Экспансия городов на окружающие земли неизбежно ведет к кардинальному изменению почв и почвенного покрова. На урбанизированных территориях практически полностью исчезают естественные почвы, а на их месте появляются совершенно новые образования, не имеющие аналогов в природе. Прогнозирование последствий влияния урбанизации на почвы и качество выполнения ими экологических функций является безотлагательной задачей, стоящей перед учеными-почвоведами.
Санкт-Петербург является родиной науки о почвах. В 1883 году в Императорском Санкт-Петербургском университете прошла блестящая защита докторской диссертации В.В. Докучаева «Русский чернозем», которая стала основополагающим трудом новой науки – почвоведения. В нашем городе по инициативе В.В. Докучаева было создано первое почвенное учреждение – Центральный музей почвоведения, который впоследствии стал носить имя ученого. В.В. Докучаевым была разработана и первая в мире комплексная программа изучения почв города как часть общего плана детального естественно-исторического, физико-географического и сельскохозяйственного исследования Санкт-Петербурга и его окрестностей.
Однако работа не была завершена, и практически до конца XX столетия почвенные исследования в Санкт-Петербурге носили локальный и эпизодический характер. Лишь в последние десятилетия стали проводиться более масштабные исследования почв нашего города. В 2013 году сотрудниками Центрального музея почвоведения им. В.В. Докучаева и кафедры картографии СПбГУ впервые была создана почвенная карта Санкт-Петербурга (М. 1:50 000). В настоящий момент завершена работа по актуализации информации о почвах города на 2024 год (рис. 1).
При определении картографических выделов на почвенной карте Санкт-Петербурга учитывались процентное соотношение площадей почв и не почвенных образований (здания, асфальтированные участки); характер распределения почв в пространстве и компонентный состав почвенного покрова. В легенде к цифровой почвенной карте Санкт-Петербурга 50 выделов.
Почвенный покров территории, ограниченной современными административными границами Санкт-Петербурга, характеризуется значительной пространственной и временной неоднородностью, как по компонентному составу, так и по расположению почвенных ареалов в пространстве. Это связано не только с разнообразными природными условиями СанктПетербурга, но и разной степенью и масштабом воздействия человека на почвы на различных этапах строительства города, а также в центре, на окраинах, на промышленных территориях, в «спальных» районах и лесопарках.
В центральной части города более чем за три столетия полностью изменился облик ландшафтов дельты Невы. Все естественные почвы были разрушены или погребены под «культурным слоем», ведь постоянные наводнения обусловили необходимость поднятия поверхности. В результате в центральной части города образовался антропогенный слоистый субстрат, мощность которого достигает четырех и более метров. В редких случаях под «культурным слоем» можно обнаружить сохранившиеся естественные почвы.
Естественный почвенный покров территории города до его основания
До основания Санкт-Петербурга значительная часть территории была заболочена и покрыта лесами. Для понимания того, какие именно почвы были распространены на территории будущего города, был использован Докучаевский закон функциональной связи между почвами и факторами почвообразования. Ученые провели комплексный анализ геологических, геоморфологических и гидрологических карт Санкт-Петербурга, материалов почвенных и археологических исследований, и в результате была составлена почвенная карта-схема территории на период, предшествовавший освоению человеком (рис. 2).
В естественном почвенном покрове дельты Невы абсолютно доминировали аллювиальные почвы, которые формировались в условиях периодического затопления во время наводнений (фото 1). На возвышенных местах находились ареалы более сухих (дренируемых) почв, в профиле которых заметны признаки вертикального переноса веществ – альфегумусового процесса и подзолообразования. В прибрежной зоне в результате деятельности прибоя и русловых процессов реки Невы береговая линия на протяжении тысячелетий постоянно изменялась, появлялись и исчезали мелкие заливы, острова меняли свою форму, увеличивались в размерах. В краевых, как правило, западных частях островов процессы абразии берега водами реки Невы и Финского залива препятствовали образованию полноразвитых аллювиальных почв. Здесь формировались слаборазвитые маршевые почвы с гумусовым горизонтом мощностью менее 5 см.
На второй Литориновой террасе (современный Литейный, Суворовский, Лиговский проспекты), которая имела относительное превышение 4–6 м, преобладали различные подзолы (фото 2) и торфяные почвы (фото 3). Согласно плану местности 1698 года по современной территории Лиговского проспекта проходила дорога, которая шла по наиболее сухим местам. В районе площади Восстания находился ареал подзола иллювиально-железистого, что подтверждается не только данными анализа геологических шурфов и рельефа местности, но и историческими материалами. Например, известно, что в 1744 году Елизавете Петровне персидским шахом были подарены 14 слонов, которые были размещены в сухом сосновом бору, типичными почвами которого являются подзолы без признаков переувлажнения. С двух сторон от древней дороги по шведской карте находились болота. Торф мощностью более 1,5–2,0 м был вскрыт скважинами в районе улиц Мытнинская, Полтавская, Тамбовская, Днепропетровская и станции метро «Достоевская».
Фото 2. Погребенный под «культурным слоем» подзол. Фото А.В. Русакова (справа)
Закономерности в формировании почв Санкт-Петербурга
С момента основания города в формировании почв ведущую роль начинает играть антропогенный фактор. На протяжении более трех столетий Санкт-Петербург расширяет свою территорию, на которой появляются антропогенно-нарушенные почвы со срезанными, насыпными или перемешанными верхними горизонтами. Значительную долю площади начинают занимать полностью сконструированные человеком почвы, не имеющие аналогов в естественных ландшафтах (урбаноземы, интродуцированные почвы, стратоземы, конструктоземы). Из-за строительства зданий, прокладки каналов и мощеных улиц прерываются связи между ареалами почв, тем самым нарушается одна из важнейших характеристик организации естественного почвенного покрова – континуальность.
Почвообразующие породы мегаполиса также имеют существенное отличие от естественных, как по составу, так и по строению. Как правило, они слоистые. В этом аспекте антропогенные породы похожи на аллювиальные отложения. Отличием является, то что в мегаполисе породы обычно разнородные по структуре и составу, с большим количеством артефактов различного размера и объема. Среди включений стекло, металл, пластмасса, бетон, асфальт, кирпичи, дерево, известь. Антропогенные почвообразующие породы характеризуются, как правило, наличием градиентов водопроницаемости, теплопроводности, водоудерживающей способности, а также наличием геофизических и химических барьеров.
В разных ландшафтах Санкт-Петербурга по характеру почв и их расположению в пространстве выделены различные типы почвенного покрова.
Естественные почвы в лесопарках, на охраняемых территориях и островках с сохранившейся естественной растительностью
Почвы с ненарушенным строением почвенного профиля (естественные почвы) на территории Санкт-Петербурга частично сохранились в небольших по площади лесных массивах на побережье Финского залива (Курортный, Ломоносовский и Петродворцовый районы), в заказниках («Гладышевский», «Сестрорецкое болото», «Озеро Щучье», «Юнтоловский», «Комаровский берег», «Дудергофские высоты», «Стрельницкий берег», «Парк Сергиевка») и территориях лесопарковых зон. Спектр естественных почв отличается разнообразием, отражающим то значительное количество комбинаций факторов почвообразования, которое характерно для ландшафтов современной территории города.
Несмотря на то, что Санкт-Петербург расположен в обширной по площади дельте реки Невы, для которой типичными являются аллювиальные почвы, в современном почвенном покрове города их практически нет. Небольшие ареалы аллювиальных почв сохранились только в поймах малых рек. Аллювиальные серогумусовые встречаются на хорошо дренируемых участках под луговой растительностью, аллювиальные торфяно- и перегнойно-глеевые (фото 4) – на заболоченных участках пойм.
На южном побережье Финского залива и острове Котлин формируются маршевые почвы. Их почвенный профиль состоит из слаборазвитого гумусового горизонта, залегающего на слоистой толще, в которой наблюдаются погребенные гумусированные слои (фото 5).
Массивы торфяных почв верховых (фото 7) и низинных болот на почвенной карте СПб выделены на территориях заказников «Юнтоловский», «Левашовский лес» и «Сестрорецкое болото». Мелкие ареалы таких почв встречаются в межкамовых понижениях на территории заказника «Озеро Щучье», в парке «Осиновая роща» севернее поселка Парголово, в Охтинском учебно-опытном лесхозе.
В Петродворцовом районе небольшой контур болотных эутрофных почв низинного болота расположен в нижней части парка «Сергиевка». На территории парка «Сосновка», находящегося в жилом массиве на севере города, болото занимает северо-восточную часть парка и представляет уникальный природный комплекс на урбанизированной территории. В прошлом безлесное верховое болото заросло низкорослой сосной до 10 м высотой, что связано с осушением. Несмотря на изменившийся гидрологический режим территории парка, на части болотного массива морфологический облик и свойства болотных почв практически не изменились.
На северном побережье Финского залива широко распространены подзолы иллювиально-гумусовые глееватые (фото 6) и глеевые (фото 8) и торфяно-подзолы глеевые. Они часто встречаются в сочетании с торфяно-глееземами под сосновыми заболоченными лесами на отложениях легкого гранулометрического состава. На морских террасах, дюнах и береговых валах в прибрежной зоне Финского залива преобладают серогумусовые почвы (фото 9).
В лесопарковых зонах и зонах отдыха часто выделяются контуры дерново-подзолов (фото 10). Их ареалы находятся под сосновыми и смешанными лесами на породах легкого гранулометрического состава в условиях хорошего дренажа. Если учесть, что дерново-подзолы практически не встречаются в естественных ландшафтах области, следует предположить, что дерново-подзолы образовались под косвенным влиянием антропогенного фактора при изменении растительности.
Подзолы (фото 11), профиль которых состоит из маломощной лесной подстилки, подзолистого и альфегумусового горизонта, имеют очень слабую устойчивость к любым антропогенным воздействиям. Даже при незначительной рекреационной нагрузке (например, в лесопарковых зонах) верхняя часть почвенного профиля вследствие малой мощности и легкого гранулометрического состава почвы легко разрушается.
Дерново-подзолистые почвы (фото 12), широко распространенные в области, на территории города занимают ограниченную площадь. Это связано с тем, что дерновоподзолистые почвы распространены в Пушкинском и Колпинском районах, где большая часть этих почв преобразована в агроземы.
В городе, как правило, на охраняемых территориях, можно встретить почвы, занесенные в Красную книгу почв. Например, в районе Красного Села была обнаружена уникальная – серогумусовая темнопрофильная на диктионемовых сланцах (фото 13). Ареал этой почвы находится под угрозой полного исчезновения.
Почвы сельскохозяйственных земель
В агроландшафтах, расположенных в административных границах Санкт-Петербурга, преобладают высокоокультуренные почвы – агроземы (фото 14). Характерным признаком этих почв является мощный, более 30 см гумусовый горизонт, который образовался из маломощных естественных горизонтов в результате длительного окультуривания. Агроземы, расположенные на территории города, в большинстве случаев были осушены, что хорошо прослеживается по их цветовой гамме в нижней части профиля. Ареалы агроземов имеют правильную геометрическую форму, обусловленную границами сельскохозяйственных угодий и дренажными каналами. В настоящее время происходит интенсивная застройка территории бывших сельхозугодий, при этом современные технологии позволяют сохранить уникальный гумусовый горизонт, который создавался десятилетиями.
Почвы урбанизированных территорий
В центральной части современного города абсолютно доминируют сконструированные человеком почвы (фото 15). Для почвенного покрова урбанизированных территорий характерна мелкоконтурность. Связь между почвенными ареалами разрушена либо отсутствует изначально, т. к. большинство почв «создано» человеком. При этом необходимо отметить, что человек создать почву не может. Возможно лишь взять гумусовый горизонт, который формировался сотни, а иногда и тысячи лет, и перенести его в другую среду, искусственно сконструировав почвенный профиль.
В центре Санкт-Петербурга (Центральный, Василеостровский, Адмиралтейский и Петроградский районы) небольшие ареалы почв с небольшим по мощности насыпным гумусовым горизонтом расположены во дворах и скверах, реже вдоль проспектов. Они занимают менее 5% площади. В зеленых зонах центра города, которые изначально формировались как парки (Летний сад, сквер у Казанского собора, парк усадьбы Шереметевых и др.), можно встретить почвы с мощным гумусовым насыпным горизонтом – стратоземы.
В промышленных и офисных районах в Кировском, Московском, Фрунзенском, Невском, Красногвардейском районах города почвенные ареалы расположены фрагментарно, преобладают почвы с маломощным насыпным горизонтом. В районе порта почвы часто сформированы на намытых грунтах.
Жилые районы города послевоенной застройки (в Московском, Кировском, Калининском, Приморском районах). Во дворах находятся контуры почв квадратной или прямоугольной формы. Доминируют почвы с маломощным насыпным горизонтом. Отсутствие естественных почв обусловлено тем, что эти кварталы строились на месте старых заводов и бывших жилых районов.
Жилые районы города застройки 60-х годов («хрущевки» во Фрунзенском, Невском, Калининском, Красногвардейском, Красносельском районах). Ареалы почв занимают более 50% от площади. Размер почвенных контуров, как правило, более 2000 м2 . Значительную долю занимают нарушенные естественные почвы или бывшие агропочвы.
В жилых районах застройки конца XX – начала XXI века преобладают искусственно сконструированные почвы. Ареалы этих почв занимают небольшие площади в пространстве, ограниченном рисунком зданий и тротуаров. Практически полное отсутствие нарушенных естественных почв объясняется современными технологиями строительства объектов, в отличие от периода послевоенной застройки и застройки 60–80-х годов XX века.
Парки на берегах Финского залива (Южно-Приморский парк, Приморский парк Победы, парк 300-летия г. Санкт-Петербурга). Доминируют почвы, сформированные на намытых грунтах с маломощным насыпным горизонтом.
