Введение
На урбанизированных территориях, как и в естественных ландшафтах, почвы выступают ключевым элементом экосистем, в том числе урбоэкосистем. Их формирование определяется зонально-климатическими факторами почвообразования, но с доминирующим влиянием антропогенной деятельности [1]. Оценка и прогнозирование влияния урбанизации на почвенный покров и эффективности выполнения им экологических функций представляют собой приоритетную задачу для специалистов в области почвоведения [2]. Качество городских почв служит комплексным индикатором экологического состояния окружающей среды и потенциальным фактором вторичного загрязнения приземного слоя атмосферы, а также поверхностных и подземных вод [3; 4].
Территория Санкт-Петербурга относится к северной периферии Прибалтийской провинции дерново-подзолистых слабогумусированных и болотно-подзолистых почв [1]. Почвенный покров в пределах современных административных границ города отличается высокой пространственно-временной неоднородностью как компонентного состава, так и распределения почвенных ареалов [2]. Под воздействием урбанизированной среды природные факторы почвообразования претерпевают изменения: повышается среднегодовая температура воздуха, сглаживается рельеф, засыпаются мелкие водотоки [1]. Значительная часть площади занята искусственными почвами, созданными человеком и не имеющими аналогов в естественных ландшафтах. В результате в Центральном районе города сформировался антропогенный слоистый субстрат толщиной до четырех метров и более [2; 5]. Эти образования классифицируются различными экспертами как почвогрунты, техноземы, урбаноземы и аналогичные структуры, отличающиеся разной степенью техногенного загрязнения [3]. В Центральном районе Санкт-Петербурга компактные ареалы почв с тонким насыпным гумусовым горизонтом встречаются во дворах и скверах, реже – вдоль проспектов, занимая менее 5% площади. В зеленых зонах центра, изначально заложенных как парки, преобладают почвы с мощным гумусовым насыпным горизонтом – стратоземы (рис. 1) [2; 6].
В мегаполисах зеленые насаждения в рекреационных зонах выполняют важные функции, включая фильтрацию атмосферы от загрязнителей и оптимизацию микроклиматических условий. В рекреационных зонах городов выделяют следующие подтипы:
− парки и скверы в городской черте с повышенной антропогенной нагрузкой;
− парки и скверы в пригородных районах мегаполиса [7].
Среди наиболее ценных рекреационных объектов Центрального района Санкт-Петербурга выделяются сады Русского музея: Летний сад, Михайловский сад и Инженерный сквер. Уникальность этих объектов, их историческая ценность, а также важность для обеспечения комфортной экологической среды обусловили внимание не только к состоянию зеленых насаждений, но и к почвам как к ключевому фактору, обеспечивающему растениям рост и здоровое функционирование [8-10].
Рис. 1. Почвенная карта Центрального района Санкт-Петербурга Источник: выдержка из Почвенной карты Санкт-Петербурга (1:50000), авторы: Сухачева Е.Ю., Апарин Б.Ф., Андреева Т.А. СПбГУ. 2013 г.
Согласно Докладу об экологической ситуации в Санкт-Петербурге за 2024 г., показатель суммарного загрязнения (Zc), отражающий превышение содержания тяжелых металлов над фоновыми значениями, в Центральном районе составил 8,2. Индекс загрязнения почв (ИЗП) по всем исследованным показателям (тяжелые металлы, органические загрязнители), характеризующий превышение поллютантов над предельно допустимыми концентрациями (ПДК), равен 5,1, что указывает на высокий уровень загрязнения [11]. Кроме того, на 25 площадках в рекреационных зонах города были оценены ключевые агрохимические показатели плодородия почв (pH, содержание фосфора (P2O5), калия (К2О), нитратного (NO3-) и аммонийного (NH4+) азота, гумуса). На обследованных площадках преобладают почвы с высоким содержанием гумуса (39% проб) и фосфора (58% проб). Доля почв с низким содержанием калия составляет 52%, нитратного азота – 38%. Уровень обеспеченности аммонийным азотом высокий во всех пробах (100%)[2].
Полученные результаты оценки плодородия почв неоднозначны: почвы хорошо обеспечены фосфором и в меньшей степени калием; значительная часть обладает нейтральной или слабощелочной реакцией среды, оптимальной для роста растений. Однако доля почв с высоким и очень высоким содержанием гумуса составляет менее половины проб. Данные мониторинга подтверждают актуальность заявленной темы.
Оценку качества природных сред принято проводить путем сравнения с аналогичной средой вне зоны возможных загрязнений (т.е. с природными или фоновыми содержаниями) либо путем сравнения с расчетными и официально утвержденными нормативно-правовыми показателями (такими как ПДК – предельно допустимые концентрации и ОДК – ориентировочно допустимые концентрации). В случае городских почв сравнение с фоновыми содержаниями затруднительно в связи с их искусственным происхождением. При этом для зеленых городских зон, в частности в Центральном районе Санкт-Петербурга, где преобладает насыпной гумусовый слой, а почвы подвержены сильному антропогенному воздействию, сравнение показателей плодородия с ПДК также нецелесообразно, поскольку эти нормативы не отражают функционального назначения почв [3].
Одним из инструментов системной оценки почв садово-парковых территорий мегаполисов выступает индекс плодородия, представляющий собой количественную метрику способности почвенного субстрата выполнять главную для рекреационной экосистемы функцию – обеспечивать долгосрочную жизнеспособность зеленых насаждений.
Целью настоящего исследования является интегральная оценка плодородия и устойчивости почв садово-парковых территорий Центрального района Санкт-Петербурга (на примере Летнего сада, Михайловского сада и Инженерного сквера), выполненная на основе анализа доступных агрохимических показателей, расчета индекса плодородия и определения емкости катионного обмена.
Материалы и методы исследования
На основании анализа литературных источников для расчета интегральной оценки плодородия почв автором был принят метод согласно Приказу Минсельхоза РФ № 325 от 06.07.2017 г. и адаптирован для проведения настоящего исследования путем добавления параметра доступного азота. Также для расчета был выбран показатель устойчивости почв – емкость катионного обмена (ЕКО).
Проведение оценки обусловлено необходимостью комплексной диагностики состояния почвенного покрова в условиях интенсивной антропогенной нагрузки. Полученные данные позволяют разработать стратегии агроэкологического управления, направленные на снижение рисков деградации экосистем (включая водные), включая потерю плодородия, уменьшение буферной емкости почв и ослабление древесных насаждений.
В зависимости от способов применения и адаптации для городской среды индекс плодородия может называться по-разному, например: Soil Quality Index, Soil Fertility Index, Integrated Fertility Index [12-14]. Расчет производится путем объединения нескольких ключевых агрохимических параметров. Единой универсальной формулы не существует, но общий алгоритм расчета един для разных подходов.
Рис. 2. Расположение точек отбора проб на территории Летнего сада, Михайловского сада и Инженерного сквера Примечание: составлено автором на основе источника [8]
[2] Доклад об экологической ситуации в Санкт-Петербурге в 2024 году / Под редакцией К.А. Соловейчика, И.А. Серебрицкого. СПб., 2025. 206 с. URL: https://www.gov.spb.ru/static/writable/ckeditor/uploads/2025/06/30/59/Доклад_СПб_за_2024.pdf (дата обращения: 07.09.2025).
ЕКО – это фундаментальное свойство почвы, количественно выражающее ее способность удерживать и обменивать с почвенным раствором положительно заряженные ионы. Урбаноземы часто характеризуются бедным гранулометрическим составом и низким содержанием гумуса, вследствие чего внесенные удобрения (K⁺, NH₄⁺) не задерживаются в зоне корней и быстро вымываются, загрязняя водные экосистемы. ЕКО показывает, способны ли почвы «удерживать» внесенные элементы, что особенно важно для рекреационных зон Центрального района Санкт-Петербурга[2].
Объектом исследования являются почвы Летнего сада, Михайловского сада и Инженерного сквера, расположенные в Центральном районе Санкт-Петербурга. Значения pH, P₂O₅, К₂О, NO₃⁻, NH₄⁺, содержания гумуса, гидролитической кислотности и суммы обменных оснований, проанализированные в почвах заявленных объектов, а также отбор проб осуществлялся сотрудниками Лаборатории методов реабилитации техногенных ландшафтов НИЦЭБ РАН – СПб ФИЦ РАН и представлен в публикации «Экотоксикологическая оценка почв садов Русского музея, Санкт-Петербург», вышедшей в журнале «Почвоведение». Исследование проводилось в летний период 2024 года (рис. 2) [8].
Результаты исследования и их обсуждение
Интегральный индекс плодородия почвы (ИПП) рассчитывался как среднее арифметическое отношений фактических значений к оптимальным для пяти агрохимических показателей: pH, содержания подвижного фосфора (P₂O₅), обменного калия (К₂О), доступного азота (NO₃⁻ + NH₄⁺) и гумуса.
Таблица 1
Фактические и оптимальные значения выбранных агрохимических показателей почв садов Русского музея
|
Объект исследования |
pH, ед. |
Гумус, % |
P₂O₅, мг/100 г |
К₂О, мг/100 г |
NO₃⁻ + NH₄⁺, мг/100 г |
|||||
|
факт_i |
оптим_i |
факт_i |
оптим_i |
факт_i |
оптим_i |
факт_i |
оптим_i |
факт_i |
оптим_i |
|
|
Летний сад |
7 |
6 |
5,2 |
5 |
43,1 |
15 |
15,1 |
15 |
7,5 |
8 |
|
Михайловский сад |
7 |
6 |
6,7 |
5 |
33,9 |
15 |
35,7 |
15 |
11,7 |
8 |
|
Инженерный сквер |
7,3 |
6 |
7,8 |
5 |
52,7 |
15 |
19,4 |
15 |
7,5 |
8 |
Примечание: составлено автором на основе полученных расчетов в ходе исследования, а также на основе источника [8] и Технологического регламента Комитета по благоустройству Санкт-Петербурга по содержанию территорий зеленых насаждений.
Расчет проведен в соответствии с формулой, опубликованной в Приказе Минсельхоза РФ № 325 от 06.07.2017 г.:
,
где n – общее количество рассматриваемых агрохимических показателей;
фактическое значение_i – это конкретное численное значение i-го показателя, которое получено в результате лабораторного анализа;
оптимальное значение_i – это эталонное значение для i-го агрохимического показателя.
В качестве фактических значений выбранных параметров были использованы средние значения агрохимических показателей, рассчитанные для каждого объекта (Летнего сада, Михайловского сада, Инженерного сквера) на основе данных, опубликованных в работе «Экотоксикологическая оценка почв садов Русского музея, Санкт-Петербург» [8]. Такой подход обеспечивает репрезентативность оценки для всего участка, позволяет минимизировать влияние случайных вариаций, обусловленных, например, локальной неоднородностью почв, и соответствует принципам статистической обработки данных в агрохимии.
В качестве оптимальных значений агрохимических показателей были использованы нормативы, установленные Технологическим регламентом Комитета по благоустройству Санкт-Петербурга по содержанию территорий зеленых насаждений. Документ регламентирует целевые параметры плодородия, адаптированные к почвенно-климатическим условиям садово-парковых территорий города. Важно отметить, что Летний сад, Михайловский сад и Инженерный сквер, согласно классификации Регламента, относятся к объектам зеленых насаждений I категории. Критериями для отнесения к данной категории являются значительный социальный и исторический статус, а также крайне высокая рекреационная нагрузка, что обусловливает необходимость усиленного режима содержания[3]. С учетом повышенных требований для расчета ИПП были выбраны целевые значения, превышающие минимальные пороги, указанные в Регламенте, на 20–50%. Данный подход направлен на создание «агрохимического буфера» [15].
Фактические и оптимальные значения агрохимических показателей для Летнего сада, Михайловского сада и Инженерного сквера приведены в таблице 1. На основании этих данных был рассчитан интегральный индекс плодородия почв, значения которого представлены в таблице 2.
Емкость катионного обмена (ЕКО) рассчитывался суммированием двух параметров: суммы обменных оснований и гидролитической кислотности. Для расчета использовались средние значения указанных параметров, определенные для каждого объекта исследования (Летнего сада, Михайловского сада, Инженерного сквера) на основе данных, опубликованных в работе «Экотоксикологическая оценка почв садов Русского музея, Санкт-Петербург» [8]. Результаты расчетов представлены в таблице 3.
Таблица 2
Результаты расчета интегрального индекса плодородия почв садов Русского музея
|
Объект исследования |
Расчет индивидуальных соотношений, (факт_i / оптим_i) |
Интерпретация результатов ИПП, уровень плодородия |
|||||||
|
pH |
Гумус |
P₂O₅ |
K₂O |
NO₃⁻+NH₄⁺ |
низкий |
средний |
высокий |
очень высокий |
|
|
<0,9 |
0,9-1,8 |
1,8-2,7 |
>2,7 |
||||||
|
Летний сад |
1,167 |
1,04 |
2,873 |
1,007 |
0,938 |
- |
1,4 |
- |
- |
|
Михайловский сад |
1,167 |
1,340 |
2,260 |
2,380 |
1,463 |
- |
1,7 |
- |
- |
|
Инженерный сквер |
1,217 |
1,560 |
3,513 |
1,293 |
0,938 |
- |
1,7 |
- |
- |
Примечание: составлено автором на основе полученных расчетов в ходе исследования, а также на основе источника [8] и Технологического регламента Комитета по благоустройству Санкт-Петербурга по содержанию территорий зеленых насаждений.
Таблица 3
Результаты расчета емкости катионного обмена почв садов Русского музея
|
Объект исследования |
Гидролитическая кислотность, смоль/кг |
Сумма обменных оснований, смоль/кг |
Емкость катионного обмена, смоль/кг |
|
Летний сад |
1,9 |
22,6 |
24,5 |
|
Михайловский сад |
1,6 |
26,4 |
28 |
|
Инженерный сквер |
1,3 |
28 |
29,3 |
Примечание: составлено автором на основе полученных расчетов в ходе исследования, а также на основе источника [8].
Согласно полученным результатам, уровень плодородия почв во всех исследуемых садах можно охарактеризовать как средний. В Летнем саду наблюдается удовлетворительный баланс элементов питания при небольшом дефиците доступного азота; содержание калия находится на нижней границе оптимального диапазона. В Михайловском саду выявлен избыток калия и доступного азота. Для Инженерного сквера характерен небольшой дефицит доступного азота. При этом во всех исследуемых объектах отмечается общий избыток фосфора.
Емкость катионного обмена (ЕКО) в почвах садов Русского музея составила от 24,5 до 29,3 смоль/кг. Полученные значения соответствуют высокой категории для урбаноземов и указывают на средне-высокую емкость, что типично для насыпных гумусовых горизонтов с умеренной агрегацией. Такие показатели ЕКО обеспечивают эффективное удержание катионов и буферную емкость по отношению к антропогенным загрязнителям.
Выводы
Проведенная интегральная оценка плодородия почв садов Русского музея в Центральном районе Санкт-Петербурга выявила средний уровень плодородия (1,4–1,7), что является оптимальным для садово-парковых территорий, функционирующих в условиях высокой рекреационной нагрузки. Такой уровень плодородия обеспечивает устойчивый рост зеленых насаждений без необходимости интенсивного применения удобрений, что минимизирует как затраты на содержание, так и риск деградации урбаноземов.
Рассчитанные значения емкости катионного обмена, находящиеся в диапазоне 24,5–29,3 смоль/кг, свидетельствуют об эффективном удержании питательных катионов (K⁺, NH₄⁺) в корнеобитаемой зоне. Это снижает риск их вымывания и, как следствие, минимизирует вторичное загрязнение реки Невы. Одновременно буферная емкость способствует стабилизации реакции почвенной среды (pH), что критически важно для поддержания доступности элементов питания и иммобилизации присутствующих поллютантов, в частности тяжелых металлов.
На основе полученных результатов разработаны следующие рекомендации:
− Летний сад: оптимизация режима внесения азотных удобрений для поддержки роста растений при исключении риска эвтрофикации; снижение применения фосфорных удобрений во избежание загрязнения поверхностных вод.
− Михайловский сад: ограничение применения калийных и азотных удобрений для минимизации риска выщелачивания в грунтовые воды; снижение применения фосфорных удобрений во избежание загрязнения поверхностных вод.
− Инженерный сквер: оптимизация режима внесения азотных удобрений для поддержки роста растений при исключении риска эвтрофикации; снижение применения фосфорных удобрений во избежание загрязнения поверхностных вод.
Таким образом, применение интегральной оценки плодородия и устойчивости почв является эффективным инструментом для перехода к адаптивному и экологически сбалансированному управлению рекреационными территориями в условиях городской среды. Данный подход позволяет перейти от разрозненного анализа отдельных агрохимических показателей к комплексной диагностике состояния почвенного покрова, обеспечивает раннее выявление экологических рисков и повышает эффективность бюджетных расходов за счет целевого распределения ресурсов.
Конфликт интересов
Финансирование
Библиографическая ссылка
Брянцев А.В. ORCID ID 0009-0002-2307-6326 ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПЛОДОРОДИЯ И УСТОЙЧИВОСТИ ПОЧВ САДОВО-ПАРКОВЫХ ТЕРРИТОРИЙ ЦЕНТРАЛЬНОГО РАЙОНА САНКТ-ПЕТЕРБУРГА // Успехи современного естествознания. 2025. № 11. С. 57-63;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=38452 (дата обращения: 08.12.2025).
DOI: https://doi.org/10.17513/use.38452