| |
|
|
|
| |
| №2, 2007: Экологическая оценка и картографирование |
<< Содержание номера
<< Архив
[RUS] / [ENG]Экологическая оценка и картографирование
О.В. Решоткин, О.И. Худяков. Экологические особенности почв городских парков
Рассматриваются особенности почв, формирующихся в условиях городского паркового биогеоценоза. Выявлены закономерности изменения свойств бывших пахотных серых лесных почв под влиянием урбанизации, древесных пород и луговой растительности.
В последние десятилетия, как в нашей стране, так и за рубежом значительно усилился интерес к проблемам состояния почв в условиях города [1–5]. При этом исследователей интересуют, как правило, наиболее антропогенно измененные городские почвы – урбаноземы, которые отличаются от ненарушенных почв естественных биогеоценозов. Значительно меньше внимания уделяется почвам бульваров и парков, расположенных в центре городов, хотя они выполняют очень важные экологические функции в городских экосистемах.
По сравнению с природными условиями на урбанизированных территориях происходит значительное изменение всех факторов почвообразования (почвообразующих пород, климата, рельефа, растительности). В городах антропогенное воздействие становится преобладающим над естественными факторами почвообразования, формируя в новых экологических условиях специфические типы почв и почвоподобных тел [6].
Целью данных исследований является изучение пространственной организации и особенностей развития серых лесных почв в условиях паркового биогеоценоза г. Пущино.
Объекты и методы исследований. Исследования проводились на территории г. Пущино Московской области. Пущино с населением около 20 тыс. человек относится к категории малых городов Подмосковья. Отличительным признаком г. Пущино, построенного как научный центр, является отсутствие или малое количество основных загрязнителей всех городов – промышленных предприятий и автотранспорта. Тем не менее, и здесь в почвенном покрове наблюдаются признаки урбанизации.
В качестве объекта исследований нами был выбран биогеоценоз “Зеленой зоны” г. Пущино. “Зеленая зона” представляет собой городской парк, расположенный в центральной части города между двумя его главными улицами – Институтской и проспектом Науки. Парк заложен на выровненном водораздельном участке. Его длина составляет около 1800 м, а ширина – немногим более 100 м. С момента своего создания парк имеет большую рекреационную ценность и служит основным местом отдыха жителей города.
Посадка насаждений в “Зеленой зоне” происходила на бывшей пашне одновременно со строительством города. Деревья посажены квадратно-гнездовым способом. Расстояние между деревьями в ряду и между рядами около 4,5 м. Насаждения парка разновозрастны, преобладающий возраст деревьев в западной части составляет 35 лет, а в восточной – 15–25 лет.
Видовой состав древесных пород представлен как местными видами, так и интродуцентами, такими как ель колючая, туя западная, каштан конский, тополь бальзамический. Среди лиственных пород преобладают береза бородавчатая, липа мелколистная и дуб черешчатый, а среди хвойных – сосна обыкновенная и лиственница европейская. Значительную площадь занимают также открытые участки, занятые луговой растительностью.
Через “Зеленую зону” в разных направлениях проложена густая сеть грунтовых дорожек и троп, а также дорожек с асфальтовым и бетонным покрытием.
Для морфологического описания и характеристики физических и химических свойств почв в основных древесных и луговых парцеллах закладывались почвенные разрезы. Всего было заложено 34 разреза. В древесных парцеллах разрезы закладывались на расстоянии 1,5 м от ствола. Кроме того, разрезы были заложены под грунтовыми дорожками в посадках березы, лиственницы и липы и под асфальтовой дорожкой в посадках ели.
Во всех почвенных разрезах из каждых 5–10 см по слоям на глубину до 60–70 см отбирались почвенные образцы для последующих лабораторных анализов. В почвах определялись следующие характеристики: гранулометрический состав, плотность сложения, запасы влаги, pHH2O, содержание гумуса.
В качестве фона для сравнения почв городского паркового биогеоценоза с естественными серыми лесными почвами под лесом и пахотными использованы данные, полученные В.М. Алифановым [7].
Результаты и обсуждение. Проведенные исследования показали, что в результате развития бывшей пахотной серой лесной почвы в условиях изученного городского паркового биогеоценоза формируются, по крайней мере, три группы почвенных профилей.
К первой группе нами отнесены почвы, формирующиеся в условиях луговых парцелл. Они имеют набор генетических горизонтов, включающий горизонты Ad, А1, A2Bh, Вt1 и Вt2. За 35-летний период развития бывшей пахотной почвы в режиме парковой луговой злаково-разнотравной парцеллы сформировалось два верхних горизонта Ad и А1. Они хорошо выделяются по морфологическим свойствам. Нижележащие же горизонты идентичны естественным фоновым почвам, профиль которых составлен из горизонтов O, А1, А1А2, A2Bh, Вt1 и Вt2.
При строительстве дорог часть профиля почвы была изъята, и на поверхности оказался горизонт Вt1. Верхняя часть горизонта, формируясь в условиях луговой парцеллы, превратилась в хорошо гумусированный дерновый горизонт, и в настоящее время профиль этой скальпированной почвы включает горизонты Ad, Вt1 и Вt2.
Вторая группа профилей почв включает почвы, развивающиеся в условиях различных древесных парцелл. Эта группа делится на три подгруппы. Первая характеризуется развитием бывшей пахотной почвы приведшим к формированию морфологического профиля типа: O–Ad–А1–А1A2–A2Bh–Вt1–Вt2, то есть к формированию новых верхних горизонтов O, Ad, А1 и А1A2 при сохранении нижней части профиля, начиная с горизонта A2Bh. К этой подгруппе относятся почвы березовой, дубовой, сосновой и лиственничной парцелл.
К этой же подгруппе профилей следует отнести и почву липовой парцеллы, отличительной особенностью профиля которой, является формирование верхних хорошо гумусированных горизонтов Ad, А1 и A1, в которых отсутствует кремнеземистая присыпка. Следовательно, по набору генетических горизонтов в верхней части профиля почва липовой парцеллы также отличается от фоновой почвы. Нижележащие горизонты A2Bh, Вt1 и Вt2 вполне идентичны фоновым почвам.
Вторая подгруппа характеризуется наличием насыпных и погребенных горизонтов. К этой подгруппе относятся почвы тополевой и каштановой парцелл. В профилях почв этих парцелл ниже горизонта Ad выделяется слой насыпного грунта, привнесенный при планировке территории. Под насыпным грунтом был погребен горизонт А1, который представляет собой бывший пахотный горизонт. В почве под тополевой парцеллой слой насыпного грунта достигает 20 см, а в почве каштановой парцеллы – 40 см. В почвах этих парцелл ниже слоя насыпного грунта отмечается весь набор генетических горизонтов, соответствующий набору генетических горизонтов бывшей пахотной почвы. Таким образом, в результате антропогенеза изменилась мощность профиля почв, образовались насыпные и погребенные горизонты.
К третьей подгруппе относятся профили почв, которые как по набору генетических горизонтов, так и по их свойствам, оказались идентичными профилям зональных почв. Это почвы еловой и туевой парцелл, в профиле которых набор генетических горизонтов представлен горизонтами O, A1, A1 (А1A2), A2Bh, Вt1 и Вt2. Формирование бывшей пахотной серой лесной почвы в условиях еловой и туевой мертвопокровных парцелл привело к восстановлению профиля почвы, характерного естественным зональным почвам.
Третью группу профилей составляют почвы, измененные деятельностью человека. К этой группе относятся урбаноземы, экраноземы и почвы грунтовых дорожек. Отличительной особенностью экраноземов является замена верхних суглинистых горизонтов слоями асфальта, щебня и песка. Почвы грунтовых дорожек отличаются наличием верхнего переуплотненного горизонта А1плотн. Ниже переуплотненного горизонта сформировался горизонт А1A2 с обильной кремнеземистой присыпкой.
Физические и химические свойства бывших пахотных серых лесных почв в условиях городского паркового биогеоценоза изменились в разной степени в зависимости от вида-эдификатора и хозяйственной деятельности (табл.).
Анализ гранулометрического состава почв парковых парцелл показывает достаточно заметные изменения в содержании и распределении гранулометрических фракций по профилю почв. Например, почвы липовой и тополевой парцелл в верхних горизонтах имеют легкосуглинистый гранулометрический состав (содержание фракций физической глины в этих почвах менее 30%), а почвы луговой и еловой парцелл – среднесуглинистый.
Столь широкое изменение гранулометрического состава почв в парковых парцеллах по отношению к гранулометрическому составу пахотной почвы объясняется антропогенным воздействием на почвы. В процессе перепланировки территории города эрозионные полосы бывшей эродированной пашни перед посевом трав засыпались грунтом. В одних случаях засыпка понижений была проведена верхним слоем снятой почвы, а в других случаях сильно эродированные участки засыпались тяжелым суглинком.
Необходимо отметить, что до настоящего времени на территорию парковых парцелл привносятся песчаные фракции. В зимнее время городские коммунальные службы посыпают проезжую часть дороги песком, а затем этот песок переносится с проезжей части снегоуборочной техникой вместе со снегом после каждого снегопада. Песком посыпаются и пешеходные дорожки, в результате чего почвы под ними имеют опесчаненный гранулометрический состав.
Во всех изученных почвах городских парковых парцелл произошло разуплотнение верхних горизонтов относительно пахотной почвы. Изменение плотности верхних горизонтов почв парковых парцелл связано с формированием хорошо скрепленного корнями травянистых растений дернового горизонта и накоплением гумуса. В почвах под грунтовыми дорожками под влиянием рекреационной нагрузки, напротив, произошло увеличение плотности сложения.
По величинам запасов влаги в слое 0–50 см все выделенные почвы парковых парцелл можно разделить на три группы. Первую группу составляют почвы с высоким содержанием влаги (более 150 мм). Это почвы луговой и липовой парцелл. Содержание влаги в почвах этих парцелл несколько выше, чем в естественной лесной почве.
Во вторую группу нами отнесены почвы парковых парцелл с запасом влаги ниже, чем в естественной лесной почве. К таким почвам относятся почвы березовой, сосновой и дубовой парцелл.
Третью группу составляют почвы парцелл, в которых содержание влаги в слое 0–50 см составляет менее 105 мм, что значительно ниже, чем в естественной лесной почве. Это почвы еловой, лиственничной и тополевой парцелл. Запасы влаги в почвах этих парцелл значительно ниже не только по сравнению с естественной лесной почвой, но и по сравнению с пахотной почвой. Это объясняется спецификой водного режима растений-ценозообразователей.
Проведенные исследования показали, что в условиях городского паркового биогеоценоза нарушается внутрипочвенный боковой сток. Так, например, мы можем наблюдать, как в почву луговой разнотравно-злаковой парцеллы вложены почвы елово-мертвопокровной и березовой парцелл и почва грунтовой дорожки, нарушающие ее гидрологическое состояние. В результате образуется своеобразное чередование ареалов повышенного содержания влаги в почве луговой парцеллы с ареалами пониженного содержания влаги в почвах елово-мертвопокровной, березовой парцелл и грунтовой дорожки.
Анализ гидрологического состояния почв различных парцелл городского паркового биогеоценоза показывает большое разнообразие в содержании влаги в зависимости от вида-эдификатора. Даже в пределах условно выделенных нами трех групп парковых парцелл каждый эдификатор изменяет гидрологическое состояние почв, создавая анизотропную структуру гидрологического состояния почв городского паркового биогеоценоза.
Содержание гумуса в верхнем горизонте парковых почв за 35-летний период увеличилось по сравнению с пахотными почвами с 2–3 до 4,5–7%. Очень важно отметить, что увеличение содержания гумуса в почвах произошло только в верхнем слое 0–20 см. Начиная с глубины 20 см и ниже содержание гумуса мало отличается по своим значениям от пахотных серых лесных почв.
По нашему мнению накопление гумуса в парковых почвах за столь короткое время связано с луговым процессом почвообразования. С позиций водного режима луговость объясняется формированием подперто-подвешенной влаги в слоистых почвогрунтах. Так в почве луговой парцеллы отмечается три слоя различного гранулометрического состава. Верхний 0–5 см слой представлен легким суглинком. Толщу 5–50 см слагает средний суглинок, а на глубине 50–60 см отмечается тяжелый суглинок. Аналогичный набор отложений по гранулометрическому составу отмечается в почве липовой парцеллы. В почве тополевой парцеллы выделяется двухчленная слоистость, выполненная легким и средним суглинком, а в почве еловой парцеллы среднесуглинистая толща подстилается на глубине 50–60 см тяжелым суглинком. В почвах грунтовой дорожки отмечается четырехчленная слоистость, причем происходит последовательная смена слоев по гранулометрическому составу от супеси до тяжелого суглинка на глубине 50–60 см.
Именно в слоистых почвогрунтах формируется эффект «жоменовых» цепочек, эффект водонепроницаемого экрана, способного удерживать влагу на границе раздела различных по гранулометрическому составу слоев суглинка, песка, щебня и др. А.А. Роде [8] отмечал, что двучленность породы при нормальном увлажнении создает повышенную влажность, а дополнительно задерживаемое количество влаги обладает большой подвижностью и поэтому высокой доступностью для растений. К луговому характеру влагосодержания в парковых почвах необходим еще и приход органического вещества в почву с корневыми системами и листовым опадом.
Другой, не менее важной, причиной формирования лугового типа водного режима в почвах городского паркового биогеоценоза является обустройство территории города коммуникациями, проезжими дорогами и тротуарами. При строительстве городских коммуникаций вместо изъятого грунта в почву привносятся строительные отходы, песок, щебень, различные бетонные конструкции, асфальтовые и бетонные покрытия, нарушающие вековые потоки поверхностного и внутрипочвенного стока. Резкое затруднение поверхностного и внутрипочвенного стока построенными коммуникациями снижает миграцию влаги в почвах парковых парцелл и всего городского паркового биогеоценоза.
В исследуемых почвах паркового биогеоценоза наблюдается широкое варьирование значений pH. Наиболее низкие значения pH отмечаются в почвах еловой, сосновой, лиственничной и туевой парцелл. В почвах луговых парцелл реакция среды приближается к нейтральной, а в почве липовой парцеллы она сдвинулась в слабощелочной интервал. Наиболее высокие значения pH наблюдаются в почвах грунтовых дорожек и, особенно в урбаноземах и экраноземах, которые имеют щелочную реакцию среды. В городских почвах высокие значения pH связываются с попаданием в почву антигололедных реагентов и строительно-бытового мусора, изменяющих кислую pH среды на щелочную, губительную для древесной растительности.
Заключение. Почвы парцелл паркового биогеоценоза г. Пущино представляют собой современную стадию хозяйственного использования серых лесных почв. Обустройство г. Пущино с формированием парка “Зеленая зона” резко изменило морфологическое строение бывших пахотных серых лесных почв. На современном этапе каждый вид-эдификатор (древесная порода) формирует строго определенный характер морфологического строения почвы и только в туевой и еловой парцеллах, за 35-летний период сформировался профиль почвы, аналогичный зональной серой лесной почве.
Особую группу почв представляют собой почвы грунтовых и асфальтовых дорожек. Строительство коммуникаций потребовало внесения в тело дорог привезенного грунта, который резко изменил характер процессов почвообразования, в результате нарушился внутрипочвенный и поверхностный сток не только почв различных парцелл, но и всего паркового биогеоценоза г. Пущино. В почвах изученных парцелл резко изменилась динамика влаги, а водный режим с промывного сменился на застойный. Застойный режим влаги, с одной стороны, приводит к развитию глеевых процессов в почвах различных парцелл, а с другой стороны – способствует развитию процессов аккумуляции загрязняющих и других экологически вредных химических веществ. Характерный тому пример – это увеличение pH среды в почвах до щелочных значений. Появление щелочной реакции в почвах городского паркового биогеоценоза – это первый предвестник так называемой «аридизации» почвы, в условиях которой резко замедляется прирост деревьев, появляются сухие сучья и неизбежна гибель деревьев.
<< Содержание номера
<< Архив
Дата последнего обновления: 18:58:40/24.02.24
|
|
 |
| |
|
| |
|
|
|
| |
|
|
|
| |
 |
ИАА "Информ-Экология" |
|
 |
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Министерство природных ресурсов Российской Федерации |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Счётчик |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
|
