Введение к работе
Актуальность темы. Техногенные воздействия на почвы в настоящее время чрезвычайно разнообразны. Они проявляются в характере и интенсивности почвообразовательных процессов, свойствах почв, их эволюции и использовании в различных областях промышленности и сельского хозяйства. Это дало основание выделить специфический процесс технопедогенеза (Глазовская, Солнцева, Геннадиев, 1986).
Технопедогенез (ТП) обусловлен прямым или опосредованным воздействием человека на почвы и факторы почвообразования. Его производными являются рекультивированные, загрязненные, сконструированные, антропогенно-преобразованные почвы и агроземы, а также «техногенные поверхностные образования» (Классификация..., 2004), составляющие обширную группу мало изученных почвоподобных тел (почвогрунтов, педоседиментов, квазиземов), существенно отличающихся по строению от естественных почв. В этой работе для подобных объектов вводится другой термин - «почвоподобные техногенные образования» (ПТО), поскольку они конструируются «по образу и подобию» естественной почвы. Среди этой группы наименее изученными остаются ПТО спортивных сооружений, наиболее распространенными из которых в нашей стране, да и во всем Мире являются футбольные поля (ФП) — своеобразные парково-рекреационные зоны, подверженные регулярным и интенсивным техногенным, в том числе чисто спортивным воздействиям. Эти ПТО выбраны для исследования в связи с тем, что являются одними из наиболее сложных объектов комплексного взаимодействия антропо-техногенных и природных процессов, испытывающих постоянную эволюцию во времени, определяющую их состояние,-адекватное или неудовлетворяющее целям их создания.
Отсутствие информации о процессах технопедогенеза и эволюции ПТО, характерных свойствах почвенно-грунтовой толщи ограничивают имеющиеся возможности в объяснении причин деградации зеленых газонов ФП, которые обычно связывают с неудовлетворительной агротехникой, погодными условиями, чрезмерной эксплуатацией и т.д. (Абрамашвили, 1988; Румянцев, 1999). Отсюда актуальность настоящих исследований, которая проявляется в необходимости расширения теоретических представлений о ПТО, в частности ФП, объяснения причин снижения качества зеленых газонов в городах и в разных спортивных сооружениях, потребности постоянного мониторинга их состояния, адаптации к различным природно-климатическим зонам России. Вместе с тем ПТО нуждаются в систематике, поскольку, как и почвы должны быть объектом картографирования (Классификация..., 2004).
Цель работы. Разработка концепции технопедогенеза как основы формирования и эволюции ПТО футбольных полей.
Основные задачи работы:
о с-
БЕЛОРУССИЯ-;
С Ш"Стзрт
'Гомель"] У'Наука"
* -:@ МОСКВА и р.
~ Голлйть МосковскадрбяА/
У р
Сагггурн' Метеор
'Диана' |/ /
*'Kpt,mt,a Соаетде
Новороссийск
\ Балашов1
) чм
о {"Черноморец
-
Изучить условия формирования, генезис, разнообразие и свойства ПТО футбольных полей России и Беларуси.
-
Выявить основные элементарные почвообразовательные процессы (ЭПП) как механизмы записи информации, формирования и изменчивости ПТО при разнообразных техногенных воздействиях и длительности эксплуатации.
-
Оценить роль почвообразовательных процессов в эволюции ПТО.
-
Оценить пространственную неоднородность ПТО футбольных полей страны и разработать их систематику.
-
Разработать методику конструирования искусственных субстратов, обеспечивающую большую устойчивость их состояния во времени и длительность функционирования, в частности, зеленых газонов ФП. Объекты и методы исследований. Данные
Холер"!
собраны автором в ходе самостоятельных полевых
обследований на территории России и Беларуси.
\"Уралан"
{"Диизмо" і "Анжи
Опорными для описания и анализов были выбраны ПТО,
"Пуч"
которые резко различаются по возрасту (времени
эксплуатации), природным условиям и свойствам
Рис.1. Объекты исследования
(рис.1). В географическом и биоклиматическом плане
изученные ФП (больше 30) расположены как в разных
широтных зонах, так и фациях почв. Рельефообразующий фактор для большинства ПТО - террасы
(реки Волга, Клязьма и Хопер, моря Черное и Каспийское). Часть ПТО формируется на
водоразделах при глубоком залегании грунтовых вод.
Возраст (длительность эксплуатации) ПТО различен, что позволило разделить их на три группы: молодые <5 лет, средневозрастные 30-50 лет и возрастные >50 лет (табл.1).
Исследования носили классический почвенно-генетический характер с использованием сравнительно-географического, ландшафтно-геохимического и сравнительно-хронологического методов. ПТО изученных футбольных полей создавались по единому регламенту для всех природных зон страны. Те из них, которые развиты в сходных биоклиматических и геоморфологических условиях, рассматривались как хроноряды (метод дневных хронорядов), что позволило изучить стадийность и интенсивность основных ЭПП во времени при регулярном техногенном воздействии.
Полевые исследования включали морфологические описания полнопрофильных опорных разрезов и буровых скважин. Химические, физические, агрохимические, минералогические и микроморфологические свойства ПТО были в основном проанализированы в лабораториях Института географии РАН и Почвенного института им. В.В. Докучаева, РАСХН.
Методологической основой работы послужили плодотворные идеи отечественных почвоведов-географов и геохимиков ландшафта. К ним относятся: концепция ЭПП (И.П.Герасимов, В.О.Таргульян, Н.А.Караваева, А.И.Ромашкевич, Ф.И.Козловский, Б.Г.Розанов), представление о трендах педолитогенеза (В.О.Таргульян) и характерных временах (В.О.Таргульян, А.Л.Александровский, А.Д.Арманд), понятия «почва-память» и «почва-момент» (В.О.Таргульян, И.А.Соколов), концепция агропедогенетического анализа почв (Ф.И.Козловский), представление о ландшафтно-геохимических системах (Б.Б.Полынов, М.А. Глазовская), теория геохимических барьеров (А.И.Перельман), методология изучения техногенных потоков вещества (Н.Ф. Глазовский), представление об устойчивости ландшафтов к техногенезу (М.А. Глазовская), учение о структуре почвенного покрова (В.М. Фридланд).
Таблица 1 Возрастные группы ПТО в разных климатических условиях
Основные защищаемые положения.
-
Понятие о специфическом типе «спортивного техногенеза» и ПТО футбольных полей как об особых биокосных образованиях парково-рекреационных функциональных зон городов (стадионы) и пригородных зон (базы, комплексы, тренировочные поля), формирующихся при взаимодействии природных и антропогенных факторов.
-
Комбинированная природно-техногенная модель почвообразования на футбольных полях. Педогенез на футбольных полях (нормальная модель) сочетается с аномальными техногенными
поверхностными хемогенними (аккумулятивно-хемогенная) и твердофазными поступлениями на поверхность ПТО (аккумулятивно-седиментационная), а также и техно- и зоотурбационными явлениями (турбационная).
-
Эволюция ПТО, вызванная природными и антропо-техногенными «проградационными» (гумусообразование и оструктуривание, зоо- и технотурбации, техногенный привнос твердофазного и жидкофазного хемогенного вещества) и «деградационными» ЭПП (выщелачивание, оглеение, лессиваж и партлювация, миграция гумусовых соединений, окарбоначивание, осолонцевание, сегрегация и цементация, уплотнение и загрязнение тяжелыми металлами)
-
Систематика ПТО футбольных полей как производных спортивного техногенеза и зонально-биоклиматических факторов. В зависимости от возраста ПТО и на основе строения профиля выделяются две группы со строго определенными свойствами и признаками: примитивные квазиземы и дерновые квазиземы. Во всех биоклиматических обстановках эволюционные тренды определяют формирование трех разрядов дерновых квазиземов: лессивированных, глееватых и солонцеватых.
-
Эволюция гомогенного элементарного ареала ПТО в гетерогенное состояние микроструктуру ПТО футбольного поля - под воздействием почвенно-генетических процессов и спортивного механогенеза.
-
Методика конструирования искусственных субстратов (строение толщи, состав слоев-горизонтов и отдельных компонентов, способ дренажа, подбор семян трав и др.), которая учитывает воздействие факторов почвообразования во времени, характер проявления ЭПП и нормативную базу спортивной и агротехнической эксплуатации, разработанную автором и обеспечивающую более устойчивое состояние квазиземов футбольных полей.
Научная новизна.
-
Разработано представление о спортивном техногенезе (совокупность геохимических, геофизических и механических процессов, связанных с инженерно-строительной, спортивной и агротехнической деятельностью человека), в результате которого формируются особые биокосные природно-техногенные образования - ПТО - квазиземы футбольных полей.
-
Впервые на основе проведенных почвенно-генетических исследований изучены и типизированы ПТО, формирующиеся на простых и сложных по строению и составу искусственных субстратах футбольных полей.
-
Выявлены закономерности изменения во времени состава и свойств ПТО, их связь с ЭПП, интенсивностью и длительностью спортивного техногенеза.
-
Установлены модальные «деградационные» (выщелачивание, оглеение, лессиваж, гумус-иллювиальный, окарбоначивание, осолонцевание, уплотнение) и «проградационные» ЭПП
(гумусообразование, оструктуривание, зоо- и технотурбации, техногенный привнос твердофазного и жидкофазного хемогенного вещества).
-
Пространственная неоднородность ПТО футбольных полей впервые представлена в виде микроструктур почвенного покрова, формирующихся в результате воздействия почвенно-генетических процессов и спортивного механогенеза.
-
Разработана методика конструирования искусственных субстратов, позволяющая обеспечить более длительную эксплуатацию ФП и др. спортивных сооружений (гольф, хоккей на траве, регби, теннис, бейсбол и т.д.).
Практическая значимость. Основные положения диссертации использовались при строительстве футбольного поля (ФП) клуба «Анжи» (г. Махачкала, Республика Дагестан), в котором автор принимал непосредственное участие, а также при восстановлении ФП тренировочной базы клуба «Спартак» (Московская обл., п. Черкизово), реконструкции Большой спортивной арены «Динамо» г. Москва, конструировании искусственных субстратов ФП клубов «Динамо» и «Сатурн» (Московская обл., п. Новогорск. п. Кратово, г. Жуковский).
С 2001 г. по настоящее время ведутся постоянные работы и консультации по поддержанию функционального состояния газонов ФП Тарасовской учебно-спортивной базы «Спартак» (ТУСБ). Они включают детальное обследование ПТО полей и служат основой для мониторинга.
Материалы диссертационного исследования представлены в учебных и методических пособиях: «География почв с основами почвоведения», «Геохимия ландшафтов», «Ландшафтное планирование с элементами инженерной биологии», а также используются при чтении специальных курсов и при проведении полевых практик на Географическом факультете Московского городского педагогического университета.
Апробации работы, публикации. Основные положения диссертации обсуждались на заседаниях и семинарах Лаборатории географии и эволюции почв, на Ученом Совете Института географии РАН, на всесоюзных и международных конференциях, совещаниях и съездах: «Актуальные проблемы управления» (Москва, 2001), «Геохимия биосферы» (Новороссийск, 2001), «Природообустройство сельскохозяйственных территорий» (Москва, 2001), «Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям» (Москва, 2002), «Туризм и региональное развитие» (Смоленск, 2002), «Эколого-краеведческая подготовка студентов педагогических вузов» (Москва, 2002), «Биогеография почв» (Сыктывкар, 2002), «Образование как основа устойчивого развития ландшафтов» (Ганновер, Германия, 2004), «Почвы. Национальное достояние России» (IV съезд Докучаевского общества почвоведов, Новосибирск, 2004), Международный съезд инженерных биологов (Ирднинг, Австрия, 2006), «Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты» (Санкт-Петербург, 2007).
По теме диссертации опубликовано более 30 работ, в том числе 3 монографии, 4 учебных пособия и 13 статей в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК для публикации основных результатов диссертационных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и выводов. Список литературы включает 288 названий, в том числе 23 на иностранных языках. Объем диссертации 240 страниц, в том числе 36 таблиц и 103 рисунка.
Благодарности. Автор благодарен своим учителям, коллегам и друзьям за постоянную помощь, консультации и ценные замечания: В.О.Таргульяну, Н.А. Караваевой, С.В.Горячкину, А.А.Гольевой, А.Л.Александровскому, С.А.Сычевой, И.В.Ковде, Р.Г.Грачевой, М.А.Бронниковой, Н.С.Мергелову, А.В.Долгих, Т.А.Востоковой, Е.А.Агафоновой, А.М.Чугуновой, И.В.Туровой, О.В. Кутовой, М.П.Лебедевой, В.Т.Дмитриевой, И.В.Клевковой, Ю.АГридневой, Д.Л.Шевелеву, Калугину Д.А. Отдельная благодарность всем руководителям и сотрудникам стадионов, спортивных обществ и клубов, которые способствовали почвенно-генетическим исследованиям.
Автор выражает особую признательность и благодарность д. с/х.н. В.П. Белоброву и к.с-х.н., доценту А.Ю. Куленкампу за активную поддержку, критические замечания и советы на всех этапах работы.
