Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 5
1.1. Характеристика условий почвообразования в долинах рек 5
1.2. Особенности почвообразования в городе 18
1.3. Деятельность человека в долинах рек и ее влияние на почвообразование 25
1.4. Особенности градостроения в долине (исторический аспект) 30
Глава 2. Объекты и методы исследования 35
2.1.Объекты исследования 35
2.2.Методы исследования 46
Глава 3. Морфологические и микроморфологические свойства почв 51
3.1. Морфологические свойства почв 51
3.2. Микроморфологические и субмикроморфологические свойства почв 69
Глава 4. Физические свойства почв 78
Глава 5. Химические и физико-химические свойства почв 82
Глава 6. Загрязнение почв речных долин тяжелыми металлами 101
6.1. Профильное распределение тяжелых металлов в исследуемых почвах 105
6.2. Поверхностное загрязнение почв отдельных элементов рельефа долины 115
Глава 7. Магнитная восприимчивость почв 124
Глава 8. Эволюция почвенного покрова долин рек с ростом урбанизации ... 131
Глава 9. Особенности использования и охраны почв долин рек в городе 135
Выводы 139
Приложение 151
- Деятельность человека в долинах рек и ее влияние на почвообразование
- Микроморфологические и субмикроморфологические свойства почв
- Поверхностное загрязнение почв отдельных элементов рельефа долины
- Эволюция почвенного покрова долин рек с ростом урбанизации
Введение к работе
В настоящее время в силу различных социально-экономических причин наблюдается интенсивный рост городских поселений. В мегаполисах отмечается постепенное «сглаживание» различий между непосредственно городом и его ближайшими пригородами, что приводит к образованию гигантских городских агломераций. В густонаселенных регионах России процессы роста городов зачастую носят неконтролируемый характер. С другой стороны, существующие планы развития городов далеко не всегда и не полностью учитывают факторы экологического состояния территории, как уже занятой городским строительством, так и планируемой под расширение города [Булатов В.И., 1996].
Москва - один из максимально урбанизированных районов мира - характеризуется резким обострением экологических проблем. Геоморфологические условия центральной части Восточно-Европейской равнины определили в свое время выбор мест для строительства городов Древнерусского государства, структуру Московской агломерации и степень урбанизации долины реки Москвы [Лихачева Э.А., и другие, 1997]. Основной водной артерией города остается Москва-река. И если ранее большое потенциальное и эффективное плодородие долинных почв предопределило интенсивное их использование для производства овощной продукции (составляя всего 4.5% всей территории Московской области, пойменные аллювиальные почвы, в начале 90-х годов давали 4\5 общего количества овощей для городского и областного населения [Дмитраков Л.М., Соколов О.А., 1997]), то в настоящее время новые индустриальные формы природопользования вытеснили с этой территории традиционное сельское хозяйство.
Происходит активное включение долинных и, в частности, пойменных ландшафтов в городскую территорию, которая характеризуется созданными в результате деятельности людей специфическими свойствами. Это новый тип ландшафта - природно-архитектурный. А также образование неприродных литологических отложений -культурного слоя, и отходов производства и жизнедеятельности людей - техногенных отложений. Уже сейчас в Подмосковье под застройку идут земли природоохранных зон, резервных территорий. Увеличивается застройка так называемых «неудобных» земель: заболоченных верховий рек, долин ручьев и речек. В таких условиях нарушается нормальное функционирование долинных массивов, аллювиальные отложения часто погребаются под толщей антропогенного материала, что не только негативно сказывается на этих территориях, но и ухудшает санитарное состояние водоемов [Орлов М.С., Авилова К.В., 1996; Лихачева Э.А., и другие, 1997; Казаков Л.К., 2005].
Одновременно нередки случаи, когда почвы рек успешно выполняют ландшафтно-защитные и социально-хозяйственные функции. Часто пойма остается единственным участком естественной природы среди разрастающегося числа городских построек. Тогда она становится рекреационным пространством, оборудуется как парк или зона отдыха.
Долины рек представляют собой особый тип ландшафта, находящийся в состоянии постоянного развития и преобразования под влиянием геологических и биологических факторов. Почвенный покров пойм отличается значительной пестротой в пространстве и динамичностью во времени, вследствие чего почвы являются очень чувствительными к антропогенному воздействию. Экологическое значение поймы заключается в том, что она находится на пути стока химических элементов в реки и является барьером и накопителем как жизненно-важных элементов, так и загрязнителей. При антропогенном вмешательстве нарушаются исторически-сложившиеся взаимосвязи в пойменном ландшафте, который перестает играть роль геохимического барьера [Кузнецов В.А., 1986; Шепелев А.И. и др.,2001].
Особое экологическое значение долины как уникального ландшафта и важная роль почв поймы в хозяйственной деятельности требуют постоянного внимания, особенно при усилении антропогенной нагрузки. Встает вопрос об определении степени этой нагрузки, последствий различных видов вмешательств и устойчивости почв к антропогенному воздействию в условиях городской среды.
Известно большое количество исследований проблем градостроения вблизи рек (Саваренская Т.Ф., Махровская А.В.), водного хозяйства (Беркович К.М., Булатов В.И., Дегтярев В.В.), а также преобразования почвенного покрова долины при использовании его в сельскохозяйственных целях (Шепелев А.И., Балабко П.Н., Востокова Л.Б.). Но практически отсутствуют работы направленные на изучения процессов антропогенного преобразования почвенного покрова речных долин, выявления особенностей взаимодействия почв долинных ландшафтов и города.
В связи с возрастающей в последнее время застройкой пойменных территорий, а также увеличивающейся нагрузкой на почвы всего долинного комплекса в целом, а также отсутствием достаточного количества работ направленных на изучение трендов и результатов антропогенной эволюции почв долин рек, наше исследование видится особенно актуальным.
Цель работы: Определить разнообразие и характерные особенности почв речных долин городских территорий, а также рассмотреть пути их антропогенной трансформации.
Задачи:
1. Определить разнообразие и характерные изменения свойств почв долинных ландшафтов обусловленные деятельностью человека.
2. Выявить влияние грунтовых вод на современные городские почвы в долинах рек.
Определить степень загрязнения почв речных долин в городской черте и провести сравнительный анализ загрязнения почв долины и водораздела.
Определить пригодность метода экспресс оценки загрязнения путем измерения магнитной восприимчивости для почв пойм и низких террас в городе.
5. Проанализировать основные направления урбо-антропогенного преобразования почвенного покрова долин рек.
6. Дать рекомендации по проведению мониторинга и сохранению естественных почв в прибрежной полосе рек, на территории города.
Научная новизна
Впервые проведено исследование трендов антропогенного преобразования почв долинных ландшафтов в городе и определены отличительные особенности морфологии и свойств почв речных долин городских территорий.
Обосновано выделение типов урбо-аллювиальных почв, функционирующих в режиме поемности и аллювиальности в пределах городской черты, в отличие от типичных природных.
Выявлено существенное влияние процесса подтопления на функционирование и свойства почв различных геоморфологических позиций долины.
Обоснована необходимость контроля профильного загрязнения почв, наряду с поверхностным, для территорий долинных ландшафтов в ходе экологических исследований. Практическая значимость.
Результаты исследования могут быть использованы для планирования природоохранной деятельности на территории города (экологическая оценка, мониторинг, прогноз изменения экологического состояния), и для оптимизации градостроительной и другой хозяйственной деятельности в рамках речных долин.
Деятельность человека в долинах рек и ее влияние на почвообразование
Реки и их долины являются важнейшими элементами природно-хозяйственных систем, сформировавшихся в результате всего предшествующего развития цивилизации. Естественность и однозначность границ (водоразделов) - фундаментальное свойство речных бассейнов, которое вьщеляет их из всех других природно-территориальных комплексов [Трифонова Т.А., 2005].
Особая роль малых рек заключается в том, что, находясь в верхних и периферийных частях крупных речных бассейнов, они во многом определяют общую экологическую ситуацию в их [Бабурин В.Л., 1994].
Весьма неблагополучное состояние речных систем не только во всех регионах России, но и многих других стран, вызвано все возрастающей антропогенной нагрузкой на водотоки. По наблюдениям Лихачевой Э.А., города в основном приурочены к узлам слияния рек, служивших естественными границами города при его зарождении. В процессе роста городская территория не только захватывает пойменные массивы, но в большинстве случаев и перешагивает через реку [Лихачева Э.А., и др. 1997, P. Wolski, А. Cieszewska, 1998, J. Skalski, 1999]. При этом отсутствие застройки пойменных земель, свидетельствует лишь о неустойчивости ее поверхности, тогда как изменение естественной среды здесь может проходить и другими способами (путем сброса отходов промышленного производства, загрязнением выхлопными газами, переуплотнением верхних слоев почвы, и др.) [М. Morawska, L. Dubis, 2000].
В системе «человек и окружающая среда» можно выделить два взаимовлияющих вида человеческой деятельности - хозяйственное использование окружающей среды и рекреацию. В процессе рекреации, как и в процессе хозяйственного использования территории, происходит истощение природных ресурсов и загрязнение окружающей среды. В зоне береговой полосы под влиянием рекреационного воздействия изменению подвержены в первую очередь рельеф (образование пляжей, осыпание и оползание береговых склонов), растительность (вырубка леса, выбивание травяного покрова), а также физико-химические и биологические характеристики почв (переуплотнение, поверхностное загрязнение и захламление, уменьшение фильтрационной способности, изменение состава и снижение активности почвенной биоты.) [Васильев Ю.С., Кукушкин В.А., 1988].
Поймы рек, характеризующиеся плодородными почвами, высокопродуктивными лугами, обилием влаги и постоянным притоком элементов минерального питания наилком, - ландшафты, наиболее интенсивно используемые человеком с глубокой древности. Они занимают относительно небольшую площадь, но имеют большое народно хозяйственное значение, являясь очагами интенсивного и устойчивого сельскохозяйственного производства [Шишкина Н.Г., и другие, 1991; Санеев В.А., Борисенко В.И., 1998].
Усиленное использование пойменных почв диктовалось, прежде всего, экономическими соображениями - необходимостью обеспечения городского населения продуктами питания при минимальных материальных затратах. Поэтому на плодороднейших пойменных почвах старались выращивать культуры интенсивного типа (прежде всего овощи и кормовые корнеплоды) с большой потребностью в воде и элементах питания. Стремление к экономической выгоде без учета уязвимости пойменных ландшафтов привело к хищнической распашке пойм рек [Михалева А.Е., Виноградова Г.Н., 1995].
Распашка пойм сопровождается выравниванием и осушением территории, спуском воды из притеррасных озер и стариц, сведением естественной древесной, кустарниковой и травянистой растительности. Последующие за тем многочисленные механические обработки почв, внесение высоких доз минеральных удобрений и средств химической защиты растений, водные мелиорации порождают необратимые явления в процессе почвообразования [Дмитраков Л.М., Соколов О.А., 1997]. Почва перестает играть роль геохимического барьера, происходит сильное заиление и загрязнение рек.
Строительство дренажа также сопровождается перемещением огромных масс почвенного материала, перемешиванием генетических горизонтов, засыпкой депрессий и выравниванием территории мелиорированного участка. Вследствие этого в профиле мелиорированных почв образуются наложенные, перевернутые, смешанные и погребенные горизонты.
Эти процессы составляют этап агрогенной эволюции почвенного покрова и плодородия пойменных почв. Конкретную схему антропогенной эволюции пойменных почв можно привести на примере Одинцовского района Московской области. Антропогенная эволюция дерновых пойменных почв здесь представляется следующей схемой:
Аллювиальная дерновая распашка дерновая деградированная органические и минеральные удобрения +обработка и углубление пахотного слоя + травосеяние +орошение дерновый агрозем окультуренный [Балабко П.Н., Муромцев Н.А., 1997].
Но антропогенное воздействие распространяется и на остальные морфометрические участки долинного ландшафта, которые подвергаются внешним преобразованиям в значительно большей степени, чем земли водоразделов. И если в пойме антропогенное влияние уже довольно значительное время определяется сельскохозяйственным использованием территории, то в целом для долинного комплекса это: воздействие техники, регулирование стока, осушение или затопление отдельных участков, застройка территории, естественные трансформации, связанные с развитием русла.
С включением территории долины в состав города антропогенное преобразование приобретает абсолютно новые тенденции, направленные на оптимизацию функционирования городской среды.
Прежде всего — это регулирование стока рек. При этом обнаруживаются существенные нарушения естественных связей компонентов в общей системе долинного комплекса. Изменяются не только морфологический облик и морфометрические характеристики, но и направленность рельефообразуїощей деятельности реки: нарушается процесс формирования поймы, руслоформирующая работа, что вызывает нередко катастрофические явления ниже по течению [Дегтярев В.В., 1994]. Так, например, затопление земель поймы и подтопление прилегающих территорий выше плотин приводит к ухудшению подтопляемых земель за счет засоления и заболачивания. Кроме того, эти мероприятия приводят к обсыханию земель поймы ниже плотины, причем изменение паводкового режима здесь прослеживается на расстоянии до 300-500 км [Шепелев А.И., Шепелева Л.Ф.,1995]. Сужение русла при строительстве мостов без создания искусственного ложа приводит к существенному изменению геоморфологических условий и в конечном итоге (благодаря приспособлению потока к новому режиму расходов) к значительному расширению русла вниз по течению, особенно когда освоение территории сопровождается уничтожением растительности на прирусловых отмелях и добычей полезных ископаемых в самом русле и на пойме [Лихачева Э.А. и другие, 1997]. При этом также затопляются пойменные почвы и начинается подтопление почв залегающих на более высоких отметках, уменьшается устойчивость часто застроенных поверхностей древних террас.
Микроморфологические и субмикроморфологические свойства почв
В процессе изучения почв пойм и низких террас рек, претерпевших в результате градостроения ряд существенных антропогенных преобразований (застройка, захламление и подсыпка значительных слоев техногенных отложений), но сохранивших признаки аллювиального почвообразования, появилась необходимость привлечения методов микроморфологического исследования почв. В условиях сходства макроморфологических признаков аллювиального и техногенного осадконакопления именно микроморфологическая диагностика может пролить свет на сочетание этих процессов.
Под микроскопом нами были исследованы специфические городские почвы — урбаноземы, образовавшиеся на урботехногенных отложениях (культурных слоях) различной мощности, подстилаемые аллювиальными отложениями. Всего 6 разрезов: 11 (район Братеево), К34; В1 и ТЛ (район Крылатское), БШ и БП2 (Болотная площадь) (Описания разрезов, фотографии шлифов и спектры новообразований представлены в приложениях 3, 4 и 5).
В исследуемых почвах, распложенных в пределах речной долины Москвы-реки обнаружены как признаки урбопедогенеза, так и аллювиального почвообразования. С другой стороны, и городские, и аллювиальные почвы синседиментогенны и имеют целый ряд схожих признаков. Это легкий гранулометрический состав, подтверждаемый плазменно-пылеватым и пылевато-песчаным микростроением, элементы слоистости почвенной массы, а также отсутствие элювиально-иллювиальной дифференциации профиля. На микро уровне — отсутствие ориентированной глинистой плазмы и признаков её миграции.
К основньм признакам, характеризующим изучаемые почвы на микроуровне относится слоистость или микрофрагментарность материала, причем слои или микрофрагменты могут состоять как из сортированного мелкого окатанного песка или песчано-пылеватого материала (аллювиальная слоистость); так и с включением антропогенного материала, несортированного, слабоокатанного грубого песка (урбо-слоистость) (рис. 3.2.1).
В то же время следует отметить, что среди рассматриваемых почв 3 разреза приурочены к территории незатапливаемой поймы (ТЛ, БШ и БП2 - Москвы-реки, К34 -малого ручья), и 2 разреза (11 и В1) располагаются уже непосредственно уровне 1-2 террас Москвы-реки. В целом профиль пойменных почв можно условно разделить на три части:
Для верхних горизонтов исследуемых почв отмечено неоднородное микросложение, плазменно-пылеватое микростроение и преобладание скелетной части над плазменной, что является характерным как для специфических городских почв, так и для почв поймы. Однако, в отсутствии поемного режима, здесь преобладают признаки урбопедогенеза (верхние горизонты разрезов БШ, БП2, ТЛ). Присутствует большое количество микровключений инородного материала — артефактов: кирпича, стекла, керамики, и т.п., а также карбонатные включения и новообразования. Плазма в основном гумусовая, иногда железисто-гумусовая, часто находится в форме сгустков, равномерно распределенных среди пылеватых зерен, либо тонких пленок по их граням.
В срединных горизонтах заметна крайняя неоднородность материала: присутствие фрагментов компактного пылевато-песчаного материала видимо аллювиального генезиса, и одновременно участки рыхлой зоогенно-проработанной массы (особенно в урбиковых горизонтах разреза БП1), а также большое количество участков состоящих из равномерной смеси песка и органических остатков, очень характерных для микростроения городских почв [Прокофьева и др., 2001]. Для серединной части профилей характерно также появление железистых и железомарганцевых стяжений и конкреций, что свидетельствует о наличии периодического переувлажнения.
В нижних же горизонтах на микроуровне заметны признаки оглеения в виде осветления материала. Преобладает компактная пылевато-тонкопесчаная масса или отмытый от покровов песчаный материал, присутствуют пятна железистой пропитки в частности вокруг пор. Кроме того, встречающиеся и ранее признаки перекристаллизации карбонатов проявляются уже в форме сплошной карбонатной пропитки (в разрезе БП1 с 122см, БП2 с 34см, К34 с 34см), присутствует большое количество новообразованных соединений железа (оксиды\гидроксиды, фосфаты).
Таким образом, мы можем утверждать, что городские почвы территорий речных долин из аллювиального седиментогенеза к настоящему моменту практически вышли, а из гидроморфного почвообразования под влиянием грунтовых вод — нет. Процессы грунтововодного гидроморфизма продолжают работать и в культурных слоях. Кроме того, наличие в срединных частях профилей сочетания признаков антропогенной и почвенной слоистости свидетельствует о том, что на определенной исторической стадии формирования почв городских речных долин аллювиальный и урбопедоседиментогенез протекали одновременно, что подтверждается при морфологическом исследовании почв современных пойм долин малых рек.
В разрезах БП1 и БП2 прекращение аллювиального седиментогенеза и деградацию аллювиальных микрофрагментов и глеевьтх признаков можно связать со строительством обводного канала (225 лет назад). В подтопленных городских поймах (К34, ТЛ) признаки переувлажнения поднимаются к верхним горизонтам, т.к мощность урбопедоседимента не слишком велика. В разрезе К34 прекращение аллювиального седиментогенеза связано с заключением малой реки в коллектор при строительстве велотрека и гребного канала (около 30 лет назад). В Троице-Лыково аллювиальный режим можно считать частично сохранившимся до сих пор, т.к. иногда подъем воды и затопление части поймы все же наблюдается. Если регулировать затопление, то аллювиальный педоседиментогенез прекращается, заменяется урбопедоседиментогенезом. Однако режим подтопления сохраняется. Интересно, что ранее почвенно-археологическими исследованиями на берегах Днепра на территории поселения Гнездово предшествовавшего образованию Смоленска был описан обратный процесс: аллювиальный седиментогенез при усилении вытесняет поселения и урбопедогенез из поймы [Bronnikova М.А., Zazovskaya Е.Р., Bobrov А.А., 2003]. Среди наших объектов такой процесс может быть обнаружен на Болотной площади, которая оставалась практически не застроенным пустырем в центре Москвы вплоть до постройки обводного канала в конце XVIII в.
Почвы же разрезов 11 и В1 уже вышли из поемного режима и располагаются на уровне не расчлененных 1 и 2 террас Москвы-реки. Профиль их в верхней части перекрыт слоем техногенных отложений представленных неоднородным материалом в отдельных местах хорошо освоенным биотой. Далее в обоих разрезах залегает серия урбиковых горизонтов с характерными для них признаками, однако с присутствием отдельных крупных железистых стяжений, нодулей и пленок по граням минералов. В нижней части профилей, в погребенный горизонтах, заметна проработанность биотой, присутствие средне-разложенных остатков растений, отдельных антропогенных включений, а также железистых нодулей и аккумуляция кристаллов вивианит-керченитового ряда, указывающая на присутствие некоторого современного периодического переувлажнения.
Расположение разрезов в долине реки позволяет объяснить переувлажнение нижней части профиля. Таким образом, хотя почвы функционируют на уровне 1-2 террас реки и уже в большей степени прошли стадию автоморфизации, однако в нижней части профиля сохранились довольно четкие признаки гидроморфизма (крупные железистые стяжения, нодули и пленки по граням минералов, аккумуляция кристаллов вивианит-керченитового ряда). В процессе полевых исследований мы предполагали, что в данных почвах отсутствует подтопление. Однако полученные данные свидетельствуют, что влияние грунтовых вод сохраняется и на значительном удалении от реки.
Поверхностное загрязнение почв отдельных элементов рельефа долины
В целях изучения степени и характерных особенностей поверхностного загрязнения почв в пределах долины реки Москвы были обработаны результаты определения содержания тяжелых металлов в поверхностном слое (0-10см) на 152 пунктах, приуроченных к исследуемым участкам (рис.2.2.1). По результатам опробования ФГУП ИМГРЭ. В результате проделанной работы данные были собраны по участкам и разбиты на группы - приуроченные к тому или иному элементу рельефа долины Москвы-реки (Приложение 7: таблицы 7.1-7.2).
Далее по представленным данным были построены графики распределения элементов в соответствии с формами рельефа по участкам. Результаты нашего исследования целесообразно изложить по трем участкам: наименее трансформированному — Крылатское, наиболее трансформированному - Центр города, и промежуточный вариант — район Братеево. Марганец.
В распределении валовых форм марганца на исследуемых участках по элементам рельефа (рис.6.2.1) заметно повышение его содержания в верхнем слое почв пойменных территорий. Однако, превышений ПДК на участках не отмечено (ПДК=1500мг/кг). Для района Братеево различия в содержании Мп по элементам долины заметно наиболее четко: среднее содержание в пойме — 700 мг/кг, тогда как на территории 2 террасы уже 500 мг/кг, а на водораздельных пространствах, занятых городской застройкой опускается до 400 мг/кг. В Крылатском же эти отличия являются незначительными и составляют около 50 мг/кг (543мг/кг в пойме и 500 мг/кг на водоразделе).
Такой общий характер распределения содержания элемента подтверждает утверждение об его высокой миграционной способности и накоплении на пониженных геоморфологических уровнях. Подвижные же формы марганца распределены довольно равномерно на территории всех трех участков. Заметно лишь некоторое превышение в почвах пойменных ландшафтов в центре города, тогда как на окраинах содержание подвижных форм марганца в почвах пойм несколько ниже, чем на водоразделе. В центре застройка подошла вплотную к реке и почвы испытывают большее загрязнение, а вынос элемента в реку с поверхностным стоком ограничен набережными. Кроме того, профильные исследования показали, что подвижные формы элемента могут поступать и с грунтовыми водами. Загрязнение здесь носит также локальный характер, в среднем верхний слой почв на исследуемых участках марганцем не загрязнен.
Уровень значений содержания валовых форм хрома в пойменных ландшафтах, наиболее удаленных от городской застройки и источников загрязнения (район Крылатское) несколько меньше чем на водоразделе (рис.6.2.2). В центральной части города содержание элементов в пойме наоборот чуть выше, чем на высоких геоморфологических отметках ландшафта - длительное и активное антропогенное использование прилегающих к руслу территорий, привело к накоплению элемента. При этом значительные отклонения значений от среднего свидетельствуют о неоднородной антропогенной нагрузке на территорию, что характерно для древнего центра города с большим количеством источников загрязнения. В то же время превышения ПДК здесь носят локальный характер.
В районе Братеево, в распределении содержания хрома, выделяются пики в почвах водораздела и в пойменных почвах. Это связано, по всей видимости, с характеристиками территории: в пределах городской черты происходит активное загрязнение почв, элемент частично перераспределяется и накапливается в почвах поймы на территории рекреационной зоны. Распределение подвижных форм хрома в целом повторяет распределение валовых -заметно лишь увеличение разницы между крайними точками ландшафтов. Такое распределение соответствует степени поверхностного загрязнения каждого участка, в связи со слабой способностью элемента к миграции, не происходит его перераспределения в пределах долины. Никель.
В отношении распределения валовых форм никеля можно выявить следующую закономерность (рис.6.2.3): на участке наиболее близком к природному (парк Крылатское) содержание Ni в почвах пойменных ландшафтов заметно выше остальных территории, что соответствует естественному распределению элемента (как известно, природные пойменные почвы обогащены элементом). На территории парка с незапечатанной поверхностью активную роль в перераспределении элементов играет поверхностный сток. На участке с молодой застройкой - эта разница уменьшается, и, наконец, в центральной части города, с уменьшением роли поверхностного стока, среднее содержание элемента уменьшается от высоких террас к пойме. Кроме того, в данном случае, влияет и антропогенный фактор: то есть скорость атмосферного поступления элемента в почву превышает скорость его геохимического переноса с водными потоками.
Эволюция почвенного покрова долин рек с ростом урбанизации
С момента поселения человек начинает приспосабливать для своих нужд окружающую территорию. Степень и характер этого воздействия на ландшафт находятся в прямой зависимости от его удаленности: чем дальше освоенные земли, чем сложнее и дольше до них добираться, тем хменее интенсивно используется территория. А поскольку, как уже было отмечено, древние поселения возникали непосредственно по берегам рек, то, очевидно, что именно долинные почвы издавна испытывают на себе наибольшие антропогенные преобразования. По мере роста поселения и приближения границ его к обрабатываемой территории изменяется и характер ее эксплуатации за счет появившейся возможности более интенсивного воздействия. Гольева А.А. [1998] отмечает существование некоторых общих закономерностей, касающихся характера воздействия человека на почву по мере роста и развития поселения. В ее работе выделяются 4 основных этапа формирования ландшафта поселения. 1) Исходный. Территория не испытывает какого-либо антропогенного воздействия и почвы развиваются под пологом природной растительности. 2) Пахотный. На некотором расстоянии от исследуемой территории возникает поселение. Начинается воздействие на ландшафт — сведение лесов, распашка. Постепенно формируется агроландшафт. Как правило, в эти «дальние» земли не вносятся какие-либо минеральные или органические удобрения, либо эти воздействия минимальны. 3) Огородный.
По мере развития поселения, роста его площади, земли, бывшие когда-то окраинными и далекими, становятся ближе к черте города, что делает их более доступными для интенсивного сельскохозяйственного воздействия. Меняется и характер воздействия на почву: в нее уже в значительных количествах вносятся удобрения. 4) Городской. Дальнейший рост города включает эти земли в свои границы, почва выходит из агрооборота и начинает развиваться по законам урбоседиментов — формируются разнообразные культурные слои и урбо-почвы [Гольева А.А., 1998]. В результате проделанной работы нам представляется возможность несколько уточнить данную схему и отметить ряд особенностей присущих антропогенному изменению долинных почв (рис. 8.1. и 8.2). Так, примерами территории в наибольшей степени сохранивший свои природные характеристики можно назвать разрез 6 участка Братеево и Ml и М4 пойм рек Сетунь и Чертановка. Почвы разрезов Ml и М4 представлены аллювиальными серогумусовыми легкосуглинистыми почвами, сохранившими свойственные им признаки (аккумулятивный тип распределения гумуса по профилю, кислую реакцию среды, признаки оглеения в нижней части профиля, содержание фосфора в пределах средних значений для почв Русской равнины) [Добровольский Г.В., 1968]. Почва разреза 6 - посталлювиальная серогумусовая глеевая - несмотря на расположение в пределах центральной поймы, не испытывает затопления полыми водами, но и она в большей части сохранила признаки характерные природным разностям.
Очевидно, что для исследуемых высокоплодородных почв поймы в пределах лесной зоны вторая - «пахотная» - стадия воздействия является наиболее значимой и продолжительной во времени. Сведение дубрав — естественной растительности центральных участков пойм, в целях распашки территории - наиболее масштабный процесс, захвативший значительные площади долинных ландшафтов в нечерноземной зоне. На их месте в результате распашки формируется агроландшафт, а почвы трансформируются в агрогенные разности. Так, в профиле многих из исследованных почв четко выделяются различные по мощности и гумусированности погребенные пахотные горизонты (разрезы 1,3,9, 11,14,15, К34, Bl, В4). Третья (огородная) стадия, для почв долины также играет более важную роль, чем для почв водораздельных пространств. При расширении поселения и наступлении урбанизированной среды на территорию обширные сельскохозяйственные поля в долине сменяют стихийно возникшие небольшие частные огороды, прилегающие к территории деревень. Почвы низких террас трансформируются с формированием маломощных урбаноземов, часто на агро-почвах. Такое использование территории, направленное на повышение плодородия почвы, сохраняется на отдельных участках и в настоящее время, когда городская застройка почти вплотную подошла к руслу реки. Такой участок встречен в районе Братеево, где застройка имеет возраст порядка 30 лет, но значительная территория поймы до сих пор занята огородами, в то время как остальной ландшафт постепенно захватывается растущим городом (разрезы 5, МЗ). В процессе разрастания поселения и начала формирования городской среды на низких террасах, (рис. 8.2.) начинается застройка прилегающих территорий, однако жилые дома в основном захватывают повышенные отметки, постепенно поднимаясь к водоразделу, тогда как пойменные массивы длительное время сохраняют природные характеристики и многие участки продолжают испытывать затопление. Застройка этих территорий происходит позднее при нехватке свободных площадей. Однако, и в настоящее время многие участки прирусловых территорий (поймы и низкие террасы рек) в г. Москве не застроены и оборудованы как парковые зоны, где по возможности поддерживаются природные условия среды. Здесь формируются урбо-аллювиальные и аллювиальные почвы в зависимости от удаленности от селитебной зоны и ландшафтных особенностей долины, определяющих направление геохимических потоков вещества (разрезы 13, М4, Мб). В то же время на ранних стадиях развития поселения, в непосредственной близости от реки, возможен и обратный процесс, когда при усилении аллювиальный седиментогенез вытесняет поселения и урбопедогенез из поймы, как это отмечено для средневековых поселений верхнего Днепра (Bronnikova М.А. and oth. 2003) и нами на территории Болотной площади, для периода до строительства обводного канала. В процессе роста и развития городского поселения увеличивается и интенсивность воздействия на пойменные территории, и низкие террасы рек. При благоустройстве территории возможно полное уничтожение всего профиля почвы. Это происходит в результате спрямления русла, либо разработки карьеров. В процессе выравнивания поверхности при благоустройстве территории срезаются значительные пласты грунта, и на обнаженных аллювиальных отложениях постепенно формируется примитивная дерновая почва на озелененных участках, и урбанозем на застроенных (разрез 4 и 11). Часто обширные территории долины и в основном поймы в целях повышения отметок высот подвергаются подсыпке грунтом. Профиль почв погребается под значительной мощностью техногенных отложений, на поверхности вновь насыпанного грунта формируются техно-почвы и техноземы. Под техногенными отложениями погребаются водотоки. Засыпка дренирующей сети и искусственное поднятие уровня воды в реке приводят к подтоплению. Даже на территориях, где процессы природного почвообразования были прерваны и уровень дневной поверхности приподнят, в нижних частях разрезов выделяются горизонты с признаками современного оглеения (разрезы БП1, БП2, СН, М2). То же касается и долин малых рек, полностью убранных под землю (разрезы ТЛ и К34). Влияние реки проявляется в разнице влажностного режима нижних горизонтов городских почв, образовавшихся на разных морфометрических участках долины.
