1.1. Мир почв, измененных деятельностью человека:индивидуальность почвенных тел и континуальностьпочвообразования

Почвы, измененные человеком или сформировавшиеся под его воздействием как случайно, так и целенаправленно, занимающие огромные пространства черноземных равнин или крошечные участки в городах и поселках, улучшенные по сравнению с природными и полезные человеку, или, напротив, техногенно загрязненные, опасные для его здоровья, образуют разнообразный и сложный мир особых почв (рис.

Почти во все современные почвы поступают твердые и жидкие загрязнители из атмосферы, на многих почвах изменяется растительность под влиянием выпаса, пожаров, рубки леса, военных действий, не говоря о распашке и гидротехнической мелиорации. Хозяйственная деятельность человека, особенно добыча полезных ископаемых и градостроительство, влияет на уровень грунтовых вод, экзогенные процессы, гидрографическую сеть, микроклимат и другие компоненты ландшафта.

Почвы, в которых результаты деятельности человека выявляются морфологически и/или аналитически в отдельных свойствах почв или их сочетаниях, вплоть до формирования нового горизонта, называются антропогенно-измененными (трансформированными, модифицированными).

Термин «антропогенные почвы» и его зарубежный аналог «Антресоли» предусмотрен для почв, испытавших сильные воздействия, которые привели к формированию нового генетического профиля. Примером антропогенных почв - Антросолей, являются искусственные почвы.

Термин антропогенно-преобразованные почвы кажется менее удачным, поскольку в нем есть оттенок целенаправленности трансформации, т.е. преобразования, переделки, что на самом деле справедливо далеко не для всех почв.

¦ ¦ ¦

Первое беглое знакомство с антропогенно-измененными и антропогенными почвами демонстрирует их многообразие. Последующее более детальное рассмотрение морфологических признаков и химических показателей, дополненное характеристиками антропогенных факторов, является основой систематизации почв и выявления механизмов и процессов формирования почв и их отдельных свойств.

По морфологическим признакам, прежде всего по набору генетических горизонтов, можно выделить несколько крупных групп почв, измененных или созданных человеком. На рис. 1.2 приведен генетический ряд - континуум природных и антропогенных почв.

Почвы с морфологически не измененными профилями, но новыми химическими свойствами. Отсутствие видимых морфологических изменений отмечается при многих видах химического или радиационного загрязнения, следовательно, при полевом изучении почву практически невозможно отличить от естественной, поскольку ее профиль полностью сохраняется. Поступление токсичных соединений в почву проявляется в изменении биологического разнообразия и биологической активности почвы, трансформации органических остатков и эле-

Рис. 1.2. Генетический ряд почв с разной степенью антропогенных трансформаций

ментов биологического круговорота. Обычно подобные изменения не фиксируются в профиле почвы при относительно недавнем или слабом загрязнении, либо не выходят за рамки естественного варьирования свойств горизонтов.

Почвы с измененными и/или перемешанными верхними горизонтами. Почвы сенокосов и пастбищ, городских парков и лесов, а также почвы вблизи промышленных объектов часто испытывают влияние деятельности человека только в пределах верхнего горизонта.

Под сенокосами и пастбищами в почвах меняются процессы гуму- сонакопления и характер гумусового профиля. В городских парках верхние горизонты почв отличаются повышенным уплотнением за счет рекреационной нагрузки. В местах добычи полезных ископаемых имеют место механические нарушения верхних горизонтов или поступление в них чужеродных субстратов (нефть, угольные частицы, обломки добываемых плотных пород, намываемые пески и пр.)

В недавно распаханных почвах, в почвах с мощными аккмулятивно- гумусовыми горизонтами или при малоинтенсивном земледелии пахотный слой по свойствам близок к естественному верхнему горизонту. Он подвергается перемешиванию, периодически получает небольшие дозы удобрений и обнаруживает сходство с аккумулятивно-гумусовым горизонтом природных почв под травянистыми растительными сообществами. Сходство проявляется также в том, что перемешивание верхних горизонтов происходит и в естественных почвах: в лесных почвах оно обычно вызвано ветровалами, в лесостепных и степных - роющими животными. Тем не менее, различия между результатами перемешивания в естественных условиях и под воздействием человека, как правило, достаточно очевидны и позволяют отделить мало измененные пахотой горизонты от природных.

Почвы с новыми горизонтами, как природоподобными, так и искусственными, встроенными в остатки исходного профиля. В условиях интенсивного земледелия (с внесением большого количества удобрений и частыми обработками), например на огородах, верхний почвенный горизонт постепенно приобретает ряд новых свойств. Конечной целью интенсивной высокозатратной системы земледелия является придание пахотному горизонту черт плодородного темного гумусового горизонта, свойственного, как минимум, дерновым почвам, а в идеале - черноземным.

Для быстрейшего достижения эффективного плодородия горизонта или для выращивания особых культур, например цветов, поверхность почвы перекрывается специально приготовленным субстратом (торфокомпостной смесью, плодородным слоем «почвы-донора»), т.е. образуется, точнее, создается почва с искусственным верхним горизонтом. Постепенно он смешивается с материалом исходного горизонта, а если на этом поле меняется тип ведения хозяйства или оно забрасывается, начинают проявляться черты исходного почвообразования. В результате профиль состоит из нового сильно трансформированного природного (пахотного) или искусственного верхнего горизонта и слабо измененных срединных и нижних горизонтов природной почвы.

Почвы этих трех групп представляют собой наиболее распространенные варианты антропогенно-измененных почв.

Совершенно новые антропогенные почвы могут быть сформированы различными способами, при которых трансформации охватывают весь почвенный профиль.

Почвы со вновь созданными профилями - трансформированной системой горизонтов - образуются путем постепенного наращивания обрабатываемой толщи. В этом случае процесс преобразования почвенными процессами привносимого субстрата протекает одновременно с его поступлением. Так происходит с наилками, оседающими на полях, длительное время орошаемых мутными речными водами великих рек (Нил, Хуанхэ, Сыр-Дарья, Евфрат), или со стойловым навозом в смеси с песком и/или соломой, создающим почвы «плагген» (Нидерланды, Северная Германия). Важным условием развития подобных антропогенных почв является длительность процесса - требуется несколько столетий для образования полноразвитой почвы. Возможна некоторая аналогия с естественным синлитогенным почвообразованием - формированием аллювиальных или пепловых почв в отношении механизмов и скорости развития профиля, однако и то и другое в антропогенных почвах находится под постоянным контролем человека.

Сконструированные почвы - с заново созданными профилями развиваются на новой материнской породе, как однородной, так и сложенной из разнородных слоев, путем добавления субстрата, в том числе обогащенного органическим веществом.

Материнской породой для будущей почвы могут быть отвалы горнодобывающей промышленности, «отсыпки грунта» в городах при выравнивании поверхности, курганные насыпи, донные отложения при прочистке заиленных водоемов и пр. В городах они обычно перекрываются тонким слоем торфа или другого органического материала. Если с момента появления на дневной поверхности насыпного субстрата прошло достаточно времени, на нем может сформироваться новая почва. Если не учитывать происхождения субстрата и местоположения новой почвы, ее нельзя отличить от природной неполнопрофильной (молодой) почвы.

Целенаправленное конструирование почвы из разных субстратов представляет собой один из приемов рекультивации отвалов вскрышных пород при добыче полезных ископаемых. Создается последовательная система слоев разного состава, которые должны функционировать как естественная почва, причем верхний слой должен быть плодородным, а условия увлажнения благоприятными. Сходные принципы заложены в конструкции грунта футбольных полей, площадок для гольфа, теннисных кортов (рис. 1.3).

Изменения в строении профилей антропогенно-модифицированных почв были рассмотрены в первом приближении, без классификации воздействий и соответствующих названий почв. Если обратиться к разным видам деятельности человека, то его воздействия на почву можно сгруппировать следующим образом: техногенные (связанные с добычей и переработкой полезных ископаемых, промышленностью, транспортом, т.е. с техникой в прямом смысле), агрогенные (земледельческие) и урбогенные - связанные с воздействием городской среды.

Как правило, виды антропогенных воздействий сочетаются друг с другом или сменяют друг друга во времени.

¦ ¦ ¦

Таким образом, свойства почв, в разной степени преобразованных различными видами деятельности человека, изменяются постепенно. Постепенность изменений определяется известной инерционностью, консервативностью почвенных тел, поскольку существенный вклад в морфологию профиля вносят признаки с большими характерными временами.

Следовательно, в ряду почв от естественных через антропогенно- Jlj измененные до антропогенных имеется много переходных образо- II ваний (рис. 1.2). Они различаются соотношениями естественных и антропогенных элементов строения профиля и его отдельных горизонтов.

Если отложенный субстрат не преобразован почвообразованием в силу малого времени или ограничений для биоты (токсичность, грубый гранулометрический состав, холодный или сухой климат), рассматриваемый объект не может быть отнесен к почвам, и его следует классифицировать как техногенные поверхностные образования - ТПО (Классификация почв России, 1997; Тонконогов, 2001).

В техногенных поверхностных образованиях отсутствуют генети- /у) ческие почвенные горизонты, а также признаки педогенных струк- UI тур, аккумулятивных, иллювиальных и других почвенных процес- (Вр сов, за исключением очень слабого и поверхностного фрагментарного преобразования субстрата пионерной растительностью.

Тем не менее, ТПО, будучи «непочвами» и не имея генетического профиля, частично функционируют как почвы: на них произрастают высшие растения, они имеют определенные термические и водные режимы. С течением времени в ТПО начинают формироваться почвенные признаки, развиваться генетические горизонты, и они постепенно превращаются в почву. На этом не слишком долгом эволюционном пути бывает трудно определить момент, когда ТПО можно считать почвой.

Следовательно, изучение антропогенно измененных почв заставляет нас вновь обратиться к периодически возникающей в почвоведении фундаментальной проблеме «что такое почва и каковы ее границы в пространстве?»

¦ ¦ ¦

Почвы и ТПО в равной мере являются объектами картографирования, представляя собой различные картографические единицы, но далеко не всегда образуют единые закономерные пространственные системы.

Большая часть антропогенных воздействий осуществляется на определенных, резко отграниченных территориях: полях, садах и огородах, промышленных площадках, вырубках, функциональных зонах городов, насыпях, месторождениях и т.д. Границы ареалов тех или иных воздействий оказываются резкими, линейными и чаще всего не совпадают с природными почвенными границами. Они выявляются по картам и пла

нам земельных угодий, планам городов и месторождений, историческим материалам, наиболее эффективно - дистанционными методами.

Широкое распространение антропогенно-измененных почв и ТПО породило новую проблему при составлении почвенных карт. Границы между объектами провести относительно просто, а наполнить их содержанием оказывается труднее, чем при работе с «обычными» почвенными картами, где показываются только естественные почвы, а главной трудностью является именно проведение границ между объектами съемки, известными и поддающимися диагностике.

Для мира антропогенно- измененных почв наиболее характерно: многоообразие его обитателей - почв с разнообразными свойствами; постепенный генетический переход (континуальность) между природными и антропогенными почвами; жесткость и линейность большинства пространственных границ между почвенными телами и/или техногенными поверхностными образованиями.