфоз по мерзлотным жилам и термокарстовым понижениям.
Сказанное неизбежно приводит к заключению об избирательном применении системы: "почва-память, почва-момент", развиваемой в исследованиях И.А. Соколова и В.О. Таргульяна (1976). В пределах повышений, в частности блоков, где преобладал вынос материала и признаки прошлых стадий оказываются смазанными, скорее преобладала вариация "почва-момент", а в пределах понижений — "почва-память" плюс "почва-момент".
И, наконец, напомним о такой теоретической дискуссии (Герасимов, 1971), как дискуссия о том, куда растут почвы: вниз или вверх? Даже при учете слабого фонового выпадения пыли из атмосферы, можно более определенно говорить, что в пределах области реликтовой мерзлоты процесс имеет оба направления: вниз на блоках, вверх в понижениях.
Рассмотренные выше общие проблемы свидетельствуют о необходимости и о возможности развития исследований на обширных пространствах, направленных на выявление закономерностей строения элементарных почвенных ареалов в различных регионах, хотя, конечно, такие исследования можно предусматривать на длительную перспективу.
Однако, хотелось бы привлечь внимание к одному аспекту, имеющему как бы ближнюю перспективу — это прикладной аспект применения РКМ. В.М. Фридланд (1972) показал важность учета структуры почвенного покрова для сельского хозяйства, выделив элементарный почвенно-сельскохоэяйственный ареал и тип земель (ЭПСХА). В своей монографии он также ссылается на работы Н.Ф. Понагайбо (1915), который уже в начале нашего столетия обосновывал важное агрохимическое значение учета неоднородности структуры почвенного покрова. Имеются и опыты оценки агрономических свойств таких неоднородностей (Апарин, Антонова, 1983; Романова, Пучкарева, Никитина, 1983). Выявленные в процессе проведенных авторами настоящей монографии исследований связи между РКМ и ЭПА открывают возможности для целеустремленного подхода к учету агрохимических свойств почв и их бонитета. В частности, установлена связь в содержании гумуса и азота между почвами на блоках, в западинах и понижениях по псевдоморфозам. В сочетании с различиями в гидрологическом режиме таких элементов, эти факторы оказывают существенное влияние на урожайность, причем такое влияние неоднозначно во влажные и в засушливые годы. На конкретных территориях типы РКМ имеют различный характер: чередование блоков и западин может иметь соотношение от 50% до 90%. Очевидно, что эти вариации влекут за собой различия и в урожайности. Особенно существенные последствия для урожайности в годы с различным увлажнением могут быть в пределах ЭПА с крупными термокарстовыми западинами.
Сейчас, когда уделяется большое внимание организации хозяйств с небольшими земельными угодьями, развивающихся к тому же в жестких экономических условиях, рациональное селективное внесение удобрений в почву приобретает особо важное значение. Учет РКМ позволяет это делать рационально. Об этом, в частности, свидетельствуют планы-схемы сопряженности агрохимических свойств почв с различными элементами РКМ, помещенные в данной работе. Разработка подобных схем и их составление для конкретных хозяйств заметно бы повысило рациональное использование земель в земледелии.
Не меньшее значение имеет и составление карт эрозионной опасности и систем снегозадержания на территории с хорошо выраженным РКМ, что было также подтверждено при исследованиях, проведенных на одном из участков в Брянской области (Величко, Порожнякова, 1978).
Следует также упомянуть о приемах механической планации на территории с РКМ. Наблюдения показывают, что применение таких приемов на поверхностях с РКМ не способствует мелиорации, поскольку на блоках происходит "сдирание" маломощного гумусового горизонта и на поверхности оказываются горизонты А2 или В. Вместе с тем, нарушается и естественное состояние верхних частей почв и в пониженных частях РКМ.
Конечно, прикладные аспекты использования РКМ для ЭПСХА находятся лишь на начальном этапе исследований. Тем не менее, придавая большое значение этому аспекту и стремясь привлечь к нему внимание широкого круга специалистов-практиков, авторы решились вынести понятие "земледелие" в заглавие книги.
В целом, проблемы связи реликтового криогенного микрорельефа с состоянием современного почвенного покрова и его структуры представляют собой один из разделов концепции унаследованности современных экосистем, развиваемой в рамках общего направления, получившего название эволюционной географии (Величко, 1985).
Возможности этого направления в географическом, генетическом и прикладном почвоведении подтверждаются проведенными исследованиями.
|
|
|
|
К содержанию книги: Криогенез почв
|
Последние добавления:
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков
Книги по русской истории Император Пётр Первый