CC BY
78
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (40), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
9. Improving seed varieties of spring wheat Kamyshinskaya 3 in the Lower Volga [Text] / A.V. Zelenev, PA. Smutnev, I.N. Markova, V.N. Pitonya // News Nizhnevolzhskiy agricultural university complex: Science and Higher Vocational Education. - 2013. - №2. - P. 26-29.
10. Shmal, V.V. State register of breeding achievements permitted for use [Text] / V.V. Shmal. - М.: Publisher «Hlebprodinform», 2013. - 392 p.
11. Mcintosh, R.A. Catalogue of gene symbols for wheat: 2012 supplement [Text] / R.A. Mcintosh, J. Dubcovsky, W.J. Rogers et al. // Annual wheat Newsletter. - 2012. - V. 58. - P. 257-279.
E-mail: [email protected]
УДК 631:634
ЛЕСОМЕЛИОРИРОВАННЫЕ ПОЧВЫ ГОРОДА ВОЛГОГРАДА
FOREST MELIORATION SOILS OF VOLGOGRAD
В. М. Кретинин, доктор сельскохозяйственных наук
О. Ю. Кошелева, кандидат сельскохозяйственных наук
V. M. Kretinin, O. Yu. Kosheleva
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский агролесомелиоративный институт», г. Волгоград
Federal State-Financed Scientific Institution «All Russian Agroforest Reclamation Institute», Volgograd
Во многих крупных городах в пригородной зоне расположены защитные лесные насаждения «зеленого пояса» городской территории, под которыми формируется специфический почвенный покров, отличающийся как от естественных зональных, так и от антропогеннопреобразованных городских почв - лесомелиорированные почвы или агролесозёмы. В статье представлены материалы о распространении, генезисе, морфологическом строении и свойствах лесомелиорированных почв (агролесозёмов) в пригородной зоне Волгограда. Идентификация лесомелиорированных почв в границах Волгограда проводилась методами визуального дешифрирования и геоинформационного картографирования по космическим снимкам высокого разрешения. В результате дешифрирования космического снимка составлена электронная карта локализации лесомелиорированных почв в пригородной зоне Волгограда, а также проведен расчет площадей распространения агролесозёмов по районам Волгограда. Установлено, что системы защитных лесных насаждений оказывают существенное влияние на формирование почвенного профиля, его морфологию, свойства и режимы. Выделены 3 фазы почвообразования под защитными лесными насаждениями, различающиеся по темпу почвообразования. Выявлена тесная корреляционная связь аккумуляции гумуса в горизонте А с возрастом лесных полос. Установлена дальность влияния полновозрастных лесных полос на улучшение структуры светло-каштановой почвы.
In many large cities in the suburban area located protective forest plantations "green belt" of the urban area, which is formed under specific soil cover is characterized as a zone of natural and anthropo-genically transformed from urban soils - forest reclaimed soil or agro forest zemic. The article presents the distribution of the genesis, morphology and properties of the forest reclaimed soils (agro forest zemic) in a suburban area of Volgograd. Identification forest reclaimed soil within the boundaries of Volgograd conducted visual interpretation methods and GIS mapping by high resolution satellite images. As a result, interpretation of satellite images compiled an electronic map localization forest reclaimed soil in a suburban area of Volgograd and calculated the area of distribution of agro forest areas zemic of Volgograd. It was found that the system of protective forest plantations have a significant influence on the formation of the soil profile, its morphology, properties and modes. Divided into 3 phases of soil formation under the protective forest plantations, pour-on sponding rate of soil formation. The close correlation and communications accumulation of humus in the A horizon with age of forest belts. It sets the range of influence of mature forest belts to improve the structure of light-brown soil.
45
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (40), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Ключевые слова: урбанизированная территория, пригородная зона, лесомелиорированные почвы (агролесозёмы), защитные лесные насаждения, геоинформационное картографирование.
Key words: urbanized territory, suburban zone, forest melioration soils
(agrolesozems), protective forest plantings, GIS-mapping.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Волгоградской области в рамках научного проекта № 14-04-97053 р_поволжье_а.
Введение. В последние годы увеличился интерес к глубокому и всестороннему изучению антропогенных почв и грунтов. Особое внимание привлекают вопросы классификации, систематики и картографирования почв в пределах урбанизированных территорий. Большая работа в этом направлении проделана московскими почвоведами
М. Н. Строгановой [11], Т. В. Прокофьевой [8] и другими [2]. Начаты работы по систематике и картографированию городских почв и в других городах нашей страны [1, 10], в том числе и Волгограда [4, 5].
Однако в комплекс урбопочвоведческих исследований следует включить также почвенный покров и так называемой «импакт-зоны» - зоны ближайшего окружения города, или, другими словами, пригородной зоны, в которой наблюдается наиболее сложная картина взаимодействия городских и природных ландшафтов. Во многих крупных городах в пригородной зоне расположены защитные лесные насаждения (ЗЛН), составляющие «зеленые кольца» и «зеленые пояса» городской территории. Именно под защитными лесными насаждениями пригородных зеленых зон формируется специфический почвенный покров, отличающийся как от естественных зональных, так и от антропогенно-преобразованных городских почв.
Цель нашей работы - изучить распространение, генезис, морфологическое строение, свойства лесомелиорированных почв под защитными лесными насаждениями на территории города Волгограда.
Объект исследования. Город Волгоград расположен на юго-востоке европейской части России на правом берегу реки Волга, в нижнем ее течении. Городские земли вытянуты вдоль реки почти на 70 км при ширине от 3 до 10 км. Волгоград расположен в зоне каштановых почв, в светло-каштановой подзоне. Общие особенности почвенного покрова территории определяются сильно изрезанным рельефом, сложным геологическим строением, засушливыми климатическими условиями и бедной естественной растительностью. Основной почвенной разностью являются светлокаштановые почвы различного гранулометрического состава и степени солонцеватости, они залегают обычно в равнинных условиях рельефа и формируются под полынно-типчаковой растительностью. Большое распространение имеют почвы смытые и намытые. Часто на поверхность выходят материнские карбонатные горизонты, а мощность намытых почв достигает 2 м. Солонцеватость светло-каштановых почв как зональный признак выражена на территории неравномерно, а участие солонцов в почвенном покрове невелико.
Зеленая зона Волгограда, её еще называют «зеленое кольцо», состоит из отдельных, изолированных друг от друга массивов ЗЛН, которые относятся к 5-ти участковым лесничествам - Тракторозаводскому, Городищенскому, Ворошиловскому, Кировскому и Красноармейскому (рис. 1). Кроме того, к зеленой зоне относят государственные защитные лесные полосы (ГЗЛП), проходящие по Волго-Донскому водоразделу.
46
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (40), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Рисунок 1 - Схема расположения участков «зеленого кольца» Волгограда
Тяжелые лесорастительные условия сухой степи и полупустыни создали определенные трудности выращивания больших массивов лесных культур и, в первую очередь, наложили ограничения на ассортимент древесно-кустарниковых пород: породный состав лесных культур на территории зеленой зоны Волгограда достаточно беден. Преобладающими породами здесь являются сосна обыкновенная (Pirns sylvestris), робиния псевдоакация (Robinia pseudoacacia), вяз мелколистный (Ulmus pumila), клен ясенелистный (Acer negundo) и дуб черешчатый (Quercus robur), встречающиеся в различных типах насаждений (массивные, полосные, кулисные, куртинные) и схемах смешения. Наиболее распространенной кустарниковой породой является смородина золотая (Ribes aureum).
Методика исследований. В работе использованы многолетние исследования лаборатории картографирования и анализа почв Всероссийского научно-исследовательского агролесомелиоративного института (ВНИАЛМИ). Влияние ЗЛН на генезис, морфологию и свойства почв изучались по принятым в лесомелиоративном почвоведении методикам [3, 7, 9]. Достоверность исследований обеспечивалась многократным сравнением почвенных площадок под ЗЛН и вне их влияния на расстоянии 10-30Н (Н - высота ЗЛН).
В качестве основного метода исследования при определении распространения лесомелиорированных почв по районам города Волгограда выступало камеральное дешифрирование космического снимка QuickBird масштаба 1: 50 000 по общепринятым методикам [6].
Результаты исследования. В результате дешифрирования космического снимка была составлена электронная карта локализации лесомелиорированных почв в пригородной зоне Волгограда, общая площадь которых в пределах городских границ составляет 48,8 км2 (таблица 1). Из всех районов города только на территории Центрального района, как единственного, не имеющего выхода к пригородной зоне, не встреча-
47
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (40), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
ются лесомелиорированные почвы. Почвы под озелененным массивом Мамаева кургана и крупных городских парков и скверов, согласно систематике городских почв, можно отнести к культурозёмам, отличающимися высокими показателями плодородия [8]. Наибольшую площадь лесомелиорированных почв имеют Тракторозаводский, Дзержинский, Ворошиловский и Кировский районы города, что связано с расположением на их территории крупных озелененных массивов земель участковых лесничеств.
Таблица 1 - Распространение лесомелиорированных почв по районам Волгограда
Районы Общая площадь района, км2 Площадь
км2 % от площади района
Тракторозаводский 63,2 9,2 14,6
Краснооктябрьский 34,9 0,5 1,4
Дзержинский 76,3 13,6 17,8
Центральный 11,2 - -
Ворошиловский 27,8 4,4 15,8
Советский 67,9 4,4 6,5
Кировский 80,3 9,5 11,8
Красноармейский 112,2 7,2 6,4
ВСЕГО (город) 473,8 48,8 10,3
В чем же так специфика лесомелиорированных почв, и почему их целесообразно выделить в отдельный тип, наряду с урбанозёмами, культурозёмами, индустриозёмами, некрозёмами и другими типами городских почв?
Дело в том, что создание системы ЗЛН оказывает существенное влияние на формирование почвенного профиля, его морфологию, свойств и режимы. Замена степной и сельскохозяйственной травянистой растительности на лесную формирует лесные биоценозы, существенно изменяя направленность и интенсивность почвообразовательного процесса не только под ЗЛН, но и на прилегающих к ним территориях. Экологическое воздействие ЗЛН на почву, почвообразующую и подстилающую породы, постоянно и длительно, что способствует формированию под ними специфических почвенных типов - лесомелиорированных почв или агролесозёмов.
Большое значение в формировании лесомелиорированных почв имеет минералогический, гранулометрический и химический состав материнских пород. Почвообразующие и подстилающие горные породы под ЗЛН активно участвуют в почвообразовательном процессе вследствие более глубокого, в сравнении с травянистой растительностью, распространения корневых систем деревьев и кустарников, а также в связи с особенностями их корневых выделений, избирательным выносом зольных питательных элементов этими видами. Преимущественно промывной тип водного режима почв под ЗЛН способствует вымыванию водорастворимых органических и минеральных веществ из почвогрунта, переносу их в более глубокие слои, грунтовые воды и соподчиненные элементы ландшафта. Таким образом, засоленные грунты под ЗЛН мелиорируются, становятся лесопригодными.
Рассматривая время как фактор почвообразования под защитными лесными ценозами, можно выделить фазы, различающиеся по темпу почвообразования. Первая фаза - до 2-4 лет - охватывает период основной обработки, парования почвы, смыкания крон в рядах. При этом верхние горизонты почвы обедняются за счет вовлечения менее плодородных нижних, усиленно минерализуется органическое вещество, активизиру-
48
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (40), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
ются смыв и дефляция почвы. Вторая фаза продолжительностью 10-12 лет совпадает с усиленным ростом ЗЛН, смыканием крон в междурядьях и формированием лесной подстилки, активизацией аккумуляции минеральных и органических веществ. Третья фаза совпадает с автоморфным функционированием «натурализованного» лесного биогеоценоза. Ценоз и лесомелиорированная почва достигают климаксного состояния.
Формирование генетического профиля лесомелиорированной почвы начинается с основной её обработки под посадку ЗЛН. При этом в результате перемешивания верхних генетических горизонтов создается мощный гомогенный корнеобитаемый слой. В последующем техногенный слой испытывает реставрирующее влияние почвообразования зонального типа. Однако, когда видоизменен ведущий биологический фактор и вновь образован слой лесной подстилки, тогда изменяются почвенные режимы, откладываются продукты смыва и дефляции почвы, морфологическое строение лесомелиорированной почвы существенно изменяется. Так, под 30-50-летними ЗЛН увеличивается мощность генетических горизонтов, снижается глубина вскипания карбонатов и выделения солей (рисунок 2). Мощность гумусового горизонта светлокаштановой почвы под 30-летними лесополосами увеличивается на 7 см, а всего профиля - на 15-20 см. На 6-9 см понижается глубина вскипания и выделения карбонатов, исчезают выделения водорастворимых солей.
0-,
50-
100 —
..... под лесной полосой
»»»»» на пашне (целина)
Глубина вскипания:
Глубина горизонтов:
-----под лесной полосой
-----на пашне (целина)
Рисунок 2 - Изменение морфологического строения светло-каштановой почвы под
средневозрастными
Все деревья и кустарники улучшают структурный и агрегатный составы почвы: уменьшаются глыбистость и содержание в почве агрегатов мельче 0,25 мм, увеличивается отношение поверхности структурных и водопрочных агрегатов от 0,47 до 0,540,68. Дальность влияния полновозрастных лесных полос на улучшение структуры светло-каштановой почвы проявляется на расстоянии до 4Н [3].
49
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (40), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Также ЗЛН улучшают основной показатель плодородия почвы - количество и состав органического вещества. Под смешанными насаждениями, особенно с участием дуба, кустарников, создаются благоприятные условия накопления гумуса в почве. Установлена тесная корреляционная связь аккумуляции гумуса в горизонте А с возрастом лесных полос (рисунок 3). При этом, в начале мелиоративного периода под ЗЛН может отмечаться даже уменьшение содержания гумуса, связанное с извлечением на поверхность малоплодородных слоев и минерализацией органического вещества при паровании почвы.
Рисунок 3 - Абсолютная прибавка гумуса (у) в гор. А светло-каштановой почвы под лесными полосами разного возраста (х) [3]
Вместе с тем, близость к урбанизированной территории, накладывает свой отпечаток на формирование лесомелиорированных почв в виде атмосферного и напочвенного загрязнения различными продуктами хозяйственной деятельности человека. Так, в местах несанкционированного скопления производственных и бытовых отходов, которые очень часто располагаются в пригородной зеленой зоне, в почвенные горизонты вместе с осадками проникают различные ксенобиотики, оказывая определенное влияние на химический состав лесомелиорированных почв, что требует отдельного комплексного исследования.
Заключение. Производственная деятельность человека как антропогенный фактор почвообразования является наиболее мощным, продолжительным и неоднозначным, приводящим как к окультуриванию и повышению плодородия, так и при неправильном землепользовании, и к деградации почвенного покрова. Морфологическое строение почвы существенно изменяется под действием антропогенного фактора почвообразования - мелиорации. Под защитными лесными насаждениями формируются лесомелиорированные почвы, для которых характерны своеобразный генезис и морфологическое строение, а также повышенное плодородие, приближающее их к культуро-зёмам. В связи с этим, предлагается использовать категорию лесомелиорированных почв (агролесозёмы) в качестве таксономической единицы при изучении и картографировании городских почв Волгограда, а также рассмотреть вопрос о включении их в обсуждаемую классификацию почв России [2].
Библиографический список
1. Калманова, В. Б. Систематика, диагностика и картографирование городских почв юга Дальнего Востока (на примере г. Биробиджан, Еврейская автономная область) [Текст]/
В.Б. Калманова, Л. А. Матюшкина // Вестник ДВО РАН. - 2013. - № 5. - С. 97-104.
2. Классификация и диагностика почв России [Текст]/ Л. Л. Шишов, В. Д. Тонконогов, И. И. Лебедева, М. И. Герасимова. - Смоленск: Ойкумена, 2004. - 342 с.
50
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (40), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
3. Кретинин, В. М. Агролесомелиорация почв [Текст]/ В. М. Кретинин. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2009. - 198 с.
4. Кретинин, В. М. Систематика почв и грунтов города Волгограда [Текст]/ В. М. Кретинин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2014. --№ 3 (35). - С. 55-57.
5. Кулик, К. Н. Опыт картографирования почвенного покрова города Волгограда [Текст]/ К. Н. Кулик, В. М. Кретинин, О. Ю. Кошелева // Вестник ВГУ. Серия: География. Геоэкология. - 2015. - № 1. - С. 40-45.
6. Лабутина, И. А. Дешифрирование аэрокосмических снимков [Текст]/ И. А. Лабутина. - М.: Аспект Пресс, 2004. - 184 с.
7. Павловский, Е. С. Методика системных исследований агролесоландшафтов [Текст]/ Е. С. Павловский, М. Н. Долгилевич. - М., 1985. - 112 с.
8. Прокофьева, Т. В. Систематика почв и почвообразующих пород города Москвы и возможность включения их в общую классификацию [Текст]/ Т. В. Прокофьева, И. А. Мартыненко, Ф. А. Иванников // Почвоведение. - 2011. - №5. - С. 611-623.
9. Розанов, Б. Г. Морфология почв [Текст]/ Б. Г. Розанов. - М.: Академический Проект, 2004. - 432 с.
10. Синцов, А. В. Современная классификация почвенного покрова городских территорий [Текст]/ А. В. Синцов, А. Н. Бармин // Геология, география и глобальная энергия. - 2011. -№ 3 (42). - С. 149-155.
11. Строганова, М. Н. Городские почвы: опыт изучения и систематики [Текст]/ М.Н. Строганова, М. Г. Агаркова // Почвоведение. - 1992. - №7. - С. 16-24.
Literature list:
1. Kalmanova, V. B. Systematics, diagnosis and mapping of urban soils of the south of the Far East (for example, Birobidzhan, Evyskaya Autonomous Region) [Text]/ V.B. Kalmanova, LA. Matyushkina // Messenger FEB RAS. - 2013. - № 5. - P. 97-104.
2. Classification and diagnosis of soil Russia [Text]/ L.L. Shishkov, V.D. Tonkonogov, I.I. Lebedeva, М. I. Gerasimova. - City of Smolensk: Oykumena, 2004. -342 p.
3. Kretinin, V. М. Agroforestry soil [Text]/ V. М. Kretinin. - City of Volgograd: ARRIFAFR, 2009. -198 p.
4. Kretinin, V. М. The taxonomy of soils in Volgograd [Text]/ V. М. Kretinin // News Nizh-nevolzhskiy agricultural university complex: Science and Higher Vocational Education. - 2014. - № 3 (35). - P. 55-57.
5. Kulik, K.N. The experience of mapping soil in Volgograd [Text]/ K.N. Kulik, V№. Kretinin,
O.Y. Koshelev // Messenger VSU. Series: Geography. Geoecology. - 2015. - № 1. - P. 40-45.
6. Labutina, I. А. Interpretation of space images [Text]/ I. А. Labutina. - М.: Aspect Press, 2004.-184 p.
7. Pavlovskiy, E.S. Methods of System Studies Agroles landscape [Text]/ Е. S. Pavlovskiy, М. N. Dolgilevich. - М., 1985. -112 p.
8. Prokofyeva, Т. V. The systematics of soils and soil-forming rocks of Moscow and the possibility of including them in the general classification [Text]/ Т. V. Prokofyevaа, I. А. Martynenko, F. А. Ivannikov // Pedology. - 2011. - №5. - P. 611-623.
9. Rozanov, B. G. The morphology of the soil [Text]/ B. G. Rozanov. - М.: Academic Project, 2004. -432 p.
10. Sintsov, А^. Modern classification of soil in urban areas [Text]/ АА. Sintsov, АА. Barmin // Geology, geography and global energy. - 2011. - № 3 (42). - P. 149-155.
11. Stroganova, М. N. Urban soil: a learning experience and systematics [Text]/ М. N. Stroga-nova, М. G. Agarkova // Pedology. - 1992. - №7. - P. 16-24.
E-mail: [email protected]
51
