Палеопочвы и природные условия функционирования средневекового городища Бозок в VIII-XIV вв. | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2011. № 3 (15).

Палеопочвы и природные условия функционирования средневекового городища Бозок в VIII-XIV вв.

Изучена серия погребенных почв средневекового городища Бозок периодов VIII-IX, X-XII и XIII-XIV вв., датированных археологическим и радиоуглеродным методами. Кроме характеристик, относящихся к комплексу признаков гумуса палеопочв, изучен также ряд морфологических и физико-химических свойств палеопочв (реакция почвенной среды, содержание и распределение карбонатов по профилю, магнитная восприимчивость почв). Анализ свойств погребенных почв позволил установить, что их формирование происходило в степных условиях, чему соответствуют характеристики состава гуминовых кислот и их соотношение с другими компонентами гумуса. Небольшие колебания содержания отдельных групп гумусовых веществ,их соотношения, а также формы карбонатов кальция отражают слабые изменения тепла и влаги и показывают, что изменение природной среды в форме флуктуации происходило в основном за счет изменения теплообеспеченности. Это подтверждается сохранностью всех характеристик в пределах типовых полей распределения основных показателей гумуса степных почв. Палеопочва VIII-IX вв. быласформирована в условиях более низких летних температур и умеренном увлажнении. В период XII-XIV вв. климат стал более аридным, суммарное количество осадков оставалось на прежнем уровне.

Paleosol and natural conditions of medieval settlement Bozok functioning in VIII-XIV cc..pdf ВведениеВозможность использования почвы в качестве источника информации обэволюции природной среды строится на положении В.В. Докучаева о том,что почва является естественно-историческим телом, отражающим в своихсвойствах действия факторов почвообразования: климата, растительности,рельефа, породы и времени в виде устойчивых диагностических признаковразного уровня. Данная отражающая способность почвы получила названиерефлекторность [1].Разнообразные свойства почвы неравномерно отражают действия факторов.Одним из наиболее рефлекторных по отношению к климату компонентов поч-вы являются гумусовые вещества. Количество гуминовых кислот тесно связанос температурными условиями, фульвокислот - с условиями увлажнения, ихсоотношение - с большинством основных параметров климата [2].Устойчивость во времени «записи» гумусовыми веществами информацииоб условиях своего образования обозначается термином «гумусовая памятьпочв» [3], которая является одной из составляющих более широкого понятия«память почв» [4], что позволяет использовать этот компонент почв и палео-почв для диагностики типов и условий почвообразования, а также реконст-рукции природной среды прошлого [5].Целью работы является реконструкция эволюции типов и условий почво-образования на территории Северного Казахстана на протяжении VIII-XIV вв., используя палеопочвы этого времени, погребенные под валами ивыбросами археологического городища Бозок.Материалы и методики исследованияГородище Бозок расположено в междуречье Ишима и Нуры на восточномберегу оз. Бузыкты на останце возвышенного берегового вала. Геоморфоло-гически местоположение этого объекта относится к территории Казахскогомелкосопочника, в ландшафтом отношении - к подзоне сухих типчаково-ковыльных степей с резко-континентальным климатом, среднегодовой тем-пературой воздуха +1,4.С, суммой температур выше 10.C - 2 300.С и количе-ством осадков - 250-280 мм/г. Продолжительность безморозного периода врайоне составляет 110-120 дней, гидротермический коэффициент - 0,8 [6].Почвообразующие породы представлены на всей территории аллювиаль-ными отложениями разного гранулометрического состава.Современный почвенный покров территории расположения городища от-личает комплексность, обусловленная неоднородностью рельефа и глубинойзалегания грунтовых вод. Возвышенный участок памятника использовалсячеловеком в древности для строительства валов и стен городища, поэтомусовременная почва, лежащая на культурном горизонте городища, характери-зуется укороченностью профиля. Согласно почвенному районированию [6],район местонахождения памятника относится к зоне темно-каштановых почв.Глубина залегания грунтовых вод здесь составляет более 4-5 м.Прилегающая к возвышенному участку территория характеризуется[АВ] (24-55 см) - бурого цвета со светло-серыми языками, заполненнымигумусированной массой, сухой, комковатый, легкосуглинистый, карбонатныйв виде белоглазки, уплотненный, пронизанный корнями, переход постепен-ный, граница языковатая.Т а б л и ц а 1Морфологические характеристики палеопочвРадиоуглеродныйвозраст СРазрез Лаборатор- 14ный номер Материал ВРлет назадВCcal(лет н.э.)Археологическая датировка(М.К. Хабдулина)1 СОАН-7680Гумино-вые ки-слоты1500±45 535-632 (1σ)526-644(2 σ) VIII-IX вв.2 СОАН-7328 Костиживотных 790±35 1221-1265 (1 σ)1184-1280 (2 σ) X-XII вв.3 - - - - XIII-XIV вв.[Вca] (55-90 см) - бурый, сухой, комковатый, неоднородный по грануло-метрическому составу - легкосуглинистый с прослоями супеси, плотный,сильновскипающий от 10% HCl, карбонатный в виде белоглазки, встречают-ся корни растений.Погребенная почва, вскрытая разрезом 2 под развалом стены жилища №1,имеет мощность 70 см. Развал стены и верхняя часть погребенного горизонта[А] нарушена современной распашкой. Хорошо сохранилась только его ниж-няя часть.[А] (0-7 см) - темно-серый, свежий, пылевато-комковатый, легкосуглини-стый, слабоуплотненный, не вскипающий от 10% НСl, с включениями корнейрастений, переход ясный.[АВ] (7-28 см) - бурый с темно-серым оттенком к низу, свежий, комкова-тый, среднесуглинистый, карбонатный (псевдомицелии), слабовскипающийот 10% HCl с 18 см, слабоуплотненный, переход постепенный, граница язы-коватая.[Вса] (28-70 см) - светло-бурый, влажный, комковатый, среднесуглини-стый, карбонаты в виде белоглазки, слабоуплотненный, с заходящими внутрьгоризонта гумусовыми языками.Палеопочва мощностью 50 см, вскрытая разрезом 3 со стороны северногоквартала под пахсовой кладкой межквартального пространства городища,имеет следующее строение:[А] (0-11 см) - темно-серый, свежий, пылеватый, легкосуглинистый, невскипающий от 10% НCl, слабоуплотненный, с включениями корней расте-ний, переход ясный.[АВ] (11-24 см) - темно серый с бурым оттенком, с неровной языковатойнижней границей, свежий, комковатый, средесуглинистый, вскипающий от10% НСl с 15 см, слабоуплотненный, переход постепенный.[Вса] (24-50 см) - светло-бурый, свежий, уплотненный, комковатый, сред-несуглинистый, карбонатный (белоглазка).Для диагностики типа древнего почвообразования и реконструкции эво-люции природной среды использовался педогумусовый метод, основанныйна информационной емкости гумусовых веществ и позволяющий на основеизучения связей содержания, состава и их свойств с параметрами климатареконструировать природную обстановку прошлого [3].При изучении погребенных почв были определены следующие свойства: со-держание общего органического углерода (по И.В. Тюрину), реакция почвеннойсреды (потенциометрически в водной суспензии), содержание и распределениекарбонатов по профилю (газоволюметрическим методом), групповой и фракци-онный состав гумуса (по методу В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой в моди-фикации 1968 г.). Элементный состав гуминовых кислот определялся на автома-тических анализаторах Hewelet Packard и Carlo Erba в аналитической лаборато-рии НИОХ СО РАН под руководством доктора химических наук В.П. Фадеевой.Магнитная восприимчивость была измерена на Kappabridg KLY-2 и пересчитанана 1 г мелкозема. Радиоуглеродные даты времени погребения палеопочв былиполучены по гуминовым кислотам и костям животных кандидата геолого-минералогических наук Л.А. Орловой (ИГиМ СО РАН). Калибровка дат произ-ведена с помощью программы Calib Rev 5.0.1.Результаты исследования и обсуждениеИзучение химических свойств самой древней почвы из серии изучаемыхпалеопочв показало, что в ней содержится менее 1% органического углерода(Сорг), который характеризуется аккумулятивным типом распределения попрофилю (табл. 2). Магнитная восприимчивость изменяется параллельно Сорг.Верхняя 50-сантиметровая часть профиля, судя по изменению и сочетаниюмагнитной восприимчивости и Сорг, формировалась в постепенно изменяю-щихся к потеплению условиях.Т а б л и ц а 2Некоторые характеристики вещественного состава палеопочвРазрез 1Гор. №обр.Глубина,смСорг.,%χ10-6СГСЕ/г рНводн.СаСО3,% ΣГК ΣФК Сгк:Сфк Н:С1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1114 0-5 0,97 1,98 8,17 1,29 28,22 16,77 1,68 -13 5-10 0,71 1,97 8,17 0,43 27,88 20,43 1,36 0,8412 10-15 0,64 1,71 8,24 1,08 26,21 20,42 1,28 0,8611 15-19 0,56 1,11 8,30 1,29 21,40 22,42 0,95 0,99А10 19-24 0,55 1,09 8,32 1,08 18,22 24,14 0,75 1,229 24-30 0,43 0,91 8,40 2,16 16,86 34,42 0,49 1,458 30-35 0,41 0,87 8,42 9,92 15,70 34,97 0,45 -7 35-40 0,40 0,75 8,52 11,86 16,85 36,92 0,46 -6 40-45 0,36 0,68 8,58 12,94 16,68 38,71 0,43 -5 45-50 0,27 0,65 8,52 12,94 18,75 49,89 0,38 -АВ4 50-60 0,26 0,67 8,56 14,44 16,23 59,48 0,27 -Вса 3 60-70 0,20 0,69 8,50 10,35 16,74 58,79 0,28 -О к о н ч а н и е т а б л. 21 2 3 4 5 6 7 8 9 10 112 70-80 0,16 0,98 8,61 9,70 14,48 58,72 1 80-90 0,16 0,72 8,67 14,23 16,93 5681,,7625 00,,2257 --Разрез 2А 190 20--72 12,,5429 11,,9871 88,,5533 00 3379,,9274 2240,,4009 11,,5965 00,,78608 7-13 0,82 1,48 8,52 0 40,13 20,14 1,99 -7 13-18 0,78 1,12 8,66 0 27,16 22,40 1,21 0,85АВ 6 18-23 0,76 1,21 8,81 0,21 15,48 20,48 0,76 0,965 23-28 0,60 1,11 8,83 0,43 13,81 20,34 0,68 1,244 28-38 0,48 0,76 8,82 10,24 14,37 32,10 0,45 1,733 38-48 0,32 0,82 9,06 12,80 15,76 35,77 0,44 1,60Вса 2 48-58 0,26 0,76 9,15 13,44 17,87 37,92 0,47 -1 58-68 0,20 0,79 9,15 9,17 19,29 43,02 0,45 -Разрез 3А 65 50--151 00,,5448 11,,8830 88,,6343 00 4323,,36 3308,,47 10,,3897 01,,9111АВ 43 1151--2145 00,,2482 01,,9394 88,,2292 80,8 2251,,60 4597,,48 00,,5326 11,,7615Вса 21 2440--4500 00,,3207 00,,7885 88,,3113 88,,42 2105,,08 6528,,68 00,,3227 --В то же время образование этой почвы происходило при увлажнении, ко-торое обусловило выщелачивание карбонатов в более глубокие горизонты,так что верхняя часть профиля содержит небольшое их количество, а макси-мум их содержания приходится на 37-70 см. Наличие карбонатов в гумусо-вом горизонте в виде пропитки позволяет предполагать, что самая древняяпочва формировалась при более низких летних температурах, чем в после-дующие периоды, о чем может свидетельствовать их отличие от других по-гребенных почв, где наиболее распространены сегрегационные формы кар-бонатов. Реакция среды по всему профилю щелочная (pHводн 8,2-8,7).Гумус относится к гуматному и фульватно-гуматному типу (Cгк:Сфк 1,28-1,68), который ниже сменяется на гуматно-фульватный и затем на фульват-ный состав (рис. 1, А). Почва имеет типичный для степных почв гумусовыйпрофиль: постепенное уменьшение гуминовых кислот с глубиной, увеличе-ние фульвокислот в том же направлении, преобладание гуматов кальция (ГКфр. 2), равномерное распределение и небольшая доля (2-5%) гуминовых ки-слот, прочно связанных с минеральной частью (ГК фр. 3). О формированиипочв в умеренно-влажных условиях свидетельствует распределение фракции1а фульвокислот по профилю: их доля увеличивается с глубиной, достигая внижней части профиля 10-14%. Подобный состав гумусовых веществ харак-теризует черноземный тип почвообразования при умеренно теплых и уме-ренно влажных условиях [7-8 и др.]. Соотношение углерода и водорода (Н:С)в гуминовых кислотах гумусового горизонта этой палеопочвы лежит в преде-лах 0,84-0,86, что также характерно для почв умеренно засушливой степи.Рис. 1. Гумусовые профили погребенных почв: А - VIII-IX вв.;Б - XII-XIII вв.; В - XIII-XIV вв. Обозначения: а - общий углерод, % к почве;б - гуминовые кислоты; в - фульвокислоты; г - негидролизуемый остаток (гумин);д - фракция ГК1; е - фракция ГК2; ж - фракция ГК3; з - ФК1а, % к почве; и - Сгк:СфкДатирование по С14 верхней 2-сантиметровой толщи гумусового горизон-та рассматриваемой палеопочвы показало, что она относится ко времени VI-VII вв. Сравнение полученной даты с археологической обнаружило их разни-цу в 200-300 лет. Это позволяет нам, согласно О.А. Чичаговой [9], интерпре-тировать радиоуглеродную дату как время минимального возраста погребе-ния, а за реальное время погребения принять археологическую дату.Профиль почвы разреза 2 испытал последующую турбацию верхней частигумусового горизонта в процессе вспашки. Поэтому были отобраны образцынижней части гумусового горизонта без морфологических признаков вспаш-ки (гор. [А] 0-7 см). В нижележащей части профиля отмечается его ненару-шенность. Распределение органического углерода по профилю характеризу-ется аккумулятивным типом и постепенным уменьшением Сорг с глубиной -от 2,5% в гор. [А] до 0,2% в гор. [Вса] (табл. 2). Магнитная восприимчивостьимеет повешенные значения в горизонтах [А] и [АВ]; где она достигает 1,11-1,97.10-6 ГСЕ/г, составляя в [В] около 0,80.10-6 СГСЕ/г. Нижняя часть гори-зонта [Вca] в этой и других почвах характеризуется близкими значениями(0,7-0,9), что может свидетельствовать в пользу единого генезиса рассматри-ваемых горизонтов почв. Реакция почвенной массы сильно щелочная (pHводн8,5-9,1), максимум CaCО3 приходится на глубину 30-60 см от вскрытой по-верхности палеопочвы. Верхняя часть почвы до глубины 23 см выщелоченаот карбонатов, которые в профиле фиксируются в сегрегационной форме, чтоможет свидетельствовать о более контрастных и высоких температурах в пе-риод их формирования.Гумусово-аккумулятивная толща характеризуется гуматным типом гуму-са, который к низу профиля меняется на фульватно-гуматный и затем фуль-ватный. Наиболее подвижные фульвокислоты накапливаются в нижней частипрофиля, достигая там 12-13%. Профильное распределение компонентов гу-муса характерно для автоморфных степных почв и аналогично предыдущейпочв (рис. 1, Б). Величина H:C гуминовых кислот в гумусово-аккуму-лятивном горизонте лежит в пределах, характерных для степных условий.Наблюдается уменьшение степени обуглероженности с глубиной, тогда какдоля водорода в составе гуминовых кислот увеличивается, что приводит красширению величины H:С до 1,6-1,7 в гор. [Вca]. Характеристики гумусовоуменьшается с глубиной. Бурые гуминовые кислоты в профиле распределеныравномерно и не превышают 4-5%. Доля ГК фр. 3 составляет не более 10%.Подвижные фульвокислоты (ФК фр. 1а) накапливаются в нижней части про-филя, и максимум их практически совпадает с максимумом накопления кар-бонатов (см. рис. 1, В).ЗаключениеАнализ характеристик палеопочв городища Бозок, погребенных в периодVIII-XIV вв., показал, что распределение всех групп и фракций гумуса попрофилю отражает степные условия почвообразования, которые соответст-вуют умеренно-засушливому резкоконтинентальному климату, схожему ссовременным, что дает возможность предполагать развитие почвообразова-ния в близких условиях, поскольку количественные показатели почв не вы-ходят за пределы типовых характеристик степных автоморфных почв. Не-большие колебания в групповом составе гумусовых кислот и их соотноше-нии, а также распределение карбонатов кальция по профилю и его формыотражают слабую флуктуацию тепло- и влагообеспеченности. Погребеннаяпочва VIII-IX вв. функционировала при более низких летних температурах,чем в последующие периоды, причем в условиях умеренной увлажненности,как и все рассматриваемые почвы. В период XII-XIV вв. условия почвообра-зования стали более аридными за счет повышения летних температур и пере-распределения осадков в течение года. При этом суммарное количество осад-ков, скорее всего, оставалось на прежнем уровне.

Ключевые слова

conditions of soil formation, paleosols, humus, soil humus memory, условия почвообразования, палеопочвы, гумусовая память почв, гумус

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Хабдулина Марал КалымжановнаЕвразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева (г. Астана, Республика Казахстан)главный научный сотрудник, директор Научно-исследовательского института археологии им. К.А. Акишеваm_khabdulina@rambler.ru
Дергачева Мария ИвановнаНациональный исследовательский Томский государственный университетдоктор биологических наук, профессор кафедры почвоведения и экологии почв, профессор, главный научный сотрудник лаборатории биогеоценологии Института почвоведения и агрохимии СО РАН (г. Новосибирск)mid555@yandex.ru
Гаврилов Денис АлександровичИнститут почвоведения и агрохимии СО РАН (г. Новосибирск)аспирант лаборатории биогеоценологииdenis_gavrilov@list.ru
Всего: 3

Ссылки

Чичагова О.А. Радиоуглеродное датирование гумуса почв. М. : Наука, 1985. 157 с.
Иванов И.В. Эволюция почв степной зоны в голоцене. М. : Наука, 1992. 144 с.
Дергачева М.И. Органическое вещество почв: статика и динамика (на примере Западной Сибири). Новосибирск : Наука, 1984. 152 с.
Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование (методы и результаты изучения). Л. : Наука, 1980. 222 с.
Редков В.В. Почвы Казахской СССР. Вып. 5 : Почвы Целиноградской области. Алма- Ата, 1964. 326 с.
Дергачева М.И. Археологическое почвоведение. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 1997. 231 с.
Соколов И.А., Таргульян В.О. Взаимодействие почвы и среды: почва-память и почва- момент // Изучение и освоение природной среды. М., 1976. С. 150-164.
Дергачева М.И. Гумусовая память почв // Память почв: Почва как память биосферно- геосферно-антропосферных взаимодействий. М., 2008. С. 530-560.
Дергачева М.И., Рябова Н.Н. Коррелятивные связи состава гумуса и климатических показателей в условиях горных территорий юга Сибири // Вестник Томского государственного университета. 2005. № 15. С. 68-71.
Соколов И.А., Таргульян В.О. Взаимодействие почвы и среды: сенсорность и рефлекторность почв // Системные исследования природы. Вопросы географии. М., 1977. С. 153- 170.
 Палеопочвы и природные условия функционирования средневекового городища Бозок в VIII-XIV вв. | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2011. № 3 (15).

Палеопочвы и природные условия функционирования средневекового городища Бозок в VIII-XIV вв. | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2011. № 3 (15).

Полнотекстовая версия