Влияние качества почв на плодородие и окружающую среду



В статье автор исследует биохимические свойства почвы, а также делает вывод, как они влияют на плодородие и жизнь человека.

Ключевые слова: почва, биохимический анализ, почвоведение

Почва представляет собой важный элемент городских экосистем, который является важнейшим компонентом, обеспечивающим целостность и устойчивое функционирование городской среды. Кроме того, почва также является поддерживающим продуктивность и разнообразие в области биоразнообразия окружающей среды. Это уникальный природный ресурс, который обладает немаловажной способностью формирования и сохранения окружающей среды [1].

Состояние почвенного покрова в городе оказывает влияние не только на здоровье зеленых насаждений, но и на общую экологическую обстановку в городской среде в целом. Разрушение почвенного слоя и растительного покрова в ходе различных процессов, таких как дорожные работы, построение новых зданий и инфраструктурных объектов, способствует усилению загрязнения атмосферы, поверхностных и грунтовых вод, а также нарушению теплового и гидрологического режимов, что в свою очередь приводит к увеличению коррозии инженерных коммуникационных систем.

Вредные вещества и болезнетворные микробы, которые оказались в верхних слоях нарушенной почвы, могут попасть в организм человека через пыль или при прямом контакте. Это может вызвать разные болезни, особенно у детей [2]. Поэтому важно изучать состояние почвы в городах и оценивать ее качество.

С появлением земледелия человек стал рассматривать почву как относительно мягкий земельный слой, где растут наземные растения и который подлежит обработке. Ранее человек считал почву просто частью земли — поверхности, где он живет [3].

Простые представления о почве устраивали человечество на протяжении тысячелетий истории, потому что человек не сталкивался с проблемами земледелия, которые возникли в последние столетия: голодом, нехваткой земли, катастрофической эрозией, опустыниванием, снижением плодородия, необходимостью производства большего урожая на меньших площадях и другими. Необходимость решения этих проблем привело к появлению новой науки в начале XX века — почвоведения. Стоит заметить, что эта наука развивалась не только как описательная и теоретическая дисциплина, но была ответом на конкретные вопросы развивающегося земледелия в индустриальную эпоху [3].

Поскольку ранее существовавшие определения почвы перестали быть удовлетворительными, так как они не учитывали всей специфики почвы как природного образования и не отражали ее ключевых характеристик, отношение человека к почве в тройной перспективе, где она рассматривалась как естественное тело, объект труда и продукт труда, привело к осложнению создания точного научного определения для почвы. К середине прошлого века агрономы, агрогеологи и агрохимики предложили определение, которое отождествляло почву как пахотный слой, который подвергается обработке и содержит основную массу корней растений [3].

Основное внимание в этом определении уделялось составу верхнего слоя земной коры (смеси минеральных и органических элементов). Такое определение почвы было широко распространено до тех пор, пока В. В. Докучаев не представил свои исследования, которые подчеркнули научную недостаточность предыдущего определения и предложили новое, которое стало переломным в научном понимании. Суть докучаевского определения почвы, которое играет важную роль в развитии науки, заключается, во-первых, в том, что оно рассматривает почву как уникальное природное тело, существенно отличающееся от других образований природы. Во-вторых, согласно этому определению, почва — это историческое явление, которое обладает своей историей и возрастом. И, наконец, в-третьих, в самом определении делается акцент на наличие функциональных связей между почвой и другими природными телами и явлениями [3].

Если мы разделим все природные физические объекты Земли на живые (организмы) и неживые (горные породы, минералы, магма), то почва займет уникальное промежуточное положение. Так, по словам академика В. И. Вернадского (1863–1945), почва является биокосным телом природы, то есть одновременно и живым, и неживым природным объектом [3].

Важно отметить, что данное определение почвы представляет собой совокупность понятия самой почвы, а также ее функций. Такое определение учитывает состав почвы, как объекта и его функциональные взаимосвязи с другими природными объектами и основные характеристики. В различных формулировках это определение широко принято в научном сообществе и надежно определяет почву как объект изучения в области почвоведения, выделяя ее как самостоятельное природное тело [3].

Классификация почв представляет собой систему, которая группирует почвы в соответствии с их происхождением и (или) свойствами. Принципы современной классификации почв включают следующие критерии: географическое распространение почв, генезис и их внутренние свойства, а также агрономические и агропроизводственные качества [4].

В почвенном фонде Приморского края преобладают горные почвы, которые формируются в горной лесной зоне. Главные типы почв включают в себя бурые лесные кислые и бурые лесные глееватые и глеевые почвы, которые занимают 26 % площади края, буро-таежные — 23 %, бурые лесные горные — 21 %, подбуры таежные — 6 %. По почвенно-географическому районированию, Приморский край входит в состав Восточной буроземно-лесной почвенно-биоклиматической области суббореального (умеренно холодного) почвенно-климатического пояса [5].

В городских районах Владивостока выделяются особенности в геохимических рядах концентраций химических элементов. Так, в Первомайском районе отмечается урановая и редкоземельная специализация, а также содержится некоторое количество мышьяка. Фрунзенский район характеризуется накоплением Ba, Sr, Br, La, Ag, Tb. Стоит предположить, что эти аномалии могут быть связаны с геологическим строением территории, а также наличием определенных минералов. Так, например, значительные коэффициенты концентрации Th по городу могут быть связаны с наличием захоронений радиоактивных отходов в акватории Японского моря и Амурского залива, а накопление Sb, As, Ag, Cr связано с машиностроительной промышленностью и инструментальными цехами. Более того, высокие концентрации Ag и Cr могут быть вызваны выбросами из очистных сооружений гальванических цехов на такого рода предприятиях [6].

В качестве практического изучения качества почв на территории г. Владивостока было проведено исследование на учебно-опытном участке МБОУ «СОШ № 73». В первую очередь, были выбраны три различных опытных участка: газон около столовой за школой, откос под стадионом, клумба около парадного входа в школу, участок территории на Нагорном парке, а также клумба около торгового центра «Славянский».

Образцы почвы были взяты в соответствии с ГОСТ по отбору грунтов и почв для последующих лабораторных анализов. Именно такой подход даст возможность наиболее достоверно изучить отобранные образцы, а также не сомневаться в точности полученных результатов.

Так, на территории пришкольного участка почвы характеризуются слабокислой реакцией среды со средними значениями pH от 6,4 до 6,8, что характерно для естественных почв Приморского края (таблица 1).

Таблица 1

Физико-химический состав почв исследуемых участков

Почва	Участок отбора образца	pH водный	pH солевой, KCl	Гидролитическая кислотность, мг-экв/100г почвы	Электропроводность, мкСм/см
Фоновая	Ф 1	6,4	5,8	3,22	104
	Ф 2	6,8	6,4	2,52	179
	Ф 3	6,6	6,4	0,84	124
	Ф 4	7,5	5,8	3,02	167
	Ф 5	7,5	6,8	2,67	258

По величинам электропроводности можно судить о степени засоленности почв. В исследуемых почвах пришкольного участка значения электропроводности находятся в норме.

Таблица 2

Катионообменные свойства почв исследуемых участков

Почва	Участок отбора образца	Сумма обменных оснований, (Са, Mg), мг-экв/100г почвы	Степень насыщенности основаниями, %	Емкость катионного обмена, мг-экв/100г почвы	Обменный натрий, мг-экв/100г почвы
Фоновая	Ф 1	11,8	78,6	15,02	16
	Ф 2	43,2	94,5	45,76	18,4
	Ф 3	26	96,9	26,84	17,6
	Ф 4	34	98	34	17,0
	Ф 5	40	89	36,7	18,3

При сравнении с другим видом почвы, можно также судить и о том, что на пришкольных территориях сумма обменных оснований является ниже обыденной (таблица 2).

Таблица 3

Содержание углерода и запасы гумуса почв

Почва	Участок отбора образца	Углерод общий по Тюрину, %	Гумус, %
Фоновая	Ф 1	5,4	9,3
	Ф 2	7,5	12,93
	Ф 3	5,8	9,99
	Ф 4	2,62	4,52
	Ф 5	1,9	3,28

Из проведенных исследований следует, что естественные почвы характеризуются определенными значениями углерода и гумуса. На основе полученных данных можно сделать вывод, что на пришкольной территории обнаружено среднее количество гумуса в почве. С другой стороны, второй участок выделяется как один из наиболее плодородных, что отражено в таблице 3.

Из проведенных исследований также следует, что в данных образцах не присутствует свинец. В качестве дополнительных исследований для определения содержания меди были проведены две реакции: с аммиаком и с гексацианоферратом калия.

Реакция с аммиаком не дала положительного результата, однако при использовании гексацианоферрата калия был результат выразился в резкой смене окраски в растворах почвенных вытяжек исследуемых образцов.

На основе проведенных исследований были сделаны выводы о текущем состоянии почвы пришкольного участка, а также разработаны рекомендации по улучшению свойств почвы пришкольного участка.

Литература:

1. Смагин, А. В. Городские почвы / А. В. Смагин. — Текст: непосредственный // Природа. — 2010. — № 7. — С. 15–23.
2. Савченко О. В., Тюпелев П. А. Особенности микроэлементного статуса у детей, проживающих в районах города с разной степенью загрязнения окружающей среды // Экология человека. 2009. № 1. С. 47–50.
3. Почвоведение. Учебник для университетов. / В. А. Ковда, Б. Г. Розанов, Г. Д. Белицина [и др.]. —:, 1988. — 315 c. — Текст: непосредственный.
4. Митрополова, Л. В. Учебное пособие по дисциплине «Картография почв» для обучающихся / Л. В. Митрополова. —:, 1988. — 336 c. — Текст: непосредственный.
5. Голодная, О. М. Состав почвенного покрова заповедников Приморского края / О. М. Голодная. — Текст: непосредственный // Биота и среда. — 2019. — № 3. — С. 105.
6. Анохин В. М., Рыбалко В. И., Аленичева А. А., Леликов Е.П и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000 (третье поколение). Серия Дальневосточная. Лист К-(52), 53. — Владивосток. — СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2011. — 332 с.