Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ СОВРЕМЕННЫХ И ПОГРЕБЕННЫХ ПОЧВ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ГЕОСИСТЕМ БАССЕЙНА РЕКИ СУРА

Солодков Н.Н. 1 Чурсин А.И. 1 Дьячков М.Д. 1
1 ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»
Стремительные изменения природы и климата под влиянием деятельности человека актуализировали изучение динамики развития ландшафтов на региональном уровне. В Среднем Поволжье таких исследований крайне мало. На основе исследования погребенных лугово-черноземовидных почв бассейна реки Сура проводится реконструкция основных этапов эволюции аллювиальных геосистем за последние 4000 лет. Выделяются основные этапы эрозионно-аккумулятивного цикла в голоцене и ритмы почвообразования. Предложена авторская классификация региональных педокомплексов Среднего Поволжья: современные (Pd. 1.0), среднесубатлантические (Pd. 2.1), раннесубатлантические (Pd. 2.2) и суббореальные почвы (Pd. 3.0). Представлены результаты почвенно-литологических исследований, физических и химических свойств погребенных почв, а также сводные данные их радиоуглеродного возраста, которые отражают как общие, так и специфические черты почвообразования и диагенетических процессов после погребения.
погребенные почвы
голоцен
Среднее Поволжье
река Сура
ритмы
1. Александровский АЛ. Эволюция почв и географическая среда / А.Л. Александровский, Е.И. Александровская. Интгеографии РАН. – М.: Наука, 2005. – 223 с.
2. Ломов С.П. Почвы на эоловых отложения в пойме бассейна р. Сура / С П. Ломов, Н.Н. Солодков // Нива Поволжья. – Пенза: ПГСХА, 2014. – № 4 (33). – С. 73–80.
3. Ломов С.П. Эрозионно-аккумулятивные циклы и ритмы развития пойменных геосистем севера Приволжской возвышенности в голоцене / С.П. Ломов, Н.Н. Солодков// // Глобальный научный потенциал. – Тамбов: Фонд развития науки и культуры, 2014. – № 10 (43) – С. 9–14.
4. Ломов С.П. Геохимические условия развития современных и погребенных почв Среднего Поволжья / С.П. Ломов, Н.Н. Солодков // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Науки о Земле. – Саратов: СНИГУ им. Н.Г. Чернышевского, 2016. – Т. 16, № 1. – С. 10–13.
5. Солодков Н.Н. Геохимические потоки в денудационных и трансаккумулятивных ландшафтах Среднего Поволжья / Н Н. Солодков // Проблемы региональной экологии. – М.: «Камертон», 2014. – № 3. – С. 46–50.
6. Солодков Н.Н. Особенности микроморфологии и геохимии погребенных почв в поймах бассейна р. Сура // Н.Н. Солодков, С.П. Ломов, М.П. Лебедева / Почвоведение – продовольственной и экологической безопасности страны: тезисы докладов VII съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева и Всеросской с международным участием научной конференции (Белгород, 15–22 августа 2016 г.). Часть II. – Москва-Белгород: ИД «Белгород», 2016. – С. 465–466.
7. Солодков Н.Н. Почвы эоловых геосистем (неолитические памятники) в поймах рек Среднего Поволжья / Н.Н. Солодков, С.П. Ломов // Труды IV (XX) Всероссийского археологического съезда в Казани. – Казань: Отечество, 2014. – Т. V. – С. 100–103.
8. Сычева С.А. Многовековая ритмичность почво- и рельефообразования на Среднерусской возвышенности в голоцене / С.А. Сычева // Изестия РАН, серия географическая. – 2008. – № 3. – С. 87–97.

Динамичное изменение климата Земли, отмеченное в XX – нач. XXI вв., стало актуальным предметом изучения большинства научных работ последних десятилетий. В связи с этим развернулись исследования не только на глобальном и региональном уровнях. Среди основных причин стали выделять две главные группы: антропогенно-техногенное воздействие и факторы естественного происхождения, связанные с цикличностью климата. Возникла необходимость изучения природы в её пространственно-временном аспекте.

Для равнинных территорий объектом изучения стали голоценовые циклиты [8]. Эти образования отражают процессы стабильного и нестабильного состояния геосистем. Бассейн р. Сура занимает наибольшую площадь в пределах Среднего Поволжья, а изучен недостаточно с этой точки зрения. Погребенные почвы широко распространены в аллювиальных геосистемах р. Сура и её притоков. После погребения почв происходят и диагенетические процессы.

Основная цель работы – выявление стадий педолитогенеза и педометаморфических процессов погребенных разновозрастных почв пойменных геосистем бассейна р. Сура. При этом основное внимание уделялось возрасту погребенных почв, свойствам, с одной стороны, устойчивым к процессам диагенеза, а с другой, позволяющим реконструировать палеосреду почвообразования, а также региональным особенностям процессов педо- и литогенеза.

Результаты исследования и их обсуждение

Бассейн реки Сура имеет сложное геологическое строение, представленное различными морскими отложениями мелового и палеогенового возраста. Прежде всего, это пески, мергели, опоки, песчаники и пр. Для изучения были зачищены стенки прирусловых обрывов и действующих карьеров. Было проведено почвенно-литологическое описание разрезов, отобраны образцы современных, погребенных почв и аллювия на следующие виды лабораторных анализов: радиоуглеродное датирование по 14C, валовой химический состав на основе рентгенфлюоресцентного метода, микростроение шлифов, гранулометрический состав (по Н.А. Качинскому), pH солевой, гидролитическая кислотность, сумма поглощенных оснований и емкость поглощения, а также содержание органического вещества, оксидов фосфора и калия.

Изучение стратиграфического строения разрезов показало наличие погребенных почв различной мощности, подстилаемых и перекрытых песчаным аллювием. Глубина погребения различна от 10 см до 2 метров. Актуальные почвы маломощные (2–25 см), супесчаного состава, с набором генетических горизонтов типа Аd–A–С. Переход в породу ровный резкий. Микростроение дернового горизонта отражает признаки пойменного режима этих почв: песчано-плазменный состав основной массы, в которой обнаруживаются крупные скелетные структуры типа песчаных частиц различных размеров, зерен глауконита, обломков песчаника, опок и пр. Обнаруживаются полуразложившиеся и пропитанные железистым веществом органические остатки, что отражает микропризнаки оторфованности.

Погребенные мощные лугово-черноземовидные почвы выделяются темно- или серогумусовым окрасом и достигают различной мощности – от 28 см до 200 см. Строение генетических горизонтов в большинстве случаев представлено следующей последовательностью: A–AB–B–C с резким ровным переходом в породу. Данные радиоуглеродного анализа по 14С, выполненные в лаборатории Института географии РАН (г. Москва), показали, что возраст погребенных почв изменяется от среднесуббореального (SB-2) до среднесубатлантического (SA-2). На рис. 1 представлены сводные данные о стратиграфии и некалиброванном возрасте генетических горизонтов изучаемых почв [2].

sol1.tif

Рис. 1. Стратиграфия и радиоуглеродные даты (некалиброванные) погребенных почв в бассейне р. Сура

Из приведенного рисунка видно, что иногда погребенные почвы разного возраста погребаются почвами более позднего возраста. Так, на примере разреза № 2 изучена среднесуббореальная почва возрастом 3870 ± 50 BP, погребенная аккумулятивным горизонтом раннесубатлантической почвы (2560 ± 80 BP).

Микростроение погребенных мощных лугово-черноземовидных почв отражает как характерные черты пойменного режима, так и условия олуговения. Гор. [Ag] суббореально-субатлантической почвы разреза № 2 выделяется обилием агрегатов второго типа. Материал гумусирован неравномерно, но в целом имеет темноцветный облик. Железисто-глинистые кутаны являются диагностическими микропризнаками процессов иллювиирования этих веществ. Наличие большого числа железистых стяжений свидетельствует об интенсивных элювиально-глеевых процессах.

Горизонт [ABff] разреза № 2 суббореального возраста имеет как общие черты с гор. [Ag] (накопление песчаных частиц и минералов, агрегаты неправильной формы), так и специфические, характеризующие высокую степень внутригоризонтного оглеения: чередование зон обезжелезнения и скопления железистых стяжений различных форм и размеров. Обнаруживаются деформированные железисто-глинистые кутаны, формирование которых связано, по-видимому, с их диагенезом после погребения.

Гранулометрический состав изменяется от суглинистого до тяжелого суглинка (табл. 1).

Таблица 1

Гранулометрический состав погребенных мощных лугово-черноземовидных почв в поймах бассейна р. Сура

Разрез

Горизонт

Глубина, см

Содержание фракций, %, размеры частиц, мм

состав

1,00–0,25

0,25–0,05

0,05–0,01

0,01–0,005

0,005–0,001

< 0,001

сумма фракций < 0,01

Классиф. 1977 г.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Разрез № 1

[A]

29–41

1,50

32,90

28,80

4,10

6,90

25,80

36,80

Средний суглинок

[A]

50–56

1,50

43,10

23,60

7,10

5,40

19,30

31,80

Средний суглинок

[Bff]

56–78

13,40

28,40

24,80

6,80

7,20

19,40

33,40

Средний суглинок

allf

78–139

41,70

49,30

1,70

1,70

0,00

5,60

7,30

Песок связный

Разрез № 2

[Ag]

223–303

5,20

11,90

18,40

7,20

17,60

39,70

64,50

Глина легкая

[ABff]

303–423

25,30

10,70

11,70

6,60

12,90

32,80

52,30

Глина легкая

[A]

36–42

32,60

39,30

8,60

1,60

3,70

14,20

19,50

Супесь

АС

42–58

51,00

43,40

1,20

0,40

0,00

4,00

4,40

Песок рыхлый

Разрез № 3

[A]

85–87

8,70

35,40

23,20

2,10

7,80

22,80

32,70

Средний суглинок

[Afn]

87–117

1,40

6,50

11,60

9,50

21,30

49,70

80,50

Глина тяжелая

[ABfn]

117–176

1,60

3,00

11,30

5,40

17,90

60,80

84,10

Глина тяжелая

[BCg,ff]

176–209

4,10

31,70

12,60

8,20

7,70

35,70

51,60

Глина легкая

А/С

13–32

1,50

54,90

17,40

2,00

5,20

19,00

26,20

Легкий песок

C1

32–94

17,60

48,50

11,40

3,30

3,30

15,90

22,50

Легкий суглинок

Разрез № 4

[Ag]

130–156

1,70

9,30

32,90

9,90

11,20

35,00

56,1

Глина легкая

[AB]

156–172

2,60

37,50

24,20

4,10

7,00

24,60

35,7

Средний суглинок

[В]

172–193

2,10

31,90

26,40

5,40

8,20

26,00

39,6

Средний суглинок

С

5–10

89,20

6,20

0,20

0,40

2,00

2,00

4,40

Песок рыхлый

Разрез № 5

[Av]

10–46

45,90

28,00

8,70

1,00

2,60

13,80

17,40

Супесь

[Bff]

46–51

19,00

37,70

13,80

4,00

6,80

18,70

29,50

Легкий суглинок

[A]

120–122

2,00

39,90

18,20

6,60

6,10

27,20

39,90

Средний суглинок

[Aff]

137–150

2,00

10,90

27,40

9,20

10,80

39,70

59,70

Тяжелый суглинок

В данном случае гранулометрический состав отражает пойменные условия почвообразования. Более тяжелый гранулометрический состав отражает поступление тонких глинистых фракций, что характерно для проток и пересыхающих водоемов типа запрудин и стариц. Аллювий выделяется легким составом, который изменяется от песка рыхлого до легкого суглинка. Такое чередование в разрезах водноседиментационных толщ подчеркивает ритмику пойменных геосистем, когда на стадиях стабильного развития откладывался легкий аллювий, а в периоды стабилизации – развивался почвенный покров.

Данные результатов химических анализов дают представление о диагенезе погребенных лугово-черноземовидных почв (табл. 2). Отмечено невысокое содержание органического вещества – от 1,0 до 3,3 %. Широкая амплитуда колебания величины pH (от 4,5 до 7,2), суммы поглощенных оснований (от 12,0 до 39,0 мэкв/100 г.), а также емкости поглощения (13,0–42,0 мэкв/100 г.). Столь значительные колебания показателей отражают сложные процессы: диагенез, состав и количество вещества, образованного во время развития почв [2].

Таблица 2

Химические свойства современных и погребенных почв водно-седиментационных геосистем в поймах бассейна р. Сура

Разрез

Горизонт

Глубина, см

Орг.

в-во, %

рНсол.

Hr,

Сумма поглощенных оснований

Емкость поглощения

(мг/экв. на 100 г)

Разрез № 1

Аd

0–10

2,30

4,70

3,05

0,90

3,95

A

10–19

1,30

4,50

2,92

6,00

8,92

С

19–29

0,60

4,80

     

[A]

29–41

1,70

4,80

3,26

16,20

19,46

[A]

50–56

0,70

4,70

2,74

7,00

9,74

[Bff]

56–78

1,50

3,70

7,11

6,50

13,61

Разрез № 2

Аd

0–2

0,70

5,90

1,98

17,20

19,18

[Аff]

28–62

1,20

5,70

2,75

30,60

33,35

[A1]

105–111

1,40

6,20

1,06

29,10

30,16

[Ag]

223–303

1,70

4,50

6,69

35,00

41,69

[ABff]

303–423

2,10

4,00

10,10

26,40

36,50

Разрез № 3

Аd

0–2

1,00

6,60

0,50

16,00

16,50

[A]

85–87

1,50

4,90

0,55

20,80

21,35

[Afn]

87–117

1,10

5,80

1,20

37,40

38,60

[ABfn]

117–176

2,50

5,40

1,86

30,50

32,36

[BCg,ff]

176–209

1,30

5,40

1,67

26,90

28,57

Разрез № 4

Аd

0–13

1,00

7,20

0,34

9,00

9,34

АС

13–32

1,20

6,40

0,80

16,00

16,80

[A]

50–52

1,70

7,10

0,43

23,50

23,93

[Ag]

130–156

3,30

7,10

0,32

13,30

13,62

[AB]

156–172

3,60

6,80

0,72

39,30

40,02

[В]

172–193

3,00

6,80

0,64

27,00

27,64

Разрез № 5

Аd

0–3

0,40

5,70

1,60

0,50

2,10

[Av]

10–46

1,90

5,00

2,07

7,30

9,37

[Bff]

46–51

1,00

5,20

2,01

12,50

14,51

[A]

120–122

1,60

5,20

2,68

17,70

20,38

[Aff]

137–150

2,30

5,10

3,48

26,70

30,18

Таким образом, процессы гидроморфизма и олуговения в период почвообразования, а также диагенез после погребения лугово-черноземовидных почв обусловили их современные физико-химические признаки: низкое содержание органического углерода, повышенную кислотность почв и относительно высокие показатели емкости поглощенных оснований, суглинистый состав.

Представленная смена почвообразования и аллювиальных отложений в водно-седиментационной толще пойменных геосистем, обусловленная изменением палеогеографии водораздельных ландшафтов. В центральной и низкой пойме бассейна р. Сура образуются почвенно-седиментационные толщи со следующим сочетанием педокомплексов (рис. 2):

Pd. 4.0 – 7,0-6,0 т.л.н. В пределах бассейна р. Сура не обнаружены.

Pd. 3.0 – 4,8-3,8 т.л.н. – суббореальная лугово-черноземовидная почва мощностью до 1,0 м. Залегает на значительной глубине (до 3,0 м).

Pd. 2.2 – 2,7-2,3 т.л.н. – раннесубатлантическая (SA-1) лугово-черноземовидная почва. Отличается меньшей мощностью – 70–100 см.

Pd. 2.1 – 1,4-0,5 т.л.н. – среднесубатлантическая (SA-2) лугово-черноземовидная почва мощностью от 10 до 130 см.

Pd. 1.0 – 0,3-0,0 т.л.н. – современная оторфованная дерново-песчаная почва (до 10–25 см).

sol2.tif

Рис. 2. Педолитогенез и педометаморфические процессы в погребенных и современных почвах водно-седиментационных геосистем р. Сура (сведения о среднегодовом количестве осадков представлены из публикации [4; 5])

Приведенное сочетание педокомплексов характеризует четыре стадии педогенеза и три волны литогенеза. Продолжительность формирования суббореальных почв около 1000 лет, раннесубатлантических – 500, а среднесубатлантических – 900. Современные слаборазвитые почвы имеют возраст последних 300 лет. Продолжительность литогенной стадии составляет 900 лет. Рис. 4 демонстрирует продолжительность последнего литогенеза (0,5–0,3 т.л.н.) и педогенеза (0,3–0,1 т.л.н.), которые не соответствуют природной периодичности, что является нарушением, вызванным повышенным антропогенным воздействием на природные ландшафты (сведение лесов, распашка и т.д.) [3; 7].

Перечисленные педокомплексы укладываются во временные интервалы, выделенные С.А. Сычевой [8]. Региональной особенностью данной периодизации для Среднего Поволжья является предложенное разделение субатлантических почв на два педокомплекса: среднесубатлантического (2300–2700 ВР) – Pd 2.1; раннесубатлантического (2300–2700 ВР) – Pd 2.2. Раннесубатлантические почвы (Pd 2.1) не имеют значительной мощности (60–80 см) за счет короткого периода развития (≈ 500 лет) и встречаются в погребенном состоянии на значительной глубине (1,5–2 метра), поскольку со времени их формирования прошел полный период литогенеза. Позднесубатлантические почвы (Pd 2.2) обнаруживаются на незначительной глубине (0,2–0,8 м) и погребены под песчаным аллювием.

Выводы

Развиваясь в условиях периодического подтопления текущими полыми водами, темногумусовые почвы охватывали процессы гидроморфизма, степень проявления которого вызывала различную интенсивность оглеения и олуговения. Наибольшей степенью гидроморфизма отличаются среднесуббореальные почвы (SB-2), которые испытали вторичное оглеение вследствие подтоплением грунтовыми водами в раннесубатлантическое время (SA-1). Этот пример демонстрирует переплетение процессов почвообразования и последующего диагенеза в погребенных почвах, которые требуют детальных исследований в этой области. Химические свойства лугово-черноземовидных почв могут значительно отличаться друг от друга в зависимости от конкретных условий почвообразования (гидрогеологических и пр.) и развития процессов диагенеза.

Современные почвы развивались в период увеличения антропогенной и техногенной нагрузки на ландшафты Среднего Поволжья. Их формирование охватывает последние 300 лет. Повсеместное сокращение площади лесов и распашка территории нарушили естественные ценозы региона и привели к нарушению природного ритма эрозионно-аккумулятивного процесса.


Библиографическая ссылка

Солодков Н.Н., Чурсин А.И., Дьячков М.Д. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ СОВРЕМЕННЫХ И ПОГРЕБЕННЫХ ПОЧВ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ГЕОСИСТЕМ БАССЕЙНА РЕКИ СУРА // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 11-2. – С. 401-406;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36245 (дата обращения: 17.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074