Ученые факультета почвоведения МГУ оценили биологическую активность городских почв: ее величину, пространственную вариабельность и определяющие ее факторы в условиях городских пространств. Городские почвы — крайне неоднородны, что приводит к неоднородности параметров углеродного баланса и биологической активности. Активный рост городских территорий ведет к необходимости включать эти ландшафты в глобальные модели круговоротов веществ и оценке потоков парниковых газов.
В настоящее время искусственные почвы составляют почти 3% территории суши, и эта доля будет только увеличиваться за счет прогрессирующей урбанизации. В последние годы все больше внимания уделяется изучению роли городов в глобальном изменении климата, так как на них приходится большая часть антропогенных выбросов углекислого газа. В отличие от природных экосистем, потоки углекислого газа в городах представляют собой сложный баланс биогенных и антропогенных источников. До недавнего времени попытки количественно оценить роль городских территорий в глобальном углеродном бюджете в основном были сосредоточены на кадастрах выбросов, основанных на оценке сжигания ископаемого топлива, без учета биогенного вклада в содержание CO2 в атмосфере городов. Несмотря на то, что к настоящему времени доказано, что биогенные потоки CO2 в городах могут иметь важное значение, все еще недостает данных о величине этого потока по сравнению с выбросами от сжигания ископаемого топлива, особенно в ландшафтном масштабе.
Высокая вариабельность почвенных свойств затрудняет определение критериев для выделения точек и площадей опробования, которые бы значимо различались. Особенно остро при исследовании городских почв стоит вопрос пробоотбора. «Некоторая определенная почвенная характеристика в двух даже близко расположенных разностях может сильно различаться в силу неприродных, часто непредсказуемых причин. Возможно, все почвенные пробы, которые анализируются в городе, нужно рассматривать как независимые объекты», – говорит один из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории генезиса и классификации почв кафедры общего почвоведения факультета почвоведения МГУ Ольга Семенюк.
Исследование почвенных образцов, которые отобрали на территории Московского университета, показало, что функциональное зонирование в разных масштабах не является фактором, определяющим вариабельность данного показателя в городских почвах. Наилучшим дифференцирующим фактором оказался тип насаждений. Высокая вариабельность почвенных свойств затрудняет определение критериев для выделения площадей опробования, которые значимо различаются. В ходе исследований, проведенных на территории МГУ и его Ботанического сада, были установлены различия в биологической активности между почвами под древесными насаждениями и под травяными системами. Это требует дифференцированного подхода при оценке данного показателя и проведения методических работ по установлению его уровня для таких типов городских биогеоценозов. Значительная часть территории города занята насаждениями с парковым режимом ухода, где почвы характеризуются относительно пониженной величиной дыхания, что также требует установления соответствующих диапазонов и критериев оценки.
Исследование показало, что сконструированные почвы городских экосистем отличаются от зональных почв по реакции среды и содержанию углерода, а также характеризуются повышенным варьированием этих свойств. Существенных различий между сконструированными и естественными почвами по большинству выбранных показателей биологической активности и их изменчивостью выявлено не было.
Пространственную вариабельность свойств городской почвы трудно интерпретировать в соответствии с существующей на сегодняшний день почвенно-ландшафтной парадигмой. Особенно данное утверждение касается биологических свойств, которые очень чувствительны к изменениям параметров среды. В контексте исследования экологии городских почв антропогенный фактор почти всегда остается недоучтенным в силу своей специфики, а именно, непредсказуемости и точечного воздействия. Вероятно, по различию между параметрами варьирования свойств естественных и городских почв, можно косвенно судить о вкладе антропогенного фактора в пространственную изменчивость почвенных свойств городских территорий.
«Мы установили, что обогащение городских почв углеродом не оказывает существенного влияния на увеличение эмиссии СО2 в атмосферу в существующих условиях функционирования почв. Однако есть потенциальная возможность увеличения потока СО2 при изменении параметров функционирования почв, например при увлажнении, что необходимо учитывать при оценке и прогнозировании “углеродного следа” городских экосистем», – рассказывает старший научный сотрудник лаборатории генезиса и классификации почв кафедры общего почвоведения факультета почвоведения МГУ Ольга Гончарова.
Понимание взаимосвязи между вариабельностью биологических свойств в пределах определенного участка и пространственной вариабельностью факторов может помочь определить будущие схемы отбора проб в городских условиях и прояснить неопределенность в масштабировании полученных данных.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Почвоведение».