ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 7, с. 773-780
УДК 631.4
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
О ПРОИСХОЖДЕНИИ БЕЛОГЛАЗКИ И ЖУРАВЧИКОВ НА ПРИМЕРЕ МЕЗОКАТЕНЫ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ В ЮЖНОМ ПРИУРАЛЬЕ*
© 2004 г. О. С. Хохлова1, А. М. Кузнецова2, А. А. Хохлов1, С. А. Олейник1, С. Н. Седов3
1Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, 142290, г. Пущино, Московский обл. ул. Институтская, 2 2Межкафедралъная лаборатория электронной микроскопии, Биологический факулътет МГУ им. М.В. Ломоносова 3Факулътет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119992, Москва, Ленинские горы Поступила в редакцию 05.06.2003 г.
Изучено карбонатное состояние почвенной мезокатены степной зоны России (Южное Приуралье). Показано, что формирование белоглазки и журавчиков происходит в различных условиях почвообразования - автоморфных и гидроморфных, соответственно обеспечивающих различный генезис этих образований. При перекристаллизации журавчиков обнаруживается тенденция их перехода в белоглазку, когда образуются кристаллы кальцита, морфологически сходные с кристаллами, слагающими белоглазку; признаков обратного процесса не обнаружено.
ВВЕДЕНИЕ
Карбонатные аккумуляции (КА) или новообразования - важный элемент строения профилей почв в разных природных зонах. Процессы образования КА связаны с генезисом почвы и ее эволюцией. В морфологическом строении почвы КА диагностируют особенности гидротермического и воздушного режимов, свойства почвообразую-щего субстрата. Этим объясняется интерес исследователей к познанию генезиса КА и регулярное появление публикаций на эту тему.
В данной работе рассмотрен вопрос о происхождении достаточно стабильных и весьма часто встречающихся в почвах степной зоны КА - белоглазки и журавчиков. По этой теме имеется обширная литература, высказаны различные гипотезы происхождения как белоглазки, так и журавчиков. Считается, что образование белоглазки происходит из почвенных растворов в степных черноземах при повышении их концентрации (по сравнению с концентрацией почвенных растворов в лесостепи, где белоглазка встречается редко) [11, 13]. Причинами пересыщения почвенного раствора по отношению к кальциту (или другим карбонатным минералам) при осаждении карбонатов могут быть: испарение грунтовых вод и почвенных растворов, замерзание последних, снижение парциального давления С02, иссушение почвы путем транспирации [16, 18]. В черноземах степной зоны левобережной Украины и Заволжья образо-
* Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ, №№ 0005-64409, 02-04-96449-р2002урал.
вание белоглазки связано с испарением в пустоты, поры, трещины концентрированных растворов вследствие быстрого и сильного весеннее-летнего иссушения верхней и средней частей почвенного профиля [11].
Журавчики, вероятно, образуются из коллоидных растворов [5, 6]. Журавчики появляются в результате процесса омергеливания почв в условиях избыточного увлажнения [2]. Происхождение твердых карбонатных конкреций и карбонатных кор в лёссах и лёссовидных покровных отложениях связано с водно-ледниковым генезисом почво-образующих пород и стадийным развитием почв на этих породах от пойменных через полугидро-морфные к автоморфным [8, 14, 19], то есть, по существу, в современных черноземах автоморфных позиций журавчики - реликт прежней гидро-морфной стадии развития этих почв. Аналогичный вывод о происхождении журавчиков был сделан и для почв пустынных регионов [15]. В самой последней к настоящему моменту работе на эту тему [7] приводятся данные, свидетельствующие об актуальном генезисе журавчиков в почвах гумидных ландшафтов лесной зоны и северной лесостепи. Все упомянутые авторы признают, что журавчики появляются в почвах с избыточным увлажнением или в гидроморфных условиях. При этом их генезис в современных почвах аридной зоны без дополнительного увлажнения верховодкой или грунтовыми водами остается проблематичным [11].
Существует мнение, высказанное впервые, вероятно, Красюком (цит. по [8, с. 55]), о том что
мучнистая белоглазка под влиянием почвенных растворов переходит в более компактный журав-чик. Далее это мнение повторяется во многих работах [1, 5, 6, 11, 12], при этом механизм перехода мучнистых карбонатных выделений в плотные конкреции не рассмотрен. В работе Лебедевой, Овечкина [11] подчеркивается, что исходной стадией для некоторых форм белоглазки и журавчи-ков в черноземах без дополнительного увлажнения является пропитка, которая в разных биоклиматических условиях переходит в разные формы карбонатных новообразований, при этом также не рассматриваются механизмы такого рода переходов.
Обзор литературы показывает, что по вопросу происхождения белоглазки и журавчиков в почвах степной и лесостепной зоны имеются значительные разногласия, проблема требует дальнейшего изучения.
Мы попытались изучить не только собственно белоглазку и журавчиков в тех почвах, где мы их встретили, но и карбонатное состояние почвенного топоряда в целом. Изучение карбонатного состояния включает сопряженный анализ строения карбонатных горизонтов, морфологических и минералогических особенностей КА на разных уровнях организации почвенной массы с использованием комплекса современных методов. Такой подход позволил подойти к проблеме комплексно, учесть влияние всех факторов, взглянуть на давно известные факты с иной точки зрения и получить новую информацию о генезисе белоглазки и журавчиков.
При решении поставленной нами проблемы генезиса одного из элементов строения почвенного профиля, каковым являются почвенные новообразования, представляется важным выбор объекта исследования. В природе, при огромном многообразии проявления почвообразовательных процессов и формировании самых разных почв, можно встретить такое их сочетание, которое наилучшим образом высвечивает "неясности" существующих в настоящее время теорий происхождения тех или иных элементов строения почвенного профиля (в данном случае карбонатных аккумуляций - белоглазки и журавчиков) и позволяет понять неразгаданные ранее частности, являющиеся ключевыми для понимания генезиса КА в целом. Именно такой объект был встречен нами в степной зоне Южного Приуралья.
Уникальность объекта исследования состояла в том, что от вершины к нижней части геоморфологического профиля в почвах можно было найти не только формы КА, четко относящиеся к белоглазке или журавчикам, но и ряд промежуточных, имеющих черты и того, и другого новообразований.
Белоглазкой в нашем исследовании мы называем ярко-белые мучнистые, легко растираемые пальцами стяжения, журавчики - твердые неполые конкреции, тусклые, серо-белого цвета.
Основной целью данной работы было изучить карбонатное состояние почв топокатены в степной зоне Южного Приуралья, рассмотреть особенности и генезис КА в каждой почве и их переходы в топокатене. Полученные данные были осмыслены с точки зрения географического расположения почв в степной зоне России, в которых встречаются сходные КА, и сопоставлены с имеющимися в литературе по этому вопросу данными.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проведены в степной зоне Южного Приуралья, в пойме р. Салмыш (приток р. Сакмара, Оренбургская обл.). Почвы, преобладающие на окружающих водораздельных пространствах, - черноземы обыкновенные малогу-мусные, маломощные тяжелосуглинистые. Растительность - настоящие и сухие степи с преобладанием по площади полынково-ковыль-ными и рогачево-типчаково-полынковыми ассоциациями, реже - полынково-типчаково-ковыль-ными. Растительность и почвы в пойме р. Салмыш, где проводились исследования, - сухие краткопоемные луга с лугово-черноземными и аллювиально-лугово-черноземными тяжело- и среднесуглинистыми почвами. В пойме растительность сохранилась в более-менее ненарушенном состоянии (здесь проводились регулярные сенокосы), окружающие возвышенные пространства практически повсеместно распаханы.
КА изучены в почвенной мезокатене, где от вершины к понижению с заболоченной поймой ручья черноземы обыкновенные сменяются луго-во-черноземными почвами. Почвы развиты на продуктах переотложения пермских глин и песчаников, обогащенных карбонатами.
Протяженность катены составляла 300350 метров, перепад высот - 1.5 м. Изучено 4 разреза, верхний из которых занимал автоморфную позицию (разр. 5/98), нижний - гидроморфную (разр. 1/98), два разреза в средней части - транзитную (разр. 2/98, разр. 8пб/00) позиции. КА в почвах, представленные белоглазкой, журавчи-ками и промежуточными формами, были исследованы комплексом методом: морфологических (макро-, микро- и субмикроморфологическое изучение) и инструментальных (рентгендифрак-тометрический, термический и изотопный).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Приступая к анализу карбонатного состояния почв мезокатены, важно отметить, что в преде-
Рис. 1. Микростроение карбонатных аккумуляций почв мезокатены: а, б - белоглазка в черноземе обыкновенном, вершина мезокатены, X николи; в - белоглазка мелкая с твердым ядром (г - с твердыми ядрами) в черноземе обыкновенном на склоне мезокатены, X николи; д, е - журавчики в черноземно-луговой почве, нижняя часть мезокатены, X николи. Горизонтальная линия в правом нижнем углу каждого фото равна 250 мкм.
лах профиля лугово-черноземных почв в самой нижней части катены на глубине гор. В2са (150170 см) летом (июль 1998 г.) стояла вода. В почве вершины катены КА были представлены ярко-белой мягкой мучнистой белоглазкой. Если в верхней части профилей почв транзитных позиций описана белоглазка, то книзу она постепенно теряла белизну, среди мучнистой карбонатной массы начинали встречаться твердые на ощупь округлые и очень мелкие стяжения, а иногда среди мучнистой массы обнаруживалось лишь одно относительно крупное (0.3-0.5 см в диаметре) твердое образование. Условно эти КА в нижних частях профилей почв склона были названы белоглазкой с твердым ядром (твердыми ядрами). В почве самой нижней позиции в катене описаны журавчики - твердые округлые беловато-серые неполые конкреции диаметром 0.5-0.8 см, располагавшиеся чуть выше уровня воды.
Внутреннее микро- и субмикростроение КА в почвах вершины, склона и нижней части мезокатены различалось. Белоглазка в черноземах обыкновенных в
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.