Результаты и обсуждения

Морфолого-генетические особенности исследуемых почв

Исследованные почвы по морфологии и другим свойствам делятся на антропогенно-преобразованные естественные почвы и почвы, профиль которых был сконструирован человеком.

Антропогенно-преобразованные естественные почвы. Примером одной из таких почв является дерново-подзолистая урбо-стратифицированная почва парка им. И. В. Бабушкина (разрез 5/14). Верхние горизонты преобразованы человеком, в них содержится строительный мусор: обломки кирпича, осколки керамических изделий и угольки. Нижняя толща антропогенных включений не содержит и представляет собой естественную последовательность генетических горизонтов дерново-подзолистой почвы, залегающих на ленточных глинах. В текстурном горизонте присутствуют гумусово-глинистые кутаны и железистые новообразования.

Другой пример антропогенно-преобразованной естественной почвы (разрез № 61/15) находится в парке Есенина (около ст. м. Дыбенко). Это дерново-подзолистая глееватая стратифицированная. В отличие от почвы парка им. И. В. Бабушкина верхний стратифицированный горизонт этой почвы не содержит признаков урбопедагенеза (строительный и бытовой мусор, промышленные отходы). В горизонте BEL проявляются признаки глееватости.

Профиль серогумусовой почвы, расположенной в заброшенном яблоневом саду во дворе пр. Стачек (разрез 32/15) состоит из серогумусового горизонта (AY) и переходного горизонта (AC). Серогумусовая окисленно-глеевая почва в парке «Куракина дача» (разрез № 70/15) отличается от серогумусовой почвы в саду (пр. Стачек) признаками осушения. По трещинам и крупным порам наблюдаются охристая окраска, которая образовалась при окислении железа при поступлении кислорода в поры после осушения почвы. Между крупными порами прослеживается сизоватые оттенки, указывающие на восстановленные формы железа.

Городские почвы. Основная масса исследованных почв — это антропогенные почвы, профиль которых сконструирован человеком. Верхний горизонт этих почв состоит из материала гумусового горизонта естественных почв, свойства которого частично сохранились, а частично трансформировались под воздействием города.

Отдельной группой выделяются почвы, у которых мощность насыпной толщи более 40 см. Подобные почвы это культуроземы (Строгонова, 1988) или стратоземы урбо-стратифицированные (Классификация и диагностика почв России, 2004). В толще насыпного горизонта таких почв присутствуют антропогенные включения.

Все стратоземы кроме одного относятся к типу стратоземов серогумусовых. Стратозем, расположенный в Приморском парке Победы (разрез 51/15) отличается высоким содержанием углерода органических соединений и поэтому был назван как стратозем темногумусовый.

Почвы, характеризующиеся небольшой мощностью насыпного гумусового горизонта (до 40 см) можно классифицировать как педо-аллохтонные почвы (Апарин, Сухачева; 2014). Такие почвы формируются путем нанесения привнесенного гумусового или торфяного и торфяно-минерального материала, как правило, из окрестных природных почв. Нижний подстилающий горизонт не является материнским для гумусового горизонта. Среди исследованных педо-аллохтонных почв Санкт-Петербурга есть серогумусовые, темногумусовые, торфяно-минеральные, а также псаммоземы и пелоземы. Гумусовый горизонт таких почв часто содержал антропогенные включения в виде осколков кирпича, карбонатной щебенки, стекла, керамических изделий, полиэтиленовых пленок и др.

Педо-аллохтонные почвы Санкт-Петербурга различаются по морфологическим признакам (Апарин, Сухачева, 2013), обусловленным естественными процессами или свидетельствующим о механизмах формирования подстилающей толщи. Например, почва разреза 54/15 отнесена к подтипу педо-аллохтонных серогумусовых глееватых по наличию признаков глееватости. Самым распространенным подтипом является подтип урбинасыпные. К нему относятся 16 изученных почв. К этому подтипу относят педо-аллохтонные почвы, если материал подстилающего горизонта неоднороден по составу и сложению. К подтипу урбислоистые относятся 2 изученные почвы, где хорошо выражена слоистость подстилающей толщей, обусловленная неоднократной подсыпкой материала. Одна почва характеризуется сочетанием этих двух подтипов. 3 почвы относятся к типу урбислоисто-гумусовых педо-аллохтонных почв. В их профиле наблюдается погребенный педо-аллохтонный гумусовый горизонт, лежащий под толщей минерального материала.

Морфологические особенности изученных почв. Большинство изученных почв содержит антропогенные включения. Процентное содержание артефактов в почвах чаще всего не превышает 5%, как в гумусовых, так и в нижележащих горизонтах (рис. 3). 1/5 изученных гумусовых горизонтов не содержат антропогенных включений, около 3/10 гумусовых горизонтов содержат всего 1% артефактов, 2/5 — содержат антропогенные включения в интервале от 2 до 5%. Только 3 почвы содержат в гумусовом горизонте около 10% артефактов. Эти три почвы по классификации почв г. Москва (Строгонова, 1988, Прокофьева и др., 2011, Прокофьева и др, 2014) возможно отнести к урбаноземам. Остальные почвы по критериям, данным в литературе, не относятся к урбаноземам из-за малого количества антропогенных включений (менее 10%).

Рисунок 3. Содержание антропогенных включений в исследованных почвах.

Нижележащие горизонты могут обладать большим содержанием артефактов. Около 1/10 это значение составляет 10%, а у 2/10 всех нижележащих горизонтов — от 50% и более. Остальные нижележащие горизонты не имеют значительного содержания антропогенных включений. Почвы, в подстилающих горизонтах которых содержится большая доля антропогенных включений, в основном, приурочены к жилой зоне и к газонам вдоль дорог. Распределение по содержанию антропогенных включений в гумусовых и нижележащих горизонтах указано в приложении № 2.

Процентное содержание артефактов в рекультивационных грунтах не превышает 3%. При этом два образца из них вовсе не обладали антропогенными включениями (грунт, отобранный около Муринский ручья (Тихорецкий пр.), и грунт, отобранный во дворе ул. Маршала Казакова).

Мощность гумусовых горизонтов является важным показателем качества городских почв и, во многом, определяет эффективность выполнения ими экологических функций (Смагин и др., 2006, Захарова, 2015). При недостаточной мощности биогенного (гумусированного) слоя растения могут ощущать нехватку элементов питания и влаги. Гумусовый горизонт в городских почвах играет важную роль при адсорбции различных загрязнителей (Апарин, Сухачева, 2013). Количество поллютантов, которые будут сорбированы в недоступной форме, помимо других характеристик определяется также и мощностью гумусового горизонта.

Мощность гумусовых горизонтов изученных почв варьирует в широком диапазоне: от 1 — 2 см до 50 и более. Больше всего встречается почв с мощностью гумусового горизонта 5 — 10 см (16% всех изученных почв) и с мощностью — 20 — 30 см (16%). Меньше всего почв с мощностями 0 — 5 см и 30 — 40 см (по 8%). Но, в целом, общее распределение почв по этому показателю достаточно равномерное (рис. 4).

Рисунок 4. Распределение изученных почв Санкт-Петербурга по мощности гумусовых и органогенных горизонтов.

Распределение почв с различной мощностью гумусового горизонта (приложение № 4) по функциональным зонам позволяет выявить следующие закономерности (рис. 5).

• 1. Почвы, находящиеся на газонах вдоль автодорог, обладают, в основном, малыми и средними мощностями гумусового горизонта. Более 80% всех почв, расположенных у автодорог, имеют мощность органоминерального горизонта не выше 20 см, а наибольшая мощность составляет 30 см.
• 2. Жилая зона характеризуются большим разнообразием. Почвы имеют большой разброс по мощности гумусового горизонта. При этом мощность гумусовых горизонтов в старых дворах и в новостройках различается. В старых дворах гумусовые горизонты, как правило, достаточно мощные, а в новостройках — маломощные. Это может объясняться тем, что в старых дворах происходила неоднократная подсыпка плодородного грунта, а в новостройках лишь один раз.
• 3. Рекреационная зона обладает всем разнообразием по мощности гумусовых горизонтов, но все, же в них больше доля почв с более мощным гумусовым горизонтом.

Рисунок 5. Распределение почв с различной мощностью гумусового горизонта по функциональным зонам.

Результаты однофакторного дисперсионного анализа, в целом, подтверждают полученные закономерности (приложение № 5).

Статистически значимые различия по мощности гумусовых горизонтов почв найдены у следующих пар функциональных зон:

• 1. почвы дворов новостроек и почвы старых дворов (здания построены 30 и более лет назад);
• 2. почвы, расположенные на газонах вдоль дорог, и почвы старых дворов.

Почвы новостроек характеризуются гумусовым горизонтом с небольшой мощностью (рис. 6), среднее значение составляет 11,0 см. Почвы старых дворов и рекреационной зоны обладают большей мощностью гумусовых горизонтов. У почв старых дворов средняя мощность гумусовых горизонтов составляет 22,8 см, а у почв рекреационной зоны — 20,8 см. Почвы, расположенные на газонах вдоль дорог, имеют невысокие значения мощности гумусового горизонта. Средняя мощность гумусового горизонта здесь составляет 12,7 см.

Таким образом, почвы старых дворов обладают большей мощностью гумусовых горизонтов, чем почвы дворов новостроек и почв газонов, расположенных вдоль автодорог. Следовательно, эффективность экологических функций, связанных с этим показателем будет выше в почвах старых дворов, нежели у почв на газонах вдоль дорог и почв новостроек. Почвы рекреационной зоны также могут обладать высокими значениями мощности гумусового горизонта, но разброс этого показатели у них высокий, поэтому статистически отличие от почв новостроек и почв газонов, расположенных вдоль дорог не выявлено.