Содержание к диссертации
Введение
1. Проблема систематизации позднеплейстоценовых палеопочв 11
1.1. Классификационная проблема в почвоведении и палеопочвоведении 11
1.2. Проблема классификации палеопочв на основе концепции ЭПП 23
1.3. Проблема познания древнего гумусообразования как одного из ЭПП 32
2. Объекты и методы исследований 58
3. Состав гумуса позднеплейстоценовых палеопочв и отложений Монголии и Восточной Сибири 80
3.1. Монголия 80
3.2. Западное Забайкалье 94
3.3. Предбайкалье 109
4. Состав гумуса позднеплейстоценовых палеопочв и отложений южной части Западной Сибири 123
4.1. Лесостепная зона Западно-Сибирской равнины 123
4.2. Новосибирское и Барнаульское Приобье 138
4.3. Северо-Западный Горный Алтай 146
4.4. Центральный Горный Алтай 178
5. Состав гумуса позднеплейстоценовых палеопочв и отложений Тянь-Шаня 197
5.1. Центральный Тянь-Шань 197
5.2. Западный Тянь-Шань 205
6. Состав гумуса позднеплейстоценовых палеопочв и отложений Русской равнины 226
7. Направленность процессов гумусообразования в позднем плейстоцене в континентальных районах Евразии 237
8. Система позднеплейстоценовых палеопочв континентальных районов Евразии 288
Выводы 305
Литература 308
- Проблема классификации палеопочв на основе концепции ЭПП
- Западное Забайкалье
- Новосибирское и Барнаульское Приобье
- Состав гумуса позднеплейстоценовых палеопочв и отложений Русской равнины
Введение к работе
Актуальность исследований. Изучение природной среды прошлого продолжает привлекать активное внимание исследователей, что связано с необходимостью познания закономерностей развития природы как в ретроспективе, так и в перспективе — для прогнозных оценок ее изменения. Палеопочвоведение дает возможность получать обширную информацию о природной среде формирования древних почв, о пространственной структуре почвенного покрова прошлого, о закономерностях развития почв в течение времени. При изучении древних почв реконструкция природных условий почвообразования чаще всего проводится согласно формуле В.В. Докучаева «факторы «-» свойства». Введение в эту формулу процессного звена, как предложил И.П. Герасимов, позволяет по свойствам палеопочв проводить диагностику типа почвообразования на уровне элементарных почвенных процессов (ЭПП) и реконструировать факторы почвообразования. Именно такой подход в настоящее время разрабатывается в палеопоч-воведении. Все это требует обобщения очень большого фактического материала, объем которого постоянно возрастает вследствие интенсивного изучения палеопочв российскими и зарубежными исследователями. В связи с этим также остро стоит проблема обоснования диагностических признаков с целью номенклатуры, ранжирования и классификации древних почв, что может быть решено через создание системы палеопочв, основанной на свойствах последних и характеристиках педогенеза.
Систематизация палеопочв на основе их признаков и свойств, связанных с гумусообразованием, а также связей с окружающей средой, т.е. зависимости этих признаков от древних факторов почвообразования, является одним из возможных путей решения этой проблемы. При создании системы палеопочв подходы, предложенные В.Р. Волобуевым [1973] для современных почв, базирующиеся на понимании почвообразования как со вокупности органо-минеральных реакций, представляются наиболее приемлемыми. Эти подходы позволяют изучать и сравнивать современные и древние почвы на едином уровне - элементарных гумусообразовательных процессов (ЭГП). Важным является также то, что ЭГП имеют повсеместный характер, коррелируют с биоклиматическими условиями и их признаки сохраняются в диагенезе в виде параметров системы гумусовых веществ [Дергачева, 1984,1997].
Для разновозрастных палеопочв отдельных регионов зависимость типовых признаков гумуса от биоклиматических условий уже показана [Чичагова, 1961; Добродеев, Глушанкова, 1968; Морозова, Чичагова, 1968; Глушанкова, 1971, 1994; Бирюкова, Орлов, 1980; Морозова, 1981; Гугалинская, 1982; Дергачева, Зыкина, 1988; Дергачева и др., 2000; и др.]. Однако разные авторы при изучении гумуса палеопочв применяют неодинаковые методологические и методические подходы, что затрудняет обобщение материалов и разработку системы палеопочв. Различие в подходах проявляется даже на уровне выделения признаков палеопедогенеза, которые в отложениях могут проявляться в виде хорошо сохранившегося профиля, отдельных горизонтов, педоседиментов или признаков ЭГП [Fedeneva, Dergacheva, 2003]. В то же время, если рассматривать любую толщу как совокупность осадков, переработанных последовательно сменявшими друг друга почвообразовательными процессами, то можно проследить подробную эволюцию типов почвообразования и затем - условий почвообразования, независимо от сохранности почвенного профиля [Дергачева, 1992, 1997]. Подобный подход позволяет изучать объекты разного уровня сохранности, проводить их сравнение на основе признаков органо-минеральных реакций и восстанавливать направленность почвообразовательного процесса, а также особенности ландшафтной обстановки в целом с малым шагом по шкале палеогеографической истории [Дергачева, Феденева, 2000].
В проблеме использования гумуса при диагностике и реконструкции факторов позднеплейстоценового почвообразования остается ряд частных вопросов, которые требуют своего решения. Так, до сих пор нет единого мнения по поводу возможности использования фракционного состава гумуса для этих целей; как правило, изучается состав гумуса палеопочв теплых периодов формирования и практически не используется — при диагностике аридного синлитогенного почвообразования. Хотя многие авторы указывали на существенные изменения фракционного состава гумуса в диагенезе [Тюрин, Тюрина, 1940; Чичагова, 1961, 1985; Морозова, Чичагова, 1968; Орлов, Бирюкова, 1979; Дергачева, 1984; Дергачева, Зыкина, 1988; и др.], в то же время обнаружено, что содержание третьей фракции гумусовых веществ, прочно связанных с глинистыми минералами, в палеопоч-вах разных условий формирования неодинаково, что влияет на величину отношения Сгк.Сфк, которая, в свою очередь, является диагностическим признаком типа древнего почвообразования [Вашукевич, 1996]. Кроме того, было показано, что особенности гумуса четко фиксируют направленность синлитогенного почвообразования [Добродеев, 1974; Дергачева, 1992; Дергачева, Феденева, 2004]. Для решения этих вопросов требуется анализ статистически достоверного массива данных.
Обобщение оригинальных и литературных материалов по составу гумуса палеопочв для обширной территории континентальной части Евразии, которая характеризуется разнообразным сочетанием географических условий в настоящее время и сложной палеогеографической историей — в позднем плейстоцене, полученных и проанализированных с единых методологических и методических позиций, позволит решить ряд частных вопросов проблемы «гумус и древнее почвообразование», создать единую систему палеопочв, а также перейти на новый уровень понимания процессов палеопедогенеза, диагностики древнего почвообразования и реконструкции палеоприродной среды.
Цель работы - на основе особенностей гумусо- и почвообразования в позднем плейстоцене в континентальных областях Евразии, проявляющихся в признаках органо-минеральных реакций, разработать систему позднеплейстоценовых палеопочв.
Задачи исследований:
— изучить и систематизировать признаки позднеплейстоценового педогенеза в отложениях континентальных районов Евразии;
— выявить особенности проявления элементарных гумусообразова-тельных процессов, отражающихся во фракционно-групповом составе гумуса палеопочв;
— проследить закономерности изменения соотношении гумусовых веществ позднеплейстоценовых палеопочв в связи с типом древнего почвообразования;
— на основе признаков органо-минеральных взаимодействий разработать систему позднеплейстоценовых палеопочв.
Объекты и методы исследований. В качестве объектов исследований выступали отложения позднеплейстоценового возраста, расположенные в континентальных районах Евразии и включающие признаки почвообразования разного уровня, связанные с процессами гумусообразования.
Использовались сравнительно-географический, сравнительно-аналитический и сравнительно-хронологический методы изучения палеопочв, а также педогумусовыи метод диагностики типов и условий древнего почвообразования [Дергачева, 1997]. Основные характеристики вещественного состава палеопочв и отложений получены с использованием общепринятых методов, состав гумуса — по методу В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой [1968].
Научная новизна. Впервые на основе обобщения статистически достоверного оригинального и литературного материала, полученного на основе единых методологических принципов и с использованием одинаковых аналитических методов, выявлены особенности проявления процессов гу мусообразования в разных природных условиях континентальных областей Евразии в течение позднего плейстоцена, а также определены средние показатели состава гумуса основных типов палеопочв изученной территории.
На примере позднеплейстоценовых палеопочв континентальных районов Евразии установлено, что закономерности изменения группового состава гумуса в целом повторяют таковые современных почв широтного и высотного ряда, независимо от почвообразующих пород и региональных географических особенностей.
Впервые выявлено, что для позднеплейстоценовых палеопочв, сформированных в различных биоклиматических условиях, диагностическое значение имеет не только групповой (содержание и соотношение Гумилевых кислот, фульвокислот и гуминов), но и фракционный (доля основных фракций гуминовых кислот, количество легкоподвижных фульвокислот) состав гумусовых веществ.
Установлено, что несмотря на диагенетические изменения, фракционный состав гуминовых кислот палеопочв находится в соответствии с условиями их формирования — при недостаточной теплообеспеченности или высокой аридности гуминовые кислоты, связанные с глинистыми минералами, отсутствуют, а при сбалансированных по температурным и влажно-стным показателям условиях они содержатся в максимальных количествах; позднеплейстоценовые палеопочвы разного генезиса характеризуются различным содержанием легкоподвижных форм в составе фульвокислот — их доля наиболее высока в палеопочвах, сформированных в аридных условиях, при развитии почвообразования по черноземному пути ее количество минимально.
Впервые на основании особенностей протекания органо-минеральных реакций разработана система позднеплейстоценовых палеопочв континентальной части Евразии, состоящая из шести иерархических уровней. Основной единицей предложенной системы является тип палеопочвы, характеризующийся протеканием былого почвообразовательного процесса в опреде ленных биоклиматических условиях с единой направленностью и близкой интенсивностью основных элементарных гумусообразовательных процессов, в том числе органо-минеральных взаимодействий, отражающихся в составе гумуса.
Теоретическая и практическая значимость. Выявленные закономерности изменения показателей состава гумуса в зональном ряду для палео-почв континентальных районов Евразии могут использоваться в теоретических разработках вопросов эволюции почв, почвенного покрова и ландшафтной обстановки в целом, а также служить основой палеогеографических построений для различных временных отрезков позднего плейстоцена.
Предложенная система позднеплейстоценовых палеопочв континентальной части Евразии может использоваться при эколого-гене-тическом изучении палеопочв, решении вопросов эволюции почв при естественном изменении природных факторов, а также для косвенной оценки направленности развития почв при изменении факторов почвообразования, вызванном антропогенной деятельностью.
Полученные данные могут быть востребованы специалистами разных областей естественных наук для понимания природных процессов, происходящих в настоящее время, и для прогнозных оценок изменений, вызванных как естественными, так и антропогенными причинами.
Результаты работы практически используются при палеогеографических реконструкциях позднего плейстоцена в различных регионах Сибири, Горного Алтая, Средней Азии, Казахстана, Монголии и др., а также для воссоздания природной среды жизни древнего человека при исследованиях археологических объектов эпохи палеолита.
Защищаемые положения. 1. Позднеплейстоценовые палеопочвы, сформированные в различных биоклиматических условиях, характеризуются как закономерным изменением группового состава гумуса, повторяющим в общих чертах особенности, выявленные для современных почв, так и, несмотря на диагенетические изменения, особенностями соотношения фракций гуминовых кислот и фульвокислот в составе гумуса.
2. Основной структурной единицей разработанной системы позднеп-лейстоценовых палеопочв континентальной части Евразии является тип палеопочвы, определяемый как результат почвообразовательного процесса, протекающего в определенных биоклиматических условиях и характеризующегося единой направленностью и близкой интенсивностью органо-минеральных взаимодействий, отражающихся во фракционно-групповом составе гумуса.
Апробация работы. Основные материалы, положения и выводы диссертации изложены в 77 научных работах в отечественных и зарубежных изданиях, в том числе в 3 коллективных монографиях, 5 статьях в журналах, рекомендуемых ВАК, а также Материалах Международных и Всероссийских (Всесоюзных) съездов, конференций, симпозиумов. Результаты исследований были обсуждены в докладах на съездах ДОП (СПб, 1996; Суздаль, 2000; Новосибирск, 2004), Всероссийском совещании по изучению четвертичного периода (Москва, 1994), Всероссийских конференциях, посвященных проблемам эволюции почв (Пущино, 1992, 2001); на Международных конференциях и симпозиумах: «Палеоэкология и расселение древнего человека в Северной Азии и Америке» (Красноярск, 1992), «Культурные традиции народов Сибири и Америки: преемственность и экология (горизонты комплексного изучения)» (Чита, 1994), «Палеоэкология плейстоцена и культур каменного века Северной Азии и сопредельных территорий» (Новосибирск, 1998), «Геохимия ландшафтов, палеоэкология человека и этногенез» (Улан-Удэ, 1999), «Современные проблемы почвоведения Сибири» (Томск, 2000); на V Международном симпозиуме по палеопедологии (Суздаль, 2000).
Вклад автора. Автору принадлежит разработка программы исследований, частичное получение полевых, аналитических и экспериментальных данных, обобщение оригинальных и литературных материалов, интерпретация результатов и выводы. Палеопедологическое изучение позднеплей-стоценовых отложений и диагностика условий их образования проводи лись совместно с М.И. Дергачевой, Т.А. Турсиной, Т.Ф. Зайцевой, Н.В. Вашукевич, Н.И. Граниной, Р.Г. Ануфриевой, Н.В. Гончаровой, которым автор выражает свою благодарность.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и Приложения. Список использованной литературы включает 470 названий, в том числе 61 - зарубежных источников. Рукопись содержит 353 страницы, включает 51 таблицу и 25 рисунков.
Работа является частью междисциплинарных исследований, выполняемых Институтом археологии и этнографии СО РАН и направленных на решение проблемы взаимодействия человека и природной среды в связи с глобальными изменениями климата. Материалы исследования были получены при финансовой поддержке РФФИ (проекты 98-04-49482, 01-06-80355), РГНФ (проекты 00-01-00270, 01-01-00295), Интеграционных программ СО РАН (проекты №83 «Динамика взаимодействия природной среды и человека» и №74 «Изменение климата и природной среды Сибири в голоцене и плейстоцене в контексте глобальных изменений»).
Автор выражает глубокую признательность своему Учителю Марии Ивановне Дергачевой, которая открыла мне путь в Науку и сформировала мое научное мировоззрение. Кроме того, автор благодарен Анатолию Пан-телеевичу Деревянко за конструктивное участие и постоянное внимание к нашим исследованиям, своим коллегам — сотрудникам сектора палеолита Института археологии и этнографии СО РАН за благожелательное содействие в работе, а также сотрудникам Института почвоведения и агрохимии СО РАН - за многолетнюю помощь и доброе отношение.
Проблема классификации палеопочв на основе концепции ЭПП
При изучении палеопочв, а тем более — при создании классификационной схемы палеопочв наиболее приемлемым представляется естественный подход, когда изучается объект как таковой, рассматривается совокупность признаков, ему присущих, выявляются исторические и генетические связи между различными таксонами.
Как указывал И.А. Соколов [1979], все многообразие естественных подходов к классификации почв сводится к трем: 1) субстантивные подходы, основанные на свойствах почв; 2) интерпретационные (толковательные) или генетические подходы, когда рассматриваются не только свойства почв, но и реконструируются почвообразовательные процессы; 3) факторно-экологические подходы, когда в основу классификационного разделения почв положены сведения о факторах почвообразования.
В основе классификационных построений, относящихся к палеопоч-вам, должен (и может) лежать сложный подход, совмещающий первые два из вышеназванных, т.е. субстантивно-генетический подход. С одной стороны, единственно доступным источником информации при изучении палеопочв является анализ их состава и свойств, т.е. параметров, характеризующих различные компоненты на разных уровнях. С другой стороны, определение механизмов формирования тех или иных свойств палеопочв дает возможность представить направленность, характер и интенсивность почвообразовательного процесса в прошлом. Такой подход является объективно-субъективным, поскольку субстантивная его часть базируется на объективных, количественно определяемых и воспроизводимых характеристиках почвенной массы, а генетическая часть во многом неоднозначна, опирается на опыт исследователя, является продуктом деятельности его мышления [Соколов, 1993]. Но это сочетание может дать возможность решения одной из наиболее значительных на сегодняшний день проблем па-леопочвоведения - классификации древних почв, поскольку оно позволяет выполнить одно из важнейших, по мнению Дж. Шеллинга [Schelling, 1970], требований к классификациям - добиться их точности и воспроизводимости.
Реализовать субстантивно-генетический подход в классификации палеопочв можно на основе изучения элементарных почвообразовательных процессов, одной из основных групп которых являются элементарные гумусообразовательные процессы, а среди них - органо-минеральные взаимодействия, составляющие основу почвообразования [Дергачева, 1984]. М.А. Глазовская [1966] при создании системы классификации, основанной на почвенно-генетических показателях, указывала, что «именно направление почвообразования или основные почвообразовательные процессы, представляющие те или иные комплексы более элементарных почвообразовательных процессов, должны быть основой классификации почв... Но, так как те или иные процессы проявляются в определенных комплексах признаков и свойств почв (и могут быть поняты и расшифрованы путем применения всего арсенала существующих разнообразных методов исследования...), то именно эти последние, т.е. свойства почв, должны в конечном счете учитываться при выделении генетических групп почв любого таксономического ранга» (с. 4).
Вообще, концепция элементарных почвообразовательных процессов, разработанная И.П. Герасимовым, является весьма продуктивной для генетического почвоведения, поскольку она наиболее полно, но в то же время, достаточно просто объясняет сущность процесса почвообразования, демонстрируя, каким образом факторы почвообразования формируют свойства почв.
Имея полный список элементарных почвообразовательных процессов [Герасимов, Глазовская, 1960; Герасимов, 1973, 1975; Элементарные..., 1992], можно представить наборы ЭПП, соответствующие каждому типу почвообразования или генетическому типу почв, что и сделано, например, И.П. Герасимовым [1975] или СВ. Зонном [1996]. В частности, первый предлагал процессные коды, которые отражают свойства почв и ЭПП, приводящие к их формированию. Каждый тип почв характеризуется разным набором элементарных почвообразовательных процессов и разной интенсивностью их протекания. При этом перечень ЭПП свидетельствует, что процессы превращения органического вещества в той или иной степени принимают участие в образовании всех типов почв. При этом по развитию отдельных ЭПП из этой группы и различию их интенсивности, судя по выкладкам И.П. Герасимова, разные типы почв достоверно различаются между собой. При переходе на уровень элементарных гумусообразова-тельных процессов и введении их количественной оценки возможность проведения генетической диагностики зонального ряда почв существенно повышается. СВ. Зонн [1996] также указывал, что значение группы ЭПП превращения органического вещества распространяется на все ландшафт-но-географические зоны от тундровой до тропической сухой и влажной. Он подчеркивал, что отдельные процессы из этой группы проявляются при развитии большинства типов почв, различаясь в них по направленности процессов и по характеру взаимодействия гумусовых соединений с минеральной массой, что определяется, в свою очередь, гидротермическим режимом почвообразования. СВ. Зонн [19946, 1996] разделял ЭПП гумусо-образования на типы изогумусового или биоклиматического и биолитоло-гического (в более ранней работе - на корневое и литогенно-барьерное), выводя на одну из важных позиций взаимодействие гумусовых веществ с кальцием. Дальнейшие подразделения ЭПП гумусообразования, по его мнению, возможны по групповому составу гумуса (отношению Сга:Сфк) [Зонн, 19946, 1996].
Ф. Дюшофур [1985], признавая важную роль процессов превращения органического вещества в образовании почв, особенно послеледниковых, или почв короткого цикла, при разработке генетической классификации выделяет категории классов почв по отношению к главным типам гумификации и направлению органо-минеральных взаимодействий: 1) классы лесных почв гумидного климата; 2) классы степных почв с резко выраженным сухим сезоном. Более дробное разделение на классы и подклассы проводится в предлагаемой классификационной системе на основе элементарных процессов превращения и миграции гумусовых соединений.
В чистом и наиболее полном виде субстантивно-генетический подход к классификации почв реализован в системе почв Мира, разработанной В.Р. Волобуевым [1953, 1955, 1960, 1964, 1972, 1973, 1976]. При создании классификационной системы он «исходил из понимания почвы как самостоятельного тела природы, представляющего собой органо-минеральную систему, из идей о почвенных формациях и парагенезисе почв и, наконец, из энергетического аспекта в развитии почв» [Волобуев, 1973. с. 24]. То есть по мнению этого автора, при классификации почв должны учитываться связи между почвой, ее свойствами и признаками, а также средой — факторами почвообразования, осуществляемые через процессы и явления формирования профиля почвы. Кроме того, В.Р. Волобуев [1973] подчеркивал, что необходимо прослеживать закономерные связи различных генетических групп почв, объединенных общностью происхождения (условиями и процессами почвообразования), т.е. единым парагенезисом. Одним из основных положений его концепции является понимание процесса образования почвы как комплекса органо-минеральных взаимодействий, а почвы — как органо-минеральной системы, что позволяет принять во внимание внутренние признаки почвы, оцениваемые интегрально как результат взаимодействия органической и минеральной составляющих
Западное Забайкалье
В Западном Забайкалье с точки зрения отражения в позднеплейсто-ценовых осадках признаков былых процессов почво- и гумусообразования были изучены отложения многослойных археологических памятников Хо-тык-3, Варварина гора и Каменка. Все памятники подробно продатированы как методами абсолютного, так и относительного датирования [Природная среда..., 2003], что позволяет четко вычленить слои, относящиеся к позднему плейстоцену.
Западное Забайкалье представляет собой сложную географическую систему, в структуре которой нашли отражение черты бореально-таежного и бореально-степного планетарных азиатских типов природы [Буянтуев, 1964]. В результате этого на небольшой территории фиксируются разнообразные ландшафты - от лесотундровых и горно-таежных до остепненных лугов и сухих степей. Для современного климата региона характерны резко выраженная континентальность, отрицательные среднегодовые температуры, длительный (более 7 месяцев) период существования отрицательных среднемесячных температур, короткое и жаркое лето, незначительное количество атмосферных осадков - не более 300 мм в год в степях и 400-600 мм в таежной зоне [Ногина, 1964; Справочник..., 1966; Волковинцер, 1978; и др.]. В таких условиях формируются почвы, относящиеся к фации резко континентального климата: каштановые (и темно-каштановые), черноземы южные и обыкновенные — в степных ландшафтах; черноземы выщелоченные и оподзоленные, темно-серые лесные почвы - в лесостепных и мерзлотные дерново-таежные и таежные, а также дерново-подзолистые и светло-серые лесные почвы — в таежных ландшафтах [Ногина, 1964; Уфимцева, 1960, 1967; Лобова, Хабаров, 1983].
Палеоэкологические реконструкции и диагностика типа древнего почвообразования, проведенные нами по комплексу педогенных характеристик отложений археологических памятников, включающему признаки проявления процессов гумусообразования и органо-минеральных взаимодействий (табл. 7-9), показали, что на протяжении позднего плейстоцена в изученных регионах Западного Забайкалья были распространены аналоги современных серо-бурых пустынных, бурых пустынно-степных, светло-каштановых, каштановых почв, черноземов южных, темно-серых и светлосерых лесных и тундровых почв. Первые три типа почв в настоящее время в Западном Забайкалье не обнаруживаются, они встречаются в более южных районах, в частности, на территории Монголии.
В целом, состав гумуса позднеплейстоценовых палеопочв и отложений Западного Забайкалья (табл. 10) изменяется от фульватного (с существенным преобладанием фульвокислот над гуминовыми кислотами или полным отсутствием последних) до фульватно-гуматного (когда группы гумусовых кислот обнаружены примерно в равных количествах или гуми-новые кислоты незначительно преобладают). Среди гуминовых кислот основную долю составляют гуматы кальция, часто являясь единственной формой связи ГК с минеральными компонентами. Обращает на себя вни мание достаточно высокое количество легкоподвижных фульвокислот (более 10% от Сорг) и негидролизуемых форм (не менее 18-20%).
В координатах «сумма гуминовых кислот — сумма фульвокислот» (рис. 3) отдельные образцы позднеплейстоценовых палеопочв и отложений Западного Забайкалья образуют достаточно определенные области в соответствии с диагностированным типом гумусообразования и типом почв (аналогичным современным). В ряду от позднеплейстоценовых аналогов современных серо-бурых пустынных, через аналоги бурых пустынно-степных и каштановых почв, до аналогов черноземов южных происходит увеличение содержания гуминовых кислот и расширение соотношения Сга и Сфк. Затем в почвах, аналогичных современным темно-серым, гуматность немного уменьшается, а аналоги современных тундровых почв по соотношению основных групп гумусовых веществ близки к серо-бурым пустынным, их поля практические перекрываются, располагаясь в области минимальных количеств гуминовых кислот.
Позднеплейстоценовые аналоги современных серо-бурых пустынных почв, выявленные в отложениях Западного Забайкалья по комплексу педогенных признаков, характеризуются высоким уровнем фульватности гумуса (табл. 10, 11). В большинстве образцов, относящихся к этим почвам (в 8 случаях из 11), гуминовые кислоты отсутствуют. Отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот изменяется от 0 до 0,09, вычисление средних показателей дает величину 0,019±0,001. Среднее количество гуминовых кислот составляет 1,3±0,7%, максимальная величина этого показателя 5,9% от Сорг. Гуминовые кислоты, если они присутствуют в отложениях, представлены только фракцией 2, связанной с кальцием. Среди фульвокислот значительную часть (до 40% от общего их количества) составляют подвижные формы, среднее количество которых 15,4±2,1% от органического углерода. Величина негидролизуемого остатка гумуса изменяется от 18 до 55%, в среднем - 36,2±3,7% от Сорг (табл. 10, 11).
Новосибирское и Барнаульское Приобье
Данные об органическом веществе позднеплейстоценовых палеопочв и отложений южной части Западно-Сибирской равнины в литературе немногочисленны. Еще меньше характеристик состава гумуса, полученных методом В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой [1968]. Мы смогли использовать в своем обобщении немногочисленные данные для разновозрастных позднеплейстоценовых почв Новосибирского и Барнаульского При-обья [Дергачева, Зыкина, 1978, 1988; Зыкина и др., 1981; Дергачева, 1984; Zykina, 1999; Зыкина и др., 2000]. К сожалению, в этих работах приводятся показатели состава гумуса лишь для гумусовых горизонтов хорошо выделяемых морфологически палеопочв, сформированных во время теплых этапов. Изучались разрезы Ложок, Мраморный карьер, расположенные в Новосибирском Приобье и разрез Белово в Барнаульском Приобье. Диагностика палеопочв проводилась на уровне природной зоны, в частности, первая брянская и вторая искитимская палеопочвы (времени казанцевского межледниковья и каргинского межстадиала, соответственно) отнесены к лесостепным черноземам, а вторая брянская и первая искитимская — к степным (табл. 18). Мы относим первые к аналогам современного подтипа черноземов выщелоченных, вторые — к аналогам черноземов обыкновенных.
Имеющиеся образцы располагаются в координатах «сумма гуминовых кислот — сумма фульвокислот» (рис. 6) двумя перекрывающимися полями в области преобладания ГК, хотя аналоги степных черноземов (обыкновенных) в целом обладают более гуматным гумусом по сравнению с аналогами лесостепных подтипов.
Диагностированные по комплексу параметров аналоги современных черноземов обыкновенных (или степных черноземов) характеризуются широким диапазоном изменения группового состава гумуса от образца к образцу - величина отношения углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот лежит в пределах от 0,92 до 2,65, хотя по средним показателям гумус укладывается в фульватно-гуматный тип (по Гришиной-Орлову) - СпсіСфк равно 1,46±0,18 (табл. 19, 20). Суммарное содержание гуминовых кислот также существенно изменяется в отдельных случаях, оно колеблется от 20 до 54% от органического углерода. Среднее же количество этой группы гумусовых веществ составляет 38,2±3,9%. Основная их часть представлена гуматами кальция, на которые приходится 63-92% от суммы ГК, или в абсолютном выражении 31,3±3,9% от Сорг. Содержание гуминовых кислот, прочно связанных с глинистыми минералами, в среднем -6,8±0,6% от органического углерода, а его колебания происходят в пределах от 4,4 до 9,7%. Общее среднее количество фульвокислот для образцов, сопоставимых по типу почвообразования со степными черноземами, составляет 26,8±1,9% от Сорг, а вариабельность этого показателя в целом меньше, чем содержания гуминовых кислот — все величины лежат в диапазоне 18-38% от общего органического углерода. Подвижные фульвокисло-ты фракции 1 а содержатся в составе гумуса в количестве 8,4±0,7%, что составляет около 30% от суммы ФК. Доля негидролизуемых форм гумуса в среднем равна 34,9±4,5% от Сорг, при размахе ее колебаний от 18 до 61% (табл. 19, 20).
Аналоги современных лесостепных черноземов (выщелоченных подтипов) фиксируются в большем числе случаев, хотя не все из них изучены с точки зрения состава гумуса достаточно подробно. Эти образцы характеризуются также фульватно-гуматным составом гумуса, но отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот, в отличие от степных черноземов, имеет меньшие значения. Диапазон изменений этого параметра 1,01-1,62, а средняя величина- 1,27±0,05 (табл. 19, 20). Количество гуминовых кислот в среднем составляет 22,8±2,7% от органического углерода, что существенно ниже, чем в описанных выше аналогах черноземов обыкновенных, а колебания его происходят от 13 до 39%. Гуминовые кислоты представлены исключительно гуматами кальция. ГК, прочно связанные с глинистыми минералами обнаружены лишь в двух случаях из 14, когда на них приходится примерно четвертая часть общего содержания гуминовых кислот. Сумма фульвокислот составляет в среднем 19,8±2,1% от Сорг при значительных колебаниях в отдельных образцах — от 9 до 33%. Подвижные ФК были обнаружены лишь в 5 случаях, и на них приходится 27-57% от общей суммы фульвокислот. Средняя величина негидролизуе-мого остатка более 50% от суммы всех гумусовых веществ (52,5±4,9%), в некоторых случаях она достигает 75-78% (табл. 19, 20).
Таким образом, анализ проявления гумусообразования в южной части Западно-Сибирской равнины в теплые отрезки позднего плейстоцена показывает, что в основном здесь происходило формирование фульватно-гуматного типа гумуса с незначительным преобладанием гуминовых кислот над фульвокислотами, гуминовые кислоты закреплялись ионами кальция, а негидролизуемые формы составляли значительную долю гумусовых соединений. Для обобщенных образцов характерна большая изменчивость отдельных параметров состава гумуса, однако это не помешало выявить существенные количественные различия для лесостепного и степного типа почвообразования.
Состав гумуса позднеплейстоценовых палеопочв и отложений Русской равнины
К континентальным районам Евразии относится Русская равнина, на территории которой палеопочвы и лессовые отложения, относящиеся к позднему плейстоцену, изучались в течение долгого времени многими ис-следователями-палеопочвоведами: А.А. Величко, Т.Д. Морозовой, О.П. Добродеевым, Л.А. Гугалинской, С.А. Сычевой, Н.И. Глушанковой и др. [Морозова, 1962, 1963, 1972, 1981; Величко, Морозова, 1963, 1969, 1972а, б. 1973, 1976; Величко и др., 1985, 2001; Добродеев, Глушанкова, 1968; Глушанкова, 19716, 1972, 1977, 1994; Добродеев, 1971, 1973, 1974, 1982; Гугалинская, 1982а, б, 1997; Сычева, 1985, 1993, 1994, 1998, 2001; и др.] Были подробно проанализированы различные свойства палеопочв, имеющих хорошо сохранившийся профиль и сформированных во время эпох активного почвообразования (микулинское межледниковье и брянский интервал), определена направленность почвообразования и в ряде случаев диагностирован тип почвы. Кроме этого был восстановлен почвенный покров в разные временные отрезки и выявлена динамика изменения процессов почвообразования на отдельных территориях Русской равнины.
Было также показано, что процесс почвообразования оставался непрерывным во времени, а при образовании толщ лессов почвообразование было аналогично современным педогенным процессам, происходящим в пустынях, в том числе арктических пустынях [Добродеев, 1973, 1982; Морозова, 1981]. В то же время, несмотря на огромное количество материалов по позднеплейстоценовым палеопочвам и отложениям Русской равнины, количественных данных о проявлении процессов превращения органической составляющей очень мало. Кроме того, не все из имеющихся данных могут использоваться нами в наших обобщениях. Например, многочисленные ре- зультаты изучения состава гумуса палеопочв, используемые Н.И. Глушан-ковой, получены ускоренным методом М.М. Кононовой и Н.П. Бельчико-вой, который не дает возможности изучать фракционный состав гумуса, несущий богатую генетическую информацию и влияющий на результат проводимых палеореконструкций [Вашукевич, 1996; Дергачева, 1997а]. Как указывалось выше, палеопочвы, сформированные в неодинаковых биоклиматических условиях, демонстрируют различную экстрагируемость гумусовых веществ при применении разных методов анализа, а наиболее надежные и репрезентативные данные получаются при применении метода В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой [1968]. В настоящей работе рассматриваются немногочисленные результаты изучения состава гумуса указанным методом, относящиеся к автоморфным позднеплейстоценовым палеопочвам, опубликованные в работах Л.А. Гу-галинской [19826] и С.А. Сычевой [1998]. Диагностика этих почв, проведенная на основе подробного изучения макро- и микроморфологических свойств, а также ряда характеристик минеральной и органической (табл. 37) частей позволяет сопоставлять эти почвы с современными подзолистыми, дерново-подзолистыми, темно-серыми и темно-каштановыми почвами. Различные варианты гидроморфных (луговых) почв нами не рассматриваются. Состав гумуса позднеплейстоценовых палеопочв Русской равнины различается в значительной степени, изменяясь от фульватного до фуль-ватно-гуматного типа (табл. 37, 38). В основном, преобладающей группой гумусовых веществ являются фульвокислоты, количество гуминовых кислот в редких случаях может быть близко или превышать количество ФК. Среди гуминовых кислот присутствуют фракции 2 и 3, количество первых, как правило, выше. Суммарное содержание ГК изменяется в широких пределах от 3 до 37% от органического углерода, а ФК - от 9 до 52%. Легкоподвижные формы фульвокислот обнаружены в небольших количествах, лишь в одном случае их доля составляет 12,5% от Сорг. Значительная часть гумусовых веществ представлена негидролизуемыми формами, на них приходится до 84% от органического углерода (табл. 37, 38). Несмотря на малочисленность определений, образцы позднеплей-стоценовых палеопочв располагаются в координатах «сумма гуминовых кислот — сумма фульвокислот» обособленными полями, размещаясь, в основном, в области преобладания ФК (рис. 11). Поле аналогов современных темно-серых почв расположено выше всех, попадая отчасти в область преобладания гуминовых кислот. Ниже располагаются поля аналогов современных дерново-подзолистых и подзолистых почв, частично накладывающиеся друг на друга, хотя для последних характерно более низкое содержание гуминовых кислот. Аналоги современных сухостепных (темно-каштановых) почв выявлены только в одном случае, что позволяет сделать лишь приблизительные выводы, не подкрепленные статистически достоверным материалом. Гумус этих палеопочв относится к фульватно-гуматному типу, гуминовые кислоты и фульвокислоты обнаружены в составе гумусовых веществ примерно в равных количествах, и величина отношения углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот равна 1,0 (табл. 38). В составе ГК преобладают гуматы кальция, на которые приходится 73% от суммы этой группы гумусовых кислот. Содержание легкоподвижной фракции фульвокислот менее 10% от общей суммы ФК или 2,8% от общего органического углерода. Наибольшая доля приходится на негидролизуемые соединения гумусовых веществ - 38,9% от Сорг (табл. 38).