Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы изучения антропогенных почв, в том числе почв ботанических садов 8
1.1 Особенности формирования городских почв (на примере москвы и санкт-петербурга) 9
1.2 Особенности формирования и развития окультуренных дерново-подзолистых почв 19
1.2.1 Влияние отдельных антропогенных факторов на почвенные свойства окультуренных дерново-подзолистых почв 19
1.2.2 Основные свойства окультуренных дерново-подзолистых почв 22
1.2.3 Устойчивость признаков окультуривания дерново-подзолистых почв..26
1.3 Современное состояние систематики антропогенных почв 28
1.3.1 Отечественные классификации антропогенных почв 28
1.3.2 Международные классификации 32
Глава 2. Специфика зеленых насаждений урбанизированных территорий 38
2.1 Факторы, влияющие на устойчивость растений в городских условиях...40
2.2 Изменения в растениях, происходящие под влиянием городских условий 43
Глава 3. Объекты и методы исследования 45
3.1 Объекты исследования 45
3.2 Историко-географическая справка 47
3.2.1 Ботанический сад МГУ 47
3.2.2 Филиал ботанического сада МГУ 48
3.2.3 Главный ботанический сад РАН им. Н. В. Цицина 52
3.2.4 Ботанический сад Ботанического института РАН им. В.Л. Комарова 53
3.3 Методы исследования 57
Глава 4. Обсуждение результатов 60
4.1 Факторы почвообразования в городских ботанических садах 60
4.2 Морфологические свойства почв городских ботанических садов 62
4.2.1 Строение профиля почв ботанических садов 64
4.2.2 Микроморфологические свойства. 68
4.2.3 Группировка почв городских ботанических садов 69
4.2.4 Почвенная картосхема БС МГУ. 74
4.3 Физические свойства почв городских ботанических садов 79
4.3.1 Гранулометрический состав 79
4.3.2 Плотность сложения почвы 81
4.3.3 Твердость почвы 82
4.3.4 Водопроницаемость 82
4.4 Характеристика химического состояния почв 84
4.4.1 Реакция среды 84
4.4.2 Агрохимические показатели 88
4.4.3 Некоторые показатели гумусного состояния 90
4.4.4 Загрязнение почв тяжелыми металлами 93
4.5 Мезофауна почв ботанических садов 96
4.6 Микробиологические свойства почв городских ботанических садов 102
4.6.1 Сапротрофно-бактериалъный комплекс (СБК) 102
4.6.2 Особенности распространения азотобактера и липомицетов в почвах филиала БС МГУ. 105
4.6.3 Численность бактерий и грибов, ферментативная активность почв ботанических садов. 108
4.6.4 Азотфиксирующая и денитрифицирующая активность 109
4.7 Состояние древесной растительности в городских ботанических садах 112
Глава 5. Некоторые практические рекомендации по созданию зеленых насаждений и конструированию почв на территории крупных городов 116
Выводы 118
Список литературы 121
Приложение
- Особенности формирования и развития окультуренных дерново-подзолистых почв
- Изменения в растениях, происходящие под влиянием городских условий
- Ботанический сад Ботанического института РАН им. В.Л. Комарова
- Морфологические свойства почв городских ботанических садов
Введение к работе
Актуальность темы. В связи с постоянным ростом мегаполисов и усиливающимся загрязнением окружающей среды, возникла реальная угроза устойчивости городских экосистем. Негативному воздействию урбанизации подвергаются не только большинство местных видов флоры и фауны, но и почвы, которые являются неотъемлемой частью городской экосистемы. В последние годы была осознана проблема деградации почвенного покрова городов, стало уделяться внимание оценке экологического вреда, причиненного окружающей среде уничтожением почвенного покрова (Постановление Правительства Москвы № 102-ПП от 25. 02. 2003). Под влиянием городских условий формируются особые антропогенно-измененные почвы - урбаноземы, ранее называемые почво-грунтами, которые по свойствам, как было показано авторими (Konecka-Betley et al., 1985; Blume, 1989; Burghardt, 1994, 1997, 2000; Рохмистров, Иванова, 1985; Агаркова, 1991; Строганова и др., 1997, 1998), значительно отличаются от зональных почв. Как правило, эти отличия носили неблагоприятный или, в лучшем случае, нейтральный характер для произрастания большинства видов растений. Негативное влияние условий города на зеленые насаждения проявляется через изменения свойств почв, через загрязнение атмосферы и грунтовых вод, повышенный уровень шума, а также через механические повреждения.
Возникают вопросы: что происходит с почвами ботанических садов Москвы и Санкт-Петербурга - центрах ботанических исследований, находящихся на территории мегаполисов, и возможно ли нивелировать негативное воздействие городской среды за счет создания определенной конструкции почв с заданными свойствами.
Истинная роль городских ботанических садов выходит далеко за рамки почвенно-ботанических исследований. Они становятся центрами, ставящими достижения почвоведения и биологической науки на службу улучшения экологии города. Для этого они располагают богатейшими коллекциями растений и уникальными образцами почв, создававшимися в течение многих десятилетий и даже столетий. Особым преимуществом городских ботанических садов при решении задач озеленения данного города является то, что проводимые ими исследования и вырабатываемые рекомендации учитывают климатические и экологические особенности данного города. Очень важным является
комплексный подход к решению этих задач, так как только сотрудничество экспертов в различных разделах науки: биологии, почвоведении, экологии, климатологии сможет обеспечить научный подход к проблемам экологии города.
Актуальность исследования почвенного покрова в городских ботанических садах обусловлена практически полным отсутствием знаний о почвах, сформированных в специфических условиях городских садов. Результатом этих условий является формирование почв, которые отличаются по своим свойствам как от собственно городских почв - урбаноземов, так и от окультуренных сельскохозяйственных почв. Кроме того, почвы старых ботанических садов несут историческую информацию о культуре садового земледелия и об особенностях формирования искусственного почвенного покрова на протяжении последних трех веков.
Основной практической целью подобных исследований является создание благоприятной среды существования и для растения, и для животного мира, и для человека. Изучение почв городских ботанических садов может принести большую пользу при создании новых и реконструкции уже существующих насаждений. Город представляет собой необычное для растений местообитание. Прав был немецкий лесовод А. Гейер, говоря, что «...в таких жестких условиях вообще следовало бы из милосердия отказаться от деревьев, да не может человек без них обойтись...» (цит. по Фролов, 1998).
Цель работы. Выявление разнообразия антропогенных (антропогенно-измененных и искусственно-созданных) почв городских ботанических садов как уникальных историко-ботанических объектов в городских экосистемах.
Основные задачи исследований.
Выявление факторов почвообразования в ботанических садах на основе комплексных исследований и исторических справок.
Определение основных и выявление специфических свойств почв городских ботанических садов (морфологические, физические, химические, биологические).
Определение места антропогенных (антропогенно-измененных и искусственно-созданных) почв ботанических садов в современной почвенной систематике.
Анализ возможных путей эволюции почв на территории городских ботанических садов.
Составление почвенной картосхемы ботанического сада МГУ.
Оценка состояния древесной растительности в ботанических садах г. Москвы.
Научная новизна исследований.
Впервые исследованы антропогенные (антропогенно-измененные и искусственно-созданные) почвы городских ботанических садов, в том числе, почвы старейших в России ботанических садов (филиал ботанического сада МГУ в Москве и сад Ботанического Института РАН в Санкт-Петербурге), основанных в начале XVHI в. и сохранившихся на своем первоначальном месте. Ранее проводились исследования лишь ненарушенных почв садов (Вадковская, 1955; Марковская и др., 1996).
Выявлено разнообразие антропогенных почв городских ботанических садов и определено их место в систематике антропогенных почв.
Выявлены основные тенденции в развитии почв городских ботанических садов.
Практическое значение работы.
На основе изученных свойств антропогенных почв ботанических садов составлены рекомендации для подготовки почвы при проведении работ по реконструированию и сохранению зеленых насаждений на территории Москвы и С-Петербурга.
Впервые составлена почвенная картосхема ботанического сада МГУ.
Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены: на III и V Докучаевских молодежных чтениях (Санкт-Петербург, 2000, 2002); на всероссийских и международных конференциях: "Перспективы развития почвенной биологии" (Москва, 2001), "Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям" (Москва, 2002), "Гидроморфные почвы" (Москва, 2002), П Международный конгресс студентов, молодых ученых и специалистов "Молодежь и наука - третье тысяче-летие"/У8ТМ'02 (Москва, 2002), П Международная конференция рабочей группы "Почвы городских, индустриальных и придорожных территорий и районов добычи полезных ископаемых"/81ЛТМА, (Франция, 2003).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи, 7 тезисов, 2 научно-популярные статьи.
Автор выражает признательность проф. М.Н. Строгановой и проф. B.C. Новикову за постановку задачи, многочисленные обсуждения и постоянное внимание к работе. Особенно хочется поблагодарить директоров и руководителей ботанических садов за содействие в проведении работ на территории садов: Главного ботанического сада РАН - д.б.н. А.С. Демидова, сада ботанического института РАН - к.б.н. Ю.С. Смирнова, филиала ботанического сада МГУ - А.А. Ретеюма и А.Ю. Паршина.
Автор благодарен сотрудникам кафедры биологии почв к.б.н. Л.В. Лысак, к.б.н. И.Н. Скворцовой и к.б.н. Н.В. Костиной; сотруднику кафедры химии почв к.б.н. А.А.
Степанову; сотруднику кафедры общего почвоведения к.б.н. Г.В. Стоме; сотрудникам кафедры географии почв к.б.н. Т.В. Прокофьевой, к.б.н. А.А. Рахлеевой и студентке этой кафедры И.С. Горячкиной; сотрудникам кафедры биофизики биологического факультета МГУ д.б.н. Т.Е. Кренделевой и к.б.н. Г.П. Кукарских; сотруднику РУДН к.г-м.н. А.А. Каздыму, оказьшавших помощь в проведении исследований и высказавшим ценные замечания при написании работы.
Особенности формирования и развития окультуренных дерново-подзолистых почв
Хозяйственную деятельность человека как фактор почвообразования можно представить в виде двух групп процессов: прямых, действующих непосредственно на почвенную массу и вызывающих изменение ее состава и свойств, и косвенных, к которым можно отнести приемы культуртехнического улучшения почв (уборку камня, кустарника, планировку поверхности и др.). Прямое воздействие на почвы можно подразделить на 4 подгруппы: физико-механические (обработка почвы - основная и по уходу за растениями, включая создание пахотного слоя); мелиоративные (осушение переувлажненных почв и орошение при недостатке влаги, известкование); химические (внесение в почву удобрений - органических и минеральных и средств химической борьбы с сорняками, вредителями и болезнями растений); биологические (чередование культур в севообороте и применение бактериальных удобрений). Совершенно обособлено как фактор почвообразования выступает абсолютный возраст пашни. Фактор времени не действует непосредственно на почву, но отражает суммарное воздействие всех типов прямого воздействия человека на почву. Физико-механические факторы. Профиль дерново-подзолистой почвы характеризуется агрономической неравноценностью почвенных горизонтов. Основная масса корней растений сосредоточена в гумусовом горизонте. Для природных дерново-подзолистых почв характерна небольшая мощность гумусового горизонта и среднее содержание в нем питательных элементов. Для лучшего развития культурных растений необходимо создания мощного и однородного по плодородию гумусового горизонта, обладающего оптимальными водным, воздушным, тепловым и питательным режимами. Создание подобного горизонта осуществляется за счет вовлечения в него подзолистого или подзолисто-иллювиального горизонтов.
Рыхление позволяет повысить водопроницаемость, влагоемкость, улучшает аэрацию почвы до значительной глубины, в результате повышается биологическая активность почв, увеличивается скорость разложения органических остатков. Мелиоративные факторы. Известкование. В почвах ботанических садов под воздействием Са-содержащей пыли и разрушающегося строительного мусора происходит уменьшение актуальной кислотности, повышение степени насыщенности ППК основаниями. В окультуренных дерново-подзолистых почвах аналогичные процессы происходят при известковании. Положительное действие извести на кислую почву проявляется в следующем: 1. снижается кислотность и нейтрализуется вредное действие алюминия; 2. увеличивается количество обменных оснований, почва обогащается кальцием и магнием; 3. усиливается жизнедеятельность микроорганизмов, разлагающих органическое вещество, обеспечивающих круговорот азота; 4. увеличивается подвижность всех основных элементов питания растений: азота, фосфора, калия, кальция, магния, молибдена; 5. улучшаются водный, воздушный и тепловой режимы, питание растений. Регулирование водного режима. Практически все исследованные почвы ботанических садов имеют признаки переувлажнения в нижней части профиля, поэтому регулирование водного режима весьма актуально для них, также как и для окультуренных дерново-подзолистых почв. Глубина распространения микроорганизмов и корней часто лимитируется содержанием кислорода в почве, следовательно, при освоении переувлажненных почв необходимо улучшение аэрации профиля, обеспечивающее обогащение почвы кислородом на большую глубину. Улучшение водно-воздушных характеристик почвы обусловливает активное развитие микрофлоры и усиление нитрифицирующей способности почвы, активизируется процесс минерализации гумуса. Негативной стороной осушения является вынос водорастворимых почвенных веществ дренажными водами. Наиболее значительным является вынос нитратного азота, кальция, иногда - калия. Дерново-подзолистые почвы характеризуются маломощным гумусовым горизонтом, имеющим недостаточный запас продуктивной влаги. Поэтому, регулирование водного режима предусматривает не только устранение избытка влаги, но и создание достаточного запаса продуктивной влаги в почве, орошение в засушливые периоды. Химические Факторы. В почвы ботанических садов, также как и в почвы, вовлеченные в сельскохозяйственный оборот, вносятся минеральные и органо-минеральные удобрения. Внесение удобрений не только компенсирует потери почвой питательных веществ, но и создает дополнительные запасы доступных растениям форм макро- и микроэлементов. Действие минеральных удобрений на дерново-подзолистые почвы отличается несбалансированностью, внесение минеральных удобрений по отдельности не только не повышает почвенное плодородие, но и в ряде случаев ухудшает исходные показатели.
Изменения в растениях, происходящие под влиянием городских условий
В условиях города растения подвергаются воздействию сложного комплекса разнообразных факторов окружающей среды, мишенью которых являются самые различные морфоанатомические, физиологические и биологические механизмы. Сложность этой картины усугубляется фактом неоднозначного влияния многих факторов при различных значениях сопутствующих явлений (примеры такой неоднозначности можно найти в любом исследовании действия какого-либо фактора на растения), а также, во многих случаях, трудностью разграничения адаптационных и патологических изменений.
Исследование морфологических и анатомических черт городского растения выявляет ксерофитизацию всего облика растения и его отдельных органов. Изменения выражаются в изреженности кроны, увеличении доли листьев световой структуры, уменьшении площади и веса листовой пластинки, а также линейного прироста побегов, увеличении числа устьиц и их уменьшении в размерах, уменьшении размеров хлоро-пластов и их числа в мезофилле и др., а также в признаках угнетения корневой системы.
Наблюдение за физиологическими процессами городских растений позволяет утверждать, что происходит снижение интенсивности (или, по крайней мере, эффективности) основных физиологических процессов - фотосинтеза, дыхания, роста, накопления питательных веществ и т. д., что приводит к общему ослаблению растения и снижению его жизнеспособности.
Показатель жизненности растений также уменьшается в условиях города. Это связано как с непосредственным влиянием агентов городской среды на растение (щелочная пыль, кислотные осадки и т.д.), так и с ослаблением иммунитета растений в результате тяжелой экологической обстановки. В результате, уменьшается облиствен-ность растения в целом, увеличивается доля повреждений на отдельном листе, в конечном счете, всевозможные поражения листвы приводят к одному результату - уменьшению эффективной листовой поверхности. Оценка эффективной листовой поверхности, выполненная на основании данных по облиственности деревьев и степени пораженно-сти листвы, составила в разных типах насаждений величину порядка 50-70 % по сравнению со здоровым деревом в загородном парке. Эта оценка может иметь значение при расчетах способности к продуцированию кислорода и фитогигиенического эффекта городских насаждений (Фролов, 1998; Калашникова, 2003).
Морфологические и физиологические изменения, происходящие в растениях под действием городской среды, приводят к уменьшению продолжительности жизни, снижении гигиенических и декоративных качеств. Таким образом, специфика городских зеленых насаждений заключается как в изменении морфологических черт и нарушении физиологических процессов отдельных растений, так и в изменении структуры растительного сообщества на территории города в целом. Причем эти изменения тем сильнее, чем выше техногенная нагрузка и чем меньше площадь, занимаемая насаждениями, - наиболее плохое состояние наблюдается у растений "в кадках" и в уличных посадках.
Анализ состояния древесной растительности в городских условиях показал, что одним из важнейших факторов, влияющих на состояние растительности, являются физико-механические и химические свойства почвы. К настоящему времени в городах России сохранились еще территории, которые за многовековую историю развития прошли значительный путь от небольших "Аптекарских огородов" начала ХУШ в, в которых выращивали, главным образом, лекарственные травы, до крупных научно-исследовательских институтов и современных садово-парковых центров. Наряду с этим есть сады, имеющие сравнительно короткую историю деятельности. Сопоставление их позволяет выявить особенности и оценить скорости почвообразования на территории городских ботанических садов.
В Москве проводилось изучение почв на основной территории Ботанического сада МГУ на Воробьевых горах (БС МГУ), где было заложено 18 разрезов (рис. 2); в его филиале на проспекте Мира (филиал БС МГУ) - 9 разрезов (рис. 3), а также на территории Главного Ботанического сада РАН им. Н. В. Цицина (ГБС РАН) - 1 разрез. В Санкт-Петербурге исследования проводились на территории сада Ботанического Института РАН им. В. Л. Комарова (БИН РАН), на его территории заложены 4 разреза (рис. 4). Описания почвенных разрезов приводятся в Приложении 1.
Во всех садах разрезы закладывались в схожих функциональных зонах: на залежи или газоне, на цветнике, в дендропарке. На залежи были заложены следующие разрезы: в БС МГУ р. 5; в филиале БС МГУ р. 2 и 3; в БИН РАН р. 1 и 2. Регулярно перекапываемые почвы изучались на разрезах: в БС МГУ р. 2 и 4. В дендропарке были заложены разрезы 1 и 3 в БС МГУ; в филиале БС МГУ р. 1 и 4; в БИН РАН р. 3 и 4, в ГБС РАН р. 1. В работе не рассматривались ненарушенные почвы, поскольку они, в основном, сохранились под естественной растительностью и не подвергались сильному техногенному воздействию и соответствуют по свойствам почвам городских лесопарков, которые изучены в значительной степени.
Для сравнения почв ботанических садов с городскими почвами в качестве фоновых были использованы данные, полученные М. Г. Агарковой для Москвы (1990): в селитебных районах центра и периферии Москвы, на Гоголевском бульваре, на газоне разделительной полосы ул. Менделеева. В качестве фона для сравнения почв ботанических садов с окультуренными дерново-подзолистыми почвами были использованы литературные данные для окультуренных и культурных почв, исследованных В. К. Пестряковым (1977) и А. С. Коноваловой (1967).
Ботанический сад Ботанического института РАН им. В.Л. Комарова
В саду заложено 4 разреза, в каждом из них изучались основные почвенные свойства (рис. 5.). Из истории сада. История одного из старейших научных и культурно-просветительных центров России - Ботанического сада в Санкт-Петербурге начинается с указа Петра I об устройстве Аптекарского огорода с целью разведения и выращивания травянистых лекарственных растений на Вороньем (ныне Аптекарском) острове. Первое упоминание об Аптекарском огороде обнаружено в переписи Петербургской стороны от 11 декабря 1713 г. (Липский, 1913). Доказательством того, что Аптекарский огород в Санкт-Петербурге с первых своих шагов одновременно являлся и Ботаническим садом служит «Каталог живых растений» Ботанического сада, опубликованный его первым директором И. Сигезбеком, в котором среди 1275 приведенных видов 200 видов являются тропическими растениями (Смирнов, 2000). К 1786 г. коллекция теплолюбивых растений насчитывала 1580 видов и продолжала расширяться. В списке растений 1796 г. преобладают растения открытого грунта, но приводятся ананасы, олеандры, лавры, мирты, гранат, герани, аристолохии, пассифлоры, канны, жасмины, финиковая пальма и другие теплолюбивые растения (Липский, 1913). На стыке ХУШ и XIX вв. сад постепенно приходит в упадок. Знаменательной датой в истории ботанического сада стал март 1823 г., когда во время доклада императору Александру I «Об устройстве Ботанического сада на Аптекарском острове с наименованием его Императорским», министр внутренних дел граф В. П. Кочубей произнес фразу, актуальную и для наших дней, что «всякое публичное заведение должно существовать в возможном совершенстве или вовсе не быть предпринимаемо» (Липский, 1913).
На должность директора сада был приглашен Ф. Б. Фишер. Уже через 2 года после исторического указа Александра І в саду практически завершается строительство большого оранжерейного комплекса (архитектурный облик которого сохранился в основных чертах до наших дней) и ряда зданий различного назначения, проводится планировка регулярной части парка и посадка древесных растений. Пополнение коллекций в этот период шло в основном за счет экспедиционных сборов и закупок. Так, Ф. Б. Фишер в 1824 г. (во время путешествия по Европе) купил 2320 видов растений, к сожалению, большая их часть погибла во время наводнения. Следует отметить, что наводнения случались довольно часто, и неоднократно вся территория сада скрывалась под водой. Однако прослоев аллювиальных отложений за последние 200 лет обнаружить не удалось. Интересно отметить, что для подсыпки в оранжерейный грунт использовалась земля, взятая при рытье котлованов под фундамент Исаакиевского собора (Липский, 1913). Говоря о плодотворной деятельности Императорского ботанического сада под руководством Ф. Б. Фишера, нельзя не отметить, что в 1823 г. был создан Музей на основе коллекций Ботанического сада. С 1835 г. начал выходить из печати «Перечень семян, предлагаемых в обмен...» (Смирнов, 2000). В 1855 г. директором Ботанического сада назначается Э. Л. Регель — выдающийся ботаник, блестящий садовод и ландшафтный архитектор, отдавший саду в общей сложности около 40 лет своей жизни. Э. Л. Регель вывел Императорский Санкт-Петербургский ботанический сад на одно из первых мест в Европе.
В 1873 г. коллекция Сада содержит около 21000 видов, большая часть которых находилась в оранжереях. Именно ему принадлежит заслуга в создании Российского общества садоводства, им организовано издание «Вестника Российского общества садоводства» и журнала «Gartenflora» (Регель, 1873). Период с 1896 по 1917 г. связан с вводом новых оранжерей, в том числе Большой пальмовой (архитектор И. С. Китнер), строительством здания Гербария и Библиотеки (архитектор А. И. Дитрих), жилых зданий для штатных работников. Директором в этот период был А. А. Фишер-фон-Вальдгейм. В эти годы с целью изучения болезней растений организуется Фитопатологическая станция (1901 г.). Для почвоведов будет интересным узнать, что в эти же годы в саду под руководством Г. И. Танфильева были организованы участки степей, солонцов, тундры, мохового болота и меловых склонов (Танфильев, 1900). Для этого была привезены "глыбы" почвы из разных природных зон. Чтобы сохранить естественное сложение почвы, доставляли ее зимой, в замороженном виде. Для создания участка степей из Харьковской губернии были привезены 6 фрагментов чернозема, каждый площадью 4,5м2 и глубиной 0,5 м, эти монолиты были уложены на специально подготовленное основание, состоящие из коксового шлака и подушки песка с известковым туфом, для создания условий, наиболее приближенных к степным (Фишер-фон-Вальдгейм, 1905). Известно, что в течение 4 лет большая часть растений прижилась в новых условиях, однако сведений об их дальнейшей судьбе нет, как и нет данных об изменении почвенных свойств. О местонахождении этих участков известно, что они располагались вместе, на запад от викторной оранжереи. Коллекция сада, насчитывающая 34500 видов и разновидностей, из которых более 21 000 выращивались в условиях оранжерей, являлась «самым обширным собранием растений в мире». Здесь была знаменитая на весь мир коллекция древовидных папоротников с тысячелетними экземплярами тодеи варварской (Todea barbara Moore), высокими альзофилами (Alsophila) и циатеями (Cyathea) (Липский, 1913). Такой она практически сохранилась вплоть до первой мировой войны. В 1913 г. Ботанический сад торжественно отметил свое 200-летие и получил звание Императорского ботанического сада Петра Великого. В 1914 г. завершено начатое в 1911 г. строительство здания Гербария и Библиотеки, а также каменного многоквартирного дома для штатных сотрудников сада, а годом позже — формирование парка в западной его части, спланированное А. И. Дитрихом и ученым-садоводом К. И. Бар-тельсеном. Императорский ботанический сад Петра Великого после Октябрьской революции являлся Главным ботаническим садом РСФСР, с 1925 г. — Главным ботаническим садом СССР, а с 1930 г. — Ботаническим садом АН СССР. В 1931 г. при слиянии Ботанического сада АН СССР и Ботанического музея АН СССР организуется Ботанический институт (БИН) АН СССР (Смирнов, 2000). Во время Великой отечественной войны сад сильно пострадал и вплоть до 1960-х гг. проводилась интенсивная деятельность по восстановлению сада В настоящее время коллекционный фонд живых растений Ботанического сада насчитывает около 13 000 видов и разновидностей, что почти в три раза меньше, чем в 1913 г. В настоящее время Ботанический сад БИН РАН сохраняет около 400 видов растений природной флоры, занесенных в Красные книги мирового сообщества, России, СССР и других уровней (Смирнов, 2000).
Морфологические свойства почв городских ботанических садов
Специфическая хозяйственная деятельность, направленная на создание оптимальных условий для растений, постепенно приводит к формированию ряда особенностей, присущих почвам городских ботанических садов и отличающих их как от специфических городских почв - урбаноземов, так и от сельскохозяйственных дерново-подзолистых разной степени окультуренности. Характерными особенностями почв старых ботанических садов становятся: 1. растянутый гумусовый профиль (мощностью до 1,2 м); 2. слабая уплотненность верхнего почвенного горизонта; 3. отсутствие захламленной почвенной поверхности. Важно подчеркнуть, что увеличение мощности гумусового профиля происходит, главным образом, за счет подсыпки почвенного материала и, в значительно меньшей степени, за счет углубления гумусового горизонта при перекопке. Второй путь был возможен в первые годы существования садов, когда они были аптекарскими огородами и в них выращивали многолетние травы. Однако затем за три века существования садов образовался мощный почвенный слой, сформировавшийся из привнесенных субстратов, и покрывающий исходные грунты. Этот слой во всех садах имеет схожий состав, что и позволяет нам сравнивать изучаемые почвы, несмотря на то, что состав исходных почвообразующих пород во всех садах разнообразен. В Санкт-Петербурге почвообразующими породами являются слоистые аллювиальные отложения, в БС МГУ - покровные пылеватые глины и тяжелые суглинки, залегающие на морене; слоистые флювиогляциальные отложения разного гранулометрического состава от песка до тяжелого суглинка в филиале БС МГУ и тяжелосуглинистая морена в ГБС РАН. Мощность техногенного почвенного слоя варьирует в широких пределах: в филиале БС МГУ созданный слой составляет 100-120 см и более; в БС МГУ до 100 см, а местами и более; в ГБС РАН 10-30 см; в БИН РАН 60-120 см. Мощность и содержание органического вещества, количество и состав включений, а также расположение относительно соседних насыпных слоев позволяют выявить причины формирования того или иного горизонта: первоначальная организация ландшафта ботанического сада; перепланировка сада и создание новых экспозиций; проведение строительных работ как на территории сада, так и на прилегаю- щих территориях. Как правило, каждый из слоев насыпался единовременно и довольно мощным слоем (от 15 см), поэтому при последующей перекопке слои не перемешивались.
В результате, даже 200-300 лет спустя переходы между горизонтами ярко выражены. Несмотря на значительное количество наносимого на поверхность садов материала, суммарная мощность этого наноса меньше, чем на прилегающих к саду городских территориях, поэтому территории садов оказываются несколько ниже, чем прилегающие к ним городские кварталы. Особенно хорошо видно такое отставание в росте мощности слоя в старых садах древнего центра города (филиал БС МГУ, БИН РАН). Для почв ботанических садов также, как и для остальных глубоко- преобразованных почв города, характерна "катастрофичность" — резкая смена характера землепользования, сопровождающаяся изменением строения почвенного профиля. Каждое "катастрофическое" воздействие находит отражение в почвенном профиле. Поэтому количество разновозрастных горизонтов и насыпных слоев зависит от количества смен экспозиций, а следовательно, и от возраста сада. В филиале БС МГУ - от 4 до 6 погребенных горизонтов, в БС МГУ до 2-х, в ГБС РАН - до 1, в БИН РАН - 2-4 (табл. 6). На представленных фотографиях (фото 1-3, любезно данные А.Ю. Паршиным) видны изменения, произошедшие с партером филиала БС МГУ. Первоначально на этом месте располагались лекарственные многолетние растения, затем в XIX веке была построена оранжерея, которая была разрушена в конце XIX - начале XX в. (в 1920-х годах ее уже не было). Созданный партер просуществовал до конца XX века, когда был реконструирован, и на его месте возник бассейн. Вообще, за последние 6 лет на территории сада произошли значительные изменения, были созданы новые экспозиции, реконструированы оранжереи. Это привело к значительному изменению строения почвенного профиля, к изменению структуры почвенного покрова на территории сада. Необходимо отметить, что, как правило, экспозиции сменяются раз в 50-100 лет - время жизни большинства видов кустарников и деревьев, время эксплуатации оранжерей. На основе рассмотренных отечественных классификаций (Индексы и определения..., 1982; «Классификация почв России», 1997) мы предлагаем наравне с поверхностными гумусово-аккумулятивными горизонтами выделять группы насыпных антропогенных слоев, которые различались бы по составу насыпаемого материала. В соответствии с «Классификацией почв России», 1997 все насыпные слои предлагается обозначаются «R». Предлагается выделять следующие поверхностные насыпные слои: RT - слой торфосодержащей смеси с содержанием органического вещества 35 %. Органическое вещество разной степени разложенности. Смесь может быть торфо-песчаной RTsa (от sand (англ.) — песок) или торфокомпостной RTco (от compost (англ.) -компост). RAT — слой органо-минеральной смеси. Темно-бурый или темно-коричневый, гетерогенный по составу и строению. Состоит преимущественно из механической смеси остатков растений и животных разной степени разложения с минеральными компонентами почвы. Присутствуют все стадии преобразования органического вещества: от сохранивших анатомическое строение тканей до гумусовых веществ. Могут встречаться отдельные фрагменты торфа. Количество органического вещества 35 %. Результаты наших исследований позволяют разделить профиль антропогенных почв ботанических.садов на три части, разные по составу, происхождению и мощности: I. верхняя часть профиля представлена гумусово-аккумулятивными горизонтами с признаками урбогенеза - Аи; насыпными субстратами, восстанавливающими продуктивность нарушенных земель: органо-минеральными (RAT) или торфосодер-жащими смесями (RT) (табл. 7); II. средняя часть профиля состоит из погребенных горизонтов естественных (природных) почв или урбаноземов, антропогенно привнесенного (планировочного) или ненарушенного грунтов (табл. 7); III. нижняя часть профиля представлена погребенной естественной почвой, планировочным грунтом или грунтом ненарушенного залегания (табл. 7). Различное сочетание горизонтов этих частей позволяет сгруппировать и систематизировать все многообразие антропогенных почв ботанических садов.
