ТРАНСФОРМАЦИЯ ГУМУСНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ СТЕПНОЙ ЗОНЫ ЮЖНОГО УРАЛА ПОД ВЛИЯНИЕМ УРБАНИЗАЦИИ
TRANSFORMATION OF HUMYS STATUS OF SOILS OF SOUTHERN URAL STEPPES UNDER THE INFLUENCE OF URBANIZATION
И.В.Ложкин
I.V.Lozhkin
Оренбургский государственный педагогический университет
(460844, Оренбург, ул.Советская, 19)
Orenburg State Pedagogical University
(Sovetskaya ul. 19, Orenburg, 460844, Russia)
e-mail: ospu@ospu.ru
На основе комплексных почвенно-экологических исследований впервые для данной территории изучены закономерности трансформации гумусного состояния почв под влиянием урбаногенных нагрузок. Анализируются количественные параметры профильного распределения гумуса в почвах и техногенных поверхностных образованиях разных функциональных зон города. Выявлен сложный характер распределения гумусовых веществ в городских почвах и ряд существенных особенностей по сравнению с естественными зональными почвами региона.
On the basis of complex soil-environmental studies for the first time for the area studied patterns of transformation of organic matter status of soils under the influence of urbanization. Analyzed the quantitative parameters of profile distribution of humus in soils and technogenic surface formations of the different functional areas of the city. Revealed a complex distribution of humic substances in urban soils and a number of significant features in comparison with the natural zonal soils of the region.
Гумусное состояние почв является важнейшим фактором их нормального функционирования, отражая «саму сущность почвообразовательных процессов», как в естественных, так и в антропогенно-преобразованных ландшафтах. Значение гумуса для городских почв определяется не только его ведущей ролью в формировании почвенного плодородия (способности обеспечивать рост и развитие растений), но и как главного интегрального показателя экологического потенциала почв и общего уровня их устойчивости к влиянию различных техногенных воздействий. Городские почвы развиваются под воздействием тех же факторов почвообразования, что и естественные, но антропогенный фактор здесь становиться определяющим [2].
Целью нашей работы являлась оценка тенденций изменения гумусного состояния почв, формирующихся в специфических условиях городских экосистем. В ходе исследований было заложено более 20 полнопрофильных разрезов в различных функциональных зонах г.Оренбурга, проведено их морфологическое описание и произведен отбор почвенных проб для лабораторного определения комплекса важнейших физико-химических свойств. Помимо собственных данных использовались материалы (описания и аналитические данные по 70 разрезам) двух туров крупномасштабных почвенных исследований, проводимых институтом «ВолгоНИИгипрозем» в пределах пригородных хозяйств, входящих в черту города.
Основной фон исходного почвенного покрова города в пределах водораздельных пространств составляют черноземы южные с разной степенью карбонатности и солонцеватости, малогумусные, мало- и среднемощные. Мощность гумусовых горизонтов (А+АВ), составляя в среднем 30-40 см, испытывает значительные колебания, связанные чаще всего с морфологическими особенностями рельефа – его расчлененностью, крутизной, формой и экспозицией склонов. К вершинам и верхним частям склонов четко выраженных денудационных останцов и солянокупольных холмов приурочены неполноразвитые и эродированные, средне- и сильнощебнистые черноземы, гумусовые горизонты которых, как правило, не превышают 15-20 см.
В естественных (условно-ненарушенных) и слабонарушенных почвах города в наибольшей степени сохраняются региональные особенности гумусного состояния почв: минимальные (относительно других подтипов черноземов) значения содержания гумуса и мощности органопрофиля при их значительном колебании; аккумулятивный характер распределения гумуса с более резким его убыванием в нижней части; специфические для степного почвообразования черты фракционно-группового состава гумуса. Содержание гумуса в поверхностных горизонтах этой группы почв зависит главным образом от их гранулометрического состава: в глинистых и тяжелосуглинистых разновидностях – от 4,2 до 6%, в средне- и легкосуглинистых – от 2,5 до 4%, а в супесчаных не превышает 2%. В маломощных и в различной степени эродированных разновидностях эти показатели снижаются в среднем на 0,5-1,0%. Средние запасы гумуса в слое 0-50 см незначительны: от 230-240 т/га – в среднемощных до 100-150 т/га в маломощных и среднесмытых [4]. Отношение содержания Сгк:Сфк в горизонте А+АВ колеблется от 1,5 до 1,8 в неэродированных и от 0,5 до 0,8 – в средне- и сильносмытых. Вниз по профилю с уменьшением общего количества гумуса падает содержание гуминовых кислот. Во фракционно-групповом составе гуминовых кислот преобладает фракция 2 (гуматы кальция) – 45-60% от суммы ГК в верхней части профиля; доля прочносвязанных с полуторными оксидами и минеральной частью почв гуминовых кислот (фракция 3) колеблется в пределах 3-9% от Собщ., более или менее равномерно распределяясь по профилю. Для почв региона характерна также довольно значительная величина негидролизуемого остатка – 45-55% от Собщ. [6].
Анализ региональных материалов [3, 4, 6] свидетельствует о том, что в процессе сельскохозяйственного использования почв (значительные площади земель этой категории расположены в восточной и северо-восточной частях территории города), в них происходят направленные эволюционные изменения качественно-количественных показателей гумусного состояния. Длительное использование почв с применением экстенсивных почвозатратных технологий, недостаточные меры защиты от эрозии, привели к снижению абсолютного содержания всех групп гумусовых веществ и изменению структуры состава гумуса в сторону уменьшения количества гуминовых кислот и соотношения Сгк:Сфк в пахотных почвах по сравнению с фоновыми целинными аналогами.
Изменение основных параметров гумусного состояния искусственно созданных почв (урбаноземов и урботехноземов) носят разносторонний характер и зависят от множества факторов: функционального использования земель, генезиса и вещественного состава материала, слагающего почвенное тело, его возраста и других. Прежде всего, существенно усложняется строение гумусового профиля таких почв, наглядно отражающееся скачкообразными изменениями содержания гумуса по глубине (рисунок).
Рисунок. Распределение гумуса в основных типах почв г.Оренбурга
Искусственное образование почвоподобных тел урбаноземов, сопровождающееся перемешиванием материала горизонтов естественных почв, материнских пород и привнесением различных техногенных субстратов, существенно повышает (по сравнению с условиями нормального почвообразования) степень пространственной неоднородности распределения гумуса. Многообразие антропогенных воздействий и их сочетаний порождает практически неограниченное количество возможных вариантов распределения гумуса по профилю. Горизонты максимальных концентраций гумуса могут располагаться в любой части профиля, смещаясь при этом на значительную глубину. Так, в разрезе №6-01 (парк «Тополя»), максимальное содержание гумуса в профиле – 3,0% фиксируется на глубине 110-120 см, что практически никогда не наблюдается в естественных почвах района исследований (за исключением аллювиальных почв с погребенными гумусовыми горизонтами). Очевидно, такая «непредсказуемость» и «алогичность» перераспределения гумуса связана с произвольным смешиванием различных материалов в процессе их искусственного образования.
Обращает внимание относительно невысокие значения содержания гумуса в верхних горизонтах урбаноземов старых парков центральной части города – 1,5-3,6 %, что связано, главном образом, с их более легким механическим составом. В некоторых работах, посвященных изучению городских почв степной зоны [1], отмечается увеличение содержания гумуса в поверхностных слоях почв рекреационных (лесопарковых) территорий и изменение характера его распределения по профилю в сторону «лесного» типа накопления органического вещества, сопровождающееся перестройкой его качественного состава. Вероятно, можно предположить развитие подобных процессов и в условиях г.Оренбурга. Однако сегодня мы не можем дать их количественную оценку, в силу слишком короткого срока существования основных лесопарковых зон Оренбурга (25-35 лет; а старые парки центральной исторической части города за этот период неоднократно подвергались реконструкции, при которой почвенный покров подвергался значительным механическим нарушениям) и отсутствия фактического материала для сравнения. Естественно, подобные процессы могут протекать лишь в тех лесопарковых зонах, в которых не производится сбор и уничтожение листового опада растений, а он поступает в почву и вовлекается в биогеохимический круговорот веществ в системе «растения-почва».
Если оценивать изменение гумусного состояния почв с учетом функционального использования территории, то очевидно можно говорить о более высокой степени гумусированности урбаноземов по сравнению с фоновыми почвами, так как наибольшие площади городской территории занимают земли индивидуальной малоэтажной застройки с приусадебными участками, а также садово-огородные дачные массивы. Высокий уровень содержания гумуса в таких «огородных» почвах обеспечивается регулярным внесением органических удобрений или добавлением высокогумусного инородного почвенного материала, при котором его максимальные значения могут значительно превышать фоновые (до 8% и более).
Специфическим фактором увеличения количественных показателей и изменения качественного состава гумуса городских почв является нефтяное загрязнение, при котором повышается содержание органического углерода (нефть содержит 85-87% углерода) и битуминозных компонентов (липидной фракции гумуса) по всему почвенному профилю. Будучи вовлеченными в структуру почвенного гумуса, эти нефтяные компоненты могут составлять значительную долю в общем пуле органического вещества в почвах, особенно в условиях низкогумусных почв [5]. Однако состав и свойства такого «нефтяного» гумуса в составе городских почв изучены пока очень слабо. Примером таких «аномально высокогумусных» почв является разрез №14-01 – интрузем среднемощный по лугово-болотной почве, представляющий собой, с химической точки зрения, битуминозный солончак.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о сложной картине пространственного распределения и изменения во времени основных параметров гумусного состояния городских почв, что значительно усложняет проблему их изучения. В любом случае, роль гумуса в городских почвах чрезвычайно важна и требует постановки более детальных, желательно, прямых динамических (режимных) наблюдений в пределах эталонных объектов с разными типами техногенных нагрузок. Данные параметры, безусловно, должны входить в комплекс диагностических показателей экологического состояния городских почв, особенно при проведении различных мероприятий по озеленению городской территории.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: