Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эколого-генетические особенности почв городских экосистем (на примере Ленинского района г. Москвы)

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Эколого-генетические особенности почв городских экосистем (на примере Ленинского района г. Москвы)"

московски! ордена ленина, ордена октябрьское револщии и

орданд трудового красного знамени государственный

УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

Факультет почвоведения

На правах рукописи

агаркова мария геннадьевна

экожго-генетичесж олешюсги почв городских экосистем /на примере Ленинского района г.Москвы/

Специальность 03.00.27. - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой, степени кандидата биологических наук

Москва - 19'Л

Работа выполнена на кафедре географии почв факультета Почвоведения Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова

Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент М.П.Строганова

Официальные оппоненты:доктор, сельскохозяйственных наук В,Д.Тонконогов кандидат биологических наук А.И.Обухов

Ведущее учереждение: Ленинградский государственный университет

Защита состоится в 15 ,час. 30 ми!.,

в аудитории М-2 на заседании специализированного Совета по почвоведении К C53.0b.Io в М1У им.М.В.Ломоносова; адрес: ПЬЪ'Л, Москва, Леигоры, Ь^ГУ, факультет Почвоведения, Ученый совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета Почвоведения МГУ.

Автореферат разослан "г?/" ¿Ж^ГК^Л^ХЖ ЬЧ'^г.

Г»риглшаем Вас принять участие ь обсуждении диссертации на заседания специализированного Совета, а отзывы на автореферат в 2-х экземпляра:« просим ншраелять пс адресу: Пил'.-, ¡«^сква, ГСП, Ленинские

горы, МГУ, факультет Почвоведения, Ученый совет

Ученый секретарь специализированного Сопета

и.отуз^ва

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность проблемы. Интенсивная и многофакторная деятельность человека в пределах Крупных городов приводит к существенному и часто необратимому изменению окру.какнпей природной среды: претерпевает изменения рельеф и гидрографическая сеть, естественная растительность сменяется сформированными человеком урбанофитоце-нозями /УФЦ/, становится азональным ряд климатических характеристик, за счет увеличения застройки и плокади. искусственных покрытий уничтожается или сильно преобразуется пбчвён'ный покров. В городах, антропогенное ..воздействие становится преобладающим над естественными факторами почвообразования, и приводит к формирования? й,новых окологических условиях специфических типов почв и почво-педобных тел.

Почвы городских: территорий а . значительной мере игнорировались почвоведами, чьи усилия.сосредоточивались главным образом на естественных и сельскохозяйственных почвах. Между тем почва функционирующих в окружающей среде городских; участков отличаются чрезвычайнойгетерогенностью и гетерохронность» сложения и свойств. Это:обусловливает необходимость их систематика и инвентаризации, а также изучения особенностей Их экологических функций. Цель работы; оценка специфичности почв, формирующихся в условиях городских акосистеМ, и их мсрфолого-генетических особенностей; аяаяиэ состава почвенного йокрова территории Ленинского района г4 Москвы, степень его измененное™ и нарушенное™. Исследование включало постановку и решение следующих конкретных задач:

I. Изучение морфологического строения профиля и мезо- и микромор-[юлогических характеристик с целью выявления диагностических признаков нарушенное«» городских почв;

I. Разработка системы диагностических признаков почвенных слоев и

горизонтов, а также самих пои»;

3. Исследование изменений физических и химических свойств и биологической активности почв городских территорий по сравнению.с природными аналогами;

4, Характеристика структуры почвенного покрова /СГШ/ территории Ленинского района и составление карты-схемы почв.

Научная новизна, Выявлены и исследованы разные типы профилей в пределах городской территории /естественные, нарушенные к'искусст-ьенно-созданные почвы/; предложена индекскровка антропогенно-обрадованных сдоев почв и критерии характера и степени-нарушений. Установлен рядиорфи-генетических признаков и био-физико-химических свойств,'принципиально отличающих' почвы урбаноокесистем от почв внегородских территорий.

Практическая 'ценность. Предложенная систематика городских,аочв может бить использована при проведении инвентаризации.земельных ресурсов и картировании территорий городов; полученные сведения о свойствах исследуемых почв могут поусчь в выработке научно-ос>основаниях прирол0'0:.ранных-мероприятии л осуществлении экологической экспертизы состояний компонентов природной среды в городских аг-' ломерациях. 1езультаты работы посяунияи основой для составления карты-схемы почв территории Ленинского района г.Москвы. Апробация. Основные положения диссертации докладывались на научно-практический конференции "Экологические исслевовшшя в ¡/.оскве и Носкорекой области"/Г-^Л'/, почренно-чкелогичееяем семинаре факультета Почеоьеаениа в г.Пушиио /Гл/У, Ьсее:о»:;ноЯ иаучнй-прек-тимеской кшц.-орекцик "¡Чч^кологичоскле проблемы г. Коек ш" / 11ЛС/, Бсесо»ыиЖ конференции "Экологические проблемы охраны :*иьий природа" /¡\>'Л/; а ЧШ.АИ ¡¡а .•-аосд&ниях кгфц'ри ге.огуг^ии почв Ф».~ и/льтеча Почьийедепид ¡МУ.

0(4 ей работы. Диссертация изложена на страницах машинописного- текста, включает «2Утаблиц и ¿3 рисунков; состоит из введения, глав и рыводоп. Список литературы включает -/^наименований ца русском и иностранном языках. Приложение имеет 3<Zстраниц мапинописного текста и 3 страниц таблиц. Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовало Ъ работ, 4 приняты в печать.

Глава I. СОВРЕМЕННЫЙ. ПГ0Ы1ЕШ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ В ГОРОДСКИХ

АГЛОМЕРАЦИЯХ.

В литературе имеется большое число данных о химическом и агрохимическом состоянии городских почв /работы-Башировой, Ii-bó, IWu, II'75 гг. по изучь'мп почв Кузбасса; Никодемуса и др., 1181 относительно почв Прибалтики; Лепневой, H.W, Обухова и др., 1990 ю загрязнению московских почв и ряд других работ/, но л'иин единичные исследования касшптся морфологического строения имевшихся почвенных разностей /Гантимуров, IУОО, líuj; Долотоп и др., 1УУ2; F-охмистров и др., 1Ш5; ¿ЬоИ ef ot .. ЬШ/. Вопрос выделения, обозначения и классификации нарушенных,« вновь образованных слоев и горизонтов остается пока неразработанным. В одних публикациях яается мощность нарушенного слоя и качественные характеристики 5ел указания символа горизонтов /Полтавская, 1У64; Гантимуров, Ií6ó; Koneto-ftetfe^ и др.» К64/, в других - их обозначают традиционными символами с каким-либо знаком отличил, например, Ак, Ajmc я т.д. /Зеликов, It64{ Мамаева, 1564/,

Возросшая интенсивность антропогенного преобразования почв ta огромные территориях заставила почвоведов разных стран вклвчить Ь общепризнанные системы классификаций естественных почв веевоз-•ечные нарушенные почвы /Етеревекая и др., 1984; Шитов, Тонконогов, Í9-G/, но городские почвы в них упоминаются редко. В легенде SAO

/libö/ обособляются почвы свалок, земляных и шахтных отвалов, насыпей - flntrovjüs urfJic.

Велел за bnclcjcb /1<?ЬЬ/ мы определяем городские почвы, как почвы городских территорий, имеющие созданный человеком поверхностный слой часто более 5U см мощностью, полученный пе.ремешиаани-еы, погребением или загрязнением естественной природной почвы непочвенными материалами.

Опыт решения вопроса классификации почв урбанизированных территории имеется: ь настоящее время составлены почвенные карты Вар-нави, Западного Берлина, 1<5ола в Вашингтоне и др., в основе которых лелат разные подходы /Pölich, 1УЬЬ; Füriniiify et u£ ., IV/fc; KütUrto-fti-tte^ и др., Ivol; Shori oi c.£,, lvtu; P>i'ujne , I^-bL/. диализ оте-. чественнои литературы показал, что на данный момент отсутствует обобщающая систематика городских почв. Исследователи в каждом отдельном случае пользуются своими условными "рабочими" классификациями. для ь.оскры, например, Зеь.ляницкий с соавторами /1^62/ выделяли насыпные и наыывнье гуунты4 перемешанные почвогрунты, укороченные и насыпные почвы. В большинстве ¡ке случаев этот вопрос вообще не рассматривается и еп,иного подхода к затрагиваемой проблеме нет.

Почвенный покров объективно является ванным компонентом функционирующей городской экосистемы. Однако сведения по многим вопросам, связанным е. изменением факторов почвообразования на урбанизированных территориях, не систематизированы и требулт более детального изучения. Выделены значительные* протигоречия п сценке генезиса и приобретенных п связи с ..ihm ношх сгойствн:'. г< ролот.х почв, ¡¡от единого мнения «'• изменении морфачегичеекего erj оення, вы,ь,е— лениь и и( означении нарушенных слоев к го;изинтон. Лрп/тччес.ки от-еутст1>у«л чьнные о притекшоччх ночпоиш:-. "процессах. liyr,<'«>rvea с разработке систематика и классификация ьочв горолс.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И №Т(ЭДЫ ИССЛВДОВАНИЯ.

Полевые работы по изучению изменений почвенного покрова городских агломераций проводились в Кбб-^О гг. на территории Ленинского района г.Москвы, расположенного в центре юго-лаладной части

о

города и панимшсцего площадь 13, Б км' . По данным НИиПИ Генплана распределение -атой площади такого: под застройкой - 15-26^, под асфальтом -• 12-13,Ъ%, под -¿колсгически неорганизованными внутри-дворовыми пространствами - 47-50$, под газонами - под парками, скверами и бульварами - Ч,Ъ%. В геоморфологическом отношения он представлен моренной и флювиогляцкальной равнинами и поймой с надпойменными террасами и оползневыми склонами. В качестве "фонового" для города принят участок водораздельного плато на территории Филевского лесопарка с дубово-липовой и дубово-сосновой растительностью 130-160-летнего возраста. Основную трудность представляло отсутствие методики исследования почв урбанизированных территорий, как это принято для почв естественных. Ленинский район условно был разбит на три зоны: центральную /внутри Садового кольца/, среднюю/ограничена Садовым кольцом и "петлей" р.Москвы/ и краевую /включает территории Ленинских гор и М1У им.Ломоносова/. В пределах каждой зоны точки опробования располагались в наиболее типичных участках разных УФЦ. Всего было зало*ено 150 разрезов, прикопок и скважин бурения. Из большей части разрезов были отобраны образцы и определены основные аналитические свойства: гидролитическая кислотность, рН водной вытяжки, содержание обменных оснований 'Са, ку, общий гумус по Тюрину, групповой и фракционный состав гумуса методом Пономаревой-Плотниковой, содержание питательных элементов /II, Р, К/, а такке проведено определение количества тяжелых металлов /на атомно-абсорбционном спектрофотометре фирмы Иеркин-?льмер/ и в части образцов микроэлементов /методом эмиссионного спектрального анализа/ и валового состава печв. Совместно с с.н.с.

Целшцевой Л.К. проведена микроморфологическая характеристика почв, Определялись также некоторые физические свойства почв /влажность, плотность сложения и твердость поче, гранулометрический состав по Качинскому/; в двух точках на территории района еженедельно измерялась температура почвы лётом-осенью гг. Йдучал.ся такте ряд показателей биологической активности и проводился отбор и определение почвенной мезофауны. Совместно- с с.н.с. Скворцовой Й.Н, в некоторых образцах изучался состав микробных с'иобдеств,'

Глава 3. ШШГ.ОГИЧЕСКИЬ ОООШМСТИ ШДЦСМХ ИуЧЬ ¡¡А 1АЗШ) УЮЫ1НХ ОН'АШЗАЦШ. . .

Полевые исследования обнаружили специфичность монологического строения обтекта. Для большинства почв характерно отсутствие генетических почвенных горизонтов на болыиуы глубину; в п;офиле сочетаются различные по окраске и ¡.юности слои искусственного происхождения. Скелетный материал представлен большим количеством строительного и бытсвого мусср;а в сочетании с промышленными отходами, торфо-компостной смесью или включениями фрагментов естественных почвенных, горизонтов. Такие почвопсдобные тела, ра: виеаю-щиеся в пределах мощного культурного слоя, приурочены к центральной части города /рисЛ, г,ц,е/, На периферии распространены почвы, у которых нижняя часть профиля представляет собой сочетание естественных почвенных горизонтов с присущими им окраской, структурой и свойствами, а еерхняя - антропогенно-нарушенные укороченные, перемешанные или насыпные слои /рисЛ, б,в/. Подзолистый горизонт здесь пре\отаелен языками, затеками и пятнами в горизонтах А1А2, А2В или БЛ2 /кроме погребенных почв/. Б лесопарках ¡аспро-стрелены естественный дерново-подзолистые почвы разной степени гу-мусированности и оподголенности /рисЛ, а/. .

Исходя из морфологического строения почвенного профиля, как

- и -

наиболее объективного критерия, мы предлагаем следующую система- • тику городских почв /таблица I/.

Таблица I

Систематика городских почв

Группа:_ Естественные _: Искусствешо-

почв : ненарушенные_: нарушенные : созданные /урбаноземы/1

под- :дерново-лодзолистые; :слабонарушенные:урбаноземы /собственнс группа:аллювиальные; луговые: сильнонаруиеные:индустриозе»1Ы почв ;и т.д. /по "Кгассифи-'.погребенные :культуроземы :кьции и диагностике : :некроземы _.:подв СССР', ЪП/ :__:__"

Естестьенные ненарушенные почвы сохраняют нормальное залегание гори:оцтов естественных поче и приурочены к лесопарковым территориям, пспаш.:им ь черту города.

Есткственныр нагуценные почвы сочетают в с.ес'е ненарушенную нижнюю часть профиля и антрспоганьо-.трукенные верхние слои. Б подгруппе слабона^.^енши почв на^уиення затрагиьают гумуоовс-аккумулятив-нне горизонты /до см/; в £«льнона^£енных_почвах глубина на-

рушений достигает иллдвкаг.ьчых горизонтов /до см/. К под-

группе поп^бснных относятся почвы, сихраниБ'ше под антропогенной толщей весь почвенный профи/ь или какую-либо его часть. Искусственни-еозцанни,- гиочские почвы включают: Й'й.^0-^11 собственно - характеризуется отсутствии.) генетических гориьоьты! до глуоини 0,г, к. ьбгтю щедстачленн ^.п-турны*:« ог-жяммшяхи, а^аоягиии и,; яшсвато-оу^уснич) субст-

рата ыогнссчн и кичссяпа с н^имеа.ы :ч,| оссроро мус.ра;

могут подпи{ атьсь какси-^.ибо антропогенной 14 с»г*| адо«.. К} л • земы - |чц.о«ские по'.ву (доктопы/. и ботанически' санов, стн] ц>. парков или быиии/ /opo.uo окультуренных паиеи; от.) ичйг-.чтя богын.и

мощностью гумусового горизонта и перегнойно-торфо-ко^постного слоя разной мощности , развивающихся на ничней иллювиальной части почвенного профиля исходной природной почвы. Индуст£иоземы - почвы промыиленных зон, сильно техногенно загрязненные и уплотненные.1 ■ Некроязмы - почвы, входящие в. комплекс почя горОдскиу клаябига..

Все почвы города различаются: а/- по способу образования'.- насыпныо, переметаны'', перемстанно-.насыпные;

б/, по могдости профиля: маломочные -<50 см, среднемощные - 50100 см, мсицнне - >.1Ш см;

в/, по характеру включений - строительный и бытовой мусор, промышленные отходы, торфо-перегнойные смеси, фрагменты почвенных горизонтов;

г/, по количеству включений, "а" /от "дп1иэр1е"/, выраженному в % от общей массы, слоя: а^ - единичные, Яр -<2Ь%, а3 - 25-50%, а4 ->50%.

Искусственно-образованные почвенные слои обозначены буквой "и" /от " игЕтмюШм"/ с добавлением цифр I, 2,. ..., указывающих на порядок расположения в профиле, например, Ш, 1(2 и т.д. Выделяются: и^ - дерновый слой; Кц- гумуеированный слой; - слой с пртечным гумусом по ходям корней древесной растительности и животных; - перемешанный слой, состоящий из осколков и пятеч естественных горизонтов, входящих в виде отдельностей в общую массу мелкозема; 1(| - каменистый слой /от "ЕНо V/, например, остатки фундамента зданий или старая кирпичная кладка; - слой, являю-еийся искусственной преградой для развития почвы, например, асфальтовое покрытие или бетонная плита, заключенные в почвенный профиль. Строение, профиля, например, урбаиозрма маломощного с 25$ антропогенные лклкчений, погстигаеыого бетонной плитой в предло--■снч'.й индексирорке рупр.г-ится е.^глуксим сбраглм: и^/нр-и?./а^-ЫЗ.

-г 10 -

Предлагаемая систематика была использована при составлении карты поч® Ленинского района г.Москвы, на которой отражено нростралст-венисе расположение указанных групп почв»

Микроморфология и изучение под бинокудяром показали достаточно высокое содержание органического вещества в поверхностных слоях всех исследуемых почв. Гумус - сгусткового характера, располагается ые*ду зернами скелета /кварц, полевые шпаты, глауконит, иногда карбонатные обломки/. Плазма - гумусово-железистай или глинисто-гумусовая - обычно, расположена отдельными фрагментами между зернами. дедом, верхние слои искусственно-созданных и нарушенных почв представляют хоб'ой злоЕиально-аккумулятивйые горизонты, « которых признаки злювйирог.ания /осветленные участки с низким содержанием плазмы или полным ее отсутствием/ усиливаются вниз по профили с максимальной выраженностью на глубине см. Здесь же появляются признаки йллюеиирования глинисто-гумусового еевдстра: ' красновато-бурые натеки, приуроченные к.енутрипедным порам. До глубины 50-о0 см количество иллювилруемого материала увеличивается, однако с глубины 50 см в составе натечных образований гумус практически исчезает /хотя погребенные гумусовые горизонты имеют достаточно сильную пятнистую прогумусированность и тонкие гумусовые кутаны на минеральных зерна-:/. Ь нижних слоях с уменьшением содержания гумуса исчезает микроострдатуренность; часто усиливается сегрегация. ¡1лазма - глинистая, распределена довольно равномерно; часть зерен скелета имеет прерывистые 'глинистые кутаны.

Таким обра?'м, урбаноземы - генетически самостоятельные почвы, обладающие как чертами зональных почв, так и специфическими своистгоми.'Несмотря на нарушенность или искусственное создание почвенного профиле, болылу» засоренность его разниго рода включениями, изменения общих экологических условий функционирования,

в городских почвах диагностируются следующие элементарные почвообразовательные процессы: гумусообраэование /или дерновый процесс й подстилкообразование/; fe-гумусовыЯ алювиальный процесс, обедняющий плазмой верхние слои и удаляющий краейщие пленки с поверхности минеральных эеренр лессивирование{ сегрегация Fe-глинистого и реке Ре-гумусового материала, „с чем связано образование конкреций или ортштейнов; гумусо-, железисто- и глинисто-иллпвиальные процессы, вызывающие осажденИе указанны* материалов в виде одежд на минеральных зернах и кутан.на Стенках пустот. Степень выраженности этих процессов различная я зависит от возраста наноса, условий использования участка и ряда других обстоятельств. Но влияние на почвообразование осног.-ыу процессов, характерных для данной природной зон«, несомненно.

Глава 4. ШШШШКА ФИ^ЙЧКСКО/О СШШШ ГОРОДСКИХ у •'.' :'■•: 'ПО1®. '

При Свойств поверхностных горизонтов го-

родски* почв я почв Штегбродских территорий нами выявлено, что ур-баноземн значительно ^Шгайтся от естественных почв /таблица 2/4

Таблица Z

Изменение физических свойств городских почв /поверхностные горизонты/

свойства дерново-подзолистые почвы вне города урбаноземы

твердость почей, кг/см^ 20-25 40-49

поровое ¡трсстранство, % 50 30-40

плотность сложения, г/ем^ U ДО 1,8

накоплений влаги, % 14-20 5-14

Гранулометрический состав исследуемых городских почв определяется прежде всего приуроченность») точек опробования к тем или

- 1И -

¿и ¿0 ЙО

Ъ о

М . 40 8о>

I Л>. 1 I

I ^и

/

' 60. 10«

— ИЛ / 0,001 мы/ физическая глина / 0,01 мм/ пыль /0,01-0,05 мм/ --- песок / и,05 мм/

1М

а.

АО

20

I

1<Л

00 80а,

о.

2050-го

Рис.Я Гранулометрический состав городски почв

р. г,

иным олементал; ляшу.'афта и степенью нару^енлости почвенного профиля. В почва/, приуроченных к сползпеиым склонам и надпойменным террасам Москвы, II] ооС; ачак^ей ярдяетеа песчаная фракция /50-»1/* от об'иего сояер> пния асеч фракций/; распределение по профили нооич рат-н?!.'«; ныл или гккумулятиг.нШ -»ах пктср. /рис.2, а,б/. Дифференциалу,л по ид;/ и глине гцихтичг.ски отсутствует; количество .■ти-' ф^аицчй чс .|реьы:аог ¡■ы.инлтал фракция с^нару-

гиеает в нос' то[ и/ о:ь'ч>1Я< агкуг.-} лятчта'й пик, приуоочг-н-ый !•: гор. ЛИ /ли Л21 М'Юру.З'ЦШ' КЛй слабонлр-у :с-М1Ы' "Г рНЗРО-Г г>г!"С.;"ИОЛ'Ы< . почв. 1)<;»иы, рячвииаг.гиеся ь р, п. г п г > о с;" г- л ч а > • и п г.. реши,г' ;

ОТЛОХРНКЯ о7/И :>1''ЛСЯ ООГ дг . "„'ТЯ""'и,ССИЫм'' ГрОНуЛО(Т.Т| ЯЧПГРЙН сос-

тавом: количество илистой фракции книзу увеличивается до 20-30^; до 20% нарастает и содержание физичрской глины /рис.2, в,г/. Пнле-ватая фракция-в верхней, обычно нарушенной части профиля, варьирует от 5 до 40%; в нижней, ненарушенной части ее содерчлие выравнивается до 40-50Й от общей суммы фракций. Огесчаненноеть таких почв намного ниже:- фракция 1-0,05 мм с глубиной снижается от 3040% до 10-20%, От степени нарушенное™ почвенного профиля зависит величина скелетности почвы и потери от обработки НОЕ. В более нарушенных и искусственно-созданных почвах пти показатели в несколько" раз превышают их количества р почвах естественного генезиса и не имеют- закономерного распределения по профилю.

В исследованных нами почвах плотность сложения варьирует в довольно широких пределах: от 0,65 до 1,Ь5 г/см в зависимости от хозяйственного назначения участка. Наибольшее уплотненно поверхностного слоя имеют почвы селитебных участков /1,2-1,0 г/си"/, отличающиеся наибольшей антропогенной нагрузкой. В почвах газонов» палисадников, скверов, бульваров н парков плотность сложения

.о

изменяется в пределах от 0,65 до 1,4 г/см'. Такой "разброс" обусловлен действием "пресса", города и состоянием дрезосного и травянистого ярусов каждого типа УФЦ. Низкие значения плотности сложения отмечены» как правило, на газонах с хорошо выраженным дерновым горизонтом^ тогда как на сильно утоптанных и выбитых участках вти цифры приближалтся к 1,4 г/см . Самым рыхлым с наименьшим ин- • тервалом колебаний оказался слой 0-5 см в лесопарках /0,9-1,I г/см3/.

Уплотнение почвы сопряжено с возрастанием твердости верхнего горизонта, измеряемой по глубине погружения Ялучжера /ПИ/: селитебные участки - ГПП 10-15 мм /доЗи мм/{ газоны, скверы и палисадники - 20-40 !лм; парки и лесопарки - 45-60 мм. Для почв ле-ссгтархор и парков "аршгерйо но степенное увеличение плотности

сложения вниз по профилю, В почвах участков другого хозяйственного назначения такая, закономерность прослеживаемся не всегда: часто из-за присутствия разных количеств строительных отходов она с глубиной изменяется скачкообразно.

Одним из факторов, который вызывает угнетенное состоите или гибель растений в условиях города, является высокая рекреационная нагрузка и как следствие вытаптывание напочвенного покрова и уплотнение поверхности почвы. Полученные данные свидетельствую? о значительном уплотнении почв урбанизированных территорий. ,

Глава 5. ХАРАКТЕРИСТИКА ХЛМЛЧШЮРО СОСТОЯНИЙ ГОРОДСКИХ ПОЧВ.

Большинство выбросов токсических веществ, а также отходов ' промышленных предприятий, в городскую среду сосредоточиваются на поверхности почвы, где происходит их постепенное депонирование, которое ведет к изменению химических и физико-химических свойств . субстрата.

Для почв большинства урбанофитоценсзое характерно смешение реакции среды в щелочную сторону по сравнению с зональными дерново-подзолистыми почвами /рис.3, а/. Б поверхностны/ слоях почв газонов, скверов, бульваров, палисадников и селитебных участков рН0од_ леки.т в пределах 7,3-8,3 /под асфальтом даче Ь,£/. До метровой глубины реакция среды,как правило, не изменяется или несколько увеличивается. В парках и лесопарках верхние слои и горизонты почв характеризуются широким диапазоном значений рП: от слабокислой до близкой к нейтральной реакции /рИВОд 5,0-7,5/. Книзу в большинстве случаев ота величина уменьшается до 4,Ь-о,5. Кръмс того,- интервал колебаний значений рНьод для парков и лесопарков составляет 3 единицы, для газонов - 1,0-2, 'для се.-итебных ■участков - 1-1,5, т.е. искусственно-созданные и силшонарушенные естественные псчвы устойчиво более щелочные по сравнению с есте-

~ Ib -

ственными ненарушенными городскими и тем более естественными почвами внегородских территорий.

Почвы Есех исследуемых типов местообитания растений содержат большие количества обменного кальция: от 5 до 75 мг-окв/ЮО г. Наиболее богаты обменным Са поверхностные слои почв скверов, буль-BápoE, газонов, палисадников и селитебны"' участков - 2Q-'«ü мг-окв/ 100 г и более, как у почв черноземного ряда. В парках и лесопарках его количество составляет 15-Зи мг-икв/100 г в верхних горизонтах /подобно содержанию его в дерново-подзолистых почвах/ и 5-10 мг-зкв/100 г - в нижних, обнаруживая, как правиле, постепенное снижение с глубиной. В искусственно-созданных и нарушенных почвах содержание кальция находится в прямой зависимости от количества включений. Обобщая результаты исследований, можно дать :следуюи>,ие количественные прндерлки для обменного Са: aj - IÜ-30; ag -'10-50; a¿ - 3C-5Ü; a^ - 50-75 и более мг-;жв/1и) Г почвы кальция; в естественных ненарушенных Генетических горизонтах городских почв, не содержащих включения строительных и бытовых отходов, отот интервал сукается до 5-15 мг-l-kb/R- г.

Содержание обменного магния - 0,5-7 ыг-окв/IOü р. почвы, но закономерности распростраления его по типам УФЦ те же,-что и для Са;.-наименьшие количества в лесопарках и парках; максимальные -в почвах остальных типов -У1Ц. Такие количества обменных Са и М^ обусловливает высокую степень насыщенности основаниями городских почв. Дерново-подзолистые ненарушенные почвы в условиях городского лесопарка на территории Кунцево насыщены основаниями по всему профилю на СО—V0SS и на Ленинских горах - на 65-65%. Дерново-подзолистые слабо- и ciwt ненарушенные почвы, а также урбаноземи и культуроземы имеют ¡..ту величину порядка 7S¡-Í5% /иногда до 995£/.

Данные определения содержания органического углерода по Тюрину обнаруживают довольно болыпие его количества в верхних слоях

а.

гйяонн селитебные учьоткк

п i пн 4 i 1 . < £ «

парки

селитебнио участки

Рис.3 Изменение физико-химических свойств городских почв разных типоь УФЦ по профилю а. - изменение р1^0дй(

б. - изменение С

орг.

"почв практически всех типов местообитания растений. Интервал колебаний велик - 1-Ь% и более углерода. Наибольшие его количества приходятся на нарушенные и вновь образованные слои почв'газонов, скверов, бульваров /5-11%/ и селитебных участков /3-'/%/; в парках и лесопарках естественные гумусово-аккумулятивные горизонты со-дермат его в. количестве 1-2%, а искусственно-созданные - 2-5$. Для псчв последних типов местообитания растений характерно ойычнс резкое падение содержания гумуса вниз по профилю - до десятых и сотых долей процента /рис.3,, с/. В урбаногемах и кул ьтуроземах оно мо^ет оставаться значительным /1-2% CQ г>/ до глубины 5U-70 см и больше.

По сравнению с зональными в городски", почвах изменяется качественный состав органического вещества. Анализ результатов группового и фракционного состава гумуса позволяет отметить преобладание гуминовых кислот в ряде поверхностных слоев и горигон-тов /СркгСфК - 1-1,4/. Для естественных дерново-подзолистых ненарушенных и разной степени нврутенности почв характерно уменьшение этого отношения с глубиной до 0,3-и,5 /рис. 1, а/. L ур'ччо-земах и культурозем&х скверов, дгоров, бульваров и карког состав гумуса в нижней части профиля остается гуматнач или фульватно-гуматным /Сгн:СфК - 0,5-1,0/.

, В группе гуминовых кислот отмечается низкое содержание свободных ГК /обычно менее 15-20%/; большая доля приходится на вторую и третью фракции i'К. Особенно зто характерно для почв скверов, бульваров и селитебных учасгкор, где ^тч фракции преобладают по всему профилю /рис.4, б,в/.

Группа фульвокислот так-:е выделяется содержание!.: ятсрьй фракции /до 1Ь-2и'л/; остальные фрпгции находятся в приблизительно одинаковых, не значительно менъяих количества^ /обычно по iv/V. Преобладание»« фракций Ia и 1 фульгокисдот отличатся естествен-

- 1Ь -

«ЧУ, «

а. !'.25 б. Р.53 в. 1.17

Рис.4 Состав органического вещества 8 разных группа/ городских

почв

а - дернова-поцзолистая почва /лесопарк/; ' б - урбаноэем /сквер/; в - урбанопем /селитебный участок/ группа гуминовых кислот: группа фульвекисдот:

ШШШШ- фракция I 1Е2Э - фракция 1а

Фракция Л -КЗ - фракция I

Фракция И . ЕШ фракция ¡1

3- негидролизуемый остаток-. |'?>-'Лт1 - фракция Ь

ные дерново-подзолистые почвы лесопарков. Величины негидролияуе-мого остатка ни.1 кие /20-40« от общего содержания углерода/ и в большинстве случаев сни\автся с глубиной*

Таким образом, в изменяющихся условиях Формирования и функционирования почвенного покрова в зоне влияния крупного города городские почвы по некоторым показателям приближаются к почвам чер-нопемного ряда: высокое содержание органического углерода, отношение СГК:С||К>1, небольшие количества свободных гуминовых и фульво-кнслот и преобладание Фракций, связанных с Са, шпкие величины не-гндродизуемого остатка.

Палевые 'дпасы азот» невысоки и нахогятся приблизительно в адшнакс-вых количествах во всех почвах исследуемого района ■» 0,03-

Лод;>к-:(;ь.'е ¿-сфер и ка/иа в Содь:-и.чсгре о5{а->цо1й предстае-ены в количествах, пр«ягг:и?-иу пот{в5нссть растений р ?тих елемеьтах.

. -

Содержание КО^ колеблется в пределах 6-150 мг/1иО г почвы и больше? К20 - от 2 до 60 мг/Ши г /таблица 3/.

Таблица 3

Изменение химических и физико-химических свойств городских почв

Свойства Дерново-подзолистые Урбаноземы

'ПОЧРЫ вне города

^вод. 4,5-7,0 2-3 ¿1,0 6-10 до 2-П >1,0 18-19

Са2*, мг-.кв/ЮО г 10-12 ДО 75

мг-.'Кв/1С0 г 2-7 до 30 •

Степень насмиенности основаниями, % 60-'< 0 75-1СО

Р205» мг/100 г. 5-1о 1-М)

К20, мг/Ь'О г 7-15 1-ь-и-

о 50^ мг/100 г нет до 220

С1~, мг/1ии г нет 40

■4О3*", мг/1чи г нет 12-15

Почвы всеу типов местообитания растений в городе /кроме лесо-1арков/ имеют иовыз:енное количество таких тяжелых металлов, йак Зы, 2п, 16, Cd в верхних искусственно-созданных слоях. Для естественных дерново-подзолистых почв лесопарков содержание определяемых тяжелых металлов соответствует норме Р верхних горизонтах и !мень«;&етсй пни;: по профилю. Для почв остальных типов урбанофито-(.енсг'оп часто характерно наличие двух или более максимумов в рас-|реде^ении тякелых металлов вниз по профилю. Загрязнение поверг-сстнсго слоя прс-ио'ог'ит р основном у а счет гыппдения кснтаттнт-

- го -

пых компонентов из атмосферы. "Особую опасность представляет ка-;''!чие чолт'их количеств полв«кМых форм соединений тяжелы* металлов, что подтверждает их теч^Гсниым генезис. Содержание свинца и цинка ь почвах всех ти.юв. У5Ц, громе лесопарков, в 3-4 раза препыша-чт .норму, ' предложенную для г.Москвы/Обухов,-Леппева, К-ЪУ/; пре-№!ения по моги в почвах бульваров, скверов и селитебных участков центра ¡.¡оскры составляют ряз; более высокий уровень загрязнения кадг.'ие;.' по сравнение с фонолой почвой /в 2-3 или более раз/ • отме'иш р почвам бульпаров, газонов и се**тебншг участков.

Учитывая значите;:ьные преШИения по ряду тяжелых металлов, имеющие мосто в почвах горсча, а также сильный сдвиг значений рН в омну и сторону, высокую насыщенность основаниями, увеличение содержания ;лементоп питания па сравнению с почвами внегородских т?1 рию{'чй и ря.п других свойств, вызывающих изменение химического состояния городских почв, а значит и протекание почвообраяователь-ж-'-г процесса*, нооСхолимо и;> оордай группы искусственно-созданных ур(лаяоземов выде.тять индустриозесы - почвы городских территорий, сильно измененные химически.

1'ллга БЖОГИЧЕОШ-. СВ0.1СТЗА ГОРОДОШ 1ЮЧБ.

На иссле/уеысй территории летом года проводился отбор /методом ручной разборки и ловуикамя Барбера/ и определение почтенной мезо^зунн в некоторых участках. Результаты показали, что сбп:ал п.-.откпеть мелофяуны городских почв в 5 и более раз меньше, ч^м в ооньдьных дерново-подзолистых почвах Подмосковья /таблица 4/. Чо чер?и, муравьи, \уже.-.:щы. 'Б почвах паркое и

очге-рс? ^унг. баел-гвечочккл- разнообразна, чем на газонах,

'к.-у^лч, пусть-.д*. Г-. ссетаге ме^с^аукк, кроке уе указанны'- групп, лг^.-тгчхт г.-игх^г^и, ■•.ггрг.ик, унсгсн:ууч, у<ове]: тки, мягкотел-

ки. Таблица 4

Сообщества жучелиц ока- Плотность и биомасса ыезофауни

зались очень чувствительны к изменений структурного состояния почв. На участках с почвами слабо оструктуренными найдено гораздо меньше экземпляров жужелиц, чем в почвах хорошо оструктуренных. Кроме

ти полностью отсутствуют виды с морфологическими адаптация».;и к зарыванию в почву в строения

№ разреза Плотность, р ¡кз/м" Биомасса, / 2 г/м

•15 57 0,24

12 20 ' 0,50

з?а 10 1,10

40 50 0,40

43 27 vV-'З

42 30 2,53

45 3 0,003

ног. Поотому крупные жуки из семейства Onroi-idö»? могут стать одним из объектов зооиндикации для почв урбанизированных территорий

Биологическая активность городски/ почв хь; чкте^.'уота относительно невысокой целлюлазной активностью /5-2о% ь- верхних слоях и горизонтах почв всех типов УФЦ/ и довольно большим накоплением свободных аминокислот и белсов /70-350 мкг/г ткаии/, обычно уменьшающиеся вниз по профиле - рис.5. Ненарушенные дерново-подзолистые почвы лесопарков и парков отличались меньшими значечия-ии отих показателей по сравнению с искусственно-созданными и нарушенными почвами других типов УФЦ. Как правило, наб.чюпапась хорошая корреляция иеуиу количеотио»« нинли!!ринпопо:"ите."ь»ш>: ве„.еств и цоллюлогюра.чругаятей активности.

. Г'езультаты Miro деления биологической активное»'« г^ро'к'ких почв свидетели ствумт j тем, чго в пару: «»ню почках пге- innen

15

10 5

0

мк г/ г ткани

эои 21,0 Ci'U

1Ь0

100.

50

a* i

s!

о ' I

л

парки

скверы

м

1

а/.

Чульгары i' -гй?>оны ) '

'селитебные (участки

Ли

Fwc.b Диаграммы распределения по профилю целлюлололитической активности /а/ и количества ¡Ынгйдринполотательныг веществ /б/

местообитания растений интенсивнее протекают биохимические процессы пс сравнению с ненарушенной почвой "фонового" лесопарка. По-видимому, ото своесбрадйля защитная реакция городской почвы на постоянное внеснее возмудегкее воздействие со, стороны человека.

В составе мккрс?чы^ сосбдеств исслепуег-'Кх почв выявлено до-. ып!!»г. орание ба*тер1й рода fi»«iU«* Ь гагрязиенных

псчва^ относнтегьнсе cotép«wmc . таг бактг^йй вырастает на, порядок г,о сравненйг- г не ссиертанйем в г.ерно£с-псд?сдистых почвах '¡¡егкчкорл и горсдск»»' гессая^ков.' В наиболее гагрязненных урбаяо-

зеыах селитебных участков обнаружено и наиболее высокое количество бактерий отмеченной группы видов - образцы почв газонов, и скверов содержали.30-4Ь% бацилл, Что соответствует их количеству в чернозема и каштановой почве. Полученный материал, кроме диагностических аспектов, содержит данные о том, что в обследованных почвах территории Ленинского района /за исключением лесопарков/ формируется не свойственное почвам дерново-подзолистой зоны "техногенное" микробное сообщество.

Лам представляется, что в системе природоохранных мероприятий существеннее значение мотет иметь создание условий для оптимального функционирования' почвенного покрора в урбаноокосистем&х, так как почва в них выполняет ряд важных экологических функций,

. . ВЫВОДУ;

1, В условиях городских икосистем под влиянием интенсивной антропогенной деятельности происходит формирование специфических "городских" почв, отличающихся от зональных почв совокуиностч-ю морфологических, фисических, физико-химических, химических л биологических свойств.

2, Почвенный покров городской территории представлен группами естественных ненарушенных, естественных слабо- и сильнонарушенных почв и искусственно-созданных почв; урбаноземов, индустриоземов, культуроэёмов и некроземов. Специфические искусственно-образованные почвенные слои целесообразно выделять из серии почвенных горизонтов и. обозначать индексом "Ц" /от "urbe. "/ с добавлением символов, отр&кавдих направление почвообразовательного процесса, характер нарушенное™ и количество антропогенных включений /UI, U2, Uh, lid и Т.Д./.

3. Несмотря на наруионность или искусственное создание профиля и засоренность его разного рода включениями, в гороп.ских почвах диагностируются гумусообразование /подсгилкообразование/, Ре-гумусовый и.чюпиальный процесс., лссеигирование, сегрегация Ре-глинистого и реке ¿-е-гумусового материала, к гунусо-, келезисто- и глинисто-иллювиальнаые процессы. В результате изменения общих экологических услогий функционирования почвенного покрова /потепление и смягчение городского климата, постоянный привнос материалов, содержащих продукты жизнедеятельности человека, разомкнутый биологический круговорот и др./ происходит ослабление течения кислотного гидролиза и алюйиально-глсевсго процессов, свойственных данной пригодной зоне, и отсутствие формирования в искусственно-созданных почвах морфологически выраженного подзолистого горизонта.

4. Наиболее *аряктерчыми диагностическими показателями химического сесюянчя городских почв являются: сдвиг реакции среды в щелочную сторону, ебогал!онность почв органическим веществом с изменением его качественного состава, отсутствие дефицита в содержаний основных элементов питания для всех типов местообитания растений. Г'ти свойства городских почв приближают их к почвам Са-гумусового ¡<я:;а. Неблагоприятными факторами дифференциации почвенного покрова в городах являются переуплотненнссть поверхности и повышенные концентрации ыо.пптантов, в том числе тяжелых металлов.

5. Для проведения экологической экспертизы состояния почв и почвенного покрова и динамики экологической обстановки в городе наряду с кока.'&теяями ^игьческих и химических свойств могут быть использована такие биологические свойства городских почв, как состав и численность к-езл'луны, показатели биологической активности и состав

укьуо?ны\- СОО'ТХСТЕ.

0. Степень изменения физического и химического состояния, а также биологических свойств почв разных типов урбанофитоценозов определяется возрастом антропогенного воздействия, характером нарушеннос-ти почвенного покрова к функциональны),! назначением территории /парк, сквер, газон, селитебный участок, проызона и т.д./.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ 110 « ДИССЕ1ТАЦШ:

1. Строганова М.Н., Жевелева Е.М., Агаркова М.Р. Почвы городских экосистем под лесом.// Тезисы УШ Всесоюзного съезда почвоведов. Новосибирск, Ifcö9, с.20в.

2. Яковлев A.C., Строганова М.Н., Агаркова Vi.i'. Биологическая активность почв г.Москвы.//' Тезисы Всесоюзной конференции "Методология с-кологического нормирований". Харьков, F.VÜ, с. 10?.

3. Строганова М.Н., Агаркова М.Г., левелеьа Ё.М., Яковлев A.C. Экологическое состояние почвенного покрова урбанизированных территорий /на примере Москвы и Пуамно/.//Экологические исследования в Москве и Московской области. М., 1^0. -0.127-147.

4. Скворцова И.Н., Строганова М.Н,, Агаркова М.i'. Измргг-пи.-» состава микробных сообществ городских территорий как один из показателей при экологическом мониторинге.// Тезисы Всесоюзной конференции "Экологические проблемы охраны живой природы". М., 1990,

-С.lob-109.

5. Агаркова М,Г., Целищева Л.К., Строганова М.Н, Морфолого- генетические особенности городских почв л их систематика.// Ьеотник МГУ, KVI, -С.П-к'..

J. Дуи.спков b.in., Строганова !.;.Л., Агаркова. to.Г., Черняховская T.Ii. Некоторые показатели состава г. "ио/.рниос?,' мезофауны з гочга- города Москвы.// Еиэлогчч^ские науки, /в печати/. 7. Огрог&нога ч.н,, Лгаркспа М.Г. Городские почвы: сг.ыт и-яучетл и систематики /на примера почв а:го-нгла,:,яой тает;: г."оскгк/.//

Почвоведение, /в печати/.

Ь. Строганова М.Н., Агаркова М.Г., Шевелева B.W.., Яковлев A.C. Почвенный покров города: инвентарил&ция, скологин, оптимизация среды. Материалы Всесоюзного совещания по геоэкологии г.Москвы, /в печати/.

9. Агаркова М.Г», Строганова М.Н., Скгорцора И.И., Яковлев A.C. Биологические свойства почв урбанизированных территорий. Вестник MIT. /в печати/.