CC BY
54
БОТАНИКА И ПОЧВОВЕДЕНИЕ
УДК 57*574.4
ОСОБЕННОСТИ ПОЧВ
В ПАВЛОВСКОМ ПАРКЕ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА
В. Ф. Ковязин, д-р биол. наук, профессор, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет», Васильевский остров, 21 линия, д. 2, г. Санкт-Петербург, Россия, 199026 E-mail: vfkedr@mail.ru;
А. Н. Мартынов, д-р с.-х. наук, профессор; К. Х. Кан; Т. К. Фам,
ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет
имени С. М. Кирова»,
Институтский переулок, 5, г. Санкт-Петербург, Россия, 194021 E-mail: kimhung1985@gmail.com; phamquynhln@,gmail.com
Аннотация. Проанализированы агрохимические свойства почв Павловского парка Санкт-Петербурга, сформированного в конце XVIII века из чистого ельника кисличного. В парке в настоящее время выделено 7 естественных и антропогенно-преобразованных ландшафтов, почвы в которых существенно различаются. Результаты почвенных исследований в течение 2016 года свидетельствуют о том, что состав почвенного покрова состоит из естественных зональных почв, антропогенно-естественных (агро-, урбопочвы и турбированные) и антропогенно-преобразованных (урбастратоземы, стратоземы и стратифицированные почвы). Среди естественных почв преобладают торфянистый подзол глеевый и серогумусовые иллювиально-железистые почвы с кислой реакцией. Содержание гумуса, подвижных форм калия и фосфора в них не велико. В антропогенных почвах (урбостратозем серогумусовый и стратозем серогуму-совый на погребенных почвах) сумма обменных оснований значительно выше, чем в естественных почвах. Для них характерны дефицит калия и очень высокая обеспеченность фосфором. За 250 лет в насыпных почвах парка сформировались новые гумусово-аккумулятивные горизонты, появились признаки элювиальности и иллювиирования глинистых частиц на фоне хорошо различимых стратифицированных горизонтов. Почти все почвы парка оглеены и периодически испытывают избыточное увлажнение.
Ключевые слова: Павловский парк, антропогенно-преобразованные ландшафты, агрохимические свойства почвы, урбаноземы, стратоземы, оглеение.
Введение. Почвы городских насаждений, включая парки, подвергаются антропогенному воздействию [3-13]. Павловский парк принадлежит к числу выдающихся памятников русской культуры конца ХУШ — начала XIX века. Площадь парка составляет около 600 га. В Павловском парке выделено 7 естественных и антропогенно-преобразованных ландшафтов, каждый из которых имеет свои, присущие ему особенности. Уникальность и ценность Павловского парка заключаются в том, что он создан в 1777 году из елового древостоя и был подарен Екатериной II сыну Павлу и его супруге Марии Федоровне в связи с рождением сына, будущего императора Александра I. Природные условия долины реки Славянки
способствовали созданию пейзажной планировки парка. В лесном массиве вырубали просеки, ставшие впоследствии дорогами, прокладывали мелиоративные канавы для осушения территории, проводили ландшафтные рубки, рыли пруды разнообразной формы, создавали лужайки с куртинами из сосны, березы, ели, высаживали широколиственные породы деревьев. Эти лесоводственные мероприятия, проводимые за 250 лет существования парка, значительно повлияли на агрохимические свойства почвы, поэтому нами проведены почвенные исследования в антропогенно-преобразованных ландшафтах парка. Цель исследований - выявить изменение агрохимических свойств почв в этих ландшаф-
тах. После интенсивного многовекового воздействия рекреантов предложить мероприятия по их улучшению.
Методика. В трех наиболее антропогенно преобразованных ландшафтных районах Павловского парка (долина р. Славянки, Большая звезда и Белая береза) заложены почвенные разрезы. В них из каждого горизонта брались образцы почвы для анализа. Агрохимические свойства почв определялись в почвенной лаборатории Агрофизического института по стандартным методикам [1,2]: гранулометрический состав - по Качинскому, реакция почвенной среды в солевой суспензии - потен-циометрически на рН-метре 673 М, физическая глина определялась по ГОСТ 12536-79, «ГРУНТЫ», обменная кислотность - по Дай-кухара, гидролитическая кислотность - по Каппену, сумма поглощенных оснований - по Каппену-Гильковицу. Углерод органических соединений определён по Тюрину в модификации Никитина и Фишмана с расчётом гумуса по Вольфу-Шпренгелю, азот легкогидроли-зуемых органических соединений - по Корн-фильду в модификации Динчева и Баджова с уточнениями отдела агрохимии Почвенного института им. В.В. Докучаева, определение подвижного фосфора выполнено в вытяжке Кирсанова по методу Дениже в модификации Труога и Мейера, а обменный (подвижный) калий определялся в кирсановской вытяжке методом фотометрии пламени (на пламенном фотометре ПФМ).
Результаты. По результатам исследований установлено, что почвы по ландшафтным районам парка существенно различаются (табл.).
Естественные почвы - торфянистый подзол глеевый и серогумусовая иллювиально-железистая почва имеют кислую реакцию среды. Причём, в торфянистом подзоле глеевом реакция среды сильнокислая, а в верхних горизонтах очень сильнокислая, что объясняется кислым опадом и промывным режимом. Повышение значения рН происходит с появлением признаков оглеения на глубине 40-50 см. Таким образом, распределение рН по профилю имеет явный изгиб, приуроченный к горизонту BFg.
Содержание гумуса в естественных почвах не велико, колеблется от 3,9 % -в верхнем горизонте серогумусовой почвы до 3,2 % - в альфегумусовом горизонте торфянистого подзола.
Сумма обменных оснований в естественных почвах достигает почти 10 в серогумусо-вой почве и 7,8 мг-экв/100 г - в альфегумусо-вом горизонте торфянистого подзола глеевого. Она имеет аккумулятивно регрессивный тип распределения по профилю серогумусовой почвы. В торфянистом подзоле глеевом отмечается иллювиальный тип накопления. Со значения в 2 мг-экв/100 г. в подзолистом горизонте сумма оснований в горизонте ВНР поднимается почти в 4 раза.
Серогумусовая почва имеет степень насыщенности основаниями 78% в верхнем горизонте, которая затем снижается до 47% на глубине 50 см, наблюдается некоторое ее повышение с приближением к глееватому горизонту породы. Торфянистый подзол глеевый характеризуется более низкими показаниями насыщенности основаниями. В альфегумусо-вом горизонте этот показатель достигает 54 %.
Характер распределения гумуса носит бимодальный характер, минимумы отмечаются в подзолистом и иллювиально-железистом горизонтах с признаками оглеения.
Обменная и общая гидролитическая кислотность имеет максимальное значение в верхних горизонтах. Причем, в торфяном горизонте торфянистого подзола глеевого общая потенциальная кислотность достигает 84,5 мг-экв/100г. При продвижении вниз по профилю почвы гидролитическая кислотность постепенно убывает.
Емкость катионного обмена (ЕКО) также носит регрессивно-аккумулятивный тип распределения в серогумусовой почве, что связано с уменьшением количества гумуса. В торфянистом подзоле глеевом максимальные значения ЕКО наблюдаются в альфегумусовом и иллю-виально-железистом глееватом горизонтах (2933 мг-экв/100г), в глеевом горизонте резко падает до 2 мг-экв/100г, в подзолистом горизонте по причине его обедненности гумусом и глинистыми частицами значения ЕКО составляют 11 мг-экв/100 г. Таким образом, выявляется иллювиальный тип распределения ЕКО.
Естественные почвы в целом обеднены подвижными формами калия. Несколько более высокое его содержание в верхних горизонтах обуславливается биогенностью его происхождения. А вот содержание фосфора в серогумусовой почве очень высоко. Торфянистый подзол глеевый характеризуется очень низкой обеспеченностью подвижных форм фосфора, вниз по профилю содержание фосфора возрастает.
Таблица
Результаты агрохимических анализов почвенных образцов
Горизонт £ £ о я К Л ¡53 Л 5Т £ Обменные формы > ^ Ю О к ЕКО Подвижные формы
£ о + ад 2 + + + ад св Ч О ^ О СМ О
мг-экв/ 100 г мг-экв/ 100 г /г 3 о
Белая береза - Серогумусовая иллювиально-железистая почва на озёрно-ледниковых отложениях
О (0-6 см) 13,28 5,8 5,3 - - - - 2,00 9,50 - 34,50 32,20
АY (6-19 см) 1,13 6,0 5,1 3,9 6,80 3,09 9,90 77,6 0,50 2,85 15,20 25,29 5,06
АВF (19-35 см) 0,56 6,1 4,9 1,6 2,86 2,04 4,90 58,9 0,40 3,42 8,00 14,08 1,01
ВFl (35-70 см) 0,31 6,2 4,9 1,2 1,30 0,20 1,50 46,8 0,40 1,71 2,80 » 1,00
ВF2 (70-120 см) 0,17 6,2 4,7 0,6 0,90 0,50 1,41 55,2 0,20 1,14 3,00 » 0,67
Сg (120-140 см) 0,12 5,7 4,5 0,7 0,70 0,60 1,31 63,2 0,25 0,76 3,80 » 0,67
Большая звезда - то рфянистый подзол глеевый
Т (0-17 см) 61,18 3,3 3,0 - - - - 37,50 84,55 - 12,90 80,63
Е (20-25 см) 0,41 4,0 3,4 0,2 0,20 2,04 2,24 21,4 2,13 8,27 11,20 1,00 1,67
ВFН (35-40 см) 3,49 4,3 4,0 3,2 2,94 4,82 7,76 53,8 2,70 6,65 29,47 2,07 4,14
ВFg (44-49 см) 0,64 4,7 4,5 1,6 0,60 0,81 1,41 21,0 4,50 5,32 32,80 25,16 1,01
01(69-70 см) 0,25 4,7 4,4 0,4 0,36 2,04 2,40 55,8 0,35 1,90 2,00 25,06 0,67
02 (75-80 см) 0,17 4,7 4,0 0,9 1,10 0,20 1,30 35,4 4,35 2,38 4,60 » 1,32
Белая береза - Стратозём серогумусовый на пог ребенном дерново-подзоле на озе рно-ледниковых песках
АYR (0-16(23) см) 2,02 7,0 6,9 5,3 19,75 5,04 24,79 98,1 а 0,48 - 25,51 6,74
ЯУ (23-40 см) 1,04 7,7 7,5 3,4 13,99 4,38 18,37 99,0 0,19 - 10,11 2,83
ЯУ (40-70 см) 1,04 7,7 7,6 2,3 13,28 0,60 13,88 97,3 0,38 - 7,07 1,01
Е (88-90 см) 0,33 7,7 7,7 0,6 - - - - 0,19 - 9,03 1,00
ББ (90-100 см) 0,71 7,8 7,8 1,8 9,01 4,82 13,84 99,3 - 0,10 - 25,18 2,42
Долина р. Славянки правый берег - Стратозем серогумусовый на погребенной темногумусовой аллювиальной слоистой почве
АYR (1-10 см) 0,99 6,9 6,8 5,0 13,68 6,84 20,51 97,3 - 0,57 - » 18,94
ЯУ (10-20 см) 0,27 7,5 7,0 1,8 3,79 5,37 9,17 98,0 - 0,19 - » 2,81
Я (20-44 см) 0,52 7,5 7,5 1,7 9,71 3,31 13,02 98,6 - 0,19 - » 4,02
[АЩ (44-65 см) 0,56 7,2 7,0 2,0 11,04 2,25 13,29 97,2 - 0,38 - » 2,41
АС (54-65 см) 0,57 7,5 7,2 1,6 7,35 5,04 12,39 98,5 - 0,19 - » 2,41
С (65-80 см) 0,36 7,6 7,5 1,0 5,27 5,49 10,76 98,3 - 0,19 - » 3,21
Долина р. Славянки левый берег - Урбостратозём серогумусовый супесчаный на озёрно-ледниковых песках, подстилаемых ленточными глинами
О (3-8 см) 8,37 5,8 5,3 - - - - - 1,50 5,70 - 27,25 9,07
RY (35 см) 0,56 6,3 5,4 1,5 5,76 2,88 8,64 83,5 0,15 1,71 - 8,04 1,67
R (52 см) 0,42 6,1 5,4 1,7 5,30 1,83 7,13 77,3 0,15 2,09 - 10,04 1,00
С1 (90 см) 0,29 6,4 5,4 0,9 2,42 0,70 3,12 73,3 0,13 1,14 - » 1,32
С2В (130-135 см) 0,65 7,7 5,6 1,0 7,25 3,63 10,88 95,8 0,10 0,48 - » 4,03
В антропогенных почвах - урбостратозём серогумусовый, реакция среды слабокислая, а в серогумусовых стратоземах на погребенных почвах - слабощелочная. В естественных почвах распределение значений рН логично связано с процессами почвообразования, которые характерны для исследуемой территории. В антропогенных почвах распределение значений рН по профилю не коррелируется с процессами почвообразования, а зависит в большей степени от свойств насыпного мелкозе-мистого материала.
Сумма обменных оснований имеет значительно более высокие значения, чем в естественных почвах. Они колеблются в зависимости от реакции среды и гранулометрического состава. В урбостратозёме серогумусовом супесчаном сумма обменных оснований составляет 8 мг-экв/100 г почвы, с плавным понижением при движении вниз по профилю и резким повышением в глеевом горизонте.
Стратозёмы характеризуются слабощелочной реакцией среды и более высоким содержание обменных оснований - до 13-24 мг-экв/ 100 г
почвы с регрессивно-аккумулятивным типом распределения по профилю.
Значения насыщенности основаниями также очень велики: около 98 % - в стратозё-мах и 77-80 % - в урбостратозёме.
Гидролитическая кислотность в связи со слабощелочными значениями рН колеблется от 0,19-0,30 - в стратозёмах до 2,0-5,0 мг-экв/100 г почвы - в урбостатозёме, характеризующимся более кислой реакцией среды.
По содержанию подвижных форм антропогенные почвы, как и естественные, испытывают дефицит калия и имеют очень высокую обеспеченность фосфором.
В целом анализ обеспеченности почв элементами минерального питания растений показал, что большинство почв обследованной территории имеют низкое и очень низкое содержание калия. Это объясняется преобладанием почв легкого гранулометрического состава (с низким содержанием глинистых частиц). Природным источником доступного растениям калия в почвах являются глинистые минералы, они же помогают закреплению в почвах калия, поступающего с удобрениями или в процессе минерализации остатков растений.
Выводы. 1. Проведенные исследования показали, что на большей территории ландшафты и почвы Павловского парка значительно антропогенно преобразованы. Почвенный покров парка отличается пестротой и неоднородностью. В парке почти не оста-
лось естественных почв, все они заменены искусственно созданными почвами - ур-бостратоземами, стратоземами, стратифицированными почвами.
2. За 250 лет антропогенных преобразований территории Павловского парка в насыпных почвах сформировались новые гумусово-аккумулятивные горизонты, появились признаки элювиальности и иллювиирования глинистых частиц на фоне хорошо различимых стратифицированных горизонтов. Следует отметить, что почти все почвы парка оглеены и периодически испытывают избыточное увлажнение. Заболоченные почвы разного генезиса, вскрытые под наносной толщей, свидетельствуют о том, что и в наше время не найдено эффективных приемов осушения почв парка.
3. Состав почвенного покрова парка состоит из естественных зональных почв, антропогенно-естественных почв (агро-, урбо-почвы турбированные) и антропогенно-преобразованных (урбостратоземы, стратозе-мы и стратифицированные почвы). Внутри групп почвы выделяются по степени оглеения, по характеру почвообразующей породы и количеству гумуса.
4. Для улучшения агрохимических свойств почв Павловского парка Санкт-Петербурга необходимо внесение органических удобрений и временное прекращение рекреации.
Литература
1. Аринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв. М. : Изд-во Моск. ун-та, 1970. 487 с.
2. Добровольский Г. В., Никитин Е. Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. М. : Наука, 1990. 260 с.
3. Долотов В. А., Пономарева В. В. Характеристики грунтов. Ленинградский Летний сад// Почвоведение. 1982. № 9. С. 134-138.
4. Ковязин В. Ф. Биологические основы формирования устойчивых экосистем и рационального использования почвенных и растительных ресурсов мегаполиса (на примере Санкт-Петербурга): дисс. ... д-ра биол. наук. СПб., 2008. 358 с.
5. Ковязин В. Ф. Динамика агрохимических свойств почв в Санкт-Петербурге// Плодородие. 2008. № 3. С. 34-36.
6. Ковязин В. Ф., Кобрин Н. Ю. Лесохозяйственные свойства почвы линейных насаждений Санкт-Петербурга // Почвенные ресурсы Северо-Запада: их статус, охрана и рациональное использование: материалы межрегиональной науч.-практ. конф. СПб. : СПб СПУ, 2008. С. 111-115.
7. Ковязин В. Ф. Мониторинг почвенно-растительных ресурсов в экосистемах Санкт-Петербурга : монография / В. Ф. Ковязин, В. М. Шабнов, А. Н. Мартынов [и др.]. СПб. : Изд-во СПбГПУ, 2010, 344 с.
8. Мартынов А. Н. Состояние почв в урбоэкосистемах Санкт-Петербурга / Аграрный научный журнал. Естественные, технические и экономические науки. Саратов. 2014. №9. С. 17-22
9. Черников В. А. Агроэкология. М. : Колос, 2000. 534 с.
10. Чихачева Д. Д. Экологическое состояние почв мегаполисов. Вестник МАНЭБ, т.3. №3, Санкт-Петербург-Брянск 2015. С.71-75
11. Kovyazin V. F., Martynov A. N., Kuznetsov E. N. Soil conditions in the green areas of saint petersburg / ИВУЗ. Лесной журнал. 2016. № 4. c. 9-18.
12. K. A. Gyekye. Review of the Use of Bioindication Method for Appraisal of the State of Urban Soils in Two Areas of Saint Petersburg, Russia / West African Journal of Applied Ecology. Volume 13. 2008. P. 161-170.
13. Odum Y. Ecology. New York: Wiley, 1986. Vol. 1. 346 p.; Vol. 2. 376 p.
THE PECULIARITIES OF SOILS IN THE PARK OF PAVLOVSK, ST.PETERBURG
V. F. Kovyazin, Dr. Bio. Sci., Professor, Saint Petersburg Mining University
Vasilievsky Ostrov, 21 linia, 2, St.Peterburg, 199026 Russia
E-mail: vfkedr@mail.ru;
A. N. Martinov, Dr. Agr. Sci, Professor,
K. H. Kan, Master's Degree Student,
T. K. Pham, Master's Degree Student,
Saint Peterburg State Forestry University named after S.M.Kirov
5, Institutsky Pereulok, St.Peterburg, 194021 Russia
E-mail: kimhung1985@gmail.com; Phamquynhln@gmail.com
ABSTRACT
The article analyzes the agrochemical properties of soils in Pavlovsk park of St.Peterburg, having been created of the pure spruce Kislichnaya grove at the end of the XVIII century. The park now allocates 7 natural and anthropogenically transformed landscapes, their soils differ significantly. The results of soil research for 2016 indicate that the composition of the soil cover is of natural zonal soils, anthropogenic natural (agro-, urbo-soil and turbocharged) soils and the anthropogenically converted (urbostratozems, stratozems and stratified) ones. Peaty podzolgley and grayhumus-illuvial-ferruginous soils with acid reaction predominate among the natural ones. The content of humus, the mobile forms of potassium and phosphorus in these soils is not great. The sum of exchanged bases in anthropogenic soils (urbostratozemgrayhumus and stratozemgrayhumus on buried soils) is significantly greater than in the natural ones. These are characterized with a potassium deficiency but with a very high presence/availability of phosphorus. Over the last 250 years the new humus-accumulative horizons had been formed in the park bulk soils, there had appeared the signs of eluviality and illuviating of clay particles on the background of the well distinct stratified horizons. Almost all the park soils are gleied and are periodically experiencing the excessive moisturing. Key words: Pavlovsk park, anthropogenically converted landscapes, agrochemical properties of soil, urbanozems, stratozems, glaying.
References
1. Arinushkina E. V. Rukovodstvo po khimicheskomu analizu pochv (A manual on chtmical analyses of soils), Moscow, Izd-vo Mosk. un-ta, 1970, 487 p.
2. Dobrovol'skii G. V., Nikitin E. D. Funktsii pochv v biosfere i ekosistemakh (Soil function in biosphere and ecosystems), Moscow, Nauka, 1990, 260 p.
3. Dolotov V. A., Ponomareva V. V. Kharakteristiki gruntov. Leningradskii Letnii sad (Ground features. Lenigrad Letny sad), Pochvovedenie, 1982, No. 9, pp. 134-138.
4. Kovyazin V. F. Biologicheskie osnovy formirovaniya ustoichivykh ekosistem i ratsional'nogo ispol'zovaniya poch-vennykh i rastitel'nykh resursov megapolisa (na primere Sankt-Peterburga) (The biological foundations of stable ecosystems und rational usage of soil and plant resources of megapolises (by the example of St. Peterburg), diss. ... d-ra biol. nauk, Saint-Petersburg, 2008, 358 p.
5. Kovyazin V. F. Dinamika agrokhimicheskikh svoistv pochv v Sankt-Peterburge (A dynamics of agrochemical properties of soils of St. Peterburg), Plodorodie, 2008, No. 3, pp. 34-36.
6. Kovyazin V. F., Kobrin N. Yu. Lesokhozyaistvennye svoistva pochvy lineinykh nasazhdenii Sankt-Peterburga (Fo-restery properties of soil of linear plantings of St. Peterburg), Pochvennye resursy Severo-Zapada: ikh status, okhrana i ratsi-onal'noe ispol'zovanie: materialy mezhregional'noi nauch.-prakt. konf., Saint-Petersburg, SPb SPU, 2008, pp. 111-115.
7. Kovyazin V. F., Shabnov V. M., Martynov A. N., Minkevich I. I., Kobrin N. Yu. Monitoring pochvenno-rastitel'nykh resursov v ekosistemakh Sankt-Peterburga (Monitoring of resources in ecosystems of St. Peterburg), mono-grafiy, Saint-Petersburg, Izd-vo SPbGPU, 2010, 344 p.
8. Martynov A. N. Sostoyanie pochv v urboekosistemakh Sankt-Peterburga (Soil condition in urboecosystems of St. Peterburg), Agrarnyi nauchnyi zhurnal, Estestvennye, tekhnicheskie i ekonomicheskie nauki, Saratov, 2014, No.9, pp. 17-22
9. Chernikov V. A. Agroekologiya (Agroecology), Moscow, Kolos, 2000, 534 p.
10. Chikhacheva D. D. Ekologicheskoe sostoyanie pochv megapolisov (Ecological soil condition of megapolises), Vestnik MANEB, t.3. No.3, Sankt-Peterburg, Bryansk, 2015, pp.71-75
11. Kovyazin V.F., Martynov A. N., Kuznetsov E. N. Состояние почвы в зеленых зонах Санкт Петербурга (Soil conditions in the green areas of Saint Petersburg) (), IVUZ. Lesnoi zhurnal, 2016, No. 4, pp. 9-18.
12. K. A. Gyekye. Review of the Use of Bioindication Method for Appraisal of the State of Urban Soils in Two Areas of Saint Petersburg, Russia, West African Journal of Applied Ecology, Volume 13, 2008, pp. 161-170.
13. Odum Y. Ecology. New York, Wiley, 1986, Vol. 1, 346 p.; Vol. 2, 376 p.
