WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

На правах рукописи

Замотаев Игорь Викторович ПОЧВОПОДОБНЫЕ ТЕХНОГЕННЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ:

СВОЙСТВА, ПРОЦЕССЫ, ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ 25.00.36. – геоэкология, 25.00.23. - физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Москва 2009

Работа выполнена в лаборатории географии и эволюции почв Института географии Российской Академии наук, г. Москва

Официальные оппоненты: доктор географических наук Клюев Николай Николаевич доктор биологических наук, профессор Строганова Марина Николаевна доктор сельскохозяйственных наук Булгаков Дмитрий Сергеевич Ведущее учреждение: Российский Государственный Аграрный университет - МСХА имени К.А.Тимирязева

Защита состоится 19 февраля 2010 г. в ….. часов на заседании Диссертационного совета Д.002.046.по присуждению ученой степени доктора географических наук при Институте географии РАН по адресу: 119017, Москва, Старомонетный пер., 29, факс +7(495) 959-00-33.E-mail: igras@igras.geonet.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института географии РАН

Автореферат разослан …. января 2010 года.

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат географических наук Л.С.Мокрушина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 парковорекреационные 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:

1. Изучить условия формирования, генезис, разнообразие и свойства ПТО футбольных полей России и Беларуси.

2. Выявить основные элементарные почвообразовательные процессы (ЭПП) как механизмы записи информации, формирования и изменчивости ПТО при разнообразных техногенных воздействиях и длительности эксплуатации.

3. Оценить роль почвообразовательных процессов в эволюции ПТО.

4. Оценить пространственную неоднородность ПТО футбольных полей страны и разработать их систематику.

5. 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 собраны автором в ходе самостоятельных полевых обследований на территории России и Беларуси.

Опорными для описания и анализов были выбраны ПТО, которые резко различаются по возрасту (времени эксплуатации), природным условиям и свойствам (рис.1). В географическом и биоклиматическом плане Рис.1. Объекты исследования 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 почвоведовгеографов 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 Возрастные группы ПТО в разных климатических условиях Климат Возраст, лет Гумидный Аридный <5 «Спартак» - 2, 3, пос. Черкизово, М.О.; «Динамо»-2, г. Махачкала, «Сатурн», пос. Кратово, М.О.; «Динамо», пос. Дагестан; «Хопёр», г. Балашов, Новогорск, М.О.; «Метеор», Саратовская обл.; «Уралан», г. Жуковский, М.О. г. Элиста, Калмыкия 30-50 «Старт», «Наука», «Истра», «РУДН», г. Москва;

«Химик», г. Заволжск, Ивановская обл.

50-75 «Спартак»-1, пос. Черкизово, М.О.; «Динамо», г. «Динамо», г. Махачкала, Москва; «Гомель», г. Гомель, Беларусь; Дагестан; «Труд», г. Махачкала, «Диана», г. Волжск, Марий Эл; «Черноморец», Дагестан.

г. Новороссийск; «Торпедо», г. Мытищи, М.О.;

«Сатурн», г. Раменское, М.О.; »Динамо», г. Владивосток; «Металлург, г. Самара Основные защищаемые положения.

1. 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.

2. Комбинированная природно-техногенная модель почвообразования на футбольных полях.

Педогенез на футбольных полях (нормальная модель) сочетается с аномальными техногенными поверхностными хемогенными (аккумулятивно-хемогенная) и твердофазными поступлениями на поверхность ПТО (аккумулятивно-седиментационная), а также и техно- и зоотурбационными явлениями (турбационная).

3. 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) 4. Систематика ПТО футбольных полей как производных спортивного техногенеза и зональнобиоклиматических 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.

5. Эволюция гомогенного элементарного ареала ПТО в гетерогенное состояние - микроструктуру ПТО футбольного поля - под воздействием почвенно-генетических процессов и спортивного механогенеза.

6. Методика конструирования искусственных субстратов (строение толщи, состав слоевгоризонтов 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.

1. 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.

2. Впервые на основе проведенных почвенно-генетических исследований изучены и типизированы ПТО, формирующиеся на простых и сложных по строению и составу искусственных субстратах футбольных полей.

3. Выявлены закономерности изменения во времени состава и свойств ПТО, их связь с ЭПП, интенсивностью и длительностью спортивного техногенеза.

4. Установлены модальные «деградационные» (выщелачивание, оглеение, лессиваж, гумусиллювиальный, окарбоначивание, осолонцевание, уплотнение) и «проградационные» ЭПП (гумусообразование, оструктуривание, зоо- и технотурбации, техногенный привнос твердофазного и жидкофазного хемогенного вещества).

5. Пространственная неоднородность ПТО футбольных полей впервые представлена в виде микроструктур почвенного покрова, формирующихся в результате воздействия почвенногенетических процессов и спортивного механогенеза.

6. 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 2страниц, 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.А.Гридневой, 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.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Современные представления о сконструированных почвоподобных телах (литературный обзор) 1.1. Технопедогенез на искусственных субстратах. Концепция ТП основана на представлении, что любое воздействие человека на почву вызывает заметные изменения ее свойств. Она может использоваться при исследовании разнообразных почвенных, почвоподобных и непочвенных образований, испытывающих любое по форме и интенсивности влияние деятельности человека.

В результате техногенных воздействий сформировалась общность мало изученных, целенаправленно сконструированных почвоподобных тел, существенно отличающихся по строению от естественных почв. Занимая ограниченные территории в экосистеме (промышленные площадки, функциональные зоны городов, месторождения, плоскостные спортивные и технические сооружения и т.д.), они обладают определенными почвенными и экологическими функциями. Почвоподобные тела весьма разнообразны, «пережили» разные стадии эволюции и классифицируются как ТПО (Классификация почв России, 1997; Тонконогов, 2001; Классификация и диагностика почв России, 2004), техногенные или искусственные грунты (Хазанов, 1975; ГОСТ 25100-95. Грунты..., 1995;

Огородникова, Николаева, 2004), почвогрунты (Дмитриев, 1996; Белобров, Замотаев, 2007), педоседименты (Таргульян, 1982; Таргульян и др., 1986; Александровский, Александровская, 2005), техноземы (Етеревская и др., 1984; Андроханов и др., 2000), конструктоземы (Почва…1997;

Строганова, 1998), антросоли (WRB, 1998), урбиковые антросоли (Urbaner Bodenschutz..., 1996).

В настоящее время накоплен большой эмпирический материал по влиянию факторов и процессов на свойства почвоподобных искусственных образований, как сформированных из естественных почв, так и созданных заново. В зависимости от особенностей новообразованного «литогенно-структурного каркаса» или литогенной «стартовой структуры», характера, интенсивности и продолжительности антропогенного воздействия выделяется несколько направлений ТП.

1. Инситный ТП – характерен для относительно стабильных искусственных субстратов;

формирует новые, часто не имеющие природных аналогов почвенные тела. К ним относятся все варианты «почв» на рекультивируемых отвалах, называемых «техноземами», когда насыпной материал целенаправленно перекрывается плодородным слоем (Етеревская, 1977; 1989; Дончева, 1978; Почвообразование..., 1979; Ильичев, Марголина, 1982; Етеревская и др., 1984; Зонн, Травлеев, 1989; Гаджиев, Курачев, 1992; Экология и рекультивация..., 1992; Андроханов и др., 2000;

Герасимова и др., 2004). Это могут быть почвоподобные тела: а) теплиц и простых насыпных городских газонов, в т.ч. на крышах домов, твердофазная часть которых сформирована из органогенного материала (торфосодержащего, перегнойного или торфокомпостного) с примесью песка и дресвы (Строганова, 1998; Liesecke et al., 1989; Krupka, 1992; Ernst, Liesecke, 1999; Kolb, Schwarz, 1999; Florineth, 2004; Loesken, 2005); б) газонов «специального назначения» в аэропортах и на полевых аэродромах (Белобров и др., 2005; Белобров, Замотаев, 2007; Голубев, 2007); в) твердой «гидропоники» - твердофазных минеральных субстратов из щебня или песка (Климов, 1992); г) разнообразные модельные засыпки, насыпные почвы, грунты или породы лизиметрических установок, которые используются в экспериментальном почвоведении (Чижикова и др., 2006; Шеин и др., 2006; Иванова, 2007; Архангельская, Умарова, 2008; Умарова, 2008 ; Соколова, 2009; Шеин и др., 2009).

2. Синлитогенный ТП – следствие процессов аккумуляции минерального и органоминерального субстрата на поверхности почв, скорость которых сопоставима со скоростью почвообразования (Офицерова, 1989; Урусевская и др., 1989, 2001; Матинян и др., 1996; Почва…, 1997; Строганова, 1998; Урусевская, Матинян, 2001, 2003, 2005; Экология города, 2004; Строганова, Раппопорт, 2005; Иванова и др., 2008). Различается несколько форм синлитогенного ТП. В результате стратоземного ТП формируются (урбик)стратоземы и (урбик)агростратоземы, в которых гумусированная стратифицированная толща мощностью более 40 см лежит либо на почвообразующей породе, либо перекрывает профиль естественной почвы, в том числе и абрадированной.

3. Конструктивный ТП — особая форма синлитогенного ТП. Формирует монотонные по своему строению и различные по вещественному составу почвы – агрогенные аккумулятивные (антросоли, европейские плаггены, китайские хейлуту, древнеорошаемые почвы оазисов и рисовые), свойства которых определяются либо особыми системами орошения, либо постоянным привносом аллохтонного материала (Герасимова и др., 2003).

4. Хемоземный ТП – типичен в условиях воздействия на сконструированные почвы агрессивных химических веществ (углеводородов, нефтепродуктов, промышленных стоков).

Химическая трансформация приводит к формированию горизонтов и новообразований, не характерных для зональных почв (Пиковский, 1993; Солнцева, 1998; 2002; Трофимов, Розанова, 2002; Герасимова и др., 2003; Классификация..., 2004; Лебедева и др., 2005; Почвообразовательные процессы, 2006; Уремченко, Лымарь, 2007; Лымарь, 2007; Лисовицкая, 2008). При этом формируются химически загрязненные и химически преобразованные почвы (хемо-техноземы, хемотехногрунты, токсифабрикаты, линоземы).

1.2. Изученность ПТО. ПТО спортивных сооружений (ФП, теннисные корты, поля для гольфа и регби, ипподромы и др.) практически не изучались как полнопрофильные объекты, аналогичные почвам. В то же время нам известны, по крайней мере, три подхода к изучению ПТО:

1. Инженерно-биологический. Изучение ПТО ограничивается «зеленым газоном» и, как следствие, составом травосмесей, устойчивостью растений к болезням и решению других биологических проблем (Кланг, 1951; Доусон, 1957; Сигалов, 1960, 1971; Лаптев, 1970, 1983;

Абрамашвили, 1979, 1988; Хессайон, 2002; Куленкамп, Аль-Гассани, 2003; Bauen mit Gruen, 1989;

Matthias, 2002; Florineth, 2004).

2. Инженерно-геологический. Рассматривают ПТО как «искусственные грунты» без подстилающих почвенных горизонтов. Учитывается лишь гранулометрический состав остаточных почв, от которого непосредственно зависит мощность и характер слоев насыпного чехла (Поликарпов, 1945, 1965; Попов, 1962; Вишневский, 1967; Гольдин, Ляльченко, 1971; Байболов и др, 1979; Булгаков, 1979, 1981, 1987).

3. Агрохимический. Состоит в анализе содержания питательных элементов NPK, рН и гумуса дернового горизонта ПТО. Данные используются для оценки периодичности подкормки травостоя, норм внесения удобрений и пестицидов, а также разработки методов борьбы с вредителями и болезнями газонных трав, ограниченно затрагивая проблемы конструирования почв (Grundsaetze …, 1994, 1995а, 1995б; Buring, 1997; Lehr, 1997; Van Deventer, 2000; Florineth, 2004).

В настоящее время в стране и мире создан научно-теоретический и прикладной аппарат по созданию спортивных газонов и уходу за ними, накоплен огромный опыт по мониторингу их состояния. Вместе с тем, ни в одном из названных подходов ПТО не исследуются как полнопрофильное тело (почва), несмотря на рекомендации отечественных специалистов профессиональной футбольной лиги (Гольдин, Ляльченко, 1971; Румянцев, 1999).

Именно эти причины дали основание применить в настоящем исследовании традиционный почвенно-генетический подход. При этом профиль искусственных субстратов и подстилающих их горизонтов естественных почв рассматривался как единое биокосное тело – почвогрунт (Белобров, Замотаев, 2007). Такой подход позволил в полной мере оценить генетико-географические и геохимические особенности ТП на футбольных полях, а также решать прикладные задачи, связанные со строительством, реконструкцией и эксплуатацией спортивных сооружений.

ФП в России создаются без учета климатических, почвенно-экологических и региональных особенностей. При этом постстроительный механизм функционирования ПТО под воздействием разнообразных по скорости и воздействию техногенных факторов практически не изучался. Не учитывалось совокупное воздействие природных и техногенных процессов, приводящих к засолению, осолонцеванию, уплотнению, просадкам и другим деградационным явлениям, снижающим функциональное состояние зеленого газона.

Глава 2. Техногенез как фактор почвообразования; строение ПТО Футбольное поле «переживает» три основных этапа, в течение которых испытывает техногенное воздействие: 1) строительство (инженерно-строительный техногенез); 2) спортивная эксплуатация (спортивный механогенез); 3) агротехнический уход за зеленым газоном (агрогенный техногенез). Все этапы сочетаются друг с другом во времени или чередуются в определенной последовательности (Гольдин, Ляльченко, 1971; Булгаков, 1987; Абрамашвили, 1988; Румянцев, 1999). Им соответствуют определенные формы и механизмы техногенных воздействий, которые предлагается называть спортивным техногенезом (рис. 2).

Рис. 2. Спортивный техногенез и его компоненты 2.1. Инженерно-строительный техногенез. В России традиционно предусматривается формирование конструкции, включающей несколько искусственных минеральных слоев (от двух до пяти) и поверхностного плодородного слоя. На площади около 1 га на глубину 50-80 см срезаются верхние и отчасти срединные горизонты почв, образуя корытообразное ложе ФП, на которое послойно укладываются минеральные и органоминеральные слои, которые в совокупности создают конструкцию, имитирующую почвенный профиль (рис.3).

Под поверхностным органоминеральным горизонтом, если предусмотрено проектом, прокладываются трубы систем полива и подогрева. Для создания стока поверхностных вод территорию ФП делают слегка выпуклой от центра к периферии - боковым бровкам, штрафным площадкам и воротам.

Рис. 3. Строение ПТО футбольных полей Заключительная операция - посев многолетних трав или укладку готового газонного покрытия.

Широкое применение при создании газонов в России получили злаки: рыхлокустовые (райграс многолетний), корневищно-рыхлокустовые (овсяница красная, мятлик луговой) и плотнокустовые (овсяница овечья).

Строение ПТО – О-момент. Профиль искусственных субстратов в большинстве случаев состоит из нескольких слоев разной мощности, которые предлагается условно разделить на три горизонта (части) – биогенный поверхностный (I) и два минеральных – подповерхностный (II) и почвенный (III).

Биогенный горизонт I. Состоит из 3-4 основных, перемешанных в разных пропорциях компонентов: гумусовых горизонтов естественных и пахотных почв, торфа (перегноя), песка и мелкой дресвы и/или мелкого гравия. Гранулометрический состав супесчано-легкосуглинистый, регламентирован и унифицирован по содержанию крупного песка и ила. Как правило, используются «почвы-доноры» разного гранулометрического состава. Оптимальный гранулометрический состав создается путем перемешивания органоминерального материала почв с крупнозернистым песком. В большинстве случаев он характеризуется слабокислой или нейтральной реакцией, содержанием гумуса 3-6%, повышенной обеспеченностью элементами питания (Гольдин, Ляльченко, 1971;

Абрамашвили, 1988, 1989; Румянцев, 1999). Есть основания считать, что в прошлом при строительстве ФП нормативы и стандарты соблюдались более строго.

Подповерхностный минеральный II. Формируется из насыпных слоев, имеющих разный гранулометрический состав, - генезис и соотношение песка, дресвы, щебня, гальки, гравия, шлака, пемзошлака, керамзита, перлита, битого кирпича и др. Размер фракций вниз по профилю нарастает, что создает благоприятные условия для эффективного дренажа. Мощность и количество слоев зависит от состава материала горизонта III (Гольдин, Ляльченко, 1971). При более глинистом составе мощность горизонта II увеличивается.

Почвенный минеральный горизонт III. Представлен погребенными почвенными горизонтами или почвообразующей породой исходной почвы. На глубинах около 60-80 см обычно формируют горизонтальный дренаж. Глубина и частота заложения дрен зависит от гранулометрического состава горизонта III. В более тяжелых по гранулометрическому составу субстратах дрены глубже, а сеть чаще. В супесчано-песчаных хорошо дренированных горизонтах дрены, как правило, вообще отсутствуют.

В совокупности все три горизонта формируют сложное природно-антропогенное почвоподобное тело. Его функциональные границы, как показали исследования, захватывают и природные субстраты в виде остаточных горизонтов почв. Главная пространственная особенность строения ФП состоит в том, что горизонты I и II создаются однородными по гранулометрическому составу. Гранулометрический состав горизонта III почти всегда бывает пространственно более неоднородным.

По характеру строения профилей субстраты были разделены на поверхностно-преобразованные почвы (до глубины 50 см), сохраняющие типичные для естественных почв свойства (в работе они не рассматриваются) и новообразованные ПТО: а) с примитивным профилем (<5 лет), согласно Классификации 2004 г. - примитивные квазиземы; б) с полноразвитым профилем (30-75 лет), которые относены в работе к дерновым квазиземам.

2.2. Спортивный механогенез. Его сущность – прямое механическое воздействие спортсменов на травяной покров и биогенный горизонт ПТО, приводящее к деградации ФП. Важная особенность спортивного механогенеза – длительность эксплуатации ФП. В конце 60-х годов прошлого столетия продолжительность тренировочного процесса на стадионах страны составляла 186-246 часов за сезон (Абрамашвили, 1970). В последние годы интенсивность, количество и продолжительность тренировок резко возросли до 400 и более часов.Исследован режим тренировочного процесса на примере ТУСБ «Спартак» (п. Черкизово, Московская обл.) в 2005-2007 гг. и рассчитана фактическая месячная антропогенная нагрузка. По сравнению с оптимальной нагрузкой на газон, составляющей 25-30 часов в месяц (Абрамашвили, 1970), наши данные показали превышение этой величины в 1,5-2,0 раза (рис. 4). Воздействие спортсменов привело к изреживанию травяного покрова и деградации поверхностного горизонта ПТО (Замотаев, 2008).

2.3. Агрогенный техногенез включает различные виды воздействия. Полив ПТО.

Рис. 4. Среднемесячная нагрузка на ПТО, Газонный травостой требует определенной ТУСБ «Спартак», п. Черкизово оптимизации влажности толщи. Тренировочное поле клуба «Спартак» (Московская обл.) получает в результате полива дополнительно в течение года около 1500 мм, что превышает годовую норму более чем в два раза, сопоставимую с гумидными субтропиками и тропиками. Полив способствует активизации микробиологических и биохимических процессов, гумусообразованию при обеспеченности органическими остатками, но одновременно увеличивает подвижность гумуса, создает благоприятные условия для миграции твердого вещества почв и выноса питательных веществ из органоминеральных горизонтов. Свидетельства этого явления – новообразования: пленки оксидов железа, кутаны и др. Миграционные процессы создают единый генетический профиль ПТО, несмотря на наличие искусственных, созданных человеком органоминеральных и подповерхностных минеральных горизонтов.

Температура ПТО. Тепловой режим исследован нами на примере ПТО ТУСБ «Спартак» в 20022004 г.г. (п. Черкизово, Московская обл.). Техногенное прогревание ПТО приводит к формированию в них специфического температурного режима, иного по сравнению с природными и агрогенными аналогами. Существенно увеличены сумма Т>10 C и длительность их пребывания на разных глубинах в профиле (рис. 5). При этом на глубине 25-30 см (до 50-60 см) отмечается инверсия – сумма активных температур выше, чем в слое 0-5 см (рис. 6).

Такое распределение температур с глубиной характерно для «теплых снизу» вулканических почв, например, периферии современных гидротермальных систем Камчатки (Солнцева, Гольдфарб, 1998; Гольдфарб, 2005). Подобный характер теплообеспеченности существенно влияет на почвенные процессы не только в поверхностном горизонте, но и во всем профиле ПТО. Высокие температуры почвенной среды — катализаторы выветривания минеральной массы, разложения, синтеза и минерализации растительных остатков и органического вещества. В то же время высвобождение элементов питания трав из исходного мелкозема гумусового горизонта и минеральных удобрений происходит быстрее и полнее, а сама почвенная масса становится миграционно более способной в твердой и растворимой фазе. Аналогичные нисходящие миграции растворов и суспензий неоднократно отмечались в пахотных почвах (Козловский, 1991, 1998, 1999, 2003; Караваева, 2005, 2008; Почвообразовательные процессы, 2006).

Время, мес.

Т, °С на глубине 5 см Т, °С на глубине 25 см Рис. 5. Сумма активных температур в ПТО (3) Рис. 6. Тепловой режим ПТО на разной (2003 г., ТУСБ «Спартак»), природной (1) и глубине, ТУСБ «Спартак», п. Черкизово агрогенной (2) дерново-подзолистых почвах Внесение удобрений. Азотные, калийные и комплексные удобрения вносят в твердой и растворенной формах, содержащих питательные элементы (NPK и микроэлементы). Внесение удобрений рассматривается как одна из форм геохимического воздействия на ПТО, следствие которого – хемоземный технопедогенез. Дозы внесения азотных (карбамид, аммиачная селитра), калийных и комплексных удобрений (нитрофоска, азофоска, аммофоска, кемира газонная, кемира универсальная люкс, кемира весенняя, кемира осенняя и др.) на газоны ФП в большинстве очень высокие и составляют от 1 до 3 т за сезон, что в 2-3 раза превышает потребность газонных трав даже при очень сильной антропогенной нагрузке. На ФП «Спартак» в 2007 г. за вегетационный период (180 дней) было, например, внесено 2996 кг удобрений. Из них азотных – 950 кг, калиево-магниевых 400 кг, комплексных – 1600 кг, железного купороса – 16 кг. В пересчете на г/м2 содержание N, P2O5, K2O и MgO во внесенных удобрениях составляет соответственно 81,4 (при норме 25-40); 38,9 (5-10);

57,5 (20-30) и 4 (3-5).

Пескование и землевание применяется для выравнивания поверхности и улучшения несущего слоя газона. Периодическое (1-2 раза в год) внесение песка и песчано-почвенной или торфо-песчанопочвенной смеси в количествах соответственно 120 и 40 куб.м за вегетационный период является одним из механизмов синлитогенного технопедогенеза. Поступающий материал меняет гранулометрический состав гумусового горизонта и одновременно обусловливает приращение ПТО вверх на 8-10 см за 70 лет. Поступающий на поверхность ПТО материал достаточно быстро Т, °С прорабатывается корнями трав, перемешивается с твердой фазой и быстро ассимилируется в условиях интенсивного полива, подогрева и частых техно- и зоотурбаций ФП.

Технотурбации. Механические воздействия на ПТО включают как слабые (пикирование и щелевание дернины), так и сильные по интенсивности формы обработок. К последним относится рыхление гумусового горизонта до глубины 5-15 см механизмами с шипами и зубьями.

Технотурбации способствуют лучшей аэрации почвенной массы, снижению переуплотнения, миграции твердого вещества, ускорению минерализации органических остатков, ряда аэробных и собственно окислительных процессов.

В совокупности с природными факторами спортивный механогенез и агротехногенез создают на ФП во всех природных зонах особые условия проявления почвенных процессов. Роль этих факторов в педогенных процессах зависит от длительности эксплуатации ФП. ПТО за 50-75 лет эволюционируют в почвы, приобретая близкую к естественным зональным почвам морфологию, физические и химические свойства.

Глава 3. Свойства ПТО футбольных полей 3.1. Примитивные квазиземы – твердофазные тела возрастом < 5 лет. Типичны для стадионов, учебно-тренировочных комплексов и баз профессиональных футбольных клубов Премьер-Лиги, Первого и Второго дивизионов России. Они имеют гумусовый профиль мощностью от 5 до 30 см, состоящий из дернины (Ад) и гумусового горизонта (А1) почвы-донора с элементами комковатой структуры. Горизонт содержит включения торфа и мелкой дресвы. Ниже залегают насыпные не гумусированные минеральные слои разного гранулометрического состава, не преобразованные почвообразованием в силу малого времени или с очень слабыми признаками иллювиальных почвенных процессов.

Микроморфологические исследования показали, что гумусовый горизонт имеет слоистую структуру, неоднороден по цвету, плотности и составу плазмы (глинисто-гумусовый, гумусовоглинистый, органический), обычно мелкопесчано-плазменный (рис.7). Встречаются отдельные участки с низким содержанием глинисто-гумусовой плазмы. В большинстве ПТО присутствуют включения карбонатного материала, обломки кристаллических пород разного состава, растительные остатки разной степени разложенности и экскременты почвенной микро- и мезофауны.

Примитивные квазиземы имеют дифференцированный по гранулометрическому составу профиль (табл. 2; рис. 8): а) более тяжелый в верхней его части по сравнению с нижней («Спартак», г. Голицыно; «Хопер», г. Балашов; «Динамо»-2, г. Махачкала; «Динамо», п. Новогорск; «Сатурн», п.

Кратово и др.); б) аккумулятивно-элювиально-иллювиальный («Спартак»-2, п. Черкизово) с максимумом илистой фракции на глубине 40-50 см. Содержание фракции >1 мм варьирует от 12 до 22 %. В отдельных горизонтах обычно не глубже 40–50 см ее содержание достигает 60% и более, что обеспечивает хороший дренаж всей поверхностной толщи ПТО. Для примитивных квазиземов характерна плотность сложения 0,96-1,05 г/см3.

Б А В Г Д Е Рис. 7. Микростроение примитивных квазиземов: А - cлоистость и неоднородность в гранулометрическом и минералогическом составе песчаных и тонкодисперсных фракций;

включения мелких фрагментов ожелезненных тканей («Спартак-2» п. Черкизово, гор. IIA12, X N); Б - плазменно-песчаная прослойка с включением обломков карбонатных пород («Динамо» г. Москва, после реконструкции стадиона, гор. IА11, II N); В — неравномерное распределение песчаных зерен; обломки ожелезненных карбонатов («Спартак-2» п. Черкизово, гор. IIA12, II N); Г - песчано-пылевато-плазменный материал с включением крупного ожелезненного фрагмента тканей и тонких корней с двупреломлением клетчатки («Спартак-2» п. Черкизово, гор. IIA12, X N); Д - прослойка из органических оторфованных тканей, обилие экскрементов клещей и дождевых червей («Динамо» г. Москва, гор. IА11, II N); Е - плазменномелкопесчаный с неоднородным распределением тонкодисперсного вещества;

гумифицированные органические сгустки («Спартак-2» п. Черкизово, гор. IIA12, X N).

Рис. 8. Некоторые свойства примитивных карбонатных квазиземов Таблица Гранулометрический состав примитивных квазиземов, <5 лет Глубина Содержание фракций (%), размер частиц, мм № точки;

образца, 0,25– 0,05– 0,01– 0,005– горизонт 1–0,25 <0,001 <0,01 >0,см 0,05 0,01 0,005 0,0Разрез 2-ИЗ-05 ("Динамо", п. Новогорск, Московская обл.) А11 0–3 15 32 16 7 5 25 37 IIA12 3–10 32 16 29 5 8 10 23 IIA12 10–18 37 17 24 5 7 10 22 III 20–35 77 15 3 1 1 3 5 Разрез ИЗ –2– 01(«Спартак»-2, п.Черкизово, Московская обл.) А11 2-10 40 32 13 3 6 7 16 А12 15-30 41 48 4 2 1 4 7 II 30-40 44 43 5 2 1 5 8 III 40-50 41 23 19 3 5 8 16 IV 50-60 56 32 4 2 2 4 8 Разрез ИЗ – 3 –01 («Спартак»-2, п. Черкизово, Московская обл.) А11 2-10 49 25 12 2 6 6 14 А12 15-30 55 31 6 2 2 3 7 II 30-40 50 39 5 1 1 3 5 III 40-50 24 15 41 7 8 5 20 Величина рН корнеобитаемого слоя колеблется в широких пределах от нейтральной (рНвод. – 6,1) до сильнощелочной (рНвод. – 8,60). Высокая щелочность ряда ПТО («Сатурн», п. Кратово;

«Метеор», г. Жуковский; «Динамо», п. Новогорск; «Спартак», п. Черкизово) связана с остаточным карбонатным материалом (дресва и щебень), внесенным в ПТО при строительстве ФП. При песковании ПТО использовался, в том числе и содержащий карбонаты песок, что через несколько лет привело к окарбоначиванию профилей (рис. 8). Это подтверждается микроморфологическими и аналитическими исследованиями, которые дали возможность выделить среди примитивных квазиземов карбонатные и бескарбонатные разряды.

Верхний горизонт большей части ПТО обогащен органическим веществом. Содержание гумуса достигает 5-13%. Отношения Сг.к./Сф.к.=1,0-1,3 в ПТО с примитивным профилем аналогичны почвам, из которых они образовались: Са-гумусовым. Содержание обменных катионов в гумусовых горизонтах ПТО сильно варьирует. В ППК доминирует Са++. Наиболее высокие его значения характерны для поверхностных слоев (0-3 см) — 19,5-21,3 мг-экв./100 г. С глубиной содержание Са++ падает до 9,0 — 12,5 мг-экв./100 г. Обеспеченность элементами питания ПТО различна как по профилю, так и в пространстве. Содержание подвижных форм Р2О5 и К2О в гумусовых горизонтах соответственно колеблется в следующих пределах (20-163 и 7-47 мг/100 г).

Примитивные квазиземы по своим свойствам являются близкими аналогами естественных слаборазвитых почв. Продолжительность педогенного преобразования насыпной материнской породы недостаточна и включает в себя три группы процессов: 1) трансформацию унаследованного органического вещества микробиологическими процессами и гумусонакопление; 2) структурную переорганизацию твердой фазы, которая протекает благодаря развитию корневых систем трав и перемешиванию материала микро- и мезофауной; 3) перемещение тонких и пылеватых частиц - лессиваж и партлювацию.

Подобные ПТО можно считать «техноземами» как группу «техногенно-трансформированных почв с насыпным гумусированным почвенным слоем» (Етеревская, 1989) или «конструктоземами», состоящими не только из плодородного насыпного гумусированного слоя, но и из серии слоев грунта разного гранулометрического состава (Строганова, 1998). В почвенных классификациях зарубежных авторов они вписываются в несколько порядков почв – антропосоли искусственные или антросоли, разделяющиеся в соответствии со специфическими технологическими признаками. В Мировой коррелятивной базе почвенных ресурсов (2007) они отнесены к техносолям.

3.2. Дерновые квазиземы характеризуют ФП стадионов, учебно-тренировочных комплексов и баз профессиональных футбольных клубов России, созданных 30, 50 и 75 лет т.н. Профиль состоит из генетически связанных между собой горизонтов. Верхняя часть профиля ПТО представлена дерниной и гумусово-аккумулятивными горизонтами с высокой однородностью строения.

Поверхностные гумусово-аккумулятивные горизонты характеризуются темно-серой и буроватосерой окраской, хорошей оструктуренностью, благоприятными для роста и развития газонных трав физико-механическими и водно-физическими свойствами, а также значительной численностью и биомассой дождевых червей («Спартак»-1, «Гомель»). Преобладают профили с мощностью гумусового горизонта 10-15 см (рис. 9).

Ниже по профилю выделяются желтовато-бурые и бурые с неясно выраженной структурой горизонты разного гранулометрического состава, иногда сцементированные, с ярко выраженными пылевато-гумусоглинистыми иллювиальными кутанами на Рис. 9. Мощность гумусового горизонта дерновых поверхности обломочного материала, в т.ч.

квазиземов карбонатного. В ряде случаев между горизонтами-слоями наблюдается следы контактного оглеения.

В целом подгумусовый горизонт аналогичен иллювиальным в естественных почвах, формируя транзитную зону для нисходящих и восходящих потоков влаги и насыщенных солями растворов. В то же время в этом горизонте в ряде случаев наблюдается аккумуляция твердых илистых частиц, как проявление лессиважа. Наконец, это активная зона окислительно-восстановительных реакций и гидроморфизма (оглеения), что позволяет выделить глееватые разряды дерновых квазиземов.

Вместе с погребенными горизонтами почв, в ПТО формируется полноразвитый профиль.

Развитие корневых систем газонных трав, зоотурбации, усадка и миграции растворов и суспензий, в совокупности формируют отдельные признаки педогенных структур, аккумулятивных и иллювиальных процессов, хорошо диагностируемых на микроморфологическом уровне (рис.10).

Дерновые квазиземы с полноразвитым профилем описывают более «продвинутую» стадию педогенеза на ФП.

А В Б Д Г Е Рис. 10. Микростроение дерновых квазиземов: А - песчано-плазменный материал с включением ожелезненных округлых карбонатных пород и железистых фрагментов прямоугольной формы («Динамо» г. Махачкала, гор. А11 са, X N); Б — материал с зонами обогащения глинисто-гумусовым веществом и кутанами на песчаных зернах («Динамо» г.

Махачкала, гор. А11 са, X N); В — коричневато-темно-бурый песчано-плазменный материал, разбитый на отдельные угловато-блоковые агрегаты («Динамо» г. Махачкала, гор. А11 са, II N); Г - материал с глинисто-карбонатно-гумусовой плазмой («Динамо» г. Махачкала, гор. Аса, X N); Д- плазменно-песчаный материал с железистыми пленками по обломкам пород («Гомель», гор. А12, II N); Е - песчано-плазменный материал с преобладанием песчаной фракции полевошпатово-кварцевого состава; включения карбонатных пород («Динамо» г.

Махачкала, гор. А11 са, II N).

Дерновые квазиземы неоднородны по физическим и химическим свойствам Профили ПТО сильно различаются по гранулометрическому составу (ГС) и характеру дифференциации, хотя большей частью они супесчано-легкосуглинистые (табл. 3, рис. 11, 12). Выделяются три типа дифференциации: 1. Дифференцированный типичный. Имеет облегченную верхнюю часть ПТО (песок связный, супесь) и утяжеленную нижнюю (от суглинка легкого до тяжелого; «Диана», г.

Волжск, «Динамо», г. Москва). 2. Дифференцированный инверсионный. Характеризуется относительно более тяжелым ГС верхней части профиля (суглинок тяжелый, глина легкая), по сравнению с нижней (суглинок средний; «Динамо», г. Махачала). 3. Недифференцированный.

Преимущественно легкий по ГС профиль (супесь; «Спартак-1», п. Черкизово, «Гомель»). По мере увеличения возраста ФП отмечается определенная тенденция к усилению дифференциации и утяжелению профиля ПТО как результат более длительного привноса гумусированного и тонкодисперсного материала при землевании с последующим элювиированием и аккумуляцией в нижележащих горизонтах. Максимум илистой фракции в ПТО в подповерхностных горизонтах и на контакте с погребенными горизонтами почв обусловлен именно этими причинами, что хорошо диагностируется микроморфологически и аналитически и позволяет классифицировать их как лессивированные.

Таблица Гранулометрический состав дерновых квазиземов, 50-75 лет № Глуби-на Содержание фракций (%), размер частиц, мм точки, образца, 1–0,25 0,25– 0,05– 0,01– 0,005– <0,001 <0,01 >0,05 >горизонт см 0,05 0,01 0,005 0,0Разрез ИЗ-1-00 ("Диана", г. Волжск, Марий-Эл) А1 sn 0–10 19 60 10 3 3 6 12 79 - А1IIВ sn 15–20 19 72 5 1 1 2 4 91 - IIВ 21–26 18 63 8 2 3 5 10 81 - 30–35 18 75 2 2 1 2 5 93 - IIID40–50 16 77 2 2 2 1 5 93 - IVD2 55–60 7 57 10 3 6 17 26 64 - VD3 80–90 1 15 29 7 10 38 55 16 - 100 –110 1 8 42 8 11 31 50 9 - [В2] [ ] [ ] [ ] Разрез 1-ИЗ-04* ("Динамо", г. Москва) IА11 0–10 49 23 14 4 5 5 14 72 IIА1 10–35 48 20 17 4 6 5 15 68 IIIД 35–42 61 14 11 3 5 5 13 75 IVB 42–47 53 24 11 1 5 4 10 77 V [В1] 47–52 19 40 15 4 7 15 26 59 Примечание. Прочерк – нет данных В мелкоземистой части ПТО по всему профилю преобладает фракция мелкого и/или крупного и среднего песка, реже фракция крупной пыли (табл. 3). В качестве обязательной примеси всегда присутствует фракция мелкой дресвы в среднем около 15%, но не менее 10%.

Верхний биогенный горизонт ПТО имеет преимущественно слабощелочную и щелочную реакцию среды (рис. 11). Наиболее щелочные – ПТО в г. Махачкале и п. Черкизово (Московская обл.). Отличия по содержанию карбонатов (0,5—9,7 % в гумидных регионах до 6,8-16,6 % в аридных) обусловлены как природно-климатическими условиями, так исходной неоднородностью искусственных субстратов. Эти различия в значительной степени нивелируются агротехногенным воздействием (внесением удобрений и пескованием), что с течением времени приводит к окарбоначиванию не только поверхностного горизонта, но и профиля ПТО в целом. Процесс настолько интенсивен, что даже дополнительные осадки в виде поливных вод неспособны значительно снизить щелочность.

Рис. 11. Некоторые физические и химические свойства дерновых лессивированных квазиземов Содержание обменных катионов Ca++ и Mg++ в поверхностных горизонтах ПТО достаточно высокое, в особенности Са++ (13,70-34,20 мг-экв./100 г). Содержание обменного магния намного ниже (2,28-4,20 мг-экв./100 г). По признакам солонцеватости в ПТО футбольных полей «Диана» и «Динамо» г. Махачкала (повышенное содержание катиона натрия, уплотнение и наличие элементов глыбистой структуры) они отнесены нами к солонцеватым разрядам дерновых квазиземов (рис. 12).

Содержание в ПТО гумуса и элементов питания сильно варьирует в каждом конкретном случае и зависит от длительности эксплуатации поля. В поверхностном горизонте содержание гумуса во всех квазиземах высокое и очень высокое (4,3-13,6%, рис. 12), что является следствием длительного внесения удобрений, полива и подогрева полей, аэрации, землевания и др. агротехнических воздействий. В поверхностных горизонтах присутствует большое количество слаборазложившегося органического вещества как результат ежегодного землевания (почва – торф — песок) и опада отмерших газонных трав. Содержание гумуса с глубиной резко падает (рис. 11, 12), причем более интенсивно, чем это имеет место в естественных почвах. Практически все ПТО очень хорошо обеспечены валовым азотом.

Отношение Сг.к./Сф.к.=0,48-0,75 свидетельствует о преобладании фульвокислот в поверхностных горизонтах большей части ПТО. Величины негидролизуемого остатка варьируют от 59,8 до 71,3 % от общего содержания углерода.

Агрохимические показатели изученных дерновых квазиземов имеют большой разброс вследствие неравномерного внесения удобрений. Содержание подвижных форм Р2О5 в верхних горизонтах ПТО варьирует от 3,0 до 109,65 мг/100 г, содержание подвижного К2О — от 12,4 до 60,мг/100 г.

Рис. 12. Некоторые физические и химические свойства дерновых солонцеватых квазиземов В валовом химическом составе одновременно проявляются как исходно заложенная при конструировании литологическая неоднородность, так и разные типы педогенной дифференциации профиля, осложненные антропо-техногенным воздействием. Отсюда неоднородность ПТО по валовому химическому составу и типам распределения кремнезема, алюминия и железа.

Профили ПТО в аридных ландшафтах ("Динамо", г. Махачкала), по сравнению с таковыми в гумидных, более насыщены обломками известняка и ракушечника (особенно в нижней части профилей), что естественно отражается на высоком содержании кальция во всей почвенно-грунтовой толще (6,1-16,8%).

Глава 4. Элементарные почвообразовательные процессы в ПТО По характеру воздействия на ПТО элементарные почвообразовательные процессы разделены на две группы. К первой относятся проградационные аккумулятивные ЭПП: дернообразование, трансформация унаследованного органического вещества и гумусонакопление, зоо- и технотурбации, оструктуривание, техногенный привнос твердофазного и жидкофазного хемогенного вещества. Ко второй деградационные: выщелачивание, оглеение, лессиваж и партлювация, миграция гумусовых соединений, окарбоначивание, осолонцевание, сегрегация и цементация, спортивно-техногенное уплотнение и загрязнение тяжелыми металлами (ТМ).

4.1. Проградационные ЭПП приводят к улучшению свойств ПТО вследствие длительного внесения удобрений, полива и подогрева полей, аэрации, землевания и т.д. При содержании гумуса в ПТО, равном 4-8,5%, формируется комковато-зернистая водопрочная структура. Гумусовый горизонт характеризуется равновесной плотностью, хорошей аэрацией, высокой обеспеченностью элементами питания и другими благоприятными для газонных трав свойствами (табл. 4).

Дернообразование. Характерной особенностью большинства ПТО является хорошая задернованность поверхности. Формирование дернины на ФП достаточно быстрый процесс, не сопоставимый по времени с процессом одернения в естественных почвах. Этому способствует: а) искусственно подготовленный биогенный субстрат из смеси гумусированных и других органогенных материалов; б) регулярные подкормки путем внесения минеральных удобрений; в) землевание, обеспечивающее устойчивый баланс между расходом и приходом гумусированного материала; г) регулярный полив, способствующий ускоренному росту трав; д) использование травосмесей, включающих в себя несколько сортов различных видов газонных трав, имеющих разветвленную корневую систему; е) искусственное создание воздушно-температурного режима, благоприятного для роста трав путем периодической аэрации и подогрева поверхностных горизонтов ПТО.

Таблица Показатели проградационных изменений ПТО Показатели для верхнего «Гомель», г. Гомель, «Динамо», г. «Сатурн», г. Раменское, горизонта > 50 лет Владивосток, >50 лет >50 лет Мощность дернины, см 3-5 4-5 4-Гумус, % 7,46 7,9 7,84-8,Кд (по Качинскому) 1,89 3,2 Нет данных Структура Мелко-комковатая, Комковато-зернистая Комковато-зернистая копрогенная Подвижные, мг/100 г P2O5 37,44 55,0 109,K2O 46,30 61,4 60,Динамика побегообразования газонных трав, коэффициент кущения, объем корней, масса сырых и воздушно-сухих корней, а также сравнение качества дернины изучались на 2-х ФП (ТУСБ «Спартак», Московская обл.) при антропогенной нагрузке от 30 до 55 часов в месяц и в условиях стационарного полевого опыта без нагрузки (Белобров и др., 2007). Выявлено, что характерное время дернообразования измеряется первыми годами, а степень проявления этого процесса зависит от состава травосмеси и режима эксплуатации спортивных газонов.

Трансформация унаследованного органического вещества и гумусонакопление. Ведущим механизмом преобразования искусственного субстрата в почву выступает минерализация и трансформация унаследованного органического вещества почвы-донора и торфа микробиологическими процессами. Для оценки направленности почвенно-биологических процессов была изучена структура микробного сообщества дерновых горизонтов ПТО и зональных дерновоподзолистых почв.

Микрофлора в ПТО и фоновых дерново-подзолистых почвах идентична по составу, но резко различна количественно. Численность микроорганизмов в ПТО почти по всем группам выше, чем в зональной почве (рис.13). Только численность микроскопических грибов оказалась несколько ниже по сравнению с дерново-подзолистой почвой.

Таким образом, выявлено, что процессы, связанные с разложением растительного органического вещества или более простых углеродистых соединений в дерновых горизонтах ПТО идут с более высокой степенью активности по сравнению с зональной дерново-подзолистой почвой, причем активность амилолитических микроорганизмов носит естественный характер.

Рис. 13. Численность микроорганизмов в дерново-подзолистой и ПТО по трофическим группам (ТУСБ «Спартак», п. Черкизово) Численность актиномицетов в ПТО на два порядка выше, чем в дерново-подзолистой почве.

Актиномицеты образуют мицелий в микрозонах с высокой концентрацией органических веществ.

Кроме того, актиномицеты могут минерализовывать гумусовые вещества почвы. Одновременно с процессами минерализации в гумусовых горизонтах ПТО протекает синтез органического вещества, что подтверждается повышенной биологической активностью всех групп микроорганизмов.

Отмеченная тенденция к увеличению мощности гумусового горизонта по мере увеличения возраста ПТО обусловлена, кроме инситного гумусообразования, по всей видимости, привносом гумусированного и песчаного материала при землевании и песковании. Скорость приращения гумусового горизонта можно представить как увеличение его мощности в единицу времени. При существующих нормах внесения твердофазного материала скорость приращения горизонта вверх на ФП («Динамо», г. Москва, 1928 г.; «Спартак»-1, п. Черкизово, 1935 г.) составляет 7-10 см за 70 лет.

Поступающий материал перемешивается с твердой фазой ПТО и быстро ассимилируется в условиях интенсивного полива, подогрева и частых техно- и зоотурбаций ФП.

В этом механизме эволюции ПТО прослеживается аналогия с естественным синлитогенным почвообразованием – формированием пойменных почв (Александровский, Александровская, 2005;

Добровольский, 2005) и вулканических пепловых почв в зоне слабых пеплопадов (Соколов, 1973;

Замотаев, Таргульян, 1991, 1993, 1994; Замотаев, Черняховский, 1996; Грачева и др., 1998; Grasheva et all, 2001; Гольдфарб, 2005; Алябина и др., 2006; Замотаев, 2008). Однако в отличие от аккумулятивно-седиментационной модели почвообразования, на ФП динамического равновесия между процессами гумификациии и дегумификации не наступает, вследствие регулярного поступления при землевании нового органического материала.

Оструктуривание. Интенсивный процесс, тесно связанный с гумусонакоплением. Структурная переорганизация почвенной массы ПТО начинается уже в первые месяцы и проявляется в комковатомикропорошистой агрегации органическим структуром, унаследованным от почвы-донора. В течение первых нескольких лет склеивание микроагрегатов приводит к образованию преимущественно комковатых макроагрегатов, которые, в свою очередь, путем дробления тонкими корнями газонных трав распадаются на зернистые отдельности. В условиях высокого уровня активности дождевых червей в поверхностном слое происходит формирование еще и мелкокомковатой водопрочной копрогенной структуры, которая является оптимальной. На первой стадии в обстановке интенсивного накопления гумуса продолжается образование зернистой и копрогенной структуры. В щебнистых подгумусовых горизонтах, вследствие отсутствия мелкозема, структура не формируется;

в песчаных агрегация слабо выражена, а структура может быть неясной.

В ряде ПТО возрастом >50 лет структура ухудшается. Появляется глыбистость («Динамо», г.

Махачкала), что непосредственно связано с увеличением твердости почвенной массы, снижением ее порозности и ухудшением водного режима.

Данные микроагрегатного анализа демонстрируют чрезвычайно разнородный характер водоустойчивости микроагрегатов к разрушению. Поверхностные дерновые горизонты ПТО – "Динамо" (г. Москва), "Гомель", «Динамо» (г. Владивосток) имеют высокую противоэрозионную устойчивость. В то же время показатели противоэрозионной стойкости ПТО "Спартак"-1 (п.

Черкизово) и "Динамо" (г. Махачкала) существенно ниже.

Зоотурбации. Усиливаются при внесении большого количества удобрений, а также в результате мероприятий по улучшению водно-воздушного и температурного режима поверхностных горизонтов (Замотаев, Белобров, 2002). В ПТО обнаружены представители трех экологических групп дождевых червей: истинно почвенные (Aporrectodea caliginosa), почвенно-подстилочные (Lumbricus rubellus) и подстилочные (Eisenia foetida), относящиеся к типу Кольчатых червей (Annelida), классу Олигохет, или Малощетинковых кольчецов (Oligochaeta). Дождевые черви, особенно подстилочная группа, могут развиваться в ПТО почти круглый год под влиянием техногенного прогревания поверхностных горизонтов в феврале-марте и в конце ноября-начале декабря.

Зоотурбации имеют четкую составляющую с направленным движением почвенной массы на поверхность и равномерным распределением выносимого материала по всей площади ФП. Дождевые черви создают систему аэрированных и водных пор в гумусовых и срединных горизонтах ПТО, выбрасывая на поверхность значительную массу мелкозема. Особенно активна почвенно-подстилочная группа дождевых червей L.rubellus, быстро передвигающаяся в горизонтальном направлении и по поверхности газона. Вынесенный органоминеральный материал вовлекается в почвообразование и служит источником увеличения мощности гумусового горизонта, также как и при техногенном поступлении гумусированного материала. Аналогичное явление нарастания мощности гумусового профиля в результате направленных зоотурбаций неоднократно отмечалось и диагностировалось в специальных экспериментах (Дмитриев, 1988; Александровский. 2002; Александровский, Александровская, 2005).

С точки зрения почвообразования зоотурбации не являются деградационными, однако количество дождевых червей на ФП "Спартак" осенью 2001 года было столь велико, что привело к снижению качества зеленого газона как спортивного объекта. Многочисленные выбросы копролитов создали нанорельеф и частично разрушили дернину.

4.2. Деградационные ЭПП. Деградация ПТО проявляется как в виде физической деградации (табл. 5), приводящей к ухудшению водно-воздушного режима вследствие снижения количества микроагрегатов, увеличения плотности и твердости, образования глыбистой структуры, увеличения выноса ила из поверхностных гумусовых горизонтов в подповерхностные, появлении в них оглеения, так и химической деградации. Основные процессы: окарбоначивание поверхностного горизонта и профиля ПТО в целом, осолонцевание, нарушение баланса питательных элементов вследствие превышения их выноса естественными осадками и поливом, а также при стрижке газона, не компенсированной возвратом с удобрениями (табл. 6).

Уплотнение. Спортивно-техногенное уплотнение ПТО можно рассматривать как один из наиболее типичных ЭПП, приводящих к деградации зеленого газона ФП. Плотность сложения в ПТО, равно как и твердость сильно варьируют по профилю и в пространстве, в зависимости от функциональных зон ФП и степени их физико-механической деградации, от 1,15-1,28 г/см3 в поверхностных горизонтах («Гомель», «Диана» г. Волжск) до 1,35 г/см3 – 1,56 г/см3 («Спартак»-1 п.

Черкизово, «Динамо», Махачкала). Наиболее резкие различия в плотности и твердости (рис.14) наблюдаются, как правило, на контакте биогенной и косной частей ПТО (1,7-1,8 г/см3 и 28-31 мм).

Таблица Показатели физической деградации ПТО Fe-новообраСодержание Глубина, Плотность, Твердость, зования, Горизонт Структура фракции <0,001 мм, см г/см3 мм свойства % визуально р. ИЗ-1-99, «Динамо», г. Махачкала, 50 лет Аd ca 0–2 Комковато-зернистая - - 19,67 Нет А11 ca, sn 2–10 Глыбисто-ореховато- 1,28 22,8 23,03 Нет комковатая A12 ca, sn 10–15 Комковато-ореховато- 1,49 25,6 26,99 Нет глыбистая A1B1 ca, sn 20–30 Комковато-ореховато- 1,65 26,0 14,92 Нет глыбистая, бесструктурный IIB1 ca 30–40 Бесструктурный 1,81 30,5 12,39 Твердые, до 0,3 см конкреционный IIIB2 ca 40-50 Бесструктурный 1,72 30,5 16,74 Твердые, до 0,3 см конкреционный IVD ca,s 60-70 1,71 21,8 10,21 Нет Бесструктурный 95-100 Бесструктурный 1,71 21,8 11,35 Нет р. ИЗ-1-00, «Диана», г. Волжск, 50 лет А1 0–10 Комковатая - 15,0 5,65 Нет А1IIВ 15–20 Бесструктурный - 21,0 2,17 Нет IIВ 21–26 Бесструктурный - 23,5 5,23 Нет IIID1 30–35 - 19,0 1,80 Нет Бесструктурный 40–50 Бесструктурный - 17,0 0,68 Нет IVD2 55–60 Бесструктурный - 15,0 16,58 Нет VD3 80–90 Ореховато-призматическая - 22,2 38,03 Нет 100 –1[В2] Ореховато-призматическая - 22,0 30,89 Нет Примечание. Прочерк – нет данных.

Переуплотненные участки приводят к нарушению естественного распределения корневой массы дернообразующих трав и их отмиранию. При этом снижается продуктивность травостоя с выпадением отдельных сортов и их заменой на сорную травяную растительность (подорожник, одуванчик и клевер).

Выщелачивание. Удаление растворенных веществ водно-миграционными потоками из корнеобитаемой зоны ПТО обусловлено как естественными осадками, так и поливом. Вынос элементов питания протекает быстрей и интенсивней, чем в естественных почвах, что требует постоянного контроля над содержанием азота, фосфора, калия и микроэлементов в органоминеральном горизонте.

Таблица Показатели химической деградации поверхностных горизонтов ПТО Подвижные, мг на 100 г почвы Na+ от суммы обменных Горизонт Глубина, см рН вод. СаСО3,% катионов, % P2O5 K2O р. ИЗ-1-99, «Динамо», г. Махачкала, 50 лет Аd ca 0–2 7,38 6,78 1,2 - - А11 ca, sn 2–10 7,85 8,60 1,2 8,1-9,8 12,6-18,A12 ca, sn 10–15 7,95 8,87 1,4 - - A1B1 ca, sn 20–30 16,64 1,8,IIB1 ca 30–40 16,05 1,8,IIIB2 ca 40-50 15,62 1,8,IVD ca,s 60-70 14,44 1,8,95-100 8,16 15,62 1,р. ИЗ-1-00, «Диана», г. Волжск, 50 лет А1sn 0–10 7,80 2,27 5,5 5,8-7,7 7,2-12,А1IIВ sn 15–20 6,88 - 3,7 3,0 2,Плотность, г/см 1,20 1,40 1,60 1,80 2,0,10,20,30,40,50,60,70,Рис. 14. Изменение плотности и твердости по профилю ПТО («Спартак»-1 п.

Черкизово) Миграция гумусовых соединений. Гумус-иллювиальный процесс проявляется уже на первых после строительства стадиях, но развит слабо. Со временем он усиливается, достигая максимума в ПТО возраста 50-75 лет, в которых уже накоплен резерв способных к иллювиированию растворов органических веществ. В гумусовом горизонте движение растворов носит преимущественно фильтрационный равномерный характер. Такая слабая миграция связана с регулярными см агротехническими мероприятиями и пространственным выравниванием почвенных свойств.

Подобный характер фильтрации влаги и растворенных веществ наблюдался на различных природных и искусственных почвенных объектах и в длительных экспериментах (Умарова, 2008).

Подповерхностные горизонты ПТО имеют иной тип фильтрации. Вследствие локального переуплотнения в виде сцементированного пылевато-глинистой фракцией песчано-супесчаногравийного материала, движение влаги и растворов происходит не по всему поровому пространству, а только по отдельным влагопроводящим путям, «каналам миграции», «направленным потокам».

Часть иллювиируемого гумусово-минерального материала осаждается на геохимических барьерах в насыпной толще, что способствует ухудшению фильтрационных качеств щебнисто-дресвянистого материала и созданию условий для развития оглеения.

Лессиваж. Самый распространенный и интенсивный процесс почвообразования, проявляющийся во всех природных зонах в силу общего легкого гранулометрического состава минеральных горизонтов II, интенсивного полива, внесения высоких доз минеральных удобрений, усиливающих пептизацию мелкозема, агротехнических мероприятий, сопровождающихся рыхлением почвенной массы и созданием порового пространства. Лессиважу способствует также дегидратация смектитовых пакетов смешаннослойных образованиий слюда-смектитового типа и их разрушение (Градусов, 1980; Чижикова, 1992). Наглядный пример — ПТО футбольного поля в г.

Балашове (рис. 15), который состоит из смешаннослойных образований слюда-смектитового типа (77%), иллита (19%) и каолинита (4%). Изменение твердой фазы ПТО обусловлено в первую очередь преимущественным перемещением набухающих минералов, как самых тонкодисперсных и гидрофильных, вертикальными потоками влаги.

Рис. 15. Ренгендифрактограммы илистых фракций гумусовых горизонтов ПТО; образцы: 1 – воздушно-сухие; 2 - насыщенные этиленгликолем; 3 – прокаленные при 550° С Лессиваж проявляется миграцией пептизированных илистых и коллоидных частиц, растворенных гумусовых веществ и полуторных оксидов (R2О3) вниз по профилю с аккумуляцией их в нижней части горизонта II или на контакте с горизонтом III. Процесс достаточно интенсивен из-за общего легкого механического состава подповерхностного горизонта II, полива, который на фоне нейтральной или слабощелочной среды создает даже в субаридной зоне периодически промывной режим. Такие условия почвообразования в ПТО – отличительная особенность проявления агролессиважа (Козловский 1991; 1998; Александров и др., 2000; Козловский и др., 2001).

Элювиально-иллювиальное распределение по профилю ПТО тонкодисперсных фракций мелкозема и наличие кутан иллювиирования на поверхности обломочного материала и в порах подтверждают наличие процесса лессиважа. В исследованных профилях ил накапливается на глубинах около 45-80 см, характеризующих насыпную часть профиля (рис. 16). В случае ПТО «Диана» и «Динамо» г. Москва, содержание илистой фракции (16,58% и 14,58%) выше, чем на поверхности в три раза. При микроморфологическом изучении ПТО обнаружено, что суспензионная миграция ила и его последующее накопление в подповерхностных горизонтах происходит преимущественно в виде смеси с соединениями гумуса и железа (рис.17). В условиях интенсивного полива не только тонкодисперсное вещество илистой фракции, но и более крупные частицы песка и пыли переносятся в суспензиях и осаждаются в иллювиальных подповерхностных горизонтах ПТО (рис. 17 Б, В, Г). Имеющиеся публикации по составу кутан и диагностике иллювиальных процессов в текстурно-дифференцированных почвах подтверждают данную закономерность (Таргульян и др, 1972; Бронникова, Таргульян, 2005; Бронникова, 2008).

% % 0,00 20,00 40,00 60,0,00 20,0,0,10,10,20,20,30,30,40,40,50,м50,с 60,м 60,с0,70,80,90,<0,001м 100,м 110,«Диана», г. Волжск «Динамо», г. Москва «Спартак»-1, пос. Черкизово Рис. 16. Распределение илистой фракции (0,001 мм) и физической глины (0,01 мм) по профилю ПТО ФП (% от общей суммы фракций гранулометрического состава);

линией отмечена граница искусственного насыпного слоя А Б В Г Д Е Рис. 17. Микроморфологические признаки проявления лессиважа в дерновых квазиземах: А - плазменно-песчаный материал с железисто-глинистыми кутанами в порах; железистые пленки по обломкам пород («Гомель», гор.А12, Х N); Б - песчано-плазменный материал; в биогенной поре остаток корня с тонкопылеватым инфилингом («Динамо» г. Махачкала, гор.IIВ1са, Х N);

В - материал с обилием тонкопылеватых инфилингов («Динамо» г. Махачкала, гор.А1В1са, Х N); Г - карбонатно-глинистая плазма в виде кутан и мостиков между песчаными зернами минералов; глинисто-железистая пленка на обломке песчаника, «Динамо» г. Махачкала, гор.IIIВ2са, Х N); Д - плазма карбонатно-глинистого состава с кутанно-мостиковой структурой; обилие мелких железистых стяжений, хлопьев по рудным минералам («Динамо» г.

Махачкала, гор.IIВ1са, II N); Е - микрозоны с высоким содержанием глинисто-карбонатной плазмы; включения обломка арагонита и разнозернистых карбонатных пород («Динамо» г.

Махачкала, гор.А1В1са, Х N).

На длительно эксплуатируемых ФП за прошедшие 50-75 лет погребенные горизонты почв также аккумулировали часть илистой фракции при лессиваже. Обнаружено, заиливание дрен, искусственно нарезанных в этих горизонтах, создание локальных водоупоров, восстановительных барьеров и условий для развития гидроморфизма. Об этом также свидетельствует характер кривых твердости и плотности по профилю (рис.14), который показывает наличие переуплотненных участков в собственно дренирующих слоях большей части ПТО (плотность 1,7-1,8 г/см3, твердость 28-30 мм), которые изначально при строительстве ФП имеют более легкий гранулометрический состав и рыхлое сложение. Заиливание дрен на такой глубине достаточно быстро снижает эффективность системы горизонтального дренажа ФП и проявляется в деградации поверхностного гумусированного горизонта. Иллювиирование глинистых суспензий в условиях промывного водного режима может наблюдаться вплоть до подпочвенных слоев до глубины 4-5 м (Таргульян и др., 1974;

Бронникова, Таргульян, 2005; Бронникова, 2008; Караваева, 2008). Некоторая часть ила также теряется с дренажным стоком (Зайдельман, 1985; Почвообразовательные процессы, 2006; Умарова, 2008).

Аналитические и микроморфологические исследования ПТО субаридных территорий ("Динамо" и «Труд» г. Махачкала, «Уралан» г. Элиста) выявили слабые признаки процессов дифференцииации твердого вещества в профилях, также приводящих к локальному заиливанию дренирующих подповерхностных горизонтов, что вызывает переувлажнение и оглеение.

Оглеение. Процесс внутрипрофильного оглеения, быстро приводящий к ухудшению состояния травяного газона, выявлен во всех ПТО. Он наиболее интенсивен в ПТО возраста 50-75 лет. На глубинах от 60 до 100 см («Спартак»-1) визуально отмечаются явные признаки оглеения в виде сизоватой окраски минеральной основы на контакте с уплотненными слоями. Более слабые признаки оглеения характерны для ПТО ФП "Динамо" г. Махачкала, "Диана" г. Волжск, «Торпедо», г.

Мытищи.

Сегрегация и цементация. Относительно редки. Проявляются в формировании стяжений и превращения рыхлой почвенной массы в твердый горизонт в зонах, где имеет место периодическая смена окислительно-восстановительных условий. Сегрегация отмечена в форме мягких и твердых конкреций («Динамо», г. Махачкала, «Спартак»-1, п. Черкизово), а цементация в горизонтах и слоях с повышенной аккумуляцией иллювиированных пылевато-гумусово-глинистых частиц и оксидов железа.

Осолонцевание. Проявляется редко в увеличении количества обменного натрия в ППК (1,2-5,% от суммы обменных катионов) и при отсутствии водорастворимых солей. Генетически осолонцевание имеет как природный, так и техногенный характер. Слабое осолонцевание в поверхностных горизонтах ПТО "Динамо" (г. Махачкала) и "Диана" (г. Волжск) связано в первом случае с влиянием засоленных грунтовых вод и морфологически проявляется в виде сильного уплотнения поверхностных горизонтов с образованием глыбистых агрегатов, обладающих высокой прочностью при иссушении, а во втором – с техногенным загрязнением выбросами химических предприятий г. Волжска. Независимо от природы процесс осолонцевания крайне негативно сказывается на функционировании ПТО и быстро приводит к деградации газона и гумусового горизонта, вызывая необходимость его восстановления или полной замены.

Окарбоначивание. Карбонатные породы (известняки, доломиты, известковистые песчаники), битый кирпич, входящие в состав дренирующих компонентов, а также карбонатный песок, нередко применявшийся и применяемый при проведении агротехнических мероприятий, служат потенциальным источником Са и Mg. Условия для проявления этого процесса весьма благоприятны.

Регулярный полив на фоне природных атмосферных осадков провоцирует в легкосуглинистосупесчаных толщах растворение карбонатной составляющей и последующее передвижение карбонатных солей с их постепенной аккумуляцией в различных формах. При микроморфологическом изучении ПТО обнаружено, что карбонаты встречаются как в виде многочисленных включений крупнопылеватой и песчаной размерности, так и в форме крупных остаточных обломков (рис. 18). В ПТО возраста 50-75 лет («Динамо», г. Махачкала, г. Москва, «Спартак»-1, п. Черкизово) обнаруживаются пропиточные формы карбонатов вблизи пор и обломков карбонатных пород.

Освобождающиеся при выветривании карбонатных пород Са и Mg вызывают окарбоначивание верхней и срединной частей профиля. Этот механизм подтверждается максимумом рНвод.— 8,7 на глубине 40-55 см («Спартак»-1, п. Черкизово), где отмечено максимальное содержание щебня карбонатных пород и рНвод.=8,6 на глубине 60-70 см («Гомель») при высвобождении кальция из битого кирпича, имеющего щелочную среду.

Щебень карбонатных пород одновременно выступает в качестве механического и щелочного геохимических барьеров. В полостях между щебнем карбонатных пород обычно наблюдается повышенное количество иллювиированных глинистых частиц, в составе которых и/или на их поверхности присутствуют разнообразные тяжелые металлы.

Окарбоначивание не является, строго говоря, деградационным процессом по отношению к травяному газону, но косвенно, через реакцию среды могут влиять на его состояние. Карбонаты являются важным фактором формирования водно-солевого баланса ПТО, который необходимо учитывать при эксплуатации ФП. Значительное повышение щелочности почвенного раствора (pH>8,5) негативно сказывается на развитии корневой системы трав. Многие элементы питания переходят в недоступную для газонных трав форму, а травостой меняет свой цвет с ярко-зеленого на блеклые с желтоватым оттенком тона.

Б В А Г Д Е Рис. 18. Карбонаты в дерновых квазиземах: а — песчаник крупнозернистый, сцементированный кальцитом («Спартак» п. Черкизово, // N); б - разрушение карбонатных фрагментов и обогащение тонкозернистым кальцитом глинисто-гумусовой плазмы («Динамо» г. Махачкала 20-25 см, Х N); в — пропиточные формы карбонатов («Динамо» г. Махачкала 2-см, // N); г, д – включения крупных обломков ожелезненных карбонатных тонкозернистых пород («Динамо» г. Москва 2-5 см, X N); е — включения обломков арагонита и разнозернистых выветривающихся карбонатных пород («Динамо» г. Махачкала 20-25 см, X N).

Загрязнение тяжелыми металлами. Распределение микроэлементов характеризуется значительной пестротой, как по вертикальному профилю ПТО, так и в различных природных зонах и городах. Из токсичных микроэлементов, которые накапливаются в наибольшей степени, нередко превышая ПДК, следует отметить цинк, мышьяк и свинец (СанПиН 6229-91; Большаков и др., 2005).

Причем максимальное накопление всех трех микроэлементов наблюдалось в ПТО стадиона "Динамо" г. Москва, большая часть которых, безусловно, связана с выбросами автотранспорта.

Вместе с тем, можно отметить более высокое содержание Zn, по сравнению с его накоплением в почвах городских газонов (Строганова, 1998), что является следствием внесения шлака, как дренирующего компонента подповерхностного горизонта на ФП «Спартак»-1 (п. Черкизово) и «Динамо» (г. Москва). Накопление As может быть связано с применением некоторых пестицидов и большого количества комплексных минеральных удобрений.

Коэффициенты техногенной концентрации этих элементов в самом верхнем горизонте ПТО гумидных ландшафтов выше 1,5 (относительно фона), что свидетельствует о существенном техногенном загрязнении ПТО (рис. 19).

1,Рис. 19. Коэффициенты техногенной концентрации микроэлементов в гумусовых горизонтах дерновых квазиземов В аридных городских ландшафтах коэффициенты накопления токсичных элементов по сравнению с фоном для каштановых почв – 16; 2; 54; 20; 35 составляют соответственно для Pb – 1,25;

As – 4,5–8,5; Zn – 2,3; Cu – 4,1–4,7; Ni – 1,1. Это свидетельствует о низком уровне загрязнения ТМ ПТО стадиона "Динамо" в г. Махачкале. Наиболее высокий суммарный показатель загрязнения ассоциацией элементов (Zc=34) характерен для ПТО стадиона «Динамо» г. Москва. Самый низкий Zc (до 14) имеют ПТО на стадионах «Гомель» и «Динамо г. Махачкала.

7,4,2,6,5 1,5-7,1 - 3,5 2,2,0 2,5 1,коэффициенты 1,накопления элементов в ПТО (относительно ПДК) Рис. 20. Сравнение средних концентраций ТМ и мышьяка в поверхностных горизонтах дерновых квазиземов гумидных регионов Для оценки экологической опасности загрязнения ПТО ТМ и мышьяка проводилось сравнение их средних валовых содержаний в изучаемых объектах с ПДК. Установлено превышение содержания всех ТМ и As над ПДК на всех ФП (рис. 20), что представляет большую опасность для биоты и человека.

4.3. ЭПП и время. Фактор времени (длительность эксплуатации ФП) в большинстве случаев изменяет интенсивность ЭПП. При этом каждый из них имеет свое характерное время (ХВ), а эволюция ПТО протекает неравномерно (табл. 7). Здесь следует отметить условность применения понятия ХВ для нестабильной среды технопедогенеза. По-видимому, применять его можно только для некоторых ЭПП (оструктуривание, дернообразование, лессиваж и партлювация по аккумулятивному эффекту в нижних горизонтах).

Воздействие большинства ЭПП начинается с 0-момента, но проявляется в профиле ПТО морфологически и аналитически лишь через определенный промежуток времени, примерно в равной мере для разных природных зон. Характерное время ЭПП многократно сжато в силу мощного антропо-техногенного воздействия (полив, подогрев, внесение удобрений, землевание и т.д.), являющегося для большинства природных процессов катализатором.

Гумусообразование, дернообразование, оструктуривание и зоотурбации проявляются в профиле ПТО почти сразу, через 2–3 года эксплуатации ФП. Явные следы лессиважа и партлювации, окарбоначивания, оглеения, уплотнения, выщелачивания и др. отмечаются в профиле спустя десятки лет и хорошо диагностируются морфологически и аналитически уже через 50-75 лет.

Таблица Естественные и антропо-техногенные процессы эволюции ПТО Стадии, лет 0-10 10-30 30-50 50 -ЭПП Преимущественно природные элементарные почвенные процессы Лессиваж и партлювация Оглеение Осолонцевание Сегрегация и цементация Зоотурбации Оструктуривание Дернообразование Гумусонакопление Миграция гумусовых соединений Преимущественно антропо-техногенные процессы Привнос твердофазного и хемогенного вещества Технотурбации Осолонцевание Окарбоначивание Загрязнение тяжелыми металлами Уплотнение Хорошим индикатором негативных воздействий ЭПП на ПТО является травяной газон.

Лессиваж и оглеение, осолонцевание и уплотнение способны надолго вывести из функционального состояния любое ФП. Как правило, эти процессы проявляются опосредованно через различные внешние признаки неудовлетворительного состояния газона: нано- и микрорельеф, переуплотненные участки, общее ухудшение фильтрационных качеств ПТО, постоянное выпадение травы на отдельных участках и т.д.

На воздействие природных факторов накладывается спортивный механогенез и агротехногенез.

Пескование, землевание, полив, внесение удобрений, технотурбации существенно сказываются на механизме ЭПП и формировании профиля ПТО, изменяя зональный ход почвообразования по «гумидному» и/или «аридному» типам. Гумидное почвообразование заключается в усилении элювиально-иллювиальных процессов, аридное – в подщелачивании профиля: окарбоначивание и осолонцевание. Оба типа преобразований ПТО в сумме проявляются в весьма интенсивной развивающей эволюции (по В.О. Таргульяну и А.Л.Александровскому).

4.4. Геоэкологическая и генетическая сущность ПТО футбольных полей - почва, квазипочва, просто слоистая толща? Профиль ПТО, имеющий естественный и техногенный генезис, рассматривается нами как единое генетическое образование. Прежде всего, основа его органо-минеральной массы преимущественно сформирована из мелкозема генетических горизонтов природной почвы-донора. Но основным доводом в пользу оценки профиля ПТО как единого генетического образования является наличие двусторонних процессных связей между искусственной (техногенной, рукотворной) и нижележащей естественной частями природной почвы. Не менее важны процессные связи внутри искусственной части ПТО, между органогенным и минеральным компонентами. Очень важно также и обратное влияние подповерхностных горизонтов, как рукотворно созданных, так и природных, на поверхностную органоминеральную часть ПТО.

Лессиваж, подповерхностное уплотнение, оглеение меняют водно-физические свойства и окислительно-восстановительный режим вблизи нижней границы органоминерального горизонта, что неблагоприятно сказывается на развитии корневой системы трав.

Обратные связи между разными частями профиля возникают и по причине гидро- и термоградиентов в ПТО. В засушливые летние периоды активная влага имеет восходящее направление миграции к органоминеральному горизонту, как наиболее нагретому и интенсивно транспирирующему. Корневые системы газонных трав в большинстве ПТО развиты в поверхностном горизонте, но в ряде образований потребляют влагу и растворенные в ней элементы и из подповерхностного горизонта. Частично они используются «на месте» или переносятся в наземную часть трав и изымаются при стрижке газона. Восходящие миграции влаги и растворов, отдельных фрагментов мелкозема свойственны периоду промерзания, которое во всех рассматриваемых ПТО начинается сверху, с органоминерального горизонта.

Снижение неоднородности горизонта II и объединение разных частей профиля ПТО, как уже отмечалось, может быть связано с высокой теплообеспеченностью и техногенным прогреванием «снизу», создающим более высокую сумму активных температур на глубине 25-30 см (до 50-60 см) по сравнению со слоем 0-5 см.

Дождевые черви, перемещая органический и минеральный материал в разных направлениях и неоднократно перемешивая почвенную массу, также активно участвуют в объединении поверхностного и подповерхностного горизонтов профиля ПТО. Пронизывая почвенную массу многочисленными ходами, они приводят к увеличению порозности на их границе и непосредственно в горизонте II, улучшают водный и воздушный режимы в искусственной части профиля.

Таким образом, профиль ПТО — единое полигенетическое образование, в котором действуют двусторонние почвенно-генетические процессные связи как между искусственной и нижележащей естественной частями природной почвы, так и внутри собственно искусственной части.

4.5. Процессные модели педогенеза. ПТО формируются в специфических природнотехногенных условиях и обладают сочетанием свойств и признаков, не имеющих аналогов в уже известных почвенных типах. Для изучаемых ПТО характерны однонаправленность ЭПП и развитие одновременно в нескольких процессных моделях педогенеза (рис. 21). «Идеальный» педогенез на ФП (нормальная модель) сочетается с комбинациями явлений техно- и зоотурбации (турбационная модель), с аномальными поверхностными хемогенными (аккумулятивно-хемогенная модель) и твердофазными поступлениями на поверхность ПТО (аккумулятивно-седиментационная модель).

Данные процессы имеют разную направленность. Процессы собственно педогенеза приводят к вертикально-профильной дифференциации ПТО. Поступление же аллохтонного твердого материала (пескование и землевание) приводит к увеличению мощности профиля сверху, что характерно для почв синлитогенного ствола.

По химическому загрязнению мышьяком и рядом ТМ ПТО близки к антропогеннопреобразованным почвам отдела хемоземы. Однако техногенное загрязнение ПТО не вызывает видимых изменений морфологического профиля и в отличие от хемоземов заметно не сказывается на состоянии травяного покрова.

Рис. 21. Процессные модели педогенеза В результате постоянного механического воздействия спортсменов отмечается деградация травяного покрова и поверхностного слоя, что также придает ПТО новые свойства. Реальная картина педогенеза еще более осложняется перемешиванием твердой фазы в верхней части профиля и частично в срединной за счет многообразных техно- и зоотурбаций. Комбинированные природные и антропо-техногенные воздействия сравнительно быстро перестраивают твердофазную конструкцию ПТО и приводят к созданию сначала почвоподобной, а затем новой почвенной системы и почвенного профиля.

Таким образом, ПТО, сформированные сложной системой специфических агротехнических мероприятий и подверженные регулярным и интенсивным спортивным воздействиям отличаются как от всех ранее изученных агрогенных и техногенных искусственных почв, так и от городских почв – реплантоземов, культуроземов, техноурбаноземов, рекреаземов и конструктоземов (Етеревская, 1998;

Строганова, 1998; Андроханов и др,. 2000; Герасимова и др., 2003).

Глава 5. Пространственное строение ПТО как аналог структуры почвенного покрова Футбольное поле как идеальная спортивная арена по определению представляет собой гомогенное трехмерное тело, имеющее вертикальную, горизонтальную и объемную составляющую.

ПТО футбольных полей по аналогии со структурой почвенного покрова можно представить как техногенный аналог элементарного почвенного ареала (ЭПА) размером около 1 га (Фридланд, 1972;

Белобров и др., 2002; Белобров, Замотаев, 2007; Замотаев, Белобров, 2007). К такой гомогенности элементарного ареала ПТО стремятся как при строительстве ФП, так и в процессе его эксплуатации, постоянно поддерживая зеленый газон в игровом спортивном режиме. Воздействие комплекса природных и антропогенно-техногенных факторов приводит к вариабельности свойств ПТО как во времени, так и пространстве. Причем эти изменения отмечаются не только в верхней искусственно созданной части ПТО, а значительно глубже в почве, до глубины два и более метров.

5.1. Гомогенность ПТО как базовая компонента футбольного поля. Стабильность (гомогенность во времени) в пространстве элементарного ареала ПТО определяет качество зеленого газона, т.е. ту основную компоненту ФП, за которую идет постоянная борьба «деградационных» и «проградационных сил». Мощность и однородность слоев по составу, равномерная и достаточная сетка дренажа, планировка поля на разных уровнях (в частности, горизонта II), а не только поверхности, постоянное и обоснованное агротехническое обслуживание зеленого газона – обязательное условие, при котором гарантируется длительное эксплуатационное "время жизни" ФП и устойчивость газона к деградации.

При строительстве нового поля стадиона "Динамо" (г. Махачкала) наши специальные исследования показали высокую однородность поверхностного (0–5 см) горизонта ПТО по гранулометрическому составу. Практически все фракции от крупного песка до ила во всех образцах близки, представляя собой статистически однородную совокупность (легкосуглинистые). По химизму и степени засоления в пространстве ПТО также оказались однородными.

5.2. ПТО футбольного поля как аналог микроструктуры почвенного покрова. В процессе эксплуатации ФП гомогенность ПТО снижается в силу воздействия естественных и антропогенных факторов. Дифференциация протекает в двух направлениях: 1) по пути эволюции из почвоподобного тела в почву, т.е. по вертикали, что всегда приводит к проявлению и усилению во времени неоднородности почвенного покрова (длительный процесс – десятки лет) и 2) в результате неравномерной деформации поверхностных горизонтов футбольного поля (быстрый процесс – годы).

В совокупности это ведет к гетерогенизации ПТО по вертикальному профилю и увеличению пространственной неоднородности почвенной толщи по ряду почвенных показателей, например, твердости (плотности) поверхностных гумусовых горизонтов (рис. 20). Вариабельность твердости провоцирует формирование локальных поверхностных водоупоров, т.н. «аварийных зон» ФП (вратарские, штрафные, угловые, зоны безопасности и 11-е отметки). Повышенное уплотнение приводит к снижению общей пористости и содержания крупных пор, обеспечивающих аэрацию, впитывание и фильтрацию воды. Формируются «вымочки», изменяется режим водного и особенно минерального питания трав. Это наиболее динамичные участки ФП — «горячие точки», локальные очаги деградации ПТО вследствие спортивного механогенеза (рис. 22).

Вследствие интенсивного агролессиважа и партлювации в профиле ПТО отмечается кольматаж подповерхностной толщи и усиление ее роли как водоупора. Режим переувлажнения-оглеения приобретает пульсирующий характер, усиливается процесс локального образования конкреций.

Рис. 22. Пространственное варьирование твердости в поверхностном горизонте ПТО В совокупности почвенно-генетические процессы и спортивный механогенез приводят к тому, что покров ПТО, гомогенный «по рождению», приобретает черты сходные со структурой, в которой имеет место чередование разнородных элементарных ареалов ПТО. Футбольное поле даже визуально приобретает с поверхности пятнистый характер, обусловленный формированием нанорельефа, пространственными различиями в увлажнении, плотности, гумусированности, агролессиваже, оглеении и т.д. (рис. 23). Гомогенный элементарный ареал ПТО эволюционирует в микроструктуру ПТО футбольного поля.

Спорадически-пятнистые ареалы округло-вытянутой формы с изреженным травяным покровом Округло-вытянутые, реже линейные ареалы («тропиночный» нанорельеф) и нанозападины Рис. 23. Микроструктура покрова ПТО – производная спортивного механогенеза и ЭПП Особая роль в формировании структуры ПТО принадлежит почве (горизонт III). Как правило, вскрытые при строительстве поля почвенные горизонты на площади в 1 га исходно неоднородные по ряду свойств, в том числе и по гранулометрическому составу (табл.8). Таким образом, искусственно созданное тело ФП можно считать гомогенным лишь по строению его верхней части и неоднородным – нижней, т.е. в той или иной степени исходно гетерогенным в целом.

Такого рода природная гетерогенность почвенного покрова опосредованно и неравномерно воздействует на вышележащие горизонты I и II, создавая условия для просадок, заиливания дрен, оглеения, меняя в пространстве фильтрационные свойства ПТО и т.д. Как следствие, от года к году усиливается пестрота газона, что приводит к формированию фитопятнистостей – микроструктур ПТО. Агротехническими приемами ликвидировать фитопятнистость очень трудно. Остаточные почвенные горизонты как катализаторы снизу-вверх усиливают пространственную неоднородность ПТО, реализуя тем самым исходную неоднородность почвенного покрова, имевшую место до строительства ФП.

Таблица Гранулометрический состав нижней части ПТО Содержание фракций (%), размер частиц, мм Буровая Гори- Глу1–0,25 0,25– 0,05– 0,01– 0,005– <0,001 <0,01 >зонт бина 0,05 0,01 0,005 0,0образ ца, см 8,"Торпедо" г. B2g 50-62 8 7 43 10 10 22 42 Мытищи 9,"Торпедо" г. B2(g) 50-60 31 29 12 5 5 18 28 Мытищи 6, "Искра" г. B21 50-60 51 23 12 3 4 7 14 Москва B22 60-75 36 28 9 3 7 17 27 5, "Искра" г. B21 50-62 34 28 18 3 6 11 20 Москва B22 62-70 40 33 12 3 3 9 15 Внесение больших доз удобрений, пескование, землевание, аэрация и другие агротехнические приемы для поддержания газона в хорошем функциональном состоянии, также приводят к усилению гетерогенности ПТО в ее верхней части – горизонтах I и II. Этому способствует активная микробиологическая деятельность. Быстрый рост биомассы, перерытость поверхностного органоминерального горизонта дождевыми червями и, как следствие, формирование копролитовых поверхностных скоплений и кочек, приводящее к формированию зоогенной наноструктуры покрова ПТО.

Таким образом, из гомогенного футбольное поле превращается в гетерогенное под воздействием как природных, так и техногенных процессов. Процесс эволюции футбольного поля как элементарного ареала ПТО в микроструктуру постепенный и во многом зависит от степени воздействия спортивного механогенеза, агротехногенеза и исходной неоднородности почвы.

Конечный результат эволюции ПТО в пространстве – неоднородность футбольного поля, в дифференциации которого доминирующими факторами являются естественные природные почвенные процессы. Исследования гранулометрического состава ПТО стадиона «Динамо» (г.

Москва) в горизонтах 0-5, 0–10 и 10–20 см, проведенные перед его реконструкцией, т.е. спустя 75 лет после строительства, выявили существенные различия по содержанию фракций при однородном гранулометрическом составе (рис. 24). Нивелировка ФП показала смещение микроводораздела к западным воротам и ясно выраженный нанорельеф в виде наноложбин стока и наноповышений центробежного типа с перепадом высот до 3-5 см. Важнейшие геоэкологические следствия трансформации рельефа – изменения уклонов, направлений и скоростей поверхностного и внутрипочвенного стоков, что также ведет к увеличению пространственной неоднородности почвенной толщи.

Рис. 24. Гетерогенность гранулометрического состава ПТО и трансформация рельефа футбольного поля как результат спортивного механогенеза и почвенно-генетических процессов; основные горизонтали сплошными линиями проведены через 10 см, пунктирными линиями – полугоризонтали через 5 см Глава 6. Геоэкологические факторы деградации ПТО и пути их устранения 6.1. Факторы деградации ПТО. Влияние факторов деградации ПТО в большей степени сказывается на органоминеральном горизонте и опосредованно на нижележащих слоях, вплоть до подстилающих пород. Комбинированное прямое и косвенное воздействие природных и антропогенных факторов приводит к преждевременному выводу футбольного поля из строя или резкому снижению его эксплуатационных качеств (рис. 25).

Рис. 25. Геоэкологические факторы деградации ПТО 6.2. Схема геоэкологического конструирования ПТО. ПТО - своеобразная открытая “арена”, принимающая на себя многофункциональное воздействие различных природных и техногенных факторов. Взаимодействие биогенных и абиогенных потоков вещества и энергии на этой «арене» осуществляется “по принципу обратной связи”, которая оказывает существенное влияние и на ландшафтную среду.

Живая фаза (органоминеральный горизонт) в различных природных зонах предъявляет свои требования к строению ПТО. При строительстве ФП эти требования игнорируются, поскольку нет соответствующих разработок и рекомендаций для конкретных природных зон, либо они носят обобщенный характер как у М.И.Гольдина, К.Я.Ляльченко (1971) и О.Б.Румянцева (1999).

Следствием является нарушение равновесия между биогенной и косной частями, быстрая утомляемость живой фазы и, в отличие от естественной почвы, где все горизонты и их свойства сбалансированы, - деградация. Деградация биогенной части приводит в свою очередь к функциональным нарушениям в общей системе вертикального строения профиля, водного и газового режимов, в целом к деградации ПТО в разной форме и степени.

Свойства сформированных ПТО обычно не в полной мере адекватны природно-техногенным процессам. Даже при отсутствии конструктивных недостатков свойства изменяются и проявляются, как правило, через зеленый газон.

Задача эффективного и долговременного использования ФП многофакторная и многоплановая.

Ее решение базируется на всестороннем анализе природной среды, свойствах формируемого в конкретных природных условиях ПТО. Вероятность и скорость изменения свойств ПТО, проявления элементов его деградации просчитываются и прогнозируются, если известны все природные и антропогенно-техногенные параметры, определяющие качество футбольного поля.

Предложена схема конструирования ПТО, в основе которой лежат природные критерии, – условия почвообразования, свойства остаточных горизонтов почвы, почвы-донора, подсыпаемых песков и торфо-песчано-почвенных смесей. При этом учитываются все компоненты сложной природно-техногенной системы, воздействие факторов почвообразования во времени и варианты поведения системы при воздействии ЭПП и вариабельности отдельных признаков и компонентов (рис. 26).

Рис. 26. Геоэкологическая схема конструирования ПТО футбольных полей ВЫВОДЫ 1. Впервые на основе почвенно-генетических методов изучены и типизированы ПТО футбольных полей ряда гумидных и аридных областей России и Беларуси, как объектов комплексного воздействия антропогенных и природных процессов. Установлено, что ПТО футбольных полей – особые природно-техногенные биокосные образования парково-рекреационных зон городов и пригородов, развивающиеся под воздействием природных процессов и спортивного техногенеза.

2. Выявлены основные техногенные факторы формирования ПТО: 1) обильный полив и промывной водный режим во всех природных зонах; 2) техногенное прогревание и рост теплообеспеченности; 3) аллохтонный привнос твердофазного (пескование), хемогенного (минеральные удобрения) и органического (землевание) материала в повышенных нормах; 4) технотурбации; 5) спортивные воздействия.

Высокие температуры и повышенная влажность профиля ПТО увеличивают скорости процессов выветривания и миграции минеральной массы, разложения, синтеза и минерализации органических веществ. Высвобождение элементов питания для трав происходит интенсивнее и полнее.

3. Эволюция ПТО протекает по «синлитогенному» типу почвообразования, в условиях регулярного техногенного поступления на поверхность свежего минерального и органоминерального аллохтонного материала. Воздействие землевания и пескования в совокупности с технопедогенезом, способствуют трансформации искусственных субстратов в квазиземы, а квазиземов в почвы.

4. «Деградационные» и «проградационные» ЭПП приводят к неустойчивому равновесию свойств в профиле ПТО. В течение нескольких десятилетий прогрессирующая физическая и химическая деградация приводит к выщелачиванию питательных элементов из ПТО, оглеению, лессиважу и партлювации, миграции гумусовых соединений, окарбоначиванию, осолонцеванию, сегрегации и цементации, уплотнению, загрязнению тяжелыми металлами. С другой стороны отмечается восстановление и улучшение свойств ПТО при агротехногенном воздействии (гумусонакопление, оструктуривание, разуплотнение, землевание и др.).

5. Характерное время ЭПП многократно сжато в силу мощного антропо-техногенного воздействия. Гумусообразование, дернообразование, оструктуривание и зоотурбации проявляются в профиле ПТО через 2–3 года эксплуатации ФП. Явные следы лессиважа и партлювации, окарбоначивания, оглеения, уплотнения, выщелачивания видны через 50-75 лет и способны вывести из функционального состояния любое искусственно созданное спортивное сооружение, включая футбольное поле.

6. Загрязнение ПТО токсичными микроэлементами, накапливающимися в наибольшей степени (Zn, As, Pb), является следствием выбросов газонной техники и автотранспорта, внесения удобрений и пестицидов, использования шлаков. Коэффициенты концентрации этих элементов (Кс) в верхнем горизонте большей части ПТО возраста 50-75 лет выше >1,5 (относительно фона). Наиболее высокий суммарный показатель загрязнения ассоциацией микроэлементов (Zc=34), характерен для ПТО стадиона «Динамо» г. Москва. Самый низкий Zc (до 14) имеют ПТО на стадионах «Гомель» и «Динамо» г. Махачкала.

7. Выявлены основные геоэкологические факторы и причины техногенного характера, приводящие к деградационной эволюции ПТО: 1) низкий уровень агротехники и подповерхностного дренажа; 2) несоблюдение спортивной нагрузки; 3) землевание и пескование непригодным по свойствам материалом. В большей степени это сказывается на органоминеральном горизонте, опосредованно – на нижележащей толще вплоть до подстилающих пород.

8. ФП представляет собой гомогенный ареал ПТО, аналогичный естественному ЭПА.

Взаимодействие техногенеза и ЭПП усиливает неоднородность ПТО. По вертикальному профилю ПТО эволюционируют в почву за десятки лет. Элювиально-иллювиальная дифференциация складывается по «гумидному типу», аналогично почвам таежной зоны. «Аридный тип» проявляется в окарбоначивании и осолонцевании. Деформация поверхностных горизонтов футбольного поля в пространстве протекает быстрее – за годы, а всего профиля – десятилетия. Через 50-75 лет структурно единое «по рождению» почвоподобное гомогенное тело эволюционирует в микроструктуру ПТО (по одному или комплексу факторов и/или свойств – нанорельефу, увлажнению, гумусированности, лессиважу, оглеению и т.д.). При этом остаточные почвенные горизонты ПТО являются катализаторами, усиливающими пространственную неоднородность за счет изначальной неоднородности почвенного покрова, существовавшей до строительства ФП.

Гетерогенизация футбольного поля процесс постепенный и обусловлен ЭПП, определяющими проградационное и деградационное направление почвообразования.

9. Природно-техногенный профиль ПТО – полигенетическое образование с двусторонними процессными почвенно-генетическими связями: 1) между искусственной и нижележащей естественной частью; 2) внутри искусственной части ПТО, ее органогенным и минеральным компонентами. В зависимости от природно-техногенных условий, возраста, особенностей строения толщи, выделяются две группы ПТО со строго определенными свойствами: примитивные квазиземы (новообразованные ПТО с примитивным профилем) и дерновые квазиземы (новообразованные ПТО с полноразвитым профилем). Во всех биоклиматических обстановках эволюционные тренды формируют три разряда дерновых квазиземов: лессивированные, глееватые, солонцеватые.

10. Разработана методика конструирования ПТО для длительного функционирования поля как спортивного объекта, включающая оптимальную систему горизонтов, ингредиенты, способы дренажа, режимы полива и подогрева, состав травостоя. Модель конструирования ПТО футбольных полей может применяться при создании широкой группы других искусственных почвоподобных и почвенных конструкций: а) рекультивационных; б) спортивных (гольф, хоккей на траве, регби, бейсбол, теннис и др.); в) парково-рекреационных (городские газоны, в т.ч. на крышах домов); д) технических или инженерных («газонов специального назначения» в зонах безопасности взлетнопосадочных полос в аэропортах и на полевых аэродромах, вдоль автомагистралей, каналов и др.).

Список публикаций по теме диссертации Монографии, методические и учебные пособия 1. Элементарные почвообразовательные процессы: опыт концептуального анализа, характеристика, систематика. М.: Наука, 1992. 184 с. (соавторы: Караваева Н.А., Таргульян В.О., Черкинский А.Е., Горячкин С.В. и др.).

2. The Physical Geography of Northern Eurasia: Russia and Neighbouring States. (Ed. A.Orme). Главы «Soils of Northern Eurasia» и «Deforestation». Oxford University Press, 2001 (Серебрянный Л.Р.).

3. География почв с основами почвоведения. Учебное пособие для студ. пед. вузов. М.: Academia, 2004. 352 с. (Белобров В.П., Овечкин С.В.).

4. Геохимия ландшафтов // Программы по экологическим дисциплинам, МГПУ, географический ф-т, М., 1999.

5. Ландшафтное планирование с элементами инженерной биологии. Учебное пособие для студентов биологических и технических специальностей. Москва. М.: Т-во научн. изд. КМК. 2006. 239 с.

(Дроздов А.В., Кудерина Т.М. и др.).

6. Программа полевой практики по экологическому краеведению // Программы учебных полевых практик по географическим дисциплинам. М., МГПУ, 2007. с. 97-106.

7. Почвогрунты и зеленые газоны спортивных и технических сооружений. М.: ГЕОС, 2007. 168 с.

(Белобров В.П.).

8. Почва - память. Глава «Запись процессов выветривания в почвах гумидных ландшафтов». М.., 2008. 692 с. (Таргульян В.О., Караваева Н.А., Горячкин С.В., Гольева А.А. и др.).

9. Геохимия ландшафтов. Учебное пособие для студ. пед. вузов. М. Изд-во МГПУ. 2009.148 с.

(Белобров В.П., Кудерина Т.М.).

Статьи в журналах, рекомендуемых ВАК для публикаций основных результатов докторской диссертации 10. Трансформация полевых шпатов в подзолистых почвах // Почвоведение, N 6, 1989. (Шоба С.А., Седов С.Н.и др.).

11. География почвообразования и выветривания на вулканических островах юго-западной части Тихого океана // Почвоведение. 1993. № 8. С. 12-22 (Таргульян В.О.).

12. Развитие ферраллитизации в хроноряде вулканических пепловых почв // Почвоведение. 1994. № 5. С. 25-29 (Таргульян В.О.).

13. Почвенный чехол горных стран в эрозионном тренде: гипотетический баланс и экологический прогноз // Известия АН, сер. географ., № 4, 1994. С. 5-15 (Ильичев Б.А.).

14. Внутрипочвенное выветривание как отражение эндогенных и экзогенных взаимодействий // Почвоведение, N 4, 1996 (Черняховский А.Г.).

15. Экологические проблемы лесных районов Архангельской области // Известия АН, сер. географ., N 4, 1997 (Серебрянный Л.Р.).

16.Литогенные и эволюционные закономерности почвообразования в гумидных тропиках и субтропиках // Известия, сер.географ., N 5, 1998. С. 15-25 (Грачева Р.Г., Таргульян В.О.).

17.Time-dependet Factors of Soil and Weathering Mantle Diversity in Humid Tropics and Subtropics // Quaternary Inter., N1, 2001 (Targulian V.O., Grasheva R.G.).

18. Почвенные и техногенные процессы в искусственных рекреационных ландшафтах России // Доклады РАСХН. 2002. №2. С. 35–38 (Белобров В.П., Куленкамп А.Ю.).

19. Почвообразование на футбольных полях // Южно–Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. № 1 (14) Изд. Дом "Астраханский университет". Астрахань. 2006. С. 73–(Белобров В.П.).

20. Почвенно-экологическая оценка природных и антропогенных ландшафтов // Агрохимический вестник, № 5, 2008. С. 16-19 (Белобров В.П., Розанов В.В.).

21. Развитие географо-генетического почвоведения в Институте географии РАН // Изв. РАН, сер.

географ., 2007, № 3. С. 115-124 (Таргульян В.О., Горячкин С.В., Караваева Н.А, Чичагова О.А.).

22. Спортивный техногенез как фактор почвообразования // Проблемы региональной экологии, № 6, 2009. (ШевелевД.Л.) Статьи в сборниках и журналах 23.Природно-техногенные процессы на футбольных полях. В кн.: Геохимия биосферы. Труды III международного совещания РГУ. Ростов-на-Дону, 2001а. С. 257–261 (Белобров В.П., Куленкамп А.Ю.).

24. Механизмы и процессы управления техногенезом и педогенезом на футбольных полях России. В кн.: Актуальные проблемы управления – 2001. Материалы международной научно-практической конференции. Вып. 4. М.: Изд-во ГУУ, 2001. С. 238–241 (Белобров В.П.).

25. Спортивные газоны как природно-антропогенные объекты экологического, научно–прикладного и педагогического образования студентов. Учитель XXI века. Эколого-краеведческая подготовка студентов педагогических вузов. М.: Изд-во МГПУ, 2002б. С. 90–93 (Белобров В.П., Шевелев Д.Л.).

26. Технопедогенез на искусственных субстратах футбольных полей // Экологическое планирование и управление, № 3 (4), 2007. С. 48-63 (Белобров В.П.).

27. Факторы почвообразования на футбольных полях // Вестник МГПУ, № 3, 2008. С. 15-32.

28. Эколого-геохимический подход для решения задач ландшафтного планирования // Экологическое планирование и управление, № 1, 2006.С. 23-28 (Кудерина Т.М.).

29. Подходы к изучению экологического состояния почв Москвы // Географическое краеведение:

Материалы III Всероссийской научно-практической конференции, ВГПУ, 2001. С. 51-55.

30. Эколого-генетические проблемы землепользования на Среднерусской возвышенности (на примере Льговского района Курской области) // Материалы международной конференции «Идеи В.В.Докучаева и современные проблемы сельской местности», ч. 1, Смоленск, с. 19-26, 20(Белобров В.П.).

Тезисы конференций 31. Проблемы "усталости" и деградации футбольных полей как биокосных почвенно-грунтовых тел.

В кн.: Природообустройство сельскохозяйственных территорий. Сборник материалов научнотехнической конференции (24–27 апреля 2001 г.). М.: Изд-во ТСХА, 2001, С. 38 (Белобров В.П., Куленкамп А.Ю.).

32. Футбольные поля России как рекреационно-спортивные зоны и их использование в комплексе туристических услуг. В кн.: Туризм и региональное развитие. Смоленск: Изд-во Смоленского ГУ, 2002. С. 25–27 (Белобров В.П., Шевелев Д.Л.).

33. Устойчивость элементарных почвенных процессов в почвогрунтах футбольных полей России. В кн.: Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям: Тезисы докладов Всероссийской конференции, 24–25 апреля 2002 г., Москва. М.: Почвенный институт им.

В.В.Докучаева, 2002. С. 328 (Белобров В.П.).

34. Зоотурбационная модель развития квазиземов футбольных полей. В кн.: Биогеография почв.

Сыктывкар. 2002. С. 16–17 (Белобров В.П.).

35. Формирование и функционирование квазиземов спортивно–рекреационных зон. В кн.: Почвы.

Национальное достояние России. Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов.

Новосибирск. 2004. С. 163 (Белобров В.П.).

36. Bodeneigenschaften von Sportplaetzen // Conference Tagung Convegno Ingeniebiologie: Begruenung mit standortgerechtem Saat- und Pflanzgut. 5-9 September 2006 РИДАФ Raumberg-Gumpenstein. S. 288.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.