Эволюция почв среднего течения р. Енисей в голоценовое время (на примере о. Татышева)

Введение. В голоцене – современном межледниковье – происходили природные процессы, оказавшие наибольшее влияние на современную природную обстановку [1, 3–8, 10].

Экологический мониторинг позволяет наблюдать за эволюцией пойменных экосистем в голоценовое время. Пойменные экосистемы долины реки Енисей, эволюционирующие в голоцене, содержат комплекс информации о природной среде и служат основой модели для межледниковья. Реконструкция эволюции палеоэкосистем в голоцене соответствует глобальному изменению климата в Приенисейской Сибири.

В палеопочвах законсервированы и надолго сохранены продукты почвообразования и следы жизнедеятельности растений, животных и человека. Погребенные почвы содержат наиболее полный комплекс диагностических признаков, по которым возможно достаточно достоверно реконструировать природную (биоклиматическую и почвообразование) обстановку [2, 3–8, 10].

Район исследования – о. Татышев – осадочного происхождения, расположен в долине среднего течения р. Енисей в черте г.Красноярска.

Образование погребенных гумусовых горизонтов поймы обусловлено блужданием русла Енисея в условиях сформировавшихся островов.

При описании геологии и геоморфологии Енисейской долины С.М. Цейтлин (1979) указывает, что выраженность пойм зависит от террасовидности различных участков. Зато в пределах русла имеются обширные пойменные острова (высотой до 4–5 м) [12].

Остров Татышев имеет осадочное происхождение, и его формирование связано с пойменными и аллювиальными процессами, которые не следует смешивать.

Цель исследования. Исследование эволюции почв среднего течения р.Енисей в голоценовое время на примере Татышевского педокомплекса.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования являются палеопочвы Таты-шевского педокомплекса, расположенного в пойменных отложениях о.Татышева. Почва – ключевой компонент наземной экосистемы, так как многие процессы, имеющее решающее значение, происходят в почве. Широко известен афоризм В. В.Докучаева: «Почва – зеркало ландшафта». Палеопочвы являются реперами в состоянии экосистемы

Основной метод исследования – палеопедологический, являющийся составной частью экологического мониторинга. В основу дедуктивного анализа положен известный докучаев-ский принцип соответствия почвенных процессов и признаков почвообразования с почвообразующими факторами природной среды. Из большого набора аналитических данных остановимся на наиболее перспективных материалах для определения генезиса голоценовых палеопочв [2, 5] – морфологическом и микромофологическом описании генетических горизонтов палеопочв. Аналитическими методами был исследован гранулометрический состав палеопочв, процентное содержание карбонатов, содержание железа и алюминия (по Тамму), анализ органического вещества голоценовых погребенных почв и др.

Результаты исследования. В современном потеплении – голоцене – биоклиматическая обстановка представлена рядом периодов: предбореальным, бореальным, атлантическим, суббореальным и субатлантическим [9, 11].

Татышевский педокомплекс (геологический разрез 4) представлен восмью погребенными почвами разной степени сохранности. Их гранулометрический состав и аналитическая характеристика представлены в таблицах 1, 2.

Морфологическое описание первой почвы соответствует черноземовидному типу, что подтверждается ее физико-химической характеристикой. По гранулометрическому составу выделенная почва отличается от вышележащей толщи четкой дифференциацией от суглинистого в гор. Аh1 до супесчаного в гор. ВСh1. Максимальная аккумуляция частиц физической глины, главным образом ила, характерна для гор. Аh1. Минеральная часть по всему почвенному профилю имеет одинаковый химический состав. Почва характеризуется слабощелочной реакцией среды, заметно меньшим, чем в вышележащей толще, содержанием СаСО 3 .

Таблица 1

Гранулометрический состав Татышевского педокомплекса (геологический разрез 4)

Глубина образца, см	Потеря при обработке HCL	Размер частиц, мм; содержание фракций, %
		1-0,25 0	0,250,05 0	0,050,01	0,010,005	0,0050,001	<0,001	<0,01
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0-10	3,8	6,0	80,8	7,8	1,5	1,0	3,7	6,2
10-15	3,6	4,0	80,6	6,2	1,4	0,6	3,4	5,4
15-25	3,9	7,5	77,5	5,6	2,2	0,8	6,4	9,4
25-36	4,5	5,7	81,5	3,4	0,4	1,6	2,8	4,8
36-40	4,5	6,4	77,5	5,3	1,6	2,2	7,0	10,8
40-44	5,9	7,3	78,6	1,0	1,0	1,8	4,6	7,4

Окончание табл. 1

1	2	3	4	5	6	7	8	9
44-54	5,6	6,1	73,9	7,5	3,8	3,1	5,6	12,5
54-65	3,3	7,5	80,7	4,2	1,8	0,4	2,0	4,2
65-80	5,5	5,8	76,5	6,5	3,6	3,5	4,1	11,2
80-105	5,8	8,6	78,4	1,6	0,8	2,9	2,3	6,0
105-115	3,1	4,9	77,7	7,1	3,8	0,9	5,6	10,3
115-120	6,3	6,2	76,4	9,5	1,8	4,0	2,1	7,9
120-135	5,3	7,3	78,5	6,7	1,5	3,4	2,6	7,5
135-149	3,3	7,0	72,4	5,0	1,6	4,9	9,1	15,6
149-155	1.2	4,6	78,0	9,3	1,9	4,0	2,2	8,1
155-180	3,4	4,0	70,6	5,3	11,0	4,9	4,2	20,1
180-195	2,2	9,4	75,6	5,8	2,2	1,3	5,7	9,2
195-225	4,9	1,6	55,6	22,4	3,3	4,2	8,0	15,5
225-240	5,9	6,0	88,0	2,3	0,9	1,0	1,8	3,7
240-270	5,3	6,5	83,8	1,5	0,7	0,5	1,8	3,0

Таблица 2

Аналитическая характеристика Татышевского педокомплекса (геологический разрез 4)

Глубина горизонта, см	Генетический горизонт	pH H 2 O	CaCO 3 , %	Уд. вес, г/см3	С, % к почве	Вытяжка Тамма, %
						AL 2 O 3	Fe 2 O 3
00-10	A1	7,64	0,28	2,69	0,92	0,62	0,38
10-15	B	7,60	0,26	2,64	0,43	0,46	0,24
15-25	Ah1	7,52	0,21	2,72	1,22	0,26	0,22
25-36	BСh1	8,55	3,92	2,80	0,73	0,21	0,25
36-40	AВh2	8,59	2,86	2,09	1,02	0,46	0,38
40-44	Сh2	8,22	2,09	2,80	0,34	0,48	0,94
44-54	Ah3	7,20	0,27	2,74	2,98	0,35	0,28
54-65	BСh3	8,64	4,86	2,78	0,57	0,34	0,29
65-80	Ah4	7,75	0,32	2,60	0,96	0,58	0,59
105-115	Аh5	7,64	0,38	2,66	0,87	0,62	0,64
115-120	ВСh5	7,85	2,21	2,35	0,54	0,44	0,33
135-149	Аh6	7,20	0,20	2,75	2,15	0,29	0,25
149-155	ВСh6	8,88	3,92	2,78	0,83	0,22	0,27
155-180	Аh7	7,97	0,75	2,80	1,94	0,49	0,54
180-195	ВСh7	8,36	4,26	2,64	0,93	0,38	0,26
195-225	Аh8	7,64	1,20	2,65	1,24	0,72	0,64

Валовый химический состав показывает вторичное перераспределение химических элементов по четвертичным отложениям в разрезе. Распределение гумуса в гор. Аh1, оставаясь низким (1,22%), немного превышает его накопление в верхнем слое почвы. Органическое вещество аккумулятивного горизонта характеризуется высокой степенью гумификации и относится к фульватно-гуматному типу. Гуминовые кислоты доминируют над фульвокислотами. В составе гуминовых кислот преобладают гуматы кальция при очень низком содержании карбонатов свободных и прочно связанных с мелкоземом. В отличие от вышележащей толщи, в органическом веществе аккумулятивного горизонта погребенной почвы низкое содержание негидролизуемого остатка, что свойственно почвам черноземного типа. Высокая опесчаненность этого горизонта, по сравнению с ниже- лежащим, является следствием пойменных и эоловых процессов, характерных для суббореального периода голоцена. Первая палеопочва этого разреза относится к черноземной почве.

Первый горизонт второй палеопочвы (АВh2) отличается от гор. Аh1 вышележащей погребенной почвы по литологии. Содержание частиц физической глины в нем составляет 10,8 % (в первой почве – 9,4 %).

В разрезе 1 в коррелирующей палеопочве были проведены микроморфологические исследования. В шлифах генетический горизонт АВh2 имеет черновато-бурую окраску, неоднородное микростроение, компактное сложение. Глинистый материал разной степени агрегированности (от круглых агрегатов неправильной формы до изометрических агрегатов). Биопоры заполнены экскрементами животных. Глинистая плазма анизотропная, в интенсивно гумусовых участках – изотропная. Гумус скоагулирован в бурые сгустки и пленки. Присутствуют органические остатки растительного происхождения со слабым клеточным строением.

По химическому составу минеральной части и распределению основных элементов вторая погребенная почва не отличается от первой. Она также имеет слабощелочную реакцию почвенной среды. Обращает на себя внимание увеличение подвижного железа в гор. Сh2 на фоне отсутствия перераспределения алюминия. Содержание гумуса аккумулятивного горизонта достигает 1,02 %, резко снижаясь в гор. Ch2 до 0,34 %. Органическое вещество характеризуется высокой степенью гумификации и относится к фульватно-гуматному типу. Содержание свободных гуминовых кислот очень низкое. Как и в аккумулятивном горизонте первой погребенной почвы, отмечается низкое содержание негидролизуемого остатка. Палеопочва относится к черноземному типу.

Гранулометрический состав третьей погребенной почвы меняется от супеси к суглинку. Среди гранулометрических фракций преобладают частицы мелкого песка. Валовый химический состав мелкозема идентичен лежащей выше толще. Реакция почвенной среды изменяется в слабощелочном интервале. Аккумулятивный горизонт (Аh3) содержит 2,98 % гумуса, в гор. ВСh3 его количество снижается до 0,57 %. По групповому составу гумус гор. Аh3 относится к фульватно-гуматному типу, а в гор. ВСh3 – к гуматно-фульватному типу. Степень гумификации гумуса аккумулятивного горизонта высокая, а подстилающего горизонта может быть охарактеризована как низкая. Хотя время формирования палеопочвы относится ко второй половине атлантического периода, генетическая принадлежность данной почвы близка к вышеописанным. Можно сказать, что это па-рагенетические ряды. Генетический тип – обыкновенный чернозем со следами луговости.

Четвертая и пятая палеопочвы имеют гумусово-аккумулятивные горизонты суглинистого гранулометрического состава. Содержание углерода гумуса к почве составляет 0,87–0,96 %. По групповому составу гумус относится к фульватно-гуматному типу как в гор. Аh4, так и в гор. Аh5 и ВСh5. Степень гумификации гумуса характеризуется как средняя и слабая.

Данные почвы, видимо, развивались в несколько более влажных условиях, на что указывают находки остатков обуглившейся растительности (древесной), а также костей лесных животных. Аналогичный спектр был обнаружен в корреляционной почве Няшенского педокомплекса. Палеопочва была образована в первую половину атлантического периода. Вероятно, исследуемая почва относится к дерновой лесной почве с признаками оглеения. На сопредельных террасовых уровнях реки Енисей для этого времени характерно формирование серых лесных почв. Формирование почвы происходило первоначально под лесной растительностью в умеренно теплых и влажных климатических условиях.

Гранулометрический состав шестой погребенной почвы меняется от супеси до суглинка. Среди механических фракций преобладают частицы мелкого песка. Валовый химический состав мелкозема идентичен лежащей выше толще. Реакция почвенной среды изменяется в слабощелочном интервале. Аккумулятивный горизонт содержит 2,15 % гумуса, в гор. ВСh6 его количество снижается до 0,83 %. По групповому составу гумус гор. Аh6 относится к фульватно-гуматному типу, а в гор. ВСh6 – к гуматно-фульватному.

Органическое вещество генетического гор. Аh6 характеризуется высокой степенью гумификации, в его составе преобладают гуматы кальция. Органическое вещество гор. Аh6 четко отлича- ется преобладанием прочно связных гуминовых кислот. По сохранности гор. Аh6 и ВСh6 можно судить о ее генетическом типе. Можно полагать, что она сформировалась в раннем голоцене (бореальный период) по типу аллювиальных (пойменных) слоистых дренированных почв. На прилегающих террасах р. Енисей в это время формировались дерново-карбонатные почвы.

Седьмая и восьмая палеопочвы имеет слабо морфологически выраженный горизонт Аh7 и хорошо сохранившийся гор. BCh7. Также хорошо морфологически представлен горизонт Аh8.

По гранулометрическому составу гор. Аh7 и Аh8 отличаются повышенным содержанием фракции физической глины.

Содержание гумуса в гумусово-аккумулятивных горизонтах – 1,94–1,24 %. Органическое вещество генетического гор. Аh7 характеризуется слабой степенью гумификации. Мозаичность горизонтов является следствием процессов промерзания и оттаивания. Выраженная оглееность. Почвы образовались в предбореальный период голоцена и относились к мерзлотно-таежному типу. В начале предбореального периода формировались пойменно-мерзлотные почвы с застойным увлажнением, в конце предбореального периода – пойменно-дерновые почвы.

В Татышевском педокомплексе в генетических горизонтах обнаружены также включения растительного и животного происхождения. Определение костных остатков выполнены канд. биол. наук, палеонтологом Н.Д. Оводовым.

В гор. Аh3 – углистые травянистые включения и костные остатки.

В гор. Аh4 – включения с древесным углем и костями животных. Много костных остатков косули.

В Аh5 – включения корней растений, мелкие углистые остатки, кости животных.

В гор. Аh6 – в буром суглинке с мозаичной гумусированностью редкие углистые включения.

В гор. Аh8 – замытые растительные остатки.

Включения растительного и животного происхождения являются индикаторами определенных особенностей протекания почвообразовательных процессов во времени.

Выводы

• 1.    Татышевский педокомплекс представлен разновозрастными палеопочвами разной степени сохранности.

• 2.    Морфолого-аналитическая характеристика палеопочвенных образований позволяет диагностировать тип почвообразования и реконструировать условия почвообразования.

• 3.    Татышевский педокомплекс охватывает почвообразование за весь период голоцена, а результаты его исследования дают информацию о флуктуации почвенно-растительных зон во времени. Среди палеопочв выделяются почвы пойменные мерзлотные с застойным увлажнением, затем пойменные дерновые (предбореальный период голоцена), аллювиальные слоистые хорошо дренированные (бореального периода голоцена), дерново-лесные почвы с признаками оглеения (первая половина атлантического периода), степные (черноземные) почвы (вторая половина атлантического периода голоцена) и степные и лугово-степные почвы суббореального и субатлантического периодов голоцена.