Биохимическое разложение органического вещества осушаемых торфяных почв при разных способах пескования

Метод капсул позволил максимально приблизить изучение скорости минерализации органического вещества осушаемых торфяных почв к есте­ственным условиям и оценить его потери в различных слоях профиля [Зай­дельман, Шваров, Павлова, Головин, 1997].

Повышенное биохимическое разложение органического вещества в по­верхностном горизонте торфяных почв в условиях покровного пескования

Таблица 9.11

Минерализация органического вещества (ОВ) осушаемых торфяных почв при разных способах пескования в полевом опыте.

Польдер «Макеевский мыс». Рязанская Мещера, 1995 г. р = 0,9

(9,6%) связано, по-видимому, еще и с более интенсивной аэрацией мине­рального субстрата, содержащего лишь 6% торфа.

В средней части профиля на глубине 35—40 см наблюдались значитель­ные различия его потерь (%) по вариантам опыта. Минимальные потери из слоя 35-40 см произошли на вариантах покровного пескования и черной культуры.

Максимальные потери органического вещества торфа в средней части профиля отмечены в варианте смешанного пескования (4,6%). Все получен­ные значения достоверны по сравнению с контролем при вероятности 0,90.

Нами был установлен второй статистически достоверный максимум раз­ложения органического вещества торфяных почв в варианте покровного пес­кования (4,5%). Он приурочен к зоне открытой капиллярной каймы. Этот слой отличался весьма благоприятной влажностью (0,9—1,2 НВ) и интенсив­ным прогревом.

Полученные данные отражают две важные закономерности. Во-первых, смешанное и покровное пескование усиливают приток тепла во все слои торфяных почв от дневной поверхности до грунтовых вод (табл. 9.12). По­этому при прочих равных условиях эти приемы должны ускорять минерали­зацию органического вещества торфяных почв по сравнению с черной куль­турой. Во-вторых, разные способы обогащения верхних горизонтов торфяных

Таблица 9.12

Сумма дневных температур осушенных торфяных почв в 1995 г. на фоне разных видов пескования в полевом опыте, *С

почв песком оказывают различное влияние на интенсивность теплового по­тока.

Однако в условиях покровного пескования формируются два максимума биохимической активности: в нижней части пахотного горизонта и в верх­ней зоне капиллярной каймы. На вариантах контроль, смешанное и покров­ное пескование минерализация торфа в слое 0—20 см составила 4,1, 5,1 и 9,6%, в слое 50—80 см — 2,7, 2,5 и 4,5% соответственно.

Таким образом, в нижней части профиля осушенной торфяной почвы на глубине 50—80 см на контроле и смешанном песковании величины мине­рализации торфа оказались весьма близкими и равными 2,5 и 2,7%. Это объясняется, очевидно, тем, что здесь торфяный горизонт находится в усло­виях постоянного капиллярного насыщения или полного обводнения (зак­рытая зона капиллярной каймы). При определении потерь в результате ми­нерализации торфа в контактной зоне на варианте покровного пескования для глубины 80—95 см была установлена величина, равная 2,6%.

Вывод о том, что в нижних слоях профиля осушенных торфяных почв происходит усиление биохимического распада, подтверждает также равное и высокое значение темпа минерализации торфа на вариантах смешанного и покровного пескования — 4,6 и 4,5% соответственно.

Важное значение имеют сведения об абсолютных величинах потерь орга­нического вещества торфа. Абсолютные запасы органического вещества в по­чвах трех вариантов опыта в конце 4-го года наблюдений приведены в табл. 9.13.

Пахотные горизонты торфяных почв в условиях опыта имеют значи­тельные различия по плотности сложения, зольности и запасам органиче­ского вещества (ОВ).

Для расчета абсолютных потерь торфа в результате минерализации учи­тывалось, что первоначальная мощность профиля почвы, равная 80 см, пос-

Таблица 9.13

Запасы органического вещества в профи­ле осушаемых торфяных почв на фоне пескования.

* Мощность почвенного профиля с учетом вносимых доз песка.

Таблица 914

Потери органического вещества (т/га) осушенными торфяными почвами на фоне разных способов пескования

в полевом опыте (1995 г.)

ле внесения песка при смешанном песковании увеличилась до 85 см и до 95 см — на покровной культуре.

Анализ валовых запасов органического вещества и скорости их сработки (по капсулам) в профиле осушенных торфяных почв выявил тенденцию бо­лее быстрого их снижения при внесении различных доз песка. Расчеты по­терь за вегетационный период по слоям и в целом по профилю подтвержда­ют эту тенденцию (табл. 9.14).

Смешанное и покровное пескование, активизируя гидротермический ре­жим, создают более благоприятные условия для роста и развития сельскохо­зяйственных растений. Одновременно эти приемы повышают биохимическую активность почв и усиливают минерализации их органического вещества.

Исследования интенсивности биохимического разложения органического вещества осушенных торфяных почв в условиях разных культур земледелия методом капроновых капсул были продолжены в 1996 г. Они подтвердили установленные закономерности изменения темпов разложения органической массы торфяных почв после внесения песка. Отличия этого года заключа­лись лишь в том, что в сухом 1996 г. при более глубоком положении грунто­вых вод происходила интенсификация процесса распада. Это наиболее от­четливо наблюдалось в условиях смешанного пескования. По отношению к контролю различия составили 55% (табл. 9.15).

Полученные данные подтверждают и прямые расчеты скорости минера­лизации, выполненные на основе анализа изменения запасов органического вещества в торфяных почвах за 3 года. В начале 1993 г. он был равен 1700 т/га, а в 1995 г. эти запасы по вариантам были равны соответственно 1571, 1517 и 1547 т/га (табл. 9.13). Разница составила 129, 183 и 153 т/га за 3 года, или 43, 61 и 51 т/га за год. Эти цифры весьма близки к потерям, рассчитанным по методу капсул (табл. 9.14).

Достоверность полученных результатов подтверждает повторное (в 1991 и 1995 гг.) зондирование торфяной залежи на контрольном участке черной культуры [Zaidelman, Shwarov, 2000].

Результаты исследований позволяют прежде всего подтвердить, что об­наруженное ранее явление глубокой трансформации гидротермического ре­жима всех горизонтов профиля осушенных торфяных почв от поверхности до грунтовых вод находится в прямой зависимости от массы внесенных пес­чаных добавок в их поверхностные горизонты [Зайдельман, Рыдкин, Агар­ков 1993; Зайдельман, Шваров, 1995].

Внесение песка в поверхностные слои торфяных почв или создание пес­чаного пахотного горизонта вызывает повышение температуры всех гори­зонтов их почвенного профиля. Это приводит к закономерному снижению его влажности. В результате резко усиливается аэрация профиля. Возникают благоприятные условия для активной жизнедеятельности аэробных микро­организмов, вызывающих ускоренное разложение органического вещества торфа и образование углекислого газа, нитратов и воды. В почвах и грунто­вых водах появляются значительные массы нитратов. В конечном итоге тем­пы разложения органического вещества увеличиваются на 20—50% (табл. 9.15) Таблица 9.15

Послойные и общие потери (за год) органического вещества (т/га) осушенными торфяными почвами в условиях пескования. Рязанская Мещера, польдер «Макеевский мыс», 1995-1996 гг. (л = 10, р = 0,9)

по сравнению с контролем. В этой связи актуален вопрос о том, почему внесение песка улучшает условия сельскохозяйственного производства и на определенном отрезке времени способствует существенному увеличению урожая. В значительной мере это объясняется тем, что ускоренный распад торфа сопровождается одновременным выбросом в почвенный раствор, в атмосферу и в грунтовый поток значительной массы нитратов, других соеди­нений и элементов питания растений. Однако очевидно, что этот процесс не беспределен. Что же следует предпринять? Отказаться от использования пес­чаных культур или применять эти приемы, зная, что они будут постоянным фактором ускоренного разложения органики? По нашему мнению, защи­щать торфяные почвы с помощью покровной и смешанной культур необхо­димо. Но торфяные почвы следует использовать преимущественно для раз­мещения многолетних трав (культурных сенокосов, пастбищ), корневые системы которых обогащают профиль торфяной почвы органическим веще­ством. Необходимо поддерживать такой уровень залегания грунтовых вод, при котором создается и сохраняется луговой тип водного режима. Он обес­печивает поступление в поверхностные горизонты осушенных торфяных почв капиллярной влаги. На торфяных почвах, кроме того, целесообразно приме­нять минеральные и органические удобрения, производить запашку соломы и пожнивных остатков. Все это позволит сбалансировать расход углерода.

Если эти условия будут выполнены, осушенные торфяные низинные почвы удастся сохранить на длительный период и повысить их плодородие. В противном случае пескование окажется причиной их ускоренной деграда­ции. Впрочем, тот же результат будет иметь место и при их многолетнем использовании в условиях черной культуры, при размещении на торфяных почвах полевых и особенно пропашных культур. С тем лишь дополнением, что такие территории будут находиться постоянно в пожароопасном состоя­нии. Вместе с тем сохранение осушенных торфяных почв актуально не толь­ко в сельскохозяйственном отношении. Разрушение существующего огром­ного резервуара органического вещества в России может иметь весьма серьезные последствия для климата планеты. Торфяные почвы и торфяные залежи представляют огромные резервуары «стока» углерода. Их поддержа­ние в стабильном состоянии — одна из актуальных проблем защиты окружа­ющей среды.

Если удастся сохранить осушенные торфяные почвы, они не станут фак­тором опасной эмиссии диоксида углерода в атмосферу.

9.2.5.