Принципы классификации антропогенно-измененных и антропогенных почв

АНТРОПОГЕННО-ИЗМЕНЕННЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ПОЧВЫ В КЛАССИФИКАЦИЯХ ПОЧВ РОССИИ, ДРУГИХ СТРАН И В МЕЖДУНАРОДНОЙ СИСТЕМЕ WRB.

Объектами почти всех почвенных классификационных систем первой половины XX в. были природные почвы. Начиная с 1950;х гг. в легендах почвенных карт и предложениях по классификации почв появляются упоминания о группировках почв разных видов использования, интенсивности окультуривания и почвах городов (Muckenhausen, Muller, 1951). В 1970;1990;х гг. происходит буквально взрыв классификационной активности в отношении почв в городах, почв на отходах горнодобывающей промышленности, в пределах ареалов химического загрязнения, в меньшей степени сельскохозяйственных почв. Антропогенным почвам и почвам с измененными человеком свойствами уделено много внимания в классификациях почв Франции, России, Германии и некоторых других национальных системах. Показателями интереса к техногенным почвам служит проведение в 1982 г. в Берлине первой международной конференции по городским почвам, а в 2000 г. создание специальной Рабочей группы в рамках Международного Союза наук о почве (IUSS), занимающейся «почвами городских, промышленных, транспортных, горнодобывающих и военных объектов» (Soils of Urban, Industrial, Traffic, Mining, and Military Areas (SUITMA)), где классификационным вопросам неизменно уделяется много внимания. Важным моментом в теории антропогенного почвообразования и классификации было разделение сильно измененных человеком почв на собственно техногенные (Technosols^[1]) и сельскохозяйственные (Anthrosols), введенные в 2006 г. в Мировую коррелятивную базу данных о почвенных ресурсах (World Reference Base for Soil Resources), широко известную как WRB (в 2007 г. была впервые переведена на русский язык). С 2014 г. WRB, до этого рассматриваемая как инструмент для корреляции названий почв, становится Международной классификацией почв. Рассмотрим подходы, положенные в основу систематики почв в России и некоторых странах, измененных деятельностью человека.

Умеренно и сильно трансформированные человеком почвы на начальном этапе изучения рассматривались как редкое исключение, нарушающее целостность зональной системы почв, и как точечные объекты в природном почвенном покрове. Однако по мере накопления знаний, в частности, знаний о почвах, используемых в сельском хозяйстве, появилась необходимость учитывать их в классификациях.

Факторно-экологическая Классификация и диагностика почв СССР 1977 г. была ориентирована на почвы, реально и потенциально используемые в земледелии, так что ее главными антропогенно модифицированными объектами были южнотаежные, лесостепные и степные пахотные почвы, а также орошаемые почвы южных республик. Предполагалось, что обязательным элементом почвообразования является окультуривание почв, проявляющееся как процесс гумусонакопления (дерновый процесс), в общем виде противостоящий подзолистому. На самом высоком таксономическом уровне (типы почв) выделяется тип культурных подзолистых почв, где дерновый процесс усилиями человека замещал подзолистый. К отдельным типам были отнесены осушенные почвы верховых и низинных болот (торфяные верховые освоенные почвы, торфяные низинные освоенные почвы) и несколько типов древнеорошаемых почв (орошаемые сероземы, орошаемые лугово-сероземные почвы, орошаемые бурые почвы полупустынной зоны, орошаемые такыровидные почвы пустынной зоны). Логика классификации заключалась в том, что новые издания в случаях таких коренных мелиораций, как осушение и орошение, происходит резкое изменение факторов почвообразования, следовательно, в соответствии с ее принципами, оно отражается на самом высоком таксономическом уровне, сохраняя, однако, зональную принадлежность почвы.

В случаях менее интенсивного воздействия, т. е. традиционного земледелия, выделены агрикультурные подтипы (освоенные, окультуренные в небольшой степени) в типах подзолистых и серых лесных почв. В их профиле всегда присутствует пахотный горизонт (Апах), по свойствам которого дифференцируются подтипы. Нижележащие горизонты аналогичны таковым в природных почвах. Для типа серых лесных почв выделено меньше категорий по окультуренности, чем для типа подзолистых, поскольку агрогенные изменения профиля в них менее контрастны: дерновый процесс является одним из основных элементов почвообразования.

Следовательно, для черноземов, «окультуренных природой», вообще нет смысла в разделении по степени окулыуренности.

Для агрогенных модификаций остальных почв предусмотрены более низкие классификационные уровни. Так, в коричневых почвах степень окультуренности отмечается на уровне рода, как и следы древнего орошения в пустынных почвах. На уровне рода (по культурному состоянию) разделяются и солонцы на слабо освоенные, освоенные, преобразованные, глубоко преобразованные.

Помимо агрогенных почв, в Классификации и диагностике почв СССР учитывались почвы на переотложенных и антропогенных субстратах, имеющих мощность более 30 см. Они образуют отдельную группу, таксономически неопределенную, и вынесены в Приложение. В сочетании со шкалами для оценки обилия антропогенных включений в почвенной массе и ряда других характеристик обеспечивалась возможность описания таких почв. Следует подчеркнуть, что речь идет об описании, а не о классификации, поскольку в рассматриваемой системе еще не были образованы соответствующие классы.

Классификация почв России представлена тремя последовательными изданиями^[2]. Она отличается от классификации почв СССР субстантивными принципами, следовательно, приоритетом почвенных свойств как критериев идентификации и разграничения почв, большим набором почв, включающим различные антропогенные и антропогенно-измененные почвы. Основа классификации — морфологическая диагностика почвенного профиля как система диагностических горизонтов. Типу почв соответствует определенная системы диагностических горизонтов (формула профиля), дополняемая генетическими признаками, соответствующими подтипам. Надтиповой уровень — отделы — объединяет почвы с общими почвообразовательными процессами, следовательно, общим диагностическим горизонтом, как правило, срединным. На вершине иерархической системы находятся четыре ствола: постлитогенных, синлитогенных, органогенных и слаборазвитых почв. Предшественницей Классификации почв России считается профильный компонент разработки В. М. Фридланда «Основные принципы и элементы базовой классификации почв и программа работ по ее созданию» (1982).

Таким образом, диагностическими инструментами Классификации почв России являются диагностические горизонты и генетические признаки, как и в большинстве зарубежных классификаций. К диагностическим горизонтам отнесены генетические горизонты, которым даны относительно строгие определения, в том числе с количественными показателями, и приданы функции диагностики тех или иных типов почв. Генетические признаки — особенности профиля, свойственные диагностическим горизонтам, но выраженные недостаточно полно, чтобы быть к ним отнесенными, либо какие-нибудь особые черты почвы, связанные с ее историей, проявлениями почвообразования, почвообразующими породами.

Приведем примеры природных почв. Диагностические горизонты: глеевый, альфегумусовый, грубогумусовый. Производные от них генетические признаки: глееватый, ожелезненный, грубогумусированный. Другие признаки: со вторым гумусовым горизонтом, языковатый, краснопрофильный.

Среди имеющихся в Классификации почв России 51 диагностического горизонта 6 связаны с деятельностью людей. Аналогичное соотношение для генетических признаков составляет 65 и 11 (Полевой определитель почв России, 2008). По мере накопления информации число горизонтов и признаков растет, например, ожидается включение в классификацию урбикового горизонта и, соответственно, признака.

Таким образом, диагностика типов и подтипов антропогенно-измененных почв, как и природных, основывается на сочетаниях диагностических горизонтов с дополнениями в виде генетических признаков. Например, тип природных дерново-подзолистых почв диагностируется по следующему спектру горизонтов: серогумусовый — элювиальный — субэлювиальный — текстурный — материнская порода, а тип агродерново-подзолистых имеет в качестве верхнего агрогумусовый горизонт, за которым может следовать элювиальный или субэлювиальный. Если за агрогоризонтом следует срединный (по причине исходной малой мощности верхних горизонтов или эрозионных потерь), то почва классифицируется в других отделах — агроземов или агроабраземов. В последнем случае ее агрогоризонт сформирован из материала срединного горизонта. К типовой диагностике (по формуле профиля) могут добавляться генетические признаки как природные, так и антропогенные, образуя простые или сложные подтипы. Примером последнего может быть агродерново-подзолистая почва со вторым гумусовым горизонтом глееватая, агропереуплотненная.

В данный момент в Классификации почв России более разработаны отделы с агрогенно-преобразованными почвами, и лишь в общих чертах намечены пути классификации почв, трансформированных при других видах землепользования.

Вне классификации почв представлена систематика техногенных поверхностных образований (7770), поскольку они не являются почвами в докучаевском смысле: в них еще не сформировались генетические горизонты. По «Полевому определителю почв России» (2008) это «целенаправленно сконструированные почвоподобные тела, а также остаточные продукты хозяйственной деятельности, состоящие из природного и/или специфического новообразованного субстрата», например, субстраты отвалов и хвостохранилищ, городских свалок (ТБО), спортивных площадок, рекультивационные конструкции. Все эти образования, находясь на поверхности и функционируя в искусственной экосистеме, являются объектом картографирования и нуждаются в систематике и диагностике.

В основе систематики и диагностики ТПО лежит вещественный состав субстратов, слагающих эти образования: морфологическое строение вскрытой или насыпной толщи, природное или искусственное происхождение, а также наличие токсичных веществ. Иногда сконструированные ТПО внешне похожи на почвы, однако имеется принципиальная разница: в отличие от почв слои ТПО не имеют генетических связей друг с другом.

Система таксономических единиц для ТПО проста и пока состоит из двух уровней — групп и подгрупп (преднамеренно не используются ни таксоны, ни терминология, принятые в классификации почв (табл. 2.1). Используя опыт американской почвенной классификации, В. Д. Тонконогов создал структуру названий ТПО — искусственных, умышленно «неуклюжих» конструкций из элементов мертвых языков.

Группировка техногенных поверхностных образований Таблица 2.1.

Общей особенностью большей части западных почвенных классификаций является выбор в качестве объекта классифицирования почв, сильно измененных человеком. Небольшие антропогенные изменения, не нарушающие общего строения профиля, не учитываются, поскольку считаются незначимыми на фоне процессов естественного почвообразования и относятся специалистами разных стран к естественным почвам. В некоторых классификациях на уровне высших таксономических единиц выделяют отдельную группу Антросоли (или Антропосоли) для сильно измененных почв.

Рассмотрим положение антропогенных и антропогенно-измененных почв в наиболее известных классификационных системах (см. Приложение). Описание статуса почв, измененных человеком, предваряется сведениями о структуре системы^[3].

В современной Классификации почв Франции антропогенно-измененные почвы представлены весьма подробно, особенно пахотные. Следует отметить, что сама система не является иерархической классификацией и называется «Почвенным справочником» (Referentiel pedologique, 1995). Она состоит из 102 основных единиц — эталонов, которые объединены в общности и характеризуются квалификаторами, добавляемыми в произвольном порядке и количестве. Общность Эталонов — Антропосоли определяются как почвы, полностью трансформированные человеком путем привноса искусственных материалов и перемещения масс грунта, либо путем существенных изменений естественных почв, исходный профиль которых становится неузнаваемым или погребенным. Общность включает Трансформированные Антропосоли (почвы с сильно измененным профилем), Искусственные Антропосоли (созданные на отвалах шахт, шлаках, бытовом мусоре и т. д.) и Реконструированные Антропосоли (городские почвы, созданные путем перемещения почвенного материала).

Квалификаторы уточняют характер антропогенных преобразований в большей степени, чем их результат в свойствах почв. Например, Трансформированные Антропосоли имеют следующие квалификаторы: садовый, изрытый, унавоженный, ирригационный, уплотненный, загрязненный, а также агроуплотненный, агриковый (указание на повышенное кутанообразование в подпахотных горизонтах), мелиорированный (для химически мелиорированных почв). Для Реконструированных Антропосолей используется квалификатор «происходящий из…», поскольку известно, что материал, на котором они образуются, имеет почвенное происхождение. Искусственные Антропосоли полностью созданы человеческой деятельностью, поскольку именно человек перемещает и складирует непочвенные субстраты (отвалы шахт или карьеров, бытовые и муниципальные отходы, шлаки, строительный мусор и пр.). Для отнесения к искусственным Антропосолям почвенный профиль в верхней части и до глубины не менее 50 см должен быть сложен такими материалами. Нижележащие природные горизонты в этом случае рассматриваются как «погребенные».

Антропогенные квалификаторы используются и для некоторых других эталонов. Так, молодые почвы на рыхлых и плотных естественных породах, обнажившихся в результате деятельности человека (например, на дне карьера), описываются как Регосоли антропогенные.

Диагностические горизонты не имеют столь большого значения как в почвенных классификациях других стран, в том числе России, а антропогенных горизонтов мало. Имеется диагностический пахотный горизонт (L) (от франц. labourer — пахать) и производные от него: осушенный торфяный и глинисто-иллювиальный, вовлеченный в пахотный вследствие эрозии.

Классификация почв Германии (1997) во многом наследует классификацию В. Кубиены в отношении иерархии системы и критериев диагностики таксонов, кроме того, большое внимание традиционно уделяется почвообразующим породам. Почвы разделяются на высшем уровне (стволы) на наземные, полуназемные, полуназемные и подводные, и болотные. Следующий уровень — классы, различающиеся почвообразовательными процессами. Далее идут типы, дифференцируемые по набору горизонтов (или геогенным условиям в почвах верховых болот и в слаборазвитых) и подтипы трех категорий: типичные, переходные и с дополнительными процессами). Виды отражают количественные параметры процессов^[4].

Среди 15 главных горизонтов (Master horizons) имеются антропогенно трансформированные: Е (плагген, см. главу 5), R (глубокопахотный, более 40 см), Y (с восстановительными процессами) и коллювиальный.

(намытый) горизонт М, который может быть и природным. Горизонты не имеют строгих диагностических функций, а их индексация (как и признаки) расположена по алфавиту и не согласуется с принятыми в других системах.

Антропогенно-измененные почвы составляют значительную долю в почвенном покрове Германии, и в национальную классификацию введены как сельскохозяйственные, так и собственно техногенные почвы на втором и третьем таксономических уровнях. Второй уровень — классы — представлен окультуренными почвами (Kultosole), среди которых имеются типы почв глубокого рыхления, виноградников, садов, коллювиальные почвы. Отдельные классы образуют почвы с восстановительными условиями (Reductosole), возникающими при прорывах нефтепроводов, на городских свалках, а также осушенные торфяники. К классам антропогенных почв относятся и молодые маломощные почвы (поверхностный гумусовоаккумулятивный горизонт мощностью до 5 см), названные Сыроземами (Syrozem) — от русских слов «сырая» (незрелая) и «земля». Перечисленные и другие названия почв традиционны для немецкого почвоведения. Названия переходных подтипов почв образуются из природных и антропогенных терминов, например, элювиально-глеевые почвы с чертами плаггенов (Pseudogley-Plaggenesch).

Классификация почв Канады долгое время не содержала интересующие нас объекты, поскольку их было мало, почвоведы ими не занимались, а национальная классификация строилась на факторно-зональных принципах в оболочке американской Таксономии почв. Однако в ответ на современные вызовы в 2012 г. группа канадских почвоведов предложила ввести антропогенно-измененные почвы на высшем таксономическом уровне — Anthroposolic order в дополнение к десяти порядкам природных почв. Предложенные критерии его выделения свидетельствуют о незначительности антропогенных изменений почв в этой большой тундрово-таежной стране. Канадские Антропосоли прежде всего отнесены к азональным почвам, существующим при резком изменении условий почвообразования, и они должны иметь хотя бы один измененный человеком горизонт (D). Горизонт может быть удален или удален и возвращен в ином состоянии, сильно модифицирован или заново насыпан. В качестве примера приводится верхний песчаный горизонт, насыщенной нефтью вследствие аварии на нефтепроводе.

Порядок Антропосолей состоит из трех больших групп (Great Groups): почвы, содержащие более 10% артефактов^[5] (Technic Anthroposols), почвы, содержащие более 17% органического углерода (Carbic Anthroposols), и прочие (Spolic Anthroposols). Дальнейшее разделение на небольшое число подгрупп учитывает как природные факторы (Cryo-, Aquo-), так и техногенные (Spolo-).

Американская классификация почв, известная как Soil Taxonomy (ST), считается глобальной системой, используется во многих странах, имеет строгую иерархию (пять уровней) и своеобразную терминологию из фрагментов мертвых языков. Она была первой в мире почвенной классификацией, основанной на свойствах почв, и ей посвящено очень много публикаций как ее сторонников, так и противников.

Измененных человеком почв в американской классификации немного: в общем виде, это пахотные окультуренные почвы и кислые сульфидные, связанные с добычей угля, а также почвы свалок. Все они классифицируются вместе с природными, включая обычные пахотные почвы, поскольку определения верхних диагностических горизонтов составлены таким образом, что они учитывают новоприобретенные агрогенные свойства. Сильно измененные человеком почвы практически отсутствуют в ST, отчасти потому, что в США нет почв давней культуры земледелия, следовательно, нет почв, сформированных в течение столетий, таких, как почвы «плагген» Северной Европы или почвы древних оазисов на Востоке (см. главу 5).

Антропогенно-измененные почвы включены в ST на низких таксономических уровнях (подгруппах) в порядках молодых развивающихся почв с простым профилем (Inceptisols), слаборазвитых почв (Entisols), аридных (Aridisols) и некоторых других. Обсуждается возможность выделения специального, тринадцатого порядка антропогенных почв — Антросолей, который объединил бы все антропогенные, антропогенно сильно измененные почвы и техногенные почвоподобные тела.

Количество диагностических горизонтов невелико и они мало используются. Среди поверхностных горизонтов антропогенным является горизонт anthropic, имеющий явные признаки деятельности человека и повышенное содержание фосфора, и plaggic. Срединных диагностических горизонтов тоже два: иллювиальный горизонт, измененный антропогенным воздействием — agric, содержащий значительные количества иллювиированных минеральных частиц и гумуса в виде агрикутан, и горизонт sulfuric мощностью более 15 см, сильнокислый: pH ниже 3,5 за счет серной кислоты. Горизонт диагностируется по ярко-желтому цвету минерала ярозита в виде прожилок и пятен. Горизонт присутствует как в естественных почвах (кислых сульфатных маршевых), так и в антропогенных, где он образован в связи с осушением сульфидсодержащих почв, а также окислением сульфидов при горных разработках, строительстве дорог, чистке русел и других земляных работ (см. главу 7).

В Классификации почв Китая (2001), символично названной «Китайской почвенной таксономией — Chinese Soil Taxonomy», антропогенным почвам уделено много внимания, и они рассматриваются в единой системе с природными почвами. Имеется особый порядок Антросолей, которые включают в себя только агрогенные почвы по наличию в них диагностических верхних горизонтов — «антропогенных эпипедонов».

Одним из эпипедонов является агроирригационный горизонт siltigic — результат длительного орошения мутными водами, главным образом, на Великих аллювиальных равнинах Восточного Китая. В обосновании горизонта учтены механизмы аккумуляции тонких частиц — наилков, которые могут осаждаться из ирригационных вод или накапливаться в искусственных водоемах и использоваться впоследствии для удобрения. Обязательно присутствие артефактов.

Особенности китайского земледелия учтены также в определении постоянно поддерживаемого горизонта насыпных почв (cumulic), которые известны в России как почвы хей-лу-ту. Ему также задается повышенная мощность и низкое содержание гумуса — около 0,3%, принимается во внимание характер насыпного субстрата.

Горизонт fimic характеризуется «очень зрелым гумусом», вероятно, близким садовой земле, сильно окультуренным, орошаемым, интенсивно переработанным дождевыми червями. Все перечисленные свойства, как и высокое содержание фосфора, являются результатом внесения разных органических веществ (отходов, отбросов, навоза, пожнивных остатков, осадков сточных вод) и очень тщательной обработки.

Четвертый антропогенный эпипедон китайской классификации — верхний горизонт рисовых почв включает собственно пахотный, точнее, обработанный особым образом или размятый (puddling) и плужную подошву. В определении горизонта учтены приемы и время обработки, гидротермический режим, даны количественные параметры цвета и плотности. Горизонт назван anthrostagnic. Таким образом, китайские антропогенные эпипедоны отличаются конкретными и детальными характеристиками, учитывающими многовековой опыт китайских земледельцев. Они служат основанием для выделения Антросолей. Кроме Антросолей на более низких уровнях выделены почвы с антропогенными признаками, например, Anthrostagnic Ferralsols (ферралитные почвы, трансформирующиеся в рисовые почвы).

Таким образом, в рассмотренных национальных классификациях ясно отражается специфика природных условий, доля антропогенных почв в почвенном покрове, научные школы и особенности сельского хозяйства. Последнее особенно отчетливо на примере Антросолей китайской системы, плаггенов и мелиорированных торфяных почв Германии. Систематика техногенных почв весьма подробно разработана в Германии, также как и систематика городских почв, которым большое внимание уделено в России.

Итак, в большинстве классификаций на верхнем таксономическом уровне имеются антропогенные почвы только при условии сильной трансформированное™ их профилей, почти исключительно сельскохозяйственной, точнее, земледельческой.

• [1] Почти во всех зарубежных классификациях названия почв пишутсяс прописной буквы.
• [2] Классификация почв России. М.: Почв. Ин-т им. В. В. Докучаева, 1997. Классификация и диатостика почв России / сост. Л. Л. Шишов, В. Д. Тонконогов, И. И. Лебедева, М. И. Герасимова. Смоленск: Ойкумена, 2004. Полевой определитель почв России. М.: Почв. Ин-т им. В. В. Докучаева, 2008.
• [3] Основные принципы современных зарубежных классификаций см.:Безуглова О. С. Классификации почв: учеб, пособие. Ростов н/Д, 2009.
• [4] Названия и критерии выделения таксонов близки таковым в отечественныхсистемах.
• [5] Артефакты — обнаруженные в почве предметы, сделанные или обработанныечеловеком, а также перемещенные на поверхность с большой глубины, где онинаходились в совершенно иной среде. Характерно охранение исходного химическогои минералогического состава (определение WRB-2014, с. 71).