Успехи современной биологии, 2019, T. 139, № 4, стр. 376-390
Минеральные, органические и микробиоморфные компоненты почв с бинарным гумусовым профилем Вятских Увалов
А. М. Прокашев 1, *, А. А. Гольева 2, Е. С. Соболева 1
1 Вятский государственный университет
Киров, Россия
2 Институт географии РАН
Москва, Россия
* E-mail: amprokashev@gmail.com
Поступила в редакцию 04.03.2019
После доработки 05.04.2019
Принята к публикации 08.04.2019
Аннотация
Представлены данные о дерново-подзолистых почвах со вторым гумусовым горизонтом на покровных бескарбонатных суглинках центральной части Вятских Увалов, занимающих крайний восток Среднерусской южнотаежной почвенной провинции дерново-подзолистых среднегумусированных почв европейской России. Изучены свойства и воссоздана история формирования почв и почвенного покрова автоморфных ландшафтов данного региона. Анализ выполнен с привлечением комплекса физических, химических, биохимических, микробиоморфных и радиоуглеродных методов. Предварительные результаты микробиоморфных исследований дают основание для вывода о вероятности формирования второго гумусового горизонта при участии луговой растительности с представителями степной флоры. На протяжении послеледниковья рассматриваемые почвы прошли стадию развивающей аккумулятивной эволюции в первой половине голоцена и аккумулятивно-элювиальную стадию стирающей эволюции с элементами наследующей – во второй половине голоцена. Выявлена тенденция постепенного исчезновения данных почв из состава почвенного покрова под воздействием естественных и антропогенных факторов.
ВВЕДЕНИЕ
В составе почвенного покрова юго-востока Среднерусской и юга Вятско-Камской почвенных провинций дерново-подзолистых почв известны представители подтипа со вторым гумусовым горизонтом (ВГГ или AEL[hh]) (Тюлин, Россохина, 1967; Александровский, 1983; Прокашев, 1999, 2009, 2015; География Кировской области…, 2015). Специальные исследования этих объектов с привлечением радиоуглеродного датирования на территории центральной части Вятских Увалов указывают на реликтовый – бореально-атлантический – возраст гумусовых веществ ВГГ. Вместе с тем, среди сторонников концепции реликтовой природы существуют различные представления относительно, во-первых, способов формирования ВГГ, во-вторых, прототипов современных почв с двумя гумусовыми горизонтами.
По существу первого из вопросов различие взглядов ученых заключается в трактовке генезиса ВГГ:
а) как результата механического погребения былого темноцветного горизонта под слоем седиментов литогенной природы (Орлов и др., 1977; Карпачевский, 1979; Макеев, Макеев, 1989; Соколов, 1988, 1997; Макеев, 2012; Гаврилов, Гольева, 2014; Величко, Морозова, 2015) или
б) как результата спонтанной смены направленности педогенеза с предшествующей, более ранней, эвтрофной стадии на близкую к олиготрофной. Последнее в ходе деградационной эволюции привело к трансформации единого темноцветного горизонта в бинарное, гетерохронное, современно-реликтовое образование типа AY + AEL[hh], в котором ВГГ предстает как приповерхностный остаточный феномен.
Среди представителей второй точки зрения также отсутствует единство взглядов относительно как причин бифуркации темноцветного горизонта на современный и реликтовый варианты, так и предшественников почв с ВГГ (Таргульян, 1982).
Существуют различные концепции причин бифуркации:
а) климатическая (Коржинский, 1891; Драницын, 1914; Ильин, 1937; Иванова, Двинских, 1944; Наумов, 1960; Будина, 1961; Урусевская, 1965; Добровольский и др., 1969; Тюлин, Россохина, 1967, 1975; Рубцова, 1968; Тюлин, 1973; Кленов, Корсунова, 1976; Караваева, Субботина, 1977; Терещенкова и др., 1979; Корсунов, Ведрова, 1982; Русанова, 1983; Прокашев, 1999, 2009; Prokashev et al., 2016);
б) гидрогеолого-тектоническая (Горшенин, Сельская, 1929; Петров, 1937; Уфимцева, 1966; Будина, Ерохина, 1969; Тюрюканов, Быстрицкая, 1971; Караваева, 1978; Дюкарев, 2005; Дюкарев, Пологова, 2011; Гаврилов, Гольева, 2014);
в) изостатических поднятий при дегляциации (Ковда, 1973);
г) смешанная – реликтово-современная (Гаджиев, 1982; Алифанов, 1995).
Относительно предшественников почв с ВГГ основные расхождения пролегают между защитниками климатической концепции, с одной стороны, и тектоно-гидрологических концепций, с другой. Первые связывают образование ВГГ с резкой сменой более эвтрофного, преимущественно автоморфного типа почвообразования на менее эвтрофный, в режиме развивающей эволюции с элементами стирающей. Вторые в качестве прототипов почв с ВГГ рассматривают преимущественно темноцветные почвы полугидроморфного или гидроморфного ряда, подвергшиеся деградации вследствие усиления степени дренирования территории.
Наряду с представленными известны и диаметрально противоположные взгляды на ВГГ как на современные продукты иллювиирования гумусовых, в том числе гуминовых кислот в нисходящем направлении (Кузнецов, 1948; Пономарева, Точельников, 1968; Нечаева, Лайвиньш, 1970; Керженцев, 1972; Трофимов, 1975; Пономарева, Плотникова, 1980).
В последние годы появились подходы, опирающиеся на микробиоморфные методы анализа. Они интегрируют позиции сторонников погребения почв полугидроморфного и гидроморфного ряда, представляя определенный интерес в рамках дополнительной апробации рассматриваемой нами проблемы (Гольева, 2008; Golyeva, 2001). Изложенный в этих работах опыт микробиоморфных исследований может расширить методический инструментарий и получить дополнительную информацию относительно условий формирования, прототипов исследуемых почв и путей их образования, применительно к бассейну Вятки. Эти методы успешно адаптированы в ходе исследований почв европейской части страны (Гольева и др., 1994; Гольева, 1995; Гольева, Александровский, 1999) и Сибири (Гаврилов, Гольева, 2014). Они позволяют лучше понять генетическое разнообразие процессов, конечным итогом которых могут являться ВГГ.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Объект исследования – дерново- и агродерново-подзолистые почвы с ВГГ на покровных бескарбонатных суглинках Кукарского плато, принадлежащего к центральной части Вятских Увалов. Плато занимает переходное положение между южной тайгой и широколиственно-хвойными лесами. Абсолютные высоты – около 200 м, относительные – до 60–80 м. Почвы выявлены под прилощинными пихтово-еловыми лесами и смежными с ними агроценозами, где формируются при среднегодовой температуре 2.9°С, сумме активных температур около 1900–2000°С, количестве осадков 600–620 мм и периодически промывном водном режиме с коэффициентом увлажнения по Н.Н. Иванову – 1.1–1.2.
Предмет исследования: морфология, субстантивные свойства, включая микробиоморфный состав, генезис и эволюция почв.
Основные методы анализа: определение гранулометрического cостава (по Качинскому), баланса ила (Розанов, 1975), валового химического состава (по Аринушкиной), оксалаторастворимого Fe и Al (по Тамму), фракционно-группового состава гумуса (по Кононовой и Бельчиковой), содержания органо-минеральных коллоидов (по модифицированной авторами пирофосфатной методике фракционирования с осаждением и без осаждения коллоидов), оптических свойств гуминовых кислот (по Шефферу и Вельте), абсолютного возраста гуминовых кислот (по радиоизотопу 14С в лаборатории палеогеографии и геохронологии четвертичного периода СПбГУ), микробиоморфного состава (по стандартной методике (Гольева, 2001)) в химической лаборатории отдела географии почв ИГ РАН (аналитики Е.А. Агафонова и И.В. Турова); препараты в виде колонки образцов из разреза С-8 рассматривались на микроскопе Nikon Eclipse E200 в проходящем свете при рабочем увеличении 400.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Морфология почв
О внешних признаках исследуемых почв можно судить на примере описаний двух разрезов целинной и пахотной дерново-подзолистых почв с ВГГ, заложенных на территории Советского р-на Кировской обл. (рис. 1, 2).
Разрез С-8 дерново-поверхностноподзолистой почвы с ВГГ на покровном бескарбонатном суглинке заложен в верхней части обширного выровненного водораздела под целинным ельником папоротниково-травяным. Увлажнение атмосферное, достаточное.
Гор. O, 0–2 см: опад из хвои, листьев, мелких сучков, отдельных шишек ели, влажный, черновато-бурый, слаборазложившийся, переход в следующий горизонт ясный, ровный.
Гор. ОА, 2–5 см: влажный, буровато-черный, среднесуглинистый, крупитчатый, рыхлый, рассыпчатый, обогащен сильно гумифицированной мортмассой с обилием молодых тонких корешков светло-серого и беловатого цветов, переход ясный, ровный.
Гор. АY, 5–17 см: влажный, пепельно-серый с белесоватым оттенком, среднесуглинистый, мелкокомковато-пластинчатый, рыхлый, много мелких серо-бурых ортштейнов, встречаются локальные белесые пятна скелетаны, корней много, переход ясный, заметный по потемнению цвета.
Гор. AEL[hh], 17–25 см: влажный, углисто-серый, с отдельными более темными участками, тяжелосуглинистый, крупнозернисто-плитчатый, рыхлый, много мелких серо-бурых ортштейнов, заметна белесая присыпка скелетаны, более интенсивная по периферии языков и кармашков в нижней части горизонта, агрегаты полностью пропитаны гумусом, корней мало, переход постепенный, волнистый, с отдельными языками до глубины 39 см.
Гор. ВT1, 25–51 см: влажный, бурый, со слабым белесоватым оттенком и с заметным гумусовым глянцем по граням агрегатов и корневым порам, глинистый, ореховатый, плотный, легко распадающийся на структурные отдельности, в верхней части слабая присыпка скелетаны, на стенках агрегатов встречаются мелкие глинистые кутаны в виде чечевичек, корни редкие, переход постепенный, заметный по цвету и структуре.
Гор. ВT2, 51–81 см: влажный, бурый с очень слабым белесоватым оттенком и слабой матово-серой гумусовой лакировкой, глинистый, мелко- крупноореховатый, плотный с глинистыми кутанами, корни редкие, переход постепенный, заметный по изменению структуры и вязкости.
Гор. ВС, 81–103 см: близкий к сырому, бурый, с едва заметной матово-серой и сетчатой гумусовой лакировкой и белесоватым налетом скелетаны по стенкам крупных межагрегатных трещин, глинистый, призмовидно-глыбистый, плотный, вязкий, со слабовыраженной агрегированностью, корни редкие, переход постепенный, заметный по исчезновению структуры.
Гор. С, 103–145 см: сырой, желтовато-бурый, с редкой сетчатой гумусовой лакировкой по корневым порам, глинистый, бесструктурный, плотный, вязкий, корни единичные.
Разрез С-9 агродерново-поверхностноподзолистой среднесуглинистой почвы с ВГГ на покровном бескарбонатном суглинке заложен в аналогичных геоморфологических условиях на пашне в 250 м к югу от разреза С-8 (рис. 2). Культура: озимая рожь в стадии кущения. Засоренность слабая: сурепка, мокрица. Увлажнение атмосферное, достаточное.
Гор. PY, 0–21 см: влажный, темно-серый, среднесуглинистый, пылевато-комковатый, рыхлый, много мелких серо-бурых ортштейнов, корней много, переход в следующий горизонт резкий, ровный.
Гор. AEL[hh], 21–28 см: влажный, углисто-черный, тяжелосуглинистый, плитчатый, уплотненный, на поверхности агрегатов слабая белесая присыпка скелетаны, внутренняя часть структурных отдельностей равномерно прокрашена гумусом, много серо-бурых ортштейнов, корни обильны в верхнем 10-сантиметровом слое горизонта, переход ясный, волнистый.
Гор. ВT1, 28–57 см: влажный, бурый со слабой гумусовой лакировкой, глинистый, ореховатый, плотный, на поверхности агрегатов белесая, ослабевающая с глубиной присыпка скелетаны, корни редкие, переход постепенный.
Гор. ВT2, 57–89 см: влажный, бурый со слабым матово-черным глянцем, глинистый, крупноореховатый, плотный, на поверхности агрегатов слабая присыпка скелетаны, в их нижней части редкие слабозаметные глинистые кутаны, корни редкие, переход постепенный.
Гор. ВС, 89–126 см: сырой, бурый с матовыми гумусовыми пленками на поверхности агрегатов и по корневым порам, глинистый, ореховато-призматический, на нижней поверхности граней слабо выраженные глинистые кутаны, корни редкие, переход постепенный, заметный по изменению структуры.
Гор. С, 126–155 см: сырой, бурый, с сетчатой гумусовой лакировкой вдоль бывших корневых ходов, глинистый, призмовидно-комковатый, вязкий, очень слабо агрегированный, с мелкими сосочковидными глинистыми кутанами на поверхности агрегатов, корни единичные.
Морфологический анализ почв со сложным органопрофилем свидетельствует о четкой дифференциации профиля на аккумулятивно-элювиальную и текстурную части. Верхний и нижний гумусовые горизонты значительно различаются по внешнему облику. Гор. АY целинных почв обладает признаками типичного аккумулятивного горизонта (значительная гумусированность, зернисто-комковатая структура и т.д.). Пахотные слои освоенных почв утратили естественное структурное состояние и характеризуются пылевато-комковатым сложением.
Особенностью гор. AEL[hh] является его совпадение по своему положению с элювиальной толщей профиля фоновых дерново-подзолистых почв. Вследствие этого ему свойственно контрастное сочетание признаков аккумулятивных и элювиальных горизонтов: темно-серая или углисто-черная окраска, непрочная плитовидная или зернисто-плитовидная структура, седоватая присыпка скелетаны на поверхности агрегатов, насквозь пропитанных темноцветным гумусом, низкое содержание корней, волнистые очертания нижней границы. Цветовая выраженность горизонта находится в обратной зависимости от степени оподзоленности почв.
Специфическая особенность иллювиальных горизонтов, наряду с бурой окраской, плотным ореховатым сложением и отчетливой оподзоленностью подгоризонта ВТ1, заключается, во-первых, в присутствии гумусовой лакировки и, во-вторых, в распространении глинистых кутан в зонах нисходящей миграции почвенных растворов и суспензий.
Переходные к почвообразующей породе гор. ВС и собственно материнские породы характеризуются некоторым облегчением гранулометрического состава, вязкостью и бесструктурностью.
Гранулометрический состав
Гранулометрический состав свидетельствует о четкой дифференциации профиля на аккумулятивно-элювиальную и текстурную толщи вследствие вертикального внутрипрофильного перераспределения ила и физической глины в целом (табл. 1). Оба гумусовых горизонта имеют близкие показатели, хотя для нижнего из них заметна тенденция к большему содержанию ила. Фракции тонкой и средней пыли, а также песка отличаются остаточно-аккумулятивным характером распределения с максимумом в верхних горизонтах.
Таблица 1.
Горизонт, глубина образца, см |
Объемная масса, г/см3 |
Гигроскоп. влажн., % |
Содержание фракций в мм, % от сухой почвы | Накопле-ние ила (±), % | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1–0.25 | 0.25–0.05 | 0.05–0.01 | 0.01–0.005 | 0.005–0.001 | <0.001 | <0.01 | ||||
Разрез С-8 | ||||||||||
OA 2–5 | – | 7.4 | 0 | 22.3 | 42.5 | 9.7 | 18.3 | 7.2 | 35.2 | –78 |
АY 5–17 | 1.24 | 1.9 | 0.3 | 15.9 | 44.6 | 13.4 | 19.9 | 5.9 | 39.2 | –82 |
AEL[hh] 17–25 | 1.52 | 1.6 | 0 | 13.2 | 45.1 | 13.3 | 18.7 | 9.7 | 41.7 | –70 |
ВT1 25–35 | 1.53 | 3.4 | 0 | 9.6 | 37.1 | 9.0 | 16.0 | 28.3 | 53.3 | –12 |
ВT1 40–50 | 1.53 | 4.0 | 0 | 10.3 | 34.1 | 4.3 | 17.6 | 33.7 | 55.6 | +5 |
ВT2 60–70 | – | 4.3 | 0 | 8.8 | 36.5 | 7.6 | 12.4 | 34.7 | 54.7 | +8 |
ВС 90–100 | – | 4.3 | 0 | 7.8 | 36.8 | 8.7 | 13.1 | 33.6 | 55.4 | +5 |
С 135–145 | – | 4.2 | 0 | 9.3 | 39.5 | 7.0 | 12.2 | 32.0 | 51.2 | 0 |
Разрез С-9 | ||||||||||
PY 0–21 | 1.29 | 1.7 | 0.2 | 14.1 | 47.3 | 13.9 | 18.2 | 6.3 | 38.4 | –80 |
AEL[hh] 21–28 | 1.56 | 1.7 | 0 | 11.5 | 46.7 | 13.7 | 18.8 | 9.3 | 41.8 | –70 |
ВT1 30–40 | 1.57 | 3.1 | 0 | 12.2 | 37.8 | 9.7 | 13.1 | 27.2 | 50.0 | –12 |
ВT1 40–50 | 1.57 | 4.0 | 0 | 11.6 | 35.0 | 7.4 | 14.1 | 31.9 | 53.4 | +3 |
ВT2 60–70 | – | 4.4 | 0 | 11.1 | 38.4 | 2.6 | 12.4 | 35.5 | 50.5 | +15 |
ВС 100–110 | – | 4.3 | 0 | 9.8 | 37.1 | 6.1 | 13.1 | 33.9 | 53.1 | +9 |
С 135–145 | – | 4.0 | 0 | 10.8 | 38.9 | 6.0 | 13.0 | 31.0 | 50.3 | 0 |
Оценки степени исходной однородности почвообразующих пород методом пересчета гранулометрического состава на обезыленную навеску показывают, что в почвах отсутствуют существенные различия в содержании фракции физического песка в пределах профилей. Это косвенно указывает на отсутствие закономерной, литогенно обусловленной дифференциации минеральной матрицы. Иными словами, отмеченная выше вертикальная неоднородность в распределении ила имеет педогенные причины. Потеря илистых частиц в горизонтах АY (PY) и АEL[hh] достигает 70–80% относительно материнской породы. Верхний и нижний гумусовые горизонты не имеют существенных различий в размерах выноса ила (табл. 2).
Таблица 2.
Горизонт, глубина образца, см |
Содержание фракций в мм, % | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
1–0.25 | 0.25–0.05 | 0.05–0.01 | 0.01–0.005 | 0.005–0.001 | >0.01 | |
Разрез С-8 | ||||||
OА 3–5 | – | 24.0 | 45.8 | 10.4 | 19.8 | 69.8 |
АY 5–17 | 0.3 | 16.9 | 47.4 | 14.2 | 21.2 | 64.6 |
AEL[hh] 17–25 | – | 14.6 | 49.9 | 14.7 | 20.8 | 64.5 |
ВT1 25–35 | – | 13.4 | 51.7 | 12.5 | 22.4 | 65.1 |
ВT1 40–50 | – | 15.5 | 51.4 | 6.5 | 26.6 | 66.9 |
ВT2 60–70 | – | 13.5 | 55.9 | 11.6 | 19.0 | 69.4 |
ВС 90–100 | – | 11.8 | 55.4 | 13.1 | 19.7 | 67.2 |
С 135–145 | – | 13.7 | 58.1 | 10.3 | 17.9 | 71.8 |
Разрез С-9 | ||||||
PY 0–21 | 0.2 | 15.0 | 50.5 | 14.8 | 19.5 | 65.7 |
AEL[hh] 21–28 | – | 12.7 | 51.5 | 15.1 | 20.7 | 64.2 |
ВT1 30–40 | – | 16.8 | 51.9 | 13.3 | 18.0 | 68.7 |
ВT1 40–50 | – | 17.0 | 51.4 | 10.9 | 20.7 | 68.4 |
ВT2 60–70 | – | 17.2 | 59.5 | 4.0 | 19.3 | 76.7 |
ВС 100–110 | – | 14.8 | 56.1 | 9.2 | 19.9 | 70.0 |
С 135–145 | – | 15.7 | 56.5 | 8.8 | 18.9 | 72.2 |
Расчеты общей дифференциации профиля с учетом содержания илистых частиц и плотности элювиальных и иллювиальных горизонтов подтверждают вывод о резкой текстурной неоднородности профилей, достигающей величины 7.3 и 6.9 в разрезах С-8 и С-9 соответственно.
Дополнительные расчеты абсолютного содержания илистой фракции обнаружили ее отрицательный баланс в почвах. Вынос ила в целом из педонов сечением 1 м2 составил около 12–13% относительно исходной почвообразующей породы (табл. 3). При этом основные потери приходятся на аккумулятивно-элювиальные толщи профиля, где они в среднем в 1.2 раза превосходят общий дефицит илистых частиц. Наличие прямой зависимости между выносом ила из верхних горизонтов и его накоплением в текстурных свидетельствует о превалировании суспензионного перемещения тонких фракций в рассматриваемых почвах.
Таблица 3.
Горизонт, глубина, см |
Запасы, кг/м2 (и в %) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
без учета свидетеля | с учетом свидетеля (TiO2) | |||||
исходные | реальные | баланс | исходные | реальные | баланс | |
Разрез C-8 | ||||||
AY 5–17 | 58.8 | 8.8 | –50.0 | 51.4 | 8.8 | –42.6 |
AEL[hh] 17–25 | 39.2 | 11.8 | –27.4 | 47.1 | 11.8 | –35.3 |
ВT1 25–51 | 127.3 | 123.3 | –4.0 | 138.2 | 123.3 | –14.9 |
ВT2 51–81 | 146.9 | 159.3 | +12.4 | 150.1 | 159.3 | +9.2 |
ВС 81–103 | 107.7 | 113.1 | +5.4 | 107.2 | 113.1 | +5.9 |
5–103 | 479.8 | 416.3 | –63.5 | 493.9 | 416.3 | –77.6 |
(–13.2%) | (–11.9%) | |||||
Разрез C-9 | ||||||
PY 0–21 | 102.2 | 17.1 | –85.1 | 89.6 | 17.1 | –72.5 |
AEL[hh] 21–28 | 34.1 | 10.2 | –23.9 | 35.7 | 10.2 | –25.5 |
ВT1 28–57 | 141.1 | 134.5 | –6.6 | 151.3 | 134.5 | –16.8 |
ВT2 57–89 | 155.7 | 178.3 | +22.6 | 160.7 | 178.3 | +17.6 |
ВC 89–126 | 180.1 | 196.9 | +16.8 | 190.7 | 196.9 | +6.2 |
0–126 | 613.2 | 537.0 | –76.2 | 627.9 | 537.0 | –90.9 |
(–11.4%) | (–11.7%) |
Валовой химический состав
Валовой химический состав в целом коррелирует с гранулометрическим, подтверждая факт резкой текстурной дифференциации почв. Их органогенные горизонты четко обособлены благодаря значительному содержанию элементов-биогенов (Са, Мn, К, Р, S и др.) и относительно низкому количеству кремнезема. Гумусовые горизонты АY и AEL[hh] характеризуются максимальной концентрацией SiO2 на фоне обеднения полуторными оксидами и щелочноземельными элементами; в иллювиальной толще ситуация изменяется на обратную (табл. 4).
Таблица 4.
Горизонт, глубина образца, см |
Процент от прокаленной массы | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | Na2O | K2O | TiO2 | MnO | P2O5 | SO3 | |
Почвы в целом Разрез С-8 |
|||||||||||
O 0–2 | 72.72 | 10.18 | 3.53 | 4.78 | 1.12 | 1.52 | 2.35 | 0.72 | 0.53 | 0.69 | 0.13 |
OА 2–5 | 75.56 | 11.01 | 3.07 | 2.45 | 1.03 | 1.61 | 2.21 | 0.78 | 0.33 | 0.50 | 0.09 |
АY 5–17 | 78.79 | 10.33 | 3.28 | 1.03 | 0.70 | 1.51 | 2.09 | 0.82 | 0.27 | 0.08 | 0.05 |
АEL[hh] 17–25 | 78.78 | 10.19 | 3.72 | 0.88 | 1.08 | 1.51 | 2.21 | 0.92 | 0.15 | 0.06 | 0.05 |
ВT1 25–35 | 73.30 | 13.32 | 5.92 | 0.97 | 1.89 | 1.23 | 2.20 | 0.84 | 0.08 | 0.07 | 0.05 |
ВT1 40–50 | 71.79 | 14.04 | 6.49 | 0.97 | 2.00 | 1.18 | 2.26 | 0.81 | 0.08 | 0.06 | 0.05 |
ВT2 60–70 | 71.93 | 13.71 | 6.45 | 1.13 | 1.91 | 1.19 | 2.21 | 0.78 | 0.07 | 0.08 | 0.05 |
ВС 90–100 | 71.76 | 13.75 | 6.38 | 1.20 | 1.90 | 1.31 | 2.21 | 0.76 | 0.08 | 0.06 | 0.05 |
С 135–145 | 71.76 | 13.85 | 6.43 | 1.20 | 1.99 | 1.29 | 2.26 | 0.76 | 0.07 | 0.07 | 0.05 |
Разрез С-9 | |||||||||||
PY 0–21 | 78.51 | 10.14 | 3.53 | 1.11 | 0.96 | 1.39 | 2.25 | 0.80 | 0.22 | 0.07 | 0.05 |
АEL[hh] 21–28 | 78.95 | 10.14 | 3.68 | 1.09 | 1.04 | 1.47 | 2.24 | 0.79 | 0.12 | 0.07 | 0.05 |
ВT1 30–40 | 73.68 | 12.84 | 6.00 | 1.04 | 1.94 | 1.25 | 2.28 | 0.80 | 0.08 | 0.06 | 0.05 |
ВT1 40–50 | 71.97 | 13.90 | 6.54 | 2.06 | 2.06 | 1.24 | 2.27 | 0.80 | 0.08 | 0.08 | 0.05 |
ВT2 60–70 | 71.32 | 14.26 | 6.41 | 2.03 | 2.03 | 1.19 | 2.27 | 0.77 | 0.07 | 0.07 | 0.05 |
ВС 100–110 | 71.52 | 14.22 | 6.50 | 2.07 | 2.07 | 1.26 | 2.32 | 0.79 | 0.09 | 0.07 | 0.05 |
С 135–145 | 72.31 | 13.49 | 6.56 | 2.00 | 2.00 | 1.21 | 2.31 | 0.75 | 0.08 | 0.06 | 0.05 |
Частицы более 0.001 мм Разрез С-8 |
|||||||||||
АY 5–17 | 80.24 | 9.53 | 2.86 | 1.03 | но | 1.58 | но | но | но | но | но |
АEL[hh] 17–25 | 81.37 | 8.80 | 2.90 | 0.81 | но | 1.63 | но | но | но | но | но |
ВT1 25–35 | 80.63 | 9.36 | 3.19 | 0.82 | но | 1.64 | но | но | но | но | но |
ВT1 40–50 | 80.44 | 9.47 | 3.36 | 0.78 | но | 1.69 | но | но | но | но | но |
ВT2 60–70 | 80.90 | 8.73 | 3.34 | 1.01 | но | 1.73 | но | но | но | но | но |
ВС 90–100 | 80.18 | 9.16 | 3.39 | 1.08 | но | 1.82 | но | но | но | но | но |
С 135–145 | 79.56 | 9.65 | 3.80 | 1.05 | но | 1.77 | но | но | но | но | но |
Разрез С-9 | |||||||||||
PY 0–21 | 80.13 | 9.28 | 3.14 | 1.02 | но | 1.46 | но | но | но | но | но |
АEL[hh] 21–28 | 81.53 | 8.84 | 2.86 | 0.96 | но | 1.60 | но | но | но | но | но |
ВT1 30–40 | 80.80 | 8.96 | 3.65 | 0.86 | но | 1.65 | но | но | но | но | но |
ВT1 40–50 | 90.09 | 9.55 | 3.75 | 0.79 | но | 1.74 | но | но | но | но | но |
ВT2 60–70 | 80.39 | 9.53 | 3.16 | 0.88 | но | 1.74 | но | но | но | но | но |
ВС 100–110 | 80.06 | 9.94 | 3.34 | 1.00 | но | 1.79 | но | но | но | но | но |
С 135–145 | 80.28 | 9.33 | 3.90 | 0.84 | но | 1.65 | но | но | но | но | но |
Ил Разрез С-8 |
|||||||||||
АY 5–17 | 55.62 | 23.15 | 9.99 | 1.07 | 3.24 | 0.40 | 3.09 | 1.42 | 0.35 | 0.15 | 0.11 |
АEL[hh] 17–25 | 54.65 | 23.08 | 11.08 | 1.50 | 3.35 | 0.38 | 3.10 | 1.32 | 0.20 | 0.10 | 0.08 |
ВT1 25–35 | 54.73 | 23.35 | 12.84 | 1.36 | 3.65 | 0.18 | 2.59 | 0.98 | 0.10 | 0.07 | 0.06 |
ВT1 40–50 | 54.77 | 22.95 | 12.64 | 1.35 | 3.74 | 0.18 | 2.45 | 1.03 | 0.09 | 0.08 | 0.06 |
ВT2 60–70 | 55.05 | 23.08 | 12.31 | 1.35 | 3.70 | 0.18 | 2.46 | 1.04 | 0.09 | 0.09 | 0.06 |
ВС 90–100 | 55.12 | 22.81 | 12.28 | 1.43 | 4.28 | 0.30 | 2.52 | 0.97 | 0.10 | 0.08 | 0.06 |
С 135–145 | 55.19 | 22.78 | 12.02 | 1.51 | 3.62 | 0.26 | 2.37 | 0.97 | 0.09 | 0.07 | 0.06 |
Разрез С-9 | |||||||||||
PY 0–21 | 54.47 | 22.92 | 9.26 | 2.48 | 3.59 | 0.35 | 3.27 | 1.10 | 0.40 | 0.15 | 0.15 |
АEL[hh] 21–28 | 53.82 | 22.85 | 11.63 | 2.33 | 3.48 | 0.25 | 2.95 | 1.20 | 0.22 | 0.10 | 0.06 |
ВT1 30–40 | 54.63 | 23.22 | 12.29 | 1.53 | 3.58 | 0.18 | 2.46 | 0.98 | 0.18 | 0.09 | 0.06 |
ВT1 40–50 | 54.64 | 23.19 | 12.50 | 1.35 | 4.57 | 0.17 | 2.46 | 1.04 | 0.17 | 0.08 | 0.06 |
ВT2 60–70 | 54.84 | 22.86 | 12.32 | 1.35 | 3.77 | 0.18 | 2.38 | 1.04 | 0.18 | 0.09 | 0.06 |
ВС 100–110 | 54.86 | 22.57 | 12.67 | 1.35 | 3.82 | 0.23 | 2.37 | 1.04 | 0.23 | 0.08 | 0.06 |
С 135–145 | 54.56 | 22.74 | 12.48 | 1.26 | 3.80 | 0.23 | 2.44 | 0.96 | 0.23 | 0.08 | 0.06 |
В составе частиц крупнее 0.001 мм возрастает содержание кремнезема и, соответственно, снижается доля полуторных оксидов. Равномерное профильное распределение SiO2, А12O3 и Na2O указывает на отсутствие значительного разрушения первичных минералов. Тенденция частичной потери железа в горизонтах АY (и РY) может быть следствием элювиально-глеевого процесса.
Илистые частицы существенно обогащены оксидами железа, алюминия, магния, а также калия и титана вследствие повышенного содержания глинистых минералов с меньшим отношением SiO2:R2O3. Относительное постоянство химического состава, подтверждаемое вертикальным распределением SiO2:Al2O3, принято интерпретировать как показатель отсутствия разрушения алюмосиликатного ядра глинистых минералов. Существенный вынос железа из ила аккумулятивно-элювиальных горизонтов вновь свидетельствует о проявлении поверхностного оглеения. На возможное участие кислотного гидролиза тонкодисперсной массы элювиальных горизонтов косвенно указывает наличие в ряде случаев больших количеств обменного алюминия в почвах (см. далее).
Судя по изложенному, элювиально-иллювиальная химическая дифференциация профиля рассматриваемых почв обязана, в первую очередь, лессиважу, экзооглеению и, возможно, в некоторой степени кислотному гидролизу. Между верхним и нижним гумусовыми горизонтами не выявлены существенные различия в содержании элементов-биогенов. Факт разделения аккумулятивно-элювиальной части профиля на горизонты АY и АEL[hh] на фоне их сходной оподзоленности не исключает допущения, что гумусовая бифуркация протекала синхронно с текстурно-химической дифференциацией минеральной фазы почв.
Рассматриваемые почвы с ВГГ содержат заметное, до 3–7%, количество ортштейнов величиной менее 5 мм, приуроченных главным образом к аккумулятивно-элювиальной толще профиля, преимущественно к ВГГ (табл. 5). Вероятно, они являются продуктами современного почвообразования, к которым принято относить конкреции до 3–4 мм в поперечнике.
Таблица 5.
Горизонт, глубина образца, см |
Ортштейны, % от массы почвы |
Фракции в мм, % | |||
---|---|---|---|---|---|
более 3 | 3–2 | 2–1 | 1–0.25 | ||
АY 5–17 АEL[hh] 17–25 |
3.3 7.4 |
0 0.4 |
3.7 4.3 |
16.4 22.9 |
79.9 72.4 |
Валовой химический состав гранулометрической фракции 1–0.25 мм, составляющей основную массу конкреций, значительно отличается от вмещающих ее генетических горизонтов (табл. 6).
Таблица 6.
Горизонт, глубина образца, см |
Ппп, % |
Процент от прокаленной массы | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
SiO2 | CaO | MgO | Fe2O3 | Al2O3 | TiO2 | P2O5 | MnO | Na2O | K2O | SO3 | ||
Разрез С-8 | ||||||||||||
АY 5–17 АEL[hh] 17–25 |
8.71 6.55 |
68.70 71.30 |
1.27 0.98 |
0.56 0.52 |
10.38 8.86 |
12.50 11.42 |
0.80 0.81 |
0.38 0.47 |
1.75 1.07 |
1.35 1.36 |
2.04 2.19 |
0.05 0.05 |
В новообразованиях повышена концентрация поливалентных элементов – Mn, P и Fe. Они составляют следующий ряд: МnО − 5.3–3.9 раз, Р2О5 − 3.9 раза, Fe2О3 − 2.4–1.8 раза. Другие химические элементы, за исключением алюминия, практически не накапливаются в ортштейнах. Изложенное является показателем пульсирующего водного режима с чередованием переувлажнения/иссушения, восстановления/окисления и, как следствие, элювиально-глеевого процесса. Судя по соотношению Fe2О3:МnО в гумусовых горизонтах напряженность окислительно-восстановительных условий в нижнем из них несколько выше – примерно в 1.4 раза.
Несиликатные формы железа, растворимого в реактиве Тамма, в аккумулятивно-элювиальных горизонтах составляют 46% от валового в гор. АY, 22% – в гор. РY и 22–12% – в гор. АEL[hh] целинной и пахотной почв соответственно. Вероятные причины мобилизации железа в этих горизонтах – биохимическая активность, наличие органических соединений кислотной природы и сравнительно напряженные окислительно-восстановительные процессы, содействующие псевдоглеевым процессам. В срединном горизонте подвижность железа снижается в 2–3 раза и более. Для подвижного алюминия зафиксированы на порядок меньшие величины его содержания в аккумулятивно-элювиальных горизонтах (1.5–3% от валового).
Содержание и состав гумуса
Исследуемые почвы обладают аккумулятивным неполноразвитым малогумусным типом органопрофиля с суммарной мощностью гумусоаккумулятивной толщи около 27 см (табл. 7). Макси-мальное количество гумуса содержится в верхних аккумулятивных горизонтах (ОА, АY) целинных почв. В нижнем гумусовом горизонте сохраняется довольно высокое (около 1.7%) количество гумуса, но его здесь всегда меньше по сравнению с гор. АY (PY), где оно равно 2.5–3%.
Таблица 7.
Горизонт, глубина образца, см |
Гумус | С гумуса | ГК1 | ГК2 | ФК1а | ФК1 | ФК2 | НO | СГК:СФК | Е4:Е6 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
% | ||||||||||
Разрез С-8 | ||||||||||
O 0–2 | 62.57* | 24.57 | 13.9 | 1.8 | 3.3 | 12.0 | 0 | 69.0 | 1.0 | 8.0 |
OА 2–5 | 31.39 | 18.21 | 15.0 | 2.7 | 2.4 | 14.9 | 0 | 65.0 | 1.6 | 7.1 |
АY 5–17 | 2.48 | 1.42 | 23.2 | 0.7 | 8.5 | 10.6 | 7.7 | 49.3 | 0.9 | 4.2 |
АEL[hh] 17–25 | 1.62 | 0.93 | 25.8 | 17.2 | 3.2 | 0 | 10.8 | 43.0 | 3.1 | 4.0 |
ВТ1 25–35 | 0.66 | 0.38 | 0 | 15.8 | 13.2 | 15.8 | 5.2 | 50.0 | 0.5 | 4.6 |
ВТ1 40–50 | 0.56 | 0.32 | 0 | 12.5 | 9.4 | 18.8 | 6.2 | 53.1 | 0.4 | 4.2 |
ВТ2 60–70 | 0.45 | 0.26 | 0 | 15.4 | 11.5 | 19.2 | 3.9 | 50.0 | 0.4 | 5.0 |
ВС 90–100 | 0.37 | 0.21 | 0 | 14.3 | 14.3 | 10.9 | 0 | 60.5 | 0.6 | – |
С 135–145 | 0.31 | 0.18 | 0 | 13.3 | 11.1 | 10.0 | 1.2 | 64.4 | 0.6 | – |
Разрез С-9 | ||||||||||
PY 0–21 | 3.09 | 1.77 | 14.1 | 13.0 | 2.8 | 5.6 | 5.7 | 58.8 | 1.9 | 4.0 |
АEL[hh] 21–28 | 1.69 | 0.96 | 7.3 | 37.5 | 4.2 | 2.1 | 2.0 | 46.9 | 5.4 | 3.8 |
ВТ1 30–40 | 0.58 | 0.33 | 0 | 18.1 | 15.2 | 12.1 | 6.0 | 48.5 | 0.5 | 3.8 |
ВТ1 40–50 | 0.52 | 0.30 | 0 | 13.3 | 13.3 | 13.3 | 9.4 | 50.7 | 0.4 | 3.5 |
ВТ2 60–70 | 0.52 | 0.60 | 0 | 10.0 | 13.3 | 13.3 | 10.7 | 52.7 | 0.3 | 3.7 |
ВС 100–110 | 0.40 | 0.23 | 0 | 10.9 | 13.0 | 10.9 | 3.5 | 61.7 | 0.4 | – |
С 135–145 | 0.33 | 0.19 | 0 | 12.6 | 10.5 | 11.6 | 1.1 | 64.2 | 0.5 | – |
Примечание: ГК1 – бурые гуминовые кислоты, связанные с Fe и Al; ГК2 – черные гуминовые кислоты, связанные с Са; ФК1а – свободные (агрессивные) фульвокислоты; ФК1 – фульвокислоты, связанные с Fe и Al; ФК2 – фульвокислоты, связанные с Са; НО – негидролизуемый остаток органических веществ; СГК:СФК – показатель степени гуматности гумуса по соотношению углерода ГК к углероду ФК; Е4:Е6 – показатель оптической плотности ГК (по Шефферу и Вельте); * – потеря при прокаливании.
Анализ группового состава гумуса подтвердил наличие принципиальных различий между обоими гумусовыми горизонтами, выявленных ранее для почв с ВГГ других частей Вятско-Камского Предуралья и различных регионов страны. Верхний из них имеет фульватный либо фульватно-гуматный состав гумуса, с доминированием бурой фракции гуминовых кислот – ГК1. Абсолютное преобладание первой фракции в составе ГК гор. АY лесных почв отвечает современным биоклиматическим условиям южной тайги. Нижний гумусовый горизонт характеризуется гуматным составом с отношением гуминовых кислот к фульвокислотам (ФК), достигающим величин более 3–5. При этом наряду с бурыми в нем типичны черные ГК. Последнее коррелирует с высокой оптической плотностью ГК гор. AEL[hh] и указывает, в совокупности с групповым составом, на его несоответствие современным экологическим условиям исследуемой территории. Известно, что черные ГК наиболее типичны для почв степного и лесостепного типа почвообразования.
Минимум негидролизуемых соединений в ВГГ, совпадающем по своему положению с элювиальными горизонтами зональных дерново-подзолистых почв, указывает на то, что именно здесь в настоящее время наиболее интенсивны процессы разложения большинства органических соединений с относительным остаточным накоплением гуминовых кислот, сравнительно устойчивых к деструкции и элювиированию.
Гуматная природа ВГГ и значительное содержание в его составе черных ГК указывают на их сходство с другими почвами Вятского Прикамья с аналогичным гумусовым профилем и приводят к выводу о первоначальном формировании в обстановке, близкой к нейтральной или слабощелочной реакции. Это благоприятствовало проявлению биоаккумулятивных процессов, одним из последствий которых явилось образование развитого темноцветного горизонта, соответствующего суммарной мощности современных горизонтов АY и AEL[hh]. Согласно нашим предшествующим исследованиям и данным других авторов, подобные условия на рассматриваемой территории имели место в бореально-атлантический этап голоцена (9–5 тыс. лет назад) (Прокашев, 1999, 2009, 2015; Прокашев и др., 2003; Чендев, Александровский, 2002; Чендев, 2016). Преобладание первой фракции в составе ГК гумусоаккумулятивной толщи является одним из косвенных доказательств деградации исследуемых почв в современных условиях.
Распределение ФК указывает, во-первых, на факт интенсивного новообразования их наиболее реактивных фракций в органогенном и в верхнем аккумулятивном горизонтах и, во-вторых, на тенденцию распространения современных элювиальных процессов в пределы текстурной толщи дерново-подзолистых почв с ВГГ.
По-видимому, современной аккумулятивно-элювиальной фазе предшествовала типично аккумулятивная стадия педогенеза, свидетелем которой являются ВГГ современных дерново-подзолистых почв южной тайги и смешанных лесов Вятского Прикамья. Факт одновременного наличия двух различных по свойствам гумусовых горизонтов указывает на достаточно резкую смену условий почвообразования в пределах изучаемой территории, повлекшую за собой дифференциацию былого единого темноцветного гумусового горизонта.
Возраст гумуса, определенный радиоуглеродным методом по различным фракциям гуминовых кислот, подтвердил наличие резких различий между верхним и нижним гумусовыми горизонтами (табл. 8). Судя по наиболее определенно датирующим показателям для второй и третьей, особо древних, фракций ГК, формирование гор. AEL[hh] происходило главным образом в бореально-атлантический интервал голоцена (8.3–5.3 тыс. лет до н. э.). Меньший возраст фракции ГК1 может быть результатом ее более позднего образования в условиях выщелоченной от оснований верхней части профиля. Иными словами, возраст ГК1 ВГГ фиксирует время смены аккумулятивной бореально-атлантической фазы почвообразования на аккумулятивно-элювиальную на атлантико-суббореальном рубеже. Аналогичные выводы были сделаны нами при изучении дерново-подзолистых и других типов почв со сложным органопрофилем Вятского Прикамья (Прокашев, 2009, 2015).
Таблица 8.
Лабораторный номер образца | Горизонт | Глубина образца, см | Фракция ГК | Возраст по 14С, лет | Календарный возраст, лет |
---|---|---|---|---|---|
Разрез С-8 | |||||
ЛУ-997 | AEL[hh] | 17–25 | 1 | 6230–100 | 5300–5055 до н.э. |
ЛУ-991 | 2 | 8360–370 | 7580–7085 до н.э. | ||
ЛУ-987 | 3 | 8900–390 | 8270–7755 до н.э. | ||
Разрез К-28 | |||||
ЛУ-4512 | АY | 5–13 | 1 | 340–60 | 1485–1635 н.э. |
ЛУ-4513 | 2 | 560–50 | 1307–1425 н.э. | ||
ЛУ-4514 | 3 | 730–80 | 1215–1387 н.э. |
ГК верхнего гумусового горизонта, продатированные на примере разреза К-28 аналогичного типа почв центральной части Вятских Увалов, заложенного севернее разреза С-8, оказались сравнительно молодыми, что свидетельствует об их современном происхождении. Это вписывается в представления о среднем времени пребывания углерода в гумусе почв (mrt) горизонтов, находящихся в зоне свободного обмена с СО2 атмосферы, – 800–1000 лет (Ковда, 1973), по прошествии которого весь углерод, вовлеченный в цикл гумусообразования, теряется почвой вследствие минерализации.
Наличие в одном профиле горизонтов, качественно различающихся по возрасту (и составу гумуса), указывает на быструю смену направленности процессов почвообразования, произошедшую около 5000 лет до н. э. В противном случае гумусовые вещества гор. AEL[hh] должны были бы постепенно трансформироваться, не оставив следов присутствия в профиле. Вышеизложенное согласуется с известными представлениями о современном этапе голоцена как конце межледниковья и начальной стадии нового оледенения (Борисова, 2015; Величко, Морозова, 2015). Совмещение в одном профиле гетерохронных гумусовых соединений является доказательством смещения ландшафтных зон на территории Вятского Прикамья в первой половине голоцена примерно на 200 км к северу – до долины р. Чепцы – при условии их формирования на покровных суглинках. Не исключено, что последние внутри своего ареала первоначально были карбонатными (включая рассматриваемый случай), благоприятствующими биоаккумулятивным процессам и формированию темноцветных почв, соответствующих серому лесному типу. Однако в результате гумидизации климата во второй половине голоцена и усиления элювиальной составляющей процессов педогенеза произошли маргинализация (декальцирование) материнских пород и дифференциация темноцветной гумусоаккумулятивной толщи на два различных гетерохронных по органической фазе горизонта – АY и AEL[hh].
В последние 300–400 лет процессы спонтанной эволюции дополнились агротехногенными преобразованиями, которые привели к частичному или полному механическому уничтожению реликтовых гумусовых горизонтов в результате распашки и эрозии с постепенной трансформацией в типичные агродерново-подзолистые почвы. На сельскохозяйственных угодьях площадь данных почв по сравнению со второй половиной прошлого века сократилась примерно в 10 раз. На это тревожное явление обращалось внимание в одной из наших работ (Прокашев и др., 2018).
Микробиоморфный анализ
Предварительные результаты подобного, впервые произведенного анализа почв с ВГГ Вятского Прикамья в достаточно высокой степени корреспондируют с данными радиоуглеродного датирования (табл. 9, 10). Профиль характеризуется элювиально-иллювиальным вариантом распределения микробиоморф. Наблюдается четко выраженный максимум их аккумуляции на глубине 17–25 см, то есть в гор. AEL[hh]. Это свойственно подзолистым почвам, однако качественный состав фитолитного комплекса не типичен для таежных почв.
Таблица 9.
Горизонт, глубина, см | Детрит | Аморфная органика | Спикулы губок | Диатомовые водоросли | Фитолиты | Другие частицы |
---|---|---|---|---|---|---|
AY 5–17 | +++ | +++ | ед. | ед. | ++ | Обилие корней |
AEL[hh] 17–25 | +++ | +++ | ед. | – | +++ | |
BT1 25–35 | +++ | +++ | ед. | – | + | |
BT1 40–50 | ++ | +++ | ед. | – | + | |
BT2 60–70 | ед. | + | ед. | – | ед. | |
BС 90–100 | ед. | + | – | – | – | |
C 135–145 | – | – | – | – | – | – |
Таблица 10.
Горизонт, глубина, см |
Всего, шт./% | Спикулы, шт./% | Диатом., шт./% | Фитолиты, шт./% | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
AY 5–17 | 85/100 | 1/1 | 1/1 | 84/98 | 57 | 12 | 17 | 14 | – |
AEL[hh] 17–25 | 159/100 | 4/3 | – | 155/97 | 50 | 3 | 17 | 28 | 2 |
BT1 25–35 | 13/100 | 2/15 | – | 11/85 | 73 | – | 27 | – | – |
BT1 40–50 | 9/100 | 3/33 | – | 6/67 | 83 | – | – | 17 | – |
BT2 60–70 | 3/100 | 2/67 | – | 1/33 | – | 100 | – | – | – |
В фитолитном комплексе данного горизонта основную часть составляют формы, характерные для луговой растительности. При этом в небольшом количестве присутствуют степные злаки, косвенно указывая на существование здесь в прошлом иной растительности – хорошо развитого лугового покрова с примесью степных элементов на открытых пространствах. Важно подчеркнуть, что в остальных генетических горизонтах степные формы не встречены. Выше и ниже по профилю в составе образцов высока доля лесных сообществ. В самом верхнем горизонте относительно много (12% от общего количества) фитолитов игл хвойных. Под ВГГ много форм лесных злаков, но фитолитов хвойных нет; ниже количество фитолитов резко уменьшается. Полученные результаты статистически незначимы, то есть на данном этапе можно делать лишь самые общие выводы.
Обращает на себя внимание регулярная встречаемость спикул губок. В нижних горизонтах (от 25 см и ниже) спикулы корродированы, то есть существенно древнее фитолитов. Вероятно, присутствие спикул связано с генезисом почвообразующей породы, предположительно – флювиальным. В верхних горизонтах спикулы и единичные панцири диатомовых водорослей имеют хорошую сохранность, то есть современны фитолитному комплексу. Незначительное количество спикул и диатомовых традиционно фиксируется в почвах хвойных лесов, поэтому их наличие в горизонте 5–17 см полностью коррелирует с составом фитолитного комплекса.
Наибольшее количество спикул отмечено в гор. AEL[hh] (17–25 см). Сочетание относительно большого количества спикул и доминирования фитолитов луговых трав позволяет предположить, что на данном месте функционировал влажный луг. Возможно, именно с этим связана темная окраска второго гумусового горизонта.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты исследований с привлечением радиоуглеродных и микробиоморфных методов дают комплексное представление о свойствах минеральной и органической фазы дерново-подзолистых почв с реликтовыми гумусовыми горизонтами центральной части Вятских Увалов – восточной окраины Среднерусской провинции с характерными для нее почвами с бинарным гумусовым профилем.
По морфологии и субстантивным свойствам они аналогичны изученным ранее дерново-подзолистым почвам с ВГГ на покровных бескарбонатных суглинках Чепецко-Кильмезского междуречья соседней Вятско-Камской почвенной провинции.
Сопряженные данные 14С-датирования и предварительного микробиоморфного опробования, впервые проведенного авторами в пределах ареала почв с ВГГ Вятского Прикамья, допускают возможность предположения, что лесная стадия развития местного ландшафта в прошлом, на добореальном этапе педогенеза, заместилась в бореально-атлантическое время на влажнолуговую. Формирование фитолитов степных злаков могло быть связано с засушливыми обстановками, чередующимися с периодами повышенного увлажнения, что позволяло поселиться ксерофитной флоре. Современный фитоценоз диагностируется как мелколиственно-хвойный лес с хорошо развитым травянистым покровом.
Исследуемые почвы в целом на протяжении голоцена пережили два принципиально различных по направленности этапа педогенеза: аккумулятивную – эвтрофную – стадию развивающей эволюции в бореально-атлантическую фазу раннего–среднего голоцена, и аккумулятивно-элювиальную стадию стирающей эволюции с элементами наследующей в суббореально-субатлантическую фазу позднего голоцена. На историческом этапе эволюции спонтанные деградационные процессы дополнились деструктивным агротехногенным трендом. Его следствием является выпахивание ВГГ и ускоренная трансформация исследуемых почв в агродерново-подзолистые почвы без реликтовых гумусовых горизонтов или со следами их присутствия в профиле. В перспективе следует ожидать полного исчезновения из состава почвенного покрова исследуемого региона и Вятского Прикамья в целом дерново-подзолистых почв с ВГГ.
Список литературы
Александровский А.Л. Эволюция почв Восточно-Европейской равнины в голоцене. М.: Наука, 1983. 152 с.
Алифанов В.М. Палеокриогенез и современное почвообразование. Пущино: ПНЦ РАН, 1995. 318 с.
Борисова О.К. Изменение климата и природной среды в голоцене // Эволюция почв и почвенного покрова. Теория, разнообразие природной эволюции и антропогенной трансформации почв / Ред. В.Н. Кудеяров, И.В. Иванов. М.: ГЕОС, 2015. С. 338–356.
Будина Л.П. Серые лесные длительно-сезонно-мерзлотные почвы со вторым гумусовым горизонтом Красноярского края // Почвоведение. 1961. № 12. С. 29–39.
Будина Л.П., Ерохина А.А. Генетические особенности дерново-подзолистых глееватых холодных почв со вторым гумусовым горизонтом Красноярского края // Почвоведение. 1969. № 10. С. 13–28.
Величко А.А., Морозова Т.Д. Основные черты почвообразования в плейстоцене на Восточно-Европейской равнине и их палеогеографическая интерпретация // Эволюция почв и почвенного покрова. Теория, разнообразие природной эволюции и антропогенных трансформаций почв / Ред. В.Н. Кудеяров, И.В. Иванов. М.: ГЕОС, 2015. С. 321–337.
Гаврилов Д.А., Гольева А.А. Микробиоморфное исследование почв со вторым гумусовым горизонтом южно-таежной подзоны Западной Сибири // Вестн. Томск. гос. ун-та. Биология. 2014. № 2. С. 7–22.
Гаджиев И.М. Эволюция почв южной тайги Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 1982. 290 с.
География Кировской области. Атлас-книга / Ред. Е.А. Колеватых, А.М. Прокашев, Г.А. Русских. Киров: Киров. обл. типография, 2015. 86 с.
Гольева А.А. Опыт применения фитолитного анализа в почвоведении // Почвоведение. 1995. № 12. С. 1–6.
Гольева А.А. Фитолиты и их информационная роль в изучении природных и археологических объектов. М., Сыктывкар, Элиста: Наука, 2001. 120 с.
Гольева А.А. Микробиоморфные комплексы природных и антропогенных ландшафтов: генезис, география, информационная роль. М.: ИГ РАН, 2008. 238 с.
Гольева А.А., Александровский А.Л. Использование фитолитного анализа при решении генетико-эволюционных вопросов в почвоведении // Почвоведение. 1999. № 8. С. 840–848.
Гольева А.А., Александровский А.Л., Целищева Л.К. Фитолитный анализ голоценовых почв // Почвоведение. 1994. № 3. С. 34–40.
Горшенин К.П., Сельская Н.В. Почвы Рыбинско-Карагалинского заболоченного пространства // Тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 1929. № 1. С. 3–84.
Добровольский Г.В., Афанасьева Т.В., Василенко В.И. О возрасте и реликтовых признаках почв Томского Приобья // Мат. симп. 4 совещ. географов Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск, 1969. С. 117–119.
Драницын Д.А. Вторичные подзолы и перемещение подзолистой зоны на север Обь-Иртышского водораздела // Изв. Докучаевской почвенной комиссии. 1914. № 2. С. 1–34.
Дюкарев А.Г. Ландшафтно-динамические аспекты таежного почвообразования в Западной Сибири. Томск: Науч.-тех. литература, 2005. 283 с.
Дюкарев А.Г., Пологова Н.Н. Почвы Васюганской равнины со сложным органопрофилем // Почвоведение. 2011. № 5. С. 525–538.
Иванова Е.Н., Двинских П.А. Вторично-подзолистые почвы Урала // Почвоведение. 1944. № 7–8. С. 325–344.
Ильин Р.С. О деградации и вторичноподзолистых почвах Сибири // Почвоведение. 1937. № 4. С. 591–600.
Караваева Н.А. Генезис и эволюция второго гумусового горизонта в почвах южной тайги Западной Сибири // Почвообразование и выветривание в гумидных ландшафтах. М.: Наука, 1978. С. 133–157.
Караваева Н.А., Субботина Е.Н. О составе гумуса дерново-подзолистой почвы со вторым гумусовым горизонтом // Почвоведение. 1977. № 7. С. 23–33.
Карпачевский Л.О. Особенности генезиса почв лесной зоны // Генезис и экология почв Центрально-лесного государственного заповедника / Ред. Г.В. Добровольский. М.: Наука, 1979. С. 5–17.
Керженцев А.С. Автоморфные почвы Причулымья: Автореф. дис… канд. биол. наук. М.: МГУ, 1972. 22 с.
Кленов Б.М., Корсунова Т.М. Гумус некоторых типов почв Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 1976. 155 с.
Ковда В.А. Основы учения о почвах. Кн. 1. М.: Наука, 1973. 447 с.
Коржинский С.И. Северная граница черноземно-степной области восточной полосы Европейской России в ботаническом и почвенном отношении // Тр. Общ. естествоиспыт. при Казанском ун-те. Т. 22. Вып. 6. Казань, 1891. 204 с.
Корсунов В.М., Ведрова Э.Ф. Диагностика почвообразования в зональных лесных почвах. Новосибирск: Наука, 1982. 160 с.
Кузнецов К.А. К вопросу о происхождении второго гумусового горизонта в подзолистых почвах Западной Сибири // Тр. Томск. ун-та. 1948. Т. 100. С. 133–147.
Макеев А.О. Поверхностные палеопочвы лёссовых водоразделов Русской равнины. М.: Молнет, 2012. 260 с.
Макеев А.О., Макеев О.В. Почвы с текстурно-дифференцированным профилем основных криогенных ареалов севера Русской равнины. Пущино: НЦБИ, 1989. 272 с.
Наумов Е.М. К вопросу о генезисе второго гумусового горизонта в серых лесных почвах Красноярского края // Почвоведение. 1960. № 3. С. 59–64.
Нечаева Е.Г., Лайвиньш М.Я. Закономерности пространственного распределения подзолистых почв со вторым гумусовым горизонтом // Докл. Инст. географии Сибири и Дальнего Востока. 1970. Вып. 25. С. 38−48.
Орлов Д.С., Урусевская И.С., Шебанова И.В. Состав и свойства гумуса серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом Мещевского ополья // Биол. науки. 1977. № 1. С. 122–134.
Петров Б.Ф. К вопросу о происхождении второго гумусового горизонта в подзолистых почвах Западной Сибири // Тр. Томск. ун-та. 1937. Т. 92. С. 43–69.
Пономарева В.В., Точельников Ю.С. Некоторые данные о составе и свойствах гумуса и вопросы генезиса почв со вторым гумусовым горизонтом южной тайги Западной Сибири // Докл. Инст. географии Сибири и Дальнего Востока. 1968. Вып. 20. С. 23–32.
Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. Л.: Наука, 1980. 224 с.
Прокашев А.М. Почвы со сложным органопрофилем юга Кировской области. Киров: ВГПУ, 1999. 176 с.
Прокашев А.М. Генезис и эволюция почв бассейна Вятки и Камы. Киров: ВГГУ, 2009. 386 с.
Прокашев А.М. Голоценовая эволюция и антропогенная трансформация почвенного покрова Вятского Прикамья // Эволюция почв и почвенного покрова. Теория, разнообразие природной эволюции и антропогенной трансформации почв / Ред. В.Н. Кудеяров, И.В. Иванов. М.: ГЕОС, 2015. С. 401–421.
Прокашев А.М., Жуйкова И.А., Пахомов М.М. История развития почвенно-растительного покрова Вятско-Камского края в послеледниковье. Киров: ВГГУ, 2003. 143 с.
Прокашев А.М., Соболева Е.С., Именитова А.С. и др. Дерново-подзолистые почвы со сложным органопрофилем правобережной части бассейна нижней Вятки // Почвоведение. 2018. № 7. С. 1–15.
Розанов Б.Г. Генетическая морфология почв. М.: МГУ, 1975. 284 с.
Рубцова Л.П. К вопросу о дифференциации гумусового горизонта в серых лесных почвах // Бюл. Почв. ин-та им В. В. Докучаева. Вып. 2. 1968. С. 3–10.
Русанова Г.В. Реликтовый гумусовый горизонт в профиле таежных суглинистых почв Северо-Востока европейской части СССР // Почвоведение. 1983. № 10. С. 33–42.
Соколов И.А. О генезисе, диагностике и классификации почв с текстурно-дифференцированным профилем // Почвоведение. 1988. № 11. С. 32–41.
Соколов И.А. Почвообразование и экзогенез. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 1997. 244 с.
Таргульян В.О. Развитие почв во времени // Проблемы почвоведения / Ред. А. Ковда, М.А. Глазовская. М.: Наука, 1982. С. 108–113.
Терещенкова И.А., Толчельников Ю.С., Растворова О.Г. Свойства органического вещества дерново-подзолистых почв со вторым гумусовым горизонтом Смоленской области // Вестн. Ленингр. ун-та. Сер. биология. Вып. 3. 1979. С. 90–96.
Трофимов С.С. Экология почв и почвенные ресурсы Кемеровской области. Новосибирск: Наука, 1975. 299 с.
Тюлин В.В. Подзолистые почвы восточной окраины Русской равнины: Автореф. дис… док. с.-х. наук. М.: ВАСХНИЛ, 1973. 68 с.
Тюлин В.В., Россохина М.В. Почвы со вторым гумусовым горизонтом Чепецко-Кильмезского водораздела // Почвоведение. 1967. № 7. С. 28–37.
Тюлин В.В., Россохина М.В. Диагностика и классификация почв с двумя горизонтами восточной окраины Русской равнины // Биол. науки. 1975. № 9. С. 119–122.
Тюрюканов А.Н., Быстрицкая Т.А. Ополья Центральной России и их почвы. М.: Наука, 1971. 239 с.
Урусевская И.С. К характеристике серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом Центра Русской равнины // Тез. докл. науч. конф. по лесному почвоведению. Красноярск, 1965. С. 104–105.
Уфимцева К.А. Своеобразие почвенного покрова лесной зоны Западно-Сибирской равнины // Генезис и география / Ред. С.В. Зонн, В.М. Фридланд. М.: Наука, 1966. С. 108–119.
Чендев Ю.Г. Тренды природной и антропогенной эволюции серых лесостепных почв в позднем голоцене: юг Среднерусской возвышенности // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 7. С. 14–19.
Чендев Ю.Г., Александровский А.Л. Почвы и природная среда бассейна реки Воронеж во второй половине голоцена // Почвоведение. 2002. № 4. С. 389–398.
Golyeva A. Biomorphic analysis as a part of soil morphological investigations // Catena. 2001. № 43. P. 217–230. https://doi.org/10.1016/S0341-8162(00)00165-X
Prokashev A.M., Soboleva E.S., Chepurnov R.R. et al. Sod-podzolic soils with a complex organic profile of the southern Vyatka River basin // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2016. № 41. P. 1–9.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Успехи современной биологии