Изменения морфологических и физических свойств осушенных торфяных почв под влиянием разных видов пескования, оценка их возможной деградации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.03, кандидат биологических наук Батраков, Антон Сергеевич

• Батраков, Антон Сергеевич
• кандидат биологических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Батраков, Антон Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. Состояние проблемы.

1.1. Литературный обзор

1.1.1. Пескование осушенных торфяных почв.

1.1.2. Распространение торфяных почв на территории Российской Федерации и стран СНГ.

1.1.3. Трещины на поверхности осушенных торфяных почв.

1.2. Цели и задачи исследований.

2. Объект и методы исследований.

2.1. Общие сведения об объекте.

2.2. Климат, рельеф, грунтовые воды, растительность.

2.3. Подстилающие породы и местоположение участка.

2.4. Почвы объекта исследований.

2.5. Методы исследований.

2.6. Повторность определений и статистическая обработка данных

3. Результаты исследований.

3.1. Морфология осушенных торфяных почв в условиях черной культуры (контроль) и двух способов пескования.

3.1.1. Особенности цвета профиля почв.

3.1.2. Изменение строения поверхностных горизонтов после пескования

3.1.2.1. Усадка осушенных торфяных почв.

3.1.2.2. Трещиноватость осушенных торфяных почв

3.1.2.3. Вероятность миграции песка из пахотного горизонта в нижележащие слои профиля.

3.2. Изменения физических свойств осушенных торфяных почв при различных видах пескования.

3.2.1. Плотность почвы.

3.2.2. Плотность твердой фазы.

3.2.3. Общая пористость.

3.2.4. Дифференциальная пористость.

3.2.5. Воздухоемкость.

3.2.6. Коэффициент водоотдачи.

3.2.7. Сопротивление сдавливанию и расклиниванию.

3.2.8. Липкость.

3.2.9. Фильтрация воды в осушенных торфяных почвах.

4. Влияние смешанного и покровного песковання на режим влажности и верховодки в осушенных низинных торфяных почвах

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изменения морфологических и физических свойств осушенных торфяных почв под влиянием разных видов пескования, оценка их возможной деградации»

На территории Нечерноземной зоны России в сельскохозяйственном производстве широко используют осушенные торфяные почвы.

После осушения и сброса избыточной влаги торфяники подвергаются активному биохимическому воздействию, которое ухудшает физические свойства почвы и приводит к отрицательному балансу углерода. На фоне понижения влажности почвы происходит механическая усадка торфа, повышается температура, резко возрастает аэрация профиля, смена восстановительных условий окислительными. Таким образом, торфяные почвы после осушения оказываются менее устойчивы в новой экологической обстановке и деградируют. Поэтому основные мероприятия, направленные на сохранение торфяных почв, сводятся, в конечном итоге, к консервации органического вещества и приданию почвам благоприятных свойств для их сельскохозяйственного использования.

Низинные торфяники - потенциально плодородные почвы. Однако, чтобы использовать их плодородие, необходимо применять специальные способы мелиорации, которые позволяют не только получать хорошие урожаи, но и тормозить их разложение. Иными словами, способы мелиорации торфяных почв должны быть адекватны их генетическим особенностям. Нарушение этого условия вызывает ускоренную деградацию органических почв. Так, в частности, известный опыт глубокого осушения низинных торфяников, основанный на отрыве капиллярной каймы от торфяной залежи, показал его несостоятельность, вследствие быстрой биохимической сработки органического вещества почв. Темпы сработки торфяных почв при этом составили от 1-2 до 4 см в год. Следовательно почвы с мощностью торфяных горизонтов 1 м могут практически полностью исчезнуть за 30-50 лет.

В Белоруссии при осушении торфяных почв с отрывом капиллярной каймы от торфяной толщи, почвы часто подвергались пожарам, шла быстрая сработка торфа, в результате чего на дневную поверхность выходило минеральное дно болота, образованное неплодородными оглеенными кварцевыми песками, луговой известью или мергелем. Такой субстрат был не пригоден к сельскохозяйственному использованию. Поэтому следует использовать защитные технологии для торфяной почвы.

В настоящее время для снижения темпов разложения органического вещества используют комплекс защитных мероприятий (поддержание лугового типа водного режима, использование осушенных торфяных почв в качестве зелёных угодий, внесение органических удобрений, запашка растительных остатков, применение различных видов пескования).

В качестве наиболее распространённых агромелиоративных мероприятий, тормозящих разложение органического вещества почв, в настоящее время используют различные виды пескования с добавкой минерального материала в пахотный горизонт. Практически наиболее часто для этого применяют смешанное и покровное пескование.

Полагают, что внесение минеральной добавки, как правило песка, резко тормозит общее разрушение торфяных почв после осушения. Поэтому вопрос о трансформации физических свойств почв после осушения в условиях разных видов пескования вызывает значительный интерес в научном и прикладном отношениях. Поскольку данные такого рода остаются весьма ограниченными, нами была предпринята попытка исследовать физические свойства почв, находящихся в условиях чёрной культуры (контроль), смешанного и покровного пескования.

Заключение диссертации по теме «Агропочвоведение и агрофизика», Батраков, Антон Сергеевич

ВЫВОДЫ

Предпринятые исследования позволяют сделать следующие выводы.

1. Осушенные торфяные почвы в условиях смешанного и покровного пескования, в отличие от контроля, характеризуются максимальными величинами плотности пахотных горизонтов и значительным снижением этого параметра в подпахотных слоях профиля.

2. При длительном использовании почв в условиях покровного пескования формируется уплотненный подпахотный горизонт, достоверно отличающийся по плотности от пахотного горизонта черной культуры (контроля).

3. Подпахотный горизонт осушенной торфяной почвы в условии покровного пескования обладает пониженной общей порозностью (79%), высокой наименьшей влагоемкостью (НВ) (72%), низкими значениями воздухоемкости (7%) и коэффициента водоотдачи (0,07). Под влиянием покровного пескования в профиле осушенных торфяных почв возникает стабильный уплотненный горизонт, способный оказывать негативное влияние на развитие и функционирование корневых систем растений, газообмен в ризосфере, на общее агроэкологическое состояние осушенных торфяных почв.

4. Уплотненный подпахотный горизонт почв в условиях покровного пескования отличается низкой фильтрационной способностью и является водоупором (Кф менее 0,06 м/сут). Таким водоупорным горизонтом становится не только подпахотный, но и песчаный пахотный горизонт осушенной торфяной почвы в условиях покровного пескования.

Возникновение максимального уплотнения в подпахотном слое почвы в условиях покровного пескования обусловлено тремя факторами. Во-первых, применением тяжелой техники; во-вторых, давлением слоя песка, препятствующим набуханию почвы; в-третьих, обогащением песка органическими коллоидами при припашке 3-4 см торфа.

5. Вторичный переуплотненный водоупорный подпахотный горизонт, возникающий в профиле торфяных почв в условиях покровного пескования, является причиной застоя гравитационной влаги в пахотном горизонте и может способствовать систематическому переувлажнению почв.

Достоверность возникновения уплотнённого подпахотного горизонта в профиле осушенных торфяных почв в условиях покровного пескования подтверждено несколькими независимыми методами: во-первых, оценкой плотности сложения, пористости и водоотдачи; во-вторых, исследованиями фильтрации и, в-третьих, анализом дифференциальной пористости.

6. Для защиты торфяных почв от переуплотнения подпахотных горизонтов необходимы мероприятия по периодическому механическому разрушению уплотненных слоев и их использование в травопольном земледелии при высокой насыщенности севооборотов многолетними травами.

7. Характерной особенностью низинных торфяных почв является образование в пахотном горизонте макротрещин, физические параметры которых тесно связаны с содержанием в нем песка. Они достигают максимального развития в условиях черной культуры (контроль). Визуально и алебастровым методом не установлено проникновение трещин глубже пахотного горизонта при соблюдении принятых норм осушения для районированных культур.

8. В условиях осушения с нормальным понижением уровня воды при наличии капиллярной каймы в толще подпахотных горизонтов не происходит «протекание» песка, используемого для создания песчаных культур земледелия, в глубокие слои профиля и, таким образом, исключается необходимость пополнения его массы в процессе эксплуатации осушенных торфяных почв.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Батраков, Антон Сергеевич, 2006 год

1. Базин Е.Т. О водопроницаемости торфяно-болотных почв. Почвоведение, 1966, № 8.

2. Базин Е.Т., Косов В.И., Лиштван И.И. Результаты комплексных исследований изменений под влиянием осушения состава, водных и физико-механических свойств торфяных залежей. — В кн.: Торфяные и водные ресурсы Верхневолжья и их исследование. Калинин, 1980.

3. Баклашкин С.М. Автоматическое регулирование влажности торфяных почв при сельскохозяйственном использовании: Межвузовский тематический сборник/ Калининский политехнический институт; Отв. Редактор Н.Н. Гамаюнов.- Калинин: Калининский университет, 1980.

4. Бамбалов Н.Н. Баланс органического вещества в торфяных почвах и методы его изучения. Минск. «Наука и техника», 1984.

5. Бамбалов Н.Н. Минерализация и трансформация органического вещества мелиорированных торфяных почв при их сельскохозяйственном использовании (на примере торфяников Белоруссии): Дисс. . д-ра с.-х. наук. Минск, 1983.

6. Бамбалов Н.Н. Проблема сохранения органического вещества в мелиорированных торфяных почвах Полесья. Минск, «Наука и техника», вып. 8, 1983.

7. Белковский В.И. Улучшение свойств торфяных почв. Минск, 1982.

8. Белковский В.И. Структурная мелиорация мелкозалежных торфяников. Минск, 1985.

9. Белковский В.И.,Зоткин В.П. Повышение плодородия и рациональное использование торфяных почв. М., Россельхозиздат, 1986.

10. Белковский В.И., Лашкевич И.П. Улучшение маломощных торфяников. — Земледелие, №5, 1981.

11. Вадюнина А.Ф. Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М. Агропромиздат, 1986.

12. Вознюк С.Т., Олиневич В.А., Лыко Д.В. Интенсивность и характер минерализации торфяников УССР при различных агромелиоративных условиях. // Минск, Тез. докл. респ. конф. по проблемам минерализации и эрозии торфа, 1978.

13. Волковский П.А. Увлажнение пойменных земель с подачей воды в закрытую дренажную сеть под напором. Доклады ТСХА (Моск. с.-х. акад.), 1962, вып. 82.

14. Антропогенный вклад»: отд. выпуск. М.: Научн. Совет подпрограммы; Моск. филиал ГНИЦ прогнозирования и предупреждения геоэкологических и техногенных катастроф при КубГУ, 1998.

15. Гетов Л.В. Водно-физические свойства торфяно-болотных почв разной степени давности осушения. Автореферат кандидатской диссертации, Минск, БелНИИМиВХ. 1974.

16. Дмитриев А.Е. Математическая статистика в почвоведении. М., Изд-во МГУ, 1995.

17. Дмитриев А.Е., Манучаров А.С. Об асимметрии в распределении водопроницаемостей. Почвоведение, № 5, 1967.

18. Докучаев Н.С. Оксредпотенциал (Eh7) и оксреднапряжение в мелиоративном почвоведении и земледелии. //Изд-во Калининградского государственного технического университета. Калининград, КГТУ, 2001.

19. Дрындин В.И. Определение притока грунтово-напорных вод на притеррасное пойменное болото. Труды ВНИИГМ. Т. XXXIV. М., Сельхозгиз, 1959.

20. Дьяконов К.Н., Аношко B.C. Мелиоративная география. М.: Изд-во МГУ, 1995.

21. Емельянова И.М. Малышева Р.А., Петрова М.П. Повышение плодородия торфяных почв. Л.: «Колос», 1981.

22. Емельянова И.М., Малышева Г.А. и др. Временные рекомендации по улучшению торфяно-болотных почв путем добавки минерального грунта. Новгород, 1976.

23. Ефимов В.Н. Торфяные почвы и их плодородие. Л. Агропромиздат.1986

24. Зайдельман Ф.Р. Мелиорация заболоченных почв Нечерноземной зоны РСФСР. М., Колос, 1981.

25. Зайдельман Ф.Р. Эколого-мелиоративное почвоведение гумидных ландшафтов. М., Агропромиздат, 1991.

26. Зайдельман Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв. М., изд-во МГУ, 1998.

27. Зайдельман Ф.Р. Особенности режима и мелиорации заболоченных почв. М., «Колос», 1969.

28. Зайдельман Ф.Р. Режим и условия мелиорации заболоченных почв. Москва, «Колос», 1975.

29. Зайдельман Ф.Р., Батраков А.С., Шваров А.П. Влияние разных способов агромелиорации осушенных торфяных почв с использованием песка на их водопроницаемость// Вестник Московского университета. Сер. 17, почвоведение № 1, 2003.

30. Зайдельман Ф.Р., Батраков А.С., Шваров А.П. Изменение физических свойств осушенных торфяных почв после внесения песка разными способами// Почвоведение № 2, 2005.

31. Зайдельман Ф.Р., Батраков А.С., Шваров А.П., Банников М.В. Влияние разных способов внесения песка в осушенные торфяные почвы на их физические свойства// Вестник Московского университета, сер. 17. почвоведение. № 1, 2002.

32. Зайдельман Ф.Р., Рыдкин Ю.И. Агарков В.А. Агрофизические особенности осушенных торфяных и минеральных почв Архангельской области и их изменение при песковании//Вестник МГУ. Сер 17, почвоведение. № 3, 1991.

33. Зайдельман Ф.Р., Рыдкин Ю.И, Агарков В.А. Гидротермический режим торфяных и минеральных почв болот р. Северной Двины. Почвоведение, № 10, 1993.

34. Зайдельман Ф.Р., Тюльпанов В.И., Ангелов Е.Н., Давыдов А.И. «Почвы мочарных ландшафтов формирование, агроэкология, и мелиорация». М. Изд-во МГУ, 1998.

35. Зайко С.М., Вашкевич Л.Ф. Прогноз и последствия изменения осушенных торфяных почв //Сб. «Проблемы теории и практики осушительной мелиорации». Минск: ААН РБ, 1996.

36. Зоткин В.П. Улучшение низинных торфяных почв путём внесения минерального грунта. Экспресс информация: Осушение и осушительные системы. Сер.2, вып.1, М,1976.

37. Иванов К.Е. Гидрология болот, 1953, Л., Гидрометеорологическое издательство.

38. Иванов Н.П., Липская Г.А., Чертко Н.К., Колешко О.И. Землевание торфяных почв как метод сохранения торфа и охраны природной среды. Сборник науч. трудов «Проблемы полесья» выпуск 13. Минск «Навука i тэхшка», 1990.

39. Инишева Л.И., Белова Е.В. Агрохимические, биологические свойства и режимы осушенных агроторфяных почв. // Агрохимия. №4, 2003.

40. Инишева Л.И. Эколого-генетические основы использования торфяных почв Сибири // Мелиорация и водное хозяйство. №3, 1995.

41. Калинина В.В. Влияние пескования на изменения свойств и плодородия торфяных почв. Тр. СевНИИГ,1966,М, вып. 25.

42. Калинина В.В. Влияние пескования торфяных почв на их водно-физические свойства. Почвоведение, №10, 1968.

43. Костяков А.Н. Основа мелиораций. Сельхозгиз, 1951.

44. Крештапова В.Н. Агрохимические особенности выработанных торфяников Московской области. В кн.: Проблемы с.-х. освоения торфяных месторождений. М., 1982.

45. Крештапова В.Н. Условия болотообразования и характер торфонакопления в торфяных месторождениях Мещерской низменности. (Автореферат доклада.) Биллютень Моск. общества испытателей природы, т. 70. Отд. Биол., вып. 5, 1965.

46. Крупнов Р.А., Смирнова Д.А., Перов Н.П. Минерализация органического вещества при сельскохозяйственном использовании торфяных месторождений. Физика процессов торфяного производства:

47. Межвузовский тематический сборник/ Калининский политехнический институт; Отв. Редактор Н.Н. Гамаюнов.- Калинин: Калининский университет, 1980.

48. Лебедевич Н.Ф. Водный режим торфяно-болотных почв и урожай сельскохозяйственных культур. // Тр. Ин-та мелиорации и водного хозяйства, АН БССР, т.5, 1954.

49. Левин М.Г. Двустороннее регулирование водно-воздушного режима осушаемых торфяников. Вестник с.-х. науки, 1974, №5.

50. Лундин К.П. Водные свойства торфяной залежи. Минск : Ураджай,1964.

51. Лыков А.В. Теория сушки. М, 1968.

52. Маслов Б.С. и др. // Почвоведение,- №10, 1969.

53. Маслов Б.С. Водный режим осушаемых земель грунтового питания, методы и нормы его регулирования. Автореферат докт. Диссертации, Минск, БелНИИМиВХ. 1974.

54. Маслов Б.С. Водный режим осушенных болот в условиях Мещерской низменности. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. (Московский Ордена Ленина сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева). М., 1961.

55. Маслов Б.С. О нормах осушения и орошения низинных болот. -Гидротехника и мелиорация, №1, 1963.

56. Маслов Б.С. и др. Осушительно-увлажнительные системы / Б.С. Маслов, B.C. Станкевич, В.Я. Черенок. М.: Колос, 1981.

57. Маслов Б.С. Промерзание и оттаивание торфяной почвы в условиях Мещерской низменности. Почвоведение, № 11, 1960.

58. Маслов Б.С. Режим грунтовых вод переувлажненных земель и его регулирование. М., Колос, 1970.

59. Маслов Б.С. Современные проблемы мелиорации торфяников. -Земледелие, №5, 1981.

60. Маслов Б.С., Лысенок А.П., Пыленок П.И. Изменение водопроницаемости торфяной почвы после осушения. Доклады РАСХН № 1, 1995.

61. Маслов Б.С., Нестеренко М.И. Изменения свойств торфяной почвы под влиянием осушения и использования в центре и на севере России // Мелиорация и водное хозяйство. №2, 2002.

62. Маслов Б.С., Шкаликов А.В. и др. Исследование способов комплексного регулирования факторов жизни растений на торфяных почвах. Сб. «Комплексные мелиорации». М., Колос, 1980.

63. Маслов Б.С., Шкаликов В.А., Шаманаев В.А. Пескование торфяной почвы: Эффективность и длительность действия. // Мелиорация и водное хозяйство. №2, 1996.

64. Мееровский А.С. и др. Пути снижения минерализации органического вещества торфяно-болотных почв Белоруссии, Минск, 1974.

65. Медведев А.Г., Чубаков А.С., Иванов Н.П., Дорохова В.В. // Вестн. БГУ им. В.И. Ленина. Сер. 2. №1, 1985.

66. Мядведзеу А.П., Шабанава B.I. // Весщ АН БССР. Сер. с.-г. навук. 1972. №3. с. 21-24.

67. Никонов М.Н., Фатчихина О.Б., Горшков JI.A. и др. Торф в сельском хозяйстве. М., Сельхозиздат, 1962.

68. Новиков М.А. Состав почвенного воздуха торфяно-болотных почв. «Почвоведение», № 2, 1962.

69. Печкуров А.Ф., Амнуил Х.И. Капиллярная проводимость торфяных почв. В кн.: Основные работы научно-исследовательской работы института (Белорусский научно-исследовательский институт мелиорации и водного хозяйства) за 1956 г. Минск, 1957.

70. Скрынникова И.Н. Почвенные процессы в окультуренных торфяных почвах. М.: Изд-во АН СССР, 1961.

71. Стариков Х.Н., Шкаликов В.А. // Обзор, информ. ЦБНТИ Минводхоза СССР. №11, 1978.

72. Такке Б. Научные основы культур болот. М. Сельхозиздат, 1930.

73. Томберг У.Х. Некоторые водно-физические свойства торфяных почв и их изменение при осушеннии болот в условиях Эстонской ССР. "Известия АН Эстонской ССР", серия биологическая № 3. Таллин, 1957.

74. Томберг У.Х. Некоторые водно-физические свойства торфяных почв и их изменение при осушении болот в условиях Эстонской ССР. «Изв. АН ЭССР», сер. Биологическая. 1967. №3.

75. Томберг У.Х. Уточненные данные о водопроницаемости торфов. Сб. науч. Тр. Эстонской НИИ земледелия и мелиорации, «Мелиорация», Т.ХХ1Х, 1972.

76. Тюремнов С.Н. Торфяные месторождения и их разведка. М.: J1.,1949.

77. Чураев Н.В. Водные свойства, структура и процессы переноса влаги в торфе. Автореферат докт. дисс. Калинин, КНИ, 1961.

78. Шваров А.П. Степень проявления гестерезиса капиллярно-сорбционного потенциала от влажности почвы. Почвоведение №3, 1982.

79. Шебеко В.Ф., Брагилевская Э.А. Некоторые данные по стоку и испарению с болот. В кн.: Основные работы научно-исследовательской работы института// Белорусский научно-исследовательский институт мелиорации и водного хозяйства. 1956. Минск, 1957.

80. Эггельсманн Р. Руководство по дренажу. М., «Колос», 1984. Эркин Г.Д. Водопроницаемость болот в связи с их осушением. -«Труды НИИ болотного хозяйства ВАСХНИЛ», Минск, 1940.

81. Эркин Г.Д. Водопроницаемость болот в связи с их осушением. Тр. ВНИИ БХ, Минск, Госиздат, 1940.

82. Янголь A.M. Двустороннее регулирование влажности при осушении. М., «Колос», 1970.

83. Янголь A.M. О нормах осушения при двустороннем регулировании водного режима торфяных почв Украины. Гидротехника и мелиорация, №5, 1967.

84. Baden W. Recultivierung von Moor und Anmoorkulturen // Z. Kulturtechn.u. Flurberein. H. 9, 1968.

85. Benecke P., Renger M. Ergebnisse von Felddurchlessigkeitsmessungen mittels der Bohrlochmethode nach Hooghoudt Ernst. Z. f. Kulturtechn. u. Flurbereinig. 1969, Bd. 10.

86. Donat J. Saugstrangentfernung bei Dranungen in Mineralboden. Wasser Wirtschaft und Technick, 1935, Bd. 2., N18-20.

87. Eggelsmann R. Drananleitung. Verlag Paul Parey, Hamburg und Berlin,1981.

88. Eggelsmann R., Wiedervarnassung von Hochmooren // Die Geowissenschaften/G. Jahrg. 1988. Nr. 11.

89. Fly C.L. The soil drainability factor in land classification. J.of the Irrigation and Drainage Division, 1961, v. 82, № 3.

90. Kuntze H., Vetter H. Bewirtschaftung und Dungung von Sandmischkulturen, 1980.