научная статья по теме СОВРЕМЕННЫЕ И ПАЛЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ КАМЕННОЙ СТЕПИ Биология

Текст научной статьи на тему «СОВРЕМЕННЫЕ И ПАЛЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ КАМЕННОЙ СТЕПИ»

УДК 577.4+631.411+473.96

СОВРЕМЕННЫЕ И ПАЛЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ КАМЕННОЙ СТЕПИ

В. М. Алифанов, Л. А. Гугалинская, А. Ю. Овчинников, Л. А.Иванникова, Д. А. Попов, А. Г. Кондрашин

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

В статье рассматриваются современные и палеоэкологические условия формирования и функционирования черноземов Каменной степи.

In the article comtemporary and paleoecological conditions of formation and functioning of chernozems of Stone steppe are considered.

Введение. Проблема происхождения черноземов является одной из наиболее значимых в современном почвоведении. Начало ее рассмотрения связано с В. В. Докучаевым [1], интерес к проблеме сохранен и сейчас [2, 3, 4, 5]. Наименее изученными в истории развития черноземов остаются ранние этапы их формирования, относящиеся к периоду перехода от плейстоцена к голоцену, когда почвообразование испытывало сильное влияние процессов палеокрио-генеза [2]. На этот факт есть указания в литературе [6, 7], Палеогеографами [8] было показано широкое распространение на Восточно-Европейской равнине следов реликтовой (позднеплейстоценовой, поздне-валдайской) мерзлоты. В основном, эти следы многолетней мерзлоты выражались в существовании палеокриогенных крупных клиновидных грунтовых структур, погребенных в толще покровных суглинков. Позже А. А.Величко [9] было обнаружено, что эти погребенные палеокриогенные клиновидные грунтовые структуры пространственно организованы в полигоны и образуют в современном рельефе Восточно-Европейской равнины (до 48° с.ш.) морфологический комплекс микронеровностей (па-леокриогенный микрорельеф), названный автором реликтовой криогенной морфоскульптурой.

Целью проводимых нами исследований являлось изучение региональных экологических условий функционирования черноземов и роли палеоэкологических процессов, в частности процессов палеокриогенеза, в их становлении и развитии. Решались задачи по изучению: структуры почвенного покрова в связи с палеокриогенезом, влияния палеокриогенеза на изменчивость строения профилей черноземов, динамики морфологических и физико-химических свойств черноземов по элементам палеокриогенного микрорельефа.

Объекты и методы исследования. Исследования проводились в Центрально-Черноземном районе, на юго-востоке Воронежской области, на территории заказника «Каменная степь», которая представляет собой рукотворный лесоаграрный ландшафт, явив-

Масштаб 1:5000

шийся результатом воплощения идей В. В. Докучаева по оптимизации использования земельных ресурсов [10, 11].

Применялись следующие методы: дешифрирование аэрофотоснимков территорий с различными типами и степенью выраженности палеокриогенного микрорельефа; нивелирная съемка поверхности на предварительно выбранных участках и выделение элементов палеокриогенного микрорельефа; документирование морфологических свойств почв в почвенных разрезах-траншеях; исследование физико-химических свойств черноземов, корреляция генетических горизонтов почв на блоках и в межблочных понижениях; картирование почв.

Изучение современных и палеоэкологических особенностей формирования черноземов проводилось на ключевом участке (размер 34 х 34 м) в лесополосе № 40, на котором было проведено нивелирование поверхности (с точками через 2 м и точностью 1 см), заложены два крупных почвенных разреза: разрез 5-2005 располагался в центре самого высокого блочного микроповышения, разрез 6-2005 - в центре примыкающего к блоку межблочного понижения.

Результаты исследования. По результатам дешифрирования аэрофотоснимков (рис. 1) района исследований и нивелирной съемки было обнаружено, что на территории заказника развит полигонально-блочный и микрорельеф, представляющий собой сочетание поднятий-блоков округлой и овально-вытянутой формы и разделяющих их межблочных понижений. Диаметр блоков-повышений составляет 15-25 м. Превышения блоков-повышений над межблочными понижениями по результатам нивелирования составляют 10-30 см.

Происхождение реликтовой криогенной морфоскульптуры (палеокриоген-ного полигонально-блочного микрорельефа) палеогеографы и криолитологи [9, 12], обычно связывают с развитием в замерзающих поверхностных суглинистых отложениях глубоких (до 3 м) трещин, частично заполняющихся или льдом (если имеется водоупорный горизонт многолетней мерзлоты), или суглинком с бортов трещин. В любом случае, над трещиной формируется понижение в мик-

Рис. 1. Каменная степь. Дешифрированный аэрофотоснимок одного из участков с лесополосами (1500 х 1500 м). Полигонально-блочный микрорельеф показан округлой и овальной формами блочных повышений и разделяющими их межблочными понижениями

рорельефе. На территории исследования такой палеокриогенный микрорельеф формировался в один из наиболее холодных периодов позднего плейстоцена примерно 14-16 тыс. лет назад. Затем криогенный микрорельеф был погребен вновь отложенным слоем суглинка мощностью около 2-3 м, образовавшим современную дневную поверхность. Оказалось, что понижения над крупными трещинами, несмотря на их погребение и диагенети-ческие преобразования в голоцене, спро-ецировались на современную дневную поверхность, сформировав полигонально-блочный микрорельеф, видимый на аэрофотоснимках и выявляемый при нивелировании.

Наши исследования выявили ранее неописанный способ формирования па-леокриогенного полигонального микрорельефа. На территории исследования формирование межблочных понижений обусловлено развитием не только обычных крупных грунтовых клиновидных структур, но и скоплением языковато-клиновидных образований (то есть структур, гораздо меньших по размерам - около

1 м), внедряющихся в погребенную почву, подстилающую современный чернозем.

Таким образом, понижения дневной поверхности в местах существования древних крупных грунтовых образований или сгущений языков-клиньев, отражаясь на современной дневной поверхности, сформировали наблюдаемый сегодня полигонально-блочный микрорельеф. Этот микрорельеф оказывает заметное влияние на современные экологические условия почвообразования, в первую очередь, на перераспределение атмосферного увлажнения почв, распределение в почве химических элементов и других компонентов, участвующих в процессе почвообразования.

Изучение черноземов в разрезах блочного повышения и межблочного понижения показало значительные различия в их морфологическом строении. Одно из главных различий этих почв состоит в том, что в профиле чернозема межблочного понижения под гумусовым горизонтом присутствует дополнительный иллювиальный горизонт (ВКрасный), окрашенный в красновато-бурый цвет и совершенно отсутствующий в профиле почвы блочного повышения. Впервые горизонт ожелезнения при исследовании почв Каменной степи был описан Г. М. Туминым [13] и назван им красным, однако объяснения его генезиса не было дано.

В шлифах почвенная основа этого горизонта представляет собой плотную буроватую трещиноватую массу, содержащую заметное количество железистых новообразований, как заметно отделенных от основы, так и почти не отделенных от нее. Обычно такие горизонты формируются в холодных гумидных областях в результате развития процессов поверхностного переувлажнения, перераспределения подвижных соединений железа и формирования не только микроконкреций, но и железистых примазок (не очень быстрое обезвоживание скоплений соединений железа в процессе промерзания). Для современных черноземов такой процесс нехарактерен. Присутствие горизонта В красный в исследованных почвах позволяет предположить, что этот метаморфический ожелезненный горизонт мог сформироваться в одну из стадий позднеледниковья или ранних стадий

голоцена, когда еще при холодном климате, возможно, при существовании длительно стоящего водоупорного горизонта сезонной мерзлоты, в понижениях микрорельефа могли формироваться условия переувлажнения. Малое содержание органического вещества и его вероятный фульватный (по аналогии с современными тундровыми почвами) состав в этой древней почве (еще не имеющей современного мощного гумусового горизонта) могло способствовать процессам перераспределения железа.

Еще одним важным различием в строении почвенных профилей на блочном повышении и в межблочном понижении является значительное различие в формах карбонатов. В межблочном понижении почвенный профиль в верхней части выщелочен от карбонатов до глубины 90 см, вскипание от НС1 начинается с верхней границы горизонта В2Л (91-94 см) и прослеживается до дна разреза. Здесь в карбонатной части профиля кроме ми-целлярной формы присутствуют в большом количестве карбонатные конкреции (дутики, лёссовые куколки). По-видимому, вынос карбонатов и формирование конкреций в межблочном понижении происходили на завершающем этапе формирования почв, так как карбонатный мицелий и карбонатные конкреции равномерно распределены и в современном иллювиальном горизонте В2Л, и в подстилающей чернозем погребенной почве.

Различия в микроэкологических условиях функционирования черноземов, обусловленные палеокриогенным микрорельефом, значительно проявляются в изменчивости физико-химических показателей (рис. 2).

Анализ пространственной неоднородности черноземов, обусловленной палеокриогенными (палеоэкологическими) процессами и явлениями (строение профилей, морфология горизонтов, распределение физико-химических параметров), показал, что черноземы Каменной степи на разных элементах палеокрио-генного микрорельефа различаются настолько сильно, что на данный момент мы считаем возможным оценить эту разницу на уровне подтипа почв: на блоках-повышениях сформировались черноземы обыкновенные (по классификации 1977 г.

Рис. 2. Физико-химическая характеристика черноземов. Заказник «Каменная степь», лесополоса № 40. Разрез 5-2005 (блок); разрез 62005 (межблочье).

[14]) или черноземы сегрегационные (по классификации 2004 г. [15]); в межблочных понижениях черноземы типичные (по [14]) или миграционно-мицелярные (по [15]), что отражается на почвенной карте. Структура почвенного покрова в связи с этим представляет собой комплексный почвенный покров в виде кольцеобразных, рит

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»