Химические и биохимические свойства погребенных почв (МИС3) Ямской степи. Выпускная бакалаврская работа по направлению 021900 «Почвоведение» (стр. 1 )

ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(СПбГУ)

Институт Наук о Земле

Химические и биохимические свойства погребенных почв (МИС3)

Ямской степи

Выпускная бакалаврская работа

по направлению 021900 «Почвоведение»

«К ЗАЩИТЕ»

Научный руководитель:

д. с.-х. н., проф.

____________________

«___»___________ 2016

Соруководитель:

с. н.с.

____________________

«___»___________ 2016

Заведующий кафедрой:

д. с.–х. н., проф.

____________________

«___»___________ 2016

Санкт–Петербург

2016

Содержание

Введение………………………………………………………………………………...…	2
1 Обзор литературы……………………………………………………………………...	4
1.1 Особенности почвообразования в брянском интерстадиале………………….	4
1.2 Основные морфологические и физико-химические особенности брянских почв………………………………………………………………………………..	6
1.3 Характеристика качественного состава почвенного органического вещества.	8
1.4 Групповой и фракционный состав железа в исследовании почвенных процессов………………………………………………………………………….	12
2 Объекты и методы……………………………………………………………………...	15
2.1 Объекты исследования……………………………………………………………	15
2.2 Методы исследования…………………………………………………………….	25
3. Результаты и обсуждение……………………………………………………………..	26
3.1 Характеристика свойств объектов исследования……………………………….	26
3.2 Валовой химический состав……………………………………………………...	30
3.3 Биохимические свойства…………………………………………………………	31
3.4 Групповой состав железа…………………………………………………………	35
Выводы…………………………………………………………………………………….	39
Список литературы……………………………………………………………………….	40

Введение.

Изучение химических и биохимических свойств погребенных почв осложнено наложением современных почвообразовательных процессов и химических реакций, протекающих в настоящее время, на процессы, которые происходили в период их формирования.

Вопрос о возможности ритмичного формирования почв в течение крупнейшего позднеплейстоценового интерстадиала (МИС3) остается открытым на сегодняшний день. Брянские почвы, описанные в пределах современных аккумулятивных ландшафтов (подножия и перегибы склонов, террасы и т. п.) часто имеют ритмичное повторение почвенных профилей, но эти же почвы, изученные в плакорных позициях, не несут в себе такой подробной почвенной памяти. В данном разрезе, почвы сформированы на водораздельной территории, но при этом имеют морфологические признаки ритмичности в процессе их формирования.

На сегодняшний день ритмичное формирование брянских почв изучено недостаточно. Существует еще меньше исследований, доказывающих ритмичность этих почв на основе их химических и биохимических свойств.

Одним из важных условий почвообразования является окислительно-восстановительный режим. Так, в почвах, сформированных в аэробных условиях, содержится больше окристаллизованных форм железа, меньше легкоокисляемых фракций органического вещества почв, выше степень внутримолекулярной окисленности. Тогда как в анаэробных условиях уменьшается содержание больше окристаллизованных форм железа, меньше легкоокисляемых фракций органического вещества почв, выше степень внутримолекулярной окисленности.

Цель работы — охарактеризовать условия формирования почв брянского интерстадиала (МИС 3) на основе изучения их химических и биохимических свойств.

Задачи работы:

-  охарактеризовать минеральную составляющую почв брянского интерстадиала на основе определения валового химического состава, а также силикатных и несиликатных форм железа;

-  охарактеризовать органическую составляющую почв брянского интерстадиала на основе определения группового состава гумуса, степени внутримолекулярной окисленности, элементного состава и хемодеструкционного фракционирования органического вещества этих почв.

-  сравнить между собой ритмы почвообразования внутри брянского интерстадиала.

По результатам работы было опубликовано:

1) , , Храпова гуминовых веществ, как коллоидных дисперсий (обзор литературы) // Вестник Российской академии естественных наук. 2014. № 5. С. 39–45.

2)  олюбилизация порфириновых соединений структурированными мицеллами гуминовых веществ // Сб. тезисов / Третья междунар. конф. СНГ МГО по гуминовым инновационным технологиям / Десятая Междунар. конф. daRostim «Гуминовые вещества и другие биологически активные соединения в сельском хозяйстве» / HIT–daRostim–2014 / 19–23 ноября, 2014, МГУ им. , Москва, Россия / Под ред. , и . ― М., 2014. С. 182.

1.  Обзор литературы.

1.1 Особенности почвообразования в брянском интерстадиале.

Данная работа посвящена изучению особенностей условий формирования почв брянского (средневалдайского) интерстадиала (32–24 тыс. лет назад), относящихся к морской изотопной стадии 3 (МИС 3). В связи с этим рассмотрим особенности почвообразования этого периода.

Интерстадиальному почвообразованию соответствуют интервалы внутри ледниковой эпохи, характеризующиеся устойчивым возрастанием тепла и увлажненности в отличие от типичных криоаридных условий, свойственных перигляциальной зоне ледниковой эпохи. Однако теплообеспеченность таких интервалов не достигала ее современного уровня. Широтная зональность была выражена значительно слабее, чем в межледниковье, что позволяет рассматривать его как относительно теплую (межстадиальную) гиперзональную эпоху (Иванов и др., 2015).

Одной из важнейших черт почв, сформировавшихся в этот период, является широкое распространение структурных деформаций, связанных с криогенными процессами владимирской криогенной фазы, наступившей после завершения позднебрянского почвообразования. Такие криогенные структурные нарушения почвенного покрова привели к созданию рельеф типа пятен-медальонов (Величко, Герасимов, 1982).

Многие исследователи полагают, что почвообразование брянского интерстадиала протекало в холодных континентальных условиях климата. Основной почвенный покров составляли следующие почвы или их сочетания: глеевые мерзлотные, дерновые надмерзлотно-глеевые, дерновые мерзлотные иллювиально-карбонатные, бурые мерзлотные, бурые мерзлотные с признаками оглеения, дерновые мерзлотно-глеевые, дерновые мерзлотные иллювиально-карбонатные (Морозова, 1981).

Почвы аналогичного строения в настоящее время на территории Европы отсутствуют. Вероятно, наиболее близкими по строению и биоклиматическим условиям формирования к брянским являются современные палевые мерзлотные почвы Центральной Якутии (Величко, Морозова, 1972).

Представление о природных условиях этого интерстадиала можно получить, исходя из данных изучения спорово-пыльцевых спектров и фауны. Исследование зубов мелких млекопитающих (Маркова, 1975) привели к выводу, что подавляющее большинство животных, существовавших в брянское время в верхнем течении Днестра, сейчас обитает в условиях открытых пространств, в суровых физико-географических условиях. Видовой состав мелких млекопитающих из кротовин брянской ископаемой почвы в разрезе Араповичи (бассейн р. Десны), включал группу степных видов: сурки, суслики, большой тушканчик, степная пеструшка, полевки. У последнего вида современный ареал обитания распадается на две части: тундровую и степную. Типично тундровым видом, обнаруженным в том же разрезе, является копытный лемминг.

Экологическая приуроченность видов позволяет сделать вывод о том, что брянский интерстадиал характеризовался континентальным климатом, более сухим и суровым, чем современный (температура января –17ºС; июля +19ºС; годовое количество осадков 275 мм, твердых осадков 70 мм). В связи с тем, что на разной территории были обнаружены различные видовые фаунистические сообщества можно предполагать разновидности перигляциальных ландшафтов: от тундростепи к лесотундре (Морозова, 1981).

(1977) описывая экологические условия обитания человека на стоянке Сунгирь (Владимир), отмечает климатическую суровость брянского интерстадиала. Ландшафт напоминал лесотундру и был заселен мамонтами, бизонами, песцами, северными оленями и другими холодолюбивыми животными.

Таким образом, почвы брянского интерстадиала формировались в холодных, относительно влажных условиях на фоне постоянной мерзлоты.

1.2  Основные морфологические и физико-химические особенности брянских почв.

В генетическом профиле брянской палеопочвы можно выделить палево-серый (гумусовый горизонт) с железисто-марганцевыми конкрециями, ниже которого залегает карбонатный горизонт с признаками оглеения.

Профиль почв деформирован из-за сильного криогенного педоморфиззма, поэтому их первоначальное строение трудно реконструировать (Величко, Морозова, 1972). Основным элементом деформаций являются вертикальные двухъярусные воронкообразные клиновидные структуры высотой около 1,5–2,0 м, которые заполненны бурым гумусированным материалом. Их верхняя часть до глубины 0,5–0,8м расширена, имеет котлообразную форму, ее ширина в верхней части составляет 1–1,2 м.

Во всех разрезах в профиле брянской почвы можно выделить следующие горизонты (Морозова, 1981).

1. Верхний гумусированный горизонт, представленный светлым палево-серым или серовато-бурым сильно деформированным суглинком. Он обычно более тяжелый и плотный, чем лежащий выше валдайский лёсс, имеет многочисленные включения мелких черных и ржавых железисто-марганцовистых конкреций, которых особенно много в северных разрезах. Мощность этого горизонта в северных разрезах составляет 0,3-0,5м, в более южных достигает0,7м.