ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ПРИМОРСКОЙ РЕКРЕАЦИОННОЙ ЗОНЫ В ПОСЕЛКЕ ГОРОДСКОГО ТИПА ЯНТАРНЫЙ

УДК 631.4

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ПРИМОРСКОЙ РЕКРЕАЦИОННОЙ ЗОНЫ В ПОСЕЛКЕ ГОРОДСКОГО ТИПА ЯНТАРНЫЙ

О. А. Анциферова, О. Ю. Чиянова

ECOLOGICAL ASSESSMENT OF CHEMICAL PROPERTIES OF SOILS OF THE SEASIDE RECREATIONAL ZONE IN THE URBAN VILLAGE

YANTARNY

O. A. Antsiferova, O. Yu. Chiyanova

Исследования проводились в парковой рекреационной зоне, которая расположена вдоль абразионного побережья Балтийского моря в поселке городского типа (пгт) Янтарный Калининградской области. Для диагностики почв были заложены разрезы глубиной 150-250 см. Пробы почв отбирались из каждого горизонта. В образцах почв определялись рН, содержание органического углерода (с последующим пересчетом на гумус), подвижных соединений фосфора, калия, тяжелых металлов (Cu, Zn, Pb, Cd, Ni, Cr(3+)) и валовое количество ртути. Реакция среды в профиле почв находилась в интервале от слабокислой до нейтральной. В почвах северо-западной части парка им. М. Беккера обнаружены карбонатные горизонты на глубине свыше 80-100 см. Максимальное количество гумуса в почвах сосредоточено в слое 0 - 10 см. В среднем оно равно 3,30±0,10 % (пределы варьирования 3,00-4,45 %). Эти величины являются типичными для лесных почв на супесчаных и песчаных породах в автоморфных условиях региона. Распределение гумуса по профилю зависит от генезиса и варьирует от резко убывающего до равномерно убывающего. В четырех из восьми почвах обнаружены погребенные профили разной сохранности. Содержание органического вещества в гумусовых горизонтах погребенных почв варьирует в пределах от 1,19 до 3,99 %. Почвы рекреационной зоны содержат очень высокое количество подвижного фосфора (более 250 мг/кг) как в гумусовых горизонтах, так и в почвообразующих породах. Это объясняется примесью фосфоритов и является геохимической особенностью пород Замландского п-ова. Количество подвижного калия максимально в гумусовых горизонтах (100 - 278 мг/кг). Распределение калия по профилю резко убывающее. Почвообразующие песчаные породы имеют очень низкое содержание подвижного калия. Количество тяжелых металлов (Cu, Zn, Pb, Cd, Ni, Cr(3+)) и валовой ртути ниже предельно-допустимых концентраций.

рекреационная зона, почвы, рН, гумус, распределение по профилю, подвижные формы фосфора, калия, тяжелых металлов, экологическая оценка

The research has been carried out in a park recreation area, which is located along the abrasion coast of the Baltic sea in the urban village Yantarny of the Kaliningrad region. For soil diagnostics, sections with a depth of 150 - 250 cm have been laid.

Soil samples have been taken from each horizon. pH, organic carbon content (with subsequent conversion to humus), mobile compounds of phosphorus, potassium, heavy metals (Cu, Zn, Pb, Cd, Ni, Cr(3+)), and the total amount of mercury have been defined in soil samples. The reaction of the medium in the soil profile is in the range from slightly acidic to neutral. In the soils of the North-Western part of M. Becker Park carbonate horizons at a depth of more than 80-100 cm have been dicrovered. The maximum amount of humus in soils is concentrated in a layer of 0-10 cm. On average, it is equal to 3.30±0.10 % (the range of variation is 3.00 - 4.45 %). These values are typical for forest soils on sandy loam and sand rocks in automorphic conditions of the region. Distribution of humus in the profile depends on the genesis and varies from sharply decreasing to evenly decreasing. Buried profiles of different preservation were found in four of the eight soils. The content of organic matter in humus horizons of buried soils varies from 1.19 to 3.99 %. The soils of the recreational zone contain a very high amount of mobile phosphorus (more than 250 mg/kg), both in humus horizons and in soil-forming rocks. This is due to the admixture of phosphorites and is a geochemical feature of the rocks of the Samland Peninsula. The maximum number of mobile potassium is contained in the humus horizon (100 - 278 mg/kg). The distribution of potassium in the profile is sharply decreasing. Soil-forming sand rocks have a very low content of mobile potassium. The amount of heavy metals (Cu, Zn, Pb, Cd, Ni, Cr (3+)) and gross mercury is below the maximum permissible concentrations.

recreational zone, soils, pH, humus, distribution by profile, mobile forms of phosphorus, potassium, heavy metals, ecological assessment

ВВЕДЕНИЕ

Исследование парковых зон как компонентов урбанизированных экосистем - важная задача оценки качества окружающей среды [1-4]. Устойчивое функционирование рекреационных парковых зон зависит не только от степени антропогенной нагрузки, но и от свойств почв, которые обеспечивают растительность необходимыми элементами питания и являются центром биогеохимического круговорота веществ. Поэтому необходимо изучать состав и свойства почв, а также проводить их эколого-токсикологическое обследование. Эти данные - важная составляющая экологического паспорта рекреационной зоны.

Цель исследования: провести экологическую оценку основных химических свойств почв рекреационной парковой зоны в пгт Янтарный. Задачи: 1) изучить основные химические свойства, влияющие на плодородие почв (рН, содержание органического вещества (гумуса), подвижные соединения фосфора и калия); 2) оценить эколого-токсикологическое состояние гумусового горизонта почв по содержанию подвижных форм тяжелых металлов.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проведены в парковой зоне, которая вытянута вдоль абразионного побережья Балтийского моря в пгт Янтарный Калининградской области. Для диагностики почв были заложены разрезы глубиной 150 - 250 см. Генезис и строение почв описаны нами ранее [5]. Названия почв даны по классификации 2004 г. [6]. Образцы для анализа отбирались из каждого горизонта. Анализы проводились по следующим методикам: рНН2о, рНКС - потенциометрически, содержание органического вещества по Тюрину в модификации Симакова, подвижный фосфор и калий по Кирсанову (ГОСТ Р 54650-2011), валовой азот по Кьельдалю (ГОСТ 26107-84). Подвижные формы тяжелых металлов (ТМ) Zn, Pb, Cd, №, (3+)) анализировались в соответствии с РД 52.18.289 [7]. Содержание ртути определено по ПНД Ф 16.2.2:2.3:3. 25-02 [8]. Анализ ТМ проведен в ФГБУ «Центр агрохимической службы «Калининградский». Для оценки уровня показателей использованы стандартные и рекомендованные шкалы с учетом природной зоны [9, 10].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Обследование показало, что в рекреационной парковой зоне около 80 % почв являются в той или иной степени антропогенно преобразованными (в результате эрозии, искусственной аккумуляции и перемешивания почвогрунтов). Преобладает легкий гранулометрический состав почв и техногенных почвенных образований (супеси, пески). Реакция среды в профиле почв варьирует от слабокислой до близкой к нейтральной в верхних горизонтах (табл. 1). Слабая выщело-ченность на фоне промывного типа водного режима объясняется наличием дополнительного эолового привноса солей с акватории Балтийского моря. В целом рН гумусовых горизонтов является благоприятным для роста и развития большинства древесных и травянистых видов растений в парковой зоне. На глубине свыше полутора метров реакция среды становится нейтральной, а в карбонатных горизонтах - слабо- и среднещелочной. Из восьми контрольных разрезов карбонаты встречались в пяти [5]. При этом гранулометрический состав карбонатных слоев разнообразный: от плотных неогеновых глин до водно-ледниковых слоистых песков с гравием. В пространстве карбонатные слои приурочены к территории парка им. М. Беккера, к северо-западной его части. Плотные карбонатные неогеновые глины можно наблюдать в обнажениях на стенках оврага и на абразионном берегу.

Мощность гумусовых горизонтов сильно варьирует в зависимости от генезиса почв. В ржавоземах на песках она не превышает 20 см, чаще всего 10-15. Распределение гумуса резко убывающее. В стратоземах и урбиквазиземах (урба-ноземах) мощность гумусированной толщи достигает 60-80 см. Содержание гумуса постепенно убывает с глубиной. Бимодальное распределение выражено в профилях с наличием хорошо сохранившейся погребенной почвы (разрезы 448 и 451). Максимальное содержание гумуса во всех почвах приурочено к верхнему слою мощностью 5-10 см. Злаковый покров в парковой зоне способствует формированию дернины. В этом слое и происходит активное накопление гумуса, которое не превышает 5 %. По классификации и диагностике почв России это соответствует серогумусовым горизонтам [6]. Однако в реальности цвет гумусовых горизонтов варьирует от буро-серого до бурого разных оттенков в зависимости от содержания и качественного состава гумуса.

Таблица 1. Химические свойства почв рекреационной парковой зоны в пгт Янтарный Table 1. Chemical properties of the soils of the recreational park zone in the urban village Yantarny

Разрез и почва Горизонт и глубина, см рНи2О Гумус, % Сорг, % Подвижные соединения, мг/кг

Р2О5 К2О

Разрез 447. ТПО* Урбиква-зизем серогумусовый супесчаный на слоистых карбонатных водно-ледниковых отложениях AYur 1 - 15 6,3 3,21 1,86 264 267

RYtur 15 - 30 5,8 1,76 1,02 205 127

RYtur 30 - 50 5,9 1,45 0,84 183 95

R(B)tur 50 - 60 6,4 1,09 0,63 224 51

R(B)tur 60 - 100 7,1 0,28 0,16 594 47

D^ 100 - 130 8,0 - *** ***

D^ 130 - 147 8,4 - - - D2са 147 - 160 8,5 - - - D2са 160 - 180 8,4 - - - D2са 180 - 190 8,4 - - - Разрез 448. ТПО. Урбиквази-зем серогумусовый супесчаный на погребенной почве (буроземе супесчаном) AYur1 - 10 5,9 3,76 2,18 293 278

AYur 10 - 20 5,5 3,03 1,76 300 141

AYur 20 - 40 5,5 2,51 1,45 321 68

AYur 40 - 60 5,5 1,66 0,96 343 55

AYur 60 - 80 6,5 1,89 1,10 336 47

[А] 80 - 100 6,6 3,99 2,31 179 31

[В1] 100 - 116 6,7 0,91 0,53 358 44

[В2] 116 - 130 6,7 0,29 0,17 446 44

[ВС] 130 - 150 7,3 0,19 0,11 - Сса 150 - 170 7,5 - - - *ТПО - техногенное поверхностное образование **- содержание органического углерода менее или равно 0,1 %; *** - подвижный

фосфор и калий в карбонатных горизонтах не определялись

Продолжение табл. 1

Разрез 451. Ржавозем супесчаный на песках с погребенной почвой AY 1 - 10 6,9 3,57 2,07 669 145

BFM1 10 - 40 5,2 0,98 0,57 642 41

BFM1 40 - 60 5,6 0,47 0,27 627 38

С 60 - 80 6,3 0,43 0,25 654 33

С 80 - 110 6,8 0,22 0,13 708 31

С 110 - 120 6,7 0,31 0,18 694 31

С 120 - 150 7,0 0,31 0,18 690 31

С 150 - 180 6,9 0,24 0,14 688 31

[А] 180 - 190 6,8 1,19 0,69 264 31

[А] 190 - 210 6,7 0,60 0,35 569 18

[В] 210 - 235 Не опр. 0,50 0,29 855 13

С 235 - 250 Не опр. 0,19 0,11 1250 13

Разрез 452. Стратозем серогумусовый супесчаный на погребенном ржавоземе AY 1 - 20 5,9 3,19 1,85 350 100

AY 20 - 40 6,0 1,27 0,74 227 38

AY 40 - 55 6,1 1,17 0,68 264 40

[БЕМ1] 55 - 75 6,5 0,65 0,38 588 41

[BFM2] 75 - 96 6,7 0,31 0,18 875 31

ВСГ 96 - 105 6,7 0,21 0,12 940 34

С 105 - 130 6,7 - - 940 31

СГ (С2) 130 - 143 7,1 - - - Сзса 143 - 154 8,0 - - - Сзса 154 - 160 8,2 - - - уч ч

у р н «

в е с т

Окончание табл. 1

Разрез 462. Ржавозем супесчаный на водно-ледниковых песках AY 0 - 5 5,9 4,45 2,58 241 118

AY 5 - 22 5,9 1,04 0,60 250 31

BFM1 22 - 56 6,1 0,52 0,30 490 28

BFM2 56 - 95 6,5 0,24 0,14 681 22

ВС 95 - 122 6,5 - - 1070 22

С 130 - 180 7,0 - - 454 25

Разрез 463. Стратозем серогумусовый супесчано-песчаный на погребенной почве (ржавоземе супесчаном) AY 0 - 4 6,3 3,16 1,83 564 175

AY 4 - 14 5,7 2,33 1,35 329 50

R 20 - 40 6,5 0,69 0,40 514 34

R 40 - 72 6,8 0,31 0,18 681 38

R 72 - 76 7,0 - - 464 25

R76 - 106 7,2 - - 471 25

[А] 106 - 120 7,0 Не опр. Не опр. 123 22

[BF]120 - 146 6,8 Не опр. Не опр. 576 13

[ВС] 148 - 170 6,9 Не опр. Не опр. 588 16

С 170 - 184 7,1 Не опр. Не опр. 579 15

Разрез 469. ТПО. Квазизем серогумусовый супесчаный (урбиквазизем) AY 1 - 15 6,1 3,00 1,74 322 105

RY 15 - 30 6,5 2,59 1,50 259 46

RY 30 - 48 6,9 1,76 1,02 368 36

R1 48 - 75 7,1 0,72 0,42 445 17

R2g 75 - 91 7,5 0,46 0,27 - TURg 91 - 130 7,5 0,22 0,13 - Сса 130 - 200 7,5 - - - 3

Усредненное содержание гумуса в слое 0 - 10 см составляет 3,30±0,10 %, а в слое 0 - 20 см соответственно 2,82 ±0,25 %. Для техногенно-преобразованных почв количественная оценка содержания гумуса (органического вещества) практически не разработана. Можно сравнить содержание гумуса в изученной парковой зоне с таковым в лесных экосистемах Калининградской области с преобладанием лиственных пород. Гумусированность почв парковой зоны пгт Янтарный имеет значения в интервале 3 - 4 %, типичные и для лесных экосистем региона на легких почвообразующих породах в условиях нормального увлажнения [12].

Содержание фосфора в гумусовых горизонтах всех изученных почв на уровне или выше 250 мг/кг, что оценивается как очень высокое. С глубиной количество подвижных фосфатов может немного снижаться (оставаясь в границах высокого содержания), но в большинстве случаев оно значительно увеличивается. При этом надо отметить, что пробы из карбонатных горизонтов в анализ не включались, потому что метод Кирсанова для них не пригоден.

Высокий фосфатный фон почв парковой зоны пгт Янтарный объясняется наличием фосфоритов в почвообразующих породах. Это явление было описано нами раньше [11], является типичным для западной части Калининградской области и подтверждается минералогическим составом проб в работе А. А. Завалиши-на и Б. В. Надеждина [12, с. 19, 32].

Распределение подвижного фосфора по профилю почв неоднозначное. Часто оно более или менее равномерное или увеличивающееся книзу в насыпных или аккумулированных слоях. Местами встречаются резкие скачки свыше 1000 мг/кг фосфатов (разрез 541, горизонт С 235-250 см; разрез 462, горизонт ВС 95-122 см). Обращает на себя внимание также факт резкого снижения количества подвижного фосфора в гумусовых горизонтах погребенных почв (разрезы 448, 451, 463). Это объясняется биологическим поглощением под пологом древесных экосистем прошлого. В последующем, после погребения этих почв, горизонты были законсервированы. В условиях близкой к нейтральной реакции среды подвижность фосфатов мала, поэтому факт биогенного выноса фосфора сохранился.

Содержание подвижного калия в гумусовых горизонтах почв варьирует от очень высокого (в разрезах 447, 448) до повышенного (в разрезах 451, 463) и среднего (в разрезах 462, 469). Максимальное содержание калия в почвах приурочено к горизонту дернины, что указывает на биогенную аккумуляцию элемента и его накопление из разлагающегося растительного опада. Распределение подвижного калия по профилю почв резко убывающее. В большинстве случаев на глубинах свыше 40 см содержание калия очень низкое (менее 40 мг/кг). Это связано с преобладанием в рекреационной зоне песков и супесей, которые бедны илистыми частицами и содержат малое количество (менее 5 - 7 %) физической глины (сумма частиц <0,01 мм).

Таким образом, оптимальным плодородием в парковой экосистеме обладают только горизонты дернины. В иллювиальных горизонтах, почвообразующей породе и стратифицированных слоях выражен дисбаланс элементов: при очень высоком содержании подвижных фосфатов крайне низкое количество подвижного калия.

Для решения задачи эколого-токсикологической оценки почв мы определили содержание подвижных форм тяжелых металлов и валовой ртути в гумусовых горизонтах почв (табл. 2). Согласно действующим нормам предельно допустимая концентрация (ПДК) подвижных форм ТМ в почвах составляет (мг/кг):

для Cu 3,0, для Zn - 23, для Pb - 6,0, для Ni - 4,0, для Cr(3+) - 6,0 [9]. ПДК для подвижного кадмия не определено. ПДК для валового содержания ртути 2,1 мг/кг. Из результатов анализа следует, что нормативы для всех ТМ в изученных почвах не превышены. По степени загрязнения почвы относятся к 1-й группе (содержание ТМ менее 0,5 ПДК) [10] и являются экологически безопасными по данным показателям.

Таблица 2. Содержание подвижных форм тяжелых металлов и валовой Hg в гумусовом горизонте почв

Table 2. Content of mobile forms of heavy metals and gross Hg in the humus horizon

of soi s

Раз- Горизонт, Тяжелые металлы, мг/кг

рез глубина, см Cu Zn Pb Cd Ni Cr(3+) Hg

AY 6 - 30 0,19 0,5 0,61 0,035 0,49 0,15 0,030

AY 4 - 14 0,23 2,3 1,40 0,060 0,28 0,18 0,011

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

REFERENCES

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Анциферова Ольга Алексеевна - Калининградский государственный технический университет; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент;

Е-mail: anciferova@inbox. ru

Antsiferova Olga Alekseevna - Kaliningrad State Technical University; PhD in Agricultural Sciences, Associate Professor; E-mail: anciferova@inbox.ru

Чиянова Ольга Юрьевна - Калининградский государственный технический университет; аспирант факультета биоресурсов и природопользования

Chiyanova Olga Yurievna - Kaliningrad State Technical University; postgraduate students at the Faculty of bioresources and environmental management