Diagnosis of medieval-era ploughing using phytolith analysis by the example of archaeological sites Kuckarki and Knyazhich of Moscow region

Cover Page

Abstract


The central part of Russia went through massive human-induced disturbance all the way during its history. The disturbance was mainly related with agriculture, also extensive and covered vast area. However, morphological features of such human-induced disturbance preserve in unburied soils only for few hundred years. With the purpose to detect the most stable diagnostic indicators of ancient arable, we studied: 1.unburied soils of archaeological site Kuckarki which presumably been ploughed 500-600 years ago; 2. an arable and uneven-aged lealands of archaeological site Knyazhich ( Kolomna Kremlin, Kolomna) successively buried under the bank of fortress in XIV-XV centuries, which provide us an opportunity to study the restoring of soils under uneven-aged lealands during medieval-era period. All of studied soils are light-textured (sandy loams and loamy sands), parent rock materials are loamy sands and sand mostly. General physico-chemical soil properties data indicated that these properties have different preservation qualities. Thus, the most lasting of studied features appeared homogeneous distribution of physical clay, homogeneous distribution of biophile elements: total phosphorus and nitrogen. Yet, we can’t draw definite conclusions about ancient ploughing in accordance only with considered properties, which can’t serve as reliable indicators of ploughing per se. Features associated with content and distribution of phytoliths have rather high preservation level in soils. Such features serve as indicators even while other indicators are abscent. Phytolith analyses showed that studied soils still keep obvious evidences of ploughing. Single phytoliths from cultivated cereal crops were found in plough layers. Quantity distribution of phytoliths in soil profiles also allowed us to to draw conclusions about some specifics of past agrogenic disturbance.

N M Svirida

Institute of Geography RAS

Author for correspondence.
Email: nmsvirida@gmail.com
г. Москва

A A Golyeva

Institute of Geography RAS

Email: nmsvirida@gmail.com
г. Москва

  1. Александровский А.Л., Александровская Е.И. 2005. Эволюция почв и географическая среда. М.: Наука. 223 с.
  2. Александровский А.Л., Кренке Н.А. 1993. Изучение свойств пахотных горизонтов в Москве и Подмосковье //
  3. Краткие сообщения Института археологии. Вып. 28. С. 20-32.
  4. Аринушкина Е.В. 1970. Руководство по химическому анализу почв. Издательство Московского университета. 487с.
  5. Бондарева Ю.А., Свирида Н.М., Гольева А.А. 2015. Древние пахотные ландшафты Центральной России: масштабы, диагностические признаки и их устойчивость // Известия РАН. Серия географическая. № 2. С. 88-94.
  6. Васильевская В.Д., Шварова Т.Ю. 1984. Особенности перехода подзолистых почв в дерново-подзолистые (на примере почв вологодской области) // История развития почв СССР в голоцене. Материалы всесоюзной конференции. М.
  7. Воробьева Л.А. 1998. Химический анализ почв. М.: Изд-во МГУ. 272 с.
  8. Воробьева Л.А. 2006. Теория и практика химического анализа почв. М.: ГЕОС. 400 с.
  9. Гольева А.А. 2000. Результаты микробиоморфного анализа разновозрастных культурных слоев г. Москвы и городищ Центральной России // Руководство по изучению палеоэкологии культурных слоев древних поселений. Москва. С. 70-77.
  10. Гольева А.А. 2001. Фитолиты и их информационная роль при исследовании природных и археологических объектов. Москва, Сыктывкар, Элиста. 240с.
  11. Гольева А.А., Зазовская Э.П. 2008. Особенности интерпретации антропогенной памяти почв // Память почв: Почвы как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий / Таргульян В.О., Горячкин С.В. (под ред.). М.: Издательство ЛКИ. С. 617-637.
  12. Гольева А.А., Сорокина Н.П., Кузнецова И.В. 2010. Отражение современных и прошлых агрогенных воздействий в распределении биогенного кремнезема по профилю дерново-подзолистых почв // Материалы конференции «География продуктивности и биогеохимического круговорота наземных ландшафтов: к 100-летию профессора Н.И. Базилевич". М.: Товарищество научных изданий КМК. С. 262-264.
  13. Добровольский Г.В., Урусевская И.С. 2004. География почв. М.: Изд-во МГУ, Изд-во «КолосС». 460 с.
  14. Караваева Н.А. 2005. Агрогенные почвы: условия среды, свойства и процессы // Почвоведение. № 12. С. 1518-1529.
  15. Классификация и диагностика почв России. 2004 / Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И. (сост.) Смоленск: Ойкумена. 342 с.
  16. Кренке Н.Ф., Александровский А.Л., Спиридонова Е.А., Янишевский Б.Е. 2000. Изучение валов и погребенных под ними почв на дьяковских городищах Троицкое, Луковня-2 и Коробово в Подмосковье // Руководство по изучению палеоэкологии культурных слоев древних поселений. Москва. С. 58-62.
  17. Лебедева И.И., Тонконогов В.Д. 1984. Об основных этапах антропогенной эволюции лесных и степных почв европейской территории России // История развития почв СССР в голоцене. Материалы всесоюзной конференции. М.
  18. Макаров И.Б. 1984. Эволюция пахотных дерново-подзолистых почв при выводе их из сельскохозяйственного использования // История развития почв СССР в голоцене. Материалы всесоюзной конференции. М.
  19. Низовцев В.А., Онищенко М.В. 1998. Применение палеопедологического метода в ландшафтно-исторических исследованиях / Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения // Тезисы и доклады Всерос. конф. Москва, 16-18 июня 1998 г. Т. 1. С. 184-185.
  20. Aleksandrovskiy A.L. 1996. The Holocene evolution of the soil cover of the Russian Plain // Eurasian Soil Science. V. 28. №. 5. P. 20-32.
  21. Ball T., Chandler-Ezell K., Duncan, N., Dickau R., Hart T.C., Iriarte J., Lentfer C., Logan A., Lu H., Madella M., Pearsall D. M., Piperno D., Rosen A. M., Vrydaghs L., Weisskopf A., Zhang J. 2015. Phytoliths as a tool for investigations of agricultural origins and dispersals around the world // Journal of Archaeological Science. doi: 10.1016/j.jas.2015.08.010
  22. Bobrova E., Bobrov A. 1997. Phytoliths in soils: species composition, distribution along a soil profile, and value as environmental indicators // The state-of-the-art of phytoliths in soils and plants / Pinilla A., Juan-Tresserras J., Machado M.J. (eds.). Madrid. P. 5-15.
  23. Carter S. P., Davidson D. A. 1998. An evaluation of the contribution of soil micromorphology to the study of ancient arable agriculture // Geoarchaeology. V. 13. №. 6. P. 535-547.
  24. Certini G., Scalenghe R. 2011. Anthropogenic soils are the golden spikes for the Anthropocene // The Holocene. V. 21. №. 8. P. 1269-1274. doi: 10.1177/0959683611408454
  25. Chendev Yu.G., Aleksandrovskiy A.L. 2002. Soils and environment in the Voronezh river basin in the second half of the Holocene // Eurasian Soil Science. V. 35. №. 4. P. 341-348.
  26. Devos Y., Nicosia C., Vrydaghs L., Modrie S. 2013a. Studing urban stratigraphy: Dark earth and a microstratified sequence on the site of the Court of Hoogstraeten (Brussels, Belgium) // Quaternary International. V. 315. P. 147-166.
  27. Devos Y., Vrydaghs L., Degraeve A., Fechner K. 2009. An archaeological and phytolitarian study of the “Dark Earth” on the site of Rue de Dinant (Brussels, Belgium) // Catena. V. 78. №. 3. P. 270-284.
  28. Devos Y., Wouters B., Vrydaghs L., Tys D., Bellens T., 2013b. A micromorphological study on the origins of the early medieval trading centre of Antwerp (Belgium) // Quaternary International. V. 315. P. 167-183.
  29. Dupouey J.L., Dambrine E., Laffite J.D., Moares C. 2002. Irreversible impact of past land use on forest soils and biodiversity // Ecology. V. 83. №. 11. P. 2978-2984.
  30. Engovatova A., Golyeva A. 2012. Anthropogenic soils in Yaroslavl (Central Russia): history, development, and landscape reconstruction // Quaternary International. V. 265. P. 54-62.
  31. Fagan K. C., Pywell R. F., Bullock J. M. and Marrs R. H. 2008. Do restored calcareous grasslands on former arable fields resemble ancient targets? The effect of time, methods and environment on outcomes // J. of Applied Ecology. V. 45. №. 4. P. 1293-1303. doi: 10.1111/j.1365-2664.2008.01492
  32. Falkengran-Grerup U., Brink D.J.T., Brunet J. 2006. Land use effects on soil N, P, C and pH persist over 40-80 years of forest growth on agricultural soils // For Ecol. Manag. V. 225. №. 1-3. P. 74-81.
  33. Farshad A., Zinck J.A., 1993. Seeking agricultural sustainability // Agriculture, Ecosystems and Environment. V. 47. №. 1. P. 1-12.
  34. Golyeva A. 1997. Content and distribution of phytoliths in the main types of soils in Eastern Europe // First European Meeting on Phytoliths Research. Madrid, Spain, 23-26 September, 1996. Madrid. P. 15-23.
  35. Golyeva A. 2001. Biomorphic analysis as a part of soil morphological investigations // Catena. V. 43. №. 3. P. 217-230.
  36. Golyeva A. 2007. Various phytolith types as bearers of different kinds of ecological information // Plant, People and Places - Recent Studies in Phytolith Analysis / Madella M., Debora Z. (eds). Oxford. P. 196-208.
  37. Golyeva A., Svirida N. 2016. Quantitative distribution of phytoliths as reliable diagnostical criteria of ancient arable lands // Quaternary International. doi: 10.1016/j.quaint.2015.12.062 (In press).
  38. URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1040618215014573
  39. Grubler F. 1994. Technology // Changes in Land Use and Land Cover. A Global Perspective / William B.M., Turner II B.L. (eds.). Cambridge: Cambridge University Press.
  40. Kalinina O., Goryachkin S., Lyuri D.I., Giani L. 2015. Post-agrogenic development of vegetation, soils, and carbon stocks under self-restoration in different climatic zones of European Russia // Catena. V. 129. P. 18-29. doi: 10.1016/j.catena.2015.02.016
  41. Kamanina I.Z. 1997. Phytoliths data analysis of soils of different landscape zones // The state-of-the-art- of phytoliths in soils and plants / Pinilla A., Juan-Tresserras J., Machado M.J. (eds.) Madrid. 23-33.
  42. Madella M., Alexandre A., Ball T. 2005. International code for phytolith nomenclature 1.0. // Annals of botany. V. 96. №. 2. P. 253-260.
  43. Meijboom E., Hopman A., Bijlsma J. 2004. Historical soil // Cultural heritage and the future of the historic inner city of Amsterdam / Deben L., Salet W., van Thoor M.T. (eds.). Amsterdam: Aksant Acad. Pub. P. 161-172.
  44. Mikkelsen J. H., Langohr R., Macphail R.I. 2007. Soilscape and land-use evolution related to Drift sand movments since the bronze age in Eastern Jutland, Denmark // Geoarchaeology. V. 22. №. 2. V. 155-179.
  45. Nicosia C., Devos Y. 2014. Urban Dark Earth // Encyclopedia of Global Archaeology. P. 7532-7540.
  46. Novello A., Barboni D. 2015. Grass inflorescence phytoliths of useful species and wild cereals from sub-Saharan Africa // Journal of Archaeological Science. V. 59. P. 10-22.
  47. Richter D. deB. Jr., 2007. Humanity's Transformation of Earth's Soil: Pedology's New Frontier // Soil Science. V. 172. №. 12. P. 957-967. doi: 10.1097/ss.0b013e3181586bb7
  48. Sergerström U. 1991. Soil pollen analysis - An application for tracing ancient arable patches // J. of Archaeological Science. V. 18. №. 2. P. 165-175.
  49. Šimek M., Hopkins D. W., Kalčík J., Picek T., Šantrůčková H., Staňa J., Trávník K. 1999. Biological and chemical properties of arable soils affected by long-term organic and inorganic fertilizer applications // Biology and Fertility of Soils. V. 29. №. 3. P. 300-308.
  50. Smal H., Olszewska M. 2008. The effect of afforestation with Scots pine (Pinus silvestris L.) of sandy post-arable soils on their selected properties. II. Reaction, carbon, nitrogen and phosphorus // Plant and Soil. V. 305. №. 1-2. P. 171-187.
  51. Spohn M., Novák T. J., Incze J., Giani L. 2015. Dynamics of soil carbon, nitrogen, and phosphorus in calcareous soils after land-use abandonment - A chronosequence study// Plant and Soil. V. 401. №. 1. P. 185-196. doi: 10.1007/s11104-015-2513-6
  52. Usai M. R. 2001. Textural pedofeatures and pre-hadrian’s wall ploughed paleosols at Stanwix, Carlisle, Cumbria, U.K // Journal of Archaeological Science. V. 28. №. 5. P. 541-553.
  53. Vrydaghs L., Devos Y., Fechner, K., Degraeve, A. 2007. Phytolith analysis of ploughed land thin sections. Contribution to the early development of medieval Brussels (Treurenberg site, Belgium) // Plants, people and places. Recent studies in phytolith analysis / Madella M., Zurro D. (eds.) Oxbow books. P. 13-29.
  54. Wei X., Hao M., Shao M., Gale W.J. 2006. Changes in soil properties and the availability of soil micronutrients after 18 years of cropping and fertilization // Soil and Tillage Research. V. 91. №. 1-2. P. 120-130.

Views

Abstract - 184

PDF (Russian) - 162

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2016 Svirida N.M., Golyeva A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.