Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), были опубликованы в журнале Catena.
Арктические города представляют собой уникальные экосистемы, в которых суровые климатические условия соотносятся с постоянной человеческой активностью.
Для создания зеленых зон в этих городах применяются искусственные почвенные смеси, известные как техносоли, чьи свойства могут существенно отличаться от характеристик естественных почв, особенно в первые годы после их формирования. Эффективность поглощения или выделения углекислого газа зависит от особенностей таких почвенных смесей, включая состав и количество микроорганизмов в них. Выделяемый углекислый газ, в свою очередь, влияет на парниковый эффект, поэтому необходимо учитывать способность почв, используемых для озеленения, «дышать».
Исследователи из Российского университета дружбы народов имени Патриса Лумумбы (Москва) провели сравнение воздействия различных типов материалов, используемых для создания техносолей, на химические и микробиологические свойства почвы, а также на выбросы углекислого газа в течение первого весенне-осеннего сезона после их разработки.
Авторы исследования использовали три варианта техносолей для арктического города Апатиты: на основе торфа и песка; на основе торфа, песка и суглинка; а также на основе торфа, песка и отходов промышленных производств. Эти образцы были сравнены между собой и с природной подзолистой почвой, взятой из хвойного леса.
Рисунок 1. Техносоли и природная почва, использованные в эксперименте (А). Верхний слой исследованных образцов (В). Источник: Korneykova et al. / Catena, 2025.
Ученые провели анализ химического состава почв, объема выделяемого углекислого газа и численности микроорганизмов сразу после формирования почвенных смесей и в течение следующих 14 месяцев, когда они находились в открытых городских условиях. Выяснилось, что изначально техносоли имели неблагоприятные условия для микроорганизмов из-за низкого содержания легко усваиваемых питательных веществ. В этих почвах было недостаточно азота и углерода, необходимых для жизнедеятельности организмов. В результате количество микроорганизмов в техносолях оказалось ниже, чем в природной почве. Кроме того, в искусственных почвенных смесях активность дыхания, за которую отвечают микроорганизмы, была снижена примерно в три раза.
Через 14 месяцев эксперимента в почвах, составленных из торфа и песка, а также из торфа, песка и суглинка, наблюдалось увеличение численности микроорганизмов и активности выделения углекислого газа на 10–30%. В то же время в варианте с добавлением отходов изменений не зафиксировано. Это свидетельствует о том, что в первых двух смесях произошли изменения в составе, которые привели к образованию достаточного количества органических соединений для активного роста микроорганизмов.
Данные изменения подтверждаются увеличением содержания азота и углерода в этих почвах в ходе эксперимента. В образце с отходами исходные химические характеристики оказались значительно отличающимися от двух других вариантов (с повышенной кислотностью и сниженным уровнем азота и углерода). Вероятно, 14 месяцев не хватило для активации микробиологических процессов в смеси с таким составом.
Исследователи подсчитали, что годовое поглощение углерода растениями на изученных техносолях должно быть в два раза выше, чем выделение углекислого газа из этих почв. Это указывает на то, что исследованные городские почвы являются активными поглотителями этого парникового газа. Однако, вероятно, такой эффект сохраняется только при низких температурах Арктики, поскольку предыдущие исследования показали, что в умеренном климате техносоли выделяют углекислый газ на 30% активнее, чем природные почвы.
Рисунок 2. Экспериментальная площадка. Источник: Мария Корнейкова.
Таким образом, почвенные смеси, используемые для создания газонов в арктических городах, могут способствовать более эффективному связыванию углерода в условиях Севера и снижать парниковый эффект. Однако следует учитывать, что повышение температуры почвы, вызванное городским островом тепла и изменением климата, может нарушить углеродный баланс в уязвимых экосистемах арктических городов. В таком случае потребуется разработка новых составов почвы и принятие других мер по адаптации к климатическим изменениям.
«Полученные результаты могут использоваться для разработки рекомендаций по использованию почвенных смесей определенного состава в городском озеленении. Это позволит учесть экологический эффект таких почв, что особенно важно для создания комфортной и устойчивой городской среды в условиях Арктической зоны России. В дальнейшем мы планируем продолжить мониторинг химических и микробиологических параметров почв, а также оценку выделения углекислого газа в долгосрочном периоде. Это позволит понять, как свойства почвенных конструкций изменятся во времени и будут ли предлагаемые нами смеси устойчивыми с точки зрения экологического эффекта и сохранения эстетичности газонного покрытия», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Мария Корнейкова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории арктических урбоэкосистем научного центра «Смарт технологии устойчивого развития городской среды в условиях глобальных изменений» РУДН имени Патриса Лумумбы.
В исследовании участвовали сотрудники Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (Пущино),Вагенингенского университета (Нидерланды), Полярно-альпийского ботанического сада-института КНЦ РАН имени Н.А. Аврорина (Апатиты) и Кольского научного центра РАН (Апатиты).
Источник: пресс-служба РНФ.
На заглавном фото - подготовка образцов почв. Источник: Мария Корнейкова.
