Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

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].

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).

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].

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).

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.