НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О СВОЙСТВАХ ТОРФОВ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ К.              C. Мельников, Е. М. Волкова, К. Б. Чилачава

В статье представлены результаты изучения водных и некоторых физико-химических свойств различных видов и типов торфов Тульской области, показана их зависимость от ботанического состава и степени разложения.

Введение

Болота и заболоченные земли на территории Тульской области занимают 0,07 % территории [1]. Несмотря на низкую заболоченность в регионе представлены разные типы болотных экосистем.

Торфяные отложения болот имеют различную структуру и представлены сплошной, разорванной и сплавинной залежами [1, 2]. По составу растительных остатков большинство залежей относится к низинному типу. Обычно такие залежи имеют целостную структуру, глубину до 4-5 м и образованы черноольховым, березовым, травяным, тростниковым, осоковым, травяно-гипновым, гипновым или сфагновым низинными видами торфа. Залежи переходного типа встречаются достаточно редко и характерны для сплавинных болот, образованных в карстовых провалах. Толщина таких сплавин достигает 2,5-3 м. Для некоторых болот характерна разорванная залежь, образованная придонным слоем торфа и сплавиной, разделенных линзой воды. Торфяные отложения сплавин представлены травяным, осоковым, травяно-сфагновым и сфагновым переходными торфами. Залежи верхового типа в регионе отсутствуют, хотя соответствующие виды торфа входят в состав залежей переходного типа. Среди верховых видов торфа обнаружены пушицево- сфагновый и сфагновый. Таким образом, доминирующими являются низинные виды торфа, а верховые и переходные крайне редки для региона. Однако, несмотря на детальность имеющейся информации по строению и ботаническому составу торфяных залежей болот Тульской области, отсутствуют данные об их водных и физико-химических свойствах, что определяет актуальность проводимых исследований.

Целью данного исследования является изучение водных и физико-химических свойств торфов разного ботанического состава и степени разложения.

Объект и методика исследований

В качестве объектов были использованы образцы разных видов и типов торфа, отобранные с разных глубин на основных типах болот Тульской области. Характеристика болот и образцов торфа представлена в табл. 1.

В образцах торфа определяли влажность (W), объемный вес (N), влагоемкость (A), капиллярное поднятие, зольность (X) [3, 4, 5].

Обсуждение результатов

Как показали проведенные исследования, изученные торфа разного ботанического состава и степени разложения обладают разными свойствами (табл. 2).

Влажность. Наиболее высокой влажностью характеризуются торфа, в составе растительных остатков которых доминируют сфагновые мхи, обладающие максимальной водоудерживающей способностью. По этой причине сфагновые низинные и переходные торфа обладают сходными значениями (образцы 1, 3, 8). Близкие показатели свойственны травяно-сфагновому низинному торфу (обр. 5, 6). Важно отметить, что рассматриваемые образцы характеризуются низкой степенью разложения (5-15 %). При увеличении интенсивности разложения растительных остатков влажность торфов снижается. Примером являются образцы травяно-сфагнового переходного и сфагнового верхового (медиум) торфов, у которых возрастание степени разложения до 40-45 % сопровождается снижением влажности до 9,2 и 4,9 % (обр. 11, 12, 13). Образцы древесного и гипнового торфов занимают промежуточное положение.

Таблица 1

Характеристика исследуемых болот и торфов

Таблица 2

Водные и физико-химические свойства исследуемых образцов торфа

Примечание. «-» - нет данных.

Полученные данные позволяют провести корреляцию между ботаническим составом (а именно - наличием остатков сфагновых мхов) и степенью разложения торфа (чем выше степень разложения, тем ниже влажность). Вывод подтверждается тем, что наиболее низкая влажность свойственна осоковому низинному торфу (обр. 14), характеризующему максимальной степенью разложения (60 %). Однако указанную тенденцию могут изменять особенности водно-минерального питания болота. Примером является Боль- шеберезовское болото, которое подпитывается выклинивающимися грунтовыми водами, что объясняет высокие показатели влажности тростникового торфа высокой степени разложения (15, 16).

Несмотря на значительные отличия торфов по влажности, рассчитанный коэффициент влажности варьирует не столь сильно 0,88-0,95 %, что и отличает торфа от минеральных почв.

Определение веса единицы объема ненарушенного торфа (объемный вес) - важный показатель технических свойств. Для определения этого показателя в качестве объектов были использованы образцы осоково-сфагнового переходного (обр. 1), травяносфагнового (обр. 4), сфагнового (обр. 7), осокового (обр. 14) и тростникового (обр. 15, 16) низинных видов торфа. Результаты показали, что наиболее плотным и тяжелым является осоковый торф (530,3 г/дм3), что обусловлено высокой степенью разложения (60 %). Близкие показатели (169,4-174,5 г/дм3)отмечены для тростникового торфа (45-55 %). Торфа с высокой долей сфагнов (осоково-сфагновый, травяно-сфагновый, сфагновый), как переходные, так и низинные, характеризуются минимальными значениями (115,4-123,8 г/дм3): низкая степень разложения торфа и, соответственно, высокая сохранность остатков сфагновых мхов обуславливают пористость таких торфов и их меньший объемный вес. Следовательно, травяным торфам с высокой степенью разложения соответствуют максимальные значения объемного веса, а сфагновым (с низкой степенью разложения) - минимальные. Полученные данные свидетельствуют о зависимости объемного веса от состава растительных остатков и интенсивности их разложения.

От внутренней структуры торфа, которая обусловлена особенностями анатомического строения слагающих растительных остатков, зависит способность поглощать и удерживать воду - влагоемкость. Определение этого показателя позволяет констатировать обратную его зависимость от степени разложения торфа: чем более разложен торф, тем он менее влагоемок (табл. 2). Подтверждением тому являются образцы сфагнового верхового (обр. 11, 12), травяно-сфагнового (обр. 13), осоково-сфагнового (обр. 1) и сфагнового (обр. 2, 3) переходных торфов, характеризующихся наиболее высокими показателями влагоемкости (204,6-898,5 %). Минимальные показатели отмечены у хорошо разложенных осокового (обр. 14) и тростникового (обр. 15, 16), а также у гипнового (обр. 10) торфа - 79,3-97,6 %. Травяно-сфагновые (обр. 4, 5, 6) и древесные (обр. 9) низинные виды торфа занимают промежуточное положение (115,7-139,7 %).

Скорость и высота капиллярного поднятия воды в торфе зависят от его пористости, что также обусловлено ботаническим составом. Изучение высоты капиллярного поднятия воды в стеклянной трубке с торфом проведено на примере осокового (обр. 1 (глубина 25-30 см, R=45 %), обр. 8 (глубина 85-90 см, R=60 %)), древесного (обр. 2), гипнового (обр. 3), сфагнового (обр. 4), тростникового (обр. 6, 7) низинных и осоково-сфагнового переходного (обр. 5) торфов (рис. 1). Как показали результаты, наибольшей способностью к капиллярному поднятию обладают осоковый, гипновый и тростниковый торфа, наименьшей - сфагновый торф. По-видимому, это обусловлено микроструктурой торфа, а именно - его сложением и наличием/отсутствием пор с воздухом. Так, перечисленные виды травяного торфа обладают более плотным сложением частиц по сравнению со сфагновым торфом и содержат остатки растений, которые ускоряют перемещение воды

(«фитили»). Соответственно, причина низкой скорости капиллярного поднятия сфагнового торфа является его рыхлое сложение.

Одним из важных признаков и свойств торфов является зольность. Несгораемая минеральная часть торфа - зола - поступает из растений, а так же образуется за счет минеральных частиц, привносимых поверхностными водами, атмосферными осадками и в результате инфильтрации грунтовых вод в торфяные залежи. Этот показатель зависит от характера водно-минерального питания болота, особенностей биологического круговорота в исследуемом фитоценозе [5].

alt="" />

Рис. 1. Высота капиллярного поднятия воды в трубке с разными видами торфа (см/мин)

Как показали результаты исследования образцов (табл. 2), наиболее низкозольными являются верховые торфа (обр. 12, 13); напротив, высокие показатели зольности свойственны низинным торфам (обр. 8, 10). Полученные данные коррелируют с характером растительности и особенностями водно-минерального питания. Так, гипновые торфа, образованные сообществами зеленых мхов (Calliergon sp., др), формируются при подпитке болота богатыми по минеральному составу стекающими поверхностными водами, что является причиной образования высокозольных торфов (26,1 %). В условиях полного или частичного питания болота бедными водами (атмосферные осадки) происходит образование низкозольных торфов, примером которых являются травяно-сфагновый переходный и сфагновый верховой (2,2-8,3 %). Сфагновый, осоковый, тростниковый и древесный низинные торфа занимают промежуточное положение.

Выводы

Обобщение полученных данных позволяет сделать вывод, что водные и некоторые физико-химические свойства торфа зависят от ботанического состава и степени разложения. В условиях богатого водно-минерального питания болота формируются низинные торфа разной зольности (показатель увеличивается от гипновых к сфагновым видам). Снижение трофности питающих вод способствует образованию переходных и верховых торфов, являющихся низкозольными. В целом, низинные торфа характеризуются более низкой влагоемкостью (особенно травяные виды), но большим объемным весом и скоростью

капиллярного поднятия воды. Переходные и верховые торфа, напротив, способны удерживать больший объем воды, но имеют меньший объемный вес. Следует отметить, что выявленную закономерность нарушает наличие в торфах (как низинных, так и верховых) высокой доли сфагновых мхов. По этой причине сфагновые торфа различного генезиса обладают сходными свойствами.

Литература Волкова Е. М., 2008. Особенности болотообразовательного процесса на северо-востоке Среднерусской возвышенности // Мат-лы XII съезда Русского ботанического общества и всероссийской конференции «Фундаментальные проблемы ботаники в начале XXI века» (22-27 сентября 2008г.). - Петрозаводск, 2008. - С. 49-51. Волкова Е. М., Моисеева Е. В., 2007. О развитии сплавинных карстовых болот у пос. Озерный (Ленинский район, Тульская область) // Природа Тульской области: сб. науч. тр. - Тула, 2007. - Вып. 1.- С. 106-114. Волкова Е. М. Методы изучения болотных экосистем: учебное пособие по организации и проведению исследовательской работы.- Тула: Гриф и К., 2006. - 94 с. Добровольский В. В. Практикум по географии почв. - М., 2001. - 144 с. Лиштван И. И., Король Н. Т. Основные свойства торфа и методы их определения. - Минск, 1975. - 320 с.

A DATA ABOUT FEATURES OF PEATS OF TULA REGION

K.              S. Mel’nikov, E. M. Volkova, K. B. Chilachava

The article shows the results of investigations of water and physic-chemical features of different types and kinds of peats in Tula region. The correlation between them, microfossil analyses and degree of decomposition was done.

УДК 252.62