CC BY
83
УДК 502.35:504.06
СТРУКТУРА ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ ПРИРОДНОГО ПАРКА ВОРОБЬЕВЫ ГОРЫ
Т.А. Парамонова, Э.В. Тишкина, С.Ф. Краснов, Д.О. Толстихин
Несмотря на статус природного заказника, на территории парка Воробьевы горы преобладают естественно-антропогенные и антропогенные почвы, составляющие в совокупности ~90% почвопокрытой площади. Их морфологические особенности и основные физико-химические и химические свойства существенно ближе к характеристикам урбаноземов, чем зональных дерново-подзолистых почв, что отражает высокий уровень общего антропогенного прессинга на почвы мегаполисов.
Ключевые слова: антропогенные почвы, урбаноземы.
Введение
В связи с происходящим во всем мире и, в частности, в России концентрированием и укрупнением селитебно-промышленных зон, образованием городских агломераций в последние годы существенно вырос интерес к изучению урбаноземов, особенно почв мегаполисов, испытывающих наиболее интенсивные антропогенные нагрузки. В крупных городах и промышленных узлах интенсивно проводятся почвенно-экологические исследования, изучается специфика морфогенетических особенностей и общих свойств городских почв, производится кадастровая оценка земель на основе их экологической ценности, а наличие отделов антропогенно-преобразованных почв предусматривается в новой классификации почв России [3, 10, 17, 18, 20, 21, 25 и др.].
Значимость почвенного покрова городских территорий как важнейшего компонента, определяющего устойчивое функционирование антропогенных экосистем в целом, а также обеспечивающего экологические функции обмена веществом и энергией, поддержания биопродуктивности и биоразнообразия, защиты природных сред от химического и биологического загрязнения и др., остается вне всяких сомнений [7, 25]. Вместе с тем общепризнано, что в пределах городских территорий средо-охранными, средоформирующими и средовоспро-изводящими способностями в наибольшей степени обладают почвы открытых земель (лесопарки и парки, скверы, бульвары, земли природоохранного, оздоровительного, рекреационного, сельскохозяйственного назначений и т.д.), доля которых в почвенном покрове такого мегаполиса, как Москва, составляет в совокупности лишь ~30% общей площади. Таким образом, при их ограниченной распространенности в городах, они имеют высокую биосферную значимость, являясь «каналами» обеспечения общеэкологических функций городских почв. В этой связи для оценки современного состава и состояния почвенного покрова Москвы, анализа
рациональности использования почвенных ресурсов города и оптимизации экологических функций почв необходимы исследования современного состояния массивов территории, свободных от застройки, в частности, лесопарков и природных парков, одним из крупнейших среди которых в центральной части города является особо охраняемая природная территория Воробьевы горы.
Объекты и методы исследований
Природный заказник Воробьевы горы общей площадью 145,7 га образован Постановлением правительства Москвы от 21.06.1998 г. в целях сохранения, восстановления и развития природного комплекса города. Он имеет ландшафт с уникальным для Москвы сочетанием естественных факторов почвообразования, ключевое значение среди которых имеет рельеф. Крутые и протяженные склоны Теплостанской возвышенности в долине р. Москвы (относительный перепад высот ~ 70 м, крутизна поверхности 15—35°, местами до 50—60°) определяют абсолютное доминирование поверхностного стока поступающих атмосферных осадков над вертикальной миграцией почвенной влаги, что препятствует проявлению зонального процесса подзолообразования. В этих условиях основными природными элементарными почвенными процессами становятся образование гумуса и дерновый, а сопутствующими — оглеение и эрозия. В целом, естественный почвенный покров территории сходен с встречающимся в крупных овражно-балочно-до-линных комплексах. Теоретически он должен быть представлен разностями дерново-подзолистых почв присклоновой части водораздельного пространства, дерновых почв склонов в совокупности с дерново-глеевыми почвами подножий, потяжин и локальных депрессий рельефа, а также с аллювиальными почвами поймы р. Москвы.
При организации и благоустройстве парка Воробьевы горы, а также при строительстве метро-
политена в 50-60-е годы XX в. рельеф территории был специфически преобразован. Естественные уступы склона укрупнялись путем подрезки тыловой части, частично выполаживались, создавались локальные западины рельефа - своеобразные «ловушки» для перехвата поверхностного и внутрипочвенного стоков, а выемочный грунт послужил ядром создания искусственных насыпных гряд, ориентированных поперек общего уклона поверхности. В результате в присклоновом пространстве каждой террасы образовались позиции промежуточной аккумуляции компонентов, выносимых из геохимически сопряженных вышележащих элементов ландшафта. Повышение гидроморфиз-ма почв, приуроченных к искусственным террасам, привело к активизации процессов оглеения и частично заболачивания. Темпы естественной эрозии почв в результате антропогенного преобразования рельефа на разных участках территории изменились неоднозначно - отчасти снизились (благодаря разделению склона на ряд фрагментов, засыпке оврагов приречной части, планированию поверхности искусственных террас), а отчасти повысились (из-за уничтожения на значительных площадях парка исходного почвенно-растительно-го покрова).
Антропогенное вмешательство в ходе благоустройства территории коренным образом изменило также характеристики почвообразующих пород, в качестве которых на значительных площадях стали выступать вскрышные, перемешанные и насыпные грунты. В настоящее время в состав культурного слоя Воробьевых гор, представленного су-глинисто-супесчаными отложениями бурого цвета, входят битый кирпич, щебень и гравий (нередко крошка известняков), строительный и бытовой мусор, элементы асфальтовых покрытий. Грунты отличаются неоднородным гранулометрическим составом, вертикальной и горизонтальной несортиро-ванностью, часто высокой степенью уплотненности. Формирование почв на подобных отложениях приобретает характерные черты первичного почвообразования с резким снижением общей мощности почвы, доминированием дернового процесса и слабой дифференциацией профиля по другим морфологическим признакам.
Особенности почвенного покрова природного парка Воробьевы горы и свойства его компонентов изучали на основе крупномасштабной почвенной съемки (1:1000)
репрезентативного участка площадью 11,1 га. На исследуемой территории было заложено 50 почвенных разрезов. Поскольку в настоящее время не существует утвержденной классификации городских почв, при проведении работ опирались на терминологию наиболее авторитетного и полного исследования городских почв г. Москвы - коллективной монографии «Почва. Город. Экология» [17].
Согласно [4, 5, 13], образцы почв отбирали в точках описания почвенных разрезов по методу конверта из поверхностного 0-10-сантиметрового минерального слоя. Общее число отобранных образцов составило 43 ед., частота сети апробирования при этом достигала ~3 проб/га (при ориентировочном минимуме 0,2—0,3 пробы/га), что характеризует проведенные исследования как детальные. Основные химические свойства почв территории изучали по общепринятым методикам: содержание гумуса — по Тюрину, рН — потенциометрическим методом, величину гидролитической кислотности — по Каппену, содержание обменных оснований — по Каппену—Гильковицу [1].
Результаты и их обсуждение
На основании результатов обследования в пределах парка Воробьевы горы выделено 11 разностей почв, среди которых ведущую роль в структуре почвенного покрова играют естественно-антропогенные и антропогенные, занимающие в совокупности ~90% общей почвопокрытой площади (рис. 1).
Рис. 1. Компонентный состав почвенного покрова природного парка Воробьевы горы: 1 — естественные почвы; 2 — естественно-антропогенные; 3 — антропогенно-преобразованные; 4 — техногенные поверхностные почвоподобные тела
Почвы слабой степени антропогенной измененно-сти, которые господствовали в почвенном покрове территории в доиндустриальный период, в настоящее время играют сугубо подчиненную роль, маркируя позиции ландшафта с минимальными структурно-антропогенными нарушениями.
Помимо характера и степени антропогенного преобразования территории ведущим фактором дифференциации почвенного покрова Воробьевых гор служат геоморфологические особенности, которые определяют ускоренную водную эрозию почв на склонах, переувлажнение их на террасированных участках, а также наличие аллювиальных почвенных разностей вдоль русла р. Москвы (рис. 2). Основными генетико-геометрическими формами почвенного покрова территории являются вытянутые полосчатые наложенно-древовидные с элементами упорядоченных антропогенных форм на мезоуров-не и струйчатые — на микроуровне (по [24]). В целом, почвенный покров Воробьевых гор является
мелкоконтурным и имеет достаточно высокую сложность — средняя площадь контура 0,108 га; индекс дробности — 9,22; коэффициент расчлененности — 20,9; коэффициент сложности — ~193 (по [22]). Доля содержания преобладающих почв — урбаноземов — составляет 47%.
Естественные почвы слабой степени антропогенной измененности представлены дерновыми почвами (Д) и являются единственной разностью, близкой к природному аналогу — почвам крутых склонов. Они встречаются в верхней сильнопокатой части макросклона и занимают относительно небольшую площадь (11%), однако играют в почвенном покрове важную роль, отражая основные направления естественных почвообразовательных процессов на территории — дерновый, эрозионный и оглеение.
Все дерновые почвы исследованной территории являются в той или иной степени эродированными. В ландшафте участки масштабного проявления водной эрозии маркируются «пьяным лесом» и практически уничтоженным напочвенным покровом. В этой связи лесная подстилка и/или дерновый горизонт нередко отсутствуют, а поверхность почв выполнена маломощным гуму-сово-аккумулятивным горизонтом. Местами почвы слабо оглеены, и в сущности кон-
Рис. 2. Почвенная карта исследованной территории природного парка Воробьевы горы. Естественные почвы слабой степени антропогенной измененности:
I — дерновые (Д). Естественно-антропогенные: 2 — урбо-дерново-подзоли-стые (УПд); 3 — урбо-дерновые (УД); 4 — урбо-дерново-глеевые (УДг); 5 — урбо-аллювиальные (УА). Антропогенно-преобразованные: 6 — урбаноземы с мощностью гумусированного слоя менее 10 см (У1); 7 — урбаноземы с мощностью гумусированного слоя более 10 см (У2); 8 — урбаноземы огле-енные с мощностью гумусированного слоя менее 10 см (У1г); 9 — урбано-земы оглеенные с мощностью гумуси-рованного слоя более 10 см (У2г); 10 — комплекс урбаноземов оглеенных и урбо-дерново-глеевых почв (Уг/УДг);
II — реплантоземы (Р); 12 — реплан-тоземы на урбаноземах (Ру). Техногенные поверхностные почвоподобные тела: 13 — экраноземы (запечатанные почвы) (Э); 14 — уплотненные почвы грунтовых дорог; 15 — техногенные пустоши (Тх). Прочие обозначения: 16 — смытые почвы (стрелки указывают направление смыва); 17 — намытые почвы
мененности почв, так как после окончания строительства эволюция их морфологического облика происходила в основном под влиянием природных факторов. В настоящее время основные почвообразовательные процессы в урбо-дерновых и дерновых почвах территории практически совпадают: и в том, и в другом случае доминируют дерновый процесс, гумусообразование и водная эрозия. Морфометрические свойства урбо-дерновых почв также близки к характеристикам слабоизмененных дерновых (табл. 1).
Урбо-дерново-подзолистые почвы (УП) принято считать основным подтипом поверхностно-преобразованных городских почв Москвы [17, 25 и др.], однако в связи с природными особенностями рельефа для территории Воробьевых гор они не характерны. В пределах исследованного района урбо-дерново-подзолистые почвы единично встречаются на участках присклоновой части водораздела и занимают чуть >1% площади парка. По глубине нижней границы гор. БЬц они относятся к виду неглубокоосветленных [10].
Урбо-дерново-глеевые почвы (УДг) формируются в условиях избыточного увлажнения и приурочены к техногенным выемкам на искусственных террасах склона, естественным депрессиям рельефа в подножиях склонов и устьевым частям ложбин стока. Они играют достаточно заметную роль в почвенном покрове территории, занимая ~ 5% общей площади. Основными естественными процессами в почвах являются дерновый, гумусообра-зование и гумусонакопление, оглеение. Антропогенное воздействие на почвы максимально проявлялось в ходе создания парка, а в настоящее время механических нарушений профиля, как правило, не отмечается.
Вариации общего морфологического облика урбо-дер-ново-глеевых почв на исследованной территории достаточно разнообразны: в депрессиях подсклонового пространства отмечены почвы с мощным поверхностным горизонтом перегнойного облика, по днищам антропогенных выемок встречаются заново формирующиеся маломощные почвы с дерновым и гумусово-аккумулятивным горизонтами.
Примечание. В скобках — горизонты, присутствие которых в профиле почвы не обяза- Признаки оглеения МОТут тельно; звездочка — в качестве доверительного интервала здесь и далее принято: ± ?0,95 ' т. отмечаться как в поверхно-
туры дерновых почв представляют собой микрокомбинацию неоглеенных и слабоглееватых почв слабой, средней и сильной степени эродированно-сти, индивидуальное выделение которых невозможно из-за высокой динамичности процессов плоскостного смыва.
К естественно-антропогенным почвам природного парка Воробьевы горы относятся урбо-дерно-вые, урбо-дерново-подзолистые, урбо-дерново-гле-евые и урбо-аллювиальные почвы, занимающие в совокупности ~20% почвопокрытой площади. Все почвы относительно слабо затронуты процессами антропогенеза, на которые указывают лишь редкие включения строительно-бытового мусора городов. Вместе с тем в почвах не обнаруживаются другие характерные признаки прямого антропогенного вмешательства — турбированность профиля, окарбона-чивание, наличие фрагментов торфо-компостных смесей и т.д.
Урбо-дерновые почвы (УД) занимают в почвенном покрове исследованной территории примерно равную долю площади со слабоизмененными дерновыми (11%). Приуроченность их к покатым и крутым склонам средней и нижней части макросклона Воробьевых гор, спрямленным при работах по благоустройству территории парка, определяет относительно низкий уровень антропогенной из-
Таблица 1
Статистические параметры варьирования глубины нижней границы/мощности поверхностных горизонтов почв природного парка Воробьевы горы, см
Почвы Горизонт Среднее Доверительный интервал*, ± Минимум Максимум Коэффициент вариации,%
Дерновые (п = 2) А 9/9 — 5/5 11/11 —
АС 38/30 — 32/27 43/32 —
Урбо-дерновые (п = 6) Аи 11/11 6/6 3/3 20/20 62/62
(В) 30/25 20/25 20/12 40/37 47/72
Урбо-дерново-подзо-листые (п = 2) Аёи 4/4 — 3/3 5/5 —
Аи 10/6 — 8/5 12/7 —
ЕВи 25/15 — 18/10 32/20 —
Урбо-дерново-глеевые (п = 5) АЬи 18/18 10/10 5/5 35/35 65/65
(В&) 31/21 9/10 26/16 35/26 21/34
Урбо-аллювиальные (п = 2) иа 11/11 1/1 10/10 11/11 7/7
иь 25/15 6/7 22/11 28/18 17/34
Урбаноземы (п = 24) иа 5/5 1/1 1/1 9/9 53/53
иь 13/10 3/3 5/3 26/23 49/57
Урбаноземы оглеенные (п = 6) иа 11/11 4/4 5/5 16/16 43/43
31/12 7/4 20/7 40/16 30/35
Реплантоземы (п = 4) иа 5/5 2/2 3/3 7/7 43/43
иь 11/7 6/5 5/2 15/11 49/65
стных или глубинных горизонтах, так и по всему профилю. Около 80% почв относится к намытым разностям.
Урбо-аллювиальные почвы (УА) распространены на территории исследования весьма ограниченно и вытянуты в виде узкого контура вдоль набережной р. Москвы (чуть > 1% общей площади). Напочвенный покров выдела находится в угнетенном состоянии, имея характерный вид «стравленного» луга, очевидно, в результате бессистемной рекреационной нагрузки и аэрогенного загрязнения от проходящей по набережной автомагистрали. Однако мощность прокрашенной гумусом толщи может достигать максимальных для территории величин — вплоть до 26 см — что, возможно, отражает искусственный характер органо-профиля почв.
Антропогенно-преобразованные почвы, развивающиеся на насыпных грунтах различного происхождения или на культурном слое, в настоящее время в почвенном покрове территории доминируют, занимая более 50% площади. На искусственных террасах макросклона Воробьевых гор, на вершинах и склонах насыпных гряд, на газонах, в зонах линейных нарушений повсеместно встречаются урбаноземы (У) — специфические почвы городов и селитебных зон. В пределах исследованной территории они получили широкое распространение в результате масштабных работ по благоустройству парка, строительству метромоста и подъемника.
Ведущими естественными процессами почвообразования в урбаноземах являются дерновый, гу-мусообразование и гумусонакопление. Степень выраженности этих процессов различна и зависит от возраста наносов, условий использования участка, его рельефа, растительного покрова и других обстоятельств. Зональный процесс оподзоливания в настоящее время если и протекает, то в скрытой форме, и морфологически различимой дифференциации профиля по содержанию глинистых минералов, гумуса и полуторных окислов не наблюдается. К антропогенным процессам формирования профиля относятся педотурбации, погребение нижележащих горизонтов под слоем насыпного грунта, антропогенная эрозия. Для почв характерно наличие включений антропогенного материала по всему профилю. Вертикальная морфологическая дифференциация почв происходит как в силу естественных процессов (по содержанию гумуса), так и вследствие антропогенного вмешательства (чередование слоев с различным гранулометрическим составом, обилием и составом артефактов).
Морфологический облик урбаноземов исследованной территории достаточно разнообразен: встречаются разности с перерытым урбиковым горизонтом, маломощные урбаноземы на очень плотном культурном слое, а также почвы с достаточно хо-
рошо развитым горизонтом иь на насыпных грунтах. В этой связи морфологические признаки, в частности мощность гумусированного слоя, варьируют в широких пределах. В целом, на территории природного парка Воробьевы горы урбаноземы с маломощным гумусированным слоем (У1) (< 10 см) составляют ~60% (около 17% площади), почвы с более мощным гумусированным слоем (У2) (> 10 см) — ~40% (12% площади).
Урбаноземы оглеенные (Уг) отличаются наличием устойчивых признаков оглеения, локализованных, как правило, в средней или нижней части профиля. Причиной сезонного переувлажнения почв могут служить их подчиненное положение в рельефе и/или наличие плотных водоупорных слоев (грунтов тяжелого гранулометрического состава, уплотненного культурного слоя, погребенных остатков бетонных плит, асфальтовых покрытий и т.д.). На исследованной территории урбаноземы оглеен-ные распространены достаточно широко (более 15% площади), встречаясь в неглубоких депрессиях рельефа и на выположенных вершинах плотных отвальных гряд искусственных террас склона.
Мощность гумусированной толщи урбаноземов оглеенных, как правило, меньше, чем у неоглеен-ных разностей, меньше и размах варьирования морфометрических параметров. В этой связи урба-ноземы оглеенные с маломощным гумусированным слоем (У1г) (< 10 см) доминируют и составляют 83% (~13% площади), а разности с более мощным гу-мусированным слоем (У2г) (> 10 см) составляют 17% (~ 3% площади).
Реплантоземы (Р) относятся к категории урбо-техноземов, т.е. городских почв, профиль которых создается направленной деятельностью человека. Поверхностным горизонтом реплантоземов обычно является торфо-компостный слой, искусственно привнесенный для улучшения свойств минеральных грунтов, нижележащая почвенная толща обычно также имеет антропогенные включения. «Старые» реплантоземы встречаются по укрепленным откосам Воробьевской набережной и проспекта Вернадского, где значительная крутизна склонов препятствует вертикальной дифференциации почв и их эволюции в полноразвитые почвы. «Молодые» реп-лантоземы встречаются вблизи опор метромоста, где в ходе его реконструкции в 1999—2002 гг. было произведено планирование примыкающих участков с подсыпкой супесчаного грунта и торфо-компост-ной смеси, а также с подсевом газонной смеси. Характерно, что в реплантоземах парка при средней мощности насыпного торфяного слоя 11 ± 7 см приблизительно в 30% точек опробования отмечаются участки со слоем торфосмеси мощностью 3—5 см, которая располагается непосредственно на оскальпированных почво-грунтах. Очевидно, что плодородные, защитные и другие экологические функции подобных антропогенно «сконструирован-
ных» почв недостаточны, что определяет плохое за-лужение газонов и ослабление их эстетических характеристик.
Техногенные поверхностные почвоподобные тела на территории парка занимают около 16% площади. К ним относятся экраноземы (Э) — почвы, «запечатанные» асфальто-бетонными, цементными, щебневыми, гаревыми и т.п. покрытиями (~13% площади), уплотненные почвы грунтовых дорог (3%) и незадерненные техногенные пустоши (Тх), возникшие в местах площадных антропогенных нарушений (< 1%). Согласно концепции классификации городских почв [17, 21], подобные образования относятся к компонентам почвенного континуума, хотя их вклад в поддержание экологических функций городских земель ничтожно мал. Вместе с тем организация парковых зон прежде всего предусматривает использование их как мест рекреации и отдыха населения, в связи с чем прокладка дорог и троп необходима для предотвращения площадного вытаптывания территории.
Сравнительный анализ мощностей органопро-филя отдельных почвенных разностей на исследованной территории показал, что наиболее развитыми гумусовыми горизонтами обладают урбо-аллю-виальные почвы средней степени антропогенной измененности (рис. 3). Также несколько повышена мощность органопрофиля урбо-дерново-глеевых почв, что в целом соответствует тенденции к накоплению более значительных запасов органического углерода в полугидроморфных и гидроморфных естественных аналогах этих почв, маркирующих трансаккумулятивные и аккумулятивные позиции ландшафта. Остальные почвы характеризуются низкими значениями средней мощности гумусирован-ных горизонтов, не превышающими 9—13 см, однако деградационного сокращения органопрофиля антропогенных почв по сравнению с условно фоновыми дерновыми не отмечается.
Определение содержания в почвах органического углерода показало, что в целом распределение величин полимодально (рис. 4). При этом в массиве выборочных данных выделяются репланто-земы, содержащие повышенное количество Сорг (13,2 ± 4,2%), что отражает антропогенное «конструирование» этих почв (внесение в минеральный грунт торфо-компостных смесей). Остальные почвы исследованной территории характеризуются достаточно высоким содержанием гумуса, составляющим в среднем 5,8 ± 0,6%. Характерно, что аналоговые разности — дерновые и урбо-дерновые почвы, урбо-дерново-подзолистые и урбаноземы, ур-бо-дерново-глеевые и урбаноземы глеевые — характеризуются близкими величинами содержания гумуса (табл. 2), что свидетельствует об относительной устойчивости основных параметров биогеохимического цикла углерода в пределах рекре-
Рис. 3. Средняя мощность гумусированной части профиля компонентов почвенного покрова природного парка Воробьевы горы. Почвы: 1 — дерновые; 2 — урбо-дерновые; 3 — урбо-дерново-подзолистые; 4 — урбо-дерново-глеевые; 5 — урбо-аллювиальные; 6 — урбаноземы; 7 — урбаноземы оглеенные; 8 — реплантоземы
ационных зон города. Вместе с тем увеличение в 2—3 раза содержания органического углерода в почвах парка Воробьевы горы по сравнению с почвами природного окружения Москвы (землями лесного и сельскохозяйственного назначения) может определяться внесением в почвы торфо-ком-постных смесей (что подтверждается заметно повышенными параметрами содержания Сорг в средне- и сильнопреобразованных почвах территории — ур-баноземах, урбо-дерново-подзолистых и урбо-дер-ново-глеевых), а также регулярным аэрогенным поступлением в почвы города углеродсодержащей пыли и сажи. Феномен более высокой гумуси-рованности урбаноземов по сравнению с природными аналогами отмечался в ряде исследований городских почв [2, 6, 8, 19, 21] и, по-видимому, отражает характерную тенденцию закрепления органического углерода в стабильных формах (II и III фракции ГК и ФК), которое происходит в условиях сдвига реакции среды в щелочную сторону и карбонатизации профиля. При этом в качественном составе органического вещества почв селитебных территорий возможны негативные сдвиги, связанные с присутствием экотоксикантов органи-
Рис. 4. Частотная гистограмма содержания органического углерода в почвах природного парка Воробьевы горы
Таблица 2
Средние величины и статистические параметры варьирования химических и физико-химических свойств
почв природного парка Воробьевы горы
Почвы Свойства Среднее Доверительный интервал, ± Минимум Максимум Коэффициент вариации, %
Дерновые (п = 2) Гумус, % 5,6 — 5,6 5,7 —
рНвод 6,7 — 6,4 6,9 —
Гидролитическая кислотность, мг • экв/100 г 1,8 — 1,1 2,4 —
Са2+, мг • экв/100 г 23,6 — 20,7 26,5 —
Мв2+, мг • экв/100 г 2,3 — 1,8 2,9 —
К+, мг • экв/100 г 0,8 — 0,8 0,8 —
Ыа+, мг • экв/100 г 0,1 — 0,1 0,1 —
Сумма обменных оснований, мг • экв/100 г 26,9 — 24,5 29,2 —
Степень насыщенности ППК основаниями, % 89,4 — 85,3 93,6 —
Урбо-дерновые (п = 5) Гумус, % 4,1 0,8 3,0 5,5 24,4
рНвод 6,6 0,7 5,8 8,2 14,1
Гидролитическая кислотность, мг • экв/100 г 2,2 1,1 0,0 3,6 60,3
Са2+, мг • экв/100 г 23,4 18,8 9,7 69,1 100,3
Мв2+, мг • экв/100 г 2,1 0,8 1,4 3,9 48,1
К+, мг • экв/100 г 0,6 0,1 0,5 0,9 28,4
Ыа+, мг • экв/100 г 0,1 0,0 0,0 0,1 38,6
Сумма обменных оснований, мг • экв/100 г 26,2 19,6 11,7 73,7 93,5
Степень насыщенности ППК основаниями, % 79,8 10,6 66,7 100,0 16,6
Урбо-дерново-подзолистые (п = 2) Гумус, % 8,8 — 5,2 12,4 —
рНвод 7,4 — 6,8 8 —
Гидролитическая кислотность, мг • экв/100 г 0,7 — 0,6 0,8 —
Са2+, мг • экв/100 г 31,2 — 25,4 37 —
Мв2+, мг • экв/100 г 2,4 — 1,8 3 —
К+, мг • экв/100 г 1,3 — 0,9 1,7 —
Ыа+, мг • экв/100 г 0,1 — 0,1 0,1 —
Сумма обменных оснований, мг • экв/100 г 34,9 — 0,2 69,6 —
Степень насыщенности ППК основаниями, % 96,6 — 95,7 97,5 —
Урбо-дерново-глеевые (п = 6) Гумус, % 5,7 1,9 2,3 8,2 38,2
рНвод 7,1 0,5 6,4 7,8 8,0
Гидролитическая кислотность, мг • экв/100 г 1,0 0,7 0,3 2,2 73,9
Са2+, мг • экв/100 г 30,0 18,6 15,2 64,7 70,7
Мв2+, мг • экв/100 г 2,7 0,6 2,0 3,5 25,8
К+, мг • экв/100 г 0,6 0,1 0,5 0,8 25,3
Ыа+, мг • экв/100 г 0,1 0,03 0,1 0,2 35,4
Сумма обменных оснований, мг • экв/100 г 33,4 19,0 18,0 68,8 64,8
Степень насыщенности ППК основаниями, % 92,4 6,0 82,3 99,1 7,4
Урбаноземы (п = 21) Гумус, % 6,3 0,9 3,3 11,6 35,1
рНвод 7,0 0,2 5,5 7,7 7,6
Гидролитическая кислотность, мг • экв/100 г 1,4 0,6 0,3 7,1 109,5
Са2+, мг • экв/100 г 22,1 3,5 10,3 50,0 39,6
Окончание табл. 2
Mg2+, мг • экв/100 г 2,0 0,3 1,0 4,0 38,0
К+, мг • экв/100 г 0,7 0,1 0,3 1,3 38,8
Ыа+, мг • экв/100 г 0,1 0,03 0,0 0,3 60,8
Сумма обменных оснований, мг • экв/100 г 24,9 3,7 11,9 54,5 36,9
Степень насыщенности ППК основаниями, % 90,3 4,0 56,5 99,0 11,0
Урбаноземы глеевые (п — 6) Гумус, % 6,1 1,3 3,3 8,1 27,0
рНвод 5,9 0,5 5,5 6,9 9,6
Гидролитическая кислотность, мг • экв/100 г 4,5 2,0 1,1 8,3 55,8
Са2+, мг • экв/100 г 15,5 4,6 9,3 24,4 36,8
Mg2+, мг • экв/100 г 2,5 0,6 1,4 3,3 28,8
К+, мг • экв/100 г 0,7 0,2 0,5 1,2 36,9
Ыа+, мг • экв/100 г 0,1 0,02 0,1 0,1 27,2
Сумма обменных оснований, мг • экв/100 г 18,8 5,3 11,2 28,8 35,0
Степень насыщенности ППК основаниями, % 69,4 13,5 51,3 93,5 24,3
Реплантоземы (п — 4) Гумус, % 13,2 9,8 4,2 22,4 75,8
рНвод 6,8 0,5 6,2 7,3 6,8
Гидролитическая кислотность, мг • экв/100 г 2,3 1,9 0,5 5,0 82,2
Са2+, мг • экв/100 г 23,4 13,4 8,2 39,7 58,7
Mg2+, мг • экв/100 г 2,4 1,3 1,1 3,9 55,3
К+, мг • экв/100 г 0,6 0,2 0,4 0,8 32,6
Ыа+, мг • экв/100 г 0,5 0,87 0,0 1,8 173,9
Сумма обменных оснований, мг • экв/100 г 26,9 15,4 9,7 45,5 58,4
Степень насыщенности ППК основаниями, % 87,5 5,9 79,0 92,4 6,9
ческой природы (нефтепродукты, бенз(а)пирен, фенолы и т.п.).
Общими характеристиками физико-химических свойств почв природного парка Воробьевы горы являются нейтральная или слабощелочная реакция среды, невысокая гидролитическая кислотность, повышение содержания обменных оснований, а также радикальное увеличение степени насыщенности ППК (до 80—100%), что определяется высокой общей аэрогенной нагрузкой в городе щелочных и ще-лочно-земельных металлов, поступлением в почвы газонов противогололедных смесей, вносимых на поверхность тротуаров и проезжих частей, а также постепенным выветриванием в почвах фрагментов стройматериалов, обломков цемента, кирпича и пр., которые имеют щелочной характер. Многочисленными исследованиями подтверждено, что смещение рН городских почв в щелочную сторону является широко распространенной тенденцией и носит долговременный характер [11, 12, 15, 17, 20]. В почвах городов лесной и лесостепной зон, как правило, также отмечается повышение карбонатно-сти и содержания водорастворимых веществ, в том числе солей [8, 9, 14].
При этом статистический размах показателей свойств исследованной территории достаточно зна-
чителен, и зачастую почвы различных классификационных разностей обладают более сходными химическими характеристиками, чем почвы, выделяющиеся в качестве отдельных морфотипов.
Существенная перестройка ППК и гумусного состояния почв парка Воробьевы горы приводит к тому, что, несмотря на статус природного заказника, их усредненные свойства существенно ближе к характеристикам урбаноземов Москвы, чем зональных дерново-подзолистых почв Подмосковья (табл. 3). Заметное изменение свойств почв ботанических садов и дендропарков отмечалось также в исследованиях М.Н. Строгановой и А.В. Раппопорта [23], которые предложили выделять подобные почвы в качестве самостоятельной подгруппы рекреаземов.
Принятые в Москве требования к характеристикам городских почв природно-рекреационных зон (табл. 4) определяют мощность плодородного слоя в границах 10—75 см, умеренную каменистость и щебенистость профиля, а также отсутствие опасности заболачивания. В целом, в большинстве случаев усредненные морфогенетические параметры почв исследованной территории в настоящий момент соответствуют оптимальным показателям.
Таблица 3
Сравнительная характеристика химических свойств зональных дерново-подзолистых почв, урбаноземов Москвы и почв природного парка Воробьевы горы
Показатель Дерново-подзолистые почвы, по [17] Урбано- земы г. Москвы, по [17] Почвы парка Воробьевы горы
Гумус, % 1—2 2—7 6,5/2,3—22,4
рНвод 4,5—6,5 < 8 6,8/5,5—8,2
Гидролитическая кислотность, мг • экв/100 г — — 1,9/0,1—8,3
Са2+, мг • экв/100 г 5—10 5—100 22,8/8,2—69,1
Mg2+, мг • экв/100 г 2—3 < 30 2,2/1,0—4,0
К+, мг • экв/100 г — — 0,7/0,3—1,3
Ыа+, мг • экв/100 г — — 0,1/0,01—1,8
Сумма обменных оснований, мг • экв/100 г 10—12 < 30 25,8/9,7—73,7
Степень насыщенности основаниями, % 60—70 < 100 86,7/51,3—100,0
Примечание. Числитель — средняя величина, знаменатель — размах варьирования.
Однако в пределах всех выделенных типов почв территории встречаются разности с укороченным органопрофилем. Средняя мощность плодородного слоя большинства почв, в т.ч. реплантоземов, находится вблизи нижнего лимита показателя. Негативные процессы на территории также могут быть связаны с длительным переувлажнением некоторых урбаноземов глеевых и урбо-дерново-глеевых почв, занимающих позиции рельефа с высоким уровнем стояния грунтовых вод.
Содержание гумуса практически повсеместно удовлетворяет нормативным требованиям к химическим и физико-химическим характеристикам почв
природно-рекреационных зон, однако многие почвы природного парка Воробьевы горы обладают чрезмерно высокой реакцией среды (рНвод > 6,5). Как известно, повышение кислотности до значений, близких к нейтральным, благоприятствует росту и развитию большинства растений, способствует микробиологической активности, а также имеет благоприятный эколого-геохимический эффект связывания некоторых соединений тяжелых металлов. Однако дальнейшее подщелачивание может привести к образованию труднорастворимых форм некоторых элементов питания и микроэлементов и начиная со значений рН 8—9 делает почву непригодной для роста большинства растений.
Заключение
Основная часть почвенного покрова природного парка Воробьевы горы (~70% общей почво-покрытой площади) состоит из антропогенно-преобразованных почв и техногенных почвоподобных тел (урбаноземы, реплантоземы, экраноземы), далее (~20% площади) следуют естественно-антропогенные почвы (урбо-дерново-подзолистые, урбо-дер-новые, урбо-дерново-глеевые, урбо-аллювиальные). Естественные почвы слабой степени антропогенной измененности занимают незначительные площади (~10%) и являются аналогами дерновых почв крупных овражно-балочно-долинных комплексов.
По усредненным характеристикам химических свойств почвы парка Воробьевы горы идентифицируются как урбаноземы и в большинстве случаев соответствуют требованиям, предъявляемым к городским почвам природно-рекреационных зон. Они характеризуются повышенным содержанием органического углерода, нейтральной или слабощелочной реакцией среды, низкой гидролитической кислотностью и высокой степенью насыщенности ППК обменными основаниями, что типично для условий мегаполиса.
Таблица 4
Соответствие усредненных свойств почв природного парка Воробьевы горы требованиям к оптимальным характеристикам городских почв природно-рекреационных зон
Свойства Дерновые Урбо-дер-новые Урбо-дер-ново-подзолистые Урбо-дер-ново-гле-евые Урбано-земы Урбаноземы глеевые Реплан-тоземы Нормативные показатели
Морфологические показатели
Мощность плодородного слоя, см 10 11 9 18 13 11 11 10-75
Каменистость в слое 0—50 см, % < 5 <5 <5 < 10 < 10 < 10 < 10 < 10
Уровень грунтовых вод, м > 15—20 > 15—20 > 20 3—10 5—15 3—5, < 3 3—20 > 3-4
Химические показатели
Гумус, % 5,6 4,1 8,8 5,7 6,3 6,1 13,2 > 2-3
рНвод 6,7 6,6 7,4 7,1 7,0 5,9 6,8 5,5-6,5
Таким образом, несмотря на статус природного заказника, свойства почв парка Воробьевы горы существенно ближе к характеристикам урбаноземов Москвы, чем к характеристикам зональных дерново-подзолистых почв Подмосковья. На территории парка доминируют поверхностно- и глубокопре-образованные антропогенные почвы, которые отражают воздействие антропогенеза на уровне основ-
ных морфологических и химических свойств, а также техногенные почвоподобные образования, специфичные сугубо для городских условий. Это подчеркивает значимость и масштаб антропогенного воздействия на окружающую среду Москвы, которое приводит к нивелировке природных особенностей компонентов почвенного покрова.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М., 1970.
2. Безуглова О.С., Приваленко В.В. Гумусовый профиль и микроэлементный состав почв рекреационных территорий города Ростова-на-Дону // Почвоведение. 2000. № 9.
3. Герасимова М.И., Строганова М.Н., Можарова Н.В., Прокофьева Т.В. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация. Смоленск, 2003.
4. ГОСТ 17.4.3.01-83 (СТ СЭВ 3847-82). Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб. М., 1983.
5. ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб почвы для химического, бактериологического и гельминтологического анализа. М., 1984.
6. Дабахов М.В., Титова В.И. Аккумуляция биогенных элементов в почвах урбанизированных ландшафтов (на примере парков и лесопарков районов с разным уровнем техногенной нагрузки) // Агрохимия. 2004. № 2.
7. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экология почв. М., 2006.
8. Зуев В.С., Зуева Е.А, Абакумов Е.В. Диагностика устойчивости органического вещества в почвах и при-родно-техногенных образованиях // Агрофизика XXI в. (К 70-летию образования Агрофиз. ин-та). СПб., 2002.
9. Ильин В.Б. Система показателей для оценки загрязненности почв тяжелыми металлами // Агрохимия. 1995. № 1.
10. Классификация и диагностика почв России / Под ред. Л.Л. Шишова, В.Д. Тонконоговой, И.И. Лебедевой, М.И. Герасимовой. Смоленск, 2004.
11. Лепнева О.М. Влияние антропогенных факторов на химическое состояние почв города (на примере г. Москвы): Авторефер. канд. дис. М., 1987.
12. Мельников АЛ, Рейнгард Я.Р. Экология почв территории города Омска. Омск, 2006.
13. Методические указания МУ 2.1.7.730-99. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. М., 1999.
14. Наквасина E.H., Пермогорская Ю.М., Попова Л.Ф. Почвы Архангельска: структурно-функциональные особенности, свойства, экономическая оценка. Архангельск, 2006.
15. Обухов А.И., Лепнева О.М. Экологические последствия применения противогололедных соединений на городских автомагистралях и меры по их устранению // Экологические исследования в Москве и Московской области. М., 1990.
16. О состоянии окружающей природной среды г. Москвы в 2000—2001 годах. М., 2002.
17. Почва. Город. Экология / Под ред. Г.В. Добровольского. М., 1997.
18. Приваленко В.В. Геохимическая оценка экологической ситуации в г. Ростове-на-Дону. Ростов н/Д., 1993.
19. Салихова Е.В, Савостина О.А. О деградации почвенного покрова в условиях Калининграда // Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям. М., 2002.
20. Строганова М.Н., Агаркова М.Т. Морфолого-гене-тические особенности городских почв и их систематика // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1992. № 7.
21. Строганова М.Н., Прокофьева Т.В. Почвы Москвы (почвы в городской среде, их особенности и экологическое значение) // Природа Москвы. М., 1998.
22. Строганова М.Н., Прокофьева Т.В. Структура почвенного покрова. М., 2004.
23. Строганова М.Н., Раппопорт А.В. Антропогенные почвы ботанических садов крупных городов южной тайги // Почвоведение. 2005. № 9.
24. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. М., 1972.
25. Экогеохимия городских ландшафтов / Под ред. Н.С. Касимова. М., 1995.
Поступила в редакцию 28.05.2009
SOIL COVER STRUCTURE AND MAIN SOIL PROPERTIES OF NATIONAL PARK VOROBJEVY GORY
T.A. Paramonova, E.V. Tishkina, S.F. Krasnov, D.O. Tolstikhin
Anthropogenic and semi-anthropogenic soils prevail in soil cover structure of National park Vorobjevy gory (Moscow) adding up to 90%. Their chemical properties are typical for technosols and characterized by relatively high content of organic carbon, neutral or alkalescent pH and high
saturation of SEC by exchangeable basic cations. Thus the features of urban forest-park soils more closely resemble the technosols then the natural soddy-podzolic soils. Key words: anthropogenic soil, soil cover structure.
Сведения об авторах. Парамонова Татьяна Александровна, канд. биол. наук, ст. преподаватель кафедры радиоэкологии и экотоксикологии ф-та почвоведения МГУ. Тел.: 939-25-08, 939-50-07. Факс 939-22-11; e-mail: tapara@mail.ru. Тишкина Эльвира Васильевна, канд. биол. наук, мл. науч. сотр. НИЛ эрозии почв и русловых процессов им. Н.И. Макка-веева географического ф-та МГУ. Краснов Сергей Федорович, канд. геогр. наук, ст. науч. сотр. НИЛ эрозии почв и русловых процессов им. Н.И. Маккавеева географического ф-та МГУ. Толстихин Денис Октавиевич, гл. специалист ЗАО «Центр практической геоэкологии — О плюс К».
