БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ АЗОТА И УГЛЕРОДАВ ЕСТЕСТВЕННЫХ И АНТРОПОГЕННО НАРУШЕННЫХБОЛОТНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ

Н.Н. Бамбалов, В. А. Ракович. В.В. Марыганова, Т.Я. Беленькая,

А. А. Шишко

Институт проблем использования природных ресурсов и экологии

НАН Беларуси, Минск

Особенности биогеохимических циклов углерода и азота на естественных болотах обусловлены их незамкнутостью и переходом гумифицированного материала в виде торфа из малого биогенного в великий геологический круговорот веществ, где углерод и азот консервируются в торфяных залежах на многие тысячелетия.

В незаболоченных лугах и лесах отмершие и гумифицированные растения разлагаются почти полностью, поэтому даже через тысячу лет в лесах образуется маломощный гумусный слой — не более 8-12 см с содержанием органического вещества около 1,0-1,5%. На лугах за это же время образуется гумусный слой не более 20 см с содержанием органического вещества около 2,0-2,5%. В лесных и луговых ландшафтах практически весь углерод, выведенный из атмосферы, снова возвращается в атмосферу вследствие интенсивного разложения отмерших растений. В лесах атмосферный углерод может задерживаться на десятки-сотни лет в древесине живых растений до отмирания и разложения последних. Следовательно, в отличие от болот леса и луга не переводят углерод и азот из биогенного круговорота в геологический. либо этот процесс осуществляется в ничтожно малом масштабе.

Количество углерода и азота, ежегодно выводимого из биогенного круговорота в геологический, зависит от условий обводнения болот, минерального питания растений и продолжительности периода биологически активных температур.

Количество азота, ежегодно выводимого из атмосферы и почвенно-грунтовых вод в геологический круговорот, составляет на низинных болотах 10- 30 кг/га, на верховых — около 10 кг/га.

При осушении болот увеличивается глубина зоны аэрации торфяных залежей, и происходит интенсивное развитие аэробных микроорганизмов, минерализующих органическое вещество торфа. По этой причине в результате осушения болот прирост торфа сменяется его разрушением, и аккумулятивный тип баланса вещества и энергии сменяется господством геохимического выноса, величина которого зависит от интенсивности и характера использования торфяной залежи. На осушенных болотах потоки углерода и азота приобретают противоположную направленность по сравнению с неосушен- ными болотами, а именно: в результате деятельности аэробных микроорганизмов эти элементы переходят из геологического круговорота в биогенный. в том числе в атмосферу и почвенно-грунтовые воды. Ежегодный вынос углерода с осушенных для сельского хозяйства торфяных почв составляет 1500-6000 кг/га (5500-22000 кг/га углекислого газа), азота — 100-300 кг/га. При этом минимальный вынос этих элементов наблюдается при возделывании многолетних трав, максимальный — пропашных культур. Промышленная разработка торфяных месторождений увеличивает скорость выноса азота и углерода с болот в 300-500 раз по сравнению с осушением.

Таким образом, естественные болота очищают атмосферу и почвенногрунтовые воды от соединений углерода и азота, а осушенные болота, наоборот. переводят углерод и азот прошлых эпох из торфяных залежей в атмосферу и почвенно-грунтовые воды. Из этого следует, что современные способы сельскохозяйственного и промышленного использования торфяных месторождений противоречат законам развития нашей планеты и должны быть заменены другими, более совершенными способами.

В настоящее время в Беларуси начали развиваться новые биосферно совместимые методы использования природных ресурсов болот по четырем направлениям: экологическому, культурно-рекреационному, агрономическому и энерготехнологическому [1]. Экоболотоводство — сохранение в естественном состоянии или восстановление антропогенно уничтоженных болотных экосистем с целью поддержания экологического равновесия в природно-территориальных комплексах: водного баланса, гидрологического режима, качества поверхностных и грунтовых вод, микроклимата, состава атмосферного воздуха, создания противоэрозионных. геохимических и санитарно-гигиенических барьеров, сохранения генофонда растительного и животного мира, а также процесса торфообразования. Культурно-рекреационное болотоводство — сохранение в естественно состоянии или восстановление антропогенно уничтоженных болотных экосистем для использования в качестве учебно-познавательных объектов, природных лабораторий, научных полигонов и стационаров, памятников природы, историкоархеологических заказников, мест туризма, охоты, сбора ягод, грибов и т.д. Агроболотоводство — управление естественным развитием болот или восстановление антропогенно уничтоженных болот с целью получения урожаев диких, полукультурных и культурных сортов болотных ягод, медоносных и лекарственных растений. Энерготехнологическое болотоводство — интенсификация фотосинтеза болотных фитоценозов для ежегодного воспроизводства энергетического и органического сырья в виде биомассы болотных растений, которая может перерабатываться в твердое, жидкое/газообразное топливо, компосты, картон, бумагу , упаковочные материалы и т.п. [2].

Указанные направления предусматривают использование ресурсов болот без прекращения болотообразовательного процесса. Кроме этого важной задачей биосферно совместимого использования торфяных месторождений является их повторное заболачивание после выработки торфа. Общая площадь повторно заболоченных выработанных торфяных месторождений и участков в Беларуси приближается к 50 тыс. га и в перспективе должна составить около 120-150 тыс. га. Начинается повторное заболачивание многих участков ранее мелиорированных торфяных почв в связи с выходом из строя мелиоративных систем. В ближайшие 10-15 лет площадь таких территорий может составить около 200-250 тыс. гектаров. Важно обеспечить создание управляемых фитоценозов на таких площадях с формированием насаждений ольхи, ивы, тростника и других ценных болотных растений, чтобы максимально реализовать питательные вещества бывших пахотных горизонтов, накопленные в процессе их сельскохозяйственного использования.

[1] Бамбалов Н.Н. Основные задачи болотоводства // Торфяная промышленность. 1991. № 12. С.25-26. [2] Бамбалов Н.Н. Космические и земные факторы торфообра- зования // Торфяная промышленность. 1991. № 1. С.2-7.