CC BY
37
УДК 550.46
DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-1-280-289
ГИДРОГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТОВ ТАМБОВЩИНЫ В ИСТОРИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ
© Н.О. Ковалева, В.В. Канищев, О.И. Тютерева, И.В. Ковалев
Статья представляет результаты исследований на «стыке» естественных и гуманитарных наук. Показано, что пространственная и временная гидрогеологическая неоднородность почв и ландшафтов является основной причиной мозаичности растительных формаций колочной лесостепи Тамбовщины и предопределяет характер заселения и освоения данной территории человеком, хозяйственная деятельность которого наложилась на ход естественной эволюции ландшафтов. Близкий уровень гидрокарбонатно-натриевой грунтовой воды в ландшафтах Тамбовщины выделяет их среди других черноземных регионов и делает особо чувствительными к условиям атмосферного увлажнения. Недоучет гидрологической специфичности региона приведет к социально -экономическим и управленческим ошибкам освоения ландшафтов.
Ключевые слова: гидрологический режим; лугово-черноземные почвы; эволюция ландшафтов; антропогенный фактор; Тамбовская область.
ВВЕДЕНИЕ
История земледельческого освоения почвенного покрова территории Тамбовщины насчитывает несколько сотен лет. При этом мозаичный облик растительных формаций колочной лесостепи и особенности заселения и освоения региона во многом предопределены пространственной и временной гидрологической неоднородностью ландшафтов. В условиях исторической приуроченности поселений человека к поймам, особо остро реагирующих на постоянно меняющуюся климатическую систему планеты, недоучет специфической гидрологии территории уже не раз приводил к ряду социально-экономических и управленческих ошибок [1]. Такой недоучет может стать и причиной неверной трактовки археологических находок.
Поэтому целью нашей работы, которая выполняется в рамках проекта «Междисциплинарные подходы в изучении истории позднего аграрного общества России (вторая половина XIX в. - первая треть XX в.)» (руководитель - профессор Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина В.В. Канищев), стал сравнительный анализ современных и исторических особенностей и динамики гидрологического режима Тамбовской низменности за последние 100 лет.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектами исследований стали архивные материалы буровых журналов начала XX в. (рис. 1) - около 50 штук (Государственный архив Тамбовской области. Ф. 1019), а также образцы воды и почв, отобранные в ходе полевого обследования территории.
В различных ландшафтах региона полевыми и лабораторными методами были исследованы: почвенный разрез № 6-11 (солодь) в заповедной Матырской дубраве 150-летнего возраста (Тамбовский район); обнажение № 1-10 близ села Никольское; катена из 5 почвенных разрезов № 1-11 (чернозем осолоделый), 2-11 (чернозем гидрометаморфизованный), 3-11 (чернозем
осолоделый), 4-11 (аллювиальная темногумусовая почва) и 5-11 (чернозем сегрегационный) на территории Давыдовского городища (Моршанский район) и катена из 3 почвенных разрезов № 10-11 (чернозем осолоделый), 11-11 (аллювиальная темногумусовая почва) и 12-11 (дерновая почва) на территории Никольского городища в пойме реки Цна (Тамбовский район). Названия почв даны по Классификации почв 2004 [2].
Образцы грунтовой воды из скважин отобраны в 2015 г. в селах бывших западных Лебедянского и Липецкого уездов Тамбовской губернии, а ныне Липецкой области Большие Хомяки, Большие Избищи, Тру-бетчино и Тележенка. Данные населенные пункты были отобраны потому, что в их буровых журналах нача-
Рис. 1. Архивные материалы. Буровые журналы 1900 г.
ла XX в. имелись результаты анализа состава воды, частично сопоставимые с современными данными.
Анализ водной вытяжки почв выполнен фотометрическим и рН-потенциометрическим методами [3]. Определение качества грунтовой воды по показателям рН, общей щелочности, жесткости, содержания натрия, кальция, магния, железа, гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов и нитратов выполнено потенциометриче-ским, титриметрическим, атомно-адсорбционным и хроматографическим методами [3]. Полученные результаты сравнимы с результатами определения химического состава воды 1900-1912 гг., т. к. использованные немецкие методики лежат и в основе современных высокотехнологичных методов анализа [3]. Пригодность воды для питья оценивалась в соответствии со шкалами (предельно допустимыми концентрациями) Всемирной организации здравоохранения (ПДК ВОЗ).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Анализ литологии ландшафтов по архивным материалам (буровые журналы). Кристаллическое дно Окско-Донской равнины, к которой приурочены ландшафты Тамбовщины, покрыто девонскими отложениями. Моря девона имели лагунный характер, что в сочетании с жарким климатом привело к отложению мощной (до 1 км) соленосной толщи, определяющей современную геохимию региона. Соли контактируют не только с породами, которые они «протыкают», но и со всеми горизонтами грунтовых вод, циркулирующих в прорезаемой куполами толще [4].
В изучаемых скважинах начала XX в. появление водоносного горизонта приурочено именно к водам девонских отложений кудеяровско-лебедянского водоносного горизонта. Данный горизонт распространен к северо-востоку от линии, проходящей примерно от г. Жуковки на Брянск, поселок Кромы, поселок Змиев-ку, г. Лебедянь, г. Мичуринск и г. Борисоглебск [5].
Как следует из результатов анализа буровых журналов, глубина залегания водоносного горизонта колеблется от 0 до 36 м от поверхности вдоль склонов современных долин, что хорошо прослеживается в обнажениях близ села Никольское, а также в разрезах и археологических раскопах Давыдовского и Никольско-
го городищ. Его разгрузка частично происходит по долинам, врезанным в толщу водовмещающих пород, что подтверждается как снижением отметок уровней подземных вод, так и выходами их на поверхность в виде родников.
Почти все отложения, развитые на Окско-Донской равнине, водоносны [4]. Повсеместно обнаружены пресные воды в верхних горизонтах девона. На Окско-Донской равнине между грунтовыми водами, непосредственно влияющими на процесс почвообразования, и водоносными горизонтами коренных пород существует гидростатическая связь вследствие напорности вод коренных отложений. Они существенно влияют на почвообразование в поймах рек, где выклиниваются, смешиваясь с водами современного грунтового и речного стоков.
Основные формы рельефа Тамбовщины, кроме долин крупных рек, имеют послеледниковый возраст и небольшие перепады высот, т. к. сложены песчаными отложениями водных потоков (рис. 2г). Более того, таяние ледников в четвертичном периоде привело к обводнению низины, т. н. «Тамбовской тарелки», и образованию полузастойного озера в бассейне реки Цна, в котором откладывались слоистые пылеватые пески и глины с содержанием ила до 70 % [4]. Песчаные, как правило, водоносные отложения мощностью от 5 до 100 м вскрываются реками Челновой, Польным Воронежом, Матырой, Савалой, Битюгом и др. Как обнаруживают материалы буровых журналов, песчаные отложения перекрыты слоем лёссовидных карбонатных суглинков мощностью от 3 до 15 м, которая возрастает от водоразделов к понижениям. При этом отдельные горизонты лёссовидных суглинков отличает повышенная щелочность и солонцеватость как следствие их промачивания капиллярной каймой грунтовых вод в прошлом.
Достаточная молодость рельефа обусловила незначительную расчлененность поверхности реками, балками и оврагами: свыше 55 % поверхности составляют слабодренированные и недренированные плоскоместья -плоскодонные понижения с невысокими «бортами» и близким к поверхности уровнем грунтовой воды [6]. В некоторых частях Петровского, Мордовского и других
б)
в)
г)
д)
Рис. 2. Гидрологические профили ландшафтов (по данным буровых журналов)
районов области 15 % рельефа представлено блюдце-образными западинами размером до 2-3 км в диаметре и от 50 см до 5 м глубиной. При этом блюдца располагаются цепочками вдоль и вблизи ложбин стока, маркируя древние водотоки и современное направление стока грунтовых вод. Часто блюдцеобразные западины глубиной до 3 м заняты «осиновыми кустами» на осолоделых черноземно-луговых почвах или луговых со-лодях (например, Матырская дубрава), а неглубокие понижения глубиной до 1 м - солонцами.
Химический состав грунтовых вод. Химический состав грунтовой воды оценивался по архивным материалам буровых журналов начала XX в. и сравнивался с современными химическими показателями воды. В геологическом строении рассмотренных буровых журналов, находящихся в селах Большие Избища Шов-ской волости, Тележенка и Трубетчино Трубетчинской волости Лебедянского уезда Тамбовской губернии, были вскрыты четвертичные и описанные выше девонские отложения.
Глубина залегания водоносного горизонта в Тру-бетчино составляет 16,30 м от поверхности земли, в Тележенке - 23,76 м, а в Больших Избищах колеблется от 21,93 до 38,70 м вдоль склонов современных долин. Абсолютные отметки уровней - от 149,88 до 179,05 м. Также по данным буровых скважин начала XX в. пробы воды в 3 точках характеризуются пригодными для питья с жесткостью 14,1-17,9°, а в пробе Трубетчино вода описывается как непригодная для питья, с высокой общей жесткостью - 27,9° (табл. 1). В целом, опубликованные данные хорошо согласуются с гидрохимическими характеристиками из буровых журналов.
По химическому составу воды кудеяровско-лебедянского водоносного горизонта преимущественно гидрокарбонатные магниево-кальциевые с минерализацией 0,2-0,6 г/л, реже до 0,8 г/л, типа
Л , НСОЗ 86 504 8 л , НСОЗ 75 504 10 л ,
Мл3-, иногда М0 5-, где М - ми-
Са 47 Мд 38 0,5 Са 40 Мд 46
нерализация в г/л. Развитые в районе г. Тамбова -г. Рассказова хлоридно-гидрокарбонатные магниево-кальциевые воды с минерализацией 0,3-0,6 г/л сменяются в районе г. Кирсанова хлоридными магниево-кальциевыми с минерализацией 0,8-1,2 г/л, где химический состав воды описывается формулой
Л, Ci87S0413 „ „ тт
Мо,9 Са42Мд31. В районе п. Инжавино грунтовые воды переходят по химическому составу в гидрокарбонатно-
л , С1 57 НСОЗ 30
хлоридные кальциево-натриевые М09 Са 38 (Wa+g) 39-
Таким образом, при движении к северу, где наиболее интенсивно проявляется загипсованность водосодер-жащих пород, в водах водоносного горизонта, хотя и повышается содержание хлоридов, но доминирующая роль принадлежит сульфатам. При движении на восток, при отсутствии в слоях гипса, хлориды вытесняют гидрокарбонаты, а натрий вытесняет кальций. Между этими двумя направлениями, в районе Тамбов-Моршанск-Борисоглебск, встречаются гидрокарбонатные воды с повышенным содержанием то хлоридов, то сульфатов, по-видимому, в зависимости от наличия или отсутствия загипсованности водосодержащих пород. Из катионов обычно доминируют кальций, магний и натрий. Минерализация вод повышается до 1,2-3,6 г/л, местами до 32,3 г/л [7].
Общая жесткость вод кудеяровско-лебедянского водоносного горизонта обычно колеблется в пределах 1-7 ммоль/л (мягкая и умеренно-жесткая), редко достигая 8,8-31,6 ммоль/л (жесткая и очень жесткая). Содержание свободной углекислоты - 4,0-40,4 мг/л, иногда - 125,4-158,4 мг/л. Железа следовые количества или около 0,1-1,0 мг/л, реже 4 мг/л. Нитратов содержится довольно много - от 0,001 до 1,0 мг/л, даже до 11,1-50,0 мг/л, как исключение до 212,6 мг/л. Эти данные свидетельствуют о местном загрязнении водоносного горизонта [7].
Кудеяровско-лебедянский водоносный горизонт является одним из важнейших источников водоснабжения, на нем базируется водоснабжение городского хозяйства и промышленных предприятий, в т. ч. Дан-кова, Чаплыгина, Мичуринска, Моршанска, Тамбова, Рассказово, Борисоглебска.
Следовательно, облик ландшафтов на протяжении всего исторического времени определялся лишь небольшими изменениями в концентрациях солей, особенно натрия, и выклиниванием водоносного горизонта в районе расселения человека, например, в Давыдовском и Никольском городищах.
Результаты нашего анализа воды из ряда скважин Тамбовщины в 2015 г. обнаружили (табл. 2), что состав воды преимущественно сульфатно-гидрокарбонатный
Таблица 1
Химический состав воды из буровых скважин начала ХХ в.
Наименование скважины/отметка над уровнем моря Общая жесткость, ммоль/л Хлориды, г/л Сульфаты, г/л рН Качество воды
Большие Избищи 1 /179,05 м над уровнем моря 8,4 0,021 следы нейтральный Жесткая вода. Вполне пригодна для питья
Большие Избищи 2 /162,34 м над уровнем моря 7,1 следы следы слабощелочной Умеренно-жесткая вода. Вполне пригодна для питья
Трубетчино /149,88 м над уровнем моря 14,8 0,01 0,1 слабощелочной Очень жесткая вода. Непригодна для питья
Тележенка /160,42 м над уровнем моря 8,9 - - нейтральный Жесткая вода. Удовлетворительна
Таблица 2
Химический состав грунтовой воды (2015 г.)
Наименование скважины К ер Общая щелочность, ммоль-экв/л /л сл о о к Общая жесткость, ммоль/л /л £ /л + ~ О /л + ~ "ад Fe2+,3+, мг/л /л О м /л О /л сл о £ /л /г яциаз из ер е § ащ б О SAR - натрий-адсорбционное отношение Качество воды
Большие Хомяки 7,3 -сла-боще-лоч-ной 5,07 309,4 7,3 9,01 101,11 26,93 0,32 84,2 26,8 69,5 0,6 1,12 Пресная вода. Умеренно-жесткая. Низкая опасность осолонцевания. Пригодна для полива. Опасность засоления почвы -низкая
Большие Избищи 6,8 -нейтральный 3,24 197,9 5,1 24,53 93,44 7,53 0,10 93,1 31,1 100,3 0,4 2,44 Пресная вода. Умеренно-жесткая. Низкая опасность осолонцевания. Пригодна для полива. Опасность засоления почвы -низкая
Тележенка 7,0 -сла-боще-лоч-ной 4,75 290,1 5,2 8,49 83,19 12,48 0,16 33,5 8,6 25,0 0,4 0,86 Пресная вода. Умеренно-жесткая. Низкая опасность осолонцевания. Пригодна для полива. Опасность засоления почвы -низкая
Тру-бет-чино 7,1 -сла-боще-лоч-ной 8,63 526,5 9,8 99,93 152,22 26,27 0,08 115,1 74,2 342,4 1,0 7,47 Солоноватая вода. Очень жесткая. Низкая опасность осолонцевания. Пригодна для полива. Опасность засоления почвы -средняя
ПДК ВОЗ 6-9 - - 7(10) - - - 0,3 250 250 50 1,0 - -
магниево-кальциевый с общей минерализацией 0,4-0,6 г/л, а также в с. Трубетчино хлоридно-гидрокарбонатный натриево-кальциевый с общей минерализацией 1,0 г/л. Минерализация описывается формулами в Больших Хо-
мяках
М
НСО3 76S0413 С111
Ca 63 Mg 28 Na 10 ,, НСОЗ 64 S04 19 Ci 17 _ , ,
М0 4-, Т ележенке - М0 4
Больших Избищах -
НСОЗ 89 504 7 С! 5
Ca 63 Na 29 Mg 8 ~ _ , , НСОЗ 72 Cl 18 S0410
Трубетчино - М. 0-.
10 Ca 41 Na 47 Mg 12
Ca 70 Mg 17 Na 12'
Таким образом, к
северу региона незначительно повышается содержание сульфатов, натрий частично вытесняет кальций. Увеличение содержания хлоридов или сульфатов демонстрирует большую или меньшую степень загипсованно-сти водосодержащих пород, из катионов доминирует кальций. Общая жесткость вод колеблется в пределах 5,1 -7,3 ммоль/л (умеренно-жесткая), достигая в Тру-бетчино значения 9,8 (очень жесткая) (табл. 2).
В рассмотренных скважинах выявлено, что содержание железа в воде колеблется от 0,08 до 0,32 мг/л, нитратов довольно много, самое низкое их количество в скважине в с. Тележенка (25 мг/л), а в с. Трубетчино достигает 342,40 мг/л, делая эту воду непригодной для питья и диагностируя высокую степень загрязнения, вероятно, связанную с попаданием нитратных удобрений или отходов сахарного производства в водоносный
горизонт. Следует отметить, что в скважине Трубетчино 1900 г. также выявлено неудовлетворительное качество воды, делающее ее непригодной для питья (табл. 1).
Химический состав воды, отобранной в 2015 г., совпадает по своему составу и свойствам с образцами, описанными в археологических материалах и литературных данных [2-3; 6-8]. В образце Трубетчино 2015 г. содержание нитратов в воде превышает ПДК в 7,5 раза, а все остальные параметры, кроме содержания железа, выше, чем в других скважинах, что делает эту воду непригодной для питья. Из этого можно сделать выводы, что на протяжении ста и более лет химические свойства воды водоносного горизонта мало изменились, при этом колебаниям были подвержены лишь уровни грунтовой воды в ландшафтах.
Таблица 3
Химические свойства почв
Номер разреза Глубина, см Горизонт Са2+ | К+ | Ыа+ | Mg2+ | рН
ммоль-экв/100г
1 0-8 Ad 9,75 0,09 0,45 2,57 7,24
8-18 Ap 12,31 0,09 0,30 1,59 7,16
18-33 AE 16,65 0,08 0,31 1,16 7,24
33-47 кс 9,43 0,07 0,24 0,81 7,12
40-70 прослойка 13,33 0,09 0,18 0,72 7,35
70-90 КС2 8,97 0,08 0,19 0,68 7,20
90-105 С2 15,86 0,09 0,30 1,06 6,85
105-145 КС3 9,81 0,07 0,24 0,78 7,35
145-160 С3 14,64 0,11 0,49 2,50 7,73
160-165 [А] 15,72 0,09 0,33 2,27 7,45
165-180 [АВ] 9,97 0,08 0,27 2,19 7,23
180-195 [Е] 6,85 0,09 0,69 1,49 6,83
195-202 [Ай] 9,47 0,08 0,28 1,46 7,08
220-дно С 10,70 0,10 0,48 1,12 7,12
2 0-5 Ай 8,57 0,07 0,63 1,20 -
6-65 А 8,16 0,10 0,30 1,90 5,98
65-100 А 11,27 0,09 0,35 0,68 5,92
150-165 С 15,37 0,11 0,85 1,62 -
3 0-2 Ай 5,06 0,09 0,43 1,65 -
2-14 ОЕ 4,90 0,10 0,33 0,68 6,94
14-30 [Ар] 4,63 0,09 0,31 0,78 6,68
30-42 С 3,68 0,11 0,17 0,35 6,75
42-дно Б=ОЯТ7 7,49 0,25 0,14 0,68 -
4 25-35 А 6,22 0,05 0,13 0,99 7,20
35-65 С 3,53 0,06 0,12 0,53 6,76
65-дно оятг 5,81 0,07 0,13 0,94 6,28
5 0-3 Ай 5,53 0,31 0,13 1,25 -
3-34 А 8,44 0,16 0,12 0,78 -
34-54 АЕ 11,76 0,11 0,14 0,85 -
54-74 В 11,06 2,14 0,13 0,77 6,73
74-100 ВС 7,22 1,27 0,20 0,76 6,50
6 0-5 Ай - - - - 6,36
5-23 А - - - - 6,39
23-47 А - - - - 6,40
47-61 АВ - - - - 6,63
61-90 В - - - - 7,15
90-108 С1 - - - - 7,07
109-130 С2 - - - - 7,35
На основании многолетних исследований В.А. Ковда (1946, 1954, 1965) пришел к выводу, что между количеством и составом солей, аккумулирующих в природных водах и почвах, существуют определенные закономерности. Состав природных вод является функцией их минерализации. В частности, в начальной стадии процесса засоления вод, когда концентрация составляет 0,5-5 г/л, их состав, как правило, гидрокарбонатно-натриевый с примесью сульфатов и хлоридов натрия. Почвенно-грунтовые воды лесостепной части Окско-Донской низменности относятся к пресным гидрокар-бонатно-кальциевым водам. Однако в аккумулятивных ландшафтах воды приобретают более высокую минерализацию, становятся гидрокарбонатно-магниево-натриевыми, гидрокарбонатно-натриевыми, сульфатно-гидрокарбонатно-натриевыми, хлоридно-гидрокарбо-натно-натриевыми (табл. 2) [3; 6-8]. На водораздельных пространствах Тамбовской равнины формируются пресные гидрокарбонатные (0,5-0,7 г/л) воды, в кати-онном составе которых первое место принадлежит кальцию и магнию.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
В профиле почв Давыдовского городища, а также в обнажениях близ села Никольское морфологически прослеживаются прослои солей белого цвета, процентное содержание натрия в которых доходит до 7,5 % (табл. 3). Анализ состава обменных оснований обнаружил, что исследуемые почвы слабозасолены гидрокарбонатом натрия, характерным для грунтовой воды региона. Отмечается также высокое содержание обменного магния в нижних частях профиля. Процессы гидрогенной аккумуляции солей в пространстве и во времени ритмично накладываются на почвенный профиль, осложняя и без того полигенетический облик почв. В
табл. 3 представлен химический состав водных вытяжек из почв.
Гидрогеологические особенности почв и грунтовых водопределяют облик и ландшафт Тамбовщины. Пространственная и временная гидрогеологическая неоднородность является основной причиной мозаичности почвенного покрова лесостепи и пусковым механизмом динамики археологических культур.
Так, Давыдовское городище находится сегодня в 30 минутах ходьбы от реки Серп. В стенках его археологических раскопов и обнажений зафиксированы прослои ортзанда (отложения железа) и железисто-марганцевых стяжений (ортштейнов), которые маркируют высокий уровень поднятия капиллярной каймы грунтовых вод. В начале исторического времени он составлял около 132 м над уровнем моря, при современном уровне - 108 м. Даже если современный урез воды в реке около 110 м, а высота поднятия капиллярной каймы - 5 м, колебания уровня обводненности территории Давыдовского городища составляют не менее 15 м (рис. 3). Следовательно, во время строительства и функционирования городища оно было окружено речными протоками, и ров у городского вала наполнялся водой из них. Дальнейшая аридизация климата и динамика речного русла р. Серп привели к понижению уровня грунтовых вод в ландшафте, отдалению постоянного водотока, исчезновению старичных (остаточных) меандр и водоемов. Процесс иссушения сопровождался засолением пахотных горизонтов почв, а именно замещением ионами натрия благотворного для почвенного плодородия кальция в почвенном поглощающем комплексе (рис. 4). Этот процесс называется осолонцеванием. Его развитие особенно ярко проявляется в ландшафтах с глубоким уровнем залегания карбонатных отложений (рис. 2г), например, в Кирсановском районе, в повышенных элементах ландшафта (как в случае с Давыдовским городищем).
Рис. 3. Колебания уровня обводненности территории Давыдовского городища (руководитель археологических раскопов С.И. Андреев)
Содержание и профильное
распределение натрия
%
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0
50
Ч 100
SS
о
150
200
250
Содержание и профильное распределение кальция
%
70,0
50
1 100
о
£ 150
200
250
80,0 _I_
90,0
_I_
100,0 _I
Рис. 4. Динамика содержания №+ и Са2+ (% от суммы обменных оснований) по профилю разреза 1-11 Давыдовского городища
При осолонцевании черноземы теряют структуру, их плотность повышается, обработка становится затруднительной, ухудшается водоудерживающая способность, химические свойства (щелочная реакция среды (рН 7,7 в табл. 3)) и, в конечном итоге, резко падает почвенное плодородие. Из всех видов культурных растений лишь сахарная свекла способна выдерживать подобные среднещелочные условия среды.
Как показали наши предыдущие исследования [8], динамика археологических культур Давыдовского и Никольского городищ действительно соответствовала ритмам иссушения-увлажнения ландшафтов во времени.
Дело в том, что режим влажности типичных черноземов должен быть непромывным и сопровождаться отсутствием сквозного промачивания почвенной толщи при глубоком уровне залегания минерализованных грунтовых вод. Между увлажняемой атмосферными осадками толщей при коэффициенте увлажнения около единицы (равное соотношение осадков и испаряемости) и грунтовым потоком существует сухой «мертвый горизонт». Близкий уровень грунтовой воды в ландшафтах Тамбовщины (рис. 2) выделяет их среди других черноземных регионов периодическим (2-3 раза в течение 5 лет) отсутствием «мертвого горизонта» и поэтому делает особо чувствительными к условиям атмосферного увлажнения. Тип водного режима в лесостепи Тамбовской области - не обычный для черноземов периодически промывной, а переменный промывной-десуктивно-выпотной [4]. Верхняя полутораметровая толща этих почв лишь периодически иссушается и «проветривается». Поэтому почвы Тамбовщины носят название «лугово-черноземные» и «черноземно-луговые».
В результате аридизация климата, сопровождающаяся уменьшением количества атмосферных осадков, приводит к доминированию процессов испарения и десукции из расположенных близко к поверхности
засоленных грунтовых вод. Соли, и особенно соли натрия, по почвенным капиллярам поднимаются к поверхности и формируют слитой не поддающийся обработке солонцовый горизонт. Ландшафты становятся непригодны к земледельческому освоению.
Увеличение количества атмосферных осадков при понижении испаряемости приводит к их застаиванию в плоскоместных ландшафтах со слабым естественным стоком. Смыкание атмосферной влаги с влагой грунтового потока увеличивает количество осадков на 100— 300 мм в год. В затапливаемых понижениях кустов формируются солоди - почвы с неблагоприятными для земледельческого освоения свойствами: слабокислой реакцией среды в верхних горизонтах, щелочной - в нижних, повышенным содержанием соды, отсутствием агрономически ценной структуры [9-10]. Единственная растительная ассоциация, выдерживающая подобные условия среды, - дубрава.
Следовательно, пространственная и временная гидрогеологическая неоднородность почв и ландшафтов является основной причиной мозаичности растительных формаций колочной лесостепи Тамбовщины и предопределяет характер заселения и освоения данной территории человеком, хозяйственная деятельность которого наложилась на ход естественной эволюции ландшафтов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исходя из вышесказанного, можно заключить, что динамичный во времени характер гидрологического режима Тамбовщины делает почвенный покров этого региона, представленный не столько черноземами, сколько лугово-черноземными и черноземно-луговыми почвами, особо чувствительным к особенностям земледельческого освоения. Именно поэтому плодородие распаханных территорий в течение исторического вре-
0
0
мени полностью зависело от климатических особенностей того ли иного года.
В результате смена археологических культур и русских земледельческих поселений в поймах рек определялась поднятием уровня воды и затоплением пойм на длительное время во влажные климатические эпизоды.
Закономерный выход поселений человека на водоразделы по-прежнему сохранил зависимость от гидрологических особенностей региона. Но теперь в большей степени на плодородие почв стал влиять химический состав грунтовой воды, создавая опасность засоления и осолонцевания почв в засушливые периоды и осолодения - во влажные.
Третий этап техногенного освоения Тамбовщины путем строительства прудов и озер (Сталинский план преобразования природы) без учета гидрологической специфики региона привел к поднятию уровня гидро-карбонатно-натриевых грунтовых вод, полному, а не временному уничтожению «мертвого горизонта» и дальнейшему ухудшению свойств чернозема.
Напротив, грамотное ландшафтное планирование с сохранением заповедного режима в «кустах» на осолоделых почвах, размещением севооборотов с сахарной свеклой в подверженных осолонцеванию ландшафтах и полевых культур на черноземах и лугово-черноземных почвах будет оптимальным для сохранения плодородия почв специфического в гидрологическом отношении региона.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аврех А.Л., Канищев В.В. «Зеленая революция» или напасть. Тамбов: Издательский Дом ТГУ им. Г.Р. Державина, 2011. 647 с.
2. Классификация и диагностика почв. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
3. Воробьева Л.А. Химический анализ почв: учебник. М.: Изд-во МГУ, 1998. 272 с.
4. Самойлова Е.М. Луговые почвы лесостепи. М: Изд-во МГУ, 1981. 264 с.
5. Гидрогеология СССР: в 45 т. М.: Недра, 1971. Том 4. Воронежская и смежные области. Геологическое управление центральных районов. 499 с.
6. Ковалева Н.О., Ковалев И.В. Гео- и климатогенная эволюция ландшафтов Тамбовской области в голоцене // Природа и общество: общее и особенное. Серия «Социоестественная история. Генезис кризисов природы и общества в России». Вып. 35. М.: ИД «ЭНЕРГИЯ», 2011. С. 172-189.
7. Гармонов И.В. Грунтовые воды степных и лесостепных районов европейской части СССР и их гидрохимическая зональность. М., 1958.
8. Канищев В.В., Ковалева Н.О., Ковалев И.В. Историческое почвоведение Тамбовской области: первые результаты исследований // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2012. Т. 17. Вып. 6. С. 1541-1547.
9. Куделин Б.И., Коробейникова З.А, Лебедева Н.А. Естественные ресурсы подземных вод ЦЧР и методика их картирования. М., 1963.
10. Трощий А.И. Почвенно-грунтовые воды Окско-Донской низменности и глубина их залегания // Почвоведение. 1970. № 3. С. 115159.
БЛАГОДАРНОСТИ: Статья подготовлена в рамках госзадания Минобрнауки, проект № 33.956.2014/К.
Поступила в редакцию 20 января 2016 г.
Ковалева Наталья Олеговна, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Российская Федерация, доктор биологических наук, зам. директора Института экологического почвоведения, e-mail: [email protected]
Канищев Валерий Владимирович, Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, г. Тамбов, Российская Федерация, доктор исторических наук, профессор, профессор кафедры всеобщей и российской истории, email: [email protected]
Тютерева Ольга Игоревна, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Российская Федерация, аспирант, факультет почвоведения, e-mail: [email protected]
Ковалев Иван Васильевич, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Российская Федерация, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, факультет почвоведения, e-mail: [email protected]
UDC 550.46
DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-1-280-289
HYDROGEOCHEMISTRY OF TAMBOV LANDSCAPES IN HISTORICAL TIME
© N.O. Kovaleva, V.V. Kanischev, O.I. Tyutereva, I.V. Kovalev
The article presents the results of studies on the "border" of natural sciences and humanities. It is shown that the spatial and temporal hydrological heterogeneity of soils and landscapes is the main reason of plant formation mosaic of forest-steppe zone. It determines the human settling and development of the territory by human, economic activity which is imposed on the processes of the natural evolution of the landscape. A similar level of sodium bicarbonate of ground water in landscapes of Tambov sets them apart from other chernozem regions and makes particularly sensitive to the conditions of atmospheric moisture. Underestimation of the hydrological specificities of the region will lead to socio-economic and management mistakes in the development of landscapes.
Key words: hydrological regime; chernozem-meadow soils; landscape evolution; anthropogenic factor; Tambov region.
REFERENCES
1. Avrekh A.L., Kanishchev V.V. «Zelenaya revolyutsiya» ili napast. Tambov, Publishing House of Tambov State University named after G.R. Derzhavin, 2011. 647 p.
2. Klassifikatsiya i diagnostikapochv. Smolensk, Oecumene, 2004. 342 p.
3. Vorobeva L.A. Khimicheskiy analizpochv: uchebnik. Moscow, Moscow State University Publ., 1998. 272 p.
4. Samoylova E.M. Lugovyepochvy lesostepi. Moscow, Moscow State University Publ., 1981. 264 p.
5. Gidrogeologiya SSSR: v 45 t. Moscow, Nedra Publ., 1971. Vol. 4. Voronezhskaya i smezhnye oblasti. Geologicheskoe upravlenie tsen-tralnykh rayonov. 499 p.
6. Kovaleva N.O., Kovalev I.V. Geo- i klimatogennaya evolyutsiya landshaftov Tambovskoy oblasti v golotsene. Priroda i obshchestvo: obshchee i osobennoe. Seriya «Sotsioestestvennaya istoriya. Genezis krizisov prirody i obshchestva v Rossii». Moscow, Publishing House "Energy", 2011, no. 35, pp. 172-189.
7. Garmonov I.V. Gruntovye vody stepnykh i lesostepnykh rayonov evropeyskoy chasti SSSR i ikh gidrokhimicheskaya zonalnost. Moscow, 1958.
8. Kanishchev V.V., Kovaleva N.O., Kovalev I.V. Istoricheskoe pochvovedenie Tambovskoy oblasti: pervye rezultaty issledovaniy. Vest-nik Tambovskogo universiteta. Seriya Estestvennye i tekhnicheskie nauki — Tambov University Reports. Series: Natural and Technical Sciences. Tambov, 2012, vol. 17, no. 6, pp. 1541-1547.
9. Kudelin B.I., Korobeynikova Z.A, Lebedeva N.A. Estestvennye resursy podzemnykh vod TsChR i metodika ikh kartirovaniya. Moscow, 1963.
10. Troshchiy A.I. Pochvenno-gruntovye vody Oksko-Donskoy nizmennosti i glubina ikh zaleganiya. Pochvovedenie, 1970, no. 3, pp. 115159.
GRATITUDE: The article is prepared within the framework of state assign of Ministry of Education and Science, project № 33.956.2014/K.
Received 20 January 2016
Kovaleva Natalya Olegovna, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russian Federation, Doctor of Biology, Deputy Director of Ecological Soil Science Institute, e-mail: [email protected]
Kanischev Valeriy Vladimirovich, Tambov State University named after G.R. Derzhavin, Tambov, Russian Federation, Doctor of History, Professor of General and Russian History Department, e-mail: [email protected]
Tyutereva Olga Igorevna, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russian Federation, Post-graduate Student, Soil Science Faculty, e-mail: [email protected]
Kovalev Ivan Vasilyevich, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russian Federation, Candidate of Biology, Senior Researcher, Soil Science Faculty, e-mail: [email protected]
