Деградация мелиорируемых торфяных почв на объектах осушения Зайдельман Ф.Р.

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!