Содержание к диссертации
Введение
1. Изученность эволюции природных условий Самарского Поволжья и прилегающих территорий в голоцене (на основании публикаций по проблеме) 8
2. Проблема реконструкции типов и условий почвообразования по признакам педогенеза 31
3. Современные природные условия Самарского Поволжья 43
4. Объекты и методы исследования 53
5. Морфологическая и физико-химическая характеристика современных и погребенных почв степной зоны Самарского Заволжья 71
6. Состав гумуса современных, погребенных под курганами почв и почв поселений 88
6.1. Состав гумуса современных почв как рецентная основа диагностики условий и типов почвообразования 88
6.2. Состав гумуса погребенных под курганами почв и почв поселений 108
7. Изменение свойств почв и условий почвообразования в раннем и среднем суббореале под влиянием естественных и антропогенных факторов 120
7.1. Влияние жизнедеятельности человека на состав гумуса и свойства почв 120
7.2 Изменение состава гумуса почв и условий почвообразования при естественной смене природной среды 127
Выводы 138
Литература 140
Приложение 1-41
- Проблема реконструкции типов и условий почвообразования по признакам педогенеза
- Состав гумуса современных, погребенных под курганами почв и почв поселений
- Состав гумуса погребенных под курганами почв и почв поселений
- Изменение состава гумуса почв и условий почвообразования при естественной смене природной среды
Введение к работе
Актуальность исследований. Выявление закономерностей изменения природной среды на земном шаре в результате естественных и антропогенных процессов является одной из глобальных экологических проблем. Другой актуальной научной проблемой являются вопросы, связанные с взаимодействием человека и природной среды, прогноз изменения этих отношений в процессе становления и развития человеческого общества.
Подходы к решению этих проблем могут быть разными. Одним из широко применяемых в последние десятилетия является подход с позиций палеопочвоведения.
Почвы представляют собой «память ландшафтов», поскольку в них отражается и записывается информация об условиях времени их формирования. Реконструкции природной среды голоцена по палеопочвам имеют преимущества, потому что они не перемещаются со сменой условий природной среды, как это делают растения и животные, а просто записывают эти изменения в своем теле в виде морфологических, физико-химических и химических признаков и сохраняют их во времени.
Несмотря на то, что названные проблемы привлекают внимание исследователей уже несколько десятков лет, не все вопросы решены однозначно.
К настоящему времени установлены общие закономерности изменения климата в голоцене на территории Северной Евразии, в том числе Восточной Европы. Однако отдельные районы этой территории изучены с использованием разных методологических подходов и методических приемов, а также с разной степенью детальности, причем зачастую выводы авторов, касающиеся одной и той же территории, являлись противоречивыми (Спиридонова, 1990;
Демкин, 2000; Пузанова, 2000; Чендев, Александровский, 2002; и др.). Реконструкции, полученные даже в пределах одного, например палеопедологиче-ского, метода, но с использованием разных методических приемов и принципов интерпретации материалов, также обусловили некоторое несовпадение выводов разных авторов. Поэтому использование новых подходов, детализация широко применяемых приемов, привлечение новых методов и методик, получение на их основе новых материалов позволит приблизиться к однозначному решению многих вопросов в рамках названных проблем.
Одним из удобных объектов для определения типов почвообразования и условий формирования почв разного возраста являются палеопочвы, погребенные под курганами. Курганы - искусственные грунтовые насыпи, сооружались над могильной ямой, захватывая прилегающую к ней территорию с дневными для того времени почвами и сохраняя их. Изучение погребений, датируемых по атрибутам культуры, позволяет получать информацию о времени изоляции почв, и, следовательно, об их возрасте в момент захоронения, а также длительности почвообразования на курганных насыпях.
Взаимоотношения человека и природы во все времена были двухсторонними. Вопросы влияния древней природной среды на человека и человека на окружающую среду являются актуальными при изучении любых периодов обитания человека. Однако, работы, анализирующие воздействие человека на почвы в местах поселений и преобразование среды обитания в раннем и среднем суббореале на территории Самарского Заволжья, крайне немногочисленны. Имеются отдельные данные для других территорий и временных интервалов (Ахтырцев, 1973; Сычева, 1993; Офман и др., 1996; Александровский и др., 1997,2000; и др.).
На территории Самарского Поволжья ведутся интенсивные археологические исследования совместно со специалистами естественных наук, в том числе почвоведами. Районы данной территории изучены с разной степенью подробности, с помощью разных методов, но детальная реконструкция при-
родной среды еще не проведена. Поскольку есть противоречия между палео-реконструкциями, проведенными различными методами, а влияние человека на почвы поселений Самарского Поволжья в суббореале еще не изучено, новые материалы, как нам представляется, будут способствовать разрешению этих проблем.
Все вышесказанное обусловило постановку цели и задач исследования.
Цель исследования. Выявить основные особенности палеопочв и условий почвообразования на территории степной зоны Самарского Заволжья в раннем и среднем суббореале.
Задачи исследования. 1. Изучить основные морфологические, физико-химические свойства и состав гумуса почв, погребенных под курганами в раннем и среднем суббореале, а также почв, вскрытых на территории поселений того же времени.
Установить сходство и различия одновозрастных почв, погребенных под курганами и вскрытых на территории поселений, и выявить влияние жизнедеятельности человека на состав гумуса и свойства палеопочв среднего суббореала.
Реконструировать природные условия и типы почвообразования в течение раннего и среднего суббореала на территории степной зоны Самарского Заволжья.
Объекты и методы. В качестве объектов исследования использовались почвы территории степного Заволжья, погребенные под курганами и вскрытые при раскопках поселений бронзового века, соотносимого с ранним и средним субборелом голоцена. При реконструкции условий и типов почвообразования использовался педогумусовый метод М.И. Дергачевой (1998). Аналитическое изучение палеопочв проводилось по общепринятым методикам (Аринушкина, 1970; Пономарева, Плотникова, 1968; Дергачева и др., 1984; Петербургский, 1959; и др.).
Научная новизна. На основе состава и свойств гумуса палеопочв выявлены особенности природной среды степной зоны Самарского Заволжья в раннем и среднем суббореале голоцена.
По литературным и собственным данным подготовлена рецентная основа по составу гумуса современных почв для диагностики палеоприродных условий и древних типов почвообразования.
Выявлено влияние жизнедеятельности древнего человека в местах поселений на состав гумуса и свойства почв.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные материалы по составу современных и погребенных почв, гумуса и гуминовых кислот, а также реконструированные особенности природных условий в некоторые периоды голоцена могут использоваться при составлении прогнозных оценок поведения природной среды при глобальных изменениях климата, и при решении широкого круга научных проблем почвоведения, экологии и палеогеографии, связанных с эволюцией ландшафтов.
Представленные в работе сведения об экологических условиях существования людей в периоды средней и поздней бронзы в Самарском Поволжье могут использоваться археологами для получения более точной информации об образе жизни и хозяйстве древнего населения и решения проблемы взаимоотношений природной среды и человека.
Новая информация, отражающая связи состава гумуса почв с ландшафтными условиями природной среды территории Самарского Заволжья и прилегающих районов, может использоваться в качестве рецентнои основы при проведении палеогеографических и палеоэкологических реконструкций.
Полученные материалы и выводы могут использоваться при чтении курсов лекций, связанных с проблемой взаимодействия человека, почв и природной среды в голоцене.
Защищаемые положения. 1. Природная обстановка в течение раннего и среднего суббореала на территории Самарского Заволжья в целом была близка к современной, изменялась несущественно, в основном за счет колебаний увлажнения, почвообразование протекало по типу черноземообразова-ния, а почвы того времени были аналогами современных почв степной зоны.
2. Влияние человека на почвы в местах поселений выражается в существенном изменении мощности гумусированной толщи, несущественном -состава гумуса при сохранности структуры макромолекул гуминовых кислот.
Апробация работы. Основные положения и материалы исследований опубликованы в 7 печатных работах (кроме того, одна работа находится в печати), а также доложены на Молодежных Докучаевских чтениях (Санкт-Петербург, 1998), на региональной молодежной Урало-Поволжской археологической конференции (Самара, 1999), конференции молодых ученых Самарского государственного университета (Самара, 2000), на IX Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоно-сов-2002» (Москва, МГУ, 2002).
Автор сердечно благодарит своего научного руководителя Марию Ивановну Дергачеву за приобщение к исследованиям в области археологического почвоведения, а также за постоянное внимание, долготерпение и помощь в работе.
Кроме того, автор очень признателен всем, кто на разных этапах выполнения исследований оказывал помощь: археологов - авторов раскопок курганов и поселений, где нами отбирались образцы на анализы - к.и.н. И.Н. Васильеву, к.и.н. П.Ф. Кузнецова, Ю.И. Колева, к.и.н. И.Б. Васильева, почвоведов - д.г.н. И.В.Иванова, к.г.н. Т.А. Пузанову, эколога - к.б.н. А.В. Елизарова, всех сотрудников лаборатории биогеоценологии Института почвоведения и агрохимии СО РАН, а также Д.А. Штейнберга за всестороннюю поддержку и помощь в оформлении работы.
Проблема реконструкции типов и условий почвообразования по признакам педогенеза
В настоящее время одной из глобальных экологических проблем является проблема изменения климата на земном шаре в результате антропогенной деятельности. Для понимания процессов современных климатических изменений требуется информация об эволюции природной среды на протяжении голоцена. В современной обстановке при активном воздействии человека на окружающую среду, необходимы данные об естественных направлениях развития климата в прошлом и настоящем и их сочетании с антропогенными воздействиями. Другой очень актуальной научной проблемой является взаимодействие человека и природной среды, прогноз изменения этих отношений в процессе развития человеческого общества. В связи с этим представляет определенный интерес история развития воздействия человека \на. окружающую среду и преобразования среды обитания под его влиянием.
Для палеоклиматических и палеоэкологических (палеогеографических) реконструкций используется много методов: палеоботанический, палеозоологический, литологический, палеопочвенный и др. В настоящее время при помощи этих методов установлены общие закономерности изменения климата в голоцене на территории Северной Евразии. Однако отдельные районы этой территории изучены в разной степени, что требует дополнительных исследований.
Одним из широко применяемых в настоящее время методов диагностики и реконструкции типов и условий почвообразования является метод, основанный на изучении палеопочв и зашифрованной в них информации о па-леоприродной среде. В основе возможности использования почвы для палеореконструкций лежат положения теоретического почвоведения. Во-первых, это выдвинутое В.В. Докучаевым положение о том, что почва — это самостоятельное естественно-историческое тело природы, отражающее в своем строении действие совокупности факторов-почвообразователей: климата, растительности, рельефа, пород и времени. Из него следует положение о рефлекторности почв, то есть способности почв отражать в своих свойствах факторы почвообразования, «записывая» их влияние в виде отдельных признаков в почвенном профиле (Соколов, Таргульян, 1977; Соколов, 1993). Одни почвенные признаки являются общими для всей совокупности факторов-почвообразователей, а другие в большей мере отражают особенности отдельных факторов.
Следующее теоретическое положение относится к сохранности «записанной» в почвенном профиле информации. Некоторые свойства-признаки органической и минеральной части почв сохраняются в исторических и геологических масштабах времени, являются их «памятью» и обозначаются термином «почва-память» (Соколов, Таргульян, 1976).Важным для проведения реконструкций природной среды является положение о том, что почва и почвенный покров зональны, то есть определенным биоклиматическим зонам соответствует определенный набор типов и подтипов почв и их сочетание. Для каждой зональной комбинации почв выделяется свой набор показателей, характеризующий свойства минеральной и органической их составляющих.
Из всех природных компонентов биосферы почва является телом, в котором отражается и записывается действие климата, растительности, материнской породы, рельефа и которое обладает способностью сохранять в своих наиболее устойчивых свойствах максимальное количество информации о природной среде. Кроме того, важно, что для распространения почв характерна локальность, приуроченность к определенному месту. Они не переме щаются со сменой условий природной среды, что характерно для растительного и животного мира, а лишь фиксируют эту смену в своей «памяти».«Память» почвы проявляется в появлении устойчивых во времени морфологических и аналитических признаков, которые отражают воздействие всех факторов (Таргульян, Александровский, 1976). Проведено много исследований для поиска и расшифровки таких устойчивых во времени признаков, отражающих различные воздействия на почвы (Арманд, Таргульян, 1974; Таргульян, Александровский, 1976; Иванов, Александровский, 1984; Рысков, Демкин, 1997; Дергачева, 1984,1997; Дергачева и др., 2000; и др.).В последнее время для установления эволюции почв часто привлекаются голоценовые погребенные почвы. По мнению многих исследователей, при изучении погребенных почв можно четко выявить особенности почвообразования прошлого, поскольку перекрывающие их курганы или насыпи способствуют их консервации и сохранению. Погребенные почвы надежнее изолированы от воздействия современных почвообразовательных процессов, чем реликтовые признаки древнего почвообразования в профиле современных почв. Голоценовые почвы сохраняются лучше, чем плейстоценовые, диагенетические изменения чаще всего касаются наиболее динамичных, неустойчивых признаков погребенных почв. Основные свойства почвенного профиля (структура почвы, гранулометрический состав, валовой химический состав) хорошо сохраняются и выражены достаточно контрастно, как и в современных почвах, формировавшихся в течение голоцена на дневной поверхности. Это позволяет применять при исследовании погребенных почв весь комплекс методов современного почвоведения (Александровский, 1983).
Погребенные почвы разного возраста часто образуются в результате деятельности человека — при сооружении археологических памятников — могильников, курганов, валов и т.д. При раскопках археологических памятников все чаще проводятся почвенно-археологические исследования, которые позволяют получить достаточно точные датировки погребенных почв. Одними из наиболее информативных археологических объектов являются курганные могильники разных эпох. Курганы - это искусственные грунтовые насыпи, сооруженные над могильной ямой и имеющие в настоящее время полусферическую форму. Обычай насыпать курганы возник в Среднем Поволжье у древнеямных племен в III тысячелетии до н.э. (5000 л.н.) и продолжался вплоть до 15 века н.э. (Мерперт, 1974). Высота насыпей варьирует от нескольких десятков сантиметров до 1-2 метров, диаметр — от 5-10 до 100-150 метров (Авдусин, 1980).
Процесс сооружения курганов был следующим: на ровной площадке, в почве, современной тому историческому периоду, когда сооружался курган, вырывалась могильная яма, над которой насыпался курган, значительно превышающий размер самой ямы (Авдусин, 1980). Таким образом, оказывался изолированным насыпью большой участок «живых» тогда почв (диаметр насыпей от 5 до" 150 м). В этой погребенной почве происходил процесс диаге-нетических изменений, который будет описан ниже. Сооружение насыпи над могильной ямой являлось завершающим действием погребального обряда.Для создания кургана, как правило, брался грунт, взятый на некотором удалении от могильной ямы, при этом образовывался прикурганный ровик, имеющий кольцевую или подковообразную форму. Курганная насыпь представляла собой смесь верхних почвенных горизонтов А1 и А1В. Для внутреннего строения курганной насыпи может быть характерно упорядоченное сложение почвенных горизонтов в обратном порядке, наличие обваловки вокруг могильной ямы, перекрытой слоем почвообразующей породы или дерниной (Демкин, 1997). Датировка археологических памятников, которая позволяет определить время погребения почв, происходит в соответствии с разработанной в археологии хронологический шкалой и периодизацией культур. Дополнительно используется радиоуглеродное датирование.Следует отметить, что сохранность разных признаков, а значит, и информации, записанной в почвенном профиле, неодинакова. Часто происходит
Состав гумуса современных, погребенных под курганами почв и почв поселений
Она незначительно выше у почв Нурского I курганного могильника, сооруженного племенами полтавкинской культуры и имеющего возраст погребения 4500-4000 л. и наибольшая (существенно превышающая MB всех остальных почв) - у самых древних почв, погребенных под курганами ямной культуры с возрастом погребения 5000-4500 л., где ее величины превышают 1,9« 10"6 СГСЕ. Аналогично изменяется в данном ряду почв и обуглерожен-ность, как было показано выше.
Еще одна из важных характеристик почв — их окарбоначенность — изменяется следующим образом в исследованном ряду почв. Среди изученных нами погребенных почв в целом наиболее высокая она у погребенных в период существования полтавкинской культуры (4500-4000 л.н.). Эти почвы с поверхности содержат 1-8% СаСОз, в некоторых из них с поверхности карбонаты не обнаруживаются, что свидетельствует в пользу вторичности процесса окарбоначивания. Вниз по профилю происходит увеличение количества СаСОз до максимального значения 18-31% в горизонте Вса« В более древних почвах - погребенных под курганами ямной культуры (5000-4500 л.н.) — наблюдается присутствие карбонатов с поверхности, резкое (более, чем в 2 раза) увеличение их количества в горизонте А1В (табл. 6) и максимальное их накопление (около 9-10%) - в горизонтах В и ВС. В наиболее молодых почвах (с возрастом погребения 3700-3500 л.н.) окарбоначенность в верхних 30-40 см не превышает 2%, а фрагментарно погребенные почвы почти не содержат карбонатов с поверхности (менее 1%). Максимальное количество карбонатов в профиле этих почв наблюдается в нижних горизонтах (В, ВС) и составляет 8-14%.
По данным изучения рН водной суспензии показано, что почвы под курганами полтавкинской культуры, имеющие возраст погребения 4500-4000 л.н. (Красносамарский IV могильник) характеризуются сильно щелочной реакцией среды (рН от 9,40 в верхнем горизонте до 9,70 в нижней части погребенного профиля). Почвы, погребенные 3700-3500 л.н. под курганами сруб ной культуры характеризуются более низкими значениями рН, хотя реакция среды также щелочная (рН от8,0 до 8,8).
Почвы начала суббореала (погребенные около 5000 л.н. под курганом №1 ямной культуры Лещевского I могильника) характеризуются долей илистой фракции, достигающей 23-24%, долей физической глины - 31-34%. Почвы этого периода отличаются невысоким содержанием аморфных форм железа. Среди обменных катионов, насыщенность почвенного поглощающего комплекса (ППК) которыми достигает в гумусово-аккумулятивном горизонте 21-23 мг-экв на 100 г почвы, преобладает кальций над магнием. Коли-чество Са , составляя в верхних горизонтах 13-20 мг-экв/100 г, уменьшается с глубиной а до 4 мг-экв на 100 г, a Mg2+ имеет обратную тенденцию изменения вниз по профилю. Находясь в ППК в небольших количествах в гумуси-рованной толще, в нижней ее части он начинает преобладать над кальцием и к низе профиля его количество в 2 раза выше, чем Са .
В почвах, вскрытых под курганами ямно-полтавкинского времени (около 4500 л.н.), по данным М.И. Дергачевой (1997) доля ила составляет около 27-29%, удельная магнитная восприимчивость близка к таковой у почв, сформированных в более раннее время.Почвы, погребенные 4500-4000 л.н. (полтавкинские), содержат 17-20% илистых частиц и 25-28% физической глины, более высокое, чем предыдущие почвы количество железа, определенного по Тамму(в верхних горизонтах — до 120-140 мг/100 г.), а также характеризуется преобладанием Mg2+ над кальцием. Среди обменных оснований в зависимости от ключевого участка, почвы содержат от 9-10 до 11-15 мг-экв / 100 г почвы кальция и магния и от 5 до 8 мг-экв/ 100 г натрия (Дергачева, 1997). Последний содержится в почвах начала суббореала в существенно в больших количествах (до 19-21 мг-экв / 100 г почвы) (Дергачева, 1997).
Почвы, вскрытые в наиболее молодых в нашем хроноряду курганах срубной культуры (3700-3500 л.н.), как и почвы поселений этой территории, характеризуются преобладанием в ППК кальция над магнием, в среднем в 1,5-3 раза. Однако, в поселении ключевого участка 1 с глубины 10-20 см в нижней части вскрытой толщи начинает преобладать магний, доля которого в составе обменных катионов иногда превышает содержание кальция в 4-5 раз.
Таким образом, по морфологическим и физико-химическим характеристикам можно сделать вывод о том, что почвообразование в почвах всех временных срезов протекало по черноземному типу. Все погребенные почвы отличаются меньшими мощностями горизонтов, чем современные фоновые для них почвы, повышенной границей вскипания от НС1 и более высокой окар-боначенностью.Гумусообразование протекало наиболее активно в период 5000-4500 л.н., поскольку почвы, погребенные под курганами ямной культуры содержали наибольшее количество общего органического углерода и характеризовались наибольшей магнитной восприимчивостью. Погребенные почвы последующих этапов характеризуются меньшим накоплением С0бщ за исключением периода существования срубной культуры (3700-3500 л.н.), когда вновь происходит относительное повышение содержания органического углерода, хотя и не достигающее уровня, отмеченного для почв под курганами ямной культуры.
В процессе жизнедеятельности человека в местах поселений отмечается возрастание мощностей горизонтов А1 и в целом прогумуссированной толщи (А+АВ). Кроме того, почвы поселений характеризуются повышенной границей вскипания, накоплением карбонатов в верхних горизонтах и соответственно более щелочной реакцией среды.
Состав гумуса погребенных под курганами почв и почв поселений
В настоящем разделе представлены результаты изучения группового и фракционного состав гумуса почв археологических памятников разных эпох и разного абсолютного возраста, сформированных в пределах раннего и среднего суббореала. Было подробно исследовано содержание и соотношение основных групп гумусовых веществ почв, погребенных под курганами раннего, среднего и позднего периодов бронзового века: датируемых временем около 5000-4500 л.н. (ямная культура), около 4500 л.н. (переходная ямно-полтавкинская эпоха), 4500-4000 (полтавкинская культура), 3900-3700 л.н. (потаповский культурный тип) и 3700-3500 л.н. (срубная культура), а также поселений срубной культуры (см. таблицу 1 «Объекты исследования» в главе 4). Аналитическое исследование группового состава гумуса горизонта А1 погребенных под курганами почв проводилось по методу И.В. Тюрина в модификации В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой (1968). В таблице 16 приведены пространственные повторности, то есть результаты анализа горизонта А1, образцы которых отобраны в одном разрезе погребенной под курганом почвы, но разных зачистках, расположенных в 0,5-1 м одна от другой. Изучение группового и фракционного состава гумуса погребенных почв археологических памятников разных эпох позволило выявить, что он в почвах, сформированных в разные периоды суббореала, различается и каждый имеет свои отличительные черты (табл. 16). Самые древние почвы, сформированные, согласно археологическим датировкам в начале суббореального периода 5000-4500 лет назад, во время существования на территории Самарского Поволжья племен ямной культуры (ключевой участок Ш, курган 1 могильника Лещевский I), отличаются выраженным гуматным типом гумуса.
В составе экстрагируемых в ходе анализа гумусовых веществ в 2,4-2,5 раза преобладают гуминовые кислоты, на их долю приходится более 50% от общего органического углерода. Количество фульвокислот составляет около 22% от общего углерода. Среди фракций гуминовых кислот примерно 90% приходится на сумму 1 и 2 фракций, т.е. на свободные гуминовые кислоты и гуматы кальция. Среди фульвокислот также преобладающими являются 1 и 2 фракции, представленные формами, связанными со свободными гуминовыми кислотами и с гуматами кальция. Количество подвижных фульвокислот (фракция 1а) невелико — около 3% от общего органического углерода. Количество негидролизуемых форм гумуса (гуминов) невелико, оно составляет 23-25 % от суммы органических веществ. Сравнение полученных результатов с имеющимся массивом данных по современным почвам (рецентной основой) показало, что подобный состав гумусовых веществ характерен для почв степных ландшафтов (рис. 5). Гумус почв, погребенных под курганами переходной ямно-полтавкинской культуры, датируемой временем около 4500 л.н. (ключевой участок III, курган №3 могильника Учетвский I), отличается от описанного выше несколько меньшей гуматностью и более неоднородными по глубине характеристиками его состава.
Гуминовые кислоты, тем не менее, остаются преобладающим компонентом гумуса, их количество составляет 47-52 % от органического углерода. Доля фульвокислот колеблется в пределах от 21 до 29 %, а отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот составляет в этих почвах 1,7-2,3. Можно зафиксировать два образца с относительно повышенной гуматностью, в которых отношение Спс Сфк составляет 2,2 и 2,3, в остальных образцах величина этого показателя несколько меньше (табл. 16). Среди гуминовых кислот преобладают гумусовые вещества 1 и 2 фракций, а доля ПС, связанных с глинистыми минералами (фракция 3) существенно МеНЬШе, ХОТЯ В СЛОЯХ С ПОНИЖеННОЙ ВеЛИЧИНОЙ ОТНОШеНИЯ СпсіСфк можно заметить возрастание относительного содержания последних. Фракционный состав фульвокислот в целом аналогичен описанному выше для более древних почв, однако, в образцах с относительно повышенной фульватностью гумуса заметно увеличение содержания подвижных фульвокислот (фракции 1 а) и уменьшение форм, связанных с гуминовыми кислотами 3 фракции. Количество гуминов незначительно колеблется от образца к образцу, составляя 21-29 % от массы гумусовых веществ погребенных почв.
Согласно диагностике по составу гумуса (рис.5), этот состав гумуса соответствует таковому для почв степных ландшафтов, который формируется под влиянием процессов с преобладанием гумусообразования и гумусонакопления. Групповой состав гумуса почв, погребенных под курганами полтав-кинской археологической культуры в период 4500-4000 л.н. (ключевой участок 1: курганы №1,2 и 3 могильника Красносамарский IV), характеризуется преобладанием гуминовых кислот (39-50 % от общего органического углерода). Отношение Спс Сфк изменяется в разных образцах от 1,3 до 1,9, а доля фульвокислот составляет 22-30 % от органического вещества. Среди гуминовых кислот преобладающими фракциями являются 1 и 2, составляющие в сумме 70-90 % от этого компонента гумуса. Свободные фульвокислоты выделяются из изученных образцов в количестве 4-12 % от органического углерода, при этом их возрастание, как правило, не связано с изменением других характеристик фракционно-группового состава гумуса. Доля фракции 3, то есть фульвокислот, связанных в комплексы с наиболее прочной фракцией гуминовых кислот, невелика — всего 1-4 % от общего содержания органического вещества (3-18% от общей суммы фульвокислот), при этом в некоторых образцах с повышенным отношением Спс. Сф наблюдается уменьшение этой фракции ФК. Наибольшая доля среди фульвокислот приходится на фракции 1 и 2. Количество негидролизуемых форм гумуса в значительной степени колеблется среди образцов почв рассматриваемого возраста, изменяясь от 20 до 47 % от общего органического углерода. Все показания состава
Изменение состава гумуса почв и условий почвообразования при естественной смене природной среды
Вопрос изменения почв в меняющихся условиях климата, растительности и других факторов почвообразования представляет значительный интерес как при решении вопросов, связанных с глобальным их изменением, так и более частных вопросов проблемы взаимоотношений человека и природной среды. Проследить эволюцию типов и условий почвообразования на определенной территории способствуют почвы, погребенные под курганами и таким образом датированные. Сравнение их свойств, учитывая сформулированный В.В. Докучаевым закон о связи факторов почвообразования со свойствами почв, позволяет выявить тренд изменения природных условий. По данным изучения состава гумуса почв, погребенных под разновозрастными курганами, а также соотношения основных элементов в гуминовых кислотах, выделенных из почв хроноряда, охватывающего ранний и средний суббореальный период, можно характеризовать условия почвообразования в разные временные эпохи и направленность их изменения в течение этого времени. Сравниваемые почвы, погребенные под курганами, охватывают период от 5000 л.н. до 3000 л.н. и представляют собой следующий хроноряд: . 5000-4500 л.н. - 4500 л.н. -» 4500-4000 л.н. - 3900-3700 л.н. -» 3700-3500 л.н. Состав гумуса и соотношение элементов в гуминовых кислотах этого ряда почв подробно охарактеризованы в главе 6.
Сравнение полученных результатов позволило выявить некоторые закономерности изменения состава гумуса и свойств почв, а также реконструированных на основе этих показателей педогумусовым методом условий природной среды, то есть условий почвообразования. Все приведенные закономерности и тренды в данной главе выведены на основе усредненных данных. В среднем содержание гуминовых кислот в почвах изученных временных отрезков можно охарактеризовать следующим образом: максимальное количество гуминовых кислот выявлено в почвах, погребенных около 5000 л.н. под курганами ямной культуры; близкое их количество обнаружено в почвах, погребенных около 4500 л.н. под курганами ямно-полтавкинской переходной эпохи в конце существования ямной культуры; в почвах, погребенных под курганами полтавкинской культуры (4500-4500 л.н.) и потаповского культурного типа происходит дальнейшее снижение содержания гуминовых кислот, и наименьшее их количество отмечается в почвах, погребенных 3900-3700 л.н., под курганами потаповского культурного типа; в дальнейшем в более позднее время, сопоставимое с периодом 3700-3500 л.н., в погребенных почвах срубной эпохи снова происходит заметное увеличение количества гуминовых кислот, однако в целом их меньше, чем в почвах наиболее ранних периодов — погребенных в период 5000-4500 л.н. Содержание фульвокислот в погребенных почвах исследуемого хроно-ряда характеризуется изменениями, обратными содержанию гуминовых кислот. Наименьшее их количество обнаруживается в почвах, погребенных под курганами ямной культуры (5000-4500 л.н.), затем происходит постепенное возрастание их числа к периоду существования потаповского культурного типа (3900-3700 л.н.), а потом снова снижение — в почвах, погребенных 3700-3500 л.н. под курганами срубной культуры. Ход изменения содержания сумм гуминовых кислот и фульвокислот в погребенных почвах изученного хроноряда представлен на рисунке 7.
Направленность изменения Спс:СфК в изученных погребенных почвах идет подобно ходу изменения содержания гуминовых кислот в составе гумуса (рис. 8). В почвах, погребенных под курганами ямной культуры (5000-4500 л.н.), соотношение Спс .Сфк максимально, затем происходит его постепенное снижение в почвах ямно-полтавкинского переходного периода (4500 л.н.) и во время существования полтавкинской культуры (4500-4000 л.н.). Было определено соотношение водорода и углерода в макромолекулах гуминовых кислот почв, погребенных под курганами и почв поселений, ис пытавших антропогенное воздействие и не изолированных, как предыдущие, Современные фоновые черноземы характеризуются Н/С достигающей 0,8, что в целом характерно для почв степных ландшафтов умеренно-засушливого климата. В почвах изученного хроноряда данный показатель изменяется следующим образом. В гуминовых кислотах, выделенных из почв периода существования в Самарском Поволжье племен ямной культуры, ямно-полтавкинской и пол-тавкинской культур бронзового века (периоды 5000-4500 л.н.; 4500 л.н. и 4500-4000 л.н.), отношение Н/С заметно меньше и в целом мало отличаются между собой. Такой уровень показателей присущ также почвам степных ландшафтов, но более южных вариантов, чем современные. В гуминовых кислотах почв из-под курганов потаповского культурного типа (периода 3900-3700 л.н.), отмечается увеличение абсолютных величин данного показателя где он близок к значению Н/С в современных черноземах. В гуминовых кислотах, выделенных из почв, погребенных под курганами срубной культуры, отмечается относительное уменьшение данного отношения (рис. 9). Таким образом, в целом гуминовые кислоты всех погребенных почв имеют величины Н/С, характерные для почв степного ряда, но разной степени увлажнения. Почвы, сформированные в раннем суббореале (5000-4000 л.н.) относятся к более южным вариантам степных почв, так же как и почвы, сформированные в период обитания человека срубной культуры в Самарском Поволжье. Что касается периода существования населения потаповского культурного типа, то, по-видимому, почвы этого периода формировались в условиях более близких к современным, чем предыдущие.
Полученные материалы по составу гумуса и соотношению основных элементов в макромолекулах гуминовых кислот были проанализированы с помощью диагностических полей, построенных по методу В.Р. Волобуева (1963) в координатах углерод гуминовых кислот: углерод фульвокислот. Анализ результатов показал (рис. 10), что почвы под курганами ямной, ямно-полтавкинской и полтавкинской культур, а также времени существования человека срубной культуры имеют хотя и индивидуальные, но близкие поля распределения показателей состава гумуса, которые в целом не выходят за пределы диагностического поля современных степных ландшафтов Самарского Поволжья и прилегающих территорий (см. рис. 2, глава 6.1). Почвы, погребенные под курганами потаповского культурного типа, по соотношению основных компонентов гумуса попадают в диагностическое поле лесостепных ландшафтов.
Учитывая характеристики элементного состава макромолекул гумино-вых кислот, одним из основных показателей которого, как было отмечено ранее, является Н/С, эти почвы могли формироваться на самой южной границе переходной зоны от степи к лесостепи под типичными степными растительными ассоциациями и при климате, мало отличающемся от современного. Была предпринята также попытка проведения диагностики палеопри-родных условий изученных временных срезов при помощи метода, предложенного Д.С. Орловым с соавт. (1980). Диагностика состоит в определении расположения показателя состава гумуса (отношения Сгк .Сф по средним данным) на кривой, предложенной авторами. При этом, по мнению авторов, можно определить соответствие отношения Спс .Сфк типу почвы (рис. 11). Из рисунка 11 видно, что показатель Спс:СфК почвы, погребенной под курганами ямной культуры 5000-4500 л.н. (1) соответствует, согласно диагностической кривой черноземам типичным, более молодые по времени (4500-4000 л.н.) полтавкинские - черноземам выщелоченным, под курганами потаповского культурного типа - серым лесным. Что касается отношения Сгк:Сфк в наиболее молодых в исследованном хроноряду почвах, погребенных под курганами срубной археологической культуры 3700-3500 л.н., то следует разделять параметры, характеризующие почвы, существовавшие на территории умеренно-засушливой степи (56) и сухой степи (5а). Они, согласно диагностической кривой, соответствуют черноземам выщелоченным (северный вариант - 5а) или каштановым почвам (56). Проведенная диагностика не соответствует морфогенетическим признакам почв, а также составу и соотношению элементов гуминовых кислот. Различия реконструированных условий находится в пределах подзоны. Подобное отклонение отмечала при реконструкции палеоприродной среды для плейстоценового периода Н.В. Вашукевич (1996). Нам представляется, что введение поправок, учитывающих использование единых методов изучения гумуса (или Пономаревой-Плотниковой, или Кононовой-Бельчиковой) поможет ликвидировать это несоответствие.
