Почвообразование в Санкт-Петербурге

[T1mr] (235-250 см). Мокрый, в целом темно-бурый, однако присутствуют рыжевато-бурые зоны c меньшей степенью разложенности растительных остатков. Образован главным образом остатками гигрофильной растительности, присутствуют фрагменты листовых пластинок деревьев. Также наблюдается примесь тонкопесчаного минерального материала, образующего тонкие прослойки. Присутствуют древесные корни диаметром до 2 мм горизонтального простирания (проникающие из вышележащего горизонта). Уплотнен за счет густого переплетения тонких (до 0,5 мм в диаметре) корней гигрофильной растительности. С тенденцией к горизонтальной делимости. Переход заметный по окраске, плотности, степени “заиленности”.

[T2mr] (250-265(270) см). Мокрый, коричневато-бурый, мажущийся. Образован главным образом густым переплетением светло-бурых корней (?) гигрофильной растительности cо значительной примесью тонкопесчаного материала, распределенного равномерно в массе горизонта. За счет этого практически не проявляется горизонтальная делимость, материал приобретает неясно-комковатую делимость. Обнаружены единичные фрагменты листовых пластинок древесной растительности. Граница слабоволнистая. Переход заметный по окраске и плотности, составу торфа.

[T3mr] (265(270)-290 см). Мокрый, неоднородный по окраске (в целом более темный, чем вышележащий, наблюдаются темно-бурые, почти черные, бурые и (реже) светло-бурые зоны). Горизонт образован густым переплетением корней (которые здесь более крупные, достигают диаметра 1 мм) и стеблей гигрофильной растительности почти черной окраски (как будто обугленных) со значительной примесью тонкопесчаного минерального материала, распределенного равномерно. Тенденция к горизонтальной делимости отсутствует. Уплотненный, более плотный, чем вышележащий за счет растительных остатков. Переход к нижележащему горизонту ясный по окраске, плотности, обилию и степени разложенности растительных остатков.

[T4mr] (290-300 см). Мокрый, в целом темно-бурый, с очень значительной приместью минерального тонкопесчаного материала, мажущийся, непрочно-неяснокомковатый (при этом ближе к поверхности окраска педов темно-бурая, почти черная, а к центру она становится коричневато-бурой, в этом направлении уменьшается и степень разложенности органических остатков). Присутствуют тонкие корни гигрофильной растительности. Уплотненный, менее плотный, чем вышележащий. Граница слабоволнистая. Переход в нижележащий горизонт резкий по окраске.

[G1] (300-305 см). Сырой, сизовато-серый с оливковым оттенком, однородный по окраске, сортированный тонкий связный песок, бесструктурный, уплотненный (менее плотный, чем вышележащий). Наблюдаются редкие вертикально ориентированные почти черные остатки стеблей гигрофильной растительности.

[G2] (305-310(дно ямы) см). Мокрый, сизовато-серый (окраска более холодная, чем у горизонта [G1]), однородный, сортированный тонкий связный песок. Присутствуют хорошо сохранившиеся остатки стеблей светло-бурой окраски.

Почва: Урбиквазизем на погребенном торфяно-глееземе на литориновых супесях.

К сожалению, данные о вышележащем слое утеряны, поэтому анализ ведётся для профиля погребеннойпочвы.

Исследованный профиль можно условно разделить на 3 части: (1) Аллювиальная часть (привнесённая), (2) профиль 1-ой погребенной почвы, (3) профиль второй погребенной почвы.

Верхняя часть профиля (CG1-CG2) представляет собой толщу мощностью 29 см, имеющую сизовато-серую окраску и состоящего из ленточного суглинка. Толщина слов колеблется от 17 до 10 сантиметров и в среднем составляет 13,5 см. В нижней части встречаются обгорелые остатки растительности, в том числе и вертикально-ориентированной, что может служить следствием того , что данная часть профиля является привнесённой.

Следующая часть профиля (PIR-CG3-CG4-CG5) представляет собой толщу 46 см (180(182)-225(228) см). Толщина горизонтов колеблется от 2см до 17 см и в среднем составляет 12 см.

Верхняя часть этой части профиля (горизонт PIR (180-189) см) состоит преимущественно из обгорелых остатков растительности и остатков обугленных сосен, некоторые из которых имеют вертикальную ориентации. Данный факт позволяет предположить, что данная часть профиля являлась дневной поверхностью при начале освоения данной территории.

При дальнейшем движении вниз по стратифицированной толще (CG3-CG4-CG5) происходит утяжеление гранулометрического состава и усиление тенденций к горизонтальной слоистости.

В основании исследованной толщи лежит Аллювиальная торфяно-глеевая почва (О-T1mr-T2mr-T3mr-T4mr-G1-G2). Мощность профиля погребенной почвы составляет 80 см Верхние горизонты представляет собой мажущую толщу, темно-бурого цвета с большм количеством органогенных включений (остатки корней древесной растительности имеющие вертикальную направленность и остатки корней гигрофильной растительности) что объясняется высокой степенью разложения органических остатков.

Все изученные почвы находились на территории, активно преобразуемой человеком и, сравнительный анализ позволил выявить общие закономерности: большое количество включений бытового и строительного мусора. Исследованные почвы различаются по цвету, рН и дифференцированности. Все почвы резко разделяются на привнесенную толщу и, непосредственно, палеопочву. Общая аллохтонная толща в исследованных, составляющая верхнюю часть почвы отличается и составляет около 100 см (Рисунок 6).

Рисунок 6. Морфологическое строение исследованных почв города Санкт-Петербруга.

Окраска насыпной толщи преимущественно светло-серая или красновато-серая, а погребенной почвы серая или же темно-серая с бурыми оттенками. По гранулометрическому составу исследуемые почвы суглинистые. Все почвы уплотнены в результате антропогенного воздействия. Формирование исследованных почв происходило в результате привнесения материалов в процессе благоустройства территорий.

Таблица 2. Включения в исследованных городских почвах

4.2 Химические и физические свойства исследованных городских почв Санкт-Петербурга

Изученные разрезы были проанализированы по ряду признаков. Исходя из полученных данных, можно сказать следующее. Щелочность верхней части профиля в разрезе Лавра и Летний Сад является следствием большого количества подщелачивающих включений бытового мусора и карбонатной щебенки. Реакция среды (Рисунок 7) по профилю щелочная рН_водн. с увеличением глубины уменьшается до нейтральной (от 8,3 до 6,5). Щелочность верхней части профиля обусловлена наличием в профиле большого количества антропогенных включений, составляющих значительную часть скелета почв (строительного и бытового мусора). Тенденция уменьшения рН в вниз по профилю связана с уменьшением количества антропогенных включений. Увеличение рН при движении к палеопочвам обуславливается единичными антропогенными включениями в профиле.

Значения рН в профиле Юнтолво в корне отличаются от рассмотренных выше почв, причиной чего является слабая освоенность данного участка ,и, как следствие отсутствие материала, оказывающего подщелачивающее действие. Характерной особенностью является переход от слабо-кислой к сильно кислой среде, что связано с естественной растительностью профиля погребенной почвы (см. морф. строение профиля). Увеличение рН в профиле Юнтолово обуславливается наличием горизонта состоящего из обугленной растительности и золы что оказывает на почву подщелачивающее действие.

Рисунок 7. Актуальная кислотность исследованных почв.

Таким образом, изученные разрезы четко разделяются по актуальной кислотности (щелочности) на 2 группы. Первая группа, включающая разрезы Лавра и Летний Сад расположенные в Центральной части Санкт-Петербурга характеризуется нейтральной и щелочной реакцией среды, что является типичным для городских почв Санкт-Петербурга (Колесняк, 2008). Вместе с тем, стоит отметить четкую дифференциацию величины рНвод. по профилю городской почвы; аллохтонная часть имеет щелочную реакцию среды, а погребённые (взять из описания) имеют более кислую реакцию среду. Таким образом, несмотря на длительное погребение, исходные почвы сохраняют в своих свойствах даже такой лабильный показатель, как кислотность почвы.

Разрез Юнтолово расположен вне пределов исторической части и сформирован на нейтральных олигоценовых супесях.

Рисунок 8. Содержание СаСО3 в профилях Летний Сад и Лавра

Содержание карбонатов в исследованных почвах зависит от количества включений в горизонтах, и в пределах профиля изменяется в диапазоне от 1,1 до 34,9%. В профиле Лавра присутствуют включения карбонатной щебенки, что объясняет высокое содержание СаСО3. При движении вниз по профилю, изменяется количество антропогенных включений, что приводит к резкому уменьшению карбонатов. (Рисунок 8).

Содержание углерода (Рисунок 9) в исследованных почвах составляет 0,3-2,5% по профилю. В разрезе Лавра есть горизонт с содержанием углерода 12,33%, что объясняется большим количеством органогенных остатков разной степени разложенности. В разрезе Юнтолово высокое содержание углерода (14,03%) также связано с наличием погребенных органогенных горизонтов.

Рисунок 9. Содержание углерода в исследованных почвах.

За исключением описанных случаев, распределение углерода уменьшается в средней части аллохтоннной толщи и вновь возрастает в дневных горизонтах погребенных палеопочв.

Рисунок 10. Соотношение Сгк/Cфк в исследованных почвах.

Такая сильная дифференциация связана с обильными антропогенными включениями в верхней части аллохтонной толщи. Высокое содержание углерода в профиле погребенных почв объясняется не только высокой степенью консервации и сохранности почв, но и его изначально высоким соержанием.

В разрезах отношение Сгк/Cфк в аллохтонной толще варьирует 0,2 до 1,5 и в большинстве случаев при движении вниз по профилю наблюдается преобладание фульвокислот. В погребенном торфяном горизонте отношение Сгк/Cфк равно 3, т.е. преобладают гуминовые кислоты, что объясняется высокой степенью прогумуссированности и сохранности материала.

Емкость катионного обмена в разрезе Летний Сад варьирует от 8, 6 до 13,4 м-экв/100 г в насыпной толще, а в погребенном серогумусовом горизонте равна 11,7 м-экв/100 г. (Рисунок 8). Распределение ЕКО коррелирует с распределением углерода по профилю.

Рисунок 11. Распределение ЕКО в профиле Летний Сад.

Рассматривая гранулометрический состав, были сделаны несколько выводов.

Рассматривая гранулометрический состав разреза Лавра.

Рассматривая гранулометрический состав разреза Лавра (рисунок 12), рассмотрим состав насыпного горизонта [Cg1]. Горизонт супесчаный, резко преобладают песчаные фракции (40 %) с резким доминированием фракции мелкого песка. Обращают на себя внимание включения тонкой пыли. Включения тонкодисперсной фракции не более 16 при полном отсутствии ила.

Погребенный [Сg1] имеет явно сходный гранулометрический состав с Rur4: он тоже супесчаный, но содержание илистой фракции составляет 3%.

Принимая во внимание, что [Cg1] является аллохтонным материалом, перекрывающим погребенный горизонт, то сходный гранулометрический состав говорит нам ораннем погребении.

Палеоглеевые горизонты [Gh1] и [Gh2] заметно отличаются по гранулометрическому составу.

Верхний [Gh1] песчаный (содержание физической глины 8%). Резко преобладают песчаные фракции с доминированием мелкого песка и крупной пыли.

В основании разреза горизонт [Gh2] характеризуется легкосуглинистым гранулометрическим составом с резким преобладанием песчаных фракций (содержание мелкого песка составляет 43%).

Рисунок 12. Гранулометрический состав разреза Лавра.

Обращает внимание содержание средней и тонкой пыли (16 %). Такая резкая дифференциация двух горизонтов в основании почв свидетельствует о резкой смене осадконакопления на заключительном этапе Литоринового моря.

Рассмотрим гранулометрический состав разреза Летний сад.

Гранулометрический состав разреза Летний сад.

Рассматривая гранулометрический состав профиля Летний Сад (рисунок 13), можно сделать несколько выводов.

Стратифицированная толща разреза (Rur3-Rur 10) в целом характеризуется схожим супесчаным гранулометрическим составом. Заметно преобладают песчаные фракции, где по насыпным слоям наблюдается варьирование по фракциям либо крупного и мелкого песка, либо мелкого песка.

В отношении крупной пыли есть четкая тенденция увеличения от верхних горизонтов к нижним. Содержание средней и тонкой пыли более или менее распределены среди всех фракций. Содержание ила невелико и варьирует от 1% до 7%.

Погребенная серогумусовая глеевая по гранулометрическому составу крупно-пылевато-песчанная супесчаная. Содержание ила составляет около 2%. Наблюдается постепенное увеличение гранулометрического состава вниз по профилю (от 13% до 36%). Такое увеличение коррелирует с увеличением ила в горизонтах и тонкодисперсной пыли.

Вниз по профилю резко уменьшается содержание физического песка (от 8(11)% до 3(5)%). Велика доля крупного песка и крупной пыли.

По-видимому, такое утяжеление вниз по профилю может свидетельствовать о смене осадконакопления в конце отложения литориновых осадков.

Рисунок 13. Гранулометрический состав разреза Летний Сад.

Рассмотрим гранулометрический состав разреза Юнтолово.

Гранулометрический состав разреза Юнтолово.

Рисунок 14. Гранулометрический состав разреза Юнтолово.

Рассматривая гранулометрический состав разреза Юнтолово (Рисунок 14), можно увидеть, что наблюдается резкая дифференциация по гранулометрическому составу верхних палеогоризонтов [CG1]-[CG5]. Верхние наносы тяжелосуглинисто-глинистые (содержание физической глины 41%). Содержание крупного песка не превышает 3%. Содержание мелкого и среднего песка колеблется в интервале от 20% до 35% по профилю. При движении вниз по профилю идёт уменьшение содержания ила в диапазоне от 19% до 10%.

В основании разреза находятся глеевые горизонты, резко отличающиеся от аллохтонной толщи. Преобладают песчаные фракции и фракции крупного песка

Таким образом, сравнительная характеристика по гранулометрическому составу 3-х палеопочв позволяет судить о сходстве гранулометрического состава между разрезами Лавра и Юнтолово. Они, по сравнению с разрезом Летний Сад, более опесчанены и практически не содержат ила.

4.3 Палеогеографическая верификация фактическим материалом

Полученные в ходе работы результаты мы можем сравнить с «картой-схемой почвенного покрова Санкт-Петербурга в период, предшествующий освоению человеком» (Апарин, Сухачева, 2013) (рисунок 15).

Для удобства визуализаци исследованные разрезы были нанесены на карту (рисунок 16).

Исследованный нами разрез Летний Сад попадает на обозначенную на карте область распространения аллювиальных серо-гумусовых глеевых почв, что подтверждает полученные теоретическим путём данные по компонентному составу исходного почвенного покрова.

Рисунок 15. «Карта-схема почвенного покрова Санкт-Петербурга в период, предшествующий освоению человеком» (Апарин, Сухачева, 2013)

Разрез Лавра попадает на ареал серогумусовых почв. Тем не менее, рядом расположены ареалы торфяно-подзолов глеевых, что наиболее близко к изученному нами разрезу.

Рисунок 16. Исследуемые разрезы, нанесённые на «Карту-схему почвенного покрова Санкт-Петербурга в период, предшествующий освоению человеком»

4.4 Создание базы данных погребенных почв

Создание базы данных происходило в программном продукте Microsoft Office Access (рисунок 17)

Для удобства визуализации использовался программынй продукт SAS.Планета (Рисунок 18).

Рисунок 17. Пример страницы базы данных по погребенным почвам исторического центра Санкт-Петербурга на основании собственных и литературных данных.