CC BY
75
ЭКОЛОГИЯ, АГРОХИМИЯ
Известия ТСХА, выпуск 5, 2011 год
УДК 631.417.2
СОСТАВ ГУМУСА ПОЧВ г. МОСКВЫ (на примере САО и СЗАО)
В.Г МАМОНТОВ1, Ю.А. ОЗЕРОВ2, Л.П. РОДИОНОВА1
(1 Кафедра почвоведения, геологии и ландшафтоведения РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, 2 ГУП «Мосзеленхоз»)
Установлено, что антропогенно-преобразованные почвы городских ценозов Москвы характеризуются фульватно-гуматным или гуматным типом гумуса, высоким или средним содержанием фракции гуминовых кислот, связанных с кальцием, что не соответствует природным условиям гумусообразования и обусловливает неустойчивость органопрофиля городских почв к воздействию окружающей среды.
Ключевые слова: городские почвы, тип гумуса, фракции гуминовых кислот.
Органическое вещество оказывает разностороннее влияние на свойства и режимы почв, с его содержанием и качественными особенностями в значительной степени связано формирование почвенного плодородия. При характеристике органической части почвы используют широкий набор показателей, среди которых важное значение имеет состав гумуса.
При изучении пахотных почв и почв естественных ценозов различают групповой и фракционный состав гумуса. Считается, что групповой состав гумуса является функцией биохимической активности почвы и отражает специфику процесса гумификации в почвах различных типов. Фракционный состав характеризует распределение веществ, входящих в те или иные группы почвенного гумуса, по формам их связи с минеральными компонентами почвы [5]. К настоящему времени накоплен значительный объем информации, касающейся группового и фракционного состава гумуса целинных и залежных почв, а также почв с.-х. объектов [4]. Сопоставление данных фракционно-группового состава гумуса почв различных угодий и результатов, полученных в длительных полевых опытах, позволяет выявить особенности и направленность трансформации органической части почв под влиянием природных и антропогенных факторов и обосновать систему мероприятий по регулированию гумусового состояния почв агроценозов [2, 6].
Состав гумуса городских почв, являющихся довольно специфическим объектом, гораздо менее изучен. Городские почвы сохраняют черты зонального почвообразования только в пределах сравнительно ограниченных территорий, приуроченных к лесопарковым зонам, а в районах интенсивного освоения существенно трансформированы в результате человеческой деятельности. Более того исходная почва может
быть перекрыта довольно мощным культурным слоем. Так, в центральной части Москвы мощность культурного слоя на водоразделах составляет около 3 м, а в понижениях рельефа, существенно нивелированного к настоящему времени, достигает 15 м [1]. Искусственное происхождение имеет верхняя, наиболее гумусированная, часть почвенного профиля и в районах новой застройки, а также у реконструированных объектов (газоны, скверы и т.п.). Причем нередко основой для вновь создаваемой верхней части почвенного профиля служат органические материалы, сформировавшиеся в экологических условиях, резко отличающихся от условий городской среды. Например, для приготовления искусственного почвогрунта часто используется торф, образующийся в анаэробных условиях при переувлажнении. В окислительных условиях, характерных для городских почв, торф подвергается интенсивной минерализации, что обусловливает недолговечность искусственно созданного слоя и существенное изменение гумусового состояния почвы. В то же время в почвах городских ценозов состояние органического вещества имеет особую экологическую значимость. Активно способствуя инактивации разнообразных токсичных загрязняющих веществ, органическое вещество почвы выполняет защитную функцию по отношению к растительному покрову и почвенной биоте, что имеет важное значение для нормального функционирования городских экосистем.
Методика
Объектами наших исследований служили природные и искусственные ценозы в пределах северного и северо-западного административных округов г. Москвы: Лесная опытная дача (ЛОД), парки, скверы, газоны улиц и бульваров, междомовые территории. Почвенные образцы отбирали в начале, середине и в конце каждого объекта в 3-кратной повторности. В почвенных образцах определяли содержание органического углерода по методу Тюрина, состав гумуса — по методу Кононовой-Бельчиковой и оценивали некоторые параметры гумусового состояния почв [3].
Результаты
Согласно полученным данным, городские почвы могут очень существенно различаться между собой качественными особенностями гумуса, что во многом связано с преобразованием их под воздействием человека (таблица). Среди изученных объектов естественный почвенный покров в наибольшей мере сохранился на территории Лесной опытной дачи. Судя по величине отношения Сгк : Сфк, равной 0,86, при коэффициенте вариации 19% составляющие здесь основной фон почвенного покрова дерново-подзолистые почвы преимущественно имеют гуматно-фульватный тип гумуса. Наряду с этим могут встречаться и почвы с незначительным преобладанием гуминовых кислот (Гк) над фульвокислотами (Фк), т.е. с фульватно-гуматным типом гумуса. Величина негидролизуемого остатка равна 60,1% и при коэффициенте вариации 3% находится на рубеже между средним и высоким содержанием. Для почв ЛОД характерно очень высокое содержание «свободных» гуминовых кислот при очень низком содержании гуминовых кислот, связанных с кальцием, доля которых составляет всего лишь 6% от общего количества Гк.
Почвы остальных объектов в зависимости от типа гумуса, устанавливаемого на основании величины отношения Сгк : С.к, отчетливо разделяются на две группы.
Первую группу составляют почвы бульваров, сквера на 2-й Песчаной улице и газона по улице Народного Ополчения. Для них характерен тип гумуса, изменяющийся от гуматно-фульватного до фульватно-гуматного, что обусловлено высокой вариабельностью величины отношения Сгк : Сфк. Так, в почвах Коптевского буль-
Вариант Собщ*, % В % от Собщ. почвы Из общего количества гуминовых кислот, %
С веществ,* извлекаемых 0,1 н. Н2304 С веществ, извлекаемых смесью 0,1 М №4Р207+ 0,1 н. №0Н гумин* свободные и связанные с ^2°3 связанные с кальцием
Свыт Сгк Сфк СГк:Сфк*
Лесная опытная дача 2,91±0,23 7,5±1,8 39,9 18,4 21,5 0,86±0,17 60,1±1,7 94,2 5,8
Междомовые территории 1,46±0,37 2,7±1,1 30,1 19,1 11,0 1,74±0,17 69,9±1,7 51,1 48,9
Бульвар Генерала Карбышева 4,58±2,01 2,0±1,2 28,4 16,0 12,4 1,29±0,49 71,6±3,1 53,6 46,4
Коптевский бульвар 3,30±0,41 2,2±0,4 27,5 14,9 12,6 1,18±0,22 72,5±2,9 72,0 28,0
Тимирязевская улица 3,70±1,23 2,4±1,2 26,0 16,3 9,7 1,68±0,56 74,0±8,8 59,1 40,9
Улица Народного Ополчения 1,84±0,61 2,5±1,1 25,6 12,9 12,7 1,02±0,33 74,4±1,4 38,4 61,6
Сквер на Большой Академической улице 2,47±0,36 4,9±1,1 31,0 18,5 12,5 1,48±0,47 69,0±4,9 67,1 32,9
Сквер на 2-й Песчаной улице 3,88±1,49 2,5±0,9 28,2 12,8 15,4 0,83±0,21 71,8±3,4 85,1 14,9
Парк Дубки 3,65±0,39 3,6±1,0 28,8 18,0 10,8 1,67±0,29 71,2±3,7 96,4 3,6
* х±ЭД
вара коэффициент вариации этого показателя составил 18%, сквера — 24%, газона — 30%, бульвара Генерала Карбышева — 36%. Причем если у почв сквера среднее значение отношения Сгк : Сфк равно 0,83 и, как у почв ЛОД, соответствует гуматно-фульватному типу гумуса, то у остальных почв средние значения отношения Сгк : Сфк находятся в пределах 1,02-1,29 и отвечают фульватно-гуматному типу гумуса. Высокая вариабельность состава гумуса в значительной степени связана с искусственным происхождением верхней части профиля почв и обусловлена недостаточной гомогенизацией насыпного почвогрунта и качеством материала, использованного для его приготовления. Это отражается и на фракционном составе гуминовых кислот. Почвы Коптевского бульвара и сквера на 2-й Песчаной улице характеризуются высоким и очень высоким содержанием «свободных» гуминовых кислот, количество которых составляет 72 и 85% от суммы Гк соответственно. В почвах бульвара Генерала Кар-
бышева и газона по улице Народного Ополчения содержание «свободных» Гк среднее и низкое и составляет 54 и 38% от суммы Гк соответственно.
Исследуемые почвы заметно различаются между собой и содержанием Гк, связанных с кальцием. Если в почвах сквера на 2-й Песчаной улице и Коптевского бульвара их количество составляет 15 и 28% от суммы Гк и оценивается как низкое, то в почвах бульвара Генерала Карбышева и газона по улице Народного Ополчения содержание этой фракции Гк возрастает до 46 и 62%, достигая среднего и высокого уровня соответственно.
Все почвы первой группы характеризуются практически одинаковым и очень высоким содержанием гумина — 72-74% при коэффициенте вариации 2-5%.
Вторую группу составляют почвы междомовых территорий, газона по Тимирязевской улице, парка Дубки и сквера на Большой Академической улице. Для них характерно заметное преобладание гуминовых кислот над фульвокислотами, о чем свидетельствуют средние значения величин отношения Сгк : Сфк, варьирующие в пределах 1,48-1,74, что соответствует фульватно-гуматному типу гумуса. В большинстве случаев тип гумуса остается неизменным даже при высокой вариабельности величины отношения Сгк : Сфк. Так, в почвах междомовых территорий коэффициент вариации величины отношения Сгк : Сфк составил 9% и среднее значение Сгк : Сфк с 95%-м уровнем вероятности находится в интервале 1,51-1,91, в почвах парка Дубки — 16% и 1,38-1,96 соответственно. Коэффициент вариации величины отношения Сгк : С.к в почвах сквера существенно выше и составляет 30%, при этом среднее значение Сгк : Сфк находится в интервале 1,01-1,95. Таким образом, для этих трех объектов величины отношений Сгк : Сфк с учетом коэффициентов вариации не выходят за пределы значений, соответствующих фульватно-гуматному типу гумуса.
В почвах газона по Тимирязевской улице коэффициент вариации отношения Сгк : Сфк равен 32%, а доверительный интервал среднего значения этого показателя составил 1,12-2,24. В данном случае тип гумуса варьирует от фульватно-гуматного до гуматного.
Содержание фракции «свободных» гуминовых кислот в почвах междомовых участков и газона по Тимирязевской улице среднее, их количество составило 51 и 59% от суммы Гк. В почвах сквера и парка Дубки содержание «свободных» Гк достигает 67 и 96% от суммы Гк и соответствует высокому и очень высокому уровню. Содержание гуминовых кислот, связанных с кальцием в почвах парка Дубки, очень низкое — всего 4% от суммы Гк, в почвах остальных объектов варьирует в пределах 33-49% и соответствует среднему уровню.
Для почв этой группы, так же как и для почв, составивших первую группу, характерно очень высокое и практически одинаковое содержание гумина — 69,0-74,0% при коэффициентах вариации, изменяющихся от 2% (почвы междомовых участков) до 11% (почвы газона по Тимирязевской улице).
Содержание веществ, экстрагируемых 0,1 н раствором Н2804 так называемой «агрессивной» фракции, в исследованных городских почвах в целом невелико. Больше всего веществ этой фракции присутствует в дерново-подзолистых почвах ЛОД, где их среднее содержание составило 7,5% от общего углерода почвы, а с учетом коэффициента вариации, равного 1,8%, находится в интервале 5,7-9,3%. В почвах остальных объектов содержание кислоторастворимых органических веществ находится на более низком уровне. Их среднее содержание варьирует от 2,0% (почвы бульвара Генерала Карбышева) до 4,9% (почвы сквера на Большой Академической улице) от общего углерода почвы, а с учетом коэффициентов вариации, равных 1,2 и 1,1%, соответствует интервалу от 0,8-3,2 до 3,8-6,0%.
Таким образом, в пределах г. Москвы распространены почвы, характеризующиеся различным гумусовым состоянием. На внепойменных территориях, где в той или иной степени сохранился естественный почвенно-растительный покров, встречаются дерново-подзолистые почвы, имеющие преимущественно гуматно-фульватный тип гумуса с высоким и очень высоким содержанием фракции «свободных» гуминовых кислот. В районах, затронутых человеческой деятельностью, распространены почвы, органопрофиль которых не соответствует природным условиям гумусообразования. Особенно это касается искусственно создаваемых почв газонов, скверов и т.п., которые по содержанию и составу гумуса больше соответствуют почвам более южных регионов, формирующихся в зоне серых лесных почв и даже в черноземной зоне. Их характерной особенностью является фульватно-гуматный и даже гуматный тип гумуса наряду с повышенным содержанием фракции гуминовых кислот, связанных с кальцием. Несоответствие органопрофиля городских почв природной обстановке делает его неустойчивым к воздействию окружающей среды и способствует ускоренной деградации, что сопровождается ухудшением условий для произрастания растительности и функционирования почвенной биоты.
Библиографический список
1. Александровский А.Л. Почвы и культурный слой Москвы: строение, история развития // Проблемы антропогенного почвообразования. М., 1997. Т. 2. С. 196-199.
2. Кирюшин В.И. Экологизация земледелия и технологическая политика. М.: МСХА, 2000.
3. Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. М.: МГУ, 1981.
4. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Суханова Н.И. Органическое вещество почв Российской Федерации. М.: Наука, 1996.
5. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв. М.: Высшая школа, 2005.
6. Сычев В.Г., Шевцова Л.К. Влияние длительного применения удобрений на органическое вещество почв. М.: ВНИИА, 2010.
Рецензент — д. б. н. С.П. Торшин
SUMMARY
It has been discovered that anthropogenically transformed soils of Moscow urban coenoses are characterized by fulvic-humic or humic type of humus, and also by high or average humic acid fraction content related to calcium, which does not correspond to natural conditions of humus formation process and results in susceptibility of urban soils organoprofile to environmental influence.
Key words: urban soils, humus type, humic acids fractions.
Мамонтов Владимир Григорьевич — д. б. н., РГАУ — МСХА имени К.А. Тимирязева.
Озеров Юрий Александрович — ген. директор ГУП «Мосзеленхоз».
Тел. (495) 615-31-39. Эл. почта: [email protected]
Родионова Людмила Павловна — к. с.-х. н. Тел. (499) 976-16-17.
Эл. почта: [email protected]
