Почвоведение, 2021, № 11, стр. 1306-1321

ВВЕДЕНИЕ

Палеогеографические исследования погребенных почв позволяют проследить динамику развития ландшафтов и климатических условий в различные временные отрезки в прошлом. Погребение почвы в археологических памятниках под культурным слоем или под земляной насыпью курганов консервирует и изолирует ее от влияния внешней среды. Почвенный профиль как архив сохраняет в своих свойствах информацию об основных этапах, стадиях или фазах развития, позволяя проводить палеореконструкции условий среды, выступает памятью экосистем и ландшафтов [32]. Детальные разработки методических и теоретических основ изучения палеопочв и эволюции природной среды в различные исторические и геологические эпохи, развитие палеопочвоведения по пути перехода из области качественного анализа к количественному при палеореконструкциях актуальны в настоящее время [3]. Ранее методы сравнительно-географического и генетического анализов почвенного профиля позволяли создавать лишь гипотетические дедуктивные схемы эволюции почв, фиксирующие возможность прохождения почвами каких-либо стадий почвообразования. Значительным шагом вперед было развитие информативного почвенно-археологического метода [11, 14].

Большой вклад в развитие археологического почвоведения внес В.А. Демкин, изучавший палеопочвы в течение 40 лет и доказавший значение их как индикаторов динамики природной среды, хранящих информацию о состоянии ландшафтов прошлого. Волго-Донские степи, послужившие для него полигоном исследований, стали эталоном по объему полученного материала и степени его осмысления, позволили провести пространственно-временную детализацию особенностей голоценового педогенеза и выявить закономерности динамики палеоэкологических условий в древности и средневековье [12, 13].

Степи России являются важным и интересным объектом для палеоэкологических и палеопочвенных исследований, поскольку на их территории имеется большое количество древних археологических памятников [1, 5, 6, 11, 26]. Нижнедонские степи находятся на контакте двух равнин (Южнорусской степной и Предкавказской), на границе между южно-европейской и восточно-европейской фациями черноземов. Эти регионы характеризуются динамичностью природных процессов и высокой степенью климатической сенсорности почв [11, 12, 29]. К настоящему моменту для зоны открытых ландшафтов Приазовья и Нижнего Дона проведены почвенно-археологические исследования на конкретных памятниках [1, 26–30], в том числе в наших работах [23–25, 39, 40]. Песочиной (2004, 2005, 2014, 2016, 2017) на основании исследований палеопочв разновозрастных археологических памятников, в том числе курганов эпох бронзы (вторая половина III–II тыс. до н. э.), раннего железа (IV в. до н. э.–I в. н. э.), средневековья (VIII–XII вв. н. э.) и литературных данных разработана концептуальная модель педогенеза на территории Приазовья с середины III тыс. до н. э. по настоящее время, включающая 7 этапов [27–29], согласно которой в эпоху бронзы отмечены фазы гумидного (XX–XVII вв. до н. э.) и аридного (XVI–VII вв. до н. э.) климата. Ранний железный век (РЖВ) отмечен наличием периода аридизации от III в. до н. э. до начала I в. н. э.

Согласно Климанову [19], РЖВ характеризовался периодическим чередованием аридных и гумидных климатических условий, что установлено на основании анализа палинологических кривых. Отмечено похолодание (начало II в. до н. э.), потепление (рубеж эр), похолодание (начало II века н. э.) и потепление (начало III века н. э.). Волнообразная динамика климата влияла на процессы почвообразования, приводя к изменениям характеристик гумусового, карбонатного и солевого профилей. По данным антропологического анализа [22] сделан вывод об аридности и континентальности климата донских степей в I–II вв. н. э., что согласуется с данными Л.С. Песочиной.

В связи с некоторым противоречием мнений ученых относительно характеристики климатических условий различных интервалов необходимо уточнение временных границ климатических флуктуаций в РЖВ. Имеющиеся в литературе сведения о свойствах почв и палеоклиматических изменениях в эпохи бронзы и РЖВ разрозненны, иногда неоднозначны, требуют сравнительного анализа и синтеза.

В настоящей работе представлены результаты сравнительного изучения палеопочв археологических памятников и их современных аналогов, проведено обобщение результатов опубликованных работ с целью выявления закономерностей степного почвообразования на территории Кубано-Приазовской низменности для эпох бронзы и в РЖВ.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

В качестве объектов исследования выбраны палеопочвы археологических объектов эпохи бронзы, раннего железа и современные фоновые почвы на территории Кубано-Приазовской низменности. Археологические раскопки проводили в Кореновском и Тимашевском районах Краснодарского края, Азовском районе Ростовской области. Палеопочвы Темерницкого и Нижнегниловского городищ изучались на территории г. Ростова-на-Дону, которая в геоморфологическом отношении представляет собой часть Приазовской наклонной равнины, непосредственно граничащей с Кубано-Приазовской низменностью. Район исследований по характеру рельефа представляет собой равнинное пространство с небольшими уклонами поверхности (рис. 1).

Рис. 1.

Местоположение объектов исследования (черные точки): курганы в могильниках: 1 – Высочино VI/VIII, 2 – Дядьковский XXXIV, 3 – 27 насыпей у х. Дербентский; древние городища: 4 – Темерницкое, 5 – Нижнегниловское.

Климат района исследования умеренно континентальный, с умеренно холодной зимой с частыми оттепелями и сухим жарким летом. Средняя температура января –6.1…–4°С, июля 22.4–3.2°С. Годовое количество осадков изменяется в пределах 472–600 мм, коэффициент увлажнения от 0.5 до 0.7. Преобладает умеренно-засушливый подтип степного ландшафта [9, 31]. Почвообразующие породы в большинстве случаев представлены лёссовидными суглинками и глинами. Грунтовые воды на исследуемых объектах расположены на значительной глубине (более 10 м) и не оказывают существенного влияния на процессы почвообразования. Почвы практически повсеместно распаханы, включая окружающие курганы территории. В пределах города все нарушено в процессе строительства. Естественная растительность представлена разнотравно-типчаково-ковыльной ассоциацией с преобладанием ксерофитных злаков ковылей (Stipa lessingiana, S. capillata, S. ucrainica) и типчака (F. valesiaca). Среди разнотравья широко представлены донник Melilotus officinalis (L.) Pall., зверобой Hypericum perforatum (L.), тимофеевка луговая (Phleum pratense L.) и др. Имеются лесополосы и байрачные леса с доминированием тополя Populus и акации белой Robinia pseudoacacia.

Палеопочвы бронзового века исследовали под курганом 6 в курганной группе Высочино VI/VIII (47°0′58.42″ N, 39°33′39.19″ E; фоновая почва – 47°0′59.10″ N, 39°33′43.74″ E); курганом 1 в могильнике Дядьковский XXXIV (45°32′7.22″ N, 39°10′45.01″ E, фоновая почва – 45°31′53.85″ N, 39°11′3.10″ E); курганом 27 в могильнике 27 насыпей у хутора Дербентский (45°30′23.1″ N, 38°57′11.4″ E, фоновая почва – 45°30′26.70″ N, 38°56′59.30″ Е). Раннежелезный век представлен палеопочвами, погребенными под каменными и земляными конструкциями древних поселений меотской культуры, которые располагались на территории современного г. Ростова-на-Дону: Темерницкого (47°12′55.5″ N, 39°42′1.1″ E) и Нижнегниловского (47°11′37.9″ N, 39°37′18.4″ E) городищ. Изучали разрезы фоновых почв – современных аналогов погребенных почв на территории трех курганных могильников. Для почв Темерницкого и Нижнегниловского городищ из-за антропогенной нарушенности (распашки, городской застройки) современных почв микрорайона города, в котором располагались объекты как фон выбрали почву на 86-летней залежи на территории заказника “Степь Приазовская” (47°16′38.6″ N, 39°19′37.4″ E). Согласно ранее проведенным исследованиям [24, 25, 33], почва данной залежи представлена черноземом сегрегационным постагрогенным среднемощным тяжелосуглинистым на лёссовидном суглинке, который сформирован в сходных с изучаемыми палеопочвами городищ литолого-геоморфологических условиях, а также по морфологическому строению, параметрам гумусового и карбонатного профиля и другим почвенным показателям соответствует зональным почвам.

Курган 6 курганной группы Высочино VI/VIII был сооружен представителями ямной культуры (XXVIII в. до н. э., ранняя бронза) и расположен к северу от с. Высочино, на приводораздельном склоне северной экспозиции. Курган 1 в могильнике Дядьковский XXXIV сооружен представителями новотиторовской культуры (XXVII/XXVI–XXII/XXI вв. до н. э., ранний бронзовый век) – скотоводческим населением. Этот курган расположен на перпендикулярном к руслу р. Левый Бейсужек гребнеобразном повышении второй надпойменной террасы, прорезаемым широкими лощинами на севере и юге от археологического памятника.

Курган 27 курганного могильника, “27 насыпей у хутора Дербентский”, приурочен ко второй выровненной надпойменной террасе р. Кирпили. В нем вскрыто единственное погребение северо-кавказской культуры позднего этапа средней бронзы (XXV–XXIII вв. до н. э.), которая является смесью двух культур: поздней ямной и поздней новотиторовской. Два последних кургана попали в зону строительных работ газопровода Каневская–Усть-Лабинск и были раскопаны в охранных целях. Раскопы в пределах меотских Темерницкого (начало II в. н. э.) и Нижнегниловского (конец II в. н. э.) городищ приурочены ко вторым надпойменным террасам рек Темерник и Мертвый Донец, относящихся к бассейну р. Дон. Раскопки велись в охранных целях из-за распространения современной городской застройки на территории древних городищ.

Основным методом исследования в работе был почвенно-археологический, предполагающий сопряженное изучение современных почв и палеопочв разновозрастных объектов, время сооружения которых определяли методами археологии (типологический подход). Типологическое датирование предполагает определение даты исследуемого комплекса (памятника, слоя и др.) на основе наличия в его составе предметов с уже установленной датировкой и составления типологических рядов. Такой подход точнее инструментальных методов датирования, включая радиоуглеродный [20], особенно для памятников РЖВ и средневековья [9, 32, 34].

Археологические раскопки проводили при совместном участии сотрудников Южного научного центра РАН, ЗАО НПО “Наследие Дона” и Научно-исследовательского центра по сохранению культурного наследия, г. Саратов. Выполняли полевое макроморфологическое описание разрезов. Гранулометрический состав почв определяли методом Н.А. Качинского в модификации С.И. Долгова и А.И. Личмановой, содержание органического вещества – по И.В. Тюрину в модификации В.Н. Симакова, рН водный при соотношении почва : вода 1 : 5 – потенциометрически при помощи рН-метра-иономера “Эксперт-001”, карбонаты методом С.А. Кудрина, подвижные формы фосфора – Мачигина [1]. Номенклатура исследованных почв приведена в соответствии с классификацией почв России [18] и по WRB [37]. Анализ водной вытяжки и определение подвижного фосфора проводили для четырех почвенных разрезов объектов Высочино и Дядьковский общепринятыми методами [1].

РЕЗУЛЬТАТЫ

Морфолого-генетические свойства палеопочв и фоновых почв. Курган Высочино VI/VIII. Вскрытые под курганом палеопочвы на западной и восточной стенках раскопа отличает сильная степень зоотурбированности, обилие кротовин, нечетко выраженные переходы между горизонтами, языковатая нижняя граница гумусового горизонта. Профиль палеопочвы разреза восточной стенки (рис. 2) погребен под слоем глины при сооружении рва. Общая мощность перекрывающей толщи 60 см. Мощность гумусового профиля ([АUca] + + [АВca]) палеопочвы 35–37 см, в нем с глубины 14 см прослеживается псеводомицелий. Отмечено вскипание от 10%-ной HCl как курганной насыпи, так и погребенной почвы по всей глубине профиля. При сооружении кургана поверхность погребенной почвы была срезана, о чем свидетельствует наличие дерновых блоков в его конструкции.

Рис. 2.

Морфологические профили почв. 1 – ходы червей, 2 – псевдомицелий, 3 – карбонатные “выпоты”, 4 – затеки гумуса, 5 – белоглазка, 6 – корнеходы, 7 – Fe-Mn конкреции, 8 – кротовины, 9 – линия вскипания карбонатов, 10 – гумусово-аккумулятивный горизонт, 11 – переходный горизонт, 12 – аккумулятивно-карбонатный горизонт. Объекты: 1 – Высочино VI/VIII, слева – погребенная почва, справа – фоновая; 2 – Дядьковский 34, слева – погребенная почва, справа – фоновая; 3 – 27 насыпей у хутора Дербентский, слева – погребенная почва, справа – фоновая; 4 – Темерницкое городище, погребенная почва; 5 – Нижнегниловское городище, погребенная почва; 6 – Степь Приазовская, фоновая почва на залежи.

Разрез современной фоновой почвы заложен на пашне в 70 м от кургана. Пахотный горизонт трещиноват, не превышает 25 см. Мощность гумусовых горизонтов (48 см) больше, чем в погребенной почве. В гумусовых горизонтах отмечен псевдомицелий. Вскипание от 10%-ной HCl наблюдается по всему профилю. В карбонатно-аккумулятивном горизонте много белоглазки и карбонатных прожилок.

Для гумусовых горизонтов почв, как погребенной, так и фоновой, обычны заполнения корне- и червеходов гумусированным веществом, трещины усыхания и червороины, заполненные более светлым материалом, а также появление мицелия в нижней части горизонта [АUca] (АUca).

Белоглазка в горизонте [BCAnc] палеопочвы имеет диаметр до 0.8 см и четкие очертания, встречается нечасто. В фоновой почве ее размер (до 1.5 см) и количество увеличиваются, белоглазка имеет нечеткие расплывчатые границы с вмещающей почвенной массой. В профиле обеих почв встречаются карбонатные прожилки и псевдомицелий, скоплений гипса не обнаружено. Признаки призматичности нижних горизонтов особенно хорошо выражены в палеопочве. Фоновую почву отличают глянец и ржавые пятна на гранях структурных отдельностей, а также единичные вкрапления Fe-Mn конкреций в горизонте ВСса.

Почвы классифицируются как миграционно-сегрегационные черноземы (погребенная) и агрочерноземы миграционно-сегрегационные (фоновая почва) маломощные тяжелосуглинистые на глинистых отложениях.

При общих чертах строения профиля (присутствии мицелярных форм карбонатов в гумусовых горизонтах, буром оттенке почвы, единичном глянце по граням педов, трещинах усыхания), палеопочва имеет укороченный профиль, черты призматичности нижних горизонтов, языковатые переходы от гумусовых горизонтов к карбонатно-аккумулятивным, четкие границы белоглазки с вмещающей почвенной массой.

Курганы в могильниках Дядьковский XXXIV и Дербентский. В центре кургана 1 могильника Дядьковский XXXIV под семиметровой насыпью вскрыты палеопочвы на южной и северной стенках раскопа. Мощность гумусового профиля палеопочвы 80 см; вскипание почвенной массы от 10%-ной HCl начинается с поверхности, наиболее интенсивно с 28–30 см [23]. По всему профилю отмечена карбонатная пропитка, в карбонатно-аккумулятивном горизонте белоглазка слегка размыта и проявляются затеки материала из гумусово-аккумулятивных горизонтов. Мощные прокрашенные гумусом корне- и червеходы в палеопочве проникают до почвообразующей породы. В горизонте [АUca] встречаются мелкие марганцевые конкреции.

В горизонте [ВСАnc] палеопочвы карбонатные скопления диаметром до 1 см имеют нечеткие границы, а в современной почве они четко очерчены, чаще встречаются и в 1.5–2 раза крупнее. Отличительной чертой карбонатного профиля палеопочвы является размытость границ новообразований. Пропиточные формы карбонатов появляются, начиная с верхних погребенных горизонтов, достигая максимума в аккумулятивно-карбонатном горизонте; а в переходном к породе горизонте отмечена белоглазка с твердым ядром.

Разрез современной фоновой почвы заложен на склоне второй надпойменной террасы р. Левый Бейсужек, на нераспаханном участке сухой типчаково-ковыльной степи, рядом с лесополосой, в 500 м от основания кургана. Мощность горизонтов АUca + АВca составляет 105–110 см, что больше чем в палеопочве (табл. 1). Это связано с формированием современной почвы на нераспаханном участке под разнотравно-злаковой растительностью, которая способствует накоплению органического вещества, и отсутствием в ней срезания верхних горизонтов, что было отмечено для погребенной почвы. Вскипание от 10%-ной HCl отмечается с поверхности. В карбонатно-аккумулятивном горизонте возрастает доля сегрегационных форм карбонатов.

Почвы классифицируются как черноземы миграционно-сегрегационные мощные легкоглинистые на лёссовидных глинах. При схожей степной модели почвообразования, диагностируемой по следам зоотурбации, в данных почвах имеются некоторые различия. В современной почве гумусовый и переходный горизонты более насыщенного темно-серого цвета, белоглазка крупная с четкими границами, карбонатной пропитки практически нет, Fe-Mn конкреций не обнаружено.

Мощность кургана 27 в могильнике Дербентский – 60 см, разрез палеопочвы заложен практически в центре кургана. Особых диагенетических изменений погребенной почвы в связи с тем, что курган пострадал от распашки, отмечено не было.

В палеопочве мощность гумусового профиля ([АUca] + [АВca]) составляет 130 см; вскипание от 10%-ной HCl начинается с поверхности. Гумусово-аккумулятивный горизонт содержит много псевдомицелия, с глубины 80 см он занимает около 45% от площади стенки разреза. Корне- и червеходы хорошо прогумусированы, наблюдаются норы землероев, возможно, слепышей (прямые и обратные) с гумусовым материалом и материалом горизонта ВС, которые исчезают на глубине 170 см.

Разрез современной фоновой почвы заложен на пахотном поле в 100 м на северо-запад от кургана. Пахотный горизонт имеет мощность 25 см, а ниже встречается мицелий и белоглазка. При сильном просыхании в профиле глубже пахотного горизонта хорошо выражена трещинная сеть, следы зоотурбации отсутствуют. Как и в погребенной почве, мощность гумусового профиля составляет 130 см; вскипание почвенной массы от 10%-ной HCl отмечается с поверхности. Карбонатно-аккумулятивный горизонт залегает ниже гумусового профиля, в нем около 50% от общей площади занимает карбонатный мицелий. Морфологически выраженных скоплений гипса не обнаружено.

Почвы классифицируются как миграционно-мицелярные черноземы (погребенная) и агрочерноземы миграционно-мицелярные (фоновая) сверхмощные легкоглинистые на карбонатных лёссовидных глинах. При схожести черт морфологического строения, погребенную почву отличает отсутствие белоглазки, большое количество псевдомицелия и кротовин в средней части профиля.

Темерницкое и Нижнегниловское городища. Под конструкциями существовавших на территории г. Ростова-на-Дону меотских поселений заложено 2 почвенных разреза. Почва, погребенная под глиняным основанием древнего жилого помещения Темерницкого городища, имеет гумусовый профиль мощностью 55 см; с этой же глубины наблюдается вскипание от 10%-ной HCl. Почва отличается светлым цветом гумусовых горизонтов, трещинами усыхания, отсутствием прогумусированных корневых каналов и чертами призматичности аккумулятивно-карбонатного горизонта. В средней части профиля встречаются кротовины, заполненные материалом из гумусовых горизонтов. В горизонте [BCAnc2] палеопочвы выражены скопления карбонатов в виде белоглазки, формирующие своеобразные горизонтальные цепочки. Карбонатные прожилки встречаются в горизонте [Сса].

Профиль палеопочвы, погребенной под каменной конструкцией Нижнегниловского городища, имеет неровную верхнюю границу, мощность горизонтов [АUca] + [АВca] составляет 57–62 см. Вскипание от 10%-ной HCl начинается с глубины 15 см. Присутствуют карбонатные выпоты, а также спальные камеры землероев с четко очерченными границами, заполненные обогащенным гумусом материалом. Характерно обилие корневых каналов диаметром до 2 см, заполненных темным гумусированным материалом, наличие дезинтегрированной и размытой белоглазкой, более темный цвет гумусовых горизонтов.

Современная фоновая почва имеет гумусовый профиль мощностью 70 см с языковатой границей. Вскипание от HCl с глубины 7–9 см. В горизонтах АВса и ВСАnc1 отмечаются карбонатные выпоты по граням педов и корне- червеходам, а белоглазка с четкими и диффузными границами выделяется в горизонте Вса. Верхняя часть профиля почвы (до 35 см) слабо изрыта, встречаются редко кротовины в средней части профиля (45–80 см), что обусловлено тем, что это залежный участок возрастом 86 лет имеет сильную степень задернения с поверхности и уже сформированную естественную степную растительность.

По классификационному положению почвы меотских городищ – черноземы миграционно-сегрегационные среднемощные средне- и легкосуглинистые на лёссовидных суглинках, а современная фоновая – чернозем сегрегационный постагрогенный среднемощный тяжелосуглинистый на лёссовидном суглинке.

Физико-химические свойства палеопочв и современных почв. Курган 6 курганной группы Высочино VI/VIII. По гранулометрическому составу палеопочвы относятся к тяжелым суглинкам и легким глинам пылевато-иловатым с преобладанием фракций ила и крупной пыли, почвообразующая порода – легкая глина с преобладанием илистой и крупнопылеватой фракций. Верхняя часть профиля фоновой почвы опесчаненна, содержит меньше ила по сравнению с нижними горизонтами, в горизонте ВСса увеличивается доля физической глины (рис. 3).

Рис. 3.

Гранулометрический состав изученных почв: 1 – Высочино VI/VIII, слева – погребенная почва, справа – фоновая; 2 – Дядьковский XXXIV, слева – погребенная почва, справа – фоновая; 3 – 27 насыпей у х. Дербентский, слева – погребенная почва, справа – фоновая; 4 – Темерницкое городище, погребенная почва; 5 – Нижнегниловское городище, погребенная почва; 6 – заказник Степь Приазовская, современная фоновая почва на залежи.

Содержание органического углерода (С_орг) в погребенном гумусовом горизонте [АUca] палеопочв не превышает 1.2%, а реконструированные на момент погребения значения составляют 2.2–3.6%, вниз по профилю плавно уменьшается и не превышает 1%. При реконструкции исходного содержания С_орг использовали метод, основанный на закономерности скорости минерализации органического вещества в зависимости от длительности погребения почвы [17]. В гумусово-аккумулятивном горизонте фонового чернозема содержание С_орг составляет 2.2–2.4%, в иллювиальном горизонте Вса уменьшается до 1.8%, а в горизонте ВСса – до 0.8%. Содержание С_орг в палеопочве, реконструированное на момент погребения, больше, чем в фоновой почве (рис. 3, табл. S1 ).

Реакция среды в гумусовых (7.8–8.3) и карбонатно-аккумулятивных (8.5–8.8) горизонтах фоновой почвы изменяется от слабощелочной и щелочной до сильнощелочной. По профилю палеопочвы рН_вод изменяется от 8.6 до 9.0 (рис. 4, табл. S1 ).

Рис. 4.

Химические свойства почв. Курган Высочино VI/VIII, погребенная почва (1), фоновая почва (2); Курган Дядьковский XXXIV: погребенная почва (3), фоновая почва (4); курган Дербентский: погребенная почва (5), фоновая почва (6); Темерницкое городище, погребенная почва (7); Нижнегниловское городище, погребенная почва (8); Степь Приазовская, фоновая почва (9).

Профиль палеопочвы имеет большее содержание карбонатов. В верхних горизонтах (до глубины 30 см) содержание карбонатов (в пересчете на углерод, С_карб) составляет 1.0–1.3%, в нижележащих горизонтах – 1.4–1.7%, что соответствует максимальному скоплению карбонатных новообразований в виде белоглазки.

В верхнем гумусово-аккумулятивном горизонте фоновой почвы отмечено содержание С_карб 0.3–0.5%, в горизонте [АВса] увеличивается до 1.1%, в нижележащих [ВСАnc] и [ВСса] составляет 1.5 и 1.9% соответственно. Такое распределение подтверждается наличием скоплений карбонатов в виде мучнистой белоглазки, прожилок карбонатов в нижней части профиля (рис. 4, табл. S1 ).

Плотный остаток водной вытяжки палеопочвы и фоновой почвы не превышает 0.10–0.12%. Содержание хлоридов в палеопочве (0.017–0.027%) соответствует слабой степени засоления, в то время как фоновая почва не засолена. Значения потерь почвенной массы при прокаливании (ППП) при 900°С палеопочвы – 11.7–14.8%. Почвы слабо обеспечены подвижными фосфатами, содержание P₂O₅ – 0.3–0.5 мг/100 г.

Курган 1 в могильнике Дядьковский XXXIV. Гранулометрический состав палеопочвы и фоновой почвы легкоглинистый, пылевато-иловатый с преобладанием ила и крупной пыли (рис. 3).

Содержание С_орг в гумусовом горизонте [АUca] палеопочвы варьирует в пределах 0.8–1.4%. Реконструированные (по Иванову [17]) величины С_орг (2.3–3.8%) близки к значениям в фоновой почве (2.4–3.6%).

Величины рН_вод в профиле палеопочвы изменяются от нейтральных до слабощелочных значений (6.6–8.2), для фоновой почвы этот показатель (8.5–8.7) соответствовал щелочной и сильнощелочной среде. Наименьшие значения рН_вод (6.6–7.3) в верхних горизонтах палеопочвы согласуются с минимумом содержания карбонатов. Содержание С_карб в палеопочве плавно увеличивается от верхних к нижним горизонтам – от 0.3–0.4% в первых 60 см профиля до 1.6% в почвообразующей породе. В фоновой почве содержание С_карб варьирует от 0.7 до 1.3%, с максимумом на глубине 110 см (рис. 4, табл. S1 ).

В палеопочве в слое 0–40 см величина плотного остатка составляет 0.3–0.4%, что соответствует слабозасоленной степени (сульфатов до 0.12%, хлоридов до 0.028%). В то же время вниз по профилю отмечено уменьшение количества сульфатов до 0.06–0.09% и хлоридов 0.01–0.03%, при этом горизонты палеопочвы не засолены.

В фоновой почве эти показатели плавно уменьшаются от гумусовых горизонтов к почвообразующей породе.

Верхние погребенные горизонты имеют среднее (3.5 мг/100 г) и повышенное (5.1 мг/100 г) содержание подвижного фосфора. При этом по всему профилю его значения в 2 раза больше, чем в профиле современной почвы.

Курган 27 в могильнике 27 насыпей у х. Дербентский. Гранулометрический состав исследуемых палеопочв классифицируется как легкоглинистый с преобладанием ила и крупной пыли (рис. 3).

Содержание С_орг в горизонте [АUca] палеопочвы варьирует в пределах от 0.8 до 1.2%, реконструированное – 2.2–3.5%. Схожий характер распределения органического вещества наблюдается в фоновых почвах – в верхних 60 см значения колеблются от 1.9 до 2.4%, а далее – не превышают 1.1%. Для палеопочвы отмечено большее количество реконструированного С_орг, а также темно-серый цвет гумусового профиля.

По величине рН_вод в профиле палеопочвы реакция среды слабощелочная и щелочная (8.2–8.4). Значения рН_вод в палеопочве больше, чем в фоновой почве (7.6–8.4). Содержание С_карб в палеопочве увеличивается с глубиной от 0.5 до 1.3%, максимум отмечается на глубине 170 см. В фоновой почве содержание С_карб также увеличивается от 0.1 до 1% во втором метре профиля (рис. 4, табл. S1 ).

Темерницкое и Нижнегниловское городища. По гранулометрическому составу палеопочва Темерницкого городища – среднесуглинистая с преобладанием фракций крупной пыли и мелкого песка. Палеопочва Нижнегниловского городища легко- и среднесуглинистая мелкопесчано-крупнопылеватая. Фоновая почва имеет тяжелосуглинистый гранулометрический состав с преобладанием крупной пыли и ила (рис. 3).

Для палеопочвы Нижнегниловского городища содержание С_орг в верхнем полуметре составляет не более 1%, вниз по профилю показатель плавно уменьшается до 0.06%. Для палеопочвы Темерницкого городища значения С_орг низкие по всему профилю. Реконструированные величины С_орг в горизонте [AUca1] данных почв (0.7–1.6%) меньше, чем в гумусовых горизонтах фоновой почвы (1.7–3.1%).

Накопление С_карб отмечено в горизонтах [ВСAnс] и [ВСса] обеих палеопочв и согласуется с обилием в них мицелярных форм, а также появлением белоглазки. В палеопочвах Темерницкого и Нижнегниловского городищ максимальное содержание С_карб составляло 1.7 и 2.3% соответственно на глубине 75–85 см. Для фоновой почвы максимальное содержание С_карб 2.3% соответствует глубине 65 см (рис. 4, табл. S1 ).

Значения рН_вод в профиле палеопочвы Нижнегниловского городища (7.7–8.1) и современной почвы (7.6–7.9) близки. В почве Темерницкого городища они достигают 8.7. Для водной вытяжки величины плотного остатка не превышают 0.3%, а величины ППП в профиле почвы Темерницкого городища больше, чем в палеопочве Нижнегниловского городища. Аналитически выявлено присутствие гипса на глубине более 1 м лишь в палеопочве Темерницкого городища [39].

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Палеопочва под курганом группы Высочино VI/VIII датируется началом III тыс. до н. э. Изучение морфологических и физико-химических характеристик погребенной и фоновой почв позволило выявить, что при сходных чертах строения профиля (присутствие мицелия в гумусовых горизонтах, бурый оттенок почвы, глянец по граням педов, трещины усыхания) палеопочва имеет укороченный профиль, призматическую структуру нижних горизонтов, языковатые переходы от гумусовых горизонтов к карбонатно-аккумулятивным, четкие границы белоглазки с вмещающей почвенной массой, небольшое содержание подвижного фосфора и слабое засоление хлоридами. Возможной причиной низкой степени обеспеченности палеопочв подвижными формами фосфора является хорошо выраженная карбонатность профиля, при которой происходит связывание фосфора карбонатами и его переход в труднорастворимую форму трифосфата кальция. По данным Иванова с соавт. [15–17] климат 4.5–5 тыс. л. н. был суше (осадков меньше на 100 мм/год), более континентальным по сравнению с современным, а палеопочвы имели укороченный профиль, гумусовые горизонты содержали мицелий карбонатов, были малой мощности, и не были засолены.

По нашим данным палеопочва курганной группы Высочино VI/VIII сохранила черты как предшествующей гумидной стадии (высокая гумусированность и обилие мицелярных форм карбонатов), так и вышеописанные признаки аридной фазы.

В интервале XXVII/XXVI–XXII/XXI вв. до н. э. природные условия на территории Кубано-Приазовской низменности характеризовались более теплым и влажным климатом. Это диагностируется по набору признаков палеопочв под курганами в могильниках Дядьковский XXXIV и Дербентский, относящихся к концу ранней – средней бронзе.

По профилю палеопочвы под курганом 1 в могильнике Дядьковский XXXIV по сравнению с фоновой почвой более резкое увеличение карбонатов и их меньшее содержание свидетельствуют об отличных от современных условиях водного режима. Грунтовые воды в настоящее время залегают глубоко (более 10 м) и на почвообразование не влияют. Установлено, что поверхностные горизонты палеопочвы имеют слабую степень хлоридно-сульфатного засоления. Это может быть обусловлено импульверизацией солей с Азовского моря [30]. Сплошное промачивание рыхлой насыпной толщи сразу после сооружения кургана в условиях периодически промывного водного режима объясняет наличие в верхних погребенных горизонтах реликтовых признаков периодического переувлажнения в виде мелких стяжений железа и марганца.

Формирование белоглазки с твердыми ядрами в нижних горизонтах палеопочвы, возможно, происходило в результате повышенного сезонного увлажнения территории Кубано-Приазовской низменности в то время. При изучении залежных рядов почв Ростовской области аналогичные формы карбонатных новообразований наблюдали в пахотных почвах при отсутствии их в расположенных рядом залежных аналогах. Это объяснили дополнительным увлажнением нижних горизонтов профиля в раннелетнее и осеннее время на пашне, тогда как такое увлажнение нивелировалось на залежных участках постоянным растительным покровом [7].

Большее содержание подвижного фосфора в профиле палеопочв по сравнению с современными почвами может быть показателем изменчивости экологических условий, в соответствии с имеющимися представлениями [2], и согласуется с благоприятным для биопродуктивности климатом в эпоху средней бронзы. Палеопочва кургана Дербентский относится к эпохе средней бронзы (XXV–XXIII), и по археологическим данным была погребена несколько позднее, чем под курганом 1 в могильнике Дядьковский XXXIV. Большее количество органического вещества и более темный цвет гумусового профиля, а также четкие признаки зоотурбации в профиле этой почвы свидетельствуют о том, что климат был мягким – влажным и теплым. В карбонатном профиле палеопочвы максимальные скопления карбонатов отмечены во втором метре профиля на глубине 170 см, что позволяет сделать вывод о достаточной увлажненности, которая способствовала миграции карбонатов вниз по профилю. В изученной палеопочве не отмечено сегрегационных форм карбонатных новообразований, а лишь карбонатный мицелий, что является признаком достаточной увлажненности.

Анализ полученных данных показал, что к диагностическим признакам палеопочв, характеризующим более влажную палеоклиматическую фазу XXVII/XXVI–XXII/XXI вв. до н. э. эпохи бронзы можно отнести: повышенное содержание органического углерода, наличие гумусовых затеков и прокрашенных гумусом корнеходов по профилю, признаки миграции карбонатов вниз по профилю, кабонатную пропитку профиля, наличие белоглазки с твердыми ядрами в нижних горизонтах палеопочв.

По литературным данным, в Ростовской, Волгоградской, Оренбургской областях и республике Калмыкия, временной интервал с XXVII по XXIII вв. до н. э. характеризовался как благоприятный для биопродуктивности с влажными климатическими условиями, а также отмечалось смягчение засушливости и континентальности климата [12, 21, 35]. Это отразилось на гумусовом и карбонатном профилях почв: отмечена заметная аккумуляция гумуса, верхняя граница карбонатов расположена довольно глубоко, сократилось общее количество карбонатов в профиле.

Ранее полученные результаты изучения коротковременного хроноряда палеопочв, погребенных под разными конструкциями большого кургана 1 в курганной группе Бейсужек IX, расположенном в Кореновском районе Краснодарского края [40], позволили выявить 2 этапа развития климатической ситуации: благоприятного влажного климата (XXVII–XXII в до н. э.) и резкой аридизации (XXI–XVI вв. до н. э.).

Полученные на объектах эпохи бронзы данные согласуются с выводами о палеоклиматической обстановке рассматриваемого хроноинтервала и с выводами ученых, исследовавших почвы под курганами в Приазовье, Северном Причерноморье, на Ставропольской возвышенности [8, 24–26] и палиноспектры [10, 21]. Следует отметить, что временные хроноинтервалы других авторов несколько отличаются от установленных для наших объектов, так как нами за основу приняты археологические датировки. Если за основу датирования принимается лишь радиоуглеродный метод, как в работе [36], отмечается несовпадение результатов палеореконструкций с полученными в настоящей работе по большинству хроносрезов. По нашему мнению, на основе радиоуглеродных дат получается очень огрубленная картина с большими временными разрывами и временными перекрытиями. Следовательно, по такой шкале можно говорить лишь приблизительно о смене условий в тот или иной хроноинтервал. Используемый в наших работах подход к составлению коротковременных педохронорядов внутри одной археологической культуры культуры [38] и археологический метод датирования позволяют выйти на более детальный временной масштаб палеоклиматических реконструкций.

В результате проведенных палеопочвенных исследований выявлено существование аридной фазы в начале III тыс. до н. э. и влажной климатической фазы во второй его половине, сменившейся резкой аридизацией климата на рубеже III–II тыс. до н. э. Резкая аридизация вызвала такие процессы, как засоление, внедрение натрия в почвенно-поглощающий комплекс, ощелачивание, иллювиирование гумуса, формирование призмовидно-столбчатой структуры почв, аккумуляция карбонатов (белоглазки) и смену подтиповой принадлежности черноземов [27]. Аридизация имела широкое распространение в степной зоне России и вызвала палеоэкологический кризис [12]. Засоление, низкая гумусность почв того времени отмечены в работе [15], а сдвиг ландшафтов на 3 подзоны в сторону уменьшения увлажненности в работе [10].

Далее идет продолжительный интервал с XVI в. до IV вв. до н. э., для которого нет объектов, и почвоведы не изучали погребенные почвы в Азово-Кубанском регионе. По данным изучения палеопочв этого времени в соседних регионах (Среднерусская, Приволжская, Ергенинская возвышенности и Прикаспийская низменность) [13, 29] в первой половине II тыс. до н. э. наступила очередная смена условий почвообразования, вызванная ростом степени атмосферной увлажненности, которая обусловила увеличение содержания гумуса и возрастание мощности гумусового горизонта почв, интенсификацию нисходящей миграции легкорастворимых солей и гипса, перестройку карбонатного профиля. На основе данных палинологов и радиоуглеродного датирования эта информация подтверждается в очень общем виде для больших интервалов времени, захватывающих и тот отрезок времени, который нас интересует [36, 41, 42]. Считаем, что необходимы дальнейшие исследования данного отрезка времени, включающие и палеопедологический анализ почв, погребенных в то время.

Эпоха раннего железа, согласно исследованиям в Приазовье [26, 28, 33, 39], начиная с IV и до середины II вв. до н. э., характеризуется благоприятным для биопродуктивности климатом. В это время происходило гумусонакопление, формирование комковатой структуры, миграция легкорастворимых солей в нижние горизонты. Заметные преобразования гумусового, солевого, солонцового профилей свидетельствовали об увеличении увлажненности и понижении температур, усилении продуктивности растительных ценозов, следовательно, увеличении образования СО₂ за счет корневого дыхания. Все это способствовало подвижности карбонатов, их растворению, выносу на большие глубины, активному формированию миграционных форм карбонатов. В профиле был ярко выражен псевдомицелий, количество белоглазки небольшое, максимум карбонатов опустился на глубину 1.5 м, содержание его не превышало 10.1%. В итоге произошедшие изменения привели к смене подтиповой принадлежности черноземов [26, 29]. Эти выводы подкрепляются и палинологическими данными [39].

Далее наступает эпоха резкой аридизации климата, начиная со второй половины II в. до н. э. и до начала II в. н. э. Именно палеопочвы, изученные на Темерницком и Нижнегниловском городищах позволяют четко очертить границы этой аридизации. Если в палеопочве Темерницкого городища, датированной началом II в. н. э., гумусовый горизонт имеет самую светлую окраску и наименьшее процентное содержание С_орг, в профиле обнаруживаются максимальное содержание и наименьшая глубина залегания карбонатных аккумуляций, максимальные величины рН_вод по всему профилю и ППП – в верхней его части, наличие гипса в нижней части профиля, то в палеопочве Нижнегниловского городища, отнесенной к концу II в. н. э. картина кардинально меняется. В этой почве наблюдается активизация процессов гумусонакопления и биотурбации, уменьшение аккумуляции карбонатов, меньшие значения рН_вод водного, величин ППП и отсутствие гипса в нижней части профиля. Таким образом, почва конца II в. н. э. демонстрирует уже гумидные свойства. Следовательно, климат, начиная примерно со второй четверти или половины II в. н. э., в изучаемом регионе изменился на гумидный. Вероятно, эта фаза длилась до конца IV в. н. э. [32], а с рубежа IV–V в. н. э. наступила новая волна аридизации. И хотя в классификационном положении почв не зафиксирован переход к более южному подтипу чернозема в аридную фазу на Темерницком городище, в свойствах палеопочв этого объекта просматриваются явные черты более южного подтипа.

На основании выполненных палеопочвенных исследований и литературных данных составлена схема климатических флуктуаций на территории Кубано-Приазовской низменности (рис. 5). Полученные морфологические характеристики и физико-химические показатели погребенных почв археологических объектов эпохи бронзы, раннего железа и современных почв позволяют уточнить границы периодов потеплений–похолоданий изученной территории в хроноинтервале от эпохи бронзы до современного периода.

Рис. 5.

Климатические флуктуации на территории Кубано-Приазовской низменности от эпохи бронзы до настоящего времени по данным почвенно-археологических исследований. Обозначения: 1 – гумидизация, 2 – аридизация, 3 – изменение подтипа почв.

ВЫВОДЫ

1. Комплекс условий почвообразования, существовавший на период погребения изученных палеопочв археологических объектов Кубано-Приазовской низменности, отражается в основных почвенных свойствах, что позволяет реконструировать палеэкологические условия в эпоху бронзы и раннего железа. Диагностировано, что период атлантического оптимума голоцена в начале III тыс. до н. э. сменился периодом аридизации. Период XXVII/XXVI–XXII/XXI вв. до н. э. в целом характеризовался гумидными условиями, далее, в XXII/XXI–XVI вв. до н. э., отмечен теплый и сухой период. Выявлено, что в период ранней бронзы в палеопочве курганной группы “Высочино VI/VIII” (XXVIII в. до н. э.) сохранились признаки как предшествующей гумидной стадии (высокая гумусированность и степень зоотурбированности, обилие мицеллярных форм карбонатов), так и явно выражены черты аридности климата (элементы призматичности нижних горизонтов, языковатые переходы от гумусовых к нижележащим горизонтам, трещины усыхания). В целом в интервале от XXVII/XXVI до XXII/XXI вв. до н. э. природные условия на территории Кубано-Приазовской низменности характеризовались более теплым и влажным климатом. Это диагностируется в палеопочвах под курганами в могильниках Дядьковский XXXIV и Дербентский, относящихся к концу ранней–началу средней бронзы.

2. В раннем железном веке со II в. до н. э. и до начала II в. н. э. был относительно кратковременный период резкой аридизации климата, пик которой пришелся на рубеж эр (конец I тыс. до н. э.). Полученные данные морфологических и физико-химических свойств Темерницкого и Нижнегниловского городищ позволяют четко очертить хронологические границы этой аридизации. Если в палеопочве Темерницкого городища, датированной началом II в. н. э., гумусовый горизонт имеет самую светлую окраску и наименьшее содержание С_орг, обнаруживаются максимальные величины содержания и наименьшая глубина залегания в профиле карбонатных аккумуляций, максимальные величины рН_вод по всему профилю и ППП – в верхней его части, максимум гипса в нижней части профиля, то в палеопочве Нижнегниловского городища, отнесенной к концу II в. н. э., картина меняется. В этой палеопочве наблюдается активизация процессов гумусонакопления и биотурбации, уменьшение аккумуляции карбонатов, меньшие значения рН_вод, доли ППП и содержания гипса в нижней части профиля. Таким образом, почва конца II в. н. э. демонстрирует гумидные свойства. Следовательно, начиная примерно со второй четверти или половины II в. н. э., климат в изучаемом регионе изменился на гумидный. И хотя в классификационном положении почв не зафиксирован переход к изменению типа и подтипа почв в аридную эпоху на Темерницком городище (консервативные морфологические и физико-химические признаки остались без изменений), в свойствах почв этого объекта просматриваются явные черты более южного подтипа черноземов.

3. Проведенные палеопочвенные исследования и анализ литературных данных позволили установить существование периода аридной фазы в начале III тыс. до н. э. и влажной климатической фазы во второй его половине на территории Кубано-Приазовской низменности. При этом существующие схемы климатических изменений для этой территории во второй половине голоцена были уточнены и детализированы.