Вплив осушення та сільськогосподарського використання на трансформацію торфових ґрунтів полісся (стр. 1 )

УДК 631.452:631.42

Зіньчук П. Й., к. с.-г. н. (Волинський державний університет

імені Лесі Українки, м. Луцьк), , д. с-г. н., професор (ННЦ „Інститут ґрунтознавства і агрохімії ім. ”,

м. Харків)

ВПЛИВ ОСУШЕННЯ ТА СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО

використання на трансформацію торфових ґрунтів Полісся

Встановлено параметри мінералізації та спрацювання торфових грунтів Полісся залежно від способів їх використання. Виявлено, що найбільші втрати торфу через мінералізацію відбуваються при використанні грунтів у польових сівозмінах, найменше – під багаторічними травами.

Parameters of peat soils mineralization and deterioration have been established depending on the way of their utilization. It have been discovered that the most intensive peat losses throughout mineralization occur during soils exploitation in crops rotation, and the least intensive – under perennial herbs.

Волинська область характеризується наявністю значних площ земель так званого земельно-болотного фонду – боліт, заболочених та перезволожених земель, на які припадає 445,2 тис. га або 41,9% від загальної площі області. Найбільше таких земель у Любешівському (63%), Ратнівському (54,4%), 0Рожищенському (52,6%), Ковельському та Старовижівському (по 52 %) районах.

На 1.01.2005 року в області осушено 416,6 тис. га, в тому числі 236,6 тис. га гончарним дренажем, двобічне регулювання рівнів ґрунтових вод передбачено на площі 157,1 тис. га, на 47,9 тис. га побудовані польдерні системи [6]. Із загальної площі осушених угідь на ріллю припадає 148,6 тис. га, сіножаті – 107,0 і пасовища – 90,8 тис. га.

Серед меліорованих ґрунтів області торфово-болотні та торфовища низинні займають площу 125,1 тис. га (30%), з них з глибиною торфу більше 1 м – 24,5 тис. га або 5,9% від загальної площі осушених земель.

Залежно від геоморфологічних та гідрохімічних умов на території Волинської області сформувались різноманітні за своїми властивостями та екологічними функціями торфові ґрунти.

Основними властивостями торфових ґрунтів, які відрізняють їх від мінеральних, є умови водно-мінерального живлення (низинні, перехідні та верхові торфовища), глибина торфового шару, вміст та якісні показники золи, ступінь розкладу органічної речовини [1; 3].

Торфові ґрунти – одні із найбільш специфічних і найменш стійких груп ґрунтів гумідних ландшафтів. Це пов’язано перш за все з їх утворенням. Вони виникають в результаті консервації в анаеробних умовах рослин – торфоутворювачів за період багатовікової акумуляції. В середньому в умовах Полісся темпи такої акумуляції складають біля одного міліметра в рік. Таким чином, за тисячоліття на поверхні мінерального дна болота можуть сформуватись торфові поклади потужністю біля одного метра.

Торфові поклади Волині відносяться до слідуючих типів: верхові (або оліготрофні), низинні (евтрофні), перехідні (або мезотрофні) [1].

Ґрунти оліготрофних (верхових) боліт володіють невисокою зольністю (біля 4%), кислою реакцією. Утворились, переважно, залишками мохової рослинності. Із-за низької родючості, високої кислотності, незадовільних фізичних властивостей торфові ґрунти і поклади верхових боліт, як правило, для цілей землеробства на них не використовувались.

Мезотрофні (перехідні торфи) за своїми властивостями близькі до оліготрофних. В основному це також мохові торфи, але з більш високою зольністю (4-6%), менш кислою реакцією.

Евтрофні (низинні) торфові ґрунти на низинних торф’яних покладах характеризуються відносно високою зольністю (більш 6%), слабо кислою або нейтральною реакцією середовища, різновидним складом рослин – торфоутворювачів.

До їх складу входять представники трав’янистої, деревинної і мохової рослинності. Тут переважають осоки, очерет, з деревинних рослин – вільха, береза. Поряд з підвищеним вмістом зольних елементів низинні торфові поклади і ґрунти на таких торфах володіють сприятливими фізичними властивостями – значним коефіцієнтом фільтрації і водовіддачі, підвищеною щільністю. Тому ґрунти низинних боліт частіше всього після осушення використовують в землеробстві.

Після осушення торфові ґрунти низинних боліт опиняються, в повних, принципово інших термодинамічних умовах. Анаеробні умови, в яких здійснювався поступовий процес акумуляції рослин – торфоутворювачів, змінюється на аеробний. На зміну процесу акумуляції органічної речовини приходить протилежний процес його біохімічного розкладу.

Осушення і сільськогосподарське використання різко змінює властивості і режими торфових ґрунтів. На фоні зменшення вологості ґрунту відбувається механічне осідання торфу, підвищується температура органогенних горизонтів, зростає аерація профілю, відновні умови змінюються на окислювальні.

В цілому зниження рівня ґрунтових вод підвищує біологічну активність торфових ґрунтів.

Безперервне торфонакопичення, властиве цим ґрунтам в природних умовах, після осушення змінюється активним біохімічним розкладом органічної речовини [2; 4; 5]. Темпи цього процесу різні і залежать як від природних (клімат, опади, режим погоди) так і антропогенних факторів.

Важливу роль в цьому випадку відіграє характер використання торфового ґрунту.

Мінімальні темпи розкладу органічної речовини спостерігаються при використанні торфових ґрунтів при розміщенні на них багаторічних трав (травопільні сівозміни з високою долею полів багаторічних трав, а також сінокісні і пасовищні вгіддя). В цьому випадку темпи розкладу торфових ґрунтів в зоні Полісся складає 0,5 – 1,0 см/рік. В умовах польових сівозмін вони дорівнюють 1-2 см-рік, а в просапних від 1,5 до 3 см/рік. Підрахунки засвідчують, що органічна речовина покладів торфу, накопичену за тисячу років, може повністю зникнути. В результаті його біохімічного розкладу при використанні органогенних ґрунтів в польовій сівозміні через 50-70 років. Цей процес може відбуватися ще скоріше, оскільки при цих розрахунках не враховані втрати торфу через вітрову ерозію, виносу певної маси торфу з врожаєм сільськогосподарських культур.

[2] на основі аналізу 96 експериментів, проведених в республіці Білорусь за період з 1913 по 1983рр. Засвідчує, що щорічні втрати органічної речовини (т/га) під просапними культурами становили 9,8±1,6; під зерновими – 6,0±1,1; під багаторічними травами – 3,6±0,7.

Встановлено, що при вирощуванні багаторічних трав без пере залуження більше п’яти років темпи мінералізації сповільнюються і дефіцит балансу органічної речовини не перевищує 2 т/га в рік.

Гідротермічна деградація, що визначає спрацювання органічної речовини торфу, призводить в кінцевому результаті до виникнення на місці торфових мінеральних ґрунтів, значно нижчої родючості. [5; 8]

Основними деградаційними процесами, які притаманні меліорованим ґрунтам Волинської області є прискорене спрацювання шару торфу, інтенсивне вимивання біогенних компонентів за межі кореневмісного шару, дефляція, вторинне заболочування, преосушення та гідрофобізація торфу, вторинне озалізнення та окарбоначення, пожежі на торфовищах тощо. [8; 9]

Як показали результати спостережень, різні види деградаційних процесів, які виникають на територіях осушених земель пов'язані між собою. Прояв одного із деградаційних явищ часто приводить до виникнення інших. Приймаючи до уваги те, що визначальним фактором на осушених масивах, є стан водного режиму, виникнення такого виду деградаційних явищ як переосушення тягне за собою цілу низку негативних процесів. Так, на осушених масивах торфових ґрунтів частіше всього виникають наступні пов'язані між собою процеси: деградація гідрологічних функцій (переосушення) – деградація хімічних властивостей (озалізнення, окарбоначення), переосушення – прискорена мінералізація, переосушення - вітрова ерозія, переосушення – забруднення ґрунтових вод і продукції азотними сполуками, переосушення – дефляція - вторинне забруднення ґрунту радіонуклідами. Тому, з метою запобігання виникнення даних процесів, необхідно в першу чергу проводити заходи з оптимізації водного режиму. [8; 9]

Моніторингові спостереження, які були проведені в межах еталонних систем показали, що одним із самих небезпечних проявів деградаційних процесів є прискорена мінералізація (спрацювання) торфу осушених торфовищ. Аналіз фондових матеріалів (стан торфових покладів до будівництва осушувальних систем) та сучасне зондування торфу показують, що є реальна небезпека перетворення потенційно високо родючих торфових ґрунтів за порівняно нетривалий час на малородючі глеєземи. [8; 9]

Для визначення параметрів спрацювання і осідання торфу в умовах Полісся ведуться спостереження за зміною глибини осушеного торфовища на Камінь-Каширському стаціонарі Волинської області методом повторних зондувань у точно зазначених на місцевості точках (пікетах) спеціальним торфовим буром. В 2005 році дослідження проводились з визначенням координат пікетів з використанням GPS.

Зондування проводились на ділянках багаторічних трав (беззмінна культура) і в лучно-польовій та польовій сівозмінах.

Одночасно із зондуванням проводився відбір ґрунтових зразків з ґрунтових розрізів для визначення водно-фізичних, фізико-хімічних та агрохімічних показників. Моніторинг щодо темпів мінералізації і спрацювання торфу, в результаті різного сільськогосподарського викорис­тання торфовищ на Камінь-Каширському стаціонарі здійснюється під керівництвом доктора с.-г. наук, професора . Розпочато ці дослідження в 1964 році аспірантом під керівництвом доктора с-г наук, професора .

Слід зазначити, що такі дослідження в Україні більше ніде не проводяться, а Камінь-Каширський стаціонар єдиний об'єкт моніторингу осушеного торфовища, що має точно визначені вихідні характеристики. Зведені дані про зміну глибини покладів торфу в процесі використання представлені в таблиці 1.

Результати проведення зондування осушеного торфовища свідчать, що максимальне осідання та втрата органічної речовини припадають на перші 3-5 років після проведення осушення. Проведене в 1964 році зондування дослідної ділянки показало, що глибина торфу коливається по окремих пікетах від 185 до 228 см. Середня глибина з п'яти точок по пласту багаторічних трав становила 212 см, в лучно-польовій сівозміні 197 і польовій 194 см. (таблиця 1).

За 40-річний період використання темпи мінералізації і спрацювання торфу були різними в залежності від інтенсивності освоєння і антропогенного навантаження.

Аналіз використання торфовища в беззмінній лучній сівозміні (пласт багаторічних злакових трав) засвідчує, що за цей час потужність торфу зменшилась з 212 до 166 см або на 46 см. Зміна характеру використання, а саме чергування лучного і польового періодів (лучно-польова сівозміна) призвела до інтенсифікації мінералізаційних процесів і потужність торфу зменшилась з 197 до 142 см, або за весь період на 55 см. Найбільш інтенсивно процеси мінералізації і спрацювання торфу відбувались при використанні торфу в польовій сівозміні (просапні культури). Тут зменшення глибини торфу становило 65 см, з 194 до 129 см.

Найбільш інтенсивно зменшення потужності торфу відбувалось в перші роки використання. За 7 років, з 1964 по 1971 рр. в лучній сівозміні зменшення глибини торфовища складало 19 см, в лучно-польовій - 27 і польовій - 38 см.

В наступні 7 років, з 1971 по 1978 рр., це зменшення становило відповідно 12, 12 і 8 см.

За 10-річний період, від 28 до 38 років використання торфовища загальне зменшення глибини торфу становило 5-7 см незалежно від інтенсивності використання торфу.

Розрахунки середньорічних змін глибини торфу (табл. 2) засвідчують, що в перші 7 років ( рр.) використання торфу під пластом багаторічних трав призвело до зменшення його потужності на 2,71 см, в лучно-польовій сівозміні 3,86 і в польовій - 5,43 см в рік.

Зондування проведене в 2005 році показало, що в середньому за 41рік, з 1964 по 2005 р. зменшення глибини торфу, тобто його усадка і спрацювання в результаті мінералізації становило в лучній сівозміні 1,12 см, лучно-польовій - 1,34 і польовій - 1,58 см за рік. Пояснюється це тим, що після відведення води відбувається його механічне осідання та інтенсивний біохімічний розклад органічних речовин торфу. З тривалістю та інтенсивністю сільськогосподарського використання процеси осідання та спрацювання (мінералізації) осушеного торфовища поступово загальмовуються (табл. 2).

Таблиця 1

Зміна глибини осушеного торфовища в процесі с.-г. використання на

Камінь-Каширському стаціонарі (Цирська осушувальна система)

Агрофон	№ пікетів	Цілина, 1964	7 р. 1971	14 р. 1978	21р. 1985	28 р. 1992	38 р. 2002	41 р. 2005
Пласт багаторічних трав	1 2 3 4 5	224 228 204 203 203	209 211 187 180 179	142 193 181 171 171	181 185 175 163 169	177 182 175 160 166	170 178 171 158 160	168 175 170 160 166
	Середня глибина	212	193	181	175	172	167	166
Лучно польова сівозміна	1(6) 2(7) 3(8) 4(9) 5(10)	205 192 202 155 190	180 175 180 159 155	166 165 162 153 143	155 160 157 150 138	154 157 156 148 134	147 149 150 138 132	146 147 151
	Середня глибина	197	170	158	153	150	143	142
Просапна сівозміна	1(11) 2(12) 3(13) 4(14) 5(15)	191 201 196 191 190	163 170 151 146 152	156 158 143 134 149	153 148 137 129 146	147 139 131 125 142	140 130 123 120 135	139 128 125 119 134
	Середня глибина	194	156	148	143	137	130	129

Необхідно відмітити, що характер сільськогосподарського викорис­тання торфовища (багаторічні трави, лучно польова і польова сівозміни) суттєво вплинув на загальну глибину і темпи осідання та спрацювання торфу.