КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер проекта 24-27-00390

НазваниеНакопление, пространственная неоднородность и запасы органических и неорганических форм углерода в естественных и антропогенно-преобразованных почвах Ростовской агломерации.

Руководитель Скрипников Павел Николаевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" , Ростовская обл

Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-705 - География почв, геохимия ландшафтов

Ключевые слова черноземы, городские почвы, антопогенно-преобразованные почвы, органическое вещество почв, физико-химические свойства почв, мониторинг урбанизированных территорий.

Код ГРНТИ68.05.00


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
На настоящем этапе развития общества процесс урбанизации является одной из главных тенденций, способствующей изменению землепользования, а изучение функционирования урбанизированных экосистем – одно из приоритетных задач современной науки. Так как почвенный покров города является неотъемлемой частью урбоэкосистем, то сохранение и рациональное использования почвенных ресурсов обеспечивает устойчивое ее функционирование. Ростовская агломерации один из крупнейших промышленных центров на Юге Европейской части РФ, почвенный покров здесь претерпевает различные изменения, сопряженные как со срезкой и перепланировкой территорий, приводящие к образованию антропогенно-преобразованных почв, так и с посадкой древесных растений, в результате чего происходит изменение почвообразовательных процессов внутри нативных почв – черноземов миграционно-сегрегационных. Как следствие в зональных почвах под воздействием урбопедогенеза происходят изменения ведущих почвообразовательных процессов, характерных для черноземов – гумусообразования и гумусонакопления, а также миграции карбонатов, что соответствующим образом сказывается на почвенном профиле как естественных, так и антропогенно-преобразованных почв. Это приводит к нарушению существовавшего баланса основных биогенных элементов и прежде всего углерода. Накопление углерода – важная функция почв, широко изученная для естественных и агроэкосистем, но до сих пор малоизвестная для городских территорий. В то же время принципиальные отличия городских почв от естественных по условиям образования и функционирования предполагают возникновение новых факторов и механизмов накопления углерода в почвах урбоэкосистем. Одной из основных проблем изучения почвенного органического углерода (ПОУ) является недостаточное понимание механизмов, регулирующих накопление и пространственную неоднородность органического углерода в почве. На содержание органического углерода могут влиять различные факторы, такие как климатические условия, тип почвы, использование удобрений, а в случае городских территорий ведущую роль играет антропогенное воздействие. Пространственная неоднородность ПОУ во многом зависит от типа землепользования и ведения ландшафтного хозяйства внутри города в исторической перспективе В свою очередь актуальность исследований данного направления продиктована необходимостью уточнения оценок запасов почвенного органического углерода. Это является целью современного проекта Глобального почвенного партнерства ФАО ООН – создание Всемирной карты запасов органического углерода в слое 0–30 см почв. В рамках настоящего проекта будут изучены естественные и антропогенно-преобразованные почвы Ростовской агломерации в следующих функциональных зонах: селитебная, промышленная, парково-рекреационная. Будут изучены запасы различных форм углерода (органический и неорганический), их содержание, профильное распределение и пространственная неоднородность. На основании полученных данных будет создана картосхема запасов органического и неорганического углерода в слоях 0-30, 0-50 и 0-100 см. Анализ показателей антропогенной нагрузки (длительность и интенсивность хозяйственного освоения) для исследуемых объектов позволит изучить механизмы накопления и трансформации углерода в почвах, характерных для различных функциональных зон города. Результатом данного проекта станет анализ пространственно-временного разнообразия запасов углерода городских почв крупного города Юга Европейской части России и воздействии естественных и антропогенных факторов на механизмы накопления и эмиссии углерода.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В отчётном году в рамках реализации проекта были заложены 9 почвенных разрезов в различных функциональных зонах города. Четыре разреза в селитебной зоне, два — в промышленной и два — в парково-рекреационной зонах. В качестве объекта сравнения был использован почвенный разрез на территории Ботанического сада ЮФУ. Место заложения разреза представляет собой старозалежный участок экспозиции «Приазовская степь». На местах заложения разрезов были отобраны почвенные образцы в поверхностном десятисантиметровом слое в десятикратной повторности. Также были подробно описаны сами разрезы. В рамках исследования почвенного покрова Ростовской агломерации были получены следующие научные результаты: 1. Характеристика почвенного покрова. Определены основные типы почв, встречающихся в Ростовской агломерации, включая зональные чернозёмы миграционно-сегрегационные парково-рекреационной зоны и антропогенно-преобразованные почвы (урбостратоземы и урбистратифицированные чернозёмы), приуроченные к селитебной и промышленной зонам. Проведено их морфологическое описание и определены содержания органического и неорганического углерода. На основании полученных данных, установлено, что почвенный покров рекреационной зоны представлен черноземами с последовательностью горизонтов, соответствующих естественному генетическому профилю автоморфных почв региона – черноземов миграционно-сегрегационных. Для селитебной и промышленной зон характерными признаками являлось наличие в почвенном профиле специфических горизонтов «урбик» с антропогенными включениями более 10%, рекультивационного горизонта RAT различной мощности, которые залегают на частично скальпированных погребенных горизонтах в естественном сложении. 2. Анализ валовых форм почвенного органического и неорганического углерода. Проведён анализ содержания органического углерода в верхних почвенных горизонтах (слой 0–10 см) для различных функциональных зон агломерации. Выявлены различия в содержании органического углерода в зависимости от функционального использования территории. Так рекреационная зона (лесопарки) отличаются достоверно наибольшим содержанием органического углерода и наименьшим неорганического в исследованном слое в сравнении с другими функциональными зонами. Это обусловлено специфическими условиями длительного функционирования почв под древесной растительностью: интенсификацией поступления органического материала с ежегодно попадающими в почву растительными остатками (увеличение Сорг) и явление вторичного выщелачивания карбонатов вследствие преобладающих нисходящих токов влаги (обеднение Снеорг). Наименьшее содержание органического углерода в 10 см слое было выявлено в селитебной зоне агломерации. Для неорганического углерода достоверные различия между селитебной и промышленной зонами не было выявлено. Анализ профильного распределения говорит о сильной корреляционной взаимосвязи содержания органического углерода с глубиной почв естественного сложения, что подтверждается критерием Спирмена и коэффициентом аппроксимации. В почвах селитебной и промышленной зон этой взаимосвязи выявлено не было, что говорит о хаотичности его профильного распределения и косвенно подтверждает перемешивание различных генетических горизонтов или наличие техногенных горизонтов с высокой долей углеродсодержащих антропогенных включений. 3. Анализ удельных запасов органического и неорганического углерода в 30, 50 и 100 см слоях не выявил достоверных различий между изученными функциональными зонами (исключением является лишь рекреационная зона, где запасы Снеорг были существенно ниже), что может говорить о приблизительно равных потенциалах почв различных типов землепользования города в оказании экосистемных услуг по депонированию пулов углерода. Тем не менее остается открытым вопрос природного происхождения углеродсодержащих компонентов почв, подверженных антропогенному прессингу, и их способности поддерживать стабильное функционирование наземных экосистем. 4. Различные функциональные зоны вносят приблизительно равный вклад в эмиссию почвенного углерода. Вне зависимости от места проведения исследований, будь то городской парк или участок промышленной зоны, различия в интенсивности выбросов углерода не существенны. Это может говорить об устойчивости к разложению углеродсодержащих почвенных компонентов, даже для сильно трансформированных урбостратоземов, но тем не менее достигшим квазистационарного состояния. 5. Картограммы запасов органического и неорганического углерода. На основании полученных результатов была начата работа по созданию картосхемы запасов почвенного органического и неорганического углерода в слоях 0-30, 0-50 и 0-100 см. (приложение 2.4). Точки исследования охватывают город Батайск, а также центральную и западной части Ростова-на-Дону. Территория Аксая, северо-восточная и восточная части Ростова-на-Дону будут изучены на втором этапе реализации проекта. Также планируется при создании картосхемы запасов включить данные по содержанию и запасам углерода агломерации за последние 10 лет с привязкой к границам функциональных зон. Таким образом, исследование почвенного покрова Ростовской агломерации позволило получить новые данные о распределении углерода в почвах и выявить особенности его содержания, запасов и эмиссии углерода в зависимости от функционального назначения территории. Результаты исследования могут быть использованы для понимания процессов формирования и распределения органического углерода в городских почвах, а также для разработки рекомендаций по рациональному использованию почвенных ресурсов.

 

Публикации

1. Скрипников П.Н., Тагивердиев С.С., Сальник Н.В., Горбов С.Н. ЭМИССИЯ УГЛЕРОДА ПОЧВАМИ ПАРКОВ РОСТОВСКОЙ АГЛОМЕРАЦИИ База данных , Свидетельство 2024624280 (год публикации - 2024)

2. Сальник Н.В., Горбов С.Н., Тагивердиев С.С., Скрипников П.Н., Безуглова О.С. ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕЗИСА ЕСТЕСТВЕННЫХ ГОРОДСКИХ ПОЧВ ПАРКОВО-РЕКРЕАЦИОННЫХ ЗОН РОСТОВСКОЙ АГЛОМЕРАЦИИ ВОПРОСЫ ЛЕСНОЙ НАУКИ, Т. 7. № 1. Статья № 140 (год публикации - 2024)
10.31509/2658-607x-202471-140

3. Скрипников П.Н., Горбов С.Н., Тагивердиев С.Н., Сальник Н.В., Козырев Д.А., Терехов И.В., Носов Г.Н., Мельникова И.П. Carbon accumulation features in diferent functional zones of cities in the steppe zone Environmental Monitoring and Assessment, № 196, 601 (год публикации - 2024)
10.1007/s10661-024-12773-1

4. Скрипников П.Н., Горбов С.Н., Тагивердиев С.С., Сальник Н.В. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СОДЕРЖАНИЕ И ЗАПАСЫ ПОЧВЕННОГО УГЛЕРОДА В ГОРОДСКИХ ПОЧВАХ РОСТОВСКОЙ АГЛОМЕРАЦИИ ПОЧВЫ – ОПОРА РОССИИ Тезисы докладов IX съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева , С. 676-677 (год публикации - 2024)

5. Скрипников П.Н., Горбов С.Н., Тагивердиев С.С., Сальник Н.В. ОЦЕНКА ЗАПАСОВ ПОЧВЕННОГО УГЛЕРОДА ЛЕСОПАРКОВ ГОРОДОВ ЯДРА РОСТОВСКОЙ АГЛОМЕРАЦИИ ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПОСВЯЩЕННАЯ ПАМЯТИ Г.А. ЗАВАРЗИНА «БИОГЕННЫЙ И АБИОГЕННЫЙ ЦИКЛЫ УГЛЕРОДА ВО ВРЕМЕНИ И ПРОСТРАНСТВЕ И МАСШТАБЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НИХ АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ» , С. 79-81 (год публикации - 2024)

6. Скрипников П.Н., Горбов С.Н., Тагивердиев С.С., Сальник Н.В. Влияние озеленения на содержание и запасы органического углерода в городских почвах степной зоны Проблемы и перспективы устойчивого развития почвенного покрова горных и равнинных территорий МАТЕРИАЛЫ II МЕЖДУНАРОДНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ , С. 90-91 (год публикации - 2024)


Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В отчётном 2025 году в рамках реализации проекта были продолжены комплексные исследования почвенного покрова ядра Ростовской агломерации (Ростов-на-Дону, Аксай и Батайск). Для расширения пространственного охвата и углубления анализа были проведены полевые работы в северо-восточной части агломерации. Всего было заложено 4 почвенных разреза в селитебной, промышленной, парково-рекреационной зонах и на фоновом участке (старая залежь), а также 16 почвенных скважин. Общее количество отобранных и проанализированных почвенных образцов составило 143 единицы. Параллельно на четырёх площадках мониторинга, в вышеобозначенных функциональных зонах с апреля по октябрь проводились регулярные измерения почвенной эмиссии углекислого газа (CO₂) и сопутствующих микроклиматических параметров. В результате выполненных работ были получены следующие ключевые результаты: Уточнены параметры содержания и запасов почвенного углерода. На основе расширенной базы данных подтверждена и детализирована пространственная дифференциация пулов углерода. Установлено, что среднее содержание органического углерода (Сорг) в поверхностном (0–10 см) слое для исследованной территории в 2025 году составило 2.44%, что ниже показателя предыдущего года. Наибольшее содержание Сорг сохраняется в рекреационных зонах (лесопарки) – 3.65%, что связывается с длительным периодом развития экосистем с минимальной антропогенной нагрузкой. Наименьшие значения зафиксированы в селитебной (2.05%) и промышленной (1.99%) зонах, что является следствием исторической дегумификации и использования бедных органическим веществом субстратов при проведении рекультивационных мероприятий и благоустройстве территрий. Выявлены особенности профильного распределения различных форм углерода. Подтверждена фундаментальная разница между естественными и антропогенно-преобразованными почвами. В чернозёмах лесопарков и фоновых участков сохраняется сильная корреляционная связь между содержанием Сорг и глубиной (r ~ 0.90) высокий R2 ~ 0.90, что позволяет моделировать их профиль. Для урбостратоземов селитебной и промышленной зон эта связь слабая (r ≈ 0.50) или отсутствует, что свидетельствует о хаотичном распределении углерода вследствие перемешивания горизонтов и техногенных включений. Доказан эффект вторичного выщелачивания карбонатов под лесной растительностью. Исследование неорганического углерода (Снеорг) показало его минимальное содержание в верхних горизонтах почв рекреационной зоны (0.02%) и концентрацию до 87% запасов в слое 50–100 см. Это прямое свидетельство активного процесса выноса карбонатов нисходящими токами влаги, сформировавшимися под влиянием специфического микроклимата лесопарков. В промышленной зоне, напротив, отмечено повышенное содержание Снеорг в верхнем слое (1.07%) и концентрацию 41% его запасов в слое 0-30 см, что указывает на нарушение почвенного профиля и привнос карбонатного материала. Оценена сезонная динамика эмиссии CO₂. Установлено, что средняя интенсивность потоков углерода в различных функциональных зонах агломерации близка, а её сезонная динамика в наибольшей степени зависит от влажности почвы (прямая корреляция r = 0.67). Наименьшие потоки CO₂ зафиксированы в самый засушливый период (август). Наибольшая предсказуемость сезонной динамики, описанной с помощью полиноминальной функции (R² = 0.93) выявлена для селитебной зоны. Создана основа для ГИС-моделирования запасов углерода. Продолжена работа по созданию серии картограмм пространственного распределения запасов Сорг и Снеорг. Помимо классического метода интерполяции, апробирован метод реклассификации мультиспектральных спутниковых снимков Landsat 8, что позволяет увязать данные анализа проб с типами земного покрова (древесные насаждения, газоны, запечатанные поверхности и др.) для экстраполяции значений на всю территорию агломерации. Ссылки на информационные ресурсы, посвящённые проекту: Публикации в научных журналах: 1. Skripnikov, P.N., Gorbov, S.N., Bezuglova, O.S. et al. Estimation of Organic Carbon Stocks in the Urban Soils of the Rostov Agglomeration. Eurasian Soil Sc. 58, 71 (2025). https://doi.org/10.1134/S106422932460387 (SCOPUS). 2. Скрипников П. Н., Горбов С. Н., Сальник Н. В., Тагивердиев С. С., Меженков А. А., Безуглова О. С., Исследование содержания и запасов углерода в почвах запечатанных территорий ядра Ростовской агломерации // «Живые и биокосные системы». – 2025. – № 53; URL: https://jbks.ru/archive/issue-53/article-3; DOI: 10.18522/2308-9709-2025-53-3 (ВАК). 3. Горбов С. Н., Сальник Н. В., Тагивердиев С. С., Носов Г. Н., Терехов И. В., Скрипников П. Н., Опыт применения почвенной и листовой диагностики на газонных покрытиях, функционирующих в условиях Юга Европейской части России // «Живые и биокосные системы». – 2025. – № 51; URL: https://jbks.ru/archive/issue-51/article-8; DOI: 10.18522/2308-9709-2025-51-8 (ВАК). Зарегистрированная база данных: Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2025623247 Российская Федерация. Содержание и запасы углерода по функциональным зонам Ростова-на-Дону : заявл. 30.06.2025 : опубл. 05.08.2025 / П. Н. Скрипников, С. С. Тагивердиев, Н. В. Сальник, С. Н. Горбов ; заявитель федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южный федеральный университет» Результаты проекта были представлены научному сообществу на 2 российских и международных конференциях. Освещение в средствах массовой информации. Информационное агентство ТАСС, портал «ТАСС Наука»: новостная статья «Ученые ЮФУ оценили скрытый запас углерода в почвах под асфальтом», [12.12.2025]. URL: https://tass.ru/nauka/25887167

 

Возможность практического использования результатов
Результаты, полученные в рамках реализации проекта, формируют научно-методологический задел для решения актуальных задач в области экологии городской среды, рационального природопользования и климатической политики, что способствует социально-экономическому развитию Российской Федерации. 1. Формирование научно-технологического задела Разработана и апробирована комплексная методика полевого обследования, лабораторного анализа, пространственного моделирования и картографирования запасов почвенного углерода для крупной агломерации. Эта методика является масштабируемой и может быть адаптирована для других городских и промышленных ландшафтов России. Создана серия цифровых картограмм распределения органического и неорганического углерода в почвах Ростовской агломерации. Данные модели служат основой для геоинформационных систем экологического мониторинга, планирования и управления городскими территориями. Зарегистрированные базы данных представляют собой структурированный массив первичных данных, являющийся основой для настройки и верификации моделей, сравнительного анализа и мета-анализа. 2. Практическое применение в социальной сфере и экономике Полученные данные позволяют дифференцированно подходить к озеленению и рекультивации городских территорий. Выявленная роль лесопарков как стабильных резервуаров углерода подтверждает высокую экологическую и климатическую эффективность инвестиций в развитие «зеленого каркаса» города. Результаты могут быть использованы для обоснования градостроительных решений, направленных на увеличение площади и связности зеленых зон. Результаты исследования показывают, какие типы функциональных зон (лесопарки, залежи) являются наиболее ценными с точки зрения сохранения почвенного плодородия и углерод-депонирующей функции. Это знание важно для стратегического планирования развития городских агломераций и предотвращения деградации наиболее ценных почвенных ресурсов – черноземов, что особенно важно в исследуемом регионе. Образовательная и просветительская деятельность. Материалы проекта могут быть включены в учебные курсы по почвоведению, экологии и ГИС-технологиям в ВУЗах, способствуя подготовке квалифицированных кадров.