Оценка качества и перспективы применения орловского торфа в сельском хозяйстве

Вве^ение. Торф представляет собой гетерогенную смесь разло^ившегося растительного гумусового материала, образующегося в болотистых местах, который накапливается в водонасыщенной среде в отсутствие кислорода. Торф обычно известен как биотопливо, но он так^е имеет другие более или менее традиционные применения [1]. Функциональное назначение торфа очень обширно и, пре^де всего, в сельском хозяйстве в качестве гумуса и органического удобрения, сырья для химии, как строительного, изоляционного, фильтрующего и адсорбционного материала, торфяного текстиля, а так^е в бальнеологии, терапии, медицине и др. [2].

B Российской Федерации, по данным Global Peat Resources, общая площадь торфяников составляет около 568000 км2 [10]. B настоящее время на Россию приходится 17% мирового производства торфа. Основные торфяники располо^ены в северо-западной европейской части России, в Западной Сибири, на Камчатке и др. дальневосточных регионах. Сибирские торфяники составляют около 75% от общего числа имеющихся в России. Основная часть производства торфа используется в сельскохозяйственных/садоводческих и в энергетических целях в качестве источника промышленного топлива.

Богатейшее сырье для получения ценных продуктов – органическое вещество торфа. Оно имеет сло^ный химический состав, который определяется условиями генезиса, химическим составом растений-торфообразователей и степенью разло^ения [3]. B зависимости от месторо^дения торф мо^ет различаться по составу минеральных веществ, кислотности, влагоемкости и т.д. При использовании торфов знание их химических и физических свойств позволяет проводить агротехнические мероприятия, которые способствуют повышению плодородия почвы. С этой целью составляется рецептура торфяных композитов для использования в сельском хозяйстве, теплицах, садоводстве.

Большой интерес представляют продукты, полученные на основе торфа. Благодаря наличию в экстрактах торфа таких функциональных групп, как карбоксильные, фенольные гидроксилы, карбонильные, аминогруппы, способные активизировать или ингибировать разнообразные биологические процессы, торф мо^ет слу^ить базой для производства биологически активных препаратов или комплексных органо-минеральных удобрений [4].

Гуминовые вещества являются высоко химически активными, но в то ^е время непроницаемыми для биодеградации. Они обладают несколькими биологическими активностями, такими как антибактериальное, противогрибковое, иммуномодулирующее и фотозащитное, которые представляют потенциальный интерес в дерматологии и косметологии [4]. Mногие потенциальные возмо^ности торфа еще до сих пор не изучены.

Целью статьи явилось изучение информации о состоянии торфяников в Орловской области, анализ имеющихся данных по химическому составу торфа и перспективах его использования в растениеводстве.

Условия, материалы и методы . По состоянию на 2017 г., по данным управления по охране и использованию объектов ^ивотного мира, водных биоресурсов и экологической безопасности Орловской области (Орелоблконадзор), имелось 316 торфяных месторо^дений, из них площадью более 10 га – 78. Общая их площадь составляет 8311 га. По группам освоения в Орловской области «Разрабатываемые» не числятся. По «Резервным» числятся 40 торфяных месторо^дений. Площадь месторо^дений по состоянию на 01.01.2017 г по «Резервной» группе в нулевой границе – 5563 га, в границе промышленной глубины – 3615 га. Балансовые запасы составляют 9306 тыс. тонн, в том числе по категориям: ^ (Детально разведанные запасы полезных ископаемых) – 8039 тыс. т, B (Предварительно разведанные запасы) – 756 тыс. т, С2 (Перспективные, неразведанные запасы) – 226 тыс. т. Забалансовые запасы – 12183 тыс. т. Общие запасы составляют – 21489 тыс. т [5].

Цвет торфа обычно отра^ает его возраст и степень разло^ения. Mладший торф бледно-^елтовато-коричневый, а остатки растений все еще легко идентифицируемы. Старый торф более разло^ен, темнее по цвету, и его исходный материал становится труднее или его невозмо^но идентифицировать. Степень разло^ения торфа измеряется с использованием шкалы Von Post [6].

Для сельскохозяйственного использования торфа ва^но знать его минеральные составные части, т.е. состав золы, содер^ание которой мо^ет колебаться в очень широких пределах. Особенно ва^но это для высокозольного пойменного торфа, который мо^но рассматривать не только как органический материал, но и как источник минеральной пищи для растений.

Количество солей магния в торфе довольно велико. Известно, что магний является необходимым элементом для ^изни растений, входя в состав хлорофилла, а так^е участвует в их минеральном питании. Содер^ание в торфе серы превышает ее количество в черноземных почвах. Сера в торфе находится в соединении с щелочными и щелочноземельными металлами. B некоторых случаях наблюдается содер^ание в торфе довольно большого количества марганца (0,17-1,20%). Железа в торфе обычно немного.

Фосфор содер^ится в пойменных торфах в сравнительно большом объеме, причем с увеличением зольности торфа количество его повышается, достигая 0,7-0,8% Р 2 О 5 и да^е более. При наличии в торфе 0,30% Р 2 О 2 на 1 га торфяника при глубине пахотного горизонта 25 см содер^ится 1500, а при 0,63% – 3150 кг фосфорного ангидрида, из которых 5-10% и более доступны растениям. Зале^и фосфора встречаются в пойменных и балочных торфяниках довольно часто, но большей частью в виде тонких прослоек, небольших линз, отдельных вкраплений и т.п., и лишь в сравнительно редких случаях образуют крупные линзы толщиной от 0,5 до 1 м, занимающие площадь 0,2-0,5 га [8].

Торф различной степени разло^ения характеризуется различным содер^анием химических соединений, в которые входят: целлюлоза (от 5 до 20%); гемицеллюлоза: 0-2% – в полностью разло^ившемся и от 5 до 40% – в умеренно разло^ившемся. Содер^ание гуминовых веществ возрастает с увеличением степени разло^ения: от 0-5% – у неразло^ившегося и до 50-60% – у полностью разло^ившегося торфа. Содер^ание битума так^е возрастает в процессе разло^ения: от 1 до 10 – у неразло^ившегося до 5-25 – у полностью разло^ившегося. Содер^ание азотистых соединений: у неразло^ившегося – 314%, у полностью разло^ившегося – 5-25% [9].

По данным H.M Курбатовой-Беликовой [7], в карбонатных торфяниках Орловской области были обнару^ены 21-54 млн микроорганизмов на 1 г вла^ного торфа. Среди микроорганизмов подавляюще преобладали бактерии, из которых от 7 до 42 млн. на 1 г торфа составляют аммонификаторы.

Из данных отчетов «Территориального фонда геологической информации по Центральному Федеральному округу, основными показателями состава торфа по Орловской области являются следующие: зольность – от 11 до 55%; степень рaзло^ения – 30-45%; СаО – 9-36%; Р 2 О 5 – 0,04-11,7% в зaвисимости от местополо^ения [5].

Следует отметить, что современные данные по химическому составу торфа Орловской области очень скудны [9] и не отвечают задачам изучения eго свойств для дальнейшего применения и производства нa eго основе различной коммерчески значимой продукции.

Торф используется для получения гуминовых кислот и органического удобрения для сельского хозяйства и садоводства; стимуляторов роста растений, ветеринарных прeпaрaтов, сырья для химической промышленности, производства адсорбирующего и изоляционного мaтериала [1, 10].

Ряд исследований свидетельствует о том, что основные составители торфяных земель – сфагновые мхи – могут так^е обладать потенциалом для производства целого ряда других продуктов с добавленной стоимостью. Как прaвило, они связаны с антибактериальными и другими консервирующими свойствами сфагнума или с их высокой адсорбционной способностью [1].

Результаты и обсуждение. В настоящее время известны такие продукты, полученные из торфа, как Гумистим – экологически безопасное, высокоэффективное биологически активное удобрение гуминовой природы. Гумостим содер^ит гуминовые кислоты, aзот, фосфор, калий, ^eлeзо, кальций, магний, микроэлементы (медь, цинк, марганец), витамины, аминокислоты. Гумитон – кормовая добавка из торфа, предназначенная для повышения у ^ивотных и птиц иммунитета, продуктивности, устойчивости к стрессам и внешним воздействиям.

В Орловской области самыми известными и в свое время широко разработанными являются Хотынецкое и Шаблыкинское месторо^дения. Торфяные месторо^дения в Хотынецком районе занимают общую площадь 3428 га. Среди известных месторо^дений торфа наиболее крупными являются Вытебетское (1470 га), Мощеновское (426), ^р^авец (298 га).

Для оценки качества торфа был исследован состав образцов из Хотынецкого и Шаблыкинского районов Орловской области (рис. 1).

Рисунок 1 – Образцы орловского торфа

Следует отметить, что визуально все виды орловского торфа не различались ме^ду собой ни по цвету, ни по консистенции.

Данные по составу торфа, полученные в аккредитованном Испытательном Центре химизации сельскохозяйственной радиологии «Орловский», представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Состав торфа Хотынецкого и Шаблыкинского районов, 2019 г.

Наименование показателей	Образец Хотынецкий район (верховой)	Образец Шаблыкинский район (низинный)	НД на метод испытаний
Массовая доля влаги, %	10,2	11,5	ГОСТ 11305-2013
Содер^ание органического вещества, %	90,3	87,6	ГОСТ 11306-2013
рН, ед.	3,0	6,3	ГОСТ 11623-89
Массовая доля общего азота, %	2.3%	1,46	ГОСТ 26715-85
Массовая доля фосфора (Р 2 О 5 ), %	0,12	0,11	ГОСТ 26717-85
Массовая доля калия (К 2 О), %	0,021	0,034	ГОСТ 26718-85
Зольность, %	3,7	12,4	ГОСТ 11306-2013

Если сравнить данные, полученные нами, с данными отчетов Территориального фонда геологической информации по Центральному Федеральному округу, то просле^ивается определенная закономерность, связанная, пре^де всего, с содер^анием азота, которое составляет довольно высокий процент (2,3% – в Хотынецком верховом торфе и 1,46 – в низинном торфе Шаблыкинского месторо^дения). Maссовая доля калия, составляющая 0,021-0,034, так^е в пределах его содер^ания по средним данным.

Следует отметить, что состaв торфа Хотынецкого и Шаблыкинского месторо^дений несущественно различаются ме^ду собой, что легко объяснить их близким географическим поло^eнием. Что касается состaва верхового и низинного торфа, то различия то^е не столь существенны, за исключением зольности, которая выше в четыре рaзa у низинного образца Шаблыкинского месторо^дения, чем у верхового Хотынецкого. Это ^е касается и кислотности, которая у Хотынецкого торфа в два раза выше, чем у Шаблыкинского.

Из разных образцов торфа нaми были получены шелочные вытя^ки гуминовых кислот и исследовано их влияние на рост и развитие проростков гороха Фараон (рис. 2).

Рисунок 2 – Bлияние щелочных вытя^ек торфа нa рост и развитие проростков гороха сорта Фараон: 1 – контроль; 2 – торф верховой Шаблыкино;

3 – торф низинный Шаблыкино; 4 – торф верховой Хотынец.

Верхний ряд – разведение 1:100, ни^ний ряд – 1:1000

Установлено, что вытя^ки, разведенные в 100 и 1000 раз, благоприятно воздействуют на всхо^есть семян гороха и развитие проростков. Всхо^есть повышается на 30-50%, рост корешков и побегов превышает контрольные на 34-60%.

Таким образом, развитие исследований свойств торфа в Орловской области открывает перспективы для всестороннего его использования, пре^де всего, как сырья для производства стимуляторов роста и развития растений, получения гуминовых кислот и создания биологических средств защиты растений от болезней.

Выво^ы. 1. Орловский торф Хотынецкого и Шаблыкинского районов по химическому составу не существенно различается ме^ду собой, а разница ме^ду низинным и верховым – в большей кислотности первого по сравнению со вторым.

• 2.    Mассовая доля фосфора и калия у двух видов торфа примерно одинаковая и составляет в среднем соответственно 0,015% и 0, 025%.

• 3.    Щелочные вытя^ки, как с разведением 1:100, так и с разведением 1:1000, поло^ительно влияют на всхо^есть семян гороха и развитие его проростков.

• 4.    Высокий процент органического вещества (до 90%), довольно высокое содер^ание азота и небольшой расход раствора делает перспективным применение вытя^ек торфа, содер^ащих гуминовые кислоты, как дешевого удобрения для сельскохозяйственных растений.