Ancient Irrigated Soils of the Bozok Archaeological District, Northern Kazakhstan (11th to 12th Centuries)

Results of an interdisciplinary (archaeological and pedological) study of the ancient soils in the Bozok district (8th to 15th centuries) are presented. Part of the district is a complex irrigation system dating to the 11th to 12th centuries. To detect the traces of ancient irrigation, surface and buried soils were studied. Results of the morphogenetic analysis, as well as the assessment of physical and chemical properties of soils and their microbiomorph composition, suggest that soils relating to various functional parts of the irrigation system within the same catena indicate agricultural use. The multivariate analysis revealed significant differences between irrigated and non-irrigated soils, and a high correlation between the former and the presence of diatom algae, sponge spicules, and phytoliths of Phragmites spp. in the microbiomorph fraction. The observed differences in the microbiomorph concentrations between soils in subordinate catena positions confirm the impact of irrigation on the transformation of the microbiomorph profiles of the ancient irrigated soils in terms of relief. The taxonomy of the buried and anthropogenically transformed surface soils at the type level suggest that over the last 900 years the pedogenic conditions changed from automorphic humus-accumulative to more semihydromorphic solonetzic ones.

1. Андрианов Б.В. Древние оросительные системы Приаралья (в связи с историей возникновения и развития орошаемого земледелия). – М.: Наука, 1969. – 253 с.

2. Гаврилов Д.А. Предварительные результаты изучения оросительной системы раннесредневекового городища Бозок // Материалы междунар. науч. конф. «Роль степных городов в цивилизации номадов», посвящ. 10-лет. юбилею г. Астана. 2 июля 2008 г. – Астана, 2008. – С. 371–376.

3. Гаврилов Д.А., Дергачева М.И., Хабдулина М.К. Палеопочвы и природные условия функционирования средневекового городища Бозок в VIII–XIV вв. // Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. – 2011. – № 3 (15). – С. 7–15.

4. Гольева А.А. Биоморфный анализ как составная часть генетико-морфологического исследования почвы // Почвоведение. – 1997. – № 9. – С. 1045–1055.

5. Гольева А.А. Фитолиты и их информационная роль в изучении природных и археологических объектов. – М.: Наука, 2001. – 140 с.

6. Гольева А.А. Микробиоморфные комплексы природных и антропогенных ландшафтов: генезис, география, информационная роль. – М.: УРСС, 2008. – 256 с.

7. Грошев В.А. Древняя ирригация юга Казахстана. – Алматы: Гылым, 1996. – 357 с.

8. Гулямов Я.Г. История орошения Хорезма с древнейших времен до наших дней. – Ташкент: Изд-во АН УзССР, 1957. – 313 с.

9. Классификация и диагностика почв России. – Смоленск: Ойкумена, 2004. – 342 с.

10. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование: Методы и результаты изучения. – Л.: Наука, 1980. – 222 с.

11. Свирида Н.М., Гольева А.А. Диагностика средневековой распашки при помощи фитолитного анализа на примере археологических памятников Кукарки и Княжич Московской области // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. – 2016. – Т. 7, № 1 (13). – С. 116–131.

12. Сунчугашев Я.И. Памятники орошаемого земледелия средневековой Хакасии. – Абакан: Хак. отд-ние Краснояр. кн. изд-ва, 1990. – 96 с.

13. Хабдулина М.К. Новые открытия в средневековой археологии Казахстана // Новые исследования по археологии стран СНГ и Балтии: мат-лы Школы молодых археологов. Кириллов, 3–12 сентября 2011 г. / отв. ред. В.Е. Родинкова. – М.: ИА РАН, 2011. – С. 278–292.

14. Хабдулина М.К., Гаврилов Д.А. Новые данные о развитии средневекового земледелия по материалам городища Бозок // Наука и образование: мат-лы Междунар. науч. конф. – Астана, 2007. – С. 20–26.

15. Хабдулина М.К., Гаврилов Д.А., Дергачева М.И. Природные условия функционирования средневекового городи ща Бозок (VIII–XIV вв.) // Маргулановские чтения – 2011: мат-лы Междунар. археол. конф. Астана, 20–22 апреля, 2011 г. – Астана, 2011. – С. 443–447.

16. Химический анализ почв / под ред. Л.С. Воробьевой. – М.: Изд-во Моск. гос. ун-та, 1998. – 272 с.

17. Ball T. Identifying Phytoliths Produced by the Inflorescence Bracts of Three Species of Wheat (Triticum monococcum L., T. dicoccon Schrank., and T. aestivum L.) Using ComputerAssisted Image and Statistical Analyses // J. of Archaeol. Sci. – 1996. – Iss. 23. – P. 619–632.

18. 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. Phytoliths as a tool for investigations of agricultural origins and dispersals around the world // J. of Archaeol. Sci. – 2015. – Iss. 68. – P. 32–45.

19. Berlin M.A., Ball T., Thompson R., Herbert Sh.C. Ptolemaic Agriculture, “Syrian Wheat”, and Triticum aestivum // J. of Archaeol. Sci. – 2003. – Iss. 3. – P. 115–121.

20. Grana L., Cohen M.L., Maidana N.I. Methodological proposal to identify irrigation canals using diatoms as biomarkers: Peñas Coloradas (Antofagasta De La Sierra, Southern Puna of Argentina) // Physical, Chemical and Biological Markers in Argentine Archaeology: Theory, Methods and Applications / eds. D.M. Kligmann, M.R. Morales. – Oxford: Archaeopress, 2014. – P. 73–83.

21. Hammer O., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: Paleontological Statistics software package education and data analysis // Paleontologia Electronica. – 2001. – Vol. 4, iss. 4. – P. 1–9.

22. Houyuan Lu, Jianping Zhang, Naiqin Wu, Kam-biu Liu, Deke Xu, Quan Li. Phytoliths Analysis for the Discrimination of Foxtail Millet (Setaria italica) and Common Millet (Panicum miliaceum) // PLOS One. – 2009. – February, 12. – URL: http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0004448

23. Jenkins E., Jamjoum Kh., Nuimat S., Stafford R., Nortcliff S., Mithen S. Identifying ancient water availability through phytolith analysis: An experimental approach // J. of Archaeol. Sci. – 2016. – Iss. 73. – P. 82–93.

24. Madella M., Jones M.K., Echlin P., Powers-Jones A., Moore M. Plant water availability and analytical microscopy of phytoliths: Implications for ancient irrigation in arid zones // Quaternary Intern. – 2009. – Vol. 193. – P. 32–40.

25. Rosen A.M. Phytolith analysis in Near Eastern archaeology // The Practical Impact of Science on Near Eastern and Aegean Archaeology / eds. S. Pike, S. Gitin. – L.: Archaetype Publ., 2000. – P. 9–15.

26. Rosen A.M., Weiner S. Identifying ancient irrigation: a new method using opaline phytoliths from emmer wheat // J. of Archaeol. Sci. – 1994. – Iss. 21. – P. 132–135.

27. Trombold Ch.D., Israde-Alcantara I. Paleoenvironment and plant cultivation on terraces at La Quemada, Zacatecas, Mexico: the pollen, phytolith and diatom evidence // J. of Archaeol. Sci. – 2005. – Iss. 32. – P. 341–353.