ОСУШАЕМЫЕ ТОРФЯНЫЕ НИЗИННЫЕ ПОЧВЫ ПОЛЕССКИХ ЛАНДШАФТОВ - ОСОБЕННОСТИ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ И РЕЖИМОВ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ЗАЩИТА ОТ ДЕГРАДАЦИИ

Торфяные почвы — одна из наиболее своеобразных и наименее устой­чивых в земледелии групп почв гумидных ландшафтов. Это обусловлено прежде всего их происхождением. Они возникают в результате консервации в анаэробной субаквальной среде растений-торфообразователей и их много­вековой аккумуляции.

Таким образом, за тысячелетие на поверхности минерального дна боло­та может сформироваться торфяная залежь, мощность которой в среднем составляет менее одного метра. Торфяные залежи на территории Восточно- Европейской равнины относятся к одному из следующих трех типов [Тюрем- нов, 1976] — верховому (или олиготрофному), низинному (или евтрофному), переходному (или мезотрофному).

Торфа олиготрофных (верховых) болот обладают невысокой конститу­ционной зольностью (менее 4%), кислой реакцией. Они образованы, пре­имущественно, остатками моховой растительности. Очес таких болот, обра­зованный живыми верховыми сфагновыми мхами, обладает высокой водопроницаемостью — до 600 м/сутки [Иванов, 1957].

Непосредственно под очесом располагается толща спрессованного сфаг­нового торфа с низкой водопроницаемостью. Она играет роль водоупорного горизонта. Сфагновые торфа верховой залежи обладают незначительными коэффициентами фильтрации и водоотдачи. Из-за низкого плодородия, вы­сокой кислотности, неблагоприятных физических свойств торфяные почвы и залежи верховых болот в нашей стране обычно не вовлекают в земледелие.

Мезотрофные (переходные) торфа по своим свойствам близки к олиго- трофным. Преимущественно это также моховые торфа, но в состав их расте­ний-торфообразователей входят виды с повышенными требованиями к усло­виям минерального питания. Они обладают более высокой конституционной зольностью (4—6%), менее кислой реакцией.

Примером торфов переходных болот с высокой зольностью являются и болота Камчатки, находящиеся в зонах влияния современной вулканиче­ской деятельности. При извержении вулканов в атмосферу поступает масса пепла, оседающего затем на поверхности полуострова, в том числе и на пе­реходных болотах. В профиле таких торфяных почв возникают многочис­ленные горизонтальные слои минерального пепла, обогащенного микро- и макроэлементами. Именно поэтому переходные болотные почвы Карелии и Камчатки, в отличие от однотипных почв других регионов, используют в сельскохозяйственном производстве.

Однако обычно малозольные верховые и переходные торфяные почвы целесообразно сохранять в естественном, неосушенном состоянии. Их зна­чение особенно велико для поддержания оптимального биоразнообразия. Значительна и их гидрологическая роль. Эти болота в естественном состоя­нии — важные водоохранные территории, ценные охотничьи угодья, ягод­ники, плантации лекарственных растений.

Евтрофные (низинные) торфяные почвы на низинных торфяных зале­жах отличаются относительно высокой конституционной зольностью (бо­лее 6%), слабокислой или нейтральной реакцией среды, разнообразным составом растений-торфообразователей. В их состав входят представители травянистой, древесной и моховой растительности. Здесь преобладают осоки, тростник, рогоз, а из древесных растений — ольха, береза, ель, сосна и лиственница. Наряду с повышенным содержанием зольных элементов ни­зинные торфяные залежи и почвы на таких торфах обладают благоприятны­ми физическими свойствами — значительными коэффициентами фильтра­ции и водоотдачи, повышенной плотностью.

Очевидно, любое сельскохозяйственное использование низинных тор­фяных почв предполагает их предварительное осушение. Однако после осу­шения торфяные почвы низинных болот оказываются в новых, принципи­ально иных термодинамических условиях. Анаэробная обстановка, в которой осуществлялся постепенный процесс аккумуляции растений-торфообразо­вателей, замещается аэробной. На смену процессу аккумуляции органиче­ского вещества приходит процесс его биохимического разложения.

Осушение и сельскохозяйственное использование резко меняют свой­ства и режимы торфяных почв. На фоне уменьшения влажности почвы происходит механическая усадка торфа, повышается температура органо­генных горизонтов, возрастает аэрированность профиля, восстановительные условия сменяются окислительными. В целом понижение уровня грунтовых вод повышает биологическую активность торфяной почвы. Непрерывное тор- фонакопление, свойственное этим почвам в естественных условиях, после дренажа сменяется активным биохимическим разложением органического вещества [Бамбалов, 1981, 1984; Вавуло идр.,1974; Ефимов, 1980, 1986; Зай­дельман, Шваров идр., 1997; Зайдельман, Шваров, 2002; Зименко, Гаврил- кина, 1982; Зименко, 1991; Скрынникова, 1961]. Темпы этого процесса оп­ределяются естественными и антропогенными факторами. Они обусловлены климатом местности, присутствием мерзлых горизонтов. Они максимальны в незамерзающих болотах южной и средней подзон тайги Европейской час­ти страны и минимальны (около 1 мм/год) в длительно-сезонно-мерзлотных или постоянно-мерзлотных осушенных торфяных почвах Западной и Вос­точной Сибири [Логинов, 1985, 1986]. Темпы биохимического разложения торфяных почв определяются ботаническим составом растений-торфообра­зователей. В условиях южной и среднетаежной подзон Русской равнины наиболее быстро поддаются разложению травянистые и моховые торфа, мед­леннее — древесные и тростниковые [Бамбалов, 1981, 1984].

Весьма существенным фактором, определяющим скорость разложения органического вещества торфа в определенном климатическом регионе, яв­ляется режим грунтовых вод.

Процесс распада органического вещества торфа определяется и еще од­ним важным фактором — составом подстилающих пород. Так, процесс ин­тенсивного разложения органического вещества торфяных почв на песках получил название «муршения» [Окрушко, Ливски, 1969; Okrusko, Kozakiewicz, 1973]. В условиях Припятского полесья он был изучен весьма детально А.Г. Мед­ведевым, А.В. Горблюк, Н.П. Ивановым (1981); С.М. Зайко, Л.Ф. Вашкеви­чем, Л.Я. Свирновским (1981, 1990) и другими исследователями. Авторы показали, что следствием интенсивного распада торфа (муршения) явилось формирование низкоплодородных «песчаных антропогенных глееземов». Последние занимают на осушенных массивах полесий значительные терри­тории, ранее образованные плодородными торфяными почвами. Вместе с тем, по наблюдениям тех же авторов, подстилание торфа тяжелыми порода­ми определяет формирование черноземовидных минеральных почв.

Таким образом, осушение торфяных почв сопровождается глубоким окис­лением и разложением их органического вещества до простых окислов — диоксида углерода, воды и нитратов. Диоксид углерода поступает в атмосфе­ру, усиливая тепловой эффект; вода и нитраты — в почву и в грунтовый поток. Происходит необратимая потеря углерода, основного элемента, обра­зующего органогенные почвы. Поэтому земледелие на торфяных почвах долж­но быть направлено на поддержание положительного (или как минимум нейтрального) баланса углерода.

Для защиты торфяных почв от ускоренного биохимического разложения отечественная и зарубежная практика выработала ряд эффективных при­емов их использования — в травопольных севооборотах с большим числом полей, занятых травами, или в качестве луговых («зеленых») угодий; созда­ние и поддержание лугового типа водного режима в условиях субирригации; внесение органических удобрений и запашка пожнивных остатков [Смеян, 2002]. Во многих странах кроме этих приемов защиты торфяных почв от деградации и ускоренной сработки используют разные виды пескования.

Практика внесения песка в поверхностные горизонты торфяных почв или формирования на их поверхности песчаных пахотных горизонтов в на­стоящее время получила широкое распространение в земледелии стран За­падной и Центральной Европы — Норвегии, Дании, Германии, Голландии, Швеции, Финляндии. Однако, несмотря на значительное число работ, по­священных способам пескования, до настоящего времени оставался откры­тым вопрос о том, как влияют добавки минерального грунта на темпы сра­ботки органического вещества осушенных торфяных почв, на гидрологический и температурный режимы всех горизонтов почвенного профиля от поверх­ности до грунтовых вод. Без таких данных, очевидно, нельзя было решить вопрос об экологической целесообразности их применения в условиях со­временного сельскохозяйственного производства. Вместе с тем существую­щие наблюдения отражали особенности их гидротермического режима, глав­ным образом в пахотном и подпахотном горизонтах, общая мощность которых обычно не превышает 20—40 см.

Требовались новые данные о гидротермическом режиме осушенных тор­фяных почв по всему профилю от поверхности до грунтовых вод, сведения о биологической активности и темпах разложения органического вещества осу­шенных торфяных почв в условиях пескования. Только на этой основе можно было понять эволюцию почв в постмелиоративный и постпирогенный пери­од, предложить способы защиты торфяных почв от деградационных измене­ний и пути их целесообразного использования. В этом заключалась цель пред­принятых нами исследований [Зайдельман, Рыдкин, Агарков, 1993; Зайдельман, Шваров, 2002]. Такие исследования были выполнены на территории двух мелиоративных почвенно-гидрологических стационаров, приуроченных к осу­шенным низинным торфяным почвам, контрастных по природным услови­ям почвенно-климатических подзон Восточно-Европейской равнины.

Первый, Окско-Мещерский, стационар расположен в южной таежной подзоне на территории Окско-Мещерского полесья в Рязанской Мещере в до­лине р. Пры на польдерной оросительно-осушительной системе «Макеевский мыс». Польдер летний, ежегодно затапливается водами весеннего паводка. Исследования на этом стационаре были начаты в 1991 г. и продолжаются до настоящего времени.

Второй, Северо-Двинский стационар, расположен в северной таежной подзоне в дельте р. Северная Двина в Архангельской области на территории польдерной осушительной системы «Юрае» в междуречье проток Кузнечиха и Юрае в границах землепользования совхоза «Беломорский». Полевые ис­следования здесь выполняли в 1988—1991 гг.

9.2.1.