Деградация мелиорируемых торфяных почв на объектах осушения Зайдельман Ф.Р.
реклама
Деградация мелиорируемых торфяных почв на объектах осушения Зайдельман Ф.Р. Факультет почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова Москва, 2015 В зоне избыточного увлажнения на территории средней и южной тайги Российской Федерации одним из наиболее эффективных объектов мелиорации являются торфяные почвы низинных болот. В естественном состоянии торфяные почвы способны к постоянному росту за счет накопления органической массы растений – торфообразователей в поверхностных горизонтах. Скорость накопление торфа в средней и южной тайге составляет 1-2 мм в год . После осушения в результате сброса воды и понижения уровня грунтовых вод происходит уменьшение теплоёмкости органогенных почв , их теплопроводности и резкое усиление аэрации всего профиля. Органогенные почвы после осушения глубже и длительнее промерзают , поэтому их рассматривают как «холодные» почвы. В высоких широтах европейской России и в Сибири длительное наличие мерзлоты в торфяных почвах неглубоко от дневной поверхности является фактором торможения темпов разложения органического вещества торфяных почв. По данным И.И. Логинова скорость биохимического разложения в Барабинской низменности составляет 1-1,2 мм в год. Напротив , в условиях южной тайги и в лесостепи Европейской России при самотёчной системе осушения разложение торфа протекает весьма интенсивно – со скоростью 2-3 см в год. Поэтому метровая толща торфа может быть сработана за короткий период -40-50 лет. Реальные темпы сработки могут быть ещё быстрее, так как использование осушаемых торфяных почв сопровождается ветровой эрозией и пожарами. В условиях мягкого и влажного субтропического климата разложение торфа приобретает катастрофический характер, его темпы составляют 5-12 см в год. На протяжении жизни одного поколения исчезает мощная толща осушаемых торфяных почв, накопленная на протяжении многих веков, на создание метровой толщи которой в естественных условиях потребовалось более 1000 лет. Быстрая сработка торфяных почв приводит к тому, что на осушаемых массивах на дневную поверхность выходит подстилающая торф минеральная порода. Если такой породой оказывались суглинки или глины, то их верхние слои, перемешанные с остатками торфа , становятся плодородными субстратами и в дальнейшем успешно используятся в сельскохозяйственном производстве. Однако на значительных пространствах болотные массивы приурочены к сильно оглеенным практически бесплодным кварцевым флювиогляциальным или древнеаллювиальным пескам и супесям. Нередко под слоем торфа могут залегать карбонатные отложения, образованные луговым мергелем, луговой известью или карбонатным сапропелем. На таких субстратах осложнено ведение сельского и лесного хозяйств. В этой связи рассмотрим факторы деградации торфяных осушаемых почв полесских ландшафтов. В 60-е годы 20 столетия был предложен новый способ дренажа торфяных почв, получивший название - глубокое осушение низинных болот. Особенно опасным оказалось его использование в южной тайге и лесостепной зоне европейской России.. Этот способ осушения направлен на отрыв капиллярной каймы от зеркала грунтовых вод системой глубоких каналов (до 5м). Органогенные почвы в этом случае оказываются в условиях интенсивного иссушения. Следствием такой «мелиорации» было ускорение темпов разложения органического вещества почв, усиление их ветровой эрозии и пожары на значительных площадях. Способ глубокого осушения низинных болот имел и другие опасные экологические последствия для окружающей природной среды, биоты и человека. Так , в частности, ускоренное разложение торфа вызывало поступление в грунтовые воды значительных масс нитратов, ефтрофирование водотоков и водоёмов, понижение базиса эрозии, обезвоживание значительных территорий. Результаты не замедлили сказаться. Через 12-15 лет после завершения строительства мелиоративных систем глубокого осушения на площади более 200 тыс. га произошла полная сработка органогенных почв. Возникли новые почвоподобные малоплодородные песчаные образования - глеезёмы (пирозёмы). В начале 70-годов самотёчное глубокое осушение низинных болот было признано опасным и в дальнейшем не применялось на территории России. Вместе с тем анализ истории возникновения этого способа осушения и его применения свидетельствует о том ,что каждый способ мелиорации почв эффективен и целесообразен только тогда, когда он адекватен их генетическим особенностями и условиям земледелия. Любое нарушение этого условия приводит к опасным деградационным изменениям или уничтожению торфяных почв. Можно ли исключить стремительную сработку торфяных почв и их уничтожение? По нашему мнению такая возможность существует. Это прежде всего отказ от применение глубокого осушения и широкомасштабное пескования. В настоящее время используют три способа пескования.Это ,во-первых, смешанная ( или северная ) культура земледелие. Она заключается в том, что на поверхность осушенного болота вносят песок или суглинок и перемешивают его с торфом при обработке. Способ направлен на улучшение температурного режима почв, их физических и химических свойств. Он впервые начал применяться в северных странах Европы – в Германии, Швеции, Норвегии, Финляндии, Дании. Сравнительно небольшие добавки песка или суглинка (от 200 до 600 т/га ) способствуют существенному увеличению урожая зерновых, многолетних трав, картофеля и других культур, повышению температуры торфяных почв. Во-вторых, это покровная (насыпная или римпауская) культура земледелия на осушаемых торфяных почвах. Впервые эта культура была внедрена в практику в Саксонии в 1862 году землевладельцем Римпау. Его предложение заключалось в том , что поверхность осушаемой торфяной почвы перекрывалась слоем песка или суглинка мощность 14-16 см. Затем один раз осуществлялась припашка небольшого слоя (2-3см) торфа подпахотного горизонта. В дальнейшем в этот вновь созданный горизонт вносили известь, органические и минеральные удобрения. Этот способ получил широкое распространение В Западной Европе. Очевидно, процесс формирования верхнего песчаного пахотного горизонта весьма дорог. Но он быстро окупается ( через 2-3 года) дополнительным урожаем. Кроме того продолжительность последействия этого эффективного агромелиоративного мероприятия остаётся неопределённо долгой. Насыпная римпаусская культура земледелия имеет и другие преимущества. Так, резко повышается несущая способность почв , улучшаются условия работы сельскохозяйственной техники, снижается или полностью исключается угроза пожаров, сокращается опасность эрозии. Покровная культура существенно снижает вынос с полей органической массы торфа с урожаем. Римпауская покровная культура может быть использована для возделывания не только трав, но и некоторых полевых культур . В северных регионах Европы в покровную культуру земледелия вовлечены многие сотни тысяч гектар осушаемых торфяных почв. В России опыт использования торфяных почв в покровной культуре в производственных условиях пока практически почти повсеместно отсутствует. Покровная культура земледелия на осушаемых торфяных почвах Кукуруза на покровной культуре осушаемых торфяных почв. В центре – профессор Р.Эггельсманн. Земля Северный Рейн – Вестфалия. Район г.Бремен Третья культура пескования получила название - немецкая смешаннослойная песчаная культура осушаемых торфяных почв Этот вид культуры осушаемых торфяных почв применяют в тех случая, когда мощность торфяной толщи составляет от 0,5 до 2,4 м. В настоящее время этот способ агромелиорации получил значительное распространение в Германии, Дании и в Голландии. Он предусматривает обработку осушаемых торфяных почв специальным плугом конструкции инженера Вильгельма Оттомайера. Его особенностью является мощный лемех и удлиненный 5 метровый винтовой отвал, которые обеспечивают разворот пласта под углом 45 градусов и установку чередующихся слоев песка и торфа. Одновременно при этом в верхней части профиля формируются песчаный горизонт, мощность которого составляет около 16-18 см. Такие конструкции исключают возможное переуплотнение поверхностных горизонтов и возможный застой влаги. Пирогенная деградация осушаемых торфяных почв В последние десятилетия пирогенная деградация торфяных почв получила широкое распространение не только на самотёчных осушительных системах, но и на польдерах, где , казалось –бы, существуют достаточно благоприятные условия для рационального регулирования водного режима. Причина повсеместного пирогенного уничтожения осушаемых торфяных почв на самотёчных системах , а также на польдерах обусловлены прежде всего условиями их эксплуатации в настоящее время. На польдерах в значительной мере стараниями населения вышли из строя насосы и энергосиловые установки, снято необходимое электрооборудование, ушли квалифицированные мастера. Системы утратили возможность активно регулировать уровней грунтовых вод. Что касается несовершенных самотёчных систем , то они по определению такой возможностью не обладали изначально. Поэтому как только происходил отрыв капиллярной каймы от нижней границы торфяной залежи ( обычно в конце июля – начале августа ), так немедленно начинаются опустошительные пожары, приводящие в конечном итоге к выгоранию торфяных горизонтов до минерального дна болота. Рассмотрим развитие этого процесса на примере польдерной осушительнооросительной системы «Макеевский мыс». Польдер расположен в пойме р.Пры в Спас-Клепиковском районе Рязанской области. Массив образован низинными осоково-тростниковыми торфяными среднемощными почвами на площади 2000 га. Система построена в начале 70-х годов, использовалась для производства зерна, картофеля, овощей и многолетних трав. На территории польдера было три пожара. Последний произошёл в 2007 году, он привёл к полному выгоранию органогенных почв на всей территории мелиоративной системы. В настоящее время система практически не используется в сельскохозяйственном производстве. Общий вид польдера «Макеевский мыс» Возгорание осушаемых торфяных почв польдера «Макеевский мыс» Поверхность пирогенно-перегнойных образований, выгоревших до минерального дна торфяных массивов Профиль пирогенно-перегнойного песчанного образования Зола на поверхности пирогенно -перегнойного песчаного образования Торфяная низинная древеснотростниковая среднемощная почва. Польдер «Макеевский мыс» Углистые гранулы на поверхности пирогенно-песчаных образований Пирогенно –песчаное образование, возникшее после полного сгорания маломощных торфяных почв. Пирогенно-древесно-песчаное образование Полынные ассоциации приурочены к пирогенно-песчаным образованиям, с глубоким залеганием грунтовых вод.Они отличаются низким кормовым достоинством Вейниковые ассоциации распространены на пирогенно-перегнойно-песчанных образованиях.Они отличаются средним кормовым качеством.Однако здесь из-за близких грунтовых вод невозможна механизированная уборка сена. Последняя осуществляется только ручным сенокошением. Возможна –ли устойчивая система земледелия в таких условиях?Да ,возможна,но при этом необхолимо учитывать четыре следующих требования. Естественная травянистая растительность в постпирогенный период 1. На переднем плане – полынь 2.на заднем плане –вейник. Условия устойчивого эемледелия на осушаемых торфяных низинных почвах и их целесообразное использование Они заключаются в следующем: Осушаемые торфяные почвы могут вовлекаться в сельскохозяйственное использование только в условиях: 1.Замены односторонних самотёчных систем осушения на системы двустороннего регулирования водного режима. 2.Принципиальное изменение характера использования осушаемых торфяных почв. Замена пропашных культур многолетними травами или залужением, превращением этих территорий в зелёные кормовые угодья для развития главным образом интенсивного животноводства. 3. Внесения органических, минеральных удобрений и микроудобрений, запашки пожнивных остатков, известкование. 4. Применения покровной римпауской ( насыпной ) песчаной культуры земледелия или немецкой смешаннослойной песчаной культуры. Если все эти условия не будут выполнены, торфяные почвы в течении весьма короткого периода после осушения исчезнут в результате ускоренного биохимического разложения органического вещества торфа, его эрозии и сгорания при пожарах . Спасибо за внимание!
