2) порядок инсептисоли – это молодые почвы начального почвообразования с малым количеством диагностических горизонтов.
Сегодня почвоведы США обсуждают возможность выделения 13-го порядка (высший таксономический ранг) антпопогенных почв – Антросолей.
В Англии (1984) почвенная служба в нарушенных почвах выделяет почвы, созданные человеком (man-made soils) .
В Югославии (1986) в национальной классификации предложен раздел « поврежденные почвы: почвы, загрязненные химически, но не нарушены физически –АЭРОСОЛИ.
В основу выделения таксономических единиц почв Варшавской агломерации положены изменения биологических, физических, физико-химических и химических свойств почвы, произошедшие в результате воздействия города».
При картографировании почв Западного Берлина Blume (1989) были выделены три категории:
1)почвы закрытых поверхностей,
2)измененные почвы с естественной растительностью,
3)почвы на насыпных и перемешанных отложениях.
В легенде использовались традиционные названия, употребляемые для естественных почв внегородских территорий. В некоторых случаях –специальные, учитывающие специфическую ситуацию (некросоли- почвы кладбищ).
В классификационных подходах Германии (1994) антропогенно-измененные почвы составляют большую долю в почвенном покрове. В основе систематики техногенных и урбогенных почв лежит классификация насыпного материала- материнской породы для вновь образующихся почв. Такие почвы считаются слаборазвитыми и отнесены в группу РЕГОСОЛЕЙ. Со всем маломощные почвы (А до 5 см) названы СИРОЗЕМАМИ («незрелая земля»). Относятся они к классу АНТРОСОЛЕЙ.
Во Франции (1995) выделены АНТРОСОЛИ – трансформированные, искусственные, реконструированные.
Классификация и диагностика почв России, 2004
По ней антропогенно-преобразованные почвы идентифицируются в настоящее время только на уровне отделов (2 ранг) и рассматриваются как определенный этап естественной антропогенной трансформации .Для таксонов типового ранга предлагаются лишь критерии их выделения. Более подробная их систематика и диагностика требует дальнейших разработок.
Для городских территорий возможно наличие 2 отделом : Хемоземы и Химически-преобразованные почвы.
ХЕМОЗЕМЫ- диагностируются исключительно по химическим параметрам, а степень загрязнения оценивается как чрезвычайно опасная Трансформвция вещественного состава почв не вызывает морфологического профиля и не нарушает систему генетических горизонтов.
Химически-преобразованные почвы. Диагностируются по проявлению в профиле морфологических трансформаций, вызванных воздействием химически агрессивных веществ. При этом существенно преобразуются генетические горизонты.
В России используется классификация, предложенная в 1977 и дополненная впоследствии сотрудниками факультета почвоведения Строгановой, Мягковой и Прокофьевой. Классификация почв и почвоподобных тел разработана для городов южно-таежной зоны и основана на особенностях профильно-генетического строения почвенного профиля, а также на особенностях почвообразующих пород и поверхностных грунтов.
Вся поверхность в черте города авторами делится на 2 группы территорий:
1. Открытые, частично озелененные территории.
2.Закрытые (застроенные и заасфальтированные).
ТАБЛИЦА7.
В почвах других городов закономерности аналогичные.
Такие изменения в показателях гумусного состояния объясняются несколькими причинами:
1. Почвы всех городских ландшафтов подвергаются загрязнению соединениями углеводородной природы ( сажа, продукты неполного сгорания топлива, битумно-асфальтомыми смесями и т.д.), степень которого определяется многими факторами.
2. В ряде случаев ( урбаноземы) используется насыпной грунт, обогащенный органическим веществом (торфосмеси), отдельные слои культурного слоя содержат биологически активные вещества (гумус, азот, фосфор, зольные элементы). Как отмечает Ягодин, по содержанию питательных элементов городской мусор, используемый в качестве насыпного грунта, приближается к навозу.
3.Почвы части участков (газоны, придорожные и домовые участки) подвергаются определенному уходу со стороны человека (внесение удобрений, полив, посев злаковых травосмесей) приводят к изменению структуры и биохимического состава биомассы. Последующая гумификация растительных остатков при нейтральной рН или просто менее кислой способствует накоплению гумуса и закреплению его в корнеобитаемых горизонтах.
4.В лесопарках и парках городов происходят изменение растительности. В городах таежной зоны древесные хвойные породы постепенно вытесняются лиственными. Но наибольшему изменению подвержен травяный ярус: в нем появляются более южные виды –злаки, особенности функционирования которых и приводит к обогащению почвы гумусом. В городах степной зоны смена естественной степной растительности на древесную , а также рекреация способствуют обеднению гумусом верхних горизонтов почв.
Исследованиями студентов нашей кафедры показано, что в городских ландшафтах по сравнению с природными существенно меняется групповой состав травяной растительности: исчезают бобовые и разнотравье, доминирующими становятся злаки. В травяных экосистемах г. Москвы последние достигают 87% по сравнению с 66% в естественных условиях.
В лесопарках в травяном ярусе доля злаков и рудеральных видов возрастает по мере усиления степени рекреационной нагрузки. Если в условно ненарушенных лесных ЭС Москвы и Королева она составляла 10-14%, то на участках со средней степенью дигрессии– 32-93%.
Запасы биомассы в травяных ЭС Москвы по сравнению с контролем снижаются более чем в 1,5 раза, а травяного яруса в лесных - на 10-30%. Отмечается тенденция выравнивания продуктивности трав, а величина порядка 80-90 ц/га становится преобладающей в травяных ЭС, а 30-40 ц/га – в лесных.
Чем выше уровень урбанизации, т.е. чем древнее и крупнее город, тем меньший объем биомассы формируется травяной растительностью в лесных ЭС. В Москве – это 30 ц/га, а Королеве и Брянске – более 40.
В структуре биомассы трав в 2-4 раза возрастает доля корней, максимально - в лесных экосистемах Москвы, подверженных рекреации, где соотношение надземной части к подземной возрастает до 1:7. Как отмечала Гришина, увеличение доли корней в структуре биомассы трав является ответной реакцией на ухудшение условий произрастания.
Травы в городских условиях аккумулируют в биомассе в 1,5-3 раза больше зольных элементов по сравнению с природными аналогами, особенно в надземной части. Существенное влияние на это оказывает не столько вид травяной растительности, сколько место их обитания (ЭГЛ).
Оценка запасов зольных элементов в городских травяных ЭС, которые варьируют от 520 до 680 кг/га , свидетельствует о достаточно высоком уровне их накопления, скорее характерном для травяных экосистем степи. Травяный ярус лесных ЭС г. Брянска аккумулирует до 350 кг/га зольных элементов. Связано это с разным уровнем поступлением на поверхность почвы городской пыли, содержащей карбонаты кальция и магния, которые впоследствии и вовлекаются растениями в биологический круговорот (БК), что доказано увеличением содержания этих элементов в золе трав.
Зольность биомассы травяного яруса парково-рекреационных ландшафтов зависит от степени урбанизации. В Брянске и Королеве она на 1-3% ниже, чем в Москве. Рекреационная нагрузка приводит к снижению зольности в надземной и увеличению в подземной части растений.
Принимая во внимание изменение объема, качества органических остатков и микробных сообществ в почвах городов можно предположить иные пути трансформации их в гумусовые соединения, качественно отличающиеся от зональных
Качественный состав гумуса
По сравнению с природными аналогами в городских почвах изменяется и качественный состав органического вещества. Хотя данные по этой проблеме в литературе единичны и, в основном, касаются почв городов таежной зоны.
1. Тип гумуса. Отмечается, что гумус в городских почвах становится более гуматным по сравнению с дерново-подзолистыми почвами. В верхних горизонтах или слоях собственно городских почв (урбанозёмах) отмечается преобладание гуминовых кислот (Сгк/ Сфк 1,0-1,7), в нижней части профиля гумус характеризуется фульватно-гуматным составом ( Сгк : Сфк = 0,6-0,9).
Почвы городских парков и лесопарков по типу гумуса ближе к природным дерново-подзолистым почвам, хотя в них также отмечены изменения в строну большей гуматности гумуса: отношение Сгк/Сфк в среднем составляет 0,90.
В радиальном направлении от периферии города к его центру прослеживается довольно четкая закономерность увеличения гуматности гумуса в горизонтах А и АЕ.
Для почв г. Ростова-на-Дону Безуглова получила обратные данные: гумус в поверхностных горизонтах почв парков становится более фульватным по отношению к почвам внегородских территорий.
2. Изменяется и фракционный состав гумуса почв, функционирующих в городских условиях. По отношению к природным аналогам в почвах Москвы прослежено снижение доли «свободных», наиболее подвижных ГК и увеличение - ГК « связанных с кальцием». Причем, чем выше степень городского «прессинга», тем более значительные изменения . Например, в почвах лесопарков содержание 2 фракции ГК около 33%, а газонов – 41%.
В почвах городов степной зоны прослежены обратные закономерности.
3.Оптическая плотность ГК. Это уникальные данные, получены студентами нашей кафедры Сементовской и Лемкиным, они свидетельствуют о степени зрелости гумусовых кислот. Для почв парков и лесопарков г. Москвы установлены более высокие Кэкстинции (0,080) , а для урбаноземов (0,030-0,040) по отношению к зональным почвам (0,049). Это свидетельствует об увеличении доли ароматического ядра в составе молекул ГК в первом случае и более простом строении их во втором. Связаны эти различия с тем, что в почвах парков и лесопарков изменения растительности, почвенной биоты, гидротермических характеристик приводит к изменению биохимического состава органических остатков, иным путям их трансформации в гумус по сравнению с природным процессом и формированию ГК, приближающихся по этой характеристике к почвам более южных районов. В урбаноземах же значительная доля ГК образуется при трансформации органического вещества вносимых торфосмесей и органических загрязнителей, имеющих соответственно и более простую структуру.
Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют о смещении реакции среды городских почв в нейтральную и даже щелочную сторону.
Величина рН и амплитуда изменений зависят от целевого использования территории, степени рекреационной нагрузки, местоположения относительно центра города и природной зоны, в которой расположен город.
Причины данного явления следующие:
1. Поступление на поверхность почвы городской пыли, содержащей карбонаты кальция и магния, поступающие в ландшафты при деятельности строительных предприятий высвобождающиеся из строительный растворов, цемента. Расчеты показывают, что в Москве на 1м2 ее поступает от 20 до 1000 мг городской пыли.
2. Второй причиной является высвобождение кальция под действием осадков, обогащенных СО2 из различных обломков строительного мусора (карбонаты переходят в гидрокарбонаты, являющиеся гидролитически щелочным соединением.
3.Определенная роль принадлежит и последствиям применения противогололедных соединений (NaCl, CaCl2, MgCl2).
4.Применение извести при закладке зеленых насаждений и устройстве газонов.
Кислотность почв лесопарков и парков г. Москвы снижается в среднем по профилю на 0,3-1,0 рН, а ее распределение выравнивается и становится практически равномерным. Основной причиной является поступление на поверхность почвы пыли, содержащей кальций («окарбоначивание» ландшафтов по Касимову), мигрирующей впоследствии с нисходящими токами влаги.
Почвы лесопарков городов степной зоны (г. Ставрополь и Якутск) в целом по профилю становятся менее щелочными (рН снижается с 7-8,5 до 6,5-8,0). Это может быть обусловлено изменениями водного режима и нисходящей миграцией карбонатов.
Собственно городские почвы (урбаноземы) имеют более высокие значения рН и характеризуются отличным от природного типом его распределения по профилю.
В городах степной зоны это также характерно для почв газонов, дворов и обочин дороги. Значения рНвод таких почв обычно выше (на 0,3-3 рН), а профильное распределение становится или более равномерным, или имеет и в верхней части профиля второй максимум значений рН. Это связано в основном с высвобождением кальция из различных обломков строительного мусора, нарушением природной закономерности залегания обогащенных карбонатами горизонтов, последствиями применения антигололедных соединений.
Исследование рН в корнеобитаемых горизонтах почв городов лесной и лесостепной зон фиксирует сдвиг в нейтральную сторону на 0,2-2,2 единицы . Причем , чем крупнее город, тем более высока амплитуда и статистическая достоверность изменений.
Интересны картографические работы по почвенному покрову г. ИНОВРОЦЛАВА (Польша). Реакция среды городских почв по сравнению с естественными дерново-подзолистыми почвами возросла на 2,5-3,5 единицы, в среднем составив 7,6. Почвы со слабощелочная рН занимают 55% городской территории, нейтральную – имеют 30%, а в 15% случаев рН поднимается до значений 8-9. Такое интенсивное щелочное воздействие на поверхностные горизонты почв связано с деятельностью заводов по производству стекла и соды.
Величина смещения реакции среды определяется и принадлежностью территории к ЭГЛ. В почвах Москвы максимально рН возрастает на ПМУ (на 2-2,7 ед), а минимально в лесопарках (на 0,8-1). Это связано с различным уровнем и химическим составом соединений в атмотехногенной пыли. В лесопарках на 1 м2 выпадает в 6-30 раз меньше пыли , чем в селитебно-транспортных ландшафтах. Концентрация кальция в ней может превышать фоновые в 22 раза, а натрия – до 100 раз. Последнее особенно существенно проявляется на ПМУ, как последствие применения антигололедных соединений.
Аналогичные закономерности проявляются в почвах г. Королева (лесная зона) и Ульяновска (лесостепная зона). В Ставрополе прослежена лишь тенденция некоторого повышения рН в почвах ПМУ (на 0,5 ед. рН) и снижения – в лесопарках. В Якутске фиксируется тренд подщелачивания на 0,5 ед. всех городских почв.
Установлено, что по мере приближения от периферии Москвы к центру значения реакции среды постепенно возрастают во всем корнеобитаемом слое и достигают 6-8 в зависимости от типа ЭГЛ. Обусловлено это влиянием степени запыленности атмосферного воздуха, которая в этом же направлении возрастет по отношению к фону от 2 до 10 раз. В Ульяновске прослеживается та же закономерность.
Значительные работы проведены по исследованию вариабельности рН. Она существенно возрастает, особенно в срединной части города г. Москвы и на участках с низкой антропогенной нагрузкой (парки).