Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Почвы речных долин городских территорий

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Почвы речных долин городских территорий"

На правах рукописи

ВАРАВА Ольга Александровна

Почвы речных долин городских территорий (на примере г. Москвы)

Специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 8 Ф53

Москва-2010

003491956

Работа выполнена на кафедре географии почв факультета почвоведения Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

Научный руководитель: кандидат биологических наук

доцент Прокофьева Т.В.

Официальные оппоненты: д.б.н. Смагин A.B.

д.г.н. Александровский A.J1.

Ведущая организация:

Владимирский государственный университет

Защита состоится «/fc ».¿tfl^/пЗ 2010 г. в 15 часов 30 минут, в ауд. М-2 на заседании диссертационного совета Д 501.001.57 при МГУ им. М.В. Ломоносова на факультете почвоведения по адресу: 119992, ГСП-2 Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, ф-т Почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова

Автореферат разослан » sutbaps 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

A.C. Никифорова

Актуальность. Современная Москва возникла в долине р. Москвы, и долгое время не выходила за ее пределы. В настоящее время город занял другие геоморфологические районы и имеет хорошо развитую гидрологическую сеть, состоящую из основной водной артерии - Москвы-реки, её главных притоков - Яузы, Сходни, Неглинной и др. и второстепенных притоков (около 130). Территории речных долин в целом занимают около 40%, а поймы составляют около 10% от площади г. Москвы. Являясь уникальными ландшафтами долины рек и, следовательно, почвы, формирующиеся в их пределах, играют весомую роль в поддержании устойчивого функционирования городской среды. Сохранившиеся на территории Москвы долины малых рек представляют собой весьма ценный и резерв для озеленения и обеспечения саморегуляции природного комплекса города.

Известно большое количество исследований проблем градостроения вблизи рек (Саваренская Т.Ф., 1964, Махровская A.B. 1974, 1988), водного хозяйства (Беркович K.M., 2000, Булатов В.И., 1996, Дегтярев В.В., 1994), а также преобразования почвенного покрова долины при использовании его в сельскохозяйственных целях (Шепелев А.И., 1995, 1999, 2001, Балабко П.Н., 1991, 1997, Востокова Л.Б., 1986). Но практически отсутствуют работы направленные на изучение процессов антропогенного преобразования почв речных долин, выявление особенностей взаимодействия почв долинных ландшафтов и города.

Цель работы: Определить разнообразие и характерные особенности почв речных долин городских территорий, а также рассмотреть пути их антропогенной трансформации.

Задачи:

1. Определить разнообразие и характерные изменения свойств почв долинных ландшафтов обусловленные деятельностью человека.

2. Выявить влияние грунтовых вод на современные городские почвы в долинах рек.

3. Определить степень загрязнения почв речных долин в городской черте и провести сравнительный анализ загрязнения почв долины и водораздела.

4. Определить пригодность метода экспресс оценки загрязнения путем измерения магнитной восприимчивости для почв пойм и низких террас в городе.

5. Проанализировать основные направления урбо-антропогенного преобразования почвенного покрова долин рек.

6. Дать рекомендации по проведению мониторинга и сохранению естественных почв в прибрежной полосе рек, на территории города. Научная новизна.

Впервые проведено исследование трендов антропогенного преобразования почв пойм и низких террас в городе. Определены отличительные особенности морфологии и свойств этих почв. Обосновано выделение типов урбо-аллювиальных почв, функционирующих в режиме поемности и аллювиальности в пределах городской черты, в отличие от типичных природных. Выявлено существенное влияние процесса подтопления на функционирование и свойства почв различных геоморфологических позиций долины. Обоснована необходимость экологического контроля профильного загрязнения почв, наряду с поверхностным, для территорий долинных ландшафтов. Практическая значимость.

Результаты исследования могут быть использованы для планирования природоохранной деятельности на территории города (экологическая оценка, мониторинг, прогноз изменения экологического состояния), и для оптимизации градостроительной и другой хозяйственной деятельности в рамках речных долин (путем учета возможной нестабильности среды и коррозионной опасности для конструкций и фундаментов). Апробация работы.

Основные положения диссертации были представлены: на IX Всероссийской конференции Докучаевские молодежные чтения «Почвы и техногенез» (Санкт Петербург, 2006), 18-м мировом конгрессе почвоведов (Philadelphia, USA, 2006), 4-й международной конференции SUITMA (Nanjing, China,2007), 5-ом Всероссийском съезде почвоведов им. В.В.Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008), 5-й международной научно-

практической конференции Экология речных бассейнов (Владимир, 2009).

Публикации.

По теме диссертации опубликованы 2 статьи и 5 тезисов. Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 9-ти глав и выводов; изложенных на страницах машинописного текста, содержит (Ь. таблиц и рисунков.

Список литературы насчитывает наименование. Благодарности.

Автор выражает искреннюю благодарность за помощь и постоянную поддержку в работе над диссертацией к.б.н., доценту Прокофьевой Т.В., а также к.г-м.н. С.Б. Самаеву, к.г.н. А.И Ачкасову, К.В. Вараве, д.г.н. АЛ.Александровскому, д.б.н. П.Н.Балабко, к.б.н. А.М.Кузнецовой, к.б.н. М.А.Бронниковой, к.г-м.н. С.П.Балашовой, к.б.н. А.А.Каздыму, к.б.н. М.А.Гладышевой и всем сотрудникам, аспирантам и студентам кафедры географии почв МГУ им. М.В.Ломоносова.

1. Литературный обзор. В пределах долины формирование и функционирование почв зависит от геоморфологического положения, определяющего условия увлажнения и особенности почвообразующих пород. Отложение на поверхности почв пойм аллювия, совместно с постоянным влиянием высоко стоящих грунтовых вод, обуславливает особые свойства гидроморфных и полугидроморфных пойменных почв и их классификационное положение в стволе синлитогенных почв [Шраг В.И., 1954, 1969; Добровольский Г.В., 1968, 1991; Шепелев А.И.,1995, 1999; Шишкина Н.Г., Востокова Л.Б., 2001; Walker Р.Н., and oth., 1987]. В отличие от пойм, вышедшие из режима затопления, террасы в природных условиях характеризуются формированием автоморфных зональных типов почв. Почвы низких террас и пойменных массивов, располагаясь на пониженных отметках рельефа, накапливают в профиле химические элементы за счет геохимических барьеров - механического, окислительно-

восстановительного и биологического [Беус А.А.,и др., 1976; Кузнецов В.А., 1986; Перельман А.И., 1989; Водяницкий Ю.Н., и др. 2008; О. V. Karlaviciene and oth. 2009,].

В условиях высокой антропогенной нагрузки в городской среде тип хозяйственного использования территории, определяет разнообразие и свойства формирующихся антропогенных почв [Агаркова М.Г., и др., 1991; Александровский A.JI. и др. 1997; Н. Meuser, Н.-Р. Blume, 2001; Fetzer К.-D.r, and others, 2002]. В процессе формирования городских почв, в результате отложения материала (насыпного, намывного или перемешанного грунта, пыли) почва «подрастает вверх», синлитогенная модель почвообразования сближает городские и природные пойменные почвы [Дмитраков J1.M., и др. 1997; Прокофьева Т.В., 2000; Каздым A.A., 2001; Герасимова М.И., и др., 2003].

В связи с ростом урбанизации на первый план выходят такие аспекты взаимодействия человека и реки как: зарегулирование стока; засыпка водотоков; массовая подсыпка участков поймы; строительство в долине [Беркович K.M., и др., 2000, Лихачева Э.А., и др., 1997].

2. Объекты и методы исследования.

Долина Москвы-реки перенесла существенные преобразования в процессе развития городской среды Москвы. В настоящее время в бассейне Москвы с поверхности исчезло (заключены в подземные коллекторы или полностью засыпаны) более трети рек и ручьев. На карте (рис.1) показана речная сеть города, где сплошная линия - это действующие водотоки, пунктир - погребенные [Насимович Ю.А., 1997]. Многие участки Москвы-реки спрямлены каналами. На значительных отрезках русел сооружены бетонные набережные.

Природная относительная высота надпойменных террас Москвы-реки: первой 8-10м; второй 12-18м. Относительная высота поймы составляла 4 м над урезом реки. В настоящее время перепады рельефа сглажены, в ходе строительства в целях повышения отметок и выравнивания поверхности уровень поймы местами поднят до уровня первой террасы.

Благодаря сооружению канала им. Москвы и других гидротехнических сооружений на несколько метров был поднят меженный уровень воды в реке до судоходных глубин - 5м [Москва: геология и город, 1997]. Глубина залегания уровня грунтовых вод в долине Москвы-реки в настоящее время в среднем не превышает 3 м, и лишь на отдельных участках опускается до 5м. На водосборе верхнего участка созданы четыре водохранилища, зарегулированность стока московских речек составляет около 80%.

Таким образом, поднятие поверхности поймы за счет подсыпок и прекращение паводкового режима в долине Москвы-реки в пределах города сопровождается искусственным повышением уровня воды в русле и, как следствие, общего уровня грунтовых вод на территории.

Участки исследования.

Участки исследования расположены в разных частях города и приурочены долине Москвы-реки, а также малых рек в южной, юго-западной и северной частях города.

Первый участок исследования находится в районе Братеево — ЮАО г. Москвы, уровень почвенно-грунтовых вод (ПГВ) на низкой пойме составляет 1,5-2 м, на территории высокой поймы и 1 террасы 2-Зм. Здесь было заложено 5 разрезов на территории низкой поймы и 4 разреза на высокой пойме на территории рекреационной зоны и пустыря и 2 в пределах селитебной зоны - на 1 террасе.

Второй участок пришелся на район Крылатское. Здесь было заложено 9 разрезов, большая часть из которых попадает на территорию

Рис.1 Участки исследования. Речная сеть города Москвы.

парка Москворецкий. Ранее на исследуемой территории располагались деревни Крылатское (с ХУ-ХУ1 в.) и Татарово (с ХН-ХШ в.). Разрезы заложены в пойме (уровень ПГВ ~ 0,5-1 м), а также по 2 разреза на территории нерасчлененного комплекса первой-второй террас Москвы-реки (уровень ПГВ к Зм) и на территории 2 террасы в русле малого ручья. В настоящее время на территории есть и природные участки и застроенные массивы (в основном спортобъкеты).

В центре города были заложены разрезы в пойме на Болотной площади, где уровень ПГВ составляет около 1,5-2м. А также на участках Краснопресненской и Саввинской набережных.

К четвертому участку можно отнести разрезы, расположенные в поймах малых рек - притоков Москвы-реки: Сетуни (ПГВ»2м, природный заказник), Городни (ПГВ 1м, пустырь, заброшенные огороды), Чертановки (ПГВ 80см, природный парк), Чермянки (ПГВ~2м, природный заказник) и Раменки (ПГВ~2м, природный заказник). Эти разрезы были заложены и описаны автором в рамках Почвенного мониторинга г. Москвы. Обработка и анализ проб проводились в лаборатории ИМГРЭ.

На исследуемых участках в пределах пойм описаны аллювиальные серогумусовые, серогумусовые глеевые и перегнойно-глеевые почвы. Присутствуют антропогенно-трансформированные почвы, характерные для урбо-ландшафтов. На 1 и 2 террасах природных почв вскрыто не было.

Для характеристики почв бьши проведены морфологические и физико-химические исследования. Кислотность почвы определялась в водной суспензии потенциометрическим методом, содержание органического углерода методом И. В. Тюрина, в модификации Никитина; карбонатов - вольюметрически; доступный растениям фосфор в почвах Крылатского: в вытяжке Б. П. Мачигина (для карбонатных почв), и в почвах Братеево - в вытяжке О. Аррениуса (для некарбонатных почв). Содержания нитратного и аммиачного азота определялось фотоколориметрированием, сумма обменных Са2+ и М82+ (в отдельных образцах №+) определялась комплексонометрически, в вытяжке КС1 (рН 5,6-6,0). Содержание валовых форм тяжелых металлов определялось при помощи спектрального анализа, подвижных форм - атомно-абсорбционным методом в аммонийно-ацетатной вытяжке. Механический состав - пирофосфатным методом.

Твердость почв при помощи микропенетрометра МВ-2. Магнитная восприимчивость измерялась при помощи каппаметра, модель КТ-5. Образцы горизонтов некоторых разрезов были изучены и описаны под бинокулярной лупой, из образцов разрезов урбаноземов были изготовлены шлифы ненарушенного сложения, исследованные на поляризационном микроскопе ПОЛАМ-113 (увеличение X 25-100-200).

Названия природным почвам были даны по Классификации и диагностике почв России [2004], антропогенным разностям по классификации, представленной в книге «Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация» [Герасимова М.И., и др., 2003].

3. Морфологические и микроморфологические свойства почв.

Почвенный покров долин рек в городской черте представлен широким разнообразием почв (рис.2).

Осм

50см

100см

150см

[АУр]

се-

лен

1%

Аллювиальные/ Урбо - Урбаноземы

«пост» аллювиальные на

аллювиальные серогумусоеые аллювиальных -рехно- Техно-

серогумусоеые гмевые почвы серогумусовых ашовшаьные урбаноземы

глеевые почвы

глеееых почвах

сс~

Урбаноземы на

аллювиальных отложениях

серогумусоеые глеевые почвы

Рис.2. Разнообразие почв речных пойм и террас в городе

Природные аллювиальные почвы в городе встречены лишь в поймах небольших рек с нерегулированным стоком, на территории природных парков. Это типы серогумусовых и серогумусовых глеевых почв с типичными для них профилями и широким распространением погребенных гумусовых, часто пахотных горизонтов. На микроуровне гумусовые горизонты отличаются

хорошей структурой, присутствием большого количества растительных остатков и темной гумусовой плазмы. Нижние, оглеенные горизонты, характеризуются преобладанием скелетной мелко-среднепасчаной или пылеватой фракции, с невысоким содержанием плазмы, слоистым сложением, осветленностью материала, присутствием диффузных пятен и плотных железистых стяжений (рис.3).

Рис.3. Горизонты ССГ серогумусовых глеевых почв

На участках поймы Москвы-реки в парках и на пустыр ях были вскрыты «пост»аллювиальные почвы по морфологическим признакам близкие к природным аллювиальным, однако, вышедшие из режима поемности, в связи с регулированием стока реки. Очевидно, что трансформация их свойств со временем будет определяться направлением использования территории: в направлении формирования природных зональных почв или накопления антропогенного осадка.

Почвы, функционирующие в режиме аллювиального осадконакопления на участках с высокой антропогенной нагрузкой (селитебной, рекреационной), имеют особые свойства. Антропогенный характер аллювия приносимого рекой, в сочетании с урбаногенным осадком, обуславливает формирование здесь почв, профиль которых представлен серией горизонтов, характерных для природных аллювиальных почв, но с присутствием на значительную глубину

антропогенных включений и горизонтов, вскипающих от НС1 10%, тогда как подстилающая порода с НС1 не реагирует. Таким почвам было дано название урбо-аллювиальные (урбо-аллювиальные серогумусовые, урбо-аллювиальные серогумусовые глеевые), чтобы подчеркнуть совместное действие природных и антропогенных факторов в процессе почвообразования. В обозначении горизонтов это отражено индексом «иг». На микроуровне в этих горизонтах, залегающих выше уровня ПГВ, отмечается сочетание фрагментов компактного пылевато-песчаного материала аллювиального генезиса, и большое количество участков равномерной смеси несортированного песка и органических остатков, характерных для микростроения городских почв (рис.4). Обнаружены плотные карбонатные корки и карбонатно-глинистые, а также глинистые натеки с хорошо ориентированными микрочастицами, сформированные в результате одновременного проникновения по вертикальным порам глинистого вещества городских мутных полых вод и переотложения карбонатов растворяющихся антропогенных включений (карбонатный щебень, строительный раствор) при затоплении (рис.5.1). В подтопленных горизонтах отмечается сочетание областей с карбонатной и глинистой ориентированной плазмой (рис. 5.2).

Антропогенные почвы - урбаноземы - были встречены нами на всех исследуемых участках долины в пределах разных функциональных зон.

Подстилающей породой для них, независимо от положения в пойме или на террасе, служат

аллювиальные отложения. Эти почвы диагностируются

Рис.4. Сочетание материала аллювиального (б) и антропогенного (а) генезиса

по наличию различной мощности урбиковых горизонтов (и), характерных для городского почвообразования. К основным признакам, характеризующим эти горизонты на микроуровне, относится микрофрагментарность материала, причем слои состоят из несортированного песка с присутствием антропогенных включений.

В связи с массовой подсыпкой грунта, в долине распространены почвы с техногенными горизонтами (ТСН) - техноземы и техно-почвы. Горизонты характеризуются перемешанностью материала, присутствием фрагментов различного гранулометрического состава и структуры (часто плотного сложения), что также отмечается и на микроуровне, в составе материала присутствуют антропогенные включения.

В серединных горизонтах антропогенных почв, сформировавшихся до прекращения поемно-аллювиального режима, обнаруживается сочетание признаков антропогенной и пойменной слоистости, характерные для горизонтов урбо-аллювиальных почв (рис.4).

1) Карбонатная корка (а) и карбонатно-глинистая кутана (б) на стенке крупной поры

2) Сочетание карбонатного и глинистого ориентированного плазменного материала

Рис.5. Новообразования в урбо-аллювиальных серогумусовых глеевых почвах

При этом в профиле исследованных антропогенных почв на 1-2 терассах диагностических горизонтов естественных зональных почв не обнаружено. Встречающиеся здесь погребенные горизонты - агрогумусовые или серогумусовые с признаками урбопедогенеза. Уничтожение признаков естественного почвообразования можно объяснить древностью освоения

московских земель и интенсивностью земледелия и селитебной деятельности, на обследованных участках (Братеево с Х1-ХШ в., Крылатское-Татарово с XII-XIII в.) [Кренке Н.А., и др.,2004], а также неустойчивостью к антропогенному воздействию супесчаных почв речной долины со слаборазвитыми профилями.

Морфологические особенности антропогенных почв, расположенных на территории низкой поймы и 1-2 террас оказались сходными, несмотря на различное удаление от русла и высоту над урезом воды. В обоих случаях в профиле наблюдается постепенное увеличение гидроморфности вниз по профилю. В верхних горизонтах протекают процессы, характерные для автоморфного почвообразования. На микроуровне в верхних горизонтах заметны следы активизации деятельности биоты и формирование зоогенной структуры. В серединных горизонтах появляются следы периодического переувлажнения: железистые примазки и стяжения.

Нижние горизонты характеризуются осветленностью минерального материала, преобладанием компактно-сложенной тонкодисперсной массы. Вторичные карбонаты проявляются уже в форме сплошной карбонатной пропитки, присутствует большое количество новообразованных соединений железа (пятна и стяжения). О современном протекании преимущественно процессов гидроморфизма свидетельствуют формы нахождения минералов вивианит-керченитового ряда: зеленовато-голубоватые хорошо оформленные кристаллы а-, и (З-керченита, который в окислительной среде быстро переходит в ржавые аморфные формы (босфорит, оксикерченит).

Кроме того, в урбаноземах и урбо-почвах участков 2,3,4, и в поймах и на террасах, в горизонтах непосредственно над каймой ПГВ, обнаруживаются минеральные новообразования, напоминающие волокнистый гётит. Характерной их особенностью является радиально-лучистая и волокнистая структура (рис.6). Опираясь на данные электронной микроскопии мы предполагаем, что они являются ассоциациями минералов того же изоморфного ряда фосфатов железа, но с присутствием в составе кальция и, возможно в ассоциации с гидроксидами железа. Данные минералы были также

описаны рядом авторов в старых погребенных горизонтах урбаноземов [Каздым A.A., 2000, Прокофьева Т.В., 2001, Раппопорт A.B., 2004].

Рис. 6. Минералы кальций-фосфатов железа: форма выделения и состав

Формирование новых минеральных ассоциаций при переменном окислительно-восстановительном режиме, в присутствии карбонатов и аккумуляции фосфора из загрязненных ПГВ является важным признаком сочетания урбопедоседиментогенеза и подтопления.

Таким образом, можно утверждать, что почвы поймы, даже при прекращении затопления испытывают переувлажнение нижней части профиля, и их антропогенная эволюция зачастую связана с автоморфизацией процессов в верхних горизонтах в результате накопления материала на поверхности. В почвах низких террас сохранение автоморфных свойств верхней части профиля также сопровождается нарастанием гидроморфизма в нижней части. Наличие в срединных частях профилей сочетания признаков и антропогенной и пойменной слоистости свидетельствует о том, что на определенной исторической стадии формирования почв городских речных долин аллювиальный и урбопедоседиментогенез протекали одновременно, что установлено для современных пойм долин малых рек. 4. Физические свойства почв.

К основным особенностям гранулометрического состава исследуемых почв: как природных аллювиальных, так и антропогенных, можно отнести

а

0.1_мм

высокое содержание песчаной фракции. Во всех разрезах заметно некоторое повышенное содержание илистых частиц в верхней части профиля, что вполне характерно для гумусовых горизонтов. Отличительной особенностью аллювия на участке 1 является супесчаный состав с сильным преобладанием фракции мелкого песка. Более тонкий состав песчаной фракции в почвах района Братеево создает лучшие условия для протекания в них процессов гумусообразования и гумусонакопления. Участок более интенсивно использовался для сельскохозяйственных нужд.

Для природных и близким к

Твердость верхнего слоя почв

-'] ■ -

ж в--М■-

I

о--И""""«-,-1

Урбанозеи

Урбанозеы напяющ

Ала дерновая

Твердость, кг/см2

Урбанозем 2террасы

Твердость, кг,'сы2

Рис.7. Твердость исследуемых почв

ним почв характерны невысокие значения твердости (1-5 кг/см2), что связано с облегченным

гранулометрическим составом и низкой антропогенной нагрузкой на территорию поймы. Повышенной твердостью характеризуются профили урбаноземов под газонами в центральной части города, активно использующимися как места рекреации и выгула собак. Несколько пониженные значения в верхних горизонтах техноурбаноземов связаны с недавней рекультивацией (рис.7).

5. Химические и физико-химические свойства почв.

В результате антропогенного воздействия трансформируются свойства почв. В профилях исследуемых почв обнаружены признаки гидроморфизма. Низкие, вплоть до отрицательных, значения ОВП (+200мВ до -ЮОмВ) хорошо диагностируют процесс современного подтопления.

Природные аллювиальные и посталлювиальные почвы, описанные на исследуемых участках, характеризуются: слабокислой реакцией среды и повышением значений рН в подтопленной части профиля до 6,5-7, связанным с подщелачиванием грунтовых вод, аккумулятивным распределением органического вещества, при невысоких средних значениях Сорг., не превышающих 1-2% в серогумусовых горизонтах затапливаемых почв и достигающих 4% в посталлювиальных разностях. Содержание элементов питания растений в гумусоаккумулятивных горизонтах этих почв соответствует описанным в литературе и составляет 6-25 мг/100г фосфора (Р205) и 2-6 мг/1 ООг азота (Ы032" + ШД

Агро-аллювиальная почва (разрез МЗ)

-¿г- Урбо-аллювиальная почва (разрез Мб)

- Урбанозем в пойме (разрез СН)

-Ж- Урбанозем на 1-2 террасах (разрез В1)

Рис.8. Распределение химических свойств по профилю почв

При этом для азота характерно равномерное распределение по профилю, тогда как для фосфора отмечено увеличение содержания в нижних

горизонтах, возможно связанное с гидрогенной аккумуляцией (рис.8). Распределение по профилю обменных оснований сходно с распределением гумуса и в целом соответствует литературным данным для аллювиальных почв подзоны южной тайги (5-15 ммоль/ЮОг). Погребенные гумусовые горизонты отличаются повышенным содержанием органического вещества, элементов питания растений и суммы Са2++К%2+ (20-25ммоль/100г).

Для урбо-аллювиальных почв пойм отличительным признаком является повышение значений рН до щелочных значений. Содержание органического вещества и элементов питания растений в горизонтах А У иг является относительно невысоким (рис.8). Повышенные содержания веществ в средней и нижней частях профилей, (в среднем 1,25% Сорг., 15 мг/100г для фосфора и 5 мг/100г для азота) по всей видимости, связаны с добавлением антропогенной составляющей в материал педоседимента, и активным привносом веществ с грунтовым стоком в пониженные геоморфологические позиции рельефа и их гидрогенной аккумуляцией. Сумма Са2++Г\^2+ здесь составляет в среднем 10-20 ммоль/ЮОг почвы.

Урбаноземы всех исследуемых участков характеризуются нейтральной и щелочной реакцией среды (горизонты и). Также отмечено накопление доступных растениям форм фосфора и азота в нижней части профиля (горизонты и§, [Аигц], в). Уровень содержания фосфатов во всех антропогенных почвах является сильно повышенным. Максимальные концентрации достигают 150-200 мг/100г, что указывает на загрязнение почв легкорастворимыми фосфатами. Кроме того, в профиле большинства исследованных антропогенных почв обнаружены карбонаты в количестве от 0,25 до 10%. Значения суммы Ca2++Mg2+ повышено до 30-40 ммоль/ЮОг почвы, кроме того, в профиле отдельных почв в их составе появляется Ыа+ в количестве 3-5 ммоль/ЮОг почвы, что является следствием высокой минерализации грунтовых вод.

В результате гидрогенной аккумуляции повышенное содержание многих элементов характерно для нижних горизонтов гидроморфных и полугидроморфных почв пойм и низких террас, тогда как в автоморфных

почвах плакорных пространств максимум их содержания обычно

приходится на поверхностные горизонты.

6. Загрязнение почв речных долин тяжелыми металлами.

В процессе исследования было рассмотрено распределения валовых форм тяжелых металлов по профилю 10 разрезов изучаемых почв разной степени антропогенного преобразования и урбаноземов водораздела.

Рис. 9. Распределение некоторых тяжелых металлов по профилю

Аллювиальные почвы характеризуются довольно равномерным распределением загрязняющих веществ и содержат невысокие количества элеменов-загрязнителей (рис.9). В профилях урбо-аллювиальных почв повышенные содержания Си, Zn и РЬ, отмеченные в нижних обводненных и оглеенных горизонтах, связаны с гидрогенной аккумуляцией из грунтовых вод. Некоторое повышение в верхней части профиля может быть связано с загрязнением полых вод.

Профили мощных урбаноземов, как в пойме, так и на террасе, расположенных на окраине города, имеют в нижней части повышенные количества почти всех рассматриваемых элементов (Сг, №, Си, Zn, РЬ). Расположение разрезов недалеко от русла и приуроченность максимального загрязнения к обводненным глеевым горизонтам, подстилающим профиль (горизонты [Аш^], О), позволяют отнести загрязнение также к гидрогенному типу.

В урбаноземах разных элементов долины центральной части города максимальные содержания приурочены к поверхностным и древним урбиковым горизонтам. Такой характер распределения связан с тем, что скорость антропогенного привноса элемента на поверхность почвы превышает скорость его привноса с грунтовыми водами в нижнюю часть профиля [Курбатова А.С., и др., 2004] (рис.9).

Таким образом, распределение ТМ по профилю исследуемых почв свидетельствует о том, что отсутствие загрязнения верхних горизонтов не всегда сопровождается его отсутствием в нижележащих. Если в городских автоморфных почвах со слабо щелочной реакцией среды загрязнение связано только с поступлением вещества на поверхность и часто практически не подвижно, то в долинах возможен приток с грунтовыми водами в нижнюю часть профиля [Водяницкий Ю.Н., и др., 2008]. Концентрации многих элементов (Сг, №, Ъл, реже Си, РЬ) увеличиваются в нижних частях профилей исследуемых гидроморфных и полугидроморфных почв и часто превышают ПДК.

В целях изучения поверхностного загрязнения почв были обработаны результаты определения содержания тяжелых металлов на 152 пунктах, на исследуемых участках. По результатам опробования выполненного ФГУП ИМГРЭ, где генезис горизонтов не учитывался.

Содержание валовых форм Ъ&, N1, Си и РЬ в поверхностном слое почв в некоторой степени повышено в почвах прирусловых территорий (рис. 10). Распределение Сг связано со степенью современного антропогенного воздействия на территорию. Так как основным путем поступления в почву Си и РЬ является аэральный, их содержание в верхнем слое зависит как от

геоморфологической позиции, так и от расстояния до источника и длительности воздействия и, как следствие, в центре города загрязнение более сильное, чем на окраинах.

120 80 40 0

Крылатское содержание Сг. мг/кг

Среднее

Братеево содержание С г. мг/кг

Среднее

Центр города содержание Сг. мг/кг

Среднее

Крылатское содержание 1п, мг/кг 600 1

Братеево содержание гп. мг/кг

Центр города содержание 1п, мг/кг

II

Среднее

Среднее

Среднее

Крылатское содержание РЬ, мг/кг

500 1 400 300 200 100 0

Братеево содержание РЬ. мг/кг

I Т Г ^ I » -и-

-Н-1

—

Среднее

Среднее

Центр города содержание РЬ, мг/кг

. I 1 Г^п

Среднее

□Пойма ЦЦ1 терраса Ц]2 терраса 03 терраса ЩВодораздел -ПДК ОДК

Рис.10. Загрязнение поверхностного слоя почв городских речных долин тяжелыми металлами

Заметное в почвах поймы накопление элементов в верхнем слое дает возможность предположить, что в пределах города имеет место определенное перераспределение, как с поверхностным стоком менее активным в городе, так и с воздушными потоками (термофорез), и накопление загрязняющих веществ на более низких геоморфологических отметках в пределах долинного комплекса (рис.10).

7. Магнитная восприимчивость исследуемых почв.

В научной литературе предложен экспресс-метод оценки степени антропогенного воздействия на территорию [Чумаченко и др., 1998, БХ}. Ьи. 8.С>.Ва1, Н.О.ЗЬап, 2005, Гладышева М.А., 2007]. Индустриальная деятельность приводит к поступлению в окружающую среду сильномагнитных оксидов железа. Результаты определения магнитной восприимчивости почв (у) позволяют выявить зоны пространственного распространения загрязнения. Однако при оглеении окисные формы железа переходят в гидрооксиды, что снижает магнитную восприимчивость почв, поэтому для гидроморфных почв такой метод обычно не применяют.

Наши исследования показали, что повышенные значения % хорошо

отличают почвы,

подвергшиеся длительному и мощному антропоген-ному воздействию, от близких к природным. Сохранение этой зависимости для пойменных почв связано с выходом пойменных территорий из режима поемности,

вследствие прекращения затопления и смены осадконакопления на урбо-техногенное. Уровень

значений удельной магнитной восприимчивости природных почв, как и урбаноземов молодой застройки не превышает 0,06*10"3 СГСМ. Тогда как для древних урбаноземов центра города значения % колеблются от 0,08 до 2,33 * 10"3 СГСМ. Резкое различие в значениях % разных горизонтов урбаноземов может быть связано с различием в содержании гумуса, различным механическим составом (почвы более легкого механического состава обычно имеют меньшие значения у) и степенью антропогенного воздействия (рис.11). Причем

1-1 - - г- рГ ~1 1 1 1 1 1

А В С [А] й Ц ТСН

Рис. 11. Диапазоны значений магнитной восприимчивости для различных горизонтов исследуемых почв

урбиковые горизонты характеризуются в среднем меньшей магнитной восприимчивостью, чем загрязненные техногенные насыпные горизонты.

Таким образом, исследования показали, что измерения магнитной восприимчивости в почвах долин рек с зарегулированным стоком достаточно ярко показывает степень и длительность испытываемого почвой антропогенного пресса.

8. Трансформация почвенного покрова долин рек с ростом урбанизации.

В результате исследования определены основные направления и этапы трансформации почв долины Москвы-реки при усилении антропогенной нагрузки (рис. 12).

I. В результате сведения лесов в целях распашки территории формируется агроландшафт, а природные почвы трансформируются в агрогенные разности. Эта стадия использования территории пойменных ландшафтов и низких террас является наиболее продолжительной и масштабной в процессе антропогенной трансформации почв долин рек. При наступлении поселений обширные сельскохозяйственные поля в долине сменяют стихийно возникшие небольшие частные огороды, прилегающие к территориям деревень. Почвы низких террас трансформируются с формированием маломощных урбаноземов, часто на агро-почвах.

II. В процессе разрастания поселения и формирования городской среды начинается застройка прилегающих территорий, однако жилые дома в основном захватывают повышенные отметки, постепенно поднимаясь к водоразделу, тогда как пойменные массивы сохраняют природные характеристики с признаками агроландшафта. В городской черте на территории невысоких 1 террас и в пойменных ландшафтах часто поддерживаются почти природные условия среды, и многие участки продолжают испытывать затопление. На таких участках формируются аллювиальные и урбо-аллювиальные почвы.

III. Зарегулированность стока ведет к прекращению поемного и аллювиального процессов и почвы вступают в новую стадию начала автоморфного функционирования верхних горизонтов.

Трансформация пойменных почв в городской черте

Природная территория (аллювиальная почва) Агропандптафт (агро-почва) Огороды (агро -почва, агрозем)

Городская застройка

III

II

Затапливаемая пойма (аллювиальная почва, урбо-алпювиальная почва)

Подсыпанные территории

Незатагагиваемая пойма

Территории с естественной поверхностью

Карьеры, участки спрямления русла

Набережная Селитебная зона Промзона Парк, зона отдыха

(экранозем) (техноурбанозем, (урбанозем, (аллювиальная,

технозем, технозем) «пост»аллювиальная,

урбанозем) урбо -аллювиальная,

урбанозем,

техно -почва)

Пустырь, огороды

(агро-почва, урбо -аллюв., урбанозем)

Рис. 12 Схема антропогенной трансформации почв долин рек.

Дальнейшее антропогенное преобразование профиля за счет накопления техногенных отложений накладывается на существующий гидрологический режим почвы.

На II стадии возможен и обратный процесс, при усилении аллювиальный седиментогенез вытесняет поселения и урбопедогенез из поймы, как это отмечено для средневековых поселений верхнего Днепра (Bronnikova М.А. and oth. 2003) и нами на территории Болотной площади, для периода до строительства обводного канала.

Часто обширные территории долины, в основном пониженные отметки пойм и террас, в целях повышения высот подвергаются подсыпке грунтом. Профиль почв погребается под значительной мощностью техногенных отложений - формируются техно-почвы и техноземы. Под техногенными отложениями погребаются водотоки. Засыпка дренирующей

сети и искусственное поднятие уровня воды в реке приводят к подтоплению. Даже на территориях, где уровень дневной поверхности существенно приподнят, в нижних частях разрезов выделяются горизонты с признаками современного оглеения. Дальнейшее использование территорий под застройку приводит к формированию в верхней части профиля урбиковых горизонтов на открытых площадках, а также запечатыванию почв под асфальтом и фундаментами.

Следует подчеркнуть, что урбаноземы низких надпойменных террас (высокая пойма, 1 терраса, комплекс 1 и 2 террас), даже при небольшом возрасте существования городского ландшафта состоят из серии техногенных и урбиковых горизонтов при отсутствии подстилания горизонтами природных почв, что свойственно строению более тяжелых по гранулометрическому составу городских почв водоразделов, где горизонты и признаки естественного почвообразования сохраняются гораздо чаще. 9. Особенности использования и охраны почв долин рек в городе.

В связи со склонностью почв к быстрой потере генетических признаков и свойств, необходимо сохранение в пределах прирусловых ландшафтов долин по возможности природных территорий, особенно если не регулировался речной сток.

Накопление, как излишних количеств элементов питания, так и опасных концентраций тяжелых металлов в нижней части профиля создает риск загрязнения сопредельных сред (воды, донных отложений). В процессе мониторинга здесь необходимо исследовать в первую очередь именно профильное загрязнение почв, позволяющее составить реальную картину состояния почвенного покрова.

В связи с повсеместным подтоплением исследуемых почв и засолением грунтовых вод, при строительстве на территории прирусловых террас необходимо укрепление фундаментов, а также защита коммуникаций от коррозии. Целесообразная архитектурно-ландшафтная организация пойменных террас может обеспечить экологическое равновесие между создаваемой человеком урбанизированной средой и природным ландшафтом.

Выводы.

1. Установлено, что почвенный покров в пойме Москвы реки на изучаемых участках представлен как естественными почвами аллювиальными (типы: аллювиальные серогумусовые, аллювиальные серогумусовые глеевые, аллювиальные перегнойно-глеевые), и «пост»аллювиальными (в отсутствии затопления), так и в разной степени антропогенно преобразованными почвами (агрогумусовые аллювиальные, разные типы урбо-аллювиальных почв, урбаноземы, экраноземы и техноземы на аллювиальных почвах).

На террасах распространены городские почвы и почвоподобные тела (урбаноземы, техноземы, разные типы экраноземов, подстилаемые аллювиальными отложениями) - в условиях древнего антропогенного воздействия на изученных участках произошла полная трансформация почвенных профилей.

2. В результате регуляции речного стока поймы городских рек большей частью вышли из аллювиального седиментогенеза, однако можно утверждать, что гидроморфное и полугидроморфное почвообразование со свойственными ему процессами не прекращено, т.к. влияние грунтовых вод на почвы пойм и низких террас речных долин продолжается. При этом гидроморфизму подвергаются не только аллювиальные осадки и почвы на них, но и урбаноземы речных долин. В результате чего появляются условия для гидрогенной аккумуляции различных элементов из высоко минерализованных почвенно-грунтовых вод и формирования специфических минеральных новообразований Ре-Са-фосфатов, которые могут служить маркером для диагностики подтопления почв в городской среде.

3. Аллювиальный педоседиментогенез в городских условиях заменяется антропогенным. Это замещение происходит постепенно с длительным периодом параллельного протекания урбо- и аллювиальных педоседиментационных процессов и формированием в результате этого урбо-аллювиальных почв.

4. В пределах города, имеет место геохимический вынос и накопление как питательных элементов (подвижные формы Р и IV) так и тяжелых металлов (N1, Хп, Си, РЬ и Сг), в пределах долинного комплекса на более низкие геоморфологические отметки. В отличие от водораздельных территорий и высоких террас, накопление элементов происходит в основном в нижних горизонтах профиля, за счет гидрогенной аккумуляции из грунтовых вод. При этом здесь отмечены значительные превышения ПДК и ОДК, отсутствующие с поверхности.

5. В связи с автоморфизацией верхних горизонтов почв пойм рек с зарегулированным стоком, значения магнитной восприимчивости в них приближаются к значениям в автоморфных почвах водораздела. Более высокие значения отмечаются в загрязненных антропогенных горизонтах, меньшие—в близких к природным.

6. Для антропогенной трансформации почв долинных территорий характерны: наличие длительного этапа сельскохозяйственного использования; быстрая потеря генетических признаков природных почв при небольшом увеличении интенсивности воздействия, определяемая легким гранулометрическим составом и частым отсутствием развитого профиля. При включении участка долины в городскую среду на нем долгое время сохраняются близкие к природным почвам разности, однако дальнейшее наступление города приводит к резкой потере почвой природных характеристик и формированию типичных почв урбо-ландшафтов.

7. В связи с повсеместным подтоплением загрязненными грунтовыми водами территорий пойм и низких террас в городе строительство и другая хозяйственная деятельность в пределах всего долинного комплекса требуют дополнительных затрат на исследования профильного загрязнения почв и сопредельных сред, а так же укрепление конструкций и защиту коммуникаций от коррозии.

Список работ опубликованных по теме диссертации

1. Круглова О.А. Городские почвы пойменных террас // Тезисы докладов всероссийской конференции IX Докучаевские молодежные чтения «Почвы и Техногенез». СПб., 2006.

2. Sergey Shoba, Tatiana Prokofieva and Olga Kruglova Urban soils of floodplains in city of Moscow// 18th World Congress of Soil Science/ Philadelphia, USA, July 9-15, 2006, Symp. 77-3, no. V 15280.

3. *Варава O.A., Прокофьева T.B. Особенности почв городских речных долин на примере Москвы-реки // Вестник Московского Университета, Серия 17 Почвоведение №3,2007. С. 12-19.

4. T.V. Prokofieva, S.A. Shoba and О.А. Kruglova Transformation of urban soils within river valleys: case study in Moscow // 4"1 International Conference on Soils in Urban, Traffic, Mining and Military Areas (SUITMA), Nanjing, China, 2007,25-26 pp.

5. Прокофьева T.B., Варава O.A. Иванников Ф.А. Городские почвы речных долин (на примере г. Москвы) // Материалы V Всероссийского съезда общества почвоведов. -Ростов-на-Дону: ЗАО «Ростиздат», 2008.С 449.

6. Прокофьева Т.В., Варава О.А. Почвы речных долин городских территорий (на примере речной сети г. Москвы) // Труды V Международной научно-практической конференции «Экология речных бассейнов». -Владимир, 2009. С. 127-131.

7. ""Прокофьева Т.В., Варава О.А., Седов С.Н., Кузнецова A.M. Морфологическая диагностика почвообразования в поймах рек на территории г. Москвы // Почвоведение №4,2010. С. 1-13.

* - Статьи в журналах из списка ВАК.

Подписано в печать 27.01.10

Объем: 1,5 печ. л. Тираж 130 экз. Заказ №216 г. Москва, пр-т Вернадского,39 тел: 514-77-47; 363-78-90

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Варава, Ольга Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Характеристика условий почвообразования в долинах рек.

1.2.0собенности почвообразования в городе.

1.3. Деятельность человека в долинах рек и ее влияние на почвообразование.

1.4. особе1шости градостроения в долине (ист орический аспект).

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 .об ьекiы исследования.

2.2.меюды исследования.

ГЛАВА 3. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ.

3.1 .морфологические свойства почв.

3.2.микроморфологические и субмикроморфологические свойства почв.

ГЛАВА 4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ.

ГЛАВА 5. ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ.

ГЛАВА 6. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ РЕЧНЫХ ДОЛИН ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ.

6.1 .Профильное распределение тяжелых металлов в исследуемых почвах.

6.2. Поверхностное загрязнение почв отдельных элементов рельефа долины.

ГЛАВА 7. МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ ПОЧВ.

ГЛАВА 8. ЭВОЛЮЦИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ДОЛИН РЕК С РОСТОМ УРБАНИЗАЦИИ.

ГЛАВА 9. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ОХРАНЫ ПОЧВ ДОЛИН РЕК В ГОРОДЕ.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Почвы речных долин городских территорий"

В настоящее время в силу различных социально-экономических причин наблюдается интенсивный рост городских поселений. В мегаполисах отмечается постепенное «сглаживание» различий между непосредственно городом и его ближайшими пригородами, что приводит к образованию гигантских городских агломераций. В густонаселенных регионах России процессы роста городов зачастую носят неконтролируемый характер. С другой стороны, существующие планы развития городов далеко не всегда и не полностью учитывают факторы экологического состояния территории, как уже занятой городским строительством, так и планируемой под расширение города [Булатов В.И., 1996].

Москва - один из максимально урбанизированных районов мира - характеризуется резким обострением экологических проблем. Геоморфологические условия центральной части Восточно-Европейской равнины определили в свое время выбор мест для строительства городов Древнерусского государства, структуру Московской агломерации и степень урбанизации долины реки Москвы [Лихачева Э.А., и другие, 1997]. Основной водной артерией города остается Москва-река. И если ранее большое потенциальное и эффективное плодородие долинных почв предопределило интенсивное их использование для производства овощной продукции (составляя всего 4.5% всей территории Московской области, пойменные аллювиальные почвы, в начале 90-х годов давали 4\5 общего количества овощей для городского и областного населения [Дмитраков JI.M., Соколов О.А., 1997]), то в настоящее время новые индустриальные формы природопользования вытеснили с этой территории традиционное сельское хозяйство.

Происходит активное включение долинных и, в частности, пойменных ландшафтов в городскую территорию, которая характеризуется созданными в результате деятельности людей специфическими свойствами. Это новый тип ландшафта - природно-архитектурный. А также образование неприродных литологических отложений — культурного слоя, и отходов производства и жизнедеятельности людей — техногенных отложений. Уже сейчас в Подмосковье под застройку идут земли природоохранных зон, резервных территорий. Увеличивается застройка так называемых «неудобных» земель: заболоченных верховий рек, долин ручьев и речек. В таких условиях нарушается нормальное функционирование долинных массивов, аллювиальные отложения часто погребаются под толщей антропогенного материала, что не только негативно сказывается на этих территориях, но и ухудшает санитарное состояние водоемов [Орлов М.С., Авилова К.В., 1996; Лихачева Э.А., и другие, 1997; Казаков Л.К., 2005].

Одновременно нередки случаи, когда почвы рек успешно выполняют ландшафтно-защитные и социально-хозяйственные функции. Часто пойма остается единственным участком естественной природы среди разрастающегося числа городских построек. Тогда она становится рекреационным пространством, оборудуется как парк или зона отдыха.

Долины рек представляют собой особый тип ландшафта, находящийся в состоянии постоянного развития и преобразования под влиянием геологических и биологических факторов. Почвенный покров пойм отличается значительной пестротой в пространстве и динамичностью во времени, вследствие чего почвы являются очень чувствительными к антропогенному воздействию. Экологическое значение поймы заключается в том, что она находится на пути стока химических элементов в реки и является барьером и накопителем как жизненно-важных элементов, так и загрязнителей. При антропогенном вмешательстве нарушаются исторически-сложившиеся взаимосвязи в пойменном ландшафте, который перестает играть роль геохимического барьера [Кузнецов В.А., 1986; Шепелев А.И. и др.,2001].

Особое экологическое значение долины как уникального ландшафта и важная роль почв поймы в хозяйственной деятельности требуют постоянного внимания, особенно при усилении антропогенной нагрузки. Встает вопрос об определении степени этой нагрузки, последствий различных видов вмешательств и устойчивости почв к антропогенному воздействию в условиях городской среды.

Известно большое количество исследований проблем градостроения вблизи рек (Саваренская Т.Ф., Махровская А.В.), водного хозяйства (Беркович К.М., Булатов В.И., Дегтярев В.В.), а также преобразования почвенного покрова долины при использовании его в сельскохозяйственных целях (Шепелев А.И., Балабко П.Н., Востокова Л.Б.). Но практически отсутствуют работы направленные на изучения процессов антропогенного преобразования почвенного покрова речных долин, выявления особенностей взаимодействия почв долинных ландшафтов и города.

В связи с возрастающей в последнее время застройкой пойменных территорий, а также увеличивающейся нагрузкой на почвы всего долинного комплекса в целом, а также отсутствием достаточного количества работ направленных на изучение трендов и результатов антропогенной эволюции почв долин рек, наше исследование видится особенно актуальным.

Цель работы: Определить разнообразие и характерные особенности почв речных долин городских территорий, а также рассмотреть пути их антропогенной трансформации.

Задачи;

1. Определить разнообразие и характерные изменения свойств почв долинных ландшафтов обусловленные деятельностью человека.

2. Выявить влияние грунтовых вод на современные городские почвы в долинах рек.

3. Определить степень загрязнения почв речных долин в городской черте и провести сравнительный анализ загрязнения почв долины и водораздела.

4. Определить пригодность метода экспресс оценю! загрязнения путем измерения магнитной восприимчивости для почв пойм и низких террас в городе.

5. Проанализировать основные направления урбо-антропогенного преобразования почвенного покрова долин рек.

6. Дать рекомендации по проведению мониторинга и сохранению естественных почв в прибрежной полосе рек, на территории города.

Научная новизна

Впервые проведено исследование трендов антропогенного преобразования почв долинных ландшафтов в городе и определены отличительные особенности морфологии и свойств почв речных долин городских территорий.

Обосновано выделение типов урбо-аллювиальных почв, функционирующих в режиме поемности и аллювиальности в пределах городской черты, в отличие от типичных природных.

Выявлено существенное влияние процесса подтопления на функционирование и свойства почв различных геоморфологических позиций долины.

Обоснована необходимость контроля профильного загрязнения почв, наряду с поверхностным, для территорий долинных ландшафтов в ходе экологических исследований.

Практическая значимость.

Результаты исследования могут быть использованы для планирования природоохранной деятельности на территории города (экологическая оценка, мониторинг, прогноз изменения экологического состояния), и для оптимизации градостроительной и другой хозяйственной деятельности в рамках речных долин.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Варава, Ольга Александровна

Выводы.

1. Установлено, что почвенный покров в пойме Москвы реки на изучаемых участках представлен как естественными почвами аллювиальными (типы: аллювиальные серогумусовые, аллювиальные серогумусовые глеевые, аллювиальные перегнойно-глеевые), и «пост»аллювиальными (в отсутствии затопления), так и в разной степени антропогенно преобразованными почвамтг (агрогумусовые аллювиальные, разные типы урбо-аллювиальных почв, урбаноземы, экраноземы и техноземы на аллювиальных почвах).

На террасах распространены городские почвы и почвоподобные тела (урбаноземы, техноземы, разные типы экраноземов, подстилаемые аллювиальными отложениями) — в условиях древнего антропогенного воздействия на изученных участках произошла полная трансформация почвенных профилей.

2. В результате регуляции речного стока поймы городских рек большей частью вышли из аллювиального седиментогенеза, однако можно утверждать, что гидроморфное и полугидроморфное почвообразование со свойственными ему процессами не прекращено, т.к. влияние грунтовых вод на почвы пойм и низких террас речных долин продолжается. При этом гидроморфизму подвергаются не только аллювиальные осадки и почвы на них, но и урбаноземы речных долин. В результате чего появляются условия для гидрогенной аккумуляции различных элементов из высоко минерализованных почвенно-грунтовых вод и формирования специфических минеральных новообразований Fe-Ca-фосфатов, которые могут служить маркером для диагностики подтопления почв в городской среде.

3. Аллювиальный педоседиментогенез в городских условиях заменяется антропогенным. Это замещение происходит постепенно с длительным периодом параллельного протекания урбо- и аллювиальных педоседиментационных процессов и формированием в результате этого урбо-аллювиальных почв.

4. В пределах города, имеет место геохимический вынос и накопление как питательных элементов (подвижные формы Р и N) так и тяжелых металлов (Ni, Zn, Си, РЬ и Сг), в пределах долинного комплекса на более низкие геоморфологические отметки. В отличие от водораздельных территорий и высоких террас, накопление элементов происходит в основном в нижних горизонтах профиля, за счет гидрогенной аккумуляции из грунтовых вод. При этом здесь отмечены значительные превышения ПДК и ОДК, отсутствующие с поверхности.

5. В связи с автоморфизацией верхних горизонтов почв пойм рек с зарегулированным стоком, значения магнитной восприимчивости в них приближаются к

139 значениям в автоморфных почвах водораздела. Более высокие значения отмечаются в загрязненных антропогенных горизонтах, меньшие—в близких к природным.

6. Для антропогенной трансформации почв долинных территорий характерны: наличие длительного этапа сельскохозяйственного использования, быстрая потеря генетических признаков природных почв при небольшом увеличении интенсивности воздействия, определяемая легким гранулометрическим составом и частым отсутствием развитого профиля. При включении участка долины в городскую среду на нем долгое время сохраняются близкие к природным разности, однако дальнейшее наступление города приводит к резкой потере почвой природных характеристик и формированию типичных почв урбо-ландшафтов.

7. В связи с повсеместным подтоплением загрязненными грунтовыми водами территорий пойм и низких террас в городе, строительство и другая хозяйственная деятельность в пределах всего долинного комплекса требуют дополнительных затрат на исследования профильного загрязнения почв и сопредельных сред, а так же укрепления конструкций и защиту коммуникаций от коррозии.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Варава, Ольга Александровна, Москва

1. Абакумова Г.М., Исаев А.А., Локощенко М.А., Шерстюков Б.Г. Тенденции изменения климата Москвы в конце двадцатого века // Природа Москвы. М.: Биоинформсервис, 1998. С. 39-49.

2. Аветов Н.А., Балабко П.Н. Типология пойм. Развитие взглядов и современное состояние проблемы.// Почвоведение №9, 1994, С.22-27.

3. Авилова К.В. Об охране живой природы Москвы / Охрана дикой природы №2(28), 2004.

4. Агаркова М.Г., Целищева JI.K., Строганова М.Н. Морфолого-генетические особенности городских почв и их систематика // Изв. Моск. ун-та. Сер. Почвоведение. 1991.№2. С.11-1

5. Александровский A.JL, Бойцов И.А., Кренке Н.А. Почвы и культурный слой Москвы: строение, история развития, география // Изв. РАН. Сер. геогр.1997. №3. С.82-94.

6. Алексеев А.О., Рысков Я.Г. Магнитная восприимчивость почв как показатель направленности и скорости развития степных ландшафтов в голоцене // Естественная и антропогенная эволюция почв. Сб. науч. Тр. Акад. Наук СССР, Пущино 1988.

7. Ананьева Н.Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв. М.: Наука, 2003. 223с.

8. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв./ Изд-во Моск. Ун-та 1962.

9. Бабанин В.Ф., Трухин В.И. и др. Магнетизм почв. Изд-во ЯГУ: Ярославль, 1995, 222 с.

10. Бабурев B.J1. Малые реки Каркас цивилизации// Малые реки России/ Сб.ст. РАН Ин-т Географии; Геогр. О-во РФ. Моск.центр. М., 1994.-250с.

11. Балабко П.Н. Микроморфологическая диагностика и рациональное использование пойменных почв восточно-европейской и западно-сибирской равнин. // дисс. На соискание ученой степени доктора биологических наук. Москва. 1991. 357с.

12. Балабко П.Н., Муромцев Н.А. Антропогенная трансформация пойменных почв Москворецкой поймы.// Тезисы: Проблемы антропогенного почвообразования. Международная конференция 16-21 июля 1997г. Москва. -С.12-15.

13. Беркович К.М., Гаррисон JI.M., Рулева С.Н. и др. Русловые процессы, антропогенные изменения русла нижней Катуни и их влияние на ландшафтыпоймы.// Эрозия почв и русловые процессы. Вып. 12. М. Изд-во Моск. Ун-та 2000, С. 151-157.

14. Беус А.А., Грабовская Л.И., Тихонова Н.В. Геохимия окружающей среды. М., «Недра», 1976, 248с.

15. Булатов В.И. Антропогенная трансформация ландшафтов и решение региональных проблем природопользования (на примере юга Зап. Сибири) // Диссертация на соискание степени доктора географ, наук в форме научного доклада. Иркутск. 1996.

16. Васильев Ю.С., Кукушкин В.А. Использование водоемов и рек в целях рекреации/ Монография. Ленинград. Гидрометеоиздат. 1988

17. Варава О.А., Прокофьева Т.В. Особенности почв городских речных долин на примере Москвы-реки // Вестник Московского университета / Серия 17, Почвоведение. 2007. №3. С 12-19.

18. Вендров С.Л.Жизнь наших рек / Л.,Гидрометеоиздат, 1986.-112с.

19. Водяницкий Ю.Н. Изучение тяжелых металлов в почвах. — М.:ГНУ Почвенный институт им. В.В.Докучаева РАСХН,2005.

20. Водяницкий Ю.Н., Васильев А.А., Власов М.Н. Гидрогенное загрязнение тяжелыми металлами аллювиальных почв г. Пермь / Почвоведение №11 2008, С. 1399-1408.

21. Геоэкология урбанизированных территорий. //Сборник трудов Центра Практической Геоэкологии. Под ред. В.В.Панькова, С.М.Орлова. М.: ЦПГ, 1996.108с.

22. Герасимова М.И., Строганова М.Н., Можарова Н.В., Прокофьева Т.В. Антропогенные почвы: генезис, география, ракультивация. Учебное пособие. Под редакцией академика РАН Г.В. Добровольского. Смоленск: Ойкумена, 2003.-268 с

23. Головина Е.Т. Почвы поймы реки Москвы и их использование.// Автореферат на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. Москва. 1957.

24. Гольева А.А. Изменение антропогенных ландшафтов вокруг городов.// Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения. Тезисы и доклады Всероссийской конференции. Т2. М.: Почвенный инст-т им. В.В.Докучаева РАСХН, 1998. -С.202-205.

25. Грачева Р.Г. Запись природной среды в годроморфных почвах. В сб. Память почв: почва как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий /отв. ред. В.О. Таргульян, С.В. Горячкин.- М.:Издательство ЛКИ, 2008. 106-127сс.

26. Двинский Э.Я. Кольца и радиусы Москвы.- Путеводитель.-М.-1986.-С.232-234

27. Дегтярев В.В. Антропогенные изменения гидрологического режима и русловых процессов рек. // Учебное пособие. Новосибирск. НГАС, 1994 -80с.

28. Дмитраков JI.M., Соколов О.А. Изменение пойменных почв при усилении антропогенной нагрузки.// Почвоведение №8, 1997. -С. 988-993.

29. Добровольский Г.В., Почвы речных пойм центра Русской равнины. Отв. Ред. Ковда1. B.А. М./МГУ, 1968.

30. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах (экологическое значение почв) М.: Наука, 1990. —261с.

31. Еремченко О.З., Москвина Н.В. Свойства почв и техногенных поверхностных образований в районах многоэтажной застройки г. Пермь./ Почвоведение, №7, 2005.1. C. 782-789

32. Жандаев М.Ж. Речные долины. Алма-Ата: Казахстан. 1984. -184с.

33. Зайдельман Ф.Р. Генезис и экологические основы мелиорации почв и ландшафтов: учебник. М.:КДУ, 2009. -720с.

34. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: Справочник: В 6 книгах/ Под ред. Э.К.Буренкова. М : Экология, 1995.

35. Иохельсон С.Б., Ровинский Ф.Я. Река Москва: чистая вода. Л.: Гидрометеоиздат, 1985.-152 с.

36. Каздым А.А. Техногенные отложения древних и современных урбанизированных территорий: палеоэкологический аспект.//Ин-т Геоэкологии РАН. М: Наука, 2006. 158с.

37. Каздым А.А. Вторичное минералообразование в древних антропогенно-измененных почвах Москвы. // Тезисы докладов 3 съезда докучаевского общества почвоведов. 11-15 июля 2000г., Суздаль., Книга 3.: Москва 2000.-С.239.

38. Каздым А.А. Техногенные минералы культурных слоев города. // Минералогия техногенеза 2001 / Российская академия наук. Уральское отделение. -С.40-61.

39. Климат, погода, экология Москвы /Под.ред. Ф.Я. Клинова //С-П Гидрометеоиздат 1995.-440с.

40. Культура средневековой Москвы: ист. Ландшафты: Т. 1: расселение, освоение земель и природная среда в округе Москвы XII-XIII вв./ отв. ред. Н.А. Кренке, С.З. Чернов. 2004.-447.

41. Кузнецов В.А. Геохимия речных долин (научные и прикладные аспекты исследований). Мн.: Наука и техника, 1986. - 303с.

42. Лазарева Н.В. Архитектурно-ландшафтная организация долин малых рек в городах (на примере малых городов Московской области). // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры. Москва. 1990

43. Лихачева Э.А. Экологические хроники Москвы. М.:Медиа-Пресс, 2007. 304с.

44. Лихачева Э.А., Насимович Ю.А., Александровский А.Л. Ландшафтно-геоморфологические особенности Москвы. // журнал Природа. №9, РАН, 1997. -С.4-18.

45. Лихачева Э.А., Тимофеева Д.А., Жидков М.П. Город-экосистема., изд. РАН Ин-т. географии. 1997.

46. Лихачева Э.А., Смирнова Е.Б. Экологические проблемы Москвы за 150 лет. Москва, 1994.

47. Лукашев К.И. Геохимические процессы миграции и концентрации элементов в биосфере. /Изд-во Белгосуниверситета им. В.Н. Ленина,Минск 1957.

48. Михалева А.Е., Виноградова Г.Н. Влияние антропогенной нагрузки на экологическое состояние поймы Оки в пределах Московской области.// Экологические аспекты природных и мелиоративных исследований. Труды ВНИИГиМ том 88., С.88-94.

49. Москва: геология и город/Гл. ред. В.И.Осипов, О.П. Медведев. —М.:' АО «Московские учебники и Картолитография», 1997. 400с.

50. Мячин И.И. Площади и улицы Москвы.- М., 1982;С.242-246

51. Никифорова Е.М., Лазукова Г.Г. Москва. Перовский район. // Экогеохимия городских ландшафтов. Изд. МГУ. 1995. С.57-90.

52. Обухов А.И., Лепнева О.М. Биогеохимия тяжелых металлов в городской среде. // Почвоведение 1989. №5. С.65-74.

53. Орлов М.С., Авилова К.В. Долины малых рек Москвы: прошлое, настоящее, будущее// Геоэкология урбанизированных территорий./Сб. тр. Центра Практической Геоэкологии Под ред. В.В.Панькова, С.М.Орлова М.: ЦПГ, 1996.-108с.

54. Перельман А.И. Геохимия: Учебник для геологических специализированных вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк., 1989. - 528с.:илл.

55. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта М.: Астрея-2000,1999.-768с.

56. Плеханова Л.Н., Демкин В.А. Древние нарушения почвенного покрова речных долин степного Зауралья. / Почвоведение, №9, 2005. С. 1102-1111.

57. Плеханова И.О. Трансформация соединений тяжелых металлов при увлажнении /Автореф. дисс. на соискание ученой степени д.б.н., М. 2008. 51с.

58. Почва. Город. Экология. М.: Фонд «За экономическую грамотность». 1997.-320с.

59. Почвоведение:учебник в 2т./ Под ред. В.А.Ковды, Б.Г.Розанова.М:Высш.шк., 1989

60. Почвы природных зон европейской части СССР (практическое руководство по учебной зональной практике по маршруту Москва-Крым-Молдавия)/ Афанасьева Т.В., Балабко П.Н., Востокова Л.Б., и др. -М.: Изд-во Моск. Ун-та. 1986. 103с.

61. Прокофьева Т.В., Седов С.Н., Строганова М.Н., Каздым А.А. Опыт микроморфологической диагностики городских почв// Почвоведение,2001,№7, с.879-890.

62. Прокофьева Т.В., Строганова М.Н. Почвы Москвы (почвы в городской среде, их особенности и экологическое значение). Серия Москва биологическая. — М.: ГЕОСДООЗ. -60с.

63. Пупырев Е.И. Три экологические проблемы мегаполиса Москва / Экология большого города: альманах. // Под. общ. ред. Х.Т. Якубова. Проблемы содержания зеленых насаждений и городских лесов в условиях Москвы. — Вып. 9. — М.: «Прима-М», 2004. 96с.

64. Раппопорт А.В., Антропогенные почвы городских ботанических садов (на примере Москвы и Санкт-Петербурга). // диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Москва, 2004. —160с.

65. Раппопорт А.В., Лысак JI.B., Прокофьева Т.В., Строганова М.Н. Особенности почв филиала Ботанического сада МГУ // Вестник Московского университета / Серия 17, Почвоведение. 2001 №3. С.26-32.

66. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. М.: Недра. 1990. 335с.

67. Саваренская Т.Ф. Архитектурно-планировочные вопросы формирования прибрежных территорий в городах расположенных у рек/ Автореферат диссертации на соискание степени кандидат архитектуры. М. 1964.-23с.

68. Савенко B.C. Химический состав взвешенных наносов рек мира/ М:ГЕОС, 2006. -175с.

69. Сауков А.А. Геохимия / Изд-во Наука 1966. -485с.

70. Сапрыкин Ф.Я. Геохимия почв и охрана природы / Геохимия, повышение плодородия и охрана почв. JL: Недра, 1984. - 231с.

71. Состояние зеленых насаждений в Москве (по данным мониторинга 1998 г.): Аналитический доклад/ Под. ред. к.м.н. Якубова Х.Г.//Издат. «Прима-Пресс-М»,-М.: 1999. -216с.

72. Состояние зеленых насаждений в Москве (по данным мониторинга 2004 г.): Аналитический доклад/ Под. ред. к.м.н. Якубова Х.Г.//ОАО «Прима-М».- М.: Стагирит-Н,2005. -200с.

73. Современные физические и химические методы исследования почв. // Под ред. Воронина АД. и Орлова Д.С. -М.: Изд-во моек. Ун-та, 1987. -204с.

74. Степанов A.JI, Манучарова Н.А., Смагин А.В., Курбатова А.С., Мягкова А.Д., Башкин В.Н. Характеристика биологической активности микробного комплекса городских почв./ Почвоведение, №8, 2005. С. 978-983

75. Строганова М.Н.,Агаркова М.Г. Городские почвы: опыт изучения и систематики (на примере почв юго-западной части г. Москвы) // Изв. Моск. ун-та. Сер. почвоведение. 1992.Ж7. С. 16-23.

76. Строганова М.Н., Мягкова А.Д., Прокофьева Т.В. Роль почв в городских экосистемах // Почвоведение, 1997,№1, с. 96-101.

77. Трифонова Т.А. Развитие бассейнового подхода в почвенных и экологических исследованиях./ Почвоведение, №9, 2005. С. 1054-1061.

78. Трофимов A.M., Котляков В.М., Селиверстов Ю.П., Пудовик Е.М. Проблема устойчивости в комплексных эколого-экономических исследованиях // Изв. РАН. Сер. геогр.1998.№3 С.7-13.

79. Чумаченко И.Н., Прошкин В.А. и др. Экспресс-метод оценки загрянения земель тяжёлыми металлами на основе картирования магнитной восприимчивости почв. // Агрохимичекий вестник, 1998, №1, с.33-35.

80. Чухров Ф.В. Коллоиды в земной коре // Изд-во Академии Наук СССР. Москва. 1955.671с.

81. Чухров Ф.В., Ермилова Л.П. Новые данные о керченитах //Вопросы геохимии и минералогии /Изд-во Академии Наук СССР. Москва. 1956. С. 158-175.

82. Шепелев А.И. Аллювиальное почвообразование в поймах рек таежной зоны западной Сибири (на примере поймы средней Оби) // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук. Новосибирск. 1999 С. 12-16.

83. Шепелев А.И., Росновский И.Н., Тюрин В.Н. Системный анализ и прогноз экологического состояния пойменных ландшафтов // Биологические ресурсы и природопользование. Сборник научных трудов. / Отв. Ред. Титов Ю.В. Сургут: Изд-во СугГУ. 2001 Вып.4 .111с.

84. Шепелев А.И. О методологии и методике исследования аллювиальных почв.// Сибирский экологический журнал, №4 1995 С.338-343

85. Шепелев А.И., Шепелева Л.Ф. Принципы эколого-хозяйственной оценки пойменных замель: почвенно-генетические аспекты.// Проблемы региональной экологии. Вып.5.- Томск: Изд-во «Красное знамя», 1995. -С.14-127.

86. Шишкина Н.Г., Востокова Л.Б., Балабко П.Н., Лукьянова Н.Н. Почвы речных долин и пойм лесной зоны Нечерноземья. // Лесопользование и воспроизведение лесных ресурсов. Научные труды. Вып.311. М.: МГУЛ. 2001. -С.10-15.

87. Шишкина Н.Г., Востокова Л.Б., Гончарова И.Б. Характеристика и рациональное использование почв поймы реки Северной Двины.// Научные труды. Совершенствование методов контроля лесопользования и состояния лесных экосистем. Вып.244, 1991, Москва С.55.

88. Шраг В.И. Пойменные почвы, их мелиорация и сельскохозяйственное использование. Россельхозиздат, Москва, 1969 -269с.

89. Экология крупного города (на примере Москвы) / Учебное пособие // Под. общей ред. д.б.н. А.А.Минина-М.: Изд-во «ПАСьВА», 2001. 192с.

90. Andreas Lehmann and Karl Stahr Nature and significance of anthropogenic urban soils / J Soils Sediments 7 (4) 247-260 (2007).

91. Burghard W Soils in urban and industrial environment. / Z Pflanzenernahrung und Bodenkunde 157, 1994, p.205-214.

92. BurghardW. Soils of Moskow and urban environment. Moskow., 1998., pp. 200-214.

93. Janusz Skalski. Perception of Vistula Valley landscape in Warsaw cultural elements. Balance and repletion process. // Annals of Warsaw Agricultural University / Horticulture, Landscape Architecture №20, 1999, pp. 135-142.

94. Helmut Meuser and Hans-Peter Blume. Characteristics and classifikation of antropojenic soils in the Osnabruck area, Germany. // Journal of Plant Nutrition and Soil Science №4,2001, pp. 351-358.

95. Hollis J. The classification of soils in urban areas.// Soils In The Urban Environments, ed. by P.Bullock and P.J.Gregory. Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1991; pp.5-27.

96. Kapicka A., Petrovsky E. et al. The influence of industrial immissions on the magnetic parameters of soils // Materials of congress in Thailand, 17th WCSS, 2002, pp.21301-21307.

97. Lorenz K. Preston CM, Kandeler E Soil organic matter in urban soils: Estimation of elemental carbon by thermal oxidation and characterization of organic matter by solid-state 13C NMR spectroscopy / Geoderma 130, 2006, p. 312-323.

98. Magiera Т., Strzyszcz Z. Using of field magnetometry in estimation of urban soil degradation. // Proceedings of First International Conference on soils of Urban, Industrial, Traffic and Mining area, vol.1, pp. 105-110.

99. Maria Morawska and Lida Dubis. Landscape evaluation of the upper Dniester valley.// Annals of Warsaw Agricultural University / Horticulture. Landscape Architecture №21, 2000, pp 185-193.

100. Norra S., Stuben D. Urban soils/ J Soil Sediments 3(4), 2003, p. 230-233.

101. Przemyslaw Wolski, Agata Cieszewska. A concept of landscape planning of small urban river valley. // Journal of water and land development №2, 1998, pp 47-61.

102. Walker P.H. and Coventry R.J. Soil profile development in some alluvial deposits of Eastern New South Wales. // Alluvial soils. / Van Nostrand Reinhold Soil Science series, 1987. pp. 192-204

103. M. Biasioli, E. Diaz-Barrentos,H. Grcman, L. Madrid, B. Vrscaj, and F. Ajmone-Marsan Soil properties and metals content in three southern European cities: LjubLjana, Sevilla, and Torino/ Materials of SUITMA in Cairo Egypt, 19-22 November, 2005, p.5.

104. Т. Latacz, W. Burghardt, and W. Kuttler Thermal and hydrological behavior of an urban anthropic regosol with strong stagnic properties/ Materials of SUITMA in Cairo Egypt, 19-22 November, 2005, p.8.

105. S.G. Lu, S.Q. Bai, and H.D. Shan Magnetic properties as indicator ofheavy metals pollution in urban soils / Materials of SUITMA in Cairo Egypt, 19-22 November, 2005, p.29.

106. Gerd Wessolek and Thomas Nehls Ecological properties of paved urban soils / Materials of SUITMA in Cairo Egypt, 19-22 November, 2005, p.68.

107. Vilmante Karlaviciene, Sigita Svediene, Danute Elena Marciulioniene, Peter Randerson, Mindaugas Rimeika, William Holand The impakt of storm water runoff on a small urban stream / J Soils Sediments 9, 2009, p.6-12.