ЭВОЛЮЦИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ НА СУГЛИНКАХ И СУПЕСЯХ СТЕПНОЙ И ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОН

Смотрите также:

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Книги Докучаева

Фитоценология

Химия почвы

Происхождение жизни

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Черви и почвообразование

Дождевые черви

Вернадский. Биосфера

Геохимия - химия земли

Минералогия

Земледелие. Агрохимия почвы

Справочник агронома

Удобрения

Происхождение растений

Ботаника

Биология

Эволюция биосферы

Земледелие

Геоботаника

Общая биология

Биографии биологов, почвоведов

Эволюция

Исследования голоценовых палеопочв проводились нами преимущественно в северной части степной зоны и частично в южной лесостепи, где изучались черноземы обыкновенные и темно-серые почвы на лё'ссах, чернозе- мовидные почвы на супесчаных отложениях в районе Среднего Дона, а также черноземы типичные на лесах Среднерусской возвышенности.

ПОДКУРГАННЫЕ ЧЕРНОЗЕМЫ СРЕДНЕГО ДОНА

В познании эволюции черноземов и многих других почв большое значение имеет исследование курганов бронзового и железного века, в изобилии встречающихся в южной части ETC. Нами были исследованы курганные могильники бронзового века в Воронежской и Курской областях в зоне распространения черноземов обыкновенных и типичных. Работы проведились совместно с археологами Воронежского педагогического института (А.Т.Си- нюк) и при участии директора Центрального черноземного заповедника А .М. Краснитского.

Пасековский курганный могильник

Пасековский курганный могильник находится в правобережье Среднего Дона, на западной оконечности Донской гряды. Рельеф района исследования расчлененный, почвообразующие породы — мощные лё'ссы. Современный почвенный покров представлен обыкновенными черноземами на границе их распространения с черноземами южными.

Профиль современной (фоновой) почвы характеризует разрез 8-78, заложенный в 60 м от могильника на пашне. Приводим описание разреза.

Агах 0-29 см. Черный (10 YR 3/1, 2/1) средний суглинок, влажный, комковато- мелкозернистый, рыхлый. Местами слабое точечное вскипание от НС1 (мелкие остатки разрушенных карбонатных конкреций, выброшенных на поверхность пашни). Переход заметный по структуре, плотности и цвету. А1^а 29-55 см. Темно-серый (10 YR 3/2-4/1) до черного средний суглинок, влажный, уплотненный, зернистый. Местами встречаются кротовины, заполненные пестрым материалом лежащих ниже горизонтов и включающие мелкие обломки разрушенных карбонатных конкреций. Вскипает от НС1. Переход ясный. А1В^:а 55-90 см. Палево-серый (10 YR 5/2) средний суглинок, влажный, с большим количеством кротовин, заполенных материалом от черного до палевого цвета, с обломками разрушенных карбонатных конкреций, крупнозернистый. ВСа 90-150 см. Палево-бурый (10 YR 6/3- 7/4) средний суглинок, влажный. Кротовины заполнены гумусированным материалом черного, серого и серовато- бурого цвета. Крупные карбонатные конкреции. С глубины 140 см и ниже встречается карбонатный мицелий.

В нижней части горизонта А1ВСа и в верхней - Bq, встречаются трещины усыхания толщиной от 1—2 до 15 мм, заполненные черным и темно-серым, нередко зернистым суглинком. Очевидно, этот материал попал в трещины из верхних горизонтов профиля еще до распашки и исчезновения зернистой структуры — в поверхностном горизонте.

В настоящее время из семи курганов могильника только самый большой (высота 5 м, диаметр более 50 м) не распахивается.

Погребенная почва обнаружена в разрезе 9-78, заложенном на кургане 1. В настоящее время высота кургана составляет лишь 70-80 см, так как он, как и большинство курганов могильника, подвергается усиленному спахи- ванию. Можно полагать, что еще недавно курган 1 имел высоту более 1,5 м. Кольцевой ровик, из которого создателями кургана был взят материал для постройки насыпи, в настоящее время обнаруживается под внешней краевой частью оплывшей насыпи.

По цвету курганная насыпь почти не отличается от гумусового горизонта погребенного чернозема. Очевидно, для ее создания был использован преимущественно материал гумусового горизонта аналогичного чернозема. Поэтому поверхность погребенной почвы удалось найти только после обнаружения выброса из могильной ямы. Выброс представляет собой тонкую, мощностью в несколько сантиметров горизонтальную прослойку желто-бурого суглинка (материал горизонта В почвы), который попал на поверхность почвы при закладке могильной ямы перед тем, как был насыпан курган. В стенке разреза 8-78 длина этой прослойки составляет почти 2 м. На всем протяжении в стенке разреза поверхность подкурганной почвы ровная, мощность гумусового горизонта не меняется. Поэтому можно полагать, что поверхность погребенной почвы создателями кургана не была нарушена. Возраст кургана, по данным радиоуглеродного датирования (Герасимов и 120др., 1980) древесины, отобранной из могильной ямы, составляет 4580 ± 30 лет (ИГАН-246). Приводим описание разреза 9-78.

Апах 0-27 см. Темно-серый (10 YR 3/2) средний суглинок, свежий, рыхлый, комковатый, с редкими мелкими серовато-палевыми пятнами, корнями. Вскипает от НС1. Переход заметный по плотности и цвету. АССа 27-70 см. Насыпь кургана. Темно-серый (10 YR 3/2) средний суглинок, свежий, уплотненный, комковатый, с мелкими белесыми пятнышками СаСОэ и обломками карбонатных конкреций, как рассеянными в толще насыпи, так и сконцентрированными в кротовинах. В нижней части прослеживается прослойка желто-бурого суглинка мощностью 3 см. Переход резкий. [ А1Са] 70-100 см. Темно-серый (10 YR 3/2) средний суглинок, свежий, уплотненный, комковатый, с обломками конкреций СаСОэ, редко-целыми. Кротовины с обилием обломков конкреций. Вскипает от НС1. Переход ясный. [А 1 BCaJ 100—120 см. Палево-серый (10 YR 5/2) средний суглинок, свежий, уплотненный, с мелкими конкрециями СаСОэ, карбонатным мицелием и мучнистыми карбонатами по порам и трещинам. Кротовины темно-серого и палево-бурого цвета с обилием конкреций и их обломков. Вскипает от НС1. Переход ясный. [ВСа] 120-170 см. Палево-бурый (10 YR 6/4) средний суглинок, свежий, плотный, бесструктурный, с карбонатными конкрециями и мицелием. Кротовины серо- бурые. Вскипает от НС1. На глубине 110-150 см редко встречаются трещины усыхания, заполненные темно-серым бесструктурным суглинком.

Погребенная почва по морфологическим свойствам существенно отличается от фоновой. Частично эти различия объясняются диагенетическими изменениями, к которым можно отнести ухудшение (разрушение) структуры и появление карбонатов в верхних горизонтах погребенной почвы. За 4500 лет в результате деятельности землероев в гумусовом горизонте погребенной почвы накопилось значительное количество карбонатных конкреций, которые в основном концентрируются в кротовинах. Погребенная почва отличается от фоновой меньшей мощностью гумусового горизонта (почти в 2 раза), более резким переходом от него к горизонту В^, более высоким залеганием карбонатов. Эти признаки являются консервативными, они слабо изменяются в процессе диагенеза и поэтому свидетельствуют об ином строении профиля погребенной почвы по сравнению с фоновой1.

1 Отчасти эти различия связаны с уплотнением почвы под насыпью. Однако определения объемного веса (проведены Дайнеко) показывают, что даже у черноземов типичных уменьшение мощности гумусового профиля при уплотнении составляет не более 7 см.

Данные химических анализов подтверждают наличие как генетических, так и диагенетических различий между этими почвами. Погребенная почва значительно уступает фоновому чернозему по процентному содержанию гумуса (табл. 27).

По запасам гумуса в метровом профиле погребенная почва уступает фоновой более чем в 3 раза. Сложно определить, насколько эти различия связаны с минерализацией органического вещества в погребенной почве за 4500 лет, а насколько с его более низким исходным содержанием в момент погребения. Очевидно, значение имеют оба фактора. Для фоновой почвы характерна значительно большая выщелоченность от карбонатов (рис. 18).

Как показали проведенные нами исследования подкурганных почв, карбонатные горизонты обычно хорошо сохраняются, верхняя граница карбонатного горизонта в большинстве случаев выражена четко, не размыта, что свидетельствует о слабой постгенетической миграции карбонатов. Незначительность последней характерна и для подкурганных почв других регионов ETC (Иванов, Демкин и др., 1980). В разрезе 9-78 диагенетическими являются обломки карбонатных конкреций в гумусовом горизонте погребенной почвы. Их появление здесь, очевидно, связано с деятельностью землеро- ев, ходы которых, насыщенные конкрециями и их обломками, пронизывают насыпь кургана и профиль погребенной почвы. Вероятно, с этим же связано и некоторое увеличение содержания С02 карбонатов в общей массе горизонта [А1Са].

По всему комплексу свойств погребенная почва может быть классифицирована как чернозем южный, тогда как фоновая является черноземом обыкновенным. Это позволяет сделать предположение, что почвы данного района 4500 лет назад существенно отличались от современных; это, очевидно, связано с иными (более аридными) условиями их формирования.

Павловский курганный могильник

Павловский курганный могильник находится в левобережье Дона, в 100 км севернее Пасековского могильника, но также в подзоне черноземов обыкновенных. Курганный могильник располагается на различных геоморфологических уровнях (от поймы Дона до водораздела) и занимает большую площадь. Исследованный участок приурочен к пологому склону (< 3°) от водораздела к третьей надпойменной террасе. Почвообразующнми породами являются маломощные карбонатные лёссовидные суглинки, которые на глубине 100—150 м подстилаются бескарбонатными песками.

Фоновая почва (разрез 69-78) исследована на удалении от курганов. Она имеет следующий профиль.

Апах. 0-25 см. Буровато-темно-серый (10 YR 3/1, 3/2) средний суглинок, свежий, уплотненный, комковатый, с многочисленными мелкими корнями. Переход ясный.

А1 25-37 см. Темно-серо-бурый (10 YR 3/2, 4/2) средний суглинок, свежий, • уплотненный, комковато-зернистый, с редкими тонкими корнями и кротовинами. Переход постепенный. A1B 37-47 см. Серо-бурый (10 YR 4/3) средний суглинок с темно-серыми и светло-бурыми пятнами кротовин, свежий, уплотненный, комковато-крупнозернистый. Переход постепенный. BA1 47-60 см. Бурый (10 YR 5/4) средний суглинок с серыми и светло-бурыми пятнами кротовин, свежий, плотнее лежащего выше, крупнозернисто-комко- ватый. Встречаются ходы диаметром 0,5-1,5 см, заполненные темно-серо-бурым и светло-бурым суглинком. Вертикальные трещины темно-серо-бурого (10 YR 4/2) цвета. Переход резкий. Вса 60-105 см. Светло-бурый (10 YR 6/3, 7/4) средний суглинок, свежий, плотный, бесструктурный, слабо опесчаненный. Отмечаются пятна и стяжения СаСОэ белесого цвета. Вскипает от НС1. D 105-120 см. Желтый бескарбонатный песок.

На глубине 40—85 см, особенно резко в горизонте ВСа, выделяются вертикальные трещины, заполненные материалом верхних темноокрашенных горизонтов почвенного профиля. Вероятно, они являются трещинами усы- хания. В более молодых трещинах, начинающихся с глубины 40—45 см, шириной в верхней части 1—2 см и более, хорошо сохранилась зернистая структура засыпавшегося материала гумусового горизонта. Более древние трещины значительно уже, начинаются на большей глубине, заполнены бесструктурной (спрессованной) массой, имеют признаки горизонтальных сдвигов нарушений. Верхние части трещин разрушены роющими животными и теряются среди кротовин. Почвенный профиль сильно перерыт, много червеходов. Горизонты А1В и ВА1 почти полностью состоят из кротовин. Максимально перерыты верхние горизонты профиля чернозема — здесь трещины очень быстро разрушаются землероями. Однако и сами кротовины в этих горизонтах исчезают значительно быстрее, чем в лежащих ниже, в связи с наиболее интенсивной деятельностью здесь почвенной фауны, корней, микроорганизмов и наиболее высокой скоростью гумусооб- разования.

Погребенная почва также подвергается воздействию землерэев, ходы которых могут проникать в толщу курганов на большую глубину, но это воз- действйе слабее, чем на современной почве. Возникшие в постгенетический этап кротовины хорошо сохраняются во всем ее профьле, так как интенсивные процессы перемешивания почвенной массы, характерные для горизонта А1 живой почвы, здесь отсутствуют.

Погребенная почва в кургане 47 залегает под мощной 110 см насыпью (разрез 68-78).

[А1] 110-130 см. Темно-серо-бурый (10 YR 3/2, 4/2) средний суглинок, свежий, уплотненный, зернисто-комковатый. Слабо выражены кротовины. Переход ясный.

[AlВ) 130-146 см. Темно-серо-бурый (10 YR 4/2, 4/3) средний суглинок с бурыми пятнами, свежий, уплотненный, зернисто-комковатый. По кротовинам отмечаются плохо со хранив ишеся остатки карбонатных конкреций. Переход резкий.

[BAlcal 146-160 см. Серовато-бурый (10 YR 6/4) средний суглинок с серыми пятнами, свежий, уплотненный, неяснокомковатый. Вскипает от НС1. Серо-бурые и желто-бурые кротовины. Переход постепенный. [ВСа] 160-205 см. Желто-бурый (10 YR 7/3) средний суглинок, свежий, с белесыми пятнами (СаС03) и карбонатным мицелием, бесструктурный. Отмечаются кротовины и редкие черные вертикальные трещины. Вскипает от НС1. Переход ясный.

D         205-270 см. Песок с признаками слоистости. От НС1 не вскипает.

Возраст кургана по С14 : 4130 ± 40 ИГАН-265 (Герасимов и др., 1980).

Погребенная почва кургана 47 отличается от фоновой меньшей мощностью прогумусированной толщи (50 см при 60 см в фоновой), более светлой окраской горизонтов А1 и А1В, более высоким залеганием карбонатного горизонта (36 см при 60 см в фоновой). Верхняя граница карбонатного горизонта такая же резкая, как и в фоновой почве. Погребенная почва сформировалась здесь на слое лёссовидного суглинка мощностью 95 см, а погребенная почва ближайшего кургана 46, имеющая такие же мощности горизонтов, — на слое 107 см. Погребенные почвы ближайших курганов, как и разрез 68-78, характеризуются пониженной мощностью горизонта А1 (около 20 см при 35-40 см у фоновых) и гумусового профиля (45—50 см) ; карбонатный горизонт залегает на глубине менее 35 см при 65-70 см у фоновых почв. Вместе с тем различия в мощностях гумусового профиля между подкурганными и фоновыми почвами здесь меньше, чем на Пасековском могильнике, расположенном на мощных лёссах. Это, по-видимому, обусловлено малой мощностью лёссовидного суглинка в районе кургана 47, близко подстилаемого песками.

Установлено, что при уменьшении глубины подстилания формируются черноземы с менее мощным гумусовым профилем (Дайнеко, устное сообщение). Хотя природа такого воздействия почвообразующей породы на гумусовый профиль чернозема не вполне ясна, • можно полагать, что и при саморазвитии и при эволюции почв близкое подстилание должно одерживать рост гумусового црофиля вглубь. Очевидно, поэтому в районе Павловского могильника в течение последних 4200 лет на фоне значительного увеличения мощности горизонта А1 рост гумусового вглубь в связи с близким подстиланием был замедлен. Мощность переходных горизонтов (А1В и ВА1) даже несколько уменьшилась. Эволюцию почв с начала суб- бореального периода до настоящего времени, по нашему мнению, здесь, как и на Донской гряде, можно объяснить изменением климата в сторону более гумидного.

Ширяевский курганный могильник

Увеличение за последние 4000-4500 лет мощности гумусового профиля исследованных нами черноземов может быть объяснено также гипотезой эолового роста черноземов вверх в течение всего голоцена, предложенной И. П. Герасимовым (1970).

Определенный свет на это проливают результаты изучение почв Ширяевского курганного могильника, расположенного в 60 км к востоку от Павловского могильника, в левобережье Подгорной, близ Калача. Курган 124 находится на третьей надпойменной террасе, на невысоком и широком (до 100 м) повышении в пределах обширного приводораздельного понижения. Почвообразующие породы представлены сильно опесчаненными легкими суглинками. Почвы — черноземовидные, значительно более мощные, чем южные и обыкновенные черноземы окружающих лёссовых водоразделов; их профили (и фоновых и подкурганных почв) в значительной мере перерыты землероями.

Фоновые почвы (разрезы 4-80, 5-80) имеют горизонт А1 мощностью ' 50—55 см, прогумусированная часть профиля (горизонты А1+АВ+ВА) достигает мощности 85—100 см, на эту же глубину отмыты карбонаты. В погребенной почве, залегающей под курганной насыпью мощностью 55 см (разрезы 3-80, За-80), мощность гумусовых горизонтов значительно меньше: А 1=35—37 см, А1+АВ+ВА=48—53 см, но карбонаты залегают практически на той же глубине, что и в фоновых почвах (96—100 см). Относительно стабильное положение верхней границы карбонатного горизонта обусловлено, вероятно, привносом СаСОэ в приводораздельное понижение с более высоких геоморфологических поверхностей.

Таким образом, на песчано-суглинистых отложениях в течение последних 4000 лет гумусовый профиль почв вырос значительно, даже более, чем на мощных лёссах. Так как здесь голоценового накопления эоловой пыли не обнаруживается (весь почвенный профиль сформирован в толще песчано-лег- косуглинистых аллювиальных отложений третьей террасы), то выявленное увеличение мощности гумусовых горизонтов следует объяснять ростом почвенного профиля вглубь. Можно полагать, что закономерности роста гумусового профиля лёссовых черноземов и черноземовидных песчано- суглинистых почв были сходными, т. е. за последние 4000—4500 лет и на лёссах происходил рост почвенного профиля вглубь, сопровождавшийся здесь выщелачиванием профиля от карбонатов (см. рис. 18).

Увеличение мощности гумусового профиля черноземов и черноземовидных почв за последние 4000—4500 лет в 1,5-2 раза сложно объяснить простым саморазвитием почв. И фоновые и погребенные почвы являются зрелыми (формировались более 5500-6000 лет). В зрелых почвах, в том числе и в черноземах, темпы изменения профиля в стабильных условиях среды должны существенно замедляться. Сравнение исследованных нами фоновых и подкурганных почв показывает, что такого замедления не наблюдается. Это свидетельствует об эволюционном характере изменения профиля черноземов с бронзового века, связанном с изменением климата в сторону более гумидного.

Подобные изменения профиля почв установлены В. П. Золотуном (1974), изучавшим подкурганные почвы на лёссах юга Украины, также в подзонах черноземов обыкновенных и южных. Кроме того, оказалось, что рост профиля чернозема вглубь протекал во второй половине голоцена неравномерно. В интервале 4500-3000 лет назад мощность гумусового профиля увеличивалась слабо (0,2-0,8 мм/100 лет), 3000-2500 лет назад она росла с максимальной скоростью (10—11,5 мм/100 лет), а в последние 2500 лет скорость снова снизилась (3,6—4,6 мм/100 лет) . Следовательно, основное увеличение мощности и выщелачивания черноземов Украины относится к концу суббореального — началу субатлантического периодов. Это является одним из подтверждений того, что эволюция черноземов во второй половине голоцена определялась изменениями климата в сторону более гумидного — именно к началу субатлантического периода обычно относят время значительного похолодания и увлажнения климата. Увязывается это и с новыми данными по истории растительности лесостепи в голоцене (Серебрянная, 1978). Таким образом, представления о том, что изменения профиля черноземов были вызваны исключительно их саморазвитием (Маданов и др., 1967), не подтверждаются.

Исследованиями подкурганных почв в более аридных юго-восточных районах ETC установлено слабое влияние изменений климатических условий на эволюцию почв хорошо дренируемых территорий (Иванов и др., 1978). Тем не менее в Северном Казахстане эволюция почв происходит в том же направлении, что и в черноземной зоне ETC (Иванов, Афонин и др., 1980). С. И. Андреев (1971), изучавший почвы курганов Чувашии, сделал вывод об изменении процессов почвообразования в противоположном направлении: от серых лесных, формировавшихся под широколиственными лесами, к выщелоченным черноземам (под луговыми степями), что может быть связано с изменениями климата в сторону менее гумидного. Однако следует отметить, что подкурганные почвы, классифицированные С. А. Андреевым как серые лесные, отличаются от фоновых черноземов не только пониженной мощностью гумусового горизонта, но и значительно меньшей выщелоченностью от карбонатов. Следовательно, различия между погребенными и современными почвами по глубине гумусированности выщелоченное™ здесь те же, что и на юге Воронежской области. Вероятно, частично изменения почв здесь, в северных пределах лесостепи, могли проходить и без изменения климата, а в результате сведения лесов человеком. Такая антропогенная эволюция черноземов была установлена В. И. Талиевым и П. Н. Крылов (см. Роде, 1974) и названа проградацией черноземов.

К содержанию книги: А.Л. Александровский - Эволюция почв Восточно-Европейской равнины в голоцене