Ученые РУДН выяснили, как развитие городов влияет на запасы углерода в почвах степей и Приполярья России

Воздействие урбанизации на окружающую среду стало одной из главных экологических проблем XXI века. Развитие городов изменяет почвенный покров территорий: с одной стороны, происходит его герметизация — «запечатывание» под слоем асфальта или зданиями, с другой — создаются искусственные зеленые насаждения, почвы под которыми удобряют. Это влияет на запас органического углерода в почве, который определяет ее плодородность, устойчивость и разнообразие обитающих в ней микроорганизмов. Так, почвы, покрытые асфальтом, содержат гораздо меньше органического углерода, чем природные, а почвы газонов и городских зеленых насаждений за счет полива и удобрений — больше. Кроме того, количество органического углерода зависит от климата: в жарких и засушливых районах этот элемент быстрее минерализуется и становится недоступным для обитателей почвы. Ученые РУДН исследовали влияние урбанизации на изменение запасов органического углерода в почвах Мурманска и Ростова-на-Дону. Сравнение этих городов позволило определить, что городская среда по-разному влияет на свойства почв в отличающихся по климату регионах России.

«Европейская часть России очень разнообразна по растительности и почвенным условиям: от тундр с подзолистыми почвами на севере до степей с черноземами на юге. Кроме того, здесь проживает около 55% всего населения нашей страны, поэтому проблема урбанизации представляется очень актуальной. Два города, выбранные для исследования, — Мурманск и Ростов-на-Дону — дают хорошее представление обо всем разнообразии климата, почв и растительности Европейской части России», — рассказывает Юрий Дворников, кандидат геолого-минералогических наук, сотрудник аграрно-технологического института РУДН.

В первую очередь исследователи определили исходные запасы органического углерода в выбранных регионах до строительства городов. Для этого использовали базы данных и цифровые карты почв России. Полученные данные о запасах углерода ученые сопоставили со спутниковыми картами Мурманска и Ростова-на-Дону. При этом земной покров в пределах городов разделили на шесть типов: закрытая поверхность (асфальт или постройки), водоемы, голая почва, древесные зеленые насаждения, кустарники и газоны. Изменения, которые произошли с почвами после строительства городов, оценивали с помощью литературных описаний городских почв Мурманска и Ростова-на-Дону.

Оказалось, что около 18% почв Мурманска было покрыто асфальтом или находилось под постройками, причем наибольший процент «запечатанных» территорий отмечен в районе морского порта, центра города и промышленной зоны. Зеленые зоны занимали 58% территории, при этом в растительном покрове преобладали деревья и кустарники. Подобное городское планирование привело к тому, что в поверхностном слое почвы (до 10 см от поверхности) запас органического углерода увеличился на 38%, а в более глубоких слоях (до 1 м) — на 50% по сравнению с исходными почвами, которые были до строительства города. В Ростове-на-Дону наблюдалась совершенно иная ситуация: «запечатанными» оказалось 28% почв, а газоны и древесные зеленые насаждения занимали всего 23% и 15% территории города соответственно. В этих условиях урбанизация снизила запасы органического углерода в верхнем слое почвы на 18%, но увеличила запасы в глубоких слоях на 21%. В целом исследователи оценили, что средние запасы почвенного углерода в Ростове-на-Дону на 40% меньше, чем в Мурманске.

«Полученные отличия можно объяснить двумя факторами. Первый — это разное городское планирование. Так, например, в Мурманске при озеленении в почвы дополнительно вносят торф и почвенно-торфяные смеси, которые богаты органическим углеродом, что способствует обогащению этим компонентом. В Ростове-на-Дону в зеленых зонах используются местные почвы, поэтому обогащения не происходит. Второй фактор — это климатические различия городов. В Мурманске, расположенном на севере, почвы медленнее минерализуются, и запас органического углерода оказывается более стабильным, чем на юге России. Полученные нами данные помогут учитывать климатические особенности различных регионов при планировании городской застройки, чтобы избежать обеднения местных почв», — подвел итог Юрий Дворников.

Результаты опубликованы в журнале Geoderma.