Задать вопрос юристу

Свойства и режимы выработанных торфяников


Водно-физические свойства. Для окультуривания и рационального использования выработанных торфяников и превращения остаточного слоя в почву, имеющую высокое и эффективное плодородие, необходимо оптимизировать почвенные режимы и, в первую очередь, водновоздушный режим.

Регулировать водный режим выработанных торфяников сложнее, чем обычных торфяных залежей, вследствие различий в водно-физических свойствах остаточного, торфяного и минерального грунтов. На границе торфа и контактного слоя происходит разрыв капиллярной каймы, в результате которого влагообмен верхнего слоя нарушается. При этом, чем меньше мощность остаточного торфяного слоя, тем контрастнее его режим увлажнения, тем быстрее изменяются его водно-физические свойства (табл. 1), определяющие интенсивность сработки органического вещества (Алексеева, Снегирёва, 1977; Галкина, 1977; Вознюк, Олиневич, Галкина, 1976; Бойко,1980).
Таблица 1              Водно-физические свойства выработанных торфяников

Мощность остаточного слоя торфа, см

Слои,
см

Объёмная масса, г/см3

Удельная масса, г/см3

Полная влагоёмкость, % от объёма

Порозность, % от объёма

1*

2

1

2

1

2

1

2


0-25

0,64

0,56

2,20

2,16

76,5

118,5

71,0

74,1

50

25-50

1,45

1,49

2,68

2,63

39,2

41,3

46,0

43,4


0-20

0,22

0,24

1,58

1,58

100,0

106,0

86,1

84,8

50

20-50

1,45

0,64

2,19

2,26

51,2

48,8

79,4

71,7


0-20

0,22

0,24

1,60

1,58

440,0

350,0

86,2

84,8


20-50

0,21

0,29

1,63

1,95

283,0

193,0

87,1

85,2

Примечание. *1 - после выработки, 2 - через три года

Почвы выработанных торфяников характеризуются и ухудшением тепловых свойств. Типичным для них является медленное прогревание весной и быстрое охлаждение при снижении температур воздуха (Застен- ский, 1976). В летний период торфяной слой подвергается резким колебаниям температуры воздуха.
Наблюдения за уровнями почвенно-грунтовых вод (нормой осушения) показали, что при малой мощности остаточного слоя торфа уровни грунтовых вод находятся значительно ближе к дневной поверхности и характеризуются резкими колебаниями. Так, во влажный период на участках с мощностью торфа 50 см уровни грунтовых вод поднимались близко к поверхности с амплитудой колебаний от 10 до 70 см и полностью зависели от количества выпавших осадков. Уровни грунтовых вод на участках с мощным остаточным слоем торфа находились на глубине 70-85 см в течение всего сезона и колебания их были незначительными.
Например, максимальный модуль стока во влажный год составляет 0,746 - 0,766 л/сек с га, тогда как на участке с метровым слоем торфа лишь 0,340 - 0,190 л/сек с га. Объём стока за весенне-летний период на участках с мощностью 25, 50 и 100 см составил соответственно 58,2; 31,2 и 17,1 мм. Это связано с тем, что при увеличении мощности торфа ухудшается водопроницаемость и, следовательно, замедляется водоотдача. Таким образом, чем меньше мощность остаточного слоя торфа выработанного торфяника, тем больше он нуждается в гидромелиоративных мероприятиях. Более интенсивное дренирование отмечается на участках с маломощным слоем торфа (Алексеева, Снегирёва, 1977).
Окислительно-восстановительный режим, химические и биологические свойства. Окислительно-восстановительные условия почв выработанных торфяников изучены слабо. В работах чаще всего приводятся данные одноразовых замеров окислительно-восстановительного потенциала (ОВП).
Так, в профиле только что вышедших из-под добычи выработанных торфяников,, в которых глеевой процесс начинается уже с глубины 40-60 см, ОВП не превышает 200мВ. На хорошо осушенных выработанных торфяниках, где преобладают дерновые процессы, в период глубокого стояния уровней грунтовых вод (до 100 см) ОВП имеет высокие значения (Eh 500-700 мВ). Таким образом, на выработанных торфяниках на смену анаэробным процессам приходят аэробные, которые полностью определяют смещение биологического равновесия в сторону ускорения процессов минерализации торфа.
Роль ботанического состава в трансформации органического вещества. Согласно общей теории трансформации органического вещества скорость его разложения зависит от биохимического состава растительных остатков и ряда внешних факторов. Внешние факторы - гидротермический режим, мощность оставшегося торфяного слоя, гидротехническое воздействие - выше были уже рассмотрены. Рассмотрим роль биохимического состава торфа на процессе трансформации органического вещества. Изменение органического вещества происходит по экспоненциальному закону, например, по С.А. Алиеву (1978)



где Г0 — начальный запас гумуса,
Кг — коэффициент гумификации,
Км — коэффициент минерализации,
РН — поступающая надземная масса,
РК — поступающая корневая масса растительности, t — время.
Если в вышеприведённой формуле ещё не учитывается биохимический состав, то в работах J. Minderman (1968) и F. Bunnel, P. Doroing (1974) в модели трансформации использована сумма экспонент, характеризующих разложение отдельных веществ — сахаров, гемицеллюлозы, лигнинов, фенолов. Таким образом, ботанический состав определяет степень интенсивности и направленность процесса преобразования органического вещества оставшегося слоя торфа.
Л.М. Кузнецова (1968) приходит к выводу, что из низинных торфов быстрее других разлагается древесный, затем травяной. Медленнее минерализуется моховой торф. Органическое вещество верхового торфа состоит преимущественно из углеродных соединений (Ландсберг, 1973): целлюлозы (28%) и лигниноподобных веществ (31%).
Скорость разложения органического вещества, как уже отмечалось выше, зависит от ботанического состава. Потери органического вещества почвы определяются содержанием редуцируемых веществ и лигнина в торфообразователях. Чем больше редуцируемых веществ и меньше лигнина, тем выше степень деградации торфов (Поздняков и др., 2002). Быстрее всего минерализуются осоковые, гипновые и сфагновые торфа. В 1,5-3 раза медленнее разлагаются тростниковые и древесные виды, содержащие в 4-10 раз больше лигнина (Барсуков, 1996; Афанасик с соавт., 1998; Белковский и др., 2000; Инишева, Дементьева, 2000; Бамбалов, 1998; 2001).
В ряде работ (Жмако, Ажоселева, 1937; Ефимов, Лунина, 1985) показано, что освоение торфяников сопровождается накоплением более устойчивых к разложению гумусовых веществ и битумов, а также разрушением и исчезновением углеводов как веществ, наиболее легкоразлагаемых микроорганизмами. Поэтому после трёхлетнего сельскохозяйственного использования торфяной залежи верхового типа содержание легкогидролизуемых веществ в ней уменьшилось в 2 раза относительно целины, а битумов и фульвокислот увеличилось на 30%, гумусовых на 8-14%, общая обуглероженность на 5-8% (Действие удобрений, 1963). На поздних стадиях освоения разрушению подвергаются даже гумусовые вещества и битумы.
Е.И. Синькевич (1997) полагает, что наиболее благоприятные условия для мобилизации азота складываются при значениях C:N в интервале 18 -
24. Такой широкий диапазон изменений обусловлен, прежде всего, различным генезисом торфяных залежей, степенью освоения и климатическими условиями. Известно, что более гумифицированные торфяники (как целинные, так и освоенные) южных регионов имеют более узкое соотношение QN (16-17) по сравнению с менее гумифицированными северными (18-19). С увеличением срока освоения торфяников большое влияние на трансформацию органического вещества оказывает применение агроприёмов. По данным А.Н. Уланова (2005), освоение выработанных торфяников Северо-Востока европейской части России (Кировская область) с применением агромелиорантов сопровождалось фракционной перестройкой органического вещества. Так, например, внесение органических удобрений (навоз, ил и т.д.) в торфяную залежь, сложенную осоковыми, осоковотростниковыми и древесно-осоковыми торфами, увеличило долю почти всех фракций гуминовых кислот, а соотношение Сгк:Сфк увеличилось до 3,6 (с 0,7-1,6 в неосвоенных торфяниках). При глиновании торфяников наличие глинистых минералов способствовало образованию достаточно устойчивых к микробному разложению минерально-гумусовых комплексов, образующих сравнительно прочную структуру.
Таким образом, различные приемы окультуривания выработанных торфяников на первых стадиях их освоения приводят к минерализации легкогидролизируемых веществ и стимулируют процессы гумификации. Однако при длительном сельскохозяйственном освоении наблюдается изменение соотношения между гуминовыми и фульвокислотами, накопленные гумусовые вещества и битумы подвергаются разрушению, наблюдается снижение как валовых запасов азота, так и его легкогидролизируемой фракции. В целом, количество органического вещества снижается, происходит деградация торфяной залежи.
Биологические свойства. Биологическая активность является основным показателем характера и интенсивности процессов трансформации органического вещества почв и включает в себя деятельность микроорганизмов, ферментов и выделение СО2 почвами. Работ, посвященных изучению микробных сообществ выработанных торфяников, а также исследованиям влияния их окультуривания на активность микроорганизмов, сравнительно немного (Широких, 1990; 1994; Широких, Вертоградская, 1992; Уланов, 2005; Инишева и др., 1990; 1997; 2005; Инишева, Белова, 2003; Дырин, Камбалова, 2005).
После окончания добычи торфа на протяжении последующих 5-9 лет торфяники характеризуются низкой биологической активностью (Широких, 1990; Инишева и др., 1997), что обусловлено слабой аэрацией, неустойчивостью водного и теплового режимов, наличием недоокисленных соединений, токсичных для микроорганизмов и растений (Ковалев и др., 1998). С увеличением длительности осушения микрофлора активизируется.
Вместе с тем А.А. Широких (1994) отмечает, что при всех лимитирующих факторах выработанные торфяники обладают относительно высоким пулом микроорганизмов. Запасы микробной биомассы составляют 1,31 т/га.
После выработки торфяной залежи торфяники отличаются высоким содержанием неблагоприятной микрофлоры (масляно-кислые бактерии, денитрификаторы), низкой численностью сапрофитных микроорганизмов, нитрификаторов, отсутствием азотобактера и актиномицетов (Богомазова, 1985; Инишева, Славнина, 1987). В качестве примера в таблице 2 приведена численность микроорганизмов и показатели ферментативной активности в профиле выработанных торфяников Кировской ЛОС, торфяная залежь которых сложена осоковым, тростниково-осоковым и древесноосоковым торфами.
Вместе с тем активностью микрофлоры можно управлять, применяя различные способы окультуривания. По данным А.А. Уланова (2005) уже на следующий год после внесения удобрений (минеральных, органических, сидеральных) и минерального грунта численность почти всех микроорганизмов увеличилась на несколько порядков.
Возросла доля и актиномицетов, вступающих в процессе разложения органического вещества на поздних стадиях как организмов, способных усваивать наиболее трудно разлагаемые вещества. Однако, уже на второй, третий годы происходит заметная стабилизация динамики роста микробного населения.
Таблица 2 Численность микроорганизмов (млн/г) и ферментативная активность в профиле целинных выработанных торфяников (Уланов, 2005)

Глубина, см

Бактерии

нй
Н
1)
Я"
S
S
о
я
S
lt;С

1
О
со
§
а *

’-t
ГЛ
cd
S jz; ? а

я
я
сб' ^
S3 -
Ч
g О
Ч |н
« S

я
ч-
lt;М
S3 g
н $ о Z а U
a s

МПА*

КАА

ТА

0-10

2,0

5,0

0,02

0,6

5,5

5,5

5,5

2,3

10-20

0,06

0,8

-

-

2,4

2,4

4,3

1,2

20-30

-

0,3

-

-

1,5

1,5

4,0

1,2

30-60

2,0

0,8

0,02

-

0,5

0,5

4,0

1,4

60-90

3,0

2,0

-

-

0,9

0,9

1,2

1,0

Примечание: * Численность микроорганизмов соответственно на мясопептонном (МПА), крахмало-аммиачном (КАА), торфяном (ТА) агаре

При сравнении действия мелиорантов на биологическое состояние почвы, находящейся под различными культурами, отмечалась более высокая биологическая активность на участках, где освоение выработанных торфяников начиналось с возделывания однолетних культур. При длительном применении минеральных удобрений наблюдается снижение численности микроорганизмов и биологической активности выработанных торфяников, что объясняют подкислением почвенного раствора, угнетающим действием фторидов и хлоридов.
Что касается целлюлозолитической активности выработанных торфяников Сибири, то следует заметить, что она невысока. Например, в торфяной залежи, сложенной гипновыми торфами целлюлозолитическая активность изменяется в пределах от 0 до 10,2% и в среднем составляет 3,1%. А в торфяной залежи сложенной древесными торфами, характеризующейся лучшими окислительными условиями, пределы изменений целлюлозолитической активности составляют 0-67,1%, при среднем значении 13% (Инишева и др., 2005). Исследования, проведенные на выработанных торфяниках, залежь которых сформирована древесными торфами, показали, что активность целлюлозоразрушающей микрофлоры не увеличивается при внесении в торфяник минеральных удобрений.
Важно отметить тот факт, что целлюлозолитическая активность торфяников может служить интегральным показателем интенсивности трансформации углеродсодержащих органических соединений в торфяной залежи. Так для условий Белоруссии самая высокая целлюлозолитическая активность наблюдается в торфяниках под картофелем: за 30 дней разложение клетчатки составило 36%. В то же время под многолетними травами этот показатель почти в 2,4 раза меньше (15%).
Вместе с тем следует отметить, что результаты, характеризующие влияние окультуривания на биохимическую активность, противоречивы. В зависимости от почвенных и климатических условий окультуривание и, в частности, внесение минеральных удобрений может депрессировать биохимические процессы в торфяной залежи (Ивлева, 1984; Шимко и др., 1994; Широких, 1990). По данным В.Ф. Купревича (1974), Л.И. Инишевой с соавторами (2003) окультуренные торфяники отличаются, как правило, несколько пониженной активностью ферментов по сравнению с целинными. Как предполагают авторы, это объясняется тем, что обогащение окультуренных торфяников доступными для микроорганизмов веществами снижает их активность.
В то же время имеются результаты исследований, согласно которым общая ферментативная активность на старопахотном торфянике значительно выше, чем на вновь осваиваемом. Так, по каталазе и протеазе она может различаться в 1,5-2,0 раза (Уланов, 2005). Действие минеральных удобрений на интенсивность биохимических процессов осушенных торфяников, в том числе и выработанных, может быть незначительным (Олине- вич, 1986; Кузьмина, Михеева, 1987; Белова, 2003) или наоборот выражается в повышении биологической активности (Славнина, Инишева, 1987).
По мере увеличения сроков использования торфяниов и обеднения их органических веществ легкогидролизируемыми формами ферментативная активность изменяется. Так, в первые годы освоения выработанных торфяников наблюдается довольно резкое увеличение активности почвенных ферментов (Артемьева и др., 1980; Потапова, 1997). С увеличением давности освоения, как правило, энзиматическая активность снижается (Ивлева, 1984; Ивлева, Свирновская, 1995; Инишева и др., 2003). Так, например, по данным Н.А. Шимко с соавторами (1994), высокая полифенолоксидазная активность, которая отмечалась в первые пять лет освоения, резко снижалась к 16-му и еще более к 20-му году сельскохозяйственного использования, что свидетельствует о глубоких биохимических изменениях органического вещества торфяной залежи. Таким образом, было установлено, что характер использования осушенных торфяниках существенно влияет на интенсивность процессов трансформации органического вещества.
Согласно данным С.Н. Ивлевой (1992,1994), Д.А. Мусекаева и И.В. Кузьминой (1996) и других авторов самой высокой ферментативной активностью характеризуются торфяники, используемые в севообороте, наименьшей - под многолетними травами. Однако, по данным А.А. Широких и И.А. Вертоградской (1992) двадцатилетний период использования выработанных торфяников Кировской области под многолетние травы привел к увеличению активности ряда ферментов (пероксидазы в 5 раз, уреазы и протеазы в 2-2,5 раза) по сравнению с самозарастающим участком, что указывает на усиление минерализующей деятельности микрофлоры. Вместе с тем активность полифенолоксидазы снизилась в 1,5 - 2,0 раза, что авторы объясняют повышением степени гумификации органического вещества. Вышесказанное свидетельствует о том, что использование торфяников даже исключительно под лугом может лишь притормозить минерализацию органического вещества, но, к сожалению, не гарантирует его сохранение.
Показателем суммарной биологической активности, и, следовательно, интегральным показателем интенсивности трансформационных процессов в торфе является величина выделяемого из торфяного профиля диоксида углерода. По данным Д.С. Орлова с соавторами (2000) основной вклад в выделение СО2 вносит минерализация лабильных компонентов органического вещества, переходящих во фракцию фульвокислот ФК-1а и представленных, главным образом, моно - и олигосахаридами с высокой скоростью обновления углерода. Значительно меньший вклад в суммарную эмиссию СО2 вносит минерализация стабильных компонентов органического вещества - гуминовые кислоты и гумин, что определяется в первую очередь низкой скоростью обновления в них углерода. Поэтому в разных по ботаническому составу торфяниках выделение СО2, характеризующее процесс трансформации органического вещества, изменяется согласно ре-
Л
зультатам исследования от 5,5 до 540 мг СО2/м *час (табл. 3).


Геоморфологи-





Регион

ческое положение, мощность

Вид торфа

Направление

Эмиссия СО2 , мг

Литературный источ-


торфяника,
подстилающие
породы

использования

СО2/м2 * час

ник




озерное проис-

древесный,

многолетние


Донских,

Северо-запад
России

хождение, 1,5 м,

древесносоковый и

травы

124 - 206

1982


пески

осоково-






гипновый





терраса реки

осоковый,

неосвоенные

80

Уланов, 2005

Северо-восток

Быстрицы,

тростниково-

сельскохозяйст-



России

0,7 - 1,5 м*,

осоковый и

венные культу-

20 - 300


пески

древесно
осоковый

ры




Центральная часть России

пойма р.
Пры,
1,0 - 1,5 м,

древесно
травяной

сельскохозяйственные культу-

120 - 183

Зайдельман, Шваров, 2001

пески


ры



ложбина древ-

древесный

многолетние


Влияние


него стока,


травы

166 - 446

сельскохо-


1,0 м*;




зяйст-го ос-


пески




воения, 1995


терраса р.Галка,

гипновый

чистый пар

(34,8-396,0)/

Белова, 2003


3,2 м*;



157,9**


Западная Си-

карбонатные


N100P100K100

(31,2-353,0)/


бирь

глины



175,7



ложбина древ-

древесный

чистый пар

(36,7-400,8)/



него стока,



187,6



1,4 м*,


N100P100K100

(5,5-313,5)/



пески


кукуруза

167,7
(27,5-451,0)/
258,0




древесно-

пар

170

Белковский,



тростниковый

многолетние


Решетник,

Белоруссия

2,5 м,


травы

379

1981

пески

тростниково-

зерновые куль-





осоковый

туры

301


Украина (Во- лынское Пле-

Долина реки Зульня,

древесно-
гипново-

пар
кукуруза

до 350 270 - 540

Клименко,
1990

сье)

2,5 м,

осоковый




пески





Примечание: * - выработанные торфяники; ** - в числителе указаны пределы варьирования, в знаменателе - среднее значение

Результаты по эмиссии СО2 выработанными торфяниками Западной Сибири подтверждаются аналогичными данными, полученными на выработанных торфяниках северо-востока европейской части России, и состав-
Л
ляют в среднем 200 мг СО2/м *час, что отражает по мнению А.А. Широких (1990) слабую напряженность биохимических процессов в торфяной залежи (табл. 3). Только в отдельные экстремально тёплые периоды интенсивность выделения СО2 увеличивалась до экстремальных значений.

Окультуривание значительно повышает скорость продуцирования СО2 торфяниками. При этом влияние окультуривания на эмиссию СО2 более заметно в направлении с севера на юг (табл. 3). Использование торфяников под пропашные культуры увеличивает скорость минерализации органического вещества, что в свою очередь отражается на интенсивности выделения СО2 (Дудченко и др., 1974; Артемьева и др, 1980).
Весьма интересные данные приводят белорусские исследователи. Ежегодная эмиссия СО2 из осушенных, но не используемых выработанных торфяников составляет до 24 т/га в год, что в 1,6- 2,7 раза больше, чем при возделывании зерновых культур и многолетних трав. Это объясняется тем, что на выработанных торфяниках происходит очень незначительное восполнение органического вещества из-за слабого развития растительного покрова (Бамбалов, 1984; Ракович, Бамбалов, 1996, 2004).
С увеличением сроков использования осушенных торфяников (центральная часть России) уменьшается интенсивность образования СО2. Так, на участке, сложенном древесным торфом, при продолжительности использования 30 лет интенсивность эмиссии СО2 оказалась в 8 раз выше по сравнению с контролем (неокультуренный торфяник, залежь которого сложена гипново-разнотравным торфом). На участке, сформированном древесно-разнотравным торфом, при продолжительности использования 60 лет эмиссия СО2 в 5-6 раз выше контроля, а на участке с 90-летним использованием (сложен торфяно-гипновым торфом) она практически не отличалась от контроля (Новиков, 2004; Новиков и др., 2004). Таким образом, с увеличением сроков использования торфяников процесс минерализации постепенно замедляется, но совсем не прекращается.
Минерализация органического вещества - это результат биохимической деятельности различных микроорганизмов, поселяющихся в почвенной толще. По мнению некоторых исследователей (Алексеева, Снегирёва, 1977; Разработка методов ..., 1979; Гордин, Журин, 1963; Кузнецова, Чав- рецова, 1968) глубинные слои торфа, оказавшиеся после выработки на поверхности, не являются почвой, так как в них практически отсутствует микрофлора. Под влиянием кислорода воздуха окисляются вредные соединения, поселяются первые аэробные микроорганизмы, торф оживает. В естественных условиях этот процесс происходит очень медленно, но также определяется генезисом торфяника.
В работах (Горшков, 1969; Гордин, 1968; Кузнецова, 1973; Фёдоров, 1979; Галкина, 1974, Скоропанов, Беленький, Брезгунов, 1976) указывается на слабую нитрификационную способность выработанных торфяников даже при их сельскохозяйственном использовании. Результатом физикохимических и микробобиохимических преобразований является увеличение подвижных форм питательных элементов в остаточном слое торфа выработанных торфяников.
Пищевой режим. Многочисленными исследованиями было доказано, что выработанные торфяники требуют к себе внимания на протяжении всего периода эксплуатации. Они представляют собой слишком ранимую экологическую систему. Одним из условий оптимального состояния выработанных торфяников при их использовании под сельскохозяйственные культуры является периодическое внесение удобрений.
В торфе выработанных торфяников все подвижные элементы питания находятся в минимальных дозах (Трутнев, Иванова, 1963; Ефимов 1972). Однако их предельное содержание в разных по ботаническому составу торфах существенно различается. Эти вопросы рассматриваются в ряде работ (Кузнецова, 1968; Бурак, 1973; Бамбалов, 1984; Фёдоров, 1980), согласно которым плодородие торфяников в значительной степени определяется его ботаническим составом. Так, опыт с овсом на фоне РК, проведённый Л.М. Кузнецовой (1968), показал, что более благоприятным пищевым режимом обладают торфяники, залежь которых сложена осоково- гипновым торфом (в сравнении с гипновым). Ю.П. Бурак (1973), изучая плодородие торфяников, торфяная залежь которых представлена осоководревесными, осоково-травяными и осоково-гипновыми торфами на фоне внесения калия и меди, подтверждает, что наиболее обеспеченными элементами питания являются торфяники, сложенные осоково-древесными торфами, за ними следуют торфяники сложенные травяными торфами.
Широко представлены в литературе работы по изучению фосфатного режима выработанных торфяников (Иванов, 1962; Пацевич, 1980; Синя- гин, 1980). Подвижность фосфора в них определяется содержанием подвижных форм железа. Исследования С.Н. Иванова (1962) доказывают, что наиболее энергично закрепление фосфатов, то есть превращение поверхностно-адсорбционных фосфат-ионов в химические соединения идёт в почвах и торфах с высоким содержанием железа и алюминия. В торфяниках, где фосфатный режим определяется содержанием калия и магния, этот процесс идёт медленно. В них преобладают легкодоступные 1 -2 замещённые фосфаты кальция.
Эффективность фосфорных удобрений на выработанных торфяниках, за исключением вивианитовых торфов, высокая. Исследователи фосфорного режима торфяников утверждают, что положительное влияние фосфорных удобрений заключается не только в том, что фосфор используется для питания растений, но и в содействии накоплению гумуса, увеличении подвижности фосфора почв.
Азотный режим выработанных торфяников имеет первостепенное значение при выращивании сельскохозяйственных культур. Внесение азотных удобрений - необходимое мероприятие для получения высоких урожаев, так как в торфе азот находится в недоступной для растений форме. Азотное питание улучшается не только за счёт азота внесённых удобрений, но и за счёт азота почвы, подвижность которого увеличивается
(Действие удобрений, 1963; Гордин, 1968; Синягин, 1980; Ефимов, Царенко, Шидловская, 1985). Увеличение же подвижности органического азота торфа вследствие усиления процесса его минерализации следует проводить осторожно, так как трансформация азотсодержащих веществ - основа трансформации органического вещества торфа.
Эволюция выработанных торфяников. Окультуривание мелиорированных торфяников является сложным и противоречивым процессом. По мере сельскохозяйственного использования уменьшается содержание органического вещества и азота до величин, характерных для минеральных почв, увеличивается распыленность пахотного горизонта, уменьшаются влагозапасы и так далее, как отмечалось выше. Вместе с тем возрастает содержание подвижных элементов питания, улучшается температурный режим. И все же, негативные изменения преобладают над позитивными (Зайко и др., 1990). Таким образом, по мере сельскохозяйственного использования и в связи со сработкой торфа в процессе эволюции потенциальное плодородие мелиорируемых торфяников снижается.
Из литературных данных следует, что скорость трансформации органического вещества торфов в осушенных торфяных залежах зависит также от широты местности (табл. 4).
Например, в условиях Карелии сработка не превышает 0,6 см в год или 1,5 т/га (Нестеренко, 1999). В то же время в Белоруссии теряется ежегодно 3,0-20,0 т/га и более торфа, а поверхность понижается в среднем на 1-3 см в год (Зайко и др., 1990; 2002). Минимальные потери органического вещества наблюдаются под многолетними травами. Наибольшая сработка торфа отмечается под пропашными культурами и почти половина потерь приходится на эрозию.
На основании проведенных исследований Б.С. Масловым (2002) предлагаются следующие величины допустимой осадки и сработки торфа: в период времени 6 -30 лет со времени осушения среднегодовая сработка торфа под травами составляет 0,30 см/год и 0,72 см/год под другими культурами. А в период времени 6- 50 лет после осушения соответственно - 0,22 и 0,55 см/год.
Согласно исследованиям белорусских ученых (Мееровский с соавторами, 1999) сочетание различных методов эволюционного прогноза (рас- четно - картографический, расчетный, в ландшафтах - аналогах и др.) позволяет определить ориентировочное время эксплуатации торфяной залежи до полного ее исчезновения. Долговечность метрового слоя торфа мощных торфяников под зерновыми составляет 170 лет, в севообороте - 300 лет, под лугом не менее 600 лет (Лиштван, Ярошевич, 2001). На маломощных торфяниках эти процессы происходят быстрее.
Срок эксплуатации торфяников с мощностью менее 100 см составляет не более 30-50 лет (Зайко и др., 2000). При использовании торфяников под зерновые и особенно пропашные культуры слой торфа в 1-1,5 м полностью минерализуется за 70-80 лет.
Таблица 4 Ежегодная сработка органического вещества осушенных торфяников

Регион

Сроки использования торфяников (годы)

Направления использования торфяников

Сработка ОВ

Литературный
источник

т/га в год*

см/год

Европейский север (Карелия)

-

-

3 - 8

-

Синькевич,
1997

6 - 7 лет

многолетние травы

-

3,0 - 4,0

Ларионова,
2004

спустя 10 лет

многолетние травы

-

1,5 - 2,0

-

с/х культуры

1,5

0,6

Нестеренко,
1999

Северо-восток европейской части России (Кировская ЛОС)

-

многолетние травы*

2,4

-

Уланов, 2005

-

пропашные культуры

5,2

-

63

многолетние травы в пропашном режиме

-

~0,1

63

полевые культуры

-

3,5 - 3,9

Центральная часть России

25

многолетние травы

1,9

-

Маслов и др., 1996

25

пропашные культуры

4,4

-

5

травы

5 - 7

-

Томин, 2004

5

пропашные культуры

10- 12

-

5

многолетние травы

-

1,0 - 1,3

5

лугово-кормовой
севооборот

-

1,3 - 1,8

5

овоще-кормовой
севооборот

-

2,2

Белоруссия

-

многолетние травы

3 - 4

-

Уланов, 2005

-

зерновые культуры

5 - 7

-

-

пропашные культуры

9 - 11

-


с/х культуры

3 - 20


Зайко и др., 1990;2002

Примечание. * - выработанные торс

яники

Таким образом, осушенные торфяники являются экологически неустойчивыми, их унаследованные свойства не соответствуют новым условиям функционирования и подвержены изменениям и эволюции. Эволюция осушенных торфяников идет в направлении незаболоченных зональных почв. Конечной стадией эволюции являются почвы, соответствующие их водному режиму (Зайко и др., 2002).
Н.Н. Бамбалов (2000) предлагает в биоклиматических условиях умеренного пояса выделить четыре стадии антропогенной эволюции торфяников. Первая из них длится до тех пор, пока в почвенном профиле сохраняется обособленный торфяной горизонт из нескольких генетически различных слоев, либо из одного пахотного. Вторая стадия - органо-минеральная почва (25- 30% органического вещества) - начинается с момента начала припахивания подстилающей породы. Третья - минеральная остаточноторфяная (14-15% органического вещества) - начинается, когда не представляется возможным определение ботанического состава торфа. Четвертая - минеральная, окультуренная. В этой стадии органическое вещество болотного генезиса разрушено полностью. Эта, так называемая, «климакс- ная» стадия может продолжаться неопределенно длительное время. По мнению Р.С. Трускавецкого с соавторами (1998) создание высокоплодородных почв на месте полностью сработанных торфяников возможно лишь при очень высоком агрофоне.
Согласно белорусским исследователям (Зайко и др., 1990; 2002) торфяники с мощной торфяной залежью в результате сработки постепенно превращаются в среднемощные, маломощные, торфяно и торфяно- глееватые, антропогенные почвы (постторфяные) минеральные разной степени гумусированные. При неглубоком уровне болотных вод (40 - 80 см) эволюция торфяников завершается формированием довольно плодородных дерново-глееватых и перегнойно-глееватых почв. При глубоком уровне болотных вод конечной стадией их развития являются минеральные почвы, близкие к дерново-подзолистым незаболоченным.
В выработанных торфяниках, где рекультивация не проводилась или оказалась недостаточной, почвообразовательный процесс может осуществляться по двум направлениям. На участках, где субстрат хорошо аэрирован и быстро минерализуется, формируются почвы, близкие по свойствам к осушенным торфяникам. На участках, где остаточный слой торфа переувлажнен и подвергается затоплению, возможна реставрация почвы в результате вторичного заболачивания (Смеян и др., 1990).
На рекультивированных выработанных торфяниках Урала при оптимальном осушении с высокой агротехникой и внесением минеральных удобрений на минеральных обнажениях развивается дерновый процесс, и почвообразование идет в направлении формирования дерново-глеевых луговых почв. На мощном остаточном торфе формируются торфяноперегнойные почвы. Но и на рекультивированных выработанных торфяниках могут развиваться оглеение и заболачивание по трем причинам: при недостаточном осушении, при переуплотнении почвы техникой во время сенокоса и уборки витаминно-травяной муки по сырой траве, при выпасе скота по сырой почве. При этом заболачивание рекультивированных площадей протекает намного интенсивнее естественного процесса, а удобрения стимулируют рост болотной растительности (Накаряков, Смирнов, 2002).
А.И. Кудрячев (1982) показал, что в течение 10 и более лет при соблюдении агромероприятий на торфяниках с мелкой залежью торфа можно получать на сенокосах 4,5 - 5,5, а на пастбищах 6,0 -7,0 тыс. к. ед./га, со средней и глубокой залежью соответственно 5,0 - 6,5 и 8,0 -10,0 тыс. к. ед./га. Максимальной продуктивностью обладает травосмесь из 2-3 злаковых и 3-4 бобово-злаковых компонентов. Наиболее оптимальным является состав травосмеси на основе костра безостого (60%).
Многочисленные исследования показывают, что в Европейской части России при внесении удобрений продуктивность выработанных торфяников существенно увеличивается. Так, на маломощных выработанных торфяниках (20-50 см) при внесении удобрений дозой Ni20P60K90 на четвёртый год было получено 81 - 93 ц/га сена многолетних трав (Алексеева, Снегирёва, 1977). Даже на верховых выработанных торфяниках при внесении минеральных удобрений можно получить 335 ц/га зелёной массы покровных культур, а затем 77-93 ц/га сена многолетних трав.
Исследования В.Н. Ефимова, В.П. Царенко и др. (1985) показали, что первый укос трав формируется преимущественно за счёт азота удобрений (до 58%), травы второго укоса используют в основном азот почвы. Поэтому при его недостатке очень эффективна подкормка трав после первого укоса. Всего на формировании урожая используется 47- 60% азота удобрений, 8-22% закрепляется в почве (химически связывается органическим веществом и поглощается микроорганизмами), 22-30% азота теряется газообразно. Увеличение дозы азотных удобрений ведёт к накоплению минерального азота в нитратной форме независимо от формы удобрений (Фёдоров, 1979).
Краткий анализ работ по вопросам выработанных торфяников показывает, что их исследование в основном касается европейской части России, что закономерно, так как добыча торфа на этой территории активно велась уже с 20-х годов XX века. В Западной Сибири добыча торфа началась в 80 - 90-х годах и обширных исследований выработанных торфяных месторождений не проводилось. Вместе с тем, природные особенности Западно-Сибирской низменности, способствующие активному заболачиванию территории, предопределяют иную эволюцию торфяников. Наиболее наглядно это можно проследить при стационарном изучении режимов торфяников в процессе их использования. Но прежде необходимо составить мнение о состоянии выработанных торфяников Западно-Сибирской низменности, поэтому в следующей главе приводится характеристика выработанных торфяников Западной Сибири и более подробно Томской области.
<< | >>
Источник: Инишева Л.И., Аристархова В.Е., Порохина Е.В., Боровкова А.Ф.. Выработанные торфяные месторождения, их характеристика и функционирование. 2007

Еще по теме Свойства и режимы выработанных торфяников:

  1. РЕЖИМ ПОЧВЕННО-ГРУНТОВЫХ ВОД ОСУШЕННЫХМЕЛКИХ ТОРФЯНИКОВ
  2. Инишева Л.И., Аристархова В.Е., Порохина Е.В., Боровкова А.Ф.. Выработанные торфяные месторождения, их характеристика и функционирование, 2007
  3. ОЦЕНКА ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГООСВОЕНИЯ ВЫРАБОТАННЫХ ТОРФЯНИКОВВ ОРЕХОВО-ЗУЕВСКОМ РАЙОНЕ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
  4. КРИТЕРИИ ВЫДЕЛЕНИЯ ВЫРАБОТАННЫХ ТОРФЯНЫХМЕСТОРОЖДЕНИЙ ДЛЯ ПОВТОРНОГО ЗАБОЛАЧИВАНИЯ
  5. ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ МИЦЕЛИЯ И СПОР ГРИБОВ В ТОРФЯНИКАХ
  6. ХИМИЧЕСКИМ СОСТАВ ТОРФЯНИКОВ И СНЕГАЮЖНОГО ПРИБАЙКАЛЬЯ КАК ПОКАЗАТЕЛЬТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
  7. РЕКУЛЬ ТИВАЦИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕВЫРАБОТАННЫХ ТОРФЯНИКОВ
  8. 6-4* Наследуется не свойство, а разнообразие свойств
  9. МОДЕЛЬ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭМИССИЙ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ НА ТОРФЯНИКАХ Н. В. Лещинская, T. Д. Ярмошук, A. Тиле, M. Mинке, В. А. Рыжиков
  10. ТОРФЯНИКИ ЮЖНОГО ПОБЕРЕЖЬЯ ОЗ.БАЙКАЛ: МИКРОФЛОРА ИБИОХИМИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
  11. ВЛИЯНИЕ АЭРАЦИИ И ТЕМПЕРАТУРЫ НА СТРУКТУРУИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ МИКРОБНЫХ КОМПЛЕКСОВВЕРХОВОГО ТОРФЯНИКА (МОДЕЛЬНЫЕ ОПЫТЫ) А.              В. Головченко, Т. Г. Добровольская, О. С. Кухаренко, Т. А. Семёнова, О. Ю. Богданова, Д. Г. Звягинцев
  12. , Водный режим
  13. 5.3. НАРУШЕНИЕ РЕЖИМА КОРМЛЕНИЯ