Качественная оценка торфа северной части Сым-Дубчесского междуречья и перспектива его использования в сельском хозяйстве

Введение . Торфяные ресурсы Красноярского края являются перспективными для пополнения элементов минерального питания и улучшения агрохимических свойств почв земледельческой зоны. Для оценки запасов и способов использования торфа необходимо иметь представление о его качестве – ботаническом составе, степени разложения, зольности и др., а также знать его микроэлементный состав для расчета необходимой дозы микроудобрений. По данным ПГО «Новосибирскгеология», в Красноярском крае имеется 671 торфяное месторождение, площадь которых в промышленных границах составляет 1115 тыс. га, а запас торфа – 3621 млн т [1]. Наибольшая площадь болот и запасы торфа располагаются в Енисейском районе края. Долины крупных (Кас, Сым, Хойба) и мелких (Анциферовка, Рассоха, Черная, Пуче-глазиха, Верхняя, Нижняя, Тугулан) рек, которые являются левобережными притоками Енисея, почти полностью заболочены. Особенно высока степень заболоченности северной части левобережья Енисея (между реками Сым и Дубчес), где болота занимают 35 % площади [2]. Наследуя древние днища ложбин стока ледниковых вод, они залегают слитными массивами, а растительность их представлена преимущественно олиготрофными озерно-грядовомочажинными и рямовыми комплексами. Изученность торфяных ресурсов северной части междуречья, несмотря на проводившиеся здесь исследования [3–4], до сих пор остается слабой из-за удаленности болот и их слабой доступности.

Цель работы . Выявить наиболее распространенные виды торфа в северной части междуречья и оценить качество торфяного сырья для перспективного использования в сельском хозяйстве.

Задачи исследований : выполнить ботанический анализ торфа с целью выявления видового состава; изучить общетехнические свойства торфов; выделить типичные виды торфа и классифицировать их; проанализировать мик-роэлементный состав торфов.

Для района исследований полученные сведения являются актуальными, так как приводятся впервые.

Объекты и методы. Объектом исследований являлся олиготрофный болотный массив площадью около 3 км², залегающий в долине нижнего течения р. Дубчес (60^о43'–60^о51' с.ш., 88^о57'–89^о34' в.д.). В периферийной части болота заложен топоэкологический профиль, на котором было сделано детальное геоботаническое описание растительности и заложено 5 торфяных разрезов (с условными названиями ВБ7-1, ВБ7-2, ВБ7-3, ВБ7-4, ВБ7-5). В разрезах сплошной колонкой в каждых 5 см слоя произведен отбор образцов на анализ ботанического состава (300 шт.), степени разложения, зольности и влажности, который был выполнен общепринятыми в болотоведении методиками [5–6]. Из подстилающих слоев этих же разрезов и далее с интервалом 1,0 м были отобраны образцы торфа на радиоуглеродный анализ. Возраст торфа был определен методом ускорительной масс-спектроскопии (3-MV Tandetron ion accelerator) в Институте биогеохимии им. Макса Планка (Йена, Германия) [7]. Микроэлементный состав торфа одного из разрезов (ВБ7-3) выполнен атомно-абсорбционным методом в Институте минералогии УрО РАН канд. геол.-минерал. наук В.Н. Удачиным. Классификация видов торфа дана по [8]. Стратиграфические колонки построены в программе «Korpi» [9].

Результаты исследований и их обсуждение. Детальное описание растительного покрова болота, его возраст и генезис приводились ранее [10]. Строение стратиграфии торфяных залежей и видов торфа, а также радиоуглеродный возраст отложений пяти заложенных разрезов показаны на рисунке. Согласно абсолютному датированию, заболачивание правобережной долины р. Дубчес началось в позднеледниковье и голоцене (около 13–9 тыс. лет назад (л.н.), что совпадает с радиоуглеродными датами, приведенными ранее для этого района [4]. Болото в своем развитии прошло три стадии – низинную, переходную и верховую. Временные границы этих стадий подтверждены 35 радиоуглеродными датами. В результате классификации торфа на территории исследований выделено 5 видов верхового, 8 видов переходного и 13 видов низинного торфа (рис., табл. 1).

Стратиграфия и виды торфа района исследований

Низинные виды торфа (1–13): 1 – хвощевой; 2 – терес-торф; 3 – травяно-гипновый;

• 4 – осоковый; 5 – сфагновый; 6 – пушицевый; 7 – древесно-травяной; 8 – травяной; 9 – березовый;

• 10 – древесно-сфагновый; 11 – древесный; 12 – древесно-гипновый; 13 – гипновый. Верховые виды торфа (14–18): 14 – фускум-торф; 15 – медиум-торф; 16 – травяно-сфагновый;

• 17 – комплексный; 18 – пушицевый. Переходные виды торфа (19–26): 19 – травяно-сфагновый;

20 – древесно-травяной; 21 – пушицевый; 22 – травяной; 23 – сфагновый;

24 – пушицево-сфагновый; 25 – шейхцериевый; 26 – древесно-сфагновый

Таблица 1

Классификация и общетехнические показатели видов торфа

Торфяная залежь смешанная и образована торфами лесотопяного и топяного подтипов моховой, травяной, древесно-травяной, древесномоховой и древесной групп. Реакция почвенного раствора торфов находится в пределах 3,6–5,8 и оценивается как кислая и слабокислая. Приводим краткую характеристику доминирующих видов торфа, слагающих залежи. В верховом типе такими являются фускум, медиум и комплексный, образующие верхние пласты залежей.

Главными растениями-торфообразователями этих видов торфа являются сфагновые мхи с абсолютным преобладанием: в фускум-торфе – Sphagnum fuscum, медиум-торфе – S. magel-lanicum, в комплексном – S. balticum, S. dusenii и S. yensenii. Около 10 % волокна торфа приходится на макроостатки вересковых кустарничков, а также пушицы и шейхцерии. Средняя степень разложения этих торфов варьирует от 5,0 до 15,0 %, зольность – от 2,3 до 3,3 %, влажность – от 91,0 до 92,0 %. Два других вида торфа – пушицевый и травяно-сфагновый – встречаются гораздо реже. Срединные слои залежи образованы переходным типом торфа, в котором доминирует травяная группа торфов – травяной, пушицевый и шейхцериевый. Растительное волокно травяного торфа в основном сложено остатками разнообразных осок: волосистоплодной, топяной, шаровидной, а также пушицы, шейхцерии и вахты, причем ни один из травянистых остатков не превышает 40 %. Примерно 20 % волокна торфа приходится на остатки олиготрофных и мезотрофных сфагновых, реже – гипновых мхов. Пушицевый торф на 35– 40 % сложен пушицей с большой примесью шейхцерии и мезотрофных видов осок: волосистоплодной, вздутой двутычинковой и др. В волокне торфа в небольшом количестве встречаются остатки сфагновых мхов, древесины сосны и березы. Волокно шейхцериевого торфа на 40– 50 % образовано шейхцерией. Остальная часть сложена верховыми сфагновыми – Sphagnum magellanicum, S. angustifolium и низинными – S. obtusum мхами, а также осокой топяной. Степень разложения этих видов торфа варьирует от 20,0 до 30,0 %, зольность – от 2,8 до 22,0 %, влажность – от 89,0 до 95,0 %. Низинный тип залежи представлен 13 видами торфа, среди которых наиболее часто встречаются древеснотравяной и березовый. Древесно-травяной торф слагает придонные пласты залежи. Он образован осоками, пушицей и разнотравьем, на долю которых приходится 50–60 % волокна. От 5 до 35 % составляют древесные остатки березы, сосны, пихты, ели. Небольшой процент приходится на макроостатки сфагновых и гипновых мхов. Этот вид торфа характеризуется средней и высокой степенью разложения – 25,0–35,0 % и высокой зольностью – 12,8–37,1 %. Березовый торф встречается прослойками мощностью 0,2– 0,3 м в нижних частях залежи. Его растительное волокно на 40–55 % образовано корой и древесиной березы, в примеси встречаются остатки ели, пихты, кедра. Остальная часть волокна состоит из остатков болотного разнотравья, евтрофных сфагновых и гипновых мхов. Торф характеризуется высокой степенью разложения (35,0–40,0 %) и средней зольностью (13,8–18,7 %). В целом высокую величину зольности низинных видов торфа в долине р. Дубчес можно объяснить длительной аккумуляцией в залежи (более 7 тыс. лет) разнообразных химических элементов за счет вертикальной фильтрации атмосферных осадков, а также питания болота высокоминерализованными грунтовыми водами в инициальный период его развития. Величины степени разложения, зольности и влажности других видов торфа приведены в таблице 1.

При оценке агрономической ценности торфяного сырья важную роль играет содержание в нем макро- и микроэлементов. Содержание валовых форм элементов в опорном разрезе ВБ7-3 в доминирующих видах торфа – фускум, пушицевом и березовом – представлено в таблице 2. Сравнительный анализ показал, что в фускум и пушицевом видах содержание макроэлементов (Ca, Mg, Na, Fe, Al) довольно близко. Исключением является содержание К, которого в фускум-торфе больше в 2,3 раза, и Fe, которого в пушицевом торфе больше в 1,7 раза. По содержанию микроэлементов эти два вида торфа также различаются незначительно. Следует отметить только, что фускум-торф в 2,0–2,5 раза больше концентрирует Cr, Mn, As, Sb, Cs Bi, а свинца – в 6,0 раза. Пушицевый торф отличается небольшим превышением содержания Mo, Ba, Cd. Березовый торф концентрирует максимальное количество щелочных, щелочноземельных и редкоземельных элементов, за исключением Ca. На такой высокий уровень концентрирования элементов оказали влияние, по нашему мнению, лесные пожары. Например, содержание в березовом торфе таких наиболее востребованных растениями микроэлементов, как Mo, Co, Mn, Cu, Zn, Ni, Cr, Ce и др., выше, чем в фускум и пушицевом торфах: в 24,8; 70,0; 2,4; 14,7; 1,6; 18,1; 26,6 и 7,4; 34,4; 4,6; 9,9; 2,9; 33,5; 26,4 раза соответственно. Для оценки экологического состояния торфов всех типов мы сравнили содержание в них микроэлементов с ПДК почв [11]. Анализ показал, что их концентрация не превышает ПДК, поэтому эти торфа можно отнести к «экологически чистым».

Таблица 2

Средние значения валового содержания химических элементов в торфах различного вида, мг/кг

Заключение. Анализ стратиграфии торфяной залежи пяти полнопрофильных торфяных разрезов, заложенных на болотном массиве в нижнем течении р. Дубчес, показал, что он образовался путем слияния отдельных очагов заболачивания. Об этом свидетельствует сложная стратиграфия торфяной залежи каждого из разрезов (от 5 до 18 чередований пластов торфа). В результате классификации торфов выделено 26 видов, которые относятся к верховому, переходному и низинному типам. Величины степени разложения и зольности торфов варьируют в широких пределах, значительно увеличиваясь в низинных видах торфа древесной и древеснотравяной групп. Торфа верхового и переходного типов содержат значительно меньше агрономически ценных микроэлементов (меди, никеля, цинка, молибдена и др.), чем торфа низинного типа. Низинные виды торфа – древесный, древесно-осоковый, древесно-гипновый – максимально концентрируют все исследованные макро- и микроэлементы. Эти виды торфа в первую очередь нужно использовать в качестве компонента для производства органо-минеральных удобрений. Кроме высокой концентрации микроэлементов, они отличаются также повышенным содержанием гуминовых кислот (7,5–7,8 %), высокой степенью разложения, повышенной зольностью и слабокислой реакцией среды [12]. В целом необходимо отметить, что запасы торфа в долине р. Дубчес по сути являются неисчерпаемыми, а качественный состав и экология торфов позволяют в перспективе использовать этот ре- сурс во многих сферах сельского хозяйства Красноярского края.