Физико-географические условия формирования геосистем речных долин Посурья в голоцене Солодков Николай Николаевич

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Развитие производительных сил общества в XX-XXI вв. обусловило усиление антропогенной нагрузки на природную среду, тем самым обострив экологические проблемы различного направления. Возникла необходимость исследования состояния геосистем разного уровня организации с учетом изменения их пространственно-временной структуры. При этом, особое внимание уделяется истории развития природы, окончательно сформировавшейся за последние 10 тыс. лет (последнее межледниковье). Реконструкция таких изменений возможна на основе методов палеогеографии и палеопочвоведения.

Почва является носителем информации об изменениях природной среды. С этой точки зрения, синседиментационные почвы (эоловых и пойменных геосистем) являются важными свидетелями изменения физико-географических условий формирования ландшафтов. В них зашифрована динамика состояния геосистем, а также своеобразие почвенного покрова для конкретных временных промежутков. Палеопочвенными исследованиями охвачены многие регионы нашей страны. Однако, в Посурье, изучение подобного рода не осуществлялось.

В пределах речной долины р. Сура насчитывается более 100 археологических памятников неолита, приуроченных к эоловым геосистемам. Культурный слой соотносится с одним из приповерхностных горизонтов почвенного профиля. Это позволяет изучить формирование эоловых геосистем на основе археологического датирования. В пределах пойменных геосистем обнаружены погребенные почвы, которые заметны на стенках прирусловых обрывов. Следовательно, в развитии речных долин имеет место сопряженность процессов эоловой и водной седиментации, которая нуждается в детальном изучении.

Степень разработанности темы. Основы изучения проблемы почвообразования в долинах рек заложили В. Р. Вильямс, Е. В. Шанцер, С. В. Зонн, Г. В. Добровольский, П. Н. Балабко, Ф. Р. Зайдельман и др. Бассейн р. Сура граничит с тремя хорошо изученными регионами Восточно-Европейской равнины: Среднерусской возвышенностью, Окско-Донской низменностью и Заволжьем. На левобережье р. Волга исследования проводились И. В. Ивановым, М. И. Дергачевой, В. А. Демкиным, Д. И. Васильевой и др. Объекты изучения С. А. Сычевой, Л. В. Багаутдиновой, А. Г. Купцова, Л. А. Яблонских и др. сосредоточены в районах Среднерусской возвышенности и Окско-Донской низменности. Здесь получен обширный материал по эволюции почв лесостепи и пойм рек. Почвенные исследования в Среднем Поволжье решали проблемы геохимии ландшафтов (Н. С. Касимов, Е. Н. Асеева, И. Н. Семен-ков и др.), экологии аллювиальных геоситем (Н. Р. Айсин, Е. В. Абакумов и др.), морфологии и химии зональных почв (И. С. Урусевская, О. С. Хохлова, Т. А. Соколова, С. П. Ломов, Д. О. Зейлигер, К. А. Кузнецов), развития растительного покрова (В. А. Климанов, Н. А. Хотинский, Н. В. Благовещен-

ская). В Посурье (бассейн р. Сура) изучение палеопочв до сих пор не проводились.

Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является выявление особенностей динамики почвообразования и условий формирования геосистем речных долин Посурья в пределах голоцена. Достижение указанной цели выявило необходимость решения следующих задач исследования:

изучить основные этапы развития эоловых и пойменных геосистем речных долин Посурья в голоцене;

провести реконструкцию физико-географических условий формирования пойменных геосистем на основе изучения макро и микроморфологических признаков погребенных почв, а также их геохимических и физико-химических свойств;

охарактеризовать почвы эоловых геосистем, приуроченных к археологическим памятникам эпохи неолита.

Объектом исследования выступают современные и погребенные почвы речных долин Посурья.

Предметом исследования являются физико-географические условия формирования пойменных и эоловых геосистем речных долин бассейна р. Сура в голоцене.

Методология и методы диссертационного исследования. В работе
использовались две основные группы методов познания: 1. общенаучные; 2.
специально-научные: сравнительно-географический, сравнительно-

хронологический, палеогеографии, геохронологии, палеопедологии, геоинформационного картографирования, стратиграфические, литологические и методы математической и статистической обработки данных. Определение валового химического состава осуществлялось рентген-флуоресцентным методом, результаты которого пересчитаны на прокаленную бескарбонатную навеску, а затем на молярную массу и получены основные геохимические коэффициенты: TiO₂/Al₂O₃, отражающего однородность геохимической обстановки; CIA (the Chemical Index of Alteration), представляющего отношение [Al₂O₃/(CaO+MgO+Na₂O+K₂O)]100 и указывающего на активность процессов выветривания; отношений Na₂O/K₂O, (Na₂O+K₂O)/Al₂O₃, характеризующий состояние растворимых солей; (CaO+MgO)/Al₂O₃ – содержания почвенного кальцита и доломита; MnO/Al₂O₃, MnO/Fe₂O₃ и (Fe₂O₃+MnO)/Al₂O₃ — показателей биологической активности. Физико-химические свойства почв определялись общепринятыми методами (по Е. В. Аринушкиной, 1970). Датирование абсолютного возраста проводилось в лаборатории ИГ РАН (г. Москва) методом ¹⁴C. Мезо- и микроморфологические исследования осуществлялись с использованием микроскопа Olympus CX41.

Степень достоверности, проведенных исследований, обеспечивается обширной географией объектов, а также совокупностью традиционных для физической географии методов и подходов изучения.

Положения, выносимые на защиту.

1. Развитие пойм бассейна р. Сура происходило в два основных этапа. Первый характеризуется нестабильным состоянием геосистем, накоплением аллювия и эоловой дефляцией. Поздний этап — относительной стабилизацией, которая знаменуется завершением формирования эоловых геосистем (около 7,0 т. л. н.) и развитием почвенного покрова, а в пределах пойм — почвенно-седиментационных толщ с погребенными почвами.

2. Погребенные разновозрастные (субатлантические и суббореальные) лугово-черноземовидные почвы развивались в однотипных по минеральному

составу условиях, диагностирующихся узким соотношением ^TiO₂ в генети-Al O 23

ческих горизонтах. Почвообразование и периодическое подтопление обусловили их характерные черты: 1. гумусонакопление с неравномерной темной прокраской профиля и микрошлифов; 2. гидроморфизма в виде скоплений железистых конкреций и стяжений. Вторичное оглеение заметно в микростроении чередованием микрозон обезжелезнения и деформированных железисто-глинистых кутан, что является одним из вариантов диагенеза.

3. Почвы эоловых геосистем характеризуются легким гранулометриче
ским составом и слабо дифференцированным профилем типа Ad-A1-AB-C,
низким содержанием органического углерода (менее 4,0%) и повышенной
кислотностью. В некоторых случаях заметны признаки лессиважа в виде от
мытых железисто-гумусовых пленок с песчаных частиц.

Научная новизна результатов исследования состоит из выделения основных этапов формирования пойменных и эоловых геосистем Посурья; выявлении неустойчивости геосистем пойм на современном этапе в связи нарастанием антропогенного воздействия на ландшафты; получении новых сведений о состоянии и развитии современных и погребенных почв речных долин Посурья; определении классификационной принадлежности и разнообразия новых для региона песчаных почв эоловых геосистем.

Теоретическая значимость результатов исследований заключается в пополнении научных знаний о формировании геосистем речных долин лесостепной зоны Восточно-Европейской равнины в голоцене, особенностей развития почвенного покрова эоловых геосистем и педокомплексов пойм Посу-рья.

Практическая значимость результатов исследований заключается в уточнении строения почвенного покрова Пензенской области и сопредельных регионов и возможности рационального использования в этом плане полученных сведений при обосновании современных проектов землепользования в области освоения долины р. Сура и разработке песчаных месторождений для нужд строительной индустрии, планирования лесозаготовительных и лесовосстановительных работ, а также проектировании зон рекреационного отдыха и туризма.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Отраженные в диссертационной работе научные положения соответствуют областям исследования специальности 25.00.23 «Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов»: по пункту 1 — «Структура, функционирование и динамика ландшафтов» — реконструкция физико-географических условий формирования пойменных и эоловых геосистем речных долин в голоцене и сопряженность их развития между собой; по пункту 4 — «Геохимия ландшафтов, изучение и моделирование ландшафтно-геохимических процессов» — установление геохимических условий формирования речных долин Посурья на основе анализа и оценки соотношения основных компонентов минеральной массы современных и погребенных почв пойменных геосистем; по пункту 8 — «Естественная и антропогенная эволюция почв и почвенного покрова» — выявление особенностей ритмов почвообразования в Посурье, последовательных процессов формирования аллювиальных почв и основных направлений их диагенеза после погребения.

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты диссертационного исследования были опубликованы в 4-ех статьях, включенных в перечень ВАК, доложены на всероссийских и международных научно-практических конференциях: Международном симпозиуме по палео-почвоведению «Paleosoil, pedosediments and landscape morphology as environmental archives» (Москва-Курск, 2013), IV (XX) Всероссийском археологическом съезде (Казань, 2014), V Международной научной молодежной школе по палеопочвоведению «Палеопочвы – хранители информации о природной среде прошлого» (Новосибирск, 2014), VII съезде Общества почвоведов им. В. В. Докучаева и Всероссийской с международном участии конференции «Почвоведение – продовольственной и экологической безопасности страны (Белгород, 2016), Всероссийской конференции с международным участием «Морфология почв: от макро- до субмикроуровня» (Москва, 2016). Отдельные теоретические и методологические положения диссертационной работы внедрены в практику педагогической деятельности при изучении курса «Почвоведение и инженерная геология» ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», а также деятельность ФГБУ ГЦАС «Пензенский», Министерства сельского хозяйства Пензенской области.

Соответствие диссертации требованиям, установленным п. 14 Положения о присуждении ученых степеней. Анализ литературных источников и результаты экспериментальных исследований оформлены в соответствии с правилами научного цитирования и заимствования. Имеются ссылки на труды отечественных и зарубежных авторов.

Личное участие в получении результатов. Автор непосредственно участвовал в сборе и обработке материалов исследования, теоретическом и методическом обосновании поставленных задач и их решении, проведении

сравнительного анализа массива имеющихся данных, выявлении особенностей формирования геосистем речных долин Посурья в голоцене на основе изучения современных и погребенных почв.

Публикации. Основные положения работы отражены в монографии и научных публикациях объемом 35 п.л., лично автором — 15,25 п.л., в том числе 4 статьи объемом 2,5 п.л. в изданиях, рекомендованных ВАК Минобр-науки РФ к публикации научных результатов диссертационных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из трех глав и восьми разделов, а также введения, заключения, списка литературы и приложений общим объемом 213 стр. Работа содержит 25 таблиц и 35 рисунков, список использованной литературы включает 250 наименований, в том числе 20 на иностранных языках.