Влияние растительных сообществ на характеристики гумуса серой лесной почвы г. Красноуфимска

        Соотношение гранулометрических фракций в составе мелкозема и распределение их по профилю неодинаково в почвах различных типов и может свидетельствовать о процессах разрушения и передвижения по профилю минеральных и органо-минеральных компонентов, а также о степени дифференциации почвенного профиля.

        Каждый почвенный тип имеет специфические черты профиля по гранулометрическому составу. Особенно это проявляется в распределении частиц ила (<0,001мм) и физической глины (<0,01мм). Имеются почвы, профиль которых значительно дифференцирован по гранулометрическому составу. Дифференциация эта может быть различной.

        В одном варианте верхняя часть профиля сильно обеднена фракцией ила (<0,001мм) при относительном возрастании доли песочных и особенно пылеватых частиц. На определенной глубине количество илистых частиц увеличивается и в горизонте, расположенном над материнской породой, наблюдается максимум накопления ила. Таким образом, фиксируются элювиальные обедненные илом горизонты и иллювиальные горизонты накопления илистых частиц. Такое распределение ила внутри профиля почв свидетельствует об интенсивных процессах разрушения высокодисперсных минералов, составляющих основную массу ила, и передвижении продуктов разрушения вниз по профилю. Подобная дифференциация профиля почв по гранулометрическому составу характерна для почв подзолистого типа, а также солодей и солонцов.

        В другом варианте некоторое накопление илистых частиц наблюдается в верхней или средней части профиля, но при относительно равномерном распределении с глубиной других гранулометричесих фракций. В этом случае увеличение содержания ила идет за счет процессов оглинивания горизонта, то есть за счет разрушения первичных (более крупных частиц) минералов и синтеза вместо них вторичных глинистых (более дисперсных) минералов. Передвижение продуктов разрушения вниз при этом не происходит, глинистые минералы образуются на месте разрушения первичных минералов. Подобный характер гранулометрического профиля может наблюдаться в бурых лесных почвах, сероземах и др. (Дергачева М.И., 2007)

        Имеются случаи, когда изменение отдельных гранулометрических фракций внутри профиля почв происходит незакономерно. В таких случаях дифференциация профиля по гранулометрическому составу обусловлена, скорее всего, неоднородностью исходной породы, которая находится в зоне действия современного почвообразовательного процесса. Формирование гранулометрического состава почв в результате почвообразования – необратимый процесс. (И.В. Иванов, 1992)

        Характерное время образования профиля, дифференцированного по содержанию ила, достигает десятки тысяч лет. Распределение ила по профилю – устойчивый в диагенезе признак. Надо лишь всегда иметь ввиду возможность первоначальной неоднородности толщи отложений по гранулометрическому составу и необходимость отчленения ее от вторичной, происходящей в результате почвообразования, дифференциации (Дергачева М.И., 2007).

        Таким образом, можно сделать вывод о том, что гранулометрический состав дает возможность изучить характер распределения фракций гранулометрических элементов по профилю и получить сведения о возможных типах почвообразования в прошлом. И не стоит забывать о том, что гранулометрический состав во многом определяет морфологические свойства почв.

1.3 Содержание и распределение  карбонатов

        Содержание и распределение карбонатов в погребенных и ископаемых почвах и отложениях (или карбонатный профиль почв) является весьма значимым и надежным признаком при генетической диагностике почв на типовом и подтиповом уровнях. Этот признак широко используется при генетической диагностике погребенных почв и отложений голоценового и плейстоценового времени (Золотун, 1974 и др.).

        По словам исследователя Дергачевой М.И.: «распределение карбонатов кальция по профилю палеопочв, положение их максимального содержания дают основания судить о процессах выщелачивания, которые зависят от атмосферного и грунтового увлажнения и типов ландшафтных условий».

        Особенности профильного распределения карбонатов обусловлены не только климатическими, геоморфологическими условиями, но и особенностями пород, на которых протекает почвообразование, и последующими процессами. Рядом авторов проведены специальные исследования устойчивости карбонатного профиля в диагенезе и показано, что запасы карбонатов в слое 0-2м на протяжении голоцена остаются практически стабильными и характер карбонатного профиля изменяется несущественно, а при надежной изоляции погребенной почвы насыпью все основные параметры карбонатного профиля, в том числе распределение и сохранность плотных карбонатных образований, практически не изменяются (Иванов, 1992). В случае анализа карбонатного профиля легких по гранулометрическому составу погребенных почв этот признак сохраняется не всегда.

        Во всяком случае, в комплексе с другими методами особенности карбонатного профиля почв можно использовать для диагностики палеоэкологических условий прошлого. Эмпирические материалы, полученные при изучении отложений многослойных палеолитических стоянок Сибири и Горного Алтая показали вполне удовлетворительную сохранность карбонатного профиля и соответствие его характеристик таковым, особенно в почвах сухостепной зоны. (Деревянко, 1998; Феденева, 1992)

1.4 Солевой профиль

        Солевой профиль, то есть содержание и распределение внутри почвенной толщи различных по составу легкорастворимых солей, также может служить важным диагностическим признаком почвообразования. В принципе содержание легкорастворимых солей в почвах невелико и колеблется от сотых до десятых долей процента, за исключением засоленных почв и отложений. В зависимости от содержания солей почвы обычно делятся на засоленные (сумма солей больше 0,25%) и незасоленные. По составу и преобладанию той или иной соли и их отношению определяется тип засоления (по их анионному составу).

        Тип засоления может быть разным: хлоридным, сульфатно-хлоридным, сульфатным, сульфатно-содовым и т.п.

        Характер распределения водорастворимых солей по профилю в разных почвах различен. Чаще всего в современных почвах наблюдаются следующие основные типы распределения водорастворимых солей по профилю:

• максимум солей приурочен к поверхности почвы, их количество, достигающее в верхних горизонтах нескольких процентов, постепенно уменьшается с глубиной, вплоть до уровня залегания грунтовых вод; такое распределение солей свидетельствует о постоянном подъеме засоленных грунтовых вод вверх по профилю и их испарение, в результате чего засоляется вся толща почвы, а верхний горизонт непрерывно обогащается солями, как это имеет место при формировании и функционировании солончаков;
• максимум (или несколько максимумов) солей приурочен к средней или нижней части выделенного профиля, количество солей в верхнем горизонте невелико, т.е. имеет место рассоление верхней части профиля и иллювиальное их накопление, как это отмечается в солонцах;
• максимумы солей (т.е. явно выраженные горизонты скопления солей) отсутствуют, наблюдается постепенное увеличение их количества с глубиной в пределах профиля, что характерно для разных типов слабо - среднесолончаковатых или солончаковатых почв.

        Как правило, максимальное количество легкорастворимых солей наблюдается на границе промачивания почв и поэтому положение солевого максимума, наряду с качественным составом и характером распределения солей в толще отложений археологических объектов, может использоваться как один из признаков при диагностике древнего почвообразования.

        Перераспределение анионов по профилю способствует определению гумидной или аридной направленности процессов. Так, если максимальное содержание хлора выше по профилю, чем , то вполне допустимо предположение о солончаковой (аридной) фазе почвообразования, когда испарение выше, чем поступление влаги; в случае, если максимум ниже по профилю, чем , то вполне допустимо предположение о наличии промывного семигумидного или гумидного типа почвообразования; в случае, если выше обоих максимумов наблюдается накопление соды, вполне реальна лесостепная направленность почвообразования.

        Солевой профиль в диагенезе может претерпевать определенные изменения, поскольку отдельные его компоненты имеют неодинаковую устойчивость во времени. Однако в литературе имеется немало работ, свидетельствующих об удовлетворительной сохранности солевого профиля в почвах, погребенных под очень мощными или слабо промачиваемыми отложениями. Состав солей при этом соответствует остальному комплексу признаков почвообразования (Иванов, 1992; Дергачева, 1997).

1.5  Педогумусовый метод диагностики и реконструкции палеоприродной среды

        Педогумусовый метод диагностики условий почвообразования и реконструкции палеоприродной среды обитания человека, т.е. метод диагностики по признакам, обусловленными свойствами гумуса как педогенного образования, впервые был предложен и использован Марией Ивановной Дергачевой (академик РАЕН, доктор биологических наук). Этот метод позволяет решать проблемы взаимосвязи природы и человека в рамках задач археологических исследований.

        Сущность педогумусового метода заключается в признании роли гумуса в формировании свойств почв, составляющих ее “память”. Иначе говоря, в признании гумуса компонентом, с одной стороны, отражающим комплекс природных условий формирования почв и, с другой стороны, относящимся к компонентам, свойства которых наиболее устойчивы в геологических масштабах времени.

        В основе его лежат значимые для диагностики признаки гумуса почв и его отдельных компонентов, а также связанные с ними в той или иной степени признаки-свойства минеральной части погребенных и ископаемых почв.

        К значимым для диагностики признакам отнесены изменение содержания общего органического углерода (гумуса) с глубиной; качественный состав гумуса, т.е. долевой участие и соотношение отдельных групп гумусовых веществ; ряд признаков гуминовых кислот, отражающих состав, свойства и строение их макромолекул, соотношение минеральной и органической составляющей органо-минеральных соединений, их изотопный состав, соотношение структурных компонентов и другие, а также ряд сохраняющихся в диагенезе свойств почвенной массы, зависящей от присутствия гумусовых веществ или их воздействия на компоненты почв. К ним относятся отражательная способность почвенной массы и ее магнитная восприимчивость. В данном методе используется коэффициент отражения  света почвенной массы при длине волны 750нм, а также величина магнитной восприимчивости, обусловленная присутствием сильномагнитных минералов – ферромагнетиков, синтез которых в процессе почвообразования связан с органическим веществом почв.

        Основанием для первичного вычленения из всей совокупности свойств гумуса признаков, значимых для диагностики палеоприродной среды, послужили, с одной стороны, многочисленнее эмпирические материалы, которые свидетельствуют о том, что состав гумуса в целом, а также химический состав и другие свойства одного из основных компонентов его – гуминовых кислот, отражающие биоклиматические условия их формирования,  удовлетворительно сохраняются в течение длительных геологически соизмеримых отрезков времени. С другой стороны, основанием для выделения значимых при диагностике палеоприродной среды признаков является теоретическое обоснование возможности использования ряда характеристик состава и свойств гумуса и его компонентов для целей проведения палеореконструкций. Под влиянием колебаний климата происходит изменение растительности и соответственно процесса почвообразования, следы которого остаются в толще осадков в виде устойчивых в диагенезе педогенных признаков. Сочетание растительности и климата (биоклиматические условия) отражается в специфике состава и структуры почвенного гумуса, основные признаки которых оказались устойчивыми в диагенезе, что и позволяет использовать их при палеогеографических реконструкциях. Именно поэтому перечисленные признаки, сочетающие в себе отражение условий формирования и устойчивость в диагенезе, и были выделены как значимые при изучении почв и отложений археологических памятников.  

        Преимуществом данного метода является возможность воссоздания палеоэкологических условий не только по хорошо сохранившимся профилям палеопочв, интегрально отражающим совокупность древних факторов-почвообразователей, но и по их дериватам, остаткам отдельных почвенных горизонтов, а также в случаях перемещения, переотложения осадка. При этом и профили погребенных почв, и отложения многослойных археологических памятников рассматриваются как стратиграфические колонки, каждый слой которых несет в себе следы педогенеза в виде продуктов органо-минеральных взаимодействий или, как можно это сформулировать иначе, следы протекания одного из элементарных почвообразовательных процессов – гумусообразование.

        Теоретические и экспериментальные предпосылки возможности использования гумуса почв как самостоятельного метода реконструкции палеоэкологических условий (и рассмотрения почв и отложений как совокупности горизонтов (слоев), которые несут в себе признаки протекания былого процесса гумусообразования) основываются на следующих положениях: