Задать вопрос юристу

ГУМУСОВЫЙ И РАДИОУГЛЕРОДНЫЙ ПРОФИЛИ ЧЕРНОЗЕМОВЦЕНТРАЛЬНОЙ ЛЕСОСТЕПИ

  Объектами исследования послужили черноземы типичные мощные ЦЧЗ под целинной степью (разрезы 2, 2а) и под травянистым дубовым лесом (разрез 1) в зоне типичной лесостепи, характерной для юга Среднерусской возвышенности.

Остановимся на данных о радиоуглеродном возрасте гумуса рассматриваемых черноземов (табл. 32).
Гуминовые кислоты из разреза 2а были подвергнуты гидролизу 6н. НС1. Гидролиз проводился при непрерывном перемешивании в течение 24 ч при температуре 98—100°С и атмосферном давлении. Негидролизуемая часть ГК отмывалась до pH 4—5, высушивалась и определялся ее радиоуглеродный возраст. Возраст гидролизата (Т’ридр) определялся расчетным путем по формуле т т
лтк а1нгчгк ^гидр =              :              ,
1 -а
где ГГИдР — радиоуглеродный возраст ГК; Гнгч гк — радиоуглеродный возраст нёгйдролизуемой части ГК; а — доля углерода негидролизуемой части ГК.
Эта формула несколько отличается от формулы, предложенной Мартелем и Лассалем (Martel, Lassalle, 1977), в которой авторы вместо доли негидролизуемого углерода, который является счетным веществом, использовали выход негидролизуемой части. По нашему мнению, это неверно, так как ГК и их негидролизуемая часть отличаются по зольности и содержанию в ни^с углерода, что искажает рассчитанный радиоуглеродный возраст гидролизуемой части молекул ГК. Результаты определений представлены в табл. 33.
В степных разрезах устанавливаются следующие закономерности: 1) радиоуглеродный возраст гумуса увеличивается вниз по профилю; 2) в верхних 10 см, где биологическая активность достигает максимальных значений, гумусовые вещества имеют возраст до 1 тыс. лет в отличие от дерново-подзолистой почвы, в которой эти горизонты имеют современный радиоуглеродный возраст. Это можно объяснить более прочными связями гумусовых веществ с минеральной частью почвы, а также термодинамической устойчивостью самих ГК черноземов, обеспеченной особенностями их строения; 3) верхняя, активная часть гумусового горизонта датируется возрастом до 3 тыс. лет, причем наиболее обогащенная тонкими корнями (Афанасьева, 1947, 19666) 20-30-сантиметровая толща имеет возраст до 2 тыс. лет; в нижней части гумусового горизонта радиоуглеродный возраст увеличивается до 4 тыс. лет, переходный горизонт имеет возраст от 4 тыс. до 6 тыс. лет, а аллювиально-карбонатный — до 7 тыс. лет.
Гидролизат представляет собой периферическую часть молекул ГК, представленную в основном аминокислотами, аминосахарами, полисахарами и другими легко обменивающимися фрагментами соединений. В состав негидролизуемой части преимущественно входят ароматические углеводороды хиноидной и кислотной природы, гетерогенные циклические соединения азота и кислорода.
Как видно из данных табл. 33, в профиле чернозема выход негидроли-

Луговая степь (разрез 2)

Лес (разрез 1)

горизонт

глубина, см

возраст, лет

горизонт

глубина, см

возраст, лет

А1х

0-10

Не опр.

All

3-11

1250 ±40


10-20

1680 ± 60


12-18

1600 ± 40





18-27

3120 ±100

Alj

30-40

2950 ± 80





50-60

2970± 110

А1,

49-59

1820 ± 70

АВ

70-80

4020 ±90

АВ

70-80

5165 ± 60

ВАса

120-130

6100 ±200




Вса

140-150

6700 ±100




Таблица 33. Радиоуглеродный возраст ГК и нх фрагментов из чернозема типичного луговой степи Стрелецкого участка ЦЧЗ (разрез 2а)

Горизонт

Глубина,
см

Доля негидролизуемою углерода, % от Срк

Выход не- гидролизуемой части ГК, % от Срк

Радиоуглеродный возраст, лет

гумино- вые кислоты

негидролизуемая часть гу- миновых кислот

гидроли
зат

А1Ё

0-10

73

66,33

1000±40

1100±30

720


10-20

75

66,67

1440±50

1980±30

0


30-40

89

78,98

2400±50

2660±40

300

Ala

50-60

80

71,25

4050±60

4230±40

3170

АВ

70-80

68

64,66

4580±60

5070±50

3670

зуемой части в пределах горизонта АЦ увеличивается, параллельно увеличивается доля негидролизуемого углерода, что свидетельствует о снижении биохимической активности биоты и соответственно скорости обновления ГК. Аналогичным образом увеличиваются их радиоуглеродный возраст и возраст негидролизуемого остатка. При этом если на глубинах 0—10 и 10—20 см, где наибольшее содержание корней и максимальное распространение микроорганизмов, радиоуглеродный возраст ГК и их негидролизуемой части практически одинаков и, кроме того, они близки по содержанию периферической легко гидролизуемой части (около 35%), то на глубине 30—40 см (нижняя граница All) радиоуглеродный возраст ГК возрастает до2,4тыс. лет и соответственно уменьшается (до 21%) содержание периферической части ГК.
Радиоуглеродный возраст гидролизуемой части ГК на всем протяжении горизонта А х современный, что позволяет нам предположить в этом горизонте активную биохимическую деятельность, затрагивающую ГК, но неодинаково участие в этой деятельности их гидролизуемой и негидролизуемой частей.

Рис. 19. Поле радиоуглеродных дат черноземных почв Центральной и Восточной Европы


Гуминовые кислоты нижней части горизонта, являющиеся наиболее древними, по-видимому, выходят из сферы биологического круговорота и становятся малоактивными или, по И.П. Герасимову (1969), биологически инертными.
В нижней части органопрофиля чернозема (горизонты А12 и АВ) выход гидролизата вновь возрастает до 30—35% и значительно увеличивается радиоуглеродный возраст как самих ГК, так и дериватов. Радиоуглеродный возраст гидролизуемой части молекул гуминовых кислот гораздо больший, чем в лежащем выше горизонте, и колеблется от 3170 до 3670 лет.
Содержание углерода в ГК горизонта А1Х колеблется от 49,71 до 55,56%, а затем в горизонте АВ возрастает до 52,42%.
Содержание углерода негидролизуемой части молекул ГК не имеет закономерного характера и колеблется от 53,8 до 56,26%, что свидетельствует о близком строении ядерной части молекул во всем профиле, характерном для почв черноземного типа.
Такое различие в строении и свойствах ГК в верхней и нижней частях органопрофиля чернозема, учитывая, что радиоуглеродный возраст ГК и их дериватов, несомненно, является одним из важнейших свойств органического вещества почвы, можно объяснить двояко. Нижняя часть профиля сформирована в иных био климатических условиях почвообразования, когда шло образование более легкогидролизуемых ГК типа бурых гуминовых кислот. Так, во время атлантического климатического оптимума (6 тыс. лет назад) в условиях более влажного и теплого климата на суглинках формировались мощные дерновые почвы. Экстраполируя эти данные на лесостепную и северную части степной зоны

Таблиц» 34. Радиоуглеродный возраст гумуса черноземных почв (сводка данных журнала "Radiocarbon” и собственные данные)

Глубина,
см

СССР

Венгрия, окрести о- сти Будапешта, чер- нозем

Курская облает»

Орловская об- ласт»

Харьковская
область

Тамбовская
область

чернозем типичный мощный, разрез 2а

чернозем типичный мощный, разрез 2

чернозем типичный мощ-

чернозем
обыкновен
ный

чернозем
типичный

0-10

1000±40






10-20

1440±50

1680±60

1 020±70

1190±60

2120±130

860*60

20-30






910*60

30-40

2400±50

2950±80



2800±120

1945*60

40-50







50-60

4040±60

2970±110

2680±70

2650±70


2800±50

60-70







70-80

4580±60

4020±90



2970±130

9680*100

80^-90







100-110







110-120



4 720±60

5920±140



120-130


6100±200



6780±150


140-150


6700±100





200-210







240-250



12470±360




Русской равнины и исходя из изложенного выше, можно предположить, что черноземы пережили в тот период луговую стадию с образованием мощного гумусового горизонта, когда в составе гумуса преобладали легкогидролизуемые бурые ГК. С изменением климата на более сухой и прохладный почвы и их органическое вещество эволюционировали в черноземный тип и в верхней части профиля, где скорость обновления органического вещества значительно выше за счет большего поступления растительных остатков и более высокой микробиологической активности, произошли "стирание” в составе органического вещества признаков луговости и образование современного черноземного профиля. В нижней части органопрофиля это ’’стирание” продолжается и сейчас, что подтверждается более молодым по сравнению с ГК радиоуглеродным возрастом их гидролизуемой части. Изменения климатических условий в этой зоне не вызвали существенных изменений в направленности и скорости процессов почвообразования, те. чернозем является моногенетичной почвой (с определенным допущением). Тогда различие в строении и свойствах ГК следует объяснять ’’ростом профиля вниз”. Гуминовые кислоты, образуясь в верхней части профиля по мере насыщения минеральной части почвы, перемещаются в нижнюю его часть и закрепляются там. При этом происходит фракционирование ГК. Возможность такого процесса показана в лабораторных опытах В.В. Пономаревой (1974) .
В лесном разрезе картина профильного распределения радиоуглеродных дат несколько отлична: верхняя, активная часть гумусового горизонта (до 20 см) имеет практически тот же возраст, что на той же глубине в степи; на глубине 20—30 см возраст резко (почти в 2 раза) увеличивается 126




до 3 тыс. лет, а затем уменьшается в нижней части гумусового горизонта до 1820 лет и только за пределами активного слоя, в переходном горизонте, достигает 5 тыс. лет.
Уменьшение возраста на глубине 49—59 см (разрез 3) мы рассматриваем как особый случай — инверсию дат. Его объяснение может быть двояким: наличие большого количества кротовин в разрезе, в том числе и на этой глубине, что могло быть причиной смешивания образца с материалом более молодой кротовины; передвижение не полностью усредненных более молодых гуминовых кислот (ГК-2 - по В.В. Пономаревой, 1974), количество которых (по данным группового состава гумуса) увеличивается на глубине 50—60 см, что могло ’’омолодить” возраст гумуса на этой глубине.
В заключение приведем сводку радиоуглеродных дат для черноземов различных стран Европы, в которую включены и наши датировки по разрезам 2 и 2а (табл. 34). Обобщающий эти данные рис. 19 показывает поле дат в координатах глубины и радиоуглеродного возраста и благодаря своей наглядности не требует пространных комментариев.
Обращает на себя внимание широкий разброс дат (1,5—2 тыс. лет) в собственно гумусовом горизонте, что может быть обусловлено,различиями в биохимической активности почв, турбациях или интенсивности эрозионных процессов. Из общего распределения дат отчетливо выделяется дата для слоя 70—80 см чернозема из окрестностей Будапешта, дающая ’’отскок” в 5 тыс. лет в сторону удревнения. Унаследование в этом разрезе почвой реликтового гумуса не вызывает сомнений.
Датировки подгумусовых горизонтов единичны. Необходимость их дополнения для создания более или менее обоснованной картины распределения дат в нижних частях профиля черноземов очевидна.              127
<< | >>
Источник: Н.Я. Марголина, АЛ. Александровский, Б А. Ильичев и др. Возраст и эволюция черноземов. 1988

Еще по теме ГУМУСОВЫЙ И РАДИОУГЛЕРОДНЫЙ ПРОФИЛИ ЧЕРНОЗЕМОВЦЕНТРАЛЬНОЙ ЛЕСОСТЕПИ:

  1. СИНТЕЗ И РАЗЛОЖЕНИЕ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ
  2. Опорные разрезы в лесостепи
  3. Развитие болот в лесостепи
  4. ПРОДУКТИВНОСТЬ ТРАВЯНОГО БОЛОТАНАЗАРОВСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ
  5. ОЛЬШАНИКИ НА ЗАБОЛОЧЕННЫХ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯХЦЕНТРАЛЬНОЙ ЛЕСОСТЕПИ РОССИИ
  6. Н.Я. Марголина, АЛ. Александровский, Б А. Ильичев и др. Возраст и эволюция черноземов, 1988
  7. Каштановые и бурые аридные почвы
  8. Почвы территорий со сбалансированным увлажнением
  9. Бактериальная флора
  10. ЗАКЛЮЧЕНИЕ