Отсюда следует, что черноземно-луговые палеосолонцы эпохи бронзы относятся к типу среднезасоленному сульфатному с участием двууглекислой соды в гумусовом гор. [AB1к].
Химизм засоления по катионному составу кальциево-натриевый. Отношение Na : Mg меняется от 28-38 в гор. [AB1к] до 2 в средней части профиля и 10 в материнской породе, Na : Ca соответственно 15, 1.5 и 9, Mg : Ca - 0.5, 0.7 и 0.9. По глубине залегания верхнего солевого горизонта они являются высокосолончаковатыми.
Современные черноземно-луговые солонцы, как правило, солончаковатые или высокосолончаковатые. По химизму засоления относятся к содовым, реже сульфатно-содовым. Содержание плотного остатка в засоленных горизонтах колеблется от 0.7 до 1.8%, количество ионов составляет: НСО3 - – 7-13, Сl - – 0.1-1.0, SО4 2- – 0.3-12, Са2+ – 0.5-2.5, Mg2+ – 0.6-2, Na+ – 3-14 мг-экв/100 г. В незасоленных горизонтах эти показатели соответственно таковы: 0.06-0.35%, 0.3-1.7, 0.01-0.1, 0.1-0.7, 0.2-0.6, 0.1-0.5, 0.05-0.8 мг-экв/100 г.
Солонцеватые свойства непосредственно зависят от степени перехода натрия из неподвижного слоя мицеллы в диффузный. В связи с этим представляют интерес данные по активности и концентрации ионов кальция, натрия, калия, водорода, хлора.
Черноземно-луговые палеосолонцы характеризуются низкой активностью и концентрацией кальция в солонцовом горизонте, средней – в остальной части профиля и материнской породе. Учет активностей ионов водорода и кальция свидетельствует о среднем энергетическом уровне перехода кальция из твердой фазы палеосолонца в почвенным раствор, что обеспечивается наличием карбонатов кальция во всех генетических горизонтах, а также в гор. [В2]. Активность и концентрация ионов натрия высокая, но в материнской породе характеризуется низкими показателями (0.8 ммоль/л против 20-35 в гор. [AB1к] и [B2к]).
Черноземно-луговые палеосолонцы отличаются от современных солонцов пониженной активностью ионов кальция по всему профилю и натрия в средней его части. Однако в гор. [AB1к] палеосолонца активность натрия втрое больше, чем в соответствующем горизонте современного солонца (20-31 против 6-12 ммоль/л). Отличительной чертой черноземно-луговых солонцов является резкая дифференциация профиля по активности натрия и менее резкая по активности кальция. Верхние горизонты их, подверженные слабому осолодению и элювиированию, имеют низкий уровень активности натрия (pNa 2.2-1.9) и несколько пониженные активность кальция (рСа 2) и величины известкового потенциала (5.4-6.2). В остальной части профиля эти показатели составляют 1.2-1.5, 1.8-1.9, 7.1-7.7 соответственно.
В соответствии с ориентировочной шкалой обеспеченности кальцием и степени солонцеватости почв черноземно-солонцового комплекса [22] современные черноземно-луговые солонцы относятся к высокообеспеченным кальцием (рСа 1.8-2). По значениям pNa верхние горизонты их являются сильносолонцеватыми (pNa 1.9-2.2), а горизонты В2 и В3 солонцовыми (pNa 1.2-1.5). В палеосолонцах к солонцовым относятся горизонты [AB ] и [B1]. Активность и концентрация ионов калия в палеосолонцах очень низкие(0.03-0.19 ммоль/л), ионов хлора - колеблются в пределах 1.5-4 ммоль/л.
Определение активности водорода в условиях низкого разбавления почвы водой (1:0.5), при которых значения активных концентраций близки к содержанию этих ионов в почве, показало, что в палеосолонцах величина рН слабо уменьшилась с глубиной от 8.3-8.2 в гор. [АВ1к] до 8.1-8.0 в гор. [В] и 7.8 в материнской породе. В современных черноземно-луговых солонцах верхний горизонт отличается пониженной величиной рН (6.4-7.2), а в остальной части профиля она равна 8.4-8.6 и в материнской породе 8.1. При разбавлении почвы водой до 1:2.5 и 1:5 величины рН возрастали на 0.3-1.1. Такая закономерность отмечена для всех изученных почв.
Почва курганной насыпи, сооруженная из верхних солонцовых горизонтов, и фоновые лугово-черноземные почвы существенно отличаются от палеосолонцов по активности ионов. В процессе трансформации почвенной массы кургана произошло уменьшение величины рН в слое 0-70 см до 7.6-7.8, заметно возросла активность кальция, многократно снизилась активность и концентрация ионов натрия.
Фоновые лугово-черноземные почвы характеризуются еще меньшими величинами рН в гумусовом (5.9-6.8) и переходном (7.4-7.8) горизонтах, очень низкой обеспеченностью кальцием в пахотном (рСа 3.9) и подпахотном (2.85 горизонтах, средней (2.3-2.4) в гор. АВ и низким уровнем активности и концентрации натрия по всему профилю (0.7-1.3 ммоль/л).
По величинам активности и концентрации ионов калия заметных различий в сравниваемых почвах не обнаружено. В отношении активности хлора отмечается небольшое ее увеличение в фоновых почвах по сравнению с палеосолонцом и курганной насыпью.
Сравнительная характеристика фоновых и погребенных почв позволяет заключить, что эволюция черноземно-луговых палеосолонцов на протяжении второй половины голоцена сопровождалась существенной трансформацией физико-химических свойств, активностью и концентрацией ионов кальция, натрия, калия, водорода, хлора, величины известкового потенциала в них. При этом на фоне выноса растворимых солей и частичного выщелачивания карбонатов, усиления гумусоаккумуляции происходило замещение натрия на кальций (а также и водород гидролитической кислотности) в поглощающем комплексе, снижалась активность ионов натрия, возрастала активность водорода, особенно в верхней части профиля, возникал дефицит кальция в промытых от карбонатов горизонтах, несколько увеличивалась активность хлора. Активность ионов калия осталась на низком уровне как в погребенных, так и фоновых почвах.
Итак, установлено, что к началу II тыс. до н.э. в лесостепи Русской равнины на низменностях сформировались гидроморфные черноземно-луговые палеосолонцы и солонцеватые палеопочвы, принимавшие значительное участие в структуре палеопочвенного покрова эпохи ранней бронзы. Сравнительное изучение палеосолонцов и солонцеватых палеопочв, современных фоновых лугово-черноземных и черноземно-луговых, черноземно-луговых карбонатных и осолодевающих солонцов показало, что формирование палеосолонцов и солонцеватых палеопочв в конце первой половины голоцена было обусловлено наложением солонцеобразования на развивавшийся в период голоценового оптимума черноземно-луговый процесс почвообразования. Это подтверждается отсутствием заметной дифференциации гранулометрического и валового химического состава по генетическим горизонтам палеосолонцов, сходством гумусового состояния их и черноземно-луговых почв, особенностями строения почвенного профиля. В дальнейшем, начиная со второй четверти II тыс. до н.э. наблюдалось усиление выщелачивания, рассолонцевания, а местами и осолодения палеосолонцов, в результате чего они постепенно эволюционировали в современные зональные черноземно-луговые и лугово-черноземные почвы с разной степенью выраженности признаками элювиально-иллювиальной дифференциации профиля. Наличие у лугово-черноземных и черноземно-луговых почв явной элювиированности связано с осолонцеванием их в конце первой половины голоцена и последующим рассолонцеванием, выщелачиванием в эпоху бронзы и в субатлантическое время.
Заключение
Впервые на основе комплексных почвенно-археологических исследований, выполненных совместно с археологами Воронежского госуниверситета в 1984-1998 гг., получен большой фактический материал по истории формирования и эволюции почв Среднерусской лесостепи в голоцене. Сравнительное исследование погребенных и фоновых почв, результаты которого публиковались в последние 15 лет, свидетельствуют о сложной истории развития гидроморфных почв Среднерусской лесостепи в голоцене, тесно связанной с непостоянством ландшафтно-экологических условий. Установлено, что в этом регионе на протяжении голоцена, особенно В атлантический период, в почвообразовании важную роль играл гидроморфный процесс. Его проявление было неодинаковым на дренированных возвышенностях и низменностях лесостепи Русской равнины.
На возвышенностях продолжительность и интенсивность гидроморфного процесса была меньшей и формировавшиеся гидроморфные и полугидроморфные почвы уже к эпохе бронзы трансформировались в черноземы карбонатные с остаточными признаками гидроморфизма. Дальнейшая их эволюция была связана с неоднократными колебательными изменениями природных условий, усилением дренированности территории, что способствовало прогрессирующему развитию автоморфного процесса, нарастанию выщелачивания, мощности и гумусированности почвенного профиля. Лишь вмешательство человека ( слабое, начиная с эпохи бронзы, интенсивное – в последние столетия ) осложнило этот процесс и вызвало антропогенную деградацию черноземов. Общая схема эволюции черноземов на протяжении голоцена представляется на основе существующих фактических материалов предположительно в таком виде: гидроморфные и полугидроморфные аналоги черноземов (атлантический период) –– черноземы карбонатные слабозасоленные (суббореальный период) – черноземы типичные и выщелоченные (конец суббореального и субатлантический период).
На низменных равнинах гидроморфное почвообразование имело в прошлом и настоящем более яркое проявление. В условиях большего увлажнения преимущественно из-за близкого к поверхности залегания грунтовых вод, затрудненности поверхностного стока на недренированных междуречьях развитие почв осуществлялось по схеме: гидроморфные и заболоченные почвы лугового ряда (атлантический период) – черноземно-луговые, черноземно-влажнолуговые и лугово-черноземные карбонатные разной степени засоления и солонцеватости почвы (суббореальный период) – полугидроморфные лугово-черноземные и гидроморфные черноземно-луговые современные почвы с комплексом почв западинных ландшафтов (субатлантический период).
На протяжении голоцена (по крайней мере с атлантического периода и до настоящего времени) в структуре почвенного покрова имели место гидроморфные солонцовые и засоленные почвы. Установлено, что к началу II тыс. до н.э. в лесостепи Русской равнины на низменностях сформировались полнопрофильные гидроморфные черноземно-луговые палеосолонцы и солонцеватые палеопочвы. Их формирование в конце первой половины голоцена было обусловлено наложением солонцеобразования на развивавшийся в период голоценового оптимума черноземно-луговый процесс почвообразования. Это подтверждается отсутствием заметной дифференциации гранулометрического и валового химического состава по генетическим горизонтам палеосолонцов, сходством гумусового состояния их и черноземно-луговых почв, особенностями строения почвенного профиля. В дальнейшем, начиная со второй четверти II тыс. до н.э., наблюдалось усиление выщелачивания, рассолонцевания, а местами и осолодения палеосолонцов, в результате чего они постепенно эволюционировали в современные зональные черноземно-луговые и лугово-черноземные почвы с разной степенью выраженности признаками элювиально-иллювиальной дифференциации профиля. Наличие у части лугово-черноземных и черноземно-луговых почв явной элювиированности, видимо, связано с осолонцеванием их в конце первой половины голоцена и последующим рассолонцеванием и выщелачиванием в эпоху бронзы и в субатлантическое время.