Западинные урочища лесостепи являются ключевыми элементами пространственной дифференциации водного режима почв Окско-Донской низменности. Их функционирование связано с высокой межсезонной динамикой влагообеспеченности и аккумуляцией органического вещества. Генезис этих почв остаётся предметом дискуссий: современные наблюдения фиксируют их выраженную сезонную и межгодовую изменчивость как физических, так и морфологических свойств. Установить закономерности формирования профиля на протяжении тысячелетий позволяет инструментарий ретроспективного моделирования. В работе предпринята попытка реконструкции эволюции почв западин в позднем плейстоцене и голоцене с использованием модели SoilGen (Finke, 2012). Эта физико-математическая система реализует концепцию CLORPT и позволяет численно описывать сопряжённое развитие теплового, водного и углеродного режимов почв, а также процессы их химического, физического и биологического выветривания. В отличие от эмпирико-статистических подходов, SoilGen обеспечивает воспроизводимое теоретическое моделирование почвообразования, учитывающее взаимодействие климатических, биотических и геолого-геоморфологических факторов. Верхние граничные условия задавались по данным палеоклиматической модели TRACE за 22 тыс. лет (осадки, потенциальное испарение, температура воздуха и др.). Начальные свойства профиля параметризованы на основе полевых и лабораторных данных по материнским лессовидным суглинкам: определены плотность, гранулометрический и минералогический состав, водопроницаемость, ионный состав и др. Результаты моделирования сопоставлялись с современными физико-химическими свойствами почв западин и межзападинных пространств. Моделирование показало, что смена климатических фаз определяла как характер увлажнения профиля, так и направленность углеродного баланса. В позднем плейстоцене преобладали субаридные условия, ограничивавшие гумусонакопление. В голоцене гумидные и субгумидные режимы обеспечили формирование мощных гумусовых горизонтов. Особенности рельефа водосборов западин способствовали дополнительной аккумуляции влаги, сглаживая климатические колебания и поддерживая процессы органонакопления даже в засушливые периоды. Особое внимание уделено роли почвенной фауны. Серия экспериментов с разной интенсивностью биотурбации показала, что именно зоогенная деятельность обеспечивает перенос органического вещества в глубину, где оно стабилизируется. Это объясняет формирование мощного гумусового горизонта, невозможного только за счёт абиотических процессов. Сравнение модельных сценариев с ретроспективными наблюдениями 1969–1972 гг. и современными данными автоматизированного мониторинга подтвердило выявленные закономерности. Почвы западин характеризуются более длительными периодами переувлажнения, чем фоновые участки. В ряде случаев наблюдается гидрологическая инверсия: пахотные почвы вокруг западин сохраняют застой влаги дольше, чем луговые почвы их периферии, что связано с влиянием растительного покрова и локальной подпиткой грунтовыми водами. На основе численных экспериментов сформулирована генетическая концепция почв западинного комплекса лесостепи. Их профиль имеет кумулятивно-биогенный характер: мощный гумусовый горизонт является результатом многотысячелетнего преобладания процессов аккумуляции над минерализацией, усиленного устойчивым увлажнением и деятельностью почвенной фауны. Глубинное перераспределение органики обеспечило долговременную стабилизацию углерода и сформировало систему, устойчивую к климатическим колебаниям. Таким образом, численное моделирование в системе SoilGen позволило реконструировать морфогенез почв западинного комплекса в палеоклиматическом масштабе. Полученные результаты уточняют представления об их эволюции и подтверждают ключевую роль западин в пространственной организации почв лесостепных ландшафтов.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 22-77-10062-П)