 |
|
|
ПАЛЕОКРИОГЕНЕЗ, ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ И ЗЕМЛЕДЕЛИЕ |
Глава 5 СМОЛЕНСКИЙ КЛЮЧЕВОЙ РАЙОН
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
Орографически территория относится к Смоленско-Московской возвышенности, где она расчленена глубокими долинами рек, балками и оврагами. В районе исследований поверхность возвышенности имеет общий наклон с северо-запада на юго-восток к долине р. Днепр и имеет абсолютные отметки 220-260 м.
В климатическом отношении район относится к обширной умеренно-континенталь- ной области Русской равнины с умеренно теплым и влажным климатом. Температура января составляет -8,5°С, температура июля - +17,0°С при среднегодовом количестве атмосферных осадков 600-650 мм (Агроклиматические ресурсы..., 1970). Теплый период с температурой более 10° длится около 4,5 месяцев с суммой среднесуточных температур 2200-2350°. Количество осадков существенно превышает испаряемость, поэтому значение гидротермического коэффициента превышает 1. При этом более 50% годового количества осадков приходится на летний период, что в условиях развития лёссовых пород способствует активизации эрозионных процессов.
Согласно геоботаническому районированию Европейской части данная территория отнесена к подзоне широколиственно-еловых подтаежных лесов, где в доагрикуль- турный период в естественных ценозах наряду с елью присутствовали такие широколиственные породы как дуб, липа, вяз (Растительность..., 1972). В настоящее время леса почти полностью сведены и среди массивов распаханных земель встречаются только небольшие участки смешанных, или березовых лесов, чередующихся с участками суходольных лугов. По данным почвенно-агрохимического районирования Нечерноземного центра район относится к Смоленско-Московскому округу подзоны дерново- подзолистых почв, бедных подвижными фосфором и калием (Агрохимическая характеристика..., 1972). Разнообразие почв с разными генетическими и агропроизводствен- ными свойствами создает яркую мелкоконтурную пространственную вариабельность современного почвенного покрова. Имеются указания (Григорьев, Синицына, 1970; Маймусов, 1970), что основным фактором неоднородности почвенного покрова в подзоне дерново-подзолистых почв на лёссовых и лёссовидных породах является западинный микрорельеф. Отрицательное воздействие на продуктивность полей оказывают крупные западины, постоянно избыточно увлажненные, нередко заболоченные. По данным А.Н. Тюрюканова и Т.Л. Быстрицкой (1971) почвы со вторым гумусовым горизонтом встречаются довольно часто, но не образуют сплошных массивов; в основном, они распространены на выровненных возвышенных участках, где, как правило, они приурочены к депрессиям микрорельефа, а также на террасированных- или вогнутых частях длинных склонов, по днищам широких лощин.
Ключевой участок у д. Кучино
Геоморфологические условия педогенеза и строение почвенного покрова. Участок находится в Смоленском районе Смоленской области у д. Кучино, приблизительно в 20 км к юго-востоку от г. Смоленска и расположен на водораздельном плато в пределах пологоволнистой моренной равнины с покровом лёссовидных суглинков в зоне развития краевых образований московского оледенения (Величко и др., 1982). Для участка характерно чередование относительно выровненных поверхностей и крупных холмов и гряд с относительными превышениями до 25 м, которые образуют дугу, относящуюся к глинковско-магарецкой полосе образований (Погуляев, 1956). Напорно-аккумулятивные гряды преимущественно вытянуты с северо-запада на юго- восток.
Нижний и средний плейстоцен представлен, в основном, тремя горизонтами морен, разделенных водно-ледниковыми и местами межледниковыми отложениями. Нижняя морена, сохранившаяся главным образом в погребенных долинах, относится большинством авторов к окскому оледенению, а две вышележащие - к днепровскому оледенению с московской стадией. Водораздельные пространства, как правило, сложены московской мореной, которая обуславливает все особенности мезорельефа междуречий. Местами морена перекрыта водно-ледниковыми отложениями, а в долинах рек аллювием третьей или второй надпойменной террас. В пределах выровненных водораздельных пространств ледниковые отложения перекрываются позднеплейстоценовой лёссово-почвенной серией, в основании которой залегают фрагменты мезинского почвенного комплекса, нарушенного криогенными деформациями смоленского криогенного горизонта. Верхняя часть, как правило, содержит клиновидные структуры полигональных систем ярославского криогенного горизонта. Мощность толщи различна: обычно она не превышает 2-3 м, увеличиваясь местами до 5-6 м.
Позднеплейстоценовые отложения исследовались в рассматриваемом ключевом районе одним из авторов (Величко, 1961). Здесь в карьере кирпичного завода на южной окраине г. Смоленска в основании толщи валдайских лёссовидных отложений были обнаружены остатки ископаемых почв мезинского комплекса, деформированных мерзлотными процессами смоленского криогенного горизонта. Гумусовый горизонт А1 крутицкой фазы представлен здесь лишь отдельными темными линзами, ниже прослеживаются элементы иллювиального В горизонта почвы салынской фазы в виде сильно ожелезненной супеси с характерной мелкоореховатой структурой и следами белесой присыпки. Валдайская лёссовидная толща нарушена мощными мерзлотными деформациями - псевдоморфозами по повторно-жильным льдам мощностью до 3-5 м. Установлена система крупных полигонов диаметром до 10-15 м (см. 3).
Морфологически палеокриогенный микрорельеф выражен на участке не всегда отчетливо. Преобладает слитный бугристо-западинный тип микрорельефа, на фоне которого выделяются более четко оформленные термокарстовые западины размером до 50-70 м в диаметре. Для микрорельефа характерны небольшие микроперепады высот между вершинами бугров и днищами западин, они составляют величины порядка 1 м.
Для территории участка хорошо прослеживается неоднородность почвенного покрова. Она фиксируется как при визуальных наблюдениях, так и на аэроснимках в виде сочетания темно-серых пятен по западинам и ложбинам и светлоокрашенных по повышенным элементам микрорельефа.
Изучение строения толщи четвертичных отложений проводилось в карьере "Смоленский", расположенном в 3 км к западу от д. Кучино. Ниже приводится описание разреза юго-западной части карьера, где стенка карьера подрезает обширную западину.
В разрезе вскрыта голоценовая почва очень сложного строения.
Наносной слой (при выработке бульдозером). Состоит из гумусироваиного материала, супеси серой, пронизанной корнями растений. Переход по плотности. Гд. 0,2 м А Г. Супесь гумусированная, серая, неоднородная по окраске: с сизыми пятнами, с пятнами ржавого ожелезиения. Гл. 0,43 м [Ah]. Супесь темно-серая, сильногумусироваииая, с более темными включениями с горизонтальной делимостью, с белесой присыпкой по граням структурных отдельностей. Нижний контакт резкий по цвету, неровный, языковатый. Гл. 0,75 м А2(. Белесо-серая супесь, пятнистая с бурыми и ржавыми пятнами, железистыми ортштейнами, пятнами и прожилками гумусированносги. Гл. 0,87 м В,1. Суглинок бурый, плотный, комковато-зернистый, с ячеистой текстурой, по граням структурных отдельностей - белесая присыпка. Белесый материал проникает по трещинам, пористый. Отмечаются гумусовые кутаны и большое количество Fe-Mn стяжений. Гл. 1,3 м В,2. Суглинок несколько более светлый, бурый, отмечено увеличение количества мелких (1-2 см) горизонтальных палевых линзочек тонкой супеси. Большое количество темно-серых, почти серых Fe-Mn примазок. Гл. 1,77 м
Суглинок пестро окрашенный: бурый с многочисленными белесыми горизонтами и субгоризонтальными линзочками палевого материала. Предполагается, что в этой части вскрыт боковой контакт криогенной структуры. Встречаются также вертикальные трещины шириной до 1 см, заполненные гумусировапмым материалом. На том же уровне, несколько правее, отмечены пятна ожелезнеиия, Fe-Mn пунктация. Переход в нижележащий горизонт заметен по цвету, литологии. Гл. 2,45 м Глина (суглинок тяжелый) серо-сизая с многочисленными пятнами ржавого и светлобурого ожелезиения - "кольца Лизеганга", Fe-Mn пунктация, примазки.
Суглинок тяжелый, сизый, плотный, вязкий в верхних 0,1-0,15 м с яркими прослоями оранжевого ожелезиения. Отчетливо видна слоистость, на глубине 6,2-6,3 м отмечены линзы темнокоричневого торфа, сформировавшегося, вероятно, во время микулинского межледниковья. Нижний контакт четкий. Гл. 6,6 м
Песок крупнозернистый, ожелезненный, с включениями гравия, прослоями бурого ожелезиения. Нижний контакт волнистый, четкий. Видимая гл. 7,2 м
Изучение строения толщи четвертичных отложений, современных почвенных комбинаций и палеомерзлотных деформаций проводились в карьере Кучино, который вскрывает строение двух сближенных конечноморенных гряд. Центральные части гряд сложены песчано-гравийным материалом, перекрытым сплошным чехлом суглинков мощностью от 4 до 7 м.
В разрезах выделяются четыре основные пачки отложений, различных по возрасту и генезису: лёссовые отложения, озерные, мореноподобные и флювиогляциальные и основная (московская) морена. Наиболее полный разрез описан в юго-западной части карьера, где лёссовые и озерные отложения, расположенные над ледниковыми толщами, составляют 6,35 м, а в целом высота стенки достигает 20 м. В покровной толще повсеместно фиксируются крупные клиновидные структуры, достигающие по вертикали 5 м, по ширине 1,5-2,0 м и чередующиеся через 17-20 м (32).
В карьере у д. Кучино было прослежено строение почвенных профилей и их вариабельность на большом протяжении. Детально были изучены три разреза, приуроченные к различным элементам палеокриогенного микрорельефа: разрез П-80-1, заложенный на блоковой части; разрез II-80-la - в осевой части крупной криогенной структуры; разрез 4-82 - в западине.
Приводим описание разреза II-80-1, характеризующего фоновые почвы и ненарушенные мерзлотными деформациями вмещающие отложения: Ад. Дернина Гл. 0,05 м Апах. Супесь коричневато-светло-серая, непрочнокомковатая, пронизана корешками растений, имеются остатки древесных корней, пятнистая за счет слабой биогенной перерытости. Нижний контакт ясный, волнистый, кармановидный. Гл. 0,30 м А2. Белесовато-светло-серая супесь, плитчатая, с ортштейнами и примазками ожелезиения, имеются червороины и кротовины (редкие), неясно выраженные гнезда темно-серой (сильногумусированной) супеси. Переход ясный, языковато-волнистый. Гл. 0,38 м А2В,. Супесь более плотная, неоднородная: языки белесоватого материала рассекают бурый, более тяжелый и плотный материал, четкая ореховато-призматическая структура, по граням агрегатов - обильная кремнеземистая присыпка. Нижний контакт четкий, заметен по исчезновению присыпки. Гл. 0,53 м В(1. Бурый легкий суглинок призматической структуры, по структурным отдельностям - тонкие темные глинистые пленки, обильная кремнеземистая присыпка по граням структурных отдельностей и стенкам крупных пор. Переход постепенный, по контакту бурые пятна ожелезиения. Гл. 1,05 м В[2(ВС). Более светлоокрашенная тяжелая супесь, тонкая, бесструктурная, линзовидно-слоистой текстуры, представленной чередованием горизонтально залегающих линз и прослоек белесоватой супеси и буроватого суглинка толщиной 5-8 мм при ширине до 1 см. Размер текстурных отдельностей увеличивается книзу. В стенке карьера видно, что концентрация прослоев пространственно изменчива, имеются языки гуму- сированного суглинка с охристыми ореолами оглеения вокруг них. Переход постепенный. Гл. 2,15 м С. Покровная слабо карбонатная супесь, пористая, столбчатая, с многочисленными гумусированными серыми н ожелезненными бурыми пятнами и примазками. Видимая гл. 3,50 м
Согласно морфологическому описанию, почва в данном разрезе относится к группе текстурно-дифференцированных почв с осветленным горизонтом на покровных отложениях. Обращают внимание признаки оглеения в основании почвенного профиля, четкая текстурная субгоризонтальная линзовидность, а также сложный характер осветленного горизонта А2 со слабо развитыми признаками темноцветности.
Материалы аналитических исследований подтверждают элювиально-иллювиальный характер дифференциации почвенного профиля. Почва развита на покровных отложениях с содержанием физической глины до 30% и с содержанием карбонатов кальция до 2-2,5%. Сам почвенный профиль от карбонатных солей полностью выщелочен. В осветленном горизонте А2 отмечается минимальное содержание илистой фракции - до 7,5%; максимум ила по сравнению с породой приурочен к горизонту В,1 - 22,9%. Следует учесть, что по распределению отдельных фракций гранулометрического состава изученная толща несколько неоднородна: так, например, карбонатные покровные отложения практически лишены грубых фракций, а в самом почвенном профиле довольно существенна фракция мелкого песка (4,0-8,8%). В гумусовом профиле отмечается максимум содержания гумуса в поверхностном горизонте - 1,99% и относительно резкое его убывание вниз по разрезу.
Второй вариант строения современной дневной почвы охарактеризован в осевой части древней мерзлотной структуры (разрез II-80-la). В разрезе выделяются следующие горизонты: А,. Дернина. Гл. 0,05 м Апаж. Супесь коричневато-серая, пылеватая, тонкая, пронизана корнеходами. Пятна биогенного происхождения 2-4 мм. Нижний контакт заметен по цвету. Гл. 0,12 м А1А2. Супесь тонкая, пылеватая. Пестрая по окраске, светло-серая до белесой, пронизана корнеходами и пятнами биогенной перерытости размером 0,5-2 см. Точки охристого ожелезиения размером 1-2 мм. Верхний и нижний контакты неправильные за счет перемятости. Вне центра западины горизонт выклинивается. Гл. 0,25 м [Ah], Супесь темно-серая с коричневатым оттенком, сильногумусированная, комковатая, сильно перерытая мезофауной, корнеходами диаметром 1-2 см. Есть кротовины диаметром до 10 см. За счет перерытости первичный цвет (темный) сохранился лишь пятнами. Нижняя часть горизонта осветлена за счет многочисленных пятен белесоватой супеси, по материалу сходной с вышележащим горизонтом. Для горизонта получена дата по 14С - 4,340±120 (ИГАН-463). Гл. 0,48 м А2. Супесь светло-серая до белесой, тонкая, пылеватая, местами с коричневатым оттенком, с тонкоплитчатой (листоватой) структурой. Размер листочков в среднем 1-2 мм. В нижней части зерна - ячеи бурой супеси 2-3 мм. Нижний контакт неправильный, нерезкий. В нижележащий слой заходят многочисленные прожилки и языки толщиной вверху до 10-12 см, на глубине 0,5 м сужающиеся до 1-2 см; в некоторых случаях видна связь языков с гумусовым горизонтом - иад ними опускается темный горизонт в виде следов землероев. Гл. 0,64 м В,1. Супесь более тяжелая (легкнй суглинок), темно-бурая с плитчатой структурой, толщина отдельностей 0,5-0,8 см, по отдельносгям - бурые железисто-глииисгые пленки и кремнеземистая присыпка, максимум ее содержания приурочен к верхней части горизонта. Нижний контакт нерезкий, заметен по появлению прожилок белесой супеси, образующей линзовндиую текстуру, свойственную на дайной глубине только периферическим зонам псевдоморфоз. Гл. 0,85 м В,2. Отличается от вышележащего горизонта наличием пятеи повышенной концентрации белесой оглеенной супеси. Гл. 1,10 м B, 3 (полосчатый). Тяжелая супесь, бурая, с многочисленными горизонтально-волнистыми линзами белесой супеси (песка), имеются охристые разводы ожелезнения. Нижний контакт кармановидный: шириной по верху до 0,5 м; по боковым краям горизонт замещается материалом нижележащего слоя. Гл. 1,45 м C. Более светлая супесь четко упорядоченной линзовидио-слоистой (полосчатой) текстуры, с многочисленными охристыми пятнами ожелезиения и примазками гумуса; по магистральным трещинам - глинистые натеки н кремнеземистая присыпка. Переход постепенный. Гл. 1,90 м Та же супесь, но усиливается оглеенность материала, что выражается в увеличении числа охристых и сизых пятеи, Fe-Mn концентраций и примазок, полосчатость выражена менее четко. Нижний контакт постепенный. Гл. 2,40 м Легкий суглинок, пестрый и неоднородный за счет пятнистого оглеення в приконтактной зоне клиновидной структуры с вмещающей толщей. Видимая гл. 3,00 м
Итак, по морфологическим признакам почва в разрезе, приуроченном к осевой части древней клиновидной структуры позднеплейстоценового возраста (разрез 11-80-1 а), существенно отличается от фоновой почвы ключевого участка (разрез II-80-1). Во-первых, здесь четко обособляется реликтовый темноцветный горизонт [Ah]. Во-вторых, в данном разрезе отмечается более сложное строение иллювиальной толщи и глубокая выщелоченность почвообразующей породы.
Так, по данным аналитических определений, вся толща почвообразующей породы в разрезе II-80-la выщелочена от карбонатных солей (в отличие от фоновых почв участка). Почва развита на легкосуглинистой породе с содержанием физической глины до 22-27%. Распределение в профиле элементов механического состава имеет ясный элювиально-иллювиальный характер, причем наименьшее содержание ила отмечается в осветленном горизонте А2, расположенном ниже горизонта [Ah] - 5,2%, а наибольшее содержание ила приурочено к средней части горизонта В,1 - 21,0%. Обращает внимание некоторое обогащение илом второго гумусово-аккумулятивного горизонта [Ah] - до 10,7%. Сложный характер имеет гумусовый профиль данного разреза. В горизонте А11ах содержание гумуса достигает 3,09%, в подгумусовом горизонте А1А2 оно существенно уменьшается - до 1,08% и затем на глубине около 50 см в темноцветном реликтовом горизонте [Ah] увеличивается почти в два раза - 2,13%. Нижняя часть профиля, включая горизонты А2, В„ ВС, С, содержит весьма малое количество органического вещества - от 0,2 до 0,4% гумуса.
Разрез 4-82 заложен в термокарстовой западине, где хорошо сохранились лёссово- покровные отложения, на которых сформировалась голоценовая почва. По всей обнаженной стенке ниже дернины и поверхностного гумусового горизонта здесь прослеживается осветленный горизонт А2 и хорошо выраженнный реликтовый гумусовый горизонт [Ah]. Его радиоуглеродный возраст, определенный по сумме гуминовых кислот в радиоуглеродной лаборатории ИГ РАН - 5110±50 (ИГАН-540). Ниже него выделяется почва более ранней стадии педогенеза с хорошо дифференцированным на А2-В,1-В,2 профилем. Приводим описание полигенетической голоценовой почвы в разрезе 4-82, сделанное при участии А.И. Цацкина. Ал. Дернина, представленная серой супесью. Пронизана корнями, рыхлая. Переход книзу по цвету, плотности, количеству корней. Гл. 0,05 м А1. Серый, рыхлый, супесчаный, много корней. Гл. 0,14 м А2е. Светло-серый, супесчаный, более плотный, с обильными новообразованиями железа, желто-бурого цвета, мелкопористый, есть корни, тонкоплитчатый: d нижней части приобретает коричневый оттенок. Переход к нижележащему слою неровный за счет биогенной перерытости. Гл. 0,29 м [Ah], Темно-серый, сильногумусированный, комковато-зернистой структуры, супесчаный. Сильная биогенная переработка, отмечаются включения белесого материала, особенно увеличивающиеся в нижней части слоя. Нижний контакт неровный, карманообразный.Гл. 0,64 м А2. Светло-серый, белесоватый, с четко выраженной горизонтально-волнистой текстурой, образованной чередованием белесых светлых прослоев толщиной 2-3 мм и буровато-серых, толщиной 1-3 мм. Есть немногочисленные бурые железистые новообразования. Переход в нижележащий горизонт четкий. Гл. 0,89 м В,1. Темно-бурый суглинок комковато-ореховатый с плитчатой делимостью на срезе. Обилие белесой присыпки по граням структурных отдельностей, по вертикальным трещинам (от корней); есть темно-бурые глянцевые пленки по граням. Переход в нижележащий горизонт постепенный, заметен по цвету. Гл. 1,06 м В,2. Суглинок более светлый, чем,предыдущий. Менее выраженная структура. Много мелких (1-2 мм) белесых точечных включений. Книзу количество белесоватых включений увеличивается. Гл. 1.37 м В,3. Светло-бурый с сизовато-палевым оттенком суглинок. Отмечается обилие белесых и черных (железисто-марганцовистых) включений, бурых диффузных новообразований железа. Переход в нижележащий горизонт по увеличению числа железисто-марганцовистых конкреций, усилению сизоватого оттенка. Гл. 1,63 м Палево-сизый суглинок, плотноватый, с обилием железисто-марганцовнстых включений. В нижних 0,25 м субгоризонтальиые прослои, состоящие из пятнистых скоплении органики. В слое много желто-бурых субгоризонтальных линзочек и прослоев ожелезнения. Вблизи корнеходов сизое оглеение. Имеются горизонтальные прожилки оглеения. Переход в нижележащий горизонт постепенный. Гл. 2,08 м Суглинок сизо-палевый, неоднородный, с обилием сизых субгоризонтальных прослоев н пятеи оглеения, охристых субгоризонтальных прослоев толщиной 2-3 см. Много точечных железисто-марганцевых включений и органики. Есть магистральные трещины, оглеенные по стенкам. Видимая гл. 3,0 м Микроморфология и состав гумуса. Микроморфологические исследования, также как и строение профиля, свидетельствуют о сложном полигенетическом педогенезе на протяжении голоцена в данном районе. В шлифе, приготовленном из дернового поверхностного горизонта, окраска почвы в шлифе буровато-коричневая с сероватым оттенком. Почвенная масса слабо агрегирована. Агрегаты крупные, 1-го порядка, с рыхлой упаковкой основы. Основа - пылевато-глинисто-гумусовая. Плазма - изотропная. Распределение гумуса неоднородное, имеются комковатые темно-бурые скопления, включения бурых лигниноподобных и черных углеподобных изотропных растительных остатков. Встречаются редкие железистые новообразования типа микроортштейнов.
В залегающем ниже осветленном горизонте (A2g) окраска почвенной массы неоднородная; в основном бурая - за счет глинисто-органической плазмы: на этом фоне встречаются более светлые обезыленные микроучастки. Характерны микролистоватые отдельности. Поры - межагрегатные, полые. Плазма - бурая, глинисто-гумусо- во-пылеватая, изотропная. Имеются железисто-марганцовистые темно-бурые скопления типа плотных микроортштейнов. Встречаются обугленные растительные остатки. Характерно отсутствие натечных форм оптически ориентированных глин.
Наличие осветленных микроучастков наряду с железистыми стяжениями, очевидно, свидетельствует о внутригоризонтальном перераспределении вещества в связи с процессами переувлажнения. В [Ah] горизонте общее микросгроение крупноагрегированное, агрегаты 1-го порядка. Внутри агрегатов микростроение рыхловатое, имеются внутриагрегатные поры. Основа - пылевато-глинисто-гумусовая. Плазма - глинисто-гумусовая, темно-бурая, комковатая, изотропная, встречаются крупные (0,1-0,2 мм) комковатые обособления темно-бурого органического вещества и темно-серые и темно-бурые железисто- марганцовистые и железистые обособления. Натеки иллювиирования отсутствуют. В горизонте А2, залегающем непосредственно ниже горизонта [Ah], отмечается неоднородность в микростроении почвенной массы. На фоне преобладающих светлосерых (до белесых) микроучастков выделяются буроокрашенные. Отмечается агреги- рованность, агрегаты неправильных очертаний с плотной упаковкой основы. Основа - глинисто-пылевая. Плазма - изотропная, глинистая. Поры межагрегатные, внутри- агрегатные округлые. Встречаются гумусированные натеки, в основе - обломки бурых глинистых натеков; темно-бурые, непрозрачные, плотные, округлые и рыхлые хлопьевидные железистые обособления.
В образце из верхней части иллювиального горизонта цвет почвенной массы в шлифе светло-бурый до бурого. Агрегированность массы - блочная. Поры - каналь- цевые и округлые биогенные. Основа - пылевато-глинистая. Плазма обогащена гидроокислами железа. Очень много глинистых, железисто-глинистых натеков. В основе встречаются обломки бурых натеков.
В образце из средней части горизонта почвенная масса плотно упакована, не агрегирована. Основа - глинисто-пылеватая. На отдельных микроучастках имеется пропитка основы бурыми гидроокислами железа и их округлые обособления. Много разнообразных по форме, слоистых и неслоистых глинистых натеков с примесью гумусово-глинистых. По порам имеются тонкие глинистые пленки. С глубиной (гор. ВЗ) окраска почвенной массы становится более светлой. Здесь выделяются белесые, с преобладанием пылеватого материала микрозоны удлиненного габитуса, разделенные более буроокрашенными за счет увеличения содержания ожелезненной плазмы. Встречаются железистые натеки по порам, обломки натеков в основе. Разнообразные по составу натеки прослеживаются до основания разреза, т.е. до глубины 3,0 м при нарастании общего белесого фона основы.
Групповой состав гумуса в разрезе 4-82 по данным О.А. Чичаговой свойственен гумусовому профилю дерново-подзолистых почв: в горизонтах А1 и А2 - фульватный состав с высоким содержанием 1 фракции ГК и увеличением содержания агрессивной 1а фракции ФК в горизонте A2g, с довольно высоким негидролизуемым остатком (48- 51%), характерной для данного гумуса оптической плотностью ГК ('EJEf, = 3,5-3,6). Состав гумуса горизонта [А(,] говорит о наличии здесь совершенно иного типа гумуса: увеличивается содержание углерода, гуматный тип [Сгк/Сфк = 3,1). В группе ГК преобладает 1-я фракция - подвижных ГК. Отношение Сгк/Сфк характерно для реликтовых горизонтов среднеголоценового возраста юга лесной зоны.
Строение профиля, микростроение, результаты определения физико-химических свойств свидетельствуют о сложной истории формирования почвенного профиля в течение голоцена, которая более детально фиксируется в условиях западин. Как в основном разрезе, приуроченном к центральной части клиновидной мерзлотной структуры (разрез II-80-la), так и в разрезе западины (разрез 4-82) в почвенном профиле прослеживается погребенный [А(,] гумусовый горизонт, который является маркирующим. Его возраст 14С 4340±120 (ИГАН-540) - в разрезе II-80-la и 5110±50 (ИГАН-550) в разрезе 4-82. Эти даты достаточно близки между собой и свидетельствуют о том, что время формирования второго гумусового горизонта относится ко второй половине атлантического периода - началу суббореала, т.е. совпадает с датами, полученными для вторых гумусовых горизонтов, развитых по западинам в районах распространения РКМ в пределах ключевых районов, также характеризуемых в данной монографии. Выше в обоих разрезах под дерниной и современным гумусовым горизонтом залегает осветленный горизонт, несколько обедненный окислами железа и аллюминия. Некоторая осветленность почвенной массы, наличие железистых сегрегаций наряду с отсутствием натечных образований свидетельствует, по-видимому, о том, что дифференциация приповерхностной части профиля происходила за счет процессов оглеения.
Стадии педогенеза
Вариабельность, обусловленная РКМ. Проведенные исследования позволяют выявить признаки следующих процессов педогенеза, дифференцированных во времени: I - первая половина голоцена - лессиваж, оглеение; II - атлантическая - интенсивное гумусонакопление лугового типа (около 5 тыс. лет назад); III - суббореал - усиление процессов поверхностного оглеения.
Таким образом, пятнистость почвенного покрова определяется различными почвенными комбинациями. Строение профилей, составляющих структуру почвенного покрова определяется тем, к какому элементу палеокриогенного комплекса приурочен почвенный профиль.
Разрез, приуроченный к центральной части блока-полигона, позволил выяснить строение почвенных профилей вне зоны псевдоморфозы. Поздневалдайский возраст покровной толщи, на которой здесь развиты почвы, подтверждается радиоуглеродной датой из подстилающих озерных осадков - 24120±350 (ИГАН-398а). В разрезах блоков реликтовый темноцветный горизонт отсутствует. Здесь на поверхность часто выходит горизонт А2, что способствует образованию светлоокрашенных участков. Из приведенных выше характеристик видно, что наиболее сложное строение почвы имеют в разрезах межблочных ложбин и термокарстовых западин. В этих условиях ниже иллювиального горизонта современной почвы фиксируются крупные мерзлотные структуры, которые имеют отчетливые клиновидные очертания. Приконтактовая зона структур осложнена системой микросбросов, вмещающие слои также сложно отгибаются кверху с последующим прогибанием к осевой части структур. Все особенности морфологии изученных структур позволяют диагностировать их как псевдоморфозы по повторно-жильным льдам, развивавшимся в условиях северной зоны многолетней мерзлоты.
Стратиграфическое положение и радиоуглеродные датировки позволяют отнести данную систему структур к ярославскому криогенному горизонту, ее фазе "а", т.е. сопоставить время их развития с наиболее суровыми климатическими условиями на заключительном этапе позднего плейстоцена. Проведенные палеокриолитологические наблюдения не подтверждают ранее высказанного мнения (Кузнецова, 1972) о слабой выраженности клиновидных структур в покровных отложениях центральных районов Русской равнины и вывод об их генезисе как об изначально-грунтовых жилах.
Почвы, приуроченные к верхним частям мерзлотных структур, имеют наиболее сложное строение. Наличие здесь темноцветного реликтового горизонта в сочетании с современным гумусовым горизонтом определяют темную окраску почв в межблочных ложбинах и западинах. Формирование реликтового темноцветного горизонта относится к середине голоцена (вторая половина атлантического периода), а в первую половину голоцена происходило образование реликтовой почвы с четко дифференцированным по элювиально-иллювиальному типу профилем. Можно предположить, что своеобразная полосчатость иллювиального горизонта является унаследованным текстурным признаком, связанным с перераспределением минеральной массы в условиях сезонного промерзания и протаивания в конце позднеледниковья и начале голоцена.
Пространственная дифференциация агрохимических свойств
Для оценки пространственного варьирования свойств почв, определяющих их плодородие, было проведено агрохимическое обследование, для чего был выбран участок размером примерно 0,7 га с размерами сторон 100x70 м. Участок агрохимического опробования был заложен на площади, наиболее типичной для изучения проявления пятнистости почвенного покрова. На участке выделяются четыре бугра-блока, разделяющиеся не очень отчетливо выраженными межблочными ложбинами. Блокам на пашне соответствуют округлой формы осветленные пятна диаметром 20-25 м. Ширина межблочных ложбинных зон изменяется от 5 до 15 м. Перепады высот между центрами блоков и осевыми частями межблочий не превышают несколько дм.
Для изучения строения почв и свойств материнских пород иа участке, где проводилось агрохимическое опробование, проводилось разведочное шнековое бурение до глубины 2 м, с отбором образцов в среднем на глубинах 0,5; 1,0 и 1,5 м. По данным бурения выявляются некоторые отличия в свойствах почв, расположенных на разных элементах потяжинного бугристо-западинного микрорельефа, что подтверждает ранее выявленные закономерности пространственной вариабельности почв по данным изучения структуры современного почвенного покрова в карьере Кучино. Почвам на разных элементах плеокриогенного комплекса свойственна четкая дифференциация на генетические горизонты по элювиально-иллювиальному типу. Ниже гумусового горизонта А|1ах выделяется осветленный обезыленный горизонт А2 мощностью 10— 15 см, переходящий в нижележащий иллювиально-глинистый подгоризонт в виде затеков и языков. Почвенный профиль вплоть до верхней части материнских пород полностью выщелочен от карбонатов. Единственное отличие в морфологической организации почв в пределах данного участка - появление темноцветного (реликтового) горизонта [А(,] ниже современного Апи в потяжине микрорельефа. Наличие реликтового темноцветного горизонта в почве в условиях отрицательной формы микрорельефа четко видно по данным определения гумуса и азота в профиле. В почве блока-бугра гумусовый профиль характеризуется максимальным накоплением органического вещества в поверхностном горизонте (2,23% гумуса и 0,11% азота) и постепенным падением его содержания с глубиной до 0,3-0,6% гумуса и 0,03-0,04% азота. Иное распределение гумуса с глубиной мы видим в почве потяжины. Здесь ниже пахотного горизонта с содержанием гумуса до 2,92% располагается темноцветный горизонт с содержанием гумуса 2,77% и азота 0,091%. Ниже происходит резкое уменьшение содержания гумуса, а затем постепенное его убывание к основанию почвенного профиля. Таким образом, мощность гумусовой толщи существенно увеличивается по сравнению с почвой бугра-блока.
В пятнах-блоках содержание гумуса колеблется в пределах от 0,9% до 3,7%, а в межблочных зонах содержание гумуса составляет от 1,59% до 3,7%. Разброс величин содержания гумуса по площади в пределах опытного полигона настолько велик, что мы попытались провести сравнение для конкретных сочетаний межблочий и пятен- блоков. Для проверки гипотезы о статистической значимости различий выделенных контуров по содержанию гумуса мы воспользовались /-критерием Стьюдента. Величина критерия достоверности рассчитывалась между разными генеральными совокупностями по формуле (Математическая статистика, 1981).
При сравнении среднего содержания гумуса в межблочной зоне (2,60%) и среднего содержания гумуса в пределах блочного пятна "А" (2,13%) было получено значение величины нормированной разности равное 2,567. В этом случае критическое значение Стьюдента равно 2,045 при вероятности 0,95 и числе степеней свободы К = 30. Поскольку при данных условиях найденное значение нормированной разности (2,567) превышает критическое значение (2,045), то можно с вероятностью 0,95 считать расхождение средних неслучайным (значимым).
Приведем результаты вычислений по другим контурам. Так, сравнение пятна-блока "В" и межблочной зоны показывает следующее. Среднее содержание гумуса равно 2,60% при величине дисперсности равной 0,2507. Фактическое значение критерия достоверности составляет 0,383, что значительно ниже критического значения при любых уровнях значимости. И, следовательно, различия в содержании гумуса в данном случае между пятном "В" и межблочной зоной нельзя считать существенными (значимыми). Такой же результат получен при сравнении пятна-блока "С" (среднее содержание гумуса равно 2,37% при дисперсии 0,4696) и межблочной зоны. Фактическое значение нормированной разности составляет 0,889 и, таким образом, различия в содержании гумуса в почвах пятна-блока и межблочий незначимы.
На основании статистической обработки данных пространственного распределения содержания гумуса в пахотном поверхностном горизонте почв в пределах опытного полигона у д. Кучино можно сделать вывод о том, что различия контуров по гумусированности здесь не столь резкие, как на участке у с. Голубча в Трубчевском ключевом районе. Однако в целом, при невысоком содержании органического углерода в почвах данного района, и при том, что блочные осветленные пятна занимают преобладающую часть поверхности, следует учитывать при агромелиоративных мероприятиях их некоторое обеднение гумусом.
В пространственном распределении содержания валового азота в пахотном горизонте почв опытного полигона у д. Кучино также отмечается сильный разброс величин по контурам. Так, в пятне-блоке "А" содержание азота колеблется от 0,035% до 0,154%, в пятне-блоке "В" от 0,105% до 0,168%, в пятне-блоке "С" от 0,105% до 0,207%. В этих же пределах колеблется содержание валового азота межблочных зон (0,098%—0,182%).
В распределении величин рН отмечается сильная вариабельность в пределах опытного полигона от сильнокислых с рН равным 4,42 до слабощелочных с рН равным 6,60. Такая сильная пространственная вариабельность, несомненно, связана не столько с естественными причинами, сколько с антропогенными факторами и, прежде всего, с длительным внесением удобрений и применением известкования. Средние величины рН составляют в межблочной зоне 5,46, а в пятнах-блоках - 5,43-5,73.
По содержанию подвижных соединений фосфора и калия пахотные горизонты почв обеспечены недостаточно. В пределах опытного полигона колебания величин содержания этих компонентов очень высоки. Минимальные содержания подвижного фосфора составляют 2,50-3,50 мг/100 г и приурочены как к межблочной зоне, так и к пятнам-блокам. Максимальные содержания фосфора составляют 13,7-15,2 мг/100 г и также встречаются как в пределах пятен-блоков, так и внутри межблочной зоны. Аналогична картина размещения подвижных соединений калия: независимо от выделенных визуальных контуров содержание подвижных соединений калия колеблется от 4,8-6,0 мг/100 г до 15,4-22,3 мг/100 г.
На основе вышеизложенных фактов можно сделать следующие выводы. Распределение различных агрохимических показателей в пределах опытного полигона у д. Кучино в зависимости от элементов палеокриогенного микрорельфа имеет весьма сложный характер. Самые лабильные химические свойства почв (рН, подвижные фосфор и калий) колеблются в столь широких пределах, что практически не соответствуют визуально выделяемым контурам, связанным с формами реликтового криогенного микрорельефа. На их распределение оказало влияние длительное применение химических удобрений. Несколько более отчетливо по сравнению с самыми лабильными показателями проступают особенности распределения гумуса и азота. На распределение различных агрохимических показателей, вероятно, влияют не только факторы антропогенного и технологического воздействий, но, в первую очередь, приуроченность участка исследований к зоне развития краевых форм московского оледенения, т.е. наложение реликтовой криогенной морфоскульптуры на более древнюю ледниковую морфоскульптуру.
Выводы
Таким образом, для данного ключевого участка характерно распространение слитного бугристо-западинного палеокриогенного микрорельефа с крупными термокарстовыми западинами. Геологические "корни" микрорельфа - клиновидные структуры - прослежены в карьере Кучино, начиная с глубины 1,2-1,4 м, т.е. микрорельеф является захороненным, поэтому он плохо выражен на современной поверхности и неотчетливо проявляется на аэрофотоснимках. Палеокриогенный микрорельеф осложняет более крупные формы ледникового генезиса. Тем не менее, даже неотчетливо выраженный палеокриогенный микрорельеф является фактором дифференциации почвенного покрова и состав профилей определяется тем или иным элементом палеокриогенного комплекса, что, помимо антропогенного фактора, вероятно, обусловлено распространением на участке форм смешанного ледниково- палеокриогенного генезиса, которые фактически и являлись объектами исследования.
Ключевой участок у д. Пригорское
Исследования структуры почвенного покрова в зависимости от палеокриогенного комплекса в пределах данного района проводилось также на другом ключевом участке, который расположен на моренной равнине северо-западнее предыдущего участка вне зоны распространения конечно-моренных гряд московского оледенения. Ключевой участок находится у д. Пригорское примерно в 2 км к юго-востоку от Смоленска по дороге-на Рославль.
Типы РКМ и особенности строения почв
На полях вдоль дороги отмечается хорошо выраженный палеокриогенный рельеф, представленный системой бугров и западин, которые достигают 30-40 м в диаметре: Превышения относительных высот достигают 1 м.
Для выяснения характера плейстоценовых отложений района исследований, а также геолого-геоморфологического строения палеокриорельфа, были изучены две расчистки в стенке карьера западной экспозиции в 600 м к северо-востоку от пересечения объездной дороги и дороги Смоленск-Рославль. Первый разрез заложен в блоковой части палеокриорельефа в зоне с ненарушенными мерзлотными процессами отложениями.
Верхняя часть почвенного профиля снята, от условной дневной поверхности сверху вниз вскрываются следующие отложения: Л2В. Суглинок светлый, палево-бурый, плитчатый, с Fe-Mn примазками, с микроортштейиами; начиная с этого горизонта и до глубины 2 м отложения пронизаны системой мелкополигональных трещин, расположенных на расстоянии 40-50 см, заполиенныхбелесым супесчаным и темно-серым гумусированным материалом. Гл. 0,2 м В1. Суглинок корнчневато-бурый с ржаво-охристыми прослоями и стяжениями, мелкопризматический, с большим количеством микроортштейнов, пористый, с большим количеством мелких, заполненных белесой супесью линзочек. Гл. 0,75 м В2. Суглинок палево-бурый с сизоватым оттенком и ржаво-охристымн пятнами и прослоями, с большим количеством Fe-Mn примазок и микроортштейнов, с микролиизовидной слоистостью, в нижней части увеличивается количество Fe-Mn конкреций (диаметром до 2-2,5 см); нижняя граница резкая, четкая, по яркому ржаво-охристому прослою, имеющему вид небольшого кармаиовидного опускания. Гл. 1,55 м ВС. Суглинок палево-бурый с заметным сизым оттеиком, пятнами и прослоями ожелезнения, железистыми конкрециями, нижняя граница резкая по цвету - в виде ржаво-охристого прослоя. Гл. 2,20 м С. Лёссовидный суглинок, оглеенный, неоднородной окраски с преобладанием участков палево-бурой и палево-сизоватой окраски, с пятнами, прослоями, стяжениями ржаво-охристых оттенков, с большим количеством Fe-Mn примазок, плитчатый. Гл. 3,30 м Лёссовидная глина, оглеенная, с большим количеством Fe-Mn прнмазок, ржаво-охристых прослоев ожелезнения. Видимая гл. 3,5 м
Вторая расчистка была заложена в крупной межблочной зоне, где на фоне вышеописанных отложений, являющихся вмещающими, вскрывается мерзлотная структура значительных размеров, которая по своим морфологическим особенностям и характеру заполнения соответствует псевдоморфозе по полигонально-жильиым льдам (33). Структура имеет двухъярусную форму с расширенным верхним ярусом, доходящим до глубины 1,9-2 м и с более узкой частью, проникающей до глубины 4,6 м. В заполнении верхнего яруса структуры прослеживаются слои, аналогичные почвенным горизонтам А2В и Bj, при этом последний слой имеет мульдообразное прогибание. В основном, верхний ярус заполнен суглинком коричневато-бурым ожелезненным, пористым, с большим количеством мелких линзочек, заполненных белесой супесью. С глубиной отмечается увеличение размеров линзочек до 7-10 см в длину и до 2-3 см в ширину. В суглинке имеются ярко-охристые прослои. В прибортовых частях и в нижней части верхнего яруса заполнение изменяется на суглинок более светлый, коричневато-бурый, с красноватым оттенком, более легкий, с отдельными ярко- охристыми участками, с обилием мелких пятен и линзочек, заполненных сизой супесью. Эти участки чередуются между собой в виде хаотических пятен и фиксируют, вероятно, динамические процессы при заполнении. В нижней суженной части структуры характер заполнения сложен, отмечаются субвертикальные прослои, отражающие следы движения материала вииз. В левой части прослеживается затекание суглинка буроватого с сизым оттенком, с большим количеством супесчаных линзочек, имеющих сизый и зеленоватый оттенок, оглеенных, с обилием ржаво- охристых пятен и прожилок. В правой части структура заполнена суглинком коричневато-бурым с ржаво-охристым оттенком, с большим количеством микролинзочек, заполненных ожелезненной супесью. Структура внизу имеет достаточно округлое завершение, ниже которого прослеживается несколько широких ожелезненных прослоев, следующих параллельно основной границе.
С глубины 4,4—4,5 м характер вмещающих отложений изменяется, лёссовидный суглинок сменяется на зеленовато-сизую с голубоватым оттенком тяжелую глину с большим количеством Fe-Mn примазок и конкреций, вязкую, плотную. С глубины 5,8- 6,0 м отмечается постепенный переход сизой глины в элювий морены, наблюдается хаотическая перемешанность линз сизо-голубой глины и буровато-красного с лилова- тым оттенком песчанистого суглинка с валунчиками и гравием кристаллических пород. С глубиной в окраске суглинка нарастают лиловато-малиновые оттенки, отмечаются отдельные участки с увеличенным содержанием опесчаненного материала и выветре- лых валунчиков. На участке с хорошо выраженным микрорельфом сделана топографическая съемка и заложены шурфы в пределах разных морфологических элементов микрорельфа - бугра, ложбины и западины (34). Шурф № 1 заложен в центре бугра.
В стенке шурфа южной экспозиции вскрываются следующие отложения:
Апах. Супесь серая, с буровато-сизым оттеиком, легкая, рыхлая, с корешками растений, с отдельными участками более темного оттенка. В нижней части горизонта супесь светлеет, есть участки (до 5-6 см) белесовато-серого цвета (вероятно припаханные линзы А2). Нижняя граница резкая по цвету. Гл. 0,25 м В1. Суглинок коричневато-бурый, с легким кремоватым оттенком, легкий, мелкокомковатый, с белесой кремнеземистой присыпкой по граням структурных отдельностей, пористый, в нижней части с Fe-Mn примазками, с небольшими линзочками, заполненными белесой супесью. Гл. 0,75 м В2. Суглинок коричневато-бурый, более светлого оттенка, легкий, пористый, с обилием Fe-Mn примазок, с пятнами и разводами ржаво-охристого ожелезиения, с обилием белесых линзочек. Гл. 0,95 м ВЗ. Суглинок коричневато-палевый, легкий, пористый, с обилием Fe-Mn примазок, ржаво-охристых пятеи и разводов ожелезиения, с обилием белесых линзочек. Нижний контакт - по ярко-ржавому прослою ожелезнеиия. Гл. 1,25 м. ВС. Суглинок палево-сизый, с легким коричневатым оттенком, легкий, пористый с обилием Fe-Mn примазок и прослоев и пятен ожелезиения, линзочек с белесо-сизым супесчаным заполнением, в нижней части увеличивается количество ожелезненных прослоев. Гл. 1,5 м С. Суглинок сизовато-палевый, оглеенный, легкий, пористый, с прослоями и пятиами ожелезиения ржаво- охристого цвета, с обилием Fe-Mn примазок. Гл. 1,8 м Шурф № 2 заложен в ложбине, здесь в стенке северной экспозиции вскрываются: А1. Суглинок темно-серый, легкий, мелкокомковатый, с корешками растений, в нижней части отмечается некоторое осветление (припахан горизонт А2?). В нижней части прослеживаются пятна и линзы расплывчатых очертаний из горизонта [Ah]. Переход резкий по цвету, граница слабоволиистая (фиксирует глубину глубокой вспашки?). Гл. 0,3-0,35 м [Ah]. Суглинок темно-серый до черного, с углистым оттенком, структура плитчато-комковатая, с корешками растений, с неясно выраженными белесыми осветленными участками, с кротовинами, заполненными материалом горизонта А1, с червеходами, нижняя граница волнистая, с отдельными затеками в нижележащий слой. Возраст этого горизонта, определенный по 14С - 5160±90 (ИГАН-1395). Гл. 0,4-0,5 м А2. Супесь белесая, с легким сизоватым оттенком, плитчатая, мелкопористая, со следами иллювиирования гумуса - слабыми гумусовыми кутаиами, с отдельными неясных очертаний серыми гумусированными пятиами, с червеходами и кротовинами, заполненными материалом горизонта [Ah], Нижняя граница языковатая, нечеткая, от нее отходят трещины, заполненные материалом горизонтов А2 и [Ah], которые рассекают нижележащие горизонты до горизонта С; в верхней части материал заполнения имеет светлосерый, белесый оттенок, книзу ои приобретает серо-голубой оттенок оглеения, с охристого цвета вертикальными затеками; в плане трещины образуют мелкополигональиую систему с длиной стороны полигона от 40 до 60 см. Гл. 0,6 м А2В. Суглинок пятнистый, с сизо-белесыми пятнами глея на коричиевато-буром фоне, плитчато- призмовидный, пористый, с кутанами иллювиирования, с неясно выраженными темными гумусированными пятиами, с червеходами, заполненными гумусированным материалом, с большим количеством Fe-Mn примазок. Гл. 0,8 м В1. Суглинок коричневато-бурый, пятнистый, с небольшими пятнышками серо-сизого глея, плотный, пористый, приэмовидный, с глинистыми пленками, с большим количеством Fe-Mn примазок, с корнеходами, заполненными гумусированным материалом. Гл. 1,1м В2. Суглинок коричиевато-бурый с палевым оттеиком, пятнистый за счет пятен глея, приэмовидный, с кутаиами иллювиирования, с корнеходами и червеходами, заполненными гумусированным материалом, с большим количеством пятеи глея. Гл. 1,5 м ВС. Суглинок пестрый, охрисго-коричиевый за счет прослоев ожелезиения, с большим количеством пятен глея, с Fe-Mn микроортштейнами, отмечаются субгориэоитальные трещины, подчеркнутые коричневато- бурым ожелезнеиием (следы криогенной текстуры?), нижний контакт четкий по прослою ожелезиения. Гл. 1,8 м С. Суглинок палево-серый, с сизовато-голубоватым оттенком, сильно оглееииый, с большим количеством пятеи и разводов ржаво-охристого ожелезиения и микроортштейнов, пестрый, плотный, влажный. Видимая гл. 2,4 м
Шурф № 3 заложен в центральной части западины. Приводится описание разреза в стенке северной экспозиции. А1. Суглинок темио-серый до черного, легкий, комковатый, с корешками растений, с отдельными участками ржаво-охристого и угольно-черного цвета. Нижний контакт резкий, отчетливый, по цвету, волнистый. Гл. 0,23 м А2. Супесь белая, с легким сероватым оттенком, плитчатая, в виде небольших лниз и участков, вкрапленных в нижележащий горизонт с пятнами и разводами ржаво-охрнстого цвета, с червеходамн, заполненными гумусированным материалом. Гл. 0,35 м [Ah]. Суглинок легкий, неоднородно окрашенный, пестрый, с отдельными линзами и участками углисто- черного цвета на фоне суглинка, имеющего более светлый, темно-серый цвет, имеются включения участков светло-охристого цвета, плитчатый, с корешками растений, по разрезу встречается ие сплошным горизонтом, а фрагментарно в виде отдельных карманов, линз. От нижней границы опускаются небольшие трещинные деформации, заполненные серо-сизым материалом горизонта А и [Ah], Трещины образуют на дне шурфа мелкополигональную сеть со стороной полигона 40-50 см.Гл. 0,40 - 0,45 м А2В. Супесь светло-серая, оглеенная, с небольшими включениями (до 1-2 см) суглинка охристо-ржавого цвета, и Fe-Mn примазок. Гл. 0,5-0,6 м В1. Суглинок охристо-желтый, пятнистый, неоднородно окрашенный, в верхней части - с преобладанием охристых оттенков, с отдельными участками осветления и сгущения цвета, книзу пятнистость увеличивается за счет мелких линз и пятеи глея иа фоне светлого коричневато-бурого суглинка, плотного, влажного, пористого, с большим количеством Fe-Mn примазок; суглинок с приэмовидной текстурой, пористый, плотный, влажный. Видимая гл. до 1,0 м
Палинологические исследования
В целях получения комплексной информации о динамике формирования почвенного покрова как компонента биоценоза в целом по образцам из шурфа 2 были проведены палинологические исследования.
По результатам спорово-пыльцевого анализа содержание пыльцы и спор, высокое в верхней части разреза, резко сокращается с глубиной: в осадках из нижней части разреза (0,92-2,1 м) обнаружены лишь единичные пыльцевые зерна, причем, судя по сохранившейся в некоторых из них протоплазме, это пыльца современного происхождения (35).
Пыльцевые спектры верхних пяти образцов (0,1-0,4 м) характеризуются примерно равным содержанием пыльцы древесных и травянистых растений и спор, хотя пыльца трав разнообразна по составу, характерно высокое содержание пыльцы цикориевых (что является указанием на селективный характер спектров вследствие разрушения менее стойких пыльцевых и споровых зерен). Пыльца злаков достигает 40% от суммы NAP, что говорит о ведущей роли злаков в травянистых сообществах и в наземном ярусе лесных ценозов (пыльца злаков быстро разрушается после захоронения в условиях доступа воздуха, поэтому ее участие в спектрах занижено по сравнению с се ролью в растительном покрове). Помимо пыльцы дикорастущих злаков регулярно встречается пыльца культурных злаков (группа Cerealia). Следует отметить также присутствие пыльцы растений, связанных с местообитаниями, где почвенный покров нарушен или не сформирован (Centaurea cyanus, Fagopyrum sagittatum, Rumex acetosella). Регулярная встречаемость таких форм в спектрах, общий характер которых свидетельствует о хорошей задернованности поверхности, как правило, является хорошим показателем распашки.
В целом, полученные спектры свидетельствуют о сложном характере растительного покрова, определявшемся сочетанием лесных и травянистых сообществ. В конце рассматриваемого временного интервала в лесах преобладала сосна, ранее - береза. Широколиственные древесные породы встречались реже и были представлены липой сердцелистной (ее пыльца достигает 11-13%), дубом и вязом. Количественные соотношения названных пород искажены вследствие меньшей стойкости пыльцы вяза и особенно дуба по сравнению с пыльцой липы, последняя, кроме того, благодаря своеобразию строения легко опознается даже при плохой сохранности. Поэтому участие пыльцы дуба и вяза в спектрах несомненно занижено по сравнению с их участием в растительности, но, тем не менее, ведущая роль липы в составе широколиственных пород в рассматриваемый интервал не вызывает сомнения. Содержание пыльцы ели в двух верхних образцах составляет 11-15%, что отражает процесс ее распространения на прилегающих территориях, ниже по разрезу пыльца ели практически отсутствует.
Существование лесных ценозов подтверждается присутствием их спутников в составе споровых растений. Из их числа плауны связаны с сомкнутыми лесами (хвойными и смешанными), а папоротник Pteridium aquilinum, споры которого отмечены в нижней части охарактеризованного слоя - с осветленными. С наземным покровом разреженных лесов связан также Ophioglossum vulgatum, встречающийся на лесных лужайках.
В количестве 10-12% присутствует пыльца орешника, значительно чаще встречается пыльца ольхи (до 49%), пыльца Alnus glutinosa и A. incana отмечены примерно в равных количествах или преобладает первая из них. Увеличение содержания пыльцы ольхи на этом уровне, которому соответствует изменение в содержании пыльцы и спор ряда растений (злаков, разнотравья, булавовидного плауна и некоторых других), возможно свидетельствует о кратковременном изменении условий грунтового увлажнения.
Среди спор преобладают Polypodiaceae, часто встречаются разнообразные виды плаунов (Lycopodium clavatum, реже - L. tristachim, L. annotium, L. selago, L. complanatum). Заметную группу составляют споры печеночных мхов, быстро распространяющихся на грунтах, свободных (или временно свободных) от более конкурентоспособных растений, в том числе на распаханных площадях (Riccia, Fossombronia два вида рода Anthoceros).
Сравнение полученных спектров со спектрами голоценовых торфяников, расположенных на прилегающей территории (Понизовье - Последний европейский ледниковый покров, 1965; Оболь - Тюремнов, 1951; Нейштадт, 1957; Зимник - Нейштадт, 1957) показывает, что в спектрах последнего интервала голоцена, в субатлантическом периоде, резко возрастает содержание пыльцы ели (верхний максимум ели), содержание пыльцы широколиственных пород сокращается (>10%), но в то же время в их составе регулярно присутствуют единичные пыльцевые зерна граба, граница ареала которого в позднем голоцене приблизилась к пункту расположения разреза (Нейштадт, 1957). В диаграмме разреза Пригорское такие спектры отсутствуют, следовательно, осадки субатлантического периода в исследованном разрезе не представлены. Частая встречаемость пыльцы липы в сочетании с относительно высоким содержанием пыльцы ели в двух верхних образцах позволяет датировать осадки верхней части разреза концом верхнего голоцена, а нижележащие отложения, охарактеризованные образцами 3, 4 и 5 - атлантическим периодом (что согласуется с радиоуглеродной датой, полученной для этого интервала - 5160 ± 90 л.н., ИГАН- 1395).
С таким датированием, казалось бы, не согласуется присутствие пыльцы и спор растений - показателей земледелия (культурных злаков и растений, связанных с неза- дернованными поверхностями). Эти факты находят свое объяснение, если допустить возможность вымывания пыльцы и спор с поверхности в более глубокие слои (трещины, сформированные в результате сезонного промерзания в суббореальном периоде, и позднее могли способствовать проникновению минеральных частиц вместе с приклеившимися к ним пыльцой и спорами с поверхности в глубь горизонта). С другой стороны, в последние годы стали накапливаться данные о существовании раннего этапа земледелия на Русской равнине, относящегося к концу атлантического периода (Khotinsky, 1993) и не исключено, что спектры исследованного разреза отражают именно этот период. '
Дифференциация агрохимических свойств и урожайности. На участке было проведено агрохимическое обследование пространственного варьирования свойств почв, определяющих их плодородие. В порядке эксперимента здесь работы проводились не по свежей пашне, а на задернованном участке сразу после уборки кормовых культур (клевер). Поэтому на данном участке (июль 1991 года) цветовая неоднородность разнокачественных контуров, естественно, визуально не выделялась, а основной задачей была проверка распределения в пространстве некоторых агрохимических показателей исключительно по элементам древнего микрорельефа. На площади примерно 0,5 га было заложено несколько профилей опробования вдоль линий, пересекающих несколько аналогичных элементов микрорельефа. Вдоль этих линий через каждые 5 м устанавливались пикеты, в которых были подготовлены микрошурфы глубиной 0,3 м (на глубину пахотного слоя), из основания которых и брались навески для последующего исследования. Кроме того, проводился отбор образцов из шурфа 2, заложенного в центральной части ложбины.
Имеющиеся материалы свдетельствуют о значительном различии гидрологического режима почво-грунтов в различных формах древнего микрорельефа. В шурфе, расположенном в центре ложбины на всю его глубину (2,1 м), породы были отмыты от карбонатов. В то же время, в карьере Кучино, расположенном неподалеку от этого участка агрохимического опробования, в разрезе центральной части полигона, ограниченного псевдоморфозами по повторно-жильным льдам и соответствующего в геологическом плане центру блока - бугра палеокриогенного микрорельефа, содержание СаС03 на глубине 2,0-2,5 м достигало 1,5-2,0% (Путеводитель..., 1982).
Характерная отличительная черта приповерхностных горизонтов почв, расположенных в разных условиях палеокриогенного микрорельефа - различия в гумусовом профиле. Так, по данным изучения того же карьера Кучино в центральной части древнего мерзлотного блока полигона содержание гумуса на глубине 0,4-0,5 м не превышает 0,5-1,0%, в то время как в пределах западины агрохимического полигона примерно на таких же глубинах в горизонте А его содержание составляет 3,2-3,3%.
Неоднородность, мозаичность участка в плане, так же как и на других агрохимических полигонах особенно четко проявляется по содержанию гумуса в приповерхностном горизонте (36). Особенно контрастно она при сравнении элементов микрорельефа с максимальным перепадом высот. Между хорошо выраженной вершиной бугра (пикет А ) и днищем западины (пикет Е ) его содержание возрастает почти на порядок - от 0,4% до 3,7%. Однако по содержанию гумуса, как показывает имеющийся материал, можно выделить и погребенные формы, которые в данном случае не выделялись как визуально по цветовой неоднородности поверхности, так и с помощью топографической съемки. По аналитическим данным в районе пикета В (пологий склон к днищу западины) уверенно выделяется осветленный контур размером вдоль длинной оси примерно 20-25 м с содержанием гумуса менее 1%, который, очевидно, представляет погребенный блок, неотчетливо выраженный морфологически.
Данные по гумусу очень хорошо подтверждаются и распределением азота по площади. Количество азота от пикета А к пикету Е возрастает более чем на порядок с 0,02% до 0,22%. В районе пикета В выделяется контур (37), аналогичный вышеуказанному с содержанием азота менее 0,1%, т.е. соответствующий по этому показателю хорошо морфологически выраженному бугру в районе пикета А.
Что касается других агрохимических показателей (рН, подвижные фосфор и калий), то их распределение в пределах данного агрохимического полигона, так же как и на первом участке, практически не связано с различными конкретными элементами палеокриорельефа.
На ключевом участке проводилось изучение урожайности сельскохозяйственных культур (рожь). Были выявлены некоторые общие закономерности применительно к условиям сухого лета 1992 г. Вес надземной биомассы выше в западинах на 52%. Интересно сопоставить эти данные с результатами изучения урожайности во Владимирском ополье во время влажного лета 1990 г., когда вес надземной биомассы был выше на буграх по сравнению с западинами на 53%, урожайность выше на буграх на, 70%. Эти данные позволяют сделать вывод о существовании не только пространственной, но и временной изменчивости микропестроты урожайности, связанной с режимом увлажнения отдельных элементов палеокриорельефа в разные по метеорологическим условиям годы. При этом отдельные элементы палеокриогенного микрорельефа последовательно выступают в роли наиболее благоприятных участков произрастания сельскохозяйственных культур.
Выводы. Таким образом, на данном участке исследования реликтовый криогенный микрорельеф распространен на относительно выположенной моренной поверхности московского возраста. Условия его распространения отличаются от такового на предыдущих участках, где палеокриорельеф осложняет мезорельеф конечноморенной гряды, превращая их в формы смешанного генезиса. Условия распространения микрорельефа на участке позволяют изучать особенности его строения и влияния на структуру почвенного покрова без осложняющих факторов. Палеокриорельеф морфологически довольно хорошо выражен, его геологической основой является система крупных мерзлотных структур. Установлено существование мелкоконтурной дифференциации почвенного покрова, ведущим фактором которой является палеокриорельеф. Строение почвенных профилей зависит от элемента палеокриогенного комплекса, к которым приурочен профиль. В условиях ненарушенного мерзлотными процессами разреза на блоке вскрывается почва на покровных лёссовидных отложениях с оглеением в нижней части профиля. В ложбине палеокриогенного микрорельефа профиль существенно отличается от почвы на блоке. Здесь профиль дифференцирован по элювиально-иллювиальному типу. Выделяется реликтовый темноцветный гумусовый горизонт [AJ, который перекрывает более древнюю почву со сложным растянутым оглеенным горизонтом Bt- Отмечается сложное строение горизонта А2 с некоторыми признаками темноцветности. В западине почва еще более гидроморфна по сравнению с предыдущим разрезом, реликтовый темноцветный горизонт не столь отчетливо выражен, прослеживается в виде отдельных линз, фрагментарно. По всей вероятности, процессы гидроморфизма помешали здесь сформироваться отчетливо выраженному горизонту [Ah],
Образец, отобранный из горизонта [Ah] был подвергнут радиоуглеродному датированию по препарату гуминовых веществ. Возраст, определенный по 14С, - 5180 ± ± 90 (ИГАН-1395).
Растительность в данном районе в период формирования второго гумусового горизонта, судя по данным разреза Пригорское, имела сходный характер с растительностью Владимирского ополья, хотя роль открытых травяных сообществ в составе комплексного растительного покрова была, по-видимому, более значительной. В лесах преобладала береза, реже встречалась сосна и липа, участие дуба и вяза было небольшим. В составе травяных ценозов во второй половине времени формирования второго гумусового горизонта ведущую роль играли злаки.
Спектры ВГГ свидетельствуют об оптимальных климатических условиях во время его формирования, которое происходило в атлантический период.
|
|
|
|
К содержанию книги: Криогенез почв
|
Последние добавления:
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков
Книги по русской истории Император Пётр Первый