CC BY
104УДК 631.41
СВОЙСТВА ГОРОДСКИХ ПОЧВ (НА ПРИМЕРЕ CAO г. МОСКВЫ)
В. Г. Мамонтов1, д.б.н., А. И. Филатова1, С.С. Комаристая1, О.Б. Рябова2, к.б.н., С.Н. Смарыгин1, к.х.н.,Р.В. Черничкин1 РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева1, Почвенный институт им. В.В. Докучаева2
Показано, что в условиях г. Москвы антропогенный фактор является ведущим при формировании урбаноземов, которые приобретают химические и физико-химические свойства, не характерные для зонального почвообразования. В отличие от кислых ненасыщенных основаниями дерново-подзолистых почв урбаноземы характеризуются нейтральной или слабощелочной реакцией среды, более высоким содержанием гумуса, обменных кальция и магния и более широким отношением Са : М^ в гумусовом слое, наличием свободных карбонатов. Их профиль может быть не дифференцирован по гранулометрическому и валовому составу, также урбаноземы содержат меньше валовых 8Ю2, ТЮ2 и часто Ма20, больше А12Оэ, Те2Оэ^О, СаО.
Ключевые слова: городские почвы, содержание гумуса, валовой состав, содержание карбонатов, обменные катионы.
Почвенный покров - важная составная часть городских экосистем, он не только служит основой и вместилищем для городской инфраструктуры, но и выполняет разнообразные экологические функции. К важнейшим функциям городских почв относится их способность: обеспечивать функционирование зеленых насаждений, микроорганизмов и мезофауны; поглощать загрязняющие вещества и удерживать их от проникновения в почвенно-грунтовые воды и атмосферу; обеспечивать формирование или перераспределение эрозионного или ливневого стока, санитарно-гигиеническую и экологическую безопасность, способность почв создавать комфортное проживание человека [1, 3, 4]. В целом, почвенный покров является существенным элементом регулирования качества окружающей среды [2]. Поэтому углубленное изучение свойств и режимов городских почв имеет большое теоретическое и практическое значение.
Методика. Объектами исследований служили почвы природных и искусственных ценозов в пределах северного административного округа г. Москвы: дерново-подзолистая почва Лесной опытной дачи и урбаноземы парка «Дубки», сквера на Большой Академической улице, междомовой территории и газона по Тимирязевской улице, газона Коптевского бульвара. Отбор проб проводили в июне 2013 г. Для характеристики общих свойств исследуемых почв в индивидуальных образцах определяли: рНн2о при соотношении почва : вода = 1 : 2,5, гидролитическую кислотность, обменные Са2+ и по методу Тюрина, используя в качестве вытеснителя 1 М раствор ЫаС1, гранулометрический состав пирофосфатным методом, содержание карбонатов по Козловскому. В смешанных образцах определяли валовой состав почв рентгенофлюорес-центным методом.
Результаты и их обсуяедение. Дерново-подзолистая почва Лесной опытной дачи характеризуется кислой реакцией среды и невысоким содержанием обменных оснований (табл. 1).
рНн2о варьирует в пределах 4,63-5,17, содержание обменного кальция составляет 4,3-7,2 мг-экв/100 г почвы, причем самое низкое оно в подзолистом горизонте. Содержание обменного магния заметно меньше. Отношение Са:М^ самое низкое в горизонте А! и возрастает в нижележащих горизонтах профиля. Содержание гумуса в горизонте А! 5,02% и резко снижается уже в горизонте А2, составляя всего 0,31-0,76 %, свободные карбонаты отсутствуют.
Почвообразующая порода имеет супесчаный гранулометрический состав, тогда как вся верхняя толща относится к легкому суглинку, причем распределение фракции физической глины по почвенному профилю неравномерно. Меньше всего частиц размером < 0,01 мм в горизонте А2, больше всего в иллювиальном горизонте В, что обусловлено их перераспределением под влиянием подзолистого процесса.
1. Свойства городских почв
Объект исследования Горизонт, глубина, см pH„2o Обменные Са: Mg Общий гумус со2 карбона тов Частицы < 0,01 мм
Ca2+ |Mg2+
мг-экв/100 г почвы
%
Лесная опытная дача (ЛОД) Ai,2-15 4,8 6,4 2,6 2,5 5,1 Нет 23,2
А2Д5-36 4,6 4,3 1,2 3,6 0,8 » 21,4
А2В, 3665 5,0 5,4 1,5 3,6 0,5 » 24,1
В, 65-115 5Д 7,2 1,9 3,8 0,3 » 27,6
С, > 152 5,2 3,5 0,8 4,4 Не опр. » 15,8
Парк «Дубки» Uh, 2-14 5,9 26,4 9,6 2,8 6,9 0,09 29,7
Un, 14-55 7Д 21,6 14,4 1,5 2,7 0,18 28,6
Um,55-86 7,5 12,8 11,2 1,1 1,2 0,92 29,3
Тимирязевская улица Uh, 0-16 7,4 30,0 8,0 3,8 5,7 1,96 21,4
Un,16-47 7,5 29,6 12,4 2,4 4,2 1,19 29,8
Um,47-74 7,7 30,4 9,6 3,2 1,4 1,16 24,9
Междомовая территория по Тимирязевской улице Uh, 0-11 7,4 45,2 12,8 3,5 5,4 0,18 30,6
Un, 11-26 5,8 13,2 12,8 1,0 5,0 1,75 10,3
Um,26-64 7,3 12,8 9,2 1,4 1,7 0,24 25,7
Сквер на Большой Академической улице Uh, 3-14 6,5 30,8 9,2 3,3 6,7 0,27 23,4
Un, 14-54 7,9 27,2 18,8 1,5 2,2 0,27 22,7
Um,54-86 6,9 24,4 5,6 4,4 3,2 0,18 29,0
Коптевский бульвар Uh, 2-12 7,2 37,2 6,8 5,5 6,4 1,13 30,2
Un, 12-18 7,8 19,2 6,8 2,8 4,2 1,03 23,3
Um, 18-67 7,7 23,6 20,4 1,2 3,0 4,08 17,7
НСР05 0,28 0,9 0,6 0,09 0,90 3,9
Таким образом, почвы Лесной опытной дачи, функционирующие в городских условиях под лесной древесной растительностью, характеризуются признаками, типичными для зональных дерново-подзолистых почв.
Урбаноземам, сформировавшимся в городских условиях, присущи специфические свойства, которыми они резко отличаются от зональных дерново-подзолистых почв. В большинстве случаев для них характерна нейтральная или слабокислая реакция среды - 5,81-7,39. При этом отдельные слои урбаноземов имеют слабощелочную реакцию, что обусловлено наличием в их профиле свободных карбонатов, содержание которых варьирует в пределах 0,09-4,08 % и почти в половине случаев превышает 1 %.
Урбаноземы характеризуются высоким содержанием обменных ионов кальция и магния. Так содержание обменного кальция колеблется от 12-13 до 30-45 мг-экв/100 г почвы, обменного магния от 3-7 до 20-21 мг-экв/100 г почвы. При этом если содержание обменного кальция в большинстве случаев уменьшается сверху вниз и часто довольно существенно - в 2-3 раза, то в распределении обменного магния по профилю городских почв такая закономерность не наблюдается. Величина отношения Са : Mg варьирует в широких пределах -от 1,0-1,2 до 5,5. Причем в гумусовых горизонтах урбаноземы имеют более широкое отношение Са : Mg - 2,8-5,5, тогда как у дерново-подзолистой почвы оно на уровне 2,5.
Содержание гумуса в урбаноземах выше, чем в дерново-подзолистой почве. В верхних горизонтах (иь) оно составляет 5,38-6,86 %, а в нижележащих слоях варьирует от 1,20 до 5,00 %. Такие высокие показатели объясняются тем, что изучаемые почвы - урбаноземы, у которых гумусовый слой может быть до 1 м.
Гранулометрический состав в отдельных горизонтах урба-ноземов изменяется от супесчаного до среднесуглинистого, при этом профиль урбаноземов может быть не дифференцирован по нему. В целом можно считать, что формирование гранулометрического состава урбаноземов в первую очередь обусловлено деятельностью человека, в результате которой
могут сформироваться различные по гранулометрическому составу типы профилей городских почв.
Дерново-подзолистая почва Лесной опытной дачи характеризуется типичным для почв, сформировавшихся под влиянием процесса оподзоливания, распределением по профилю химических элементов (табл. 2). В наибольшей степени ЭЮ2 обогащены горизонты верхней части профиля - А2 и А2В.
2. Валовой состав городских почв, %
Вариант опыта Горизонт, глубина, см 8Ю2 А1203 Ре203 Я203 СаО Ма20 ТЮ2
А1 2-15 73,19 11,61 3,06 14,67 0,48 0,85 0,98 0,77
Дерново- А2 15-36 81,11 9,98 2,09 12,07 0,49 0,97 1,27 0,72
подзолистая почва А2В 36-65 81,16 10,57 2,34 12,91 0,38 0,87 1,01 0,56
ЛОД В 65-115 76,49 12,02 3,35 15,37 1,08 1,27 1,01 0,53
С> 152 80,93 9,92 2,05 11,97 0,69 0,95 1,18 0,32
Ц, 2-14 67,24 11,88 4,58 16,46 1,51 1,21 0,88 0,72
Парк «Дубки» ип 14-55 75,59 11,45 3,37 14,82 1,06 1,00 0,88 0,59
иш 55-86 77,81 11,75 3,27 15,02 0,80 1,03 0,76 0,52
Тимирязевская улица иь0-16 73,28 8,97 3,36 12,33 2,82 0,98 1,08 0,48
ип 16-47 75,44 12,12 3,19 15,31 1,47 1,19 0,78 0,57
иш 47-74 74,05 12,36 3,41 15,77 1,76 1,21 0,84 0,54
Междомовая тер- иьо-п 72,97 11,05 3,06 14,11 1,13 1,13 1,08 0,63
ритория по Тими- ип 11-26 74,79 8,36 3,29 11,65 2,37 0,83 0,98 0,45
рязевской улице иш 26-64 75,73 12,03 3,34 15,37 1,20 1,29 0,98 0,49
Сквер на Большой иьЗ-14 72,73 10,03 3,20 13,23 1,10 0,82 1,13 0,65
Академической ип 14-54 75,68 11,16 3,07 14,23 0,99 1,11 1,20 0,70
улице иш 54-86 74,16 9,69 2,87 12,56 1,36 1,04 0,97 0,58
Коптевский бульвар Ц, 2-12 71,05 10,76 3,49 14,25 2,62 1,53 0,55 0,45
иш2-18 78,16 10,31 2,60 12,91 1,43 1,02 0,88 0,46
иш 18-67 74,84 8,10 2,32 10,42 4,15 0,96 1,09 0,34
В горизонте А2 содержится больше всего и Ыа20, локализованного в устойчивых к выветриванию и почвообразованию полевых шпатах. В то же время горизонт А2 обеднен Я203, А12Оэ и Ге203, которые выносятся из верхних горизонтов почвенного профиля и аккумулируются в иллювиальном горизонте В.
Здесь же отмечается и самое высокое содержание СаО и Содержание ТЮ2 постепенно уменьшается с глубиной, что отражает участие его в биологическом круговороте веществ с преимущественной аккумуляцией в гумусовом горизонте и устойчивость к абиотической миграции.
Распределение ЭЮ2 по профилю урбаноземов может совпадать с распределением ЭЮ2 по профилю дерново-подзолистой почвы или отличаться от него. В урбаноземе парка «Дубки» содержание ЭЮ2 возрастает вниз по профилю, как и в урбаноземе междомовой территории. В урбаноземах сквера на Большой Академической улице, газонов Тимирязевской улицы и Коптевского бульвара содержание ЭЮ2 возрастает с 71,05-73,28 % в горизонтах Ц, до 75,44-78,16 % горизонтах ип и снижается в горизонтах иш, т.е. аналогично распределению ЭЮ2 в дерново-подзолистой почве. В целом урбаноземы содержат меньше БЮ2. Если в верхней 60 см толще дерново-подзолистой почвы средневзвешенное содержание ЭЮ2 составляет 76,71 %, то в урбаноземах - 71,20-74,99 %.
Содержание А12Оэ, Ге203 и их суммы Я203 - компонентов, играющих наряду с 8Ю2, важнейшую роль в формировании алюмосиликатной части почв, неодинаково изменяется по профилю урбаноземов. Так распределение Я203 и А1203 по профилю урбаноземов парка «Дубки» и междомовой территории аналогично их распределению в профиле дерново-подзолистой почвы. Количество Я203 уменьшается от горизонта иь до горизонта ип и далее возрастает в горизонте иш. Содержание А1203 уменьшилось от горизонта иь, до горизонта ип и снова возросло в горизонте иш. Однако в распределении по профилю урбаноземов Ге203 подобной закономерности не наблюдается. В урбаноземе парка «Дубки» содержание Ге203 последовательно снижается от горизонта Ц, до горизонта иш. В урбаноземе междомовой территории содержание Ге203 наоборот возрастает от горизонта Ц, до горизонта иш.
В урбаноземе газона Тимирязевской улицы валовое содержание Я203 и А1203 последовательно возрастает в горизонтах иь, ип и иш. Однако Ге203 распределяется по профилю урба-
нозема, так же как и в дерново-подзолистой почве. В горизонте ип содержание Ге203 ниже, чем в горизонте иь, а в горизонте иш оно возрастает.
Своя специфика в распределении по профилю химических элементов присуща урбанозему сквера на Большой Академической улице. Содержание Я203 и А1203 в горизонте Ц, составляет 13,23 и 10,03 % соответственно. В нижележащем горизонте ип их количество возростает, а в горизонте иш снижается, т.е. горизонт ип представляет собой своего рода иллювиальный горизонт, однако в распределении железа подобного не отмечается. Содержание Ге203 постепенно снижается по профилю урбанозема - с горизонта Ц, до горизонта иш.
В урбаноземе газона Коптевского бульвара самое высокое содержание Я203, А1203 и Ге203 отмечается в горизонте иь. С глубиной оно снижается и составляет в горизонте иш: Я203 -10,42 %, А1203 - 8,10, Ге203 - 2,32 %.
Урбаноземы отличаются от зональной дерново-подзолистой почвы как распределением по профилю, так и содержанием Я203, А1203 и Ге203. В верхней 60 см толще дерново-подзолистой почвы средневзвешенное содержание Я203, А1203 и Ге203 составило 14,67, 10Д4 и 2,33 % соответственно. В урбаноземах валовое содержание Я203 варьирует от 10,96 до 14,67 %, А1203 - 8,49-11,33, Ге203 - 2,47-3,56 %.
В большинстве урбаноземов в верхней части профиля содержание Я203, А1203 и Ге203 выше по сравнению с дерново-подзолистой почвой.
Валовые М^ и №20 неравномерно распределяются по профилю урбаноземов, при этом если содержание №20 в верхней 60 см толще почв меньше или равно его количеству в дерново-подзолистой почве, то содержание М^О больше на 0,12-0,28 %. В урбаноземе парка «Дубки» его количество снижается с глубиной. В верхних горизонтах урбанозема сквера содержится около 1 % валового СаО, а в горизонте иш его до 1,36 %. В урбаноземе междомовой территории отчетливо обогащен СаО горизонт ип. В урбаноземах газонов Тимирязевской улицы и Коптевского бульвара количество СаО снижается с горизонта Ц, до горизонта ип и возрастает в горизонте иш. Средневзвешенное содержание СаО в верхней 60 см толще урбаноземов колеблется в пределах 1,0-3,49 %, тогда как в дерново-подзолистой почве составляет только 0,43 %. Средневзвешенное содержание ТЮ2 в верхней 60 см толще дерново-подзолистой почвы составило 0,64 %. В урбаноземах, в большинстве случаев, его количество меньше. При этом чаще
всего самое высокое содержание титана отмечается в верхних горизонтах профиля урбаноземов.
Заключение. Полученные данные показывают, что в крупных мегаполисах почвенный покров имеет свою специфику. Использование для засыпки котлованов, городских магистралей, основания газонов и скверов перемещенных пород, грунтов и других материалов, а также особая городская среда, обусловливающая постоянное поступление на поверхность почв разнообразных веществ антропогенного происхождения (строительная пыль и мусор, промышленная сажа, песок и др.), приводят к формированию искусственных почв - урбаноземов, обладающих свойствами, не соответствующими зональному типу почвообразования. Различия в свойствах урбаноземов и зональных почв касаются не только
лабильных, динамичных показателей (реакция среды, состав обменных катионов и др.), но и фундаментальных, относительно стабильных характеристик, таких как гранулометрический и валовой состав. Несоответствие свойств городских почв природным условиям почвообразования может стать причиной ускоренной деградации почвенного покрова и ухудшения городской среды. Литература
1. Строганова М.Н., Прокофьева ТВ., Прохоров А.Н. и др. Экологическое состояние городских почв и стоимостная оценка земель //Почвоведение,- 2003. -№ 7,- С. 867-875. 2. Войта J. The Future of Soil Science //Future of soil science. Wageningen. 2006,- P. 22-24. 3. Bridges E.M Soils in the urban jungle //Geografical magazine. -1989. -61,-P. 1-4. 4. CranlP.G. Urban soils in landscape design. 1992. -396 p.
PROPERTIES OF URBAN SOILS (WITH THE NORTHERN MOSCOW DISTRICT AS AN EXAMPLE) KG. Mamontov1, A. I. Filatova1, S.S. Komaristaya1, O.B. Ryabova , S.N. Smarygin1, R. V. Chernichkin 1 Russian State Agrarian University — Moscow Agricultural Academy, ul. Timiryaze\>a 49, Moscow, 127550 Moscow 2Dokuchae\> Soil Science Institute, Pyzhyovskiy per. 7/2, Moscow, 119017 Russia e-mail: Jilatovaai@,mail. ru
The human influence predominates over the natural soil formation in urban soils. Urbanozems acquire chemical and physicochemical properties, which are not characteristic of natural soil formation. Soddy-podzolic soils are characterized by acidic conditions and base imsaturation. However, Urbanozems have neutral or slightly alkaline reaction, high contents of humus and exchangeable C.a and Mg, and higher C.a:Mg ratio in the humus layer. The profile of Urbanozems can be undifferentiated by particle size. Urbanozems contain less total SiO2, Ti02, and Na20 and more Al2Os, Fe2Os, MgO, and C.aO than the natural soddy-podzolic soil. Keywords: urban soils, humus content, bulk composition, carbonate content, exchangeable cations.
