Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема реконструкции палеоприродной среды голоцена на территории Тувы
1.1. Изученность вопроса голоценовой эволюции почв и почвообразования Центральной Тувы 8
1.2. Направленность изменений природной среды в голоцене Центральной Тувы: характеристика по опубликованным данным 11
1.3. Подходы к реконструкции типов и условий палеопедогенеза в голоцене 21
Глава 2. Современные условия педогенеза на территории Центально-Тувинской котловины в контексте эколого-географических условий Тувы 30
Глава 3. Объекты и методы исследования 51
Глава 4. Состав гумуса и свойства голоценовых отложений и палеопочв 72
Глава 5. Реконструкция изменений типов и условий почвообразования в пространстве и во времени 104
Выводы 123
Литература 125
- Изученность вопроса голоценовой эволюции почв и почвообразования Центральной Тувы
- Направленность изменений природной среды в голоцене Центральной Тувы: характеристика по опубликованным данным
- Подходы к реконструкции типов и условий палеопедогенеза в голоцене
- Реконструкция изменений типов и условий почвообразования в пространстве и во времени
Введение к работе
Актуальность исследований. В настоящее время большое значение приобретает проблема прогнозирования изменений ландшафтно-климатических условий в ближайшем будущем, связанных с природно-антропогенными процессами. Невозможно управлять природными ресурсами или использовать их рационально, если не знать, как ведут себя почвы в изменяющейся естественным и антропогенным путем обстановке.
Для составления обоснованных прогнозов поведения почв на будущее нужно знать ретроспективный ход изменений почв и почвенного покрова, а так же условий их формирования для разных конкретных территорий, особенно если регион не типичен и не имеет или имеет мало аналогов.
Таким регионом, характеризующимся специфическими особенностями природных условий в связи с историей развития и положением в центре Азиатского континента, является территория Тувы, в том числе, занимающая всю центральную ее часть Центрально-Тувинская котловина. Она изучена недостаточно не только с точки зрения современного почвообразования, но и с точки зрения эволюции почвообразовательного процесса и условий почвообразования в голоцене, за период которого происходили неоднократные изменения природных условий, что отразилось в голоценовых отложениях в виде разнообразия признаков педогенеза.
Природная среда голоцена и почвы этого периода изучены недостаточно, чтобы строить обоснованные прогнозы поведения природной среды Тувинского региона. Полученные материалы по составу и свойствам гумуса и гуминовых кислот палеопочв голоценового возраста, а также выявление направленности почвообразования в голоцене будут способствовать решению этой проблемы.
Цель исследования: выявить признаки педогенеза и условия их формирования на территории Центрально-Тувинской котловины, а также наметить тренд изменения природной среды в течение голоцена.
4 Задачи исследования:
Изучить состав гумуса, а также свойства голоценовых почв Центрально-Тувинской котловины.
Определить соотношение элементов в гуминовых кислотах, являющееся одним из комплекса признаков, используемых в педогумусовом методе диагностики и реконструкции палеоприродной среды.
Диагностировать условия формирования отложений, переработанных процессами педогенеза, используя концепцию гумусовой памяти почв, и реконструировать изменения типов и условий почвообразования на территории Центрально-Тувинской котловины.
Научная новизна. Впервые с использованием датированных радиоуглеродным методом палеопочв и педогенно переработанных отложений разного возраста выявлены закономерности изменения условий природной среды Центрально-Тувинской котловины на протяжении голоцена. Установлено, что природные обстановки в котловине и прилегающих к ней горных территорий в течение голоцена в теплые периоды, как правило, не выходили за рамки степных ландшафтов с разной степенью увлажнения, в холодные - горно-лесных и степных криоаридных.
Впервые выявлено, что на границе плейстоцена и голоцена около 10 тыс. л. н. на территории Центральной Тувы отмечалось потепление, которое фиксируется в разрезе Барык повышенной долей гуминовых кислот и соответственно гуматным составом гумуса, а также соотношением водорода и углерода в гуминовых кислотах, характерных для степного умеренно засушливого почвообразования. Это потепление сменилось резким похолоданием при некотором увеличении увлажнения, которое фиксируется также в разрезе Шанчы перед потеплением около 8,5 тыс. л.н., когда климат вновь стал теплее и суше.
Полученные впервые для палеопочв голоценового периода Тувы результаты изучения соотношения водорода и углерода в составе гуминовых кислот позволили уточнить реконструкции, проведенные по составу гумуса.
Реконструированные условия почвообразования в голоцене для конкретных датированных отложений на территории Центрально-Тувинской котловины позволили представить изменение типов и условий почвообразования, а также выявить среди палеопочвенных горизонтов аналоги типов современных почв по продуктам органо-минеральных реакций - гумусовых веществ - для каждой из палеопочв и наметить тренд изменения природной среды для голоценового периода палеогеографической истории в этом регионе Тувы. Определено, что этот тренд направлен в сторону похолодания и относительной аридизации при колебательном характере на этом фоне теплообеспеченности и увлажнения.
Впервые на основе оригинальных и литературных материалов предложена подробная схема изменения природной среды на территории Центральной Тувы в голоцене за период от 10 тыс. л.н. до современности.
Практическая значимость. Материалы и выводы работы могут использоваться при решении вопросов, связанных с эволюцией почв и условий их формирования, специфичностью горного почвообразования, экологической обусловленностью почво- и гумусообразования, а также при создании теоретических основ прогнозирования изменений почв в меняющейся обстановке. Они будут способствовать построению обоснованных прогнозов поведения природной среды в ближайшем и отдаленном будущем.
Полученные данные могут применяться при мониторинге природной среды региона, а также в учебном процессе в ВУЗах соответствующего профиля при чтении лекций по палеопочвоведению, эволюции и экологии почв.
Защищаемые положения.
Природные обстановки в Центрально-Тувинской котловине и прилегающих к ней горных территорий в течение голоцена в теплые периоды не выходили, как правило, за рамки степных ландшафтов с разной степенью увлажнения, в холодные -горно-лесных и степных криоаридных.
На границе плейстоцена и голоцена около 10 тыс. и 8,5 тыс. л.н. на территории Центральной Тувы отмечались потепления, между которыми фиксируется относительное похолодание. Совокупность признаков педогенеза потеплений (повышенная доля гуминовых кислот и соответственно гуматный состав гумуса, соотношение водорода и углерода в гуминовых кислотах, лежащее в типовом поле степных почв) отвечает теплым умеренно-засушливым условиям, тогда как признаки педогенеза почв, сформированных в период относительного похолодания - условиям умеренно холодным и умеренно влажным.
Общая тенденция изменения климатических условий почвообразования в течение голоцена на территории Центрально-Тувинской котловины направлена в сторону похолодания и относительного увеличения аридизации при колебательном характере на этом фоне как теплообеспеченности, так и увлажнения.
Личный вклад. Полевое изучение почв и отбор образцов проведены лично автором, самостоятельно получен весь аналитический материал, на основании интерпретации которого сформулированы и обоснованы выводы исследования.
Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 1 статья в рецензируемом журнале, входящем в «Перечень...» ВАК. Материалы диссертации доложены на Российской научной конференции «Почвы Сибири: генезис, география, экология и рациональное использование» (Новосибирск, 2007); Международной научно-практической конференции «Биоразнообразие и сохранение генофонда флоры, фауны и народонаселения Центрально-Азиатского региона» (Кызыл, 2007); Убсу-Нурском Международном симпозиуме «Экосистемы Центральной Азии: исследования, проблемы охраны и природопользования» (Кызыл, 2008); Докучаевских молодежных чтениях «Почвы и продовольственная безопасность России» (Санкт-Петербург, 2009); Всероссийском совещании по изучению
7 четвертичного периода «Фундаментальные проблемы квартера: итоги изучения и основные направления дальнейших исследований» (Новосибирск, 2009).
Автор выражает глубочайшую признательность и искреннюю благодарность своему руководителю доктору биологических наук, профессору Марии Ивановне Дергачевой за конструктивную помощь на всех этапах работы и предоставленную возможность выполнения работы при финансовой поддержке РФФИ (05-05-97309р_байкал_а). Кроме того, автор благодарит к.г.-м.н. Владимира Ивановича Забелина (ТувИКОПР, Кызыл) за консультации и помощь в организации полевых исследований, д.х.н. В.П. Фадееву, д.г.-м.н. З.Н. Гнибиденко и к.г.-м.н. Л.А. Орлову за содействие в получении аналитических характеристик и радиоуглеродных дат, сотрудников лаборатории Биогеоценологии Института почвоведения и агрохимии СО РАН за помощь при проведении лабораторных исследований и всестороннюю поддержку.
Изученность вопроса голоценовой эволюции почв и почвообразования Центральной Тувы
Голоцен представляет собой послеледниковый период, когда произошло резкое потепление, закончилось отступление и таяние последнего материкового оледенения (Валдайского ледника), который начался около 10000 лет назад [Хотинский, 1969; Изменение климата ..., 1999].
Время перехода от плейстоцена к голоцену характеризовалось неоднократными резкими изменениями климата. Непродолжительные периоды почвообразования чередовались с периодами активизации эрозионно-седиментационных и мерзлотных процессов. От этого этапа местами сохранились погребенные гумусовые криотурбированные горизонты и палеошли-ровые структуры [Величко, Морозова, 1975]. Затем в раннем голоцене вместо примитивных профилей позднеледникового времени сформировались зрелые мощные почвенные профили - этап становления современного почвенного покрова. Потом происходили изменения профиля зрелых почв. Однако характер изменений для всей первой половины голоцена, особенно для пребо-реального и бореального периодов, не вполне ясен из-за недостатка объектов исследования. Более полные данные имеются по эволюции почв второй половины голоцена [Александровский, 1983; Иванов, 1992, 2006; Демиденко, 1998; Ямских, 2004; Александровский, Александровская, 2005; и др.].
Изменения климата в разных частях Земного шара в течение голоцена в деталях заметно отличаются [Изменения климата..., 1999]. На территории Тувы голоцен сопровождался резкими изменениями климата, которые привели к исчезновению ледников, существенным преобразованиям ландшафтов и растительного покрова, а так же к вымиранию некоторых представителей животного мира. Для голоценовой эпохи характерна частая смена климатических обстановок [Забелин и др., 2005].
Послеледниковое время делится на несколько периодов: предбореаль-ный, бореальный, атлантический, суббореальный и субатлантический.
Для территории Центрально-Тувинской котловины имеются материалы только в работах Д.П. Пономаревой и Ю.П. Селиверстова (1991), а также Н.Н. Михайлова и др. (1992), которые при рассмотрении их в контексте периодизации голоцена, позволили отметить ряд особенностей климата только некоторых периодов голоцена. Характеристики других временных отрезков, описанных нами ниже, основываются на литературных данных по общим закономерностям изменения природной среды в других районах Евразии.
Предбореальный период (10300—9300 л.н.) По имеющимся в настоящее время данным, предбореальный период голоцена в разных районах Евразии характеризуется в целом относительно холодным и влажным климатом [Александровский, 1983; Иванов, 1992, 2006].
В то же время для территории Приенисейской Сибири на границе поздне- и послеледнековья в период между 10700±200 и 10325±35 л.н. отмечен перелом климата в сторону потепления (раннеголоценовое теплое время), а период 9800 — 9300 л.н. характеризуется, как раннеголоценовый холодный интервал [Кинд, 1974, 1976].
Данные по этому периоду для территории Тувы в литературе практически не представлены. Отмечено лишь похолодание в Восточно-Тувинском нагорье в период 9,8-9,1 тыс. л.н. [Ямских, 1983].
Бореальный период (9300-8000 л.н.) По данным В.А. Климанова [Изменение климата..., 1999], максимальное потепление климата в бореаль-ном периоде в Евразии произошло около 8500 л.н. В Сибири, по данным А.А. Ямских (2004), в бореальный период голоцена господствовал прохладный и сухой климат, который характеризовался чередованием циклов с относительно теплыми и холодными периодами: в начале — прохладный и сухой, затем — умеренно-теплый.
По данным споро-пыльцевого анализа торфяников в долине р. Улуг-Хондергей [Михайлов и др., 1992], представляющих голоценовые отложения Хемчикской впадины, бореальный период предположительно характеризуется сухими степями с полынями и эфедрой. В наиболее благоприятных экологических условиях отмечено фрагментарное распространение лесов.
Атлантический период (8000-5000 л.н.) голоцена характеризуется общим потеплением климата. На протяжении данного периода происходило несколько климатических колебаний в сторону потепления и похолодания, но в периоды похолодания температуры не понижались ниже современных [Хотинский и др., 1991; Изменение климата..., 1999].
В целом климатические изменения в атлантическом периоде характеризовались следующим. В начале этого периода, как правило, отмечается некоторое потепление, в середине — относительное похолодание (хотя данные о климате середины атлантического периода неоднозначны), а в конце периода - наиболее теплый и влажный климат, который позволил отнести это время к «оптимуму голоцена» [Изменение климата..., 1999]. Согласно этому атлантический период голоцена разбивается на три подпериода.
Начало атлантического периода (АТ-1) (8000—7000 л.н.). В настоящее время существует точка зрения, которая свидетельствует, что в начале атлантического периода (около 8000 л.н.) произошло некоторое потепление климата [Кинд, 1976], По данным Е.А. Спиридоновой (1990), около 7200 л.н. произошла достаточно сильная аридизация климата, с которой автор связывает волну миграции древнего населения с юго-востока, в том числе из Средней Азии, где аридизация была еще сильнее.
Данные палинологических исследований Н.Н. Михайлова и др. (1992) подтверждают наличие аридизации в это период и на территории Улуг-Хемской впадины: в горизонте, соотносимом по радиоуглеродному методу со временем 7330±60 л.н., зафиксированы опустыненные степи и полупустыни, и при этом отмечено сильное угнетение лесной растительности. Начало атлантического периода, по этим данным, является теплым и сухим.
Середина атлантического периода (АТ-2) (7000-6000 л.н.). По имеющимся данным, климат в середине атлантического периода был в целом теплее современного, но существовали некоторые различия в колебаниях температур на территории разных природных зон [Изменение климата..., 1999].
По данным Д.П. Пономаревой и Ю.П. Селиверстова (1991), в Улуг-Хемской котловине Тувы в этот период просматривается этап неблагоприятных климатических условий для горных лесных формаций. В то же время в предгорьях и котловинах отмечены достаточно теплые и влажные условия, которые способствовали развитию земледельческих культур.
Для территории Центральной Тувы отмечается широкое распространение степных формаций в котловинах и солярных склонах, березовых лесов -в наиболее экологически пригодных для них местах [Михайлов и др., 1992]. Обнаружены также следы земледелия, отнесенного к середине атлантического периода. Кроме того, Н.Н. Михайловым и др. (1992) подчеркивается, что в восточных и западных районах в этот период, по-видимому, было умеренно-сухо, но к сожалению, точная хронологическая привязка у этих авторов для этого периода отсутствует.
Конец атлантического периода (АТ-3) (6000-5000 л.н.). Конец атлантического периода, так называемый «оптимум голоцена», является достаточно хорошо изученным временем и характеризуется существенным потеплением климата [Изменение климата..., 1999].
Направленность изменений природной среды в голоцене Центральной Тувы: характеристика по опубликованным данным
Поскольку климат играет важную и определяющую роль в формировании и развитии почв, в почвоведении неоднократно предпринимались попытки использовать количественные методы в оценке существующих взаимосвязей между почвами и климатом [Иенни, 1948; Волобуев, 1953, 1963; Герасимов, Глазовская, 1960, Иванов, 1992; Демкин, 1997; Дергачева, 1997 а, б; Иванов, Васильев, 1995; Шамшин, Рыжова, 2000; Феденева, 2004; Дергачева, Рябова, 2005, 2006; Иванов,2006; и др.]. В последние 30 лет одним из перспективных направлений развития генетического почвоведения явилась разработка концепции памяти почв [Память почв..., 2008], начало которой положили еще в 70-х годах прошлого века публикации И.А. Соколова и В.О. Таргульяна [Соколов, Таргульян, 1976, 1977; Таргульян, Соколов, 1978; Соколов, 1993; и др.]. Ее суть заключается в том, что почва не просто реагирует на изменения окружающей ее природной среды, как подчеркивал еще В.В. Докучаев, а отражает, записывает и запоминает в своих свойствах основные черты среды своего формирования, основные процессы своего саморазвития и эволюции и их изменения во времени [Память почв..., 2008]. Такая запись осуществляется по своим собственным закономерностям, избирательно, и зависит от экзогенного потенциала климата и биоты, от трансформационной способности материнских пород, от длительности процессов педогенеза, и от действия различных стирающих факторов [Таргульян, Горячкин, 2008]. Именно на концепции памяти почв в последнее время основаны подходы к реконструкциям типов и условий почвообразования в палеопедологии и палеогеографии.
Палеопочвы используются при стратиграфическом расчленении толщи отложений, реконструкциях палеографической среды, при изучении эволюции почвенного покрова и ландшафта отдельных территорий в прошлом. В настоящее время изучать четвертичные отложения, не используя методы, основанные на изучении палеопочв, уже не представляется возможным. Также не вызывает сомнений большое значение палеопочв при изучении развития почвенного покрова в течение отдельных эпох почвообразования и отдельных геологических эпох, при реконструкции древних ландшафтов и структуры почвенного покрова, исследованиях инженерно-геологических и мелиоративных свойств субаэральной толщи, выявлений влияния предшествующих эпох почвообразования на строение и свойства современных почв и т.д. [Па-леопедология,1974; Сиренко, 1974, 1977, 1982; Морозова 1981, Зыкина и др.,1981; Величко, Морозова, 1982, 1986; Волков, Зыкина 1982; Дергачева и др. 1984; Дергачева 1997а; Демиденко, 1998; и др.].
С целью считывания информации о древних условиях почвообразования используется ряд методов, применяемых для изучения современных почв: морфологический, минералогический, гранулометрический, микроскопические. Определяется состав микроэлементов (включая тяжелые металлы), содержание гумуса, карбонатов, солей (водная вытяжка), фосфора, рН (показатель кислотности). Проводятся определение валового химического состава почв, фракционного и группового состава гумуса, элементного состава гуми-новых кислот, их оптических свойств, и др. Ряд из этих свойств может претерпевать изменения в диагенезе, но сохранять в целом закономерности изменения внутри толщи, как например, содержание общего органического углерода, рН, содержание некоторых микроэлементов и др. [Проблемы и методы ..., 1984; Руководство ..., 2000].
Возникает трудность в выборе методов для изучения регионов имеющих сложную историю становления. Здесь не всегда представляется возможным использовать только хорошо сохранившиеся палеопочвы, поскольку часто отложения имеют плохую сохранность, палеопочвы могут быть морфологически не выражены или представлены отдельными горизонтами, фрагментами или остаточными признаками почвообразования. Среди почвенных компонентов гумус является одним из тех, который обладает способностью изменять свои свойства согласно с факторами почвообразования, отражать, кодировать и запоминать информацию о природной среде, а также сохранять ряд свойств в диагенезе [Дергачева, 2008]. Он является тем компонентом, который формирует память почв и позволяет решать проблемы воссоздания типов и экологических условий почвообразования, в случае любой сохранности почв [Дергачева, 1997а, 2008; Дергачева и др., 2000, 2006; Dergacheva 2000, 2001, 2003, 2004].
В литературе освещались отдельные вопросы, касающиеся проблемы использования гумуса почв как индикатора природной среды [Морозова, Чичагова, 1968; Добродеев, Глушанкова, 1968; Глушанкова, Аммосова, 1974; Дергачева, Зыкина, 1978, 1979, 1981 а, б; Бирюкова, Орлов 1980; и др.]. Па-леопедологи все чаще используют этот почвенный компонент в качестве одного из диагностических показателей ископаемых почв при определении возраста, генетической принадлежности, степени сохранности или диагене-тических преобразований. Рассматривались методические вопросы использования гумуса с этими целями [Глазовская, 1956; Морозова, Чичагова, 1968; Добродеев, Глушанкова, 1968; Глушанкова, 1972; Глушанкова, Аммосова, 1974; Бирюкова, 1978; Зыкина и др., 1981; и др.]. Однако теоретическое обоснование возможности использования гумуса как самостоятельного метода реконструкции палеоприродной среды с малым временным «шагом» независимо от модели формирования почв и сохранности почвенного тела проведено только в конце 80-х - начале 90-х годов [Дергачева, 1984, 1997 а; Дерга-чева и др, 1984, 1994 а, б; Дергачева, Зыкина, 1988; Dergacheva, 1996, 1998]. М.И. Дергачевой (1997а, 2008) теоретически обоснован, разработан и опробован новый педогумусовый метод диагностики условий почвообразования и реконструкции палеоприроднои среды, основанный на концепции гумусовой памяти почв.
Сущность педогумусового метода заключается 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, т.е. компонентом, сохраняющим в памяти в виде признаков состава и свойств продуктов органо-минеральных взаимодействий — гумусовых веществ — информацию о факторах почвообразования.
В основе этого метода лежат значимые для диагностики гумуса признаки, такие как: изменение содержания общего органического углерода (гумуса) с глубиной; качественный состав гумуса, т.е. соотношение отдельных групп гумусовых веществ; ряд признаков гуминовых кислот, отражающих состав, свойства и строение их макромолекул, соотношение минеральной и органической составляющей органоминеральных соединений, 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.
Подходы к реконструкции типов и условий палеопедогенеза в голоцене
Аллювиальные отложения встречающиеся в долинах крупных рек, представлены песками, суглинками, галечником и слабо отсортированными вулканником. Этими отложениями заполнены современные русла рек и речные террасы.
Эоловые песчаные образования на территории Центрально-Тувинской депрессии наиболее развиты в районе холмисто-увалистого денудационного плато между оз. Хадын и г. Кызылом и в районе севернее с. Балгазын на склонах возвышенностей Сыргалык-Тайга. Таким образом, в этих местах пески приурочены к относительно приподнятым положениям рельефа, вне четвертичных речных долин. Исходный материал эоловых песчаных накоплений, образующих преимущественно широкие гряды, простирающиеся с северо-запада на юго-восток, реже — дюны и невысокие бугры, имеет двоякое происхождение: либо он является продуктом разрушения карбоновых и юрских песчаников, конгломератов и других пород, образующих основу рельефа и часто выступающих на поверхность в виде мелкосопочных останцов, либо же представляет собой дочетвертичные аллювиальные накопления, в последующем приподнятые тектоникой и переработанные ветром [Шорыгина, 1960]. Такого же типа перевеянные пески местами встречаются на южной стороне Улугхемской долины, например к западу от с. Элегест, около г. Шагонар и др.; но наряду с ними, имеются и очень юные дюнные пески, состоящие из развеянного аллювия р. Енисея. В Хемчикской котловине перевеянные песчаные образования наблюдаются в ряде мест небольшими участками, хотя общая площадь покровных элювиально-делювиальных отложений песчаного состава здесь весьма велика. Развеваемые мелкие пряды песков элювиального про исхождения (вне речных долин) отмечаются в области мелкосопочника вблизи г. Чадан и на водоразделе рек Чаадан-Шеми; полузакрепленные растительностью, бугристые пески аллювиального генезиса местами распространены на правобережных террасах рек Хемчик и Шеми. В устье сухой горной долины Сескеге, открывающейся к Хемчику, находится скопление грядово-крупнобугристых сыпучих песков, по-видимому, навеянных из долины Хемчика. Обзор четвертичных образований, выступающих на поверхности рельефа и служащих материнскими породами почв, позволил В.А. Носину (1963) сделалать следующие краткие заключения: 1. На территории Тувы в качестве материнских почвообразующих пород участвуют рыхлые отложения весьма различных генетических типов, разного литологического состава и строения. Значительная территориальная изменчивость материнских пород является одним из главных факторов большой неоднородности почвенного покрова республики. 2. Наблюдается преобладание материнских пород легкого гранулометрического состава - песчанистых и крупнопылеватых легких суглинков, супесей, тонкозернистых пылеватых песков; песчанисто-пылеватые средние суглинки распространены довольно широко (преимущественно в лесистых восточных районах), илистые же средние и тяжелые суглиники — весьма мало. Глинистые отложения встречаются лишь очень мелкими контурами (пятнами). 3. Чрезвычайно широко выражена неоднородность литологического состава четвертичных пород в пределах их верхней 1,5—2-метровой почвообразующей толщи. Как правило, отмечается сильное увеличение скелетности (каменистости, хрящеватости) или опесчаненности книзу, нередко приводящее к резкой двучленности вертикального профиля, причем поверхностная мелкоземистая часть профиля часто имеет очень малую мощность (20—30 см и менее). 4. Преобладание легкого гранулометрического состава поверхностных горизонтов и подстилание их грубообломочным (галечным, щебневым) материалом обусловливает большую скважность (в особенности некапиллярную), высокую водопроницаемость и ослабленную капиллярную водоподъемную способность в пределах почвенной толщи, что оказывает глубокое влияние на ход почвообразовательного процесса. 5. Большое значение для почвообразования имеет также преимущественно полимиктовый состав рыхлых четвертичных отложений, содержащих в своей массе значительную долю продуктов физической дезинтеграции коренных пород, богатых первичными минералами и податливых к дальнейшему внутрипочвенному выветриванию.
Удаленность от океанов и барьерная роль горных цепей определяет первую из основных общих особенностей климата Тувы — континентальность климата с резко выраженными колебаниями как годового, так и суточного хода температур воздуха. В зимнее время Тува находится в сфере обширного и устойчивого центральноазиатского антициклона, создаваемого сильно охлажденными малоподвижными воздушными массами [Вереснева, 2006].
Обрамление Тувы с запада и севера высокими горами обусловливает вторую важнейшую общую особенность климата - малое, а в иных частях очень малое, количество атмосферных осадков. Основные влагоносные воздушные течения — северно-западные циклоны — приходят в Туву сильно обедненными влагой, большая часть которой остается на наветренных склонах Алтая и Саян. Годовое количество осадков немного превышает 200 мм. На востоке котловины количество осадков увеличивается до 300 мм и более в год. В целом территория региона находится в условиях умеренного и недостаточного увлажнения [Поликарпов и др., 1986].
Реконструкция изменений типов и условий почвообразования в пространстве и во времени
В целом, состав гумуса и другие почвенные свойства соответствуют теплым и умеренно влажным условиям почвообразования. Это подтверждается и соотношением элементов в гуминовых кислотах, выделенных из этой почвы: Н:С в верхней части отложений этой зоны педогенеза лежит в типовом поле почв, формировавшихся в теплых и умеренно-влажных условиях, тогда как в подошве разреза — в более прохладных условиях. Величина Н:С колеблется от 0,84 до 0,90 в образцах, представляющих верхнюю часть отложений этой зоны педогенеза, и превышает 1,0 (1,21— среднее из трех повторностей) — в самой нижней. Первые из величин лежат в диапазоне типовых особенностей гуминовых кислот почв умеренно-засушливой степи, последние — тайги.
Третья и четвертая зоны педогенеза (81—152 см) представляют собой совокупность осадков с разными условиями протекания органо-минеральных реакций и, соответственно, с гуматно-фульватным и фульватным составом гумуса. Здесь также отмечается увеличение значения рН до 8,7-9,0 при почти неизменном уровне карбонатов кальция. Условия формирования почвы в этот период отличались переменным климатом, о чем свидетельствует повышенное содержание фульвокислот и более низкие величины Сгк СфК в большей части толщи. Четвертая зона педогенеза охватывает в разрезе толщу на глубине 81—116 см. Отложения здесь имеют щелочную реакцию среды, колеблющееся в пределах 4,3-6,6% содержание карбонатов, близкую к предыдущей величину магнитной восприимчивости, а также более низкое содержание общего органического углерода. Последнее обусловлено изменением содержания гумуса в диагенезе, что отмечали И.В Иванов (1992) и СВ. Губин (1984). Отложения этой зоны характеризуются повышенным содержанием гуминовых кислот в верхней части и преобладанием в составе гумуса фульвокислот — в нижней. Такое «ножничное» распределение гуминовых и фульвокислот характерно, как уже отмечалось, для степных условий почвообразования. Более высокие величины Сгк:СфК за счет относительно повышенной доли гуминовых кислот в составе гумуса и более низкой доли фульвокислот характеризуют период более интенсивного гумусонакопления в оптимальных для этого процесса условиях. Глубже в пределах этой и лежащей ниже зоны педогенеза количество гуминовых кислот почти в 2 раза уменьшается, фульвокислот - увеличивается.
Пятая зона (23-81 см) - слабо дифференцированная по морфологии толща, отличается более высоким по сравнению с предыдущей содержанием (до 13%) карбонатов кальция, щелочной реакцией среды и более низкой магнитной восприимчивостью осадков, а также более высоким содержанием гуминовых кислот и гуматов кальция, заметным снижением количества фульвокислот и гуматно-фульватным составом гумуса. Все это может свидетельствовать о более теплых и влажных, чем предыдущие, условиях почвообразования.
Шестая зона (тело современной почвы, мощность 23 см) характеризуется фульватным составом гумуса, изменением величины рН от нейтральной к слабощелочной (7,5-8,3) и вместе с этим — увеличением содержания карбонатов, что соответствует современным сухостепным условиям почвообразования. Содержание гуминовых кислот уменьшается от кровли к нижней части этой толщи. Такое же изменение по профилю характерно и для фульвокислот.
Сравнение данных по составу гуминовых кислот и их соотношению с фульвокислотами, характеризующих горизонты гумусонакопления в отложениях разреза Шанчы, позволяет проследить изменения условий среды на территории, где он располагается.
Около 8,5 тыс. л.н. условия формирования гумусового горизонта были теплые и умеренно влажные, затем произошло некоторое похолодание и увеличение увлажнения, которые, как свидетельствует гумусовый горизонт на глубине 81-88 см, сменились вновь более теплыми и менее влажными условиями, постепенно меняющимися от аналогичных лесостепным до умеренно-засушливых степных. Затем вновь похолодало, хотя и не так глубоко, как в предыдущие периоды, а в период формирования зоны педогенеза 5 происходило постепенное потепление, которое, судя по низкой доле гуминовых кислот в составе гумуса, сменилось на относительно менее теплые сухостепные условия почвообразования (современные почвенные горизонты).
Разрез Сесерлиг-1 — является еще одним представительным разрезом, включающим серию морфологически выделяемых гумусированных прослоев. Гуминовые кислоты, выделенные из гумусового горизонта с глубины 58-62 см, датируют по радиоуглероду период 2695±55 л.н. (СОАН— 7138), а с глубины 90-120 см - 4105±80лм. (СОАН-7139).
Гранулометрический состав сформированных рыхлых отложений разреза Сесерлиг-1 неоднороден как по количеству дресвяного материала, так и по его составу [Забелин и др., 2005]. В интервале разреза (0-120 см) присутствует дресвянистый обломочный материал (размером ( 2-5 мм), который составляет от 10 до 40 % от веса пробы. Он состоит преимущественно из двух типов пород: не окатанных обломков серых мелкозернистых песчаников и, вероятного прослоя в них, угловатых обломков кислых микрогранитов и туфов. Розовые субщелочные граниты сложены кристаллами розового калишпата и кварца. При разрушении гранитоиды обогащают неокатанными кварцем и калишпатом гумусированную фракцию, резко выделяющуюся на фоне окатанных зерен песчаника.
Гумусированная слабо карбонатная часть в пробах составляет от 70 до 90 %, сложена легкой фракцией — супесью кварц-полевошпатового состава (окатанных и угловатых частиц) и тонкого глинисто-микрослюдистого материала, бывшего цемента песчаника. Прочие минералы и породы встречаются в единичных зернах (лимонит, микрообломки магнетита, актинолитит, хлотитит и др.).
Похожие диссертации на Палеопочвы и природные условия их формирования в голоцене на территории Центрально-Тувинской котловины
