Изменение массы торфа в процессе его разложения на болотах

Ñèáèðñêèé ýêîëîãè÷åñêèé æóðíàë, 3 (2010) 445–451
ÓÄÊ 543.8
Èçìåíåíèå ìàññû òîðôà â ïðîöåññå åãî ðàçëîæåíèÿ
íà áîëîòàõ Ïîëüøè è Çàïàäíîé Ñèáèðè
Í. Ã. ÊÎÐÎÍÀÒÎÂÀ, Ñ. Â. ØÈÁÀÐÅÂÀ
Èíñòèòóò ïî÷âîâåäåíèÿ è àãðîõèìèè ÑÎ ÐÀÍ
630099, Íîâîñèáèðñê, óë. Ñîâåòñêàÿ, 18
E-mail: [email protected]
ÀÍÍÎÒÀÖÈß
Ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ïîëåâîãî ýêñïåðèìåíòà ïî äåñòðóêöèè òîðôà â òîðôÿíûõ çàëåæàõ áîëîò Çàïàäíîé Ñèáèðè è Ïîëüøè. Âûÿâëåíî äâà îñíîâíûõ ôàêòîðà, âëèÿþùèõ íà äèíàìèêó ìàññû
òîðôà: ïîëîæåíèå â ðåëüåôå è ó÷àñòèå ïîäçåìíûõ îðãàíîâ òðàâÿíèñòûõ ðàñòåíèé.  ðÿìå, ïîâûøåííîì áîëîòíîì ìèêðîëàíäøàôòå, â âåðõíåì ñëîå òîðôà ïîëó÷åíû ìàêñèìàëüíûå çíà÷åíèÿ ïîòåðè ìàññû òîðôà, â íèæíåì ñëîå ïîòåðè ìèíèìàëüíûå. Âî âñåõ òîïÿíûõ ýêîñèñòåìàõ, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ
ïîíèæåííûìè ìèêðîëàíäøàôòàìè, íà ðàçíîé ãëóáèíå ïîëó÷åíû ñõîäíûå çíà÷åíèÿ ïîòåðü ìàññû òîðôà.  áîëîòíûõ ýêîñèñòåìàõ ñ áîëüøèì ó÷àñòèåì òðàâ â ôèòîöåíîçå çàïàñ òîðôà â âåðõíåì ïîëóìåòðîâîì ñëîå çàëåæè ïîïîëíÿåòñÿ îòìèðàþùèìè ïîäçåìíûìè îðãàíàìè ðàñòåíèé.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: âåðõîâîå áîëîòî, äåñòðóêöèÿ, òîðô, ñòåïåíü ðàçëîæåíèÿ òîðôà, æèâûå ïîäçåìíûå îðãàíû ðàñòåíèé.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ âåðõîâûå áîëîòíûå
ýêîñèñòåìû àêòèâíî èññëåäóþòñÿ â ñâÿçè ñ
èõ ðîëüþ â ãëîáàëüíîì öèêëå óãëåðîäà. Ðàçëîæåíèå ðàñòèòåëüíûõ îñòàòêîâ ÿâëÿåòñÿ
ñîñòàâíîé ÷àñòüþ êðóãîâîðîòà âåùåñòâ â áîëîòíûõ ýêîñèñòåìàõ. Äåñòðóêöèÿ ðàñòèòåëüíîãî âåùåñòâà èçó÷åíà íåäîñòàòî÷íî, èìåþòñÿ çíà÷èòåëüíûå ðàñõîæäåíèÿ â ïîëó÷àåìûõ
ðåçóëüòàòàõ ïðè äåñòðóêöèè îäíîãî è òîãî
æå âèäà [1–4]. Áîëüøàÿ ÷àñòü ðîññèéñêèõ è
çàðóáåæíûõ ðàáîò ïîñâÿùåíà èçó÷åíèþ áîëîò Êàðåëèè è Êàíàäû [1, 5–8], â ýòèõ ðàáîòàõ ïîêàçàíî, ÷òî ñôàãíû ðàçëàãàþòñÿ çíà÷èòåëüíî ìåäëåííåå, ÷åì ñîñóäèñòûå ðàñòåíèÿ.  òî æå âðåìÿ ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî ëèøü 10–
16 % îò ÷èñòîé ïåðâè÷íîé ïðîäóêöèè áîëîò,
ãäå îñíîâíûå ïðîäóöåíòû – ñôàãíû, ó÷àñòâóåò â òîðôîîáðàçîâàíèè, à îñòàëüíîå ìèíåðàëèçóåòñÿ [1, 9].
Êîðîíàòîâà Íàòàëüÿ Ãåííàäüåâíà
Øèáàðåâà Ñâåòëàíà Âàñèëüåâíà
Äàííûå ïî ðàçëîæåíèþ òîðôà ïîëó÷åíû
â îñíîâíîì â ìàòåìàòè÷åñêèõ ìîäåëÿõ, è ýòè
îöåíêè íèçêè. Ïðè ïîñòðîåíèè ìîäåëåé ïîëàãàåòñÿ, ÷òî îñíîâíîå ðàçëîæåíèå ðàñòèòåëüíîãî ìàòåðèàëà ïðîèñõîäèò â âåðõíåì àýðîáíîì òîðôÿíîì ñëîå, à íèæå óðîâíÿ áîëîòíûõ
âîä (ÓÁÂ) èíòåíñèâíîñòü äåñòðóêöèè êðàéíå
çàìåäëåíà [9]. Â ìîäåëè äèíàìèêè òîðôà âåðõîâûõ áîëîò, ïîñòðîåííîé Frolking ñ ñîàâò. [10],
ïîêàçàíî ó÷àñòèå ïîäçåìíûõ îðãàíîâ ñîñóäèñòûõ ðàñòåíèé â òîðôîîáðàçîâàíèè. Åñòü ëèøü
íåáîëüøîå ÷èñëî ðàáîò, ãäå ìèíåðàëèçàöèÿ
òîðôà èçó÷àëàñü â ëàáîðàòîðíûõ è ïîëåâûõ
èññëåäîâàíèÿõ [11, 12]. Â ýòèõ ðàáîòàõ ñêîðîñòü ìèíåðàëèçàöèè òîðôà îïðåäåëÿëàñü ïî
ýìèññèè óãëåêèñëîãî ãàçà, îíà ñîñòàâèëà 59–
140 ìêã óãëåðîäà íà 1 ã òîðôà â äåíü [11].
Öåëü äàííîé ðàáîòû – îïðåäåëèòü èçìåíåíèå ìàññû òîðôà ïðè åãî ðàçëîæåíèè
âûøå è íèæå óðîâíÿ áîëîòíûõ âîä â ïîëåâîì ýêñïåðèìåíòå íà áîëîòàõ Ïîëüøè è Çàïàäíîé Ñèáèðè.
""#
áîëîòíîì êîìïëåêñå íà ãëóáèíó 5–10 è 25–
30 ñì îò ïîâåðõíîñòè ñôàãíîâîãî ïîêðîâà â
òîïÿíûõ ýêîñèñòåìàõ. Íà ðÿìå çàêëàäêà ñäåëàíà ñ ó÷åòîì íàíîðåëüåôà: íà ãëóáèíó 5–
10 ñì íà êî÷êàõ è 25–30 ñì â ìåæêî÷üÿõ. Íà
áîëîòå Ïàëüìèðà îáðàçöû òîðôà çàêëàäûâàëè íà ãëóáèíó 25–30 è 55–60 ñì, ïîñêîëüêó
â ãîä çàêëàäêè áîëîòíûå âîäû ñòîÿëè íèçêî.
Çàêëàäêà îáðàçöîâ òîðôà ïðîâîäèëàñü ñ 11
ïî 15 èþíÿ 2006 ã. íà Áàê÷àðñêîì áîëîòå è
8 àâãóñòà 2006 ã. íà áîëîòå Ïàëüìèðà. Îòáîð
ïðîá ïðîèçâîäèëñÿ â Ïîëüøå ÷åðåç 0,5; 1,5;
2,7; 9,6 è 12 ìåñ., íà Áàê÷àðñêîì áîëîòå –
÷åðåç 0,5; 1,5; 2,5; 3,7; 12 è 27 ìåñ. â ïîâòîðíîñòè 5–8 øò. Èç ïðîá âûáèðàëè æèâûå êîðíè è êîðíåâèùà, ïðîðîñøèå â òîðô îò ðàñòóùèõ òðàâ è êóñòàðíè÷êîâ. Ôðàêöèè êîðíåé
è òîðôà áåç êîðíåé îòäåëüíî âûñóøèâàëè è
âçâåøèâàëè.  ìåñòàõ çàêëàäêè ïðîá óñòàíàâëèâàëè äàò÷èêè òåìïåðàòóðû, êîòîðûå ôèêñèðîâàëè åå øåñòü ðàç â ñóòêè.
ÎÁÚÅÊÒÛ È ÌÅÒÎÄÛ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß
 Çàïàäíîé Ñèáèðè èññëåäîâàíèå ïðîâîäèëîñü â áîëîòíûõ ýêîñèñòåìàõ Áàê÷àðñêîãî
áîëîòíîãî êîìïëåêñà, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ÷àñòüþ Áîëüøîãî Âàñþãàíñêîãî áîëîòà, â Ïîëüøå – íà áîëîòå Ïàëüìèðà [13]. Õàðàêòåðèñòèêà îáúåêòîâ ïðèâåäåíà â òàáë. 1. Íà Áàê÷àðñêîì áîëîòå ïàðàëëåëüíàÿ çàêëàäêà îáðàçöîâ òîðôà ñäåëàíà â òðåõ áîëîòíûõ ýêîñèñòåìàõ: òðàíçèòíîé ìåçîîëèãîòðîôíîé òîïè
(äàëåå “òîïü”), êðàåâîé, ïåðåõîäíîé ê ðÿìó
÷àñòè ýòîé òîïè (äàëåå “êðàé òîïè”) è íà ðÿìå.
Òîïÿíûå ýêîñèñòåìû ÿâëÿþòñÿ ïðåäñòàâèòåëÿìè ïîíèæåííûõ áîëîòíûõ ìèêðîëàíäøàôòîâ, ðÿì – ïðåäñòàâèòåëåì ïîâûøåííîãî
ìèêðîëàíäøàôòà.
 êàæäîé èç äàííûõ ýêîñèñòåì èçâëå÷åí
áîëüøîé ìîíîëèò òîðôà ñ ãëóáèíû 40–60 ñì.
Òîðô ïåðåáèðàëè âðó÷íóþ äëÿ óäàëåíèÿ
êðóïíûõ îáúåêòîâ: êîðíåâèù, êóñî÷êîâ äðåâåñèíû è ò. ï. Çàòåì êàæäûé âèä òîðôà âûñóøèâàëè â ñóøèëüíîì øêàôó ïðè òåìïåðàòóðå 80 °Ñ. Îáðàçöû òîðôà ïîìåùàëè â êàïðîíîâûå èëè íåéëîíîâûå ìåøî÷êè ñ ðàçìåðîì ÿ÷åè 0,2–0,3 ìì ïî 2 ã.
Ìåøî÷êè ñ òîðôîì ïîìåùàëè âûøå è
íèæå óðîâíÿ áîëîòíûõ âîä: íà Áàê÷àðñêîì
ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ È ÈÕ ÎÁÑÓÆÄÅÍÈÅ
Ïðîãðåâàíèå òîðôÿíîé çàëåæè çà ëåòíèé
ïåðèîä. Áîëîòî Ïàëüìèðà ïðîãðåâàëîñü ëó÷øå Áàê÷àðñêîãî (òàáë. 2), ãäå íà áîëüøîé
ãëóáèíå (60 ñì) ñðåäíÿÿ òåìïåðàòóðà â èþíå
Ò à á ë è ö à 1
Õàðàêòåðèñòèêà îáúåêòîâ èññëåäîâàíèÿ
Ïàðàìåòð
.
Ïîëüñêîå áîëîòî,
54° ñ. ø. 23° â. ä
Çàïàäíî-ñèáèðñêîå áîëîòî, 56° ñ. ø. 82° â. ä.
Òîïü
Äîìèíèðóþùèå âèäû
Sðhagnum fallax,
Êðàé òîïè
Ðÿì
Sðhagnum fallax,
Ìî÷àæèíû – Sðhag-
Carex rostrata
num fallax, Eriop-
Chamaedaphne ca-
tum, Chamaedaphne
horum vaginàtum;
lyculata, Pinus syl-
calyculata, Betula sp.
êî÷êè – Sðhagnum
vestris
Erioðhorum vaginà-
Sðhagnum fuscum,
angustifolium, Chamaedaphne calyculata
Ïðîåêòèâíîå ïîêðû-
90
80
30
5
1,35
1,5–2,0
1,5–2,0
2,0
45–60
20–30
10–15
5–10
òèå òðàâ, %
Ãëóáèíà òîðôà, ì
Ñòåïåíü ðàçëîæåíèÿ
òîðôà íà ãëóáèíå
40–60 ñì, %
Áîòàíè÷åñêèé ñîñòàâ
Îñòàòêè S. fallax,
Îñòàòêè S. fallax,
Îñòàòêè S. fallax,
Îñòàòêè S. fuscum,
òîðôà íà ãëóáèíå
îñòàòêè Er. vaginà-
îñòàòêè C. rostrata,
æèâûå êîðíè
æèâûå êîðíè
40–60 ñì, %
tum, æèâûå êîðíè
æèâûå êîðíè è êîð-
Er. vaginàtum
êóñòàðíè÷êîâ
Er. vagin atum
íåâèùà C. rostrata
""$
Ò à á ë è ö à 2
Ñðåäíåìåñÿ÷íûå òåìïåðàòóðû, °Ñ
Ìåñÿö
Ïîëüñêàÿ òîïü
30 ñì
Èþíü
Àâãóñò
10 ñì
30 ñì
10 ñì
30 ñì
14,6
14,9
12,7
11,8
9,0
17,6
14,6
17,1
9,4
13,4
12,0
12,5
9,0
Íåò äàííûõ
15,1
Ñèáèðñêèé ðÿì
60 ñì
18,3
Èþëü
Ñèáèðñêàÿ òîïü
11,2
ñîñòàâèëà ïî÷òè 15 °Ñ. Íà Áàê÷àðñêîì áîëîòå â ëåòíèé ïåðèîä íàèáîëåå ïðîãðåòûìè (äî
12–18 °Ñ) áûëè âåðõíèå ñëîè òîðôà, çäåñü
æå íàáëþäàëàñü âûðàæåííàÿ ñóòî÷íàÿ àìïëèòóäà òåìïåðàòóð (ðèñ. 1). Íà ãëóáèíå 30 ñì
òîðôÿíàÿ çàëåæü ïðîãðåâàëàñü ëåòîì äî 9–
15 °Ñ, ñóòî÷íàÿ àìïëèòóäà òåìïåðàòóð íå
íàáëþäàëàñü.
Ìîðôîëîãè÷åñêèå èçìåíåíèÿ ïðîá òîðôà.
 òîïÿíûõ ýêîñèñòåìàõ Ïîëüøè è Çàïàäíîé
Ñèáèðè âèäèìûõ èçìåíåíèé îáðàçöîâ òîðôà
ñ òå÷åíèåì âðåìåíè íå íàáëþäàëîñü. Ïðîáû
òîðôà áûëè ðàâíîìåðíî îêðàøåíû ïî âñåìó
îáúåìó è âèçóàëüíî íå îòëè÷àëèñü îò îêðóæàþùåé òîðôÿíîé çàëåæè. Ñòåïåíü ðàçëîæåíèÿ íå ìåíÿëàñü.  ðÿìå â íèæíåì ñëîå òîðôÿíîé çàëåæè ìîðôîëîãè÷åñêèõ èçìåíåíèé
îáðàçöîâ òàêæå íå íàáëþäàëîñü. Â âåðõíåì
ñëîå ðÿìà îòìå÷åíû ñëåäóþùèå èçìåíåíèÿ.
×åðåç ãîä ïðîèçîøëî èçìåëü÷åíèå òîðôà.
Çàòåì ïî ïåðèôåðèè ïðîá ïîÿâèëèñü ó÷àñòêè òåìíî-êîðè÷íåâîãî öâåòà, ìàæóùèå (ñòåïåíü ðàçëîæåíèÿ ñîñòàâèëà 40–50 %), ãóñòî
Ðèñ. 1. Àìïëèòóäà òåìïåðàòóð (°Ñ) â òå÷åíèå ïÿòè
äíåé (1–5 èþëÿ 2006 ã.) íà ðàçíûõ ãëóáèíàõ â êðàåâîé ÷àñòè òîïè è íà ðÿìå
ïðîíèçàííûå æèâûìè êîðíÿìè êóñòàðíè÷êîâ.
×åðåç 27 ìåñ. íåêîòîðûå ïðîáû ñòàëè òàêèìè ïî âñåìó îáúåìó. Íàäî îòìåòèòü, ÷òî òîðôÿíîé î÷åñ ðÿìà, êóäà áûëè ïîìåùåíû äàííûå ïðîáû òîðôà, íå èìåë ïðèçíàêîâ ðàçëîæåíèÿ, åãî ñòåïåíü ðàçëîæåíèÿ íå ïðåâûøàëà 5 %.
Èçìåíåíèå ìàññû òîðôà áåç ó÷åòà æèâûõ êîðíåé.  ïåðâûå äíè èíêóáàöèè òîðôà
åãî ìàññà çàìåòíî ñíèçèëàñü íà îáåèõ ãëóáèíàõ (ðèñ. 2). Äàëüíåéøèé õîä êðèâîé äëÿ
âåðõíåãî ñëîÿ ñõîæ äëÿ òîïåé Ïîëüøè è Çàïàäíîé Ñèáèðè. Ïîòåðè ìàññû òîðôà â ýòèõ
ýêîñèñòåìàõ ìàëî ðàçëè÷àëèñü íà ðàçíûõ
Ðèñ. 2. Èçìåíåíèå ìàññû òîðôà (áåç ó÷åòà æèâûõ
êîðíåé) â õîäå ýêñïåðèìåíòà, %
""%
Ò à á ë è ö à 3
Ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ ìàññû òîðôà (ã ñóõ. âåùåñòâà â ñóòêè íà 100 ã òîðôà)
Ýêîñèñòåìà è ãëóáèíà
Ïåðâûå 2,5 íåä.
çàêëàäêè ïðîá
2006 ã.
Ëåòî 2006 ã.
Îñåíü–âåñíà
2006–2007 ãã.
Ëåòî 2007 ã.
Îñåíü 2007–
îñåíü 2008 ã.
Áàê÷àðñêèé ðÿì: 10 ñì
–0,750
–0,225
–0,014
–0,076
–0,028
30 ñì
–0,306
+0,005
–0,008
–0,052
+0,030
Áàê÷àðñêàÿ òîïü: 10 ñì
–0,167
–0,110
+0,028
–0,214
–0,005
30 ñì
–0,222
–0,055
+0,012
–0,038
+0,008
30 ñì
–0,406
–
–0,033
+0,146
–
60 ñì
–0,669
–
–0,022
+0,127
–
Ïîëüñê.àÿ òîïü:
ãëóáèíàõ. Íà ðÿìå â âåðõíåì àýðèðóåìîì
ïðîãðåòîì è âëàæíîì ñëîå íàáëþäàëèñü çíà÷èòåëüíûå ïîòåðè ìàññû òîðôà â ñâÿçè ñ îïòèìàëüíûìè óñëîâèÿìè æèçíåäåÿòåëüíîñòè
ðåäóöåíòîâ. Â íèæíåì ñëîå ðÿìà ïîòåðè ìàññû òîðôà áûëè ìèíèìàëüíûå.
Ñêîðîñòü ïîòåðè ìàññû òîðôà áûëà íàèáîëüøåé â ïåðâûå 2,5 íåä. èíêóáàöèè è ìàêñèìàëüíîé íà ðÿìå (òàáë. 3). Çàòåì ñêîðîñòü
äåñòðóêöèè ñíèçèëàñü, à â îñåííå-âåñåííèé
ïåðèîä â áîëîòå Ïîëüøè è â ëåòíèé ïåðèîä
â òîïè Çàïàäíîé Ñèáèðè ïðîèçîøëî óâåëè÷åíèå ìàññû òîðôà. Ïðè÷èíû óâåëè÷åíèÿ
ìàññû òîðôà â îòäåëüíûå ïåðèîäû áóäóò ðàññìîòðåíû äàëåå. Ïîëó÷åííûå äàííûå ïî ïî-
òåðÿì ìàññû òîðôà ñõîäíû ñ òàêîâûìè äëÿ
áîëîò Êàíàäû [11], õîòÿ ìåòîäû îïðåäåëåíèÿ
ñêîðîñòè ðàçëîæåíèÿ áûëè èíûìè.
Äèíàìèêà ìàññû òîðôà, êîðíåé è òîðôÿíûõ ïðîá âìåñòå ñ êîðíÿìè. Â òîïÿõ Ïîëüøè
è Çàïàäíîé Ñèáèðè, ãäå ðîëü òðàâ â ôèòîöåíîçå âåëèêà, íàáëþäàëàñü ÷åòêàÿ îáðàòíàÿ
çàâèñèìîñòü ìåæäó èçìåíåíèåì ìàññû êîðíåé è òîðôà áåç êîðíåé: ïðè óâåëè÷åíèè ìàññû îäíîé ôðàêöèè ìàññà äðóãîé óìåíüøàëàñü, è íàîáîðîò (ðèñ. 3). Ïðîðàñòàþùèå â
ìåøî÷êè êîðíè òðàâ ñî âðåìåíåì îòìèðàëè
è ïîïîëíÿëè çàïàñ òîðôà. Êîãäà êîðíè àêòèâíî ðîñëè, çàïàñû òîðôà íå ïîïîëíÿëèñü è
åãî ìàññà óìåíüøàëàñü â ðåçóëüòàòå ðàçëî-
Ðèñ. 3. Äèíàìèêà ìàññû òîðôà è êîðíåé â ïðîáàõ, çàëîæåííûõ â âåðõíåì ñëîå
""&
æåíèÿ. Ïðè ýòîì îáùèé çàïàñ òîðôÿíîé ìàññû ñ êîðíÿìè ìåíÿëñÿ ìàëî.  êðàåâîé ÷àñòè
òîïè Áàê÷àðñêîãî áîëîòà, ãäå ïðîåêòèâíîå
ïîêðûòèå òðàâ çíà÷èòåëüíî íèæå (ñì. òàáë. 1),
ìàññà ïðîðàñòàþùèõ êîðíåé â ïðîáàõ íåâåëèêà è îòíîñèòåëüíî ïîñòîÿííà, à èõ âêëàä
â ïîïîëíåíèå çàïàñà òîðôà òàêæå íåâåëèê.
 ðÿìå ìàññà ïðîðàñòàþùèõ êîðíåé â ïðîáàõ òîðôà áûëà ìèíèìàëüíîé, èõ îòìèðàíèå
íå êîìïåíñèðîâàëî ïîòåðè òîðôà ïðè ðàçëîæåíèè, ïîýòîìó îáùèé çàïàñ òîðôÿíîé
ìàññû ñî âðåìåíåì óìåíüøàëñÿ.
Ïîäñ÷èòàíû ïðèðîñò è óáûëü ìàññû æèâûõ êîðíåé è òîðôà çà ðàçíûå ïåðèîäû âðåìåíè.  ýêîñèñòåìàõ Áàê÷àðñêîãî áîëîòà âûäåëåíû ñëåäóþùèå ïðîöåññû ïî ïåðèîäàì
(òàáë. 4). Â òîïÿíûõ ýêîñèñòåìàõ:
• íà÷àëî ëåòà: â îáåèõ òîïÿíûõ ýêîñèñòåìàõ ïðîèñõîäèëè ìèíåðàëèçàöèÿ òîðôà è
ïðèðîñò êîðíåé, êðîìå íèæíåãî ñëîÿ òîïè,
ãäå ìàññà òîðôà òàêæå óâåëè÷èâàëàñü;
• âòîðàÿ ïîëîâèíà ëåòà è îñåíü: äåñòðóêöèÿ êîðíåé è òîðôà, ëèáî ïîïîëíåíèå òîðôà çà ñ÷åò îòìèðàþùèõ êîðíåé;
• çèìà – âåñíà: òîðô ïîïîëíÿëñÿ çà ñ÷åò
îòìèðàþùèõ êîðíåé, âåñíîé îòðàñòàëè êîðíè;
• ëåòî – îñåíü ñëåäóþùåãî ãîäà: â êðàåâîé ÷àñòè òîïè ïðîèñõîäèëè ìèíåðàëèçàöèÿ
òîðôà è êîðíåé, â öåíòðàëüíîé ÷àñòè – íàîáîðîò, íåêîòîðûé ïðèðîñò ýòèõ ôðàêöèé.
Çà ãîä: ïî÷òè âî âñåõ ýêîñèñòåìàõ íà îáåèõ ãëóáèíàõ ïðîèñõîäèëè äåñòðóêöèÿ òîðôà
è ïðèðîñò êîðíåé, ïðè÷åì â íèæíåì ñëîå
òîïÿíûõ ýêîñèñòåì ïðèðîñò êîðíåé ïðåâûøàë
óáûëü òîðôà.
Íà ðÿìå â âåðõíåì ñëîå ïðîèñõîäèëà ìèíåðàëèçàöèÿ òîðôà, íàèáîëåå àêòèâíî ïðîòåêàâøàÿ â ïåðâûé ëåòíèé ïåðèîä. Ïîòåðÿ
ìàññû òîðôà â íèæíåì ñëîå íåâåëèêà. Ïðèðîñò è óáûëü êîðíåé áûëè ìàëû è ïðîÿâëÿëèñü íà âòîðîé ãîä ýêñïåðèìåíòà.
 ïîëüñêîì áîëîòå òàêæå ïîäñ÷èòàíà äèíàìèêà çàïàñîâ êîðíåé è òîðôà ïî ïåðèîäàì
(òàáë. 5):
• îñåíü: êîðíè îòìèðàëè è ïîïîëíÿëè òîðô;
• çèìà – âåñíà: äåñòðóêöèÿ òîðôà è âåñåííèé ïðèðîñò êîðíåé;
• ëåòî – îñåíü: êîðíè îòìèðàëè è ïîïîëíÿëè òîðô.
Çà ãîä: ïðîèñõîäèëî îòìèðàíèå êîðíåé,
ìàññà òîðôà ìåíÿëàñü ìàëî – â âåðõíåì ñëîå
òîðô ìèíåðàëèçîâàëñÿ, â íèæíåì – ïðèðàñòàë çà ñ÷åò îòìèðàþùèõ êîðíåé.
Ò à á ë è ö à 4
Äèíàìèêà ìàññû êîðíåé è òîðôà â áîëîòàõ Áàê÷àðñêîãî ìàññèâà, ã ñóõ. âåùåñòâà íà 100 ã èñõ. îáðàçöà
Ãëóáèíà
Ôðàêöèÿ
Èþíü – èþëü
Èþëü –
2006 ã.
îêòÿáðü 2006 ã.
Íîÿáðü 2006 ã. – Èþíü – îêòÿáðü
ìàé 2007 ã.
2007 ã.
Ãîä (îêòÿáðü
2007 ã. –
ñåíòÿáðü 2008 ã.)
Ðÿì
10 ñì
30 ñì
Òîðô
+3,0
–23,5
–3,5
–8,0
–11,5
Êîðíè
0
0
+0,3
+2,0
+2,3
Òîðô
–1,0
+1,5
–2,0
–5,5
–7,5
Êîðíè
0
0
+0,3
–0,2
+0,1
Êðàé òîïè
10 ñì
30 ñì
Òîðô
–2,5
–4,4
+7,0
–4,0
+3,0
Êîðíè
+3,5
–3,0
+0,2
–0,1
+0,1
Òîðô
–2,8
+2,6
+3,0
–4,0
–1,0
Êîðíè
+2,3
–3,1
+2,0
–0,7
+1,3
Òîïü
10 ñì
30 ñì
Òîðô
–5,3
+2,3
+6,5
–9,3
–2,8
Êîðíè
+3,6
–2,3
–2,6
+2,9
+0,3
Òîðô
+7,0
–6,4
+5,5
+0,4
–0,7
Êîðíè
+2,5
–0,9
+3,7
+0,4
+4,3
""'
Ò à á ë è ö à 5
Äèíàìèêà ìàññû êîðíåé è òîðôà â ïîëüñêîé òîïè, ã ñóõ. âåùåñòâà íà 100 ã èñõ. îáðàçöà
Ãëóáèíà
30 ñì
60 ñì
Ôðàêöèÿ
Òîðô
Ñåíòÿáðü –
Íîÿáðü 2006 ã. –
Èþëü –
íîÿáðü 2006 ã.
èþëü 2007 ã.
ñåíòÿáðü 2007 ã.
+2,3
–12,2
+9,2
2006 ã. –
ñåíòÿáðü 2007 ã.)
–0,7
Êîðíè
–2,3
+8,0
–8,7
–3,0
Òîðô
+5,0
–11,6
+8,0
+1,4
Êîðíè
–5,0
+6,2
–7,8
–6,6
Òàêèì îáðàçîì, â áîëîòíûõ ýêîñèñòåìàõ ñ
ðàçâèòûì òðàâÿíûì ïîêðîâîì çàìåòíóþ ðîëü
â òîðôîîáðàçîâàíèè èãðàþò êîðíè ñîñóäèñòûõ ðàñòåíèé. Â òîïÿíûõ ýêîñèñòåìàõ ñêëàäûâàëèñü ïîõîæèå óñëîâèÿ íà îáåèõ ãëóáèíàõ â ñâÿçè ñ îáâîäíåííîñòüþ è ïðîíèêíîâåíèåì êèñëîðîäà â êîðíåîáèòàåìóþ çîíó [10].
Ïîýòîìó â òîïÿõ äèíàìèêà ìàññû òîðôà è
êîðíåé ïðîèñõîäèëà ñõîäíî íà îáåèõ ãëóáèíàõ. Â ðÿìå âåðõíèé è íèæíèé ñëîè òîðôà
çíà÷èòåëüíî ðàçëè÷àëèñü ïî ãèäðîòåðìè÷åñêèì óñëîâèÿì è îáåñïå÷åííîñòè êèñëîðîäîì.
Ïîýòîìó çäåñü ïîëó÷åíû ðàçíûå çíà÷åíèÿ
ïîòåðè ìàññû òîðôà è ïðèðîñòà êîðíåé â
àýðîáíîé è àíàýðîáíîé çîíå.
ÇÀÊËÞ×ÅÍÈÅ
Ïðè ïðîâåäåíèè äàííîãî ýêñïåðèìåíòà
âûÿâëåíî äâà îñíîâíûõ ôàêòîðà, âëèÿþùèõ
íà äèíàìèêó ìàññû ðàçëàãàþùåãîñÿ òîðôà.
Âî-ïåðâûõ, ðàçëîæåíèå òîðôà ðàçëè÷àåòñÿ
â ïîâûøåííûõ è ïîíèæåííûõ áîëîòíûõ ìèêðîëàíäøàôòàõ. Â âåðõíåì ñëîå ðÿìà, ïðåäñòàâèòåëÿ ïîâûøåííîãî ìèêðîëàíäøàôòà,
ñêëàäûâàþòñÿ áëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ äëÿ
ðåäóöåíòîâ: çäåñü òåïëî, âëàæíî è äîñòàòî÷íî êèñëîðîäà. Ïîýòîìó çäåñü ïðîèñõîäèò
ìèíåðàëèçàöèÿ òîðôà. Â íèæíåì, àíàýðîáíîì
è ïëîõî ïðîãðåâàåìîì ñëîå òîðôÿíîé çàëåæè ðÿìà ïîòåðè ìàññû òîðôà áûëè ìèíèìàëüíûå. Â òîïÿíûõ ýêîñèñòåìàõ, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ ïîíèæåííûìè áîëîòíûìè ìèêðîëàíäøàôòàìè, âñå ñëîè òîðôà íàñûùåíû âîäîé,
ãèäðîòåðìè÷åñêèå óñëîâèÿ ñõîäíû, ïîýòîìó
ðàçëîæåíèå òîðôà ïðîèñõîäèò àíàëîãè÷íî íà
ðàçíûõ ãëóáèíàõ. Âî-âòîðûõ, â ýêîñèñòåìàõ
ñ áîëüøèì ó÷àñòèåì òðàâ â ôèòîöåíîçå
(ïîëüñêàÿ è ñèáèðñêàÿ òîïè) âåëèêà ðîëü êîð"#
Ãîä (ñåíòÿáðü
íåé è êîðíåâèù â òîðôîîáðàçîâàíèè. Ïîäçåìíûå îðãàíû îñîê è ïóøèö äèàìåòðîì äî 2–
3 ìì ïðîíèêàþò â ìåøî÷êè è ðàçðàñòàþòñÿ
â ïðîáàõ, à ïîñëå îòìèðàíèÿ çàìåòíî ïîïîëíÿþò çàïàñ òîðôà. Áåç ó÷åòà ìàññû êîðíåé
îöåíêà ðàçëîæåíèÿ òîðôà çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàåòñÿ.  òîïÿíûõ ýêîñèñòåìàõ ïîñòóïëåíèå òîðôà îñóùåñòâëÿåòñÿ íå òîëüêî
ñâåðõó, íî è â åãî òîëùå – â çîíå ðàñïðîñòðàíåíèÿ êîðíåé çà ñ÷åò îòìèðàíèÿ ïîäçåìíûõ îðãàíîâ ñîñóäèñòûõ ðàñòåíèé.  ýêîñèñòåìàõ ñ íåáîëüøèì ó÷àñòèåì òðàâ âêëàä ïîäçåìíûõ îðãàíîâ â òîðôîîáðàçîâàíèå íåâåëèê. Òàê, â ðÿìå, ãäå ó÷àñòèå òðàâ â ôèòîöåíîçå ìàëî, â ïðîáû òîðôà ïðîíèêàþò
ïðåèìóùåñòâåííî ìåëêèå ñîñóùèå êîðíè
êóñòàðíè÷êîâ äèàìåòðîì ìåíåå 0,3 ìì, êîòîðûå, íåñìîòðÿ íà áîëüøîå êîëè÷åñòâî,
äàþò ìàëåíüêóþ ñóììàðíóþ ìàññó è íå ó÷àñòâóþò â ïîïîëíåíèè çàïàñà òîðôà. Êðîìå
òîãî, â âåðõíåì ñëîå ðÿìà, ãäå ãèäðîòåðìè÷åñêèå óñëîâèÿ áëàãîïðèÿòíû äëÿ ðåäóöåíòîâ, ïîñëå îòìèðàíèÿ ìåëêèå êîðíè êóñòàðíè÷êîâ, ñêîðåå âñåãî, áûñòðî ìèíåðàëèçóþòñÿ.
Òàêèì îáðàçîì, â òîëùå òîðôà îäíîâðåìåííî ïðîèñõîäèò íåñêîëüêî ïðîöåññîâ: ïðèðîñò êîðíåé, èõ îòìèðàíèå, ïåðåõîä â òîðô
è èõ ìèíåðàëèçàöèÿ, à òàêæå ìèíåðàëèçàöèÿ òîðôà. Â ýêîñèñòåìàõ ñ ðàçâèòûì òðàâÿíûì ïîêðîâîì ýòè ïðîöåññû íàáëþäàþòñÿ ïî
âñåé çîíå ðàñïðîñòðàíåíèÿ êîðíåé, êîòîðàÿ
ìîæåò ïðîñòèðàòüñÿ çíà÷èòåëüíî íèæå óðîâíÿ áîëîòíûõ âîä. Äèíàìè÷åñêîå ðàâíîâåñèå
ýòèõ ñâÿçàííûõ ìåæäó ñîáîé ïðîöåññîâ îáåñïå÷èâàåò ïîñòîÿíñòâî çàïàñîâ ðàçíûõ êîìïîíåíòîâ è ñîçäàåò âïå÷àòëåíèå íåèçìåííîñòè
òîðôÿíîé çàëåæè è “çàòîðìîæåííîñòè” ïðîöåññîâ â íåé.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
1. Êîçëîâñêàÿ Ë. Ñ. è äð. Äèíàìèêà îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà â ïðîöåññå òîðôîîáðàçîâàíèÿ. Ë., 1978. 173 c.
2. Turetsky M. R. Contemporary carbon balance in
continental peatlands affected by permafrost melt //
Òîðôÿíèêè Çàïàäíîé Ñèáèðè è öèêë óãëåðîäà: ïðîøëîå è íàñòîÿùåå: ìàòåðèàëû Ìåæäóíàðîäíîãî
ïîëåâîãî ñèìïîçèóìà (Íîÿáðüñê, 18–22 àâãóñòà
2001 ã.). Íîâîñèáèðñê: ÎÎÎ “Àãåíòñòâî Ñèáïðèíò”,
2001. Ñ. 133–135.
3. Ïàðøèíà Å.Ê. Ðàçëîæåíèå ðàñòèòåëüíîãî âåùåñòâà â
ëåñîòóíäðå // Ñèá. ýêîë. æóðí. 2007. ¹ 5. Ñ. 781–787.
4. Ïàðøèíà Å. Ê. Ðàçëîæåíèå ðàñòèòåëüíûõ îñòàòêîâ
íà âåðõîâûõ áîëîòàõ ñðåäíåé òàéãè // Òîðôÿíèêè
Çàïàäíîé Ñèáèðè è öèêë óãëåðîäà: ïðîøëîå è íàñòîÿùåå: ìàòåðèàëû Âòîðîãî Ìåæäóíàð. ïîëåâîãî
ñèìï. (Õàíòû-Ìàíñèéñê, 24 àâãóñòà – 2 ñåíòÿáðÿ
2007 ã.). Òîìñê: Èçä-âî ÍÒË, 2007. Ñ. 119–121.
5. Bartsch I., Moore T. R. A prelimin ary investigation
of primary production and decomposition in four peatlands near Schefferville, Quebec // Can. J. Bot. 1985.
Vol. 63. P. 1241–1248.
6. Verhoeven J. T. A., Toth E. Decomposition of Carex
and Sphagnum litter in fens: effect of litter quality
and inhibition by living tissue homogen ates // Soil
Biol. Biochem. 1995. Vol. 27. P. 271–275.
7. Waddington J. M., Rochefort L., Campeau S. Sphagnum production and decomposition in a restored cutover peatland // Wetl. Ecol. Man ag. 2003. Vol. 11.
P. 85–95.
8. Hobbie S. E., Gough L. Litter decomposition in moist
acidic and non-acidic tundra with different glacial histories // Oecologia. 2004. Vol. 140. P. 113–124.
9. Clymo R. S. The limits to peat bog growth // Philos.
Trans. Rl Soc. London. 1984. Series B. Vol. 303. P. 605–
654.
10. Frolking S. et al. Modelling northern peatland decomposition and peat accumulation // Ecosystems. 2001.
Vol. 4. P. 479–498.
11. Louis V. L. ST. et al. Mineralisation rates of peat from
eroding peat islands in reservoirs // Biogeochemistry.
2003. Vol. 64. P. 97–110.
12. Turetsky M. R. Decomposition and organic matter
quality in continental peatlands: the ghost of permafrost past // Ecosystems. 2004. Vol. 7. P. 740–750.
13. Áèåíüêîâñêè Ï. è äð. Èçìåíåíèå ýëåìåíòíîãî ñîñòàâà ôèòîìàññû ñôàãíîâûõ ìõîâ â ïðîöåññå òîðôîîáðàçîâàíèÿ // Âåñòíèê Òîì. ãîñ. ïåä. óí-òà. 2008. ¹ 4.
Ñ. 30–34.
Peat Mass Changing During Decomposition
in the Mires of Poland and Western Siberia
N. G. KORONATOVA, S. V. SHIBAREVA
Institute of Soil Science and Agrochemistry SB RAS
630099, Novosibirsk, Sovetskaya, 18
E-mail: [email protected]
In the article, results of field experiment on peat decomposition in peat deposits of mires in Western
Siberia and Poland are presented. Two princi pal factors determining the dyn amics of peat mass changing
are revealed: position in a relief and contribution from the underground organs of grassy plants. The
maximal values of peat mass loss were obtained for the raised bog, an upland mire microlandscape, the
upper layer of peat; the mass loss was minimal in the deeper layer. In all the fen ecosystems which are
the lowland microlandscapes, similar values of peat mass losses at different depths were obtained. In
mire ecosystems with the high share of grasses in phytocenosis, the peat deposit in the upper half-meter
layer is replenished with dying off underground plant organs.
Keywords: ombrotrophic mire, decay, peat, degree of peat decomposition, living underground plant
organs.
"#