Торфяно-болотные почвы, их распределение

Торф имеет сложный  химический состав, который определяется условиями генезиса, химическим составом растений-торфообразователей и степенью разложения торфа. Элементный состав торфа: углерод 50-60%, водород 5-6,5%, кислород 30-40%, азот 1-3%, сера 0,1-1,5% (иногда 2,5) на горючую массу. В компонентном составе органической массы содержание водорастворимых веществ 1-5%, битумов 2-10%, легкогидролизуемых соединений 20-40%, целлюлоза 4-10%, гуминовых кислот 15-50%, лигнина 5-20%.

Торф – сложная полидисперсная многокомпонентная система; его физические свойства зависят от свойств отдельных частей, соотношений между ними, степени разложения или дисперсности твердой части, оцениваемой удельной поверхностью или содержанием фракций размером менее 250 мкм. Для торфа характерны большое влагосодержание в естественном залегании (88-96%), пористость до 96-97% и высокий коэффициент сжимаемости при компрессионных испытаниях. Текстура торфа – однородная, иногда слоистая; структура обычно волокнистая или пластичная (сильноразложившийся). Цвет от желтого или бурого до черного. Слаборазложившийся торф в сухом состоянии имеет малую плотность (до 0,3 г/см³), низкий коэффициент теплопроводности и высокую газопоглотительную способность; торф высокой дисперсности (после механической переработки) образует при сушке плотные куски с большой механической прочностью и теплотворной способностью 2650-3120 ккал/кг (при 40% влажности). Слаборазложившийся торф – отличный фильтрующий материал, а высокодисперсный используется как противофильтрационный материал. Торф поглощает и удерживает значительные количества влаги, аммиака, катионов (особенно тяжелых металлов).

Торф подразделяют на несколько типов в зависимости от среды, в которой располагается слой, а также в зависимости от группы растений, которые способствовали его образованию: верховой, переходный и низинный. Вереск, сосна, сорагнум, пушица способствуют образованию верхового торфа при наличии достаточной влаги. Верховой торф обладает следующими компонентами, касающихся его химического состава, в частности, азотистых веществ – 0,9-1,2%, Р₂0₅ – 0,03-0,2, Fe₂0₃ – 0,03-0,5%, К₂0 – 0,05-0,1, СаО – 0,1-0,7. Верховой торф содержит такие органические вещества – 99-95%, pH=2,8-3,6, зольных элементов 1-5%. Применяется верховой торф в качестве топлива, но может служить и теплоизоляционным материалом.

Образованию низинного торфа способствуют осока, мох, ольха под воздействием грунтовых вод. Цвет торфа может быть различным, в зависимости от уровня гниения и колебаться от светло-желтого до темно-коричневого. Низинный торф способствует повышению плодородия почвы, поэтому его используют преимущественно в качестве удобрения. Зольность низинного торфа достигает 6-8%.

Торф переходного типа характеризуется перенасыщенностью влагой грунтовых вод, отсутствием минеральных солей. Зольность торфа переходного типа колеблется от 4 до 6%.

Каждый тип по содержанию в торфе древесных остатков подразделяется на три подтипа: лесной, лесотопяной и топяной [9]. Торф разных подтипов отличается по степени разложения. Торф лесного подтипа имеет высокую степень разложения (иногда до 80%), у топяного торфа – минимальная степень разложения; лесотопяной торф занимает промежуточное положение. Подтипы торфа делятся на группы, состоящие из 4-8 видов. Вид – первичная таксономическая единица классификации торфа. Он отражает исходную растительную группировку и первичные условия образования торфа, характеризуется определенным сочетанием доминирующих остатков отдельных видов растений (а также характерных остатков). Пластообразующими видами торфа называют совокупность нескольких первичных видов торфа, мало отличающихся друг от друга по своим свойствам и образующих большие горизонтально залегающие однородные слои. Отложения пластообразующих видов той или иной протяженности и мощности (толщины), закономерно сменяющиеся в определенной последовательности, образуют торфяную залежь. На характер строения залежи определенной климатической зоны влияют геоморфологические, геологические, гидрогеологические, гидрологические условия каждого конкретного участка болота. В зависимости от сочетания отдельных видов торфов по глубине торфяной залежи последние подразделяются на типы. В промышленной классификации торфяных залежей выделяются 4 типа: низинный, переходный, верховой и смешанный.

По разным оценкам в мире от 250 до 500 млрд т. торфа (в пересчете на 40%-ю влажность), он покрывает около 3% площади суши [13]. При этом в северном полушарии торфа больше чем в южном, заторфованность растет при движении к северу и при этом возрастает доля верховых торфяников. Так, в Германии торфа занимают 4,8%, в Швеции 14%, в Финляндии 30,6%. В России, доля занятых торфяниками земель достигает 31,8% в Томской области (Васюганские болота) и 12,5 % в Вологодской. Также большое количество залежей торфа есть в центре России (особенно в Рязанской, Московской, Владимирской областях), в Беларуси и Украине. Достаточные запасы торфа имеются в Индонезии, Канаде, Ирландии, Великобритании, ряде штатов США.

По оценкам канадской Peat Resources (2010 год), на первом в мире месте  по запасам торфа (170 млрд т) – Канада, на втором – Россия (150 млрд т). Наиболее крупными производителями торфяной продукции в мире сегодня являются Финляндия, Канада, Германия, Ирландия, Прибалтийские страны и Россия. За годы развития торфяной промышленности в разных странах мира сложились и развиваются несколько направлений использования торфа и торфяной продукции.

Использование торфа [15]

Торф нашел свое применение во многих сферах человеческой деятельности: животноводство, сельское хозяйство, медицина, энергетика, биохимия.

Первоначально торф использовался  исключительно в энергетических целях, как топливо. Это направление  сохранилось и развивается до сих пор. В настоящее время  в мировом масштабе вклад торфа  в производство и использование  энергии незначителен, и составляет примерно одну тысячную от энергии, потребляемой в мире, но в отдельных странах на его долю приходится от 10 до 20% (Финляндия, Швеция, Ирландия). В качестве местного коммунально-бытового топлива используется фрезерный торф, кусковой торф и топливные брикеты. Потребителями топливного торфа являются тепловые электростанции, котельные, коммунально-бытовые потребители печного топлива, торфобрикетные заводы, поселковые котельные поселков торфопредприятий. Торф содержит 50-60% углерода и теплота, выделяемая при его сгорании (максимальная), составляет 24 МДж/кг.

История использования торфа на постсоветском пространстве насчитывает более 200 лет. Долгие годы фрезерный топливный торф использовался как топливо на тепловых станциях (рисунок 7). На топливо и для сельского хозяйства ежегодно добывалось 160-180 млн. тонн торфа. Максимального уровня потребление торфа на электростанциях тогда еще Советского союза достигло в 1965 году (27,9 млн. т.), в течение последующих 30 лет снижалось. Производство топливных брикетов – одно из первых направлений развития перерабатывающей торфяной промышленности. Торфяные брикеты получают прессованием подсушенного фрезерного торфа на специальных брикетных прессах в заводских условиях. Это самое качественное торфяное топливо, которое используются на ГРЭС, котельных и населением. Кусковой торф – высококачественное коммунально-бытовое топливо, производится специальным комплексом машин в полевых условиях и не уступает по калорийности дровам, бурому углю, сланцам, низкосортному каменному углю. Кусковой торф как топливо используется на коммунальных котельных для снабжения теплом поселков, небольших городов, воинских частей, населения.

Рисунок 7 – Торф, как  топливо: торфо-брикет, фрезерный торф

Торф прекрасно улучшает структуру почвы, улучшаются ее воздушно-водные свойства. Такая среда обитания подходит большинству растений. Торф является хорошим влагорегулятором, который способен создавать оптимальные условия для роста растений, что позволяет его использование во всех климатических зонах. Торф не содержит большое количество макро- и микроэлементов, но в нем есть другие не менее уникальные компоненты. Гуминовые кислоты являются стимуляторами роста и развития. Аминокислоты превращают некоторые элементы в ту форму, которая усваивается растением. Так же торф выступает как бактерицидное вещество, имеет большую газопоглотительную способность, пригоден для любых типов почвы. Торф для сельского хозяйства делят на две группы:

– легкий или светлый торф. Добывается из верхних слоев залежи, это еще слаборазложившийся торф со степенью разложения до 15%. Эту категорию торфа характеризует малый удельный вес от 150 до 250 кг/м³. В нем такая же газопоглотительная и водопоглотительная способность, однако, содержание аминокислот и гуминовых кислот гораздо меньше, так как процесс разложения еще не закончился;

– тяжелый или темный торф. Добывается из нижних слоев залежи, это достаточно «зрелый» торф, где степень разложения превысила 15%. Удельный вес торфа составляет от 350 кг/м³. Содержание гумуса в таком торфе высокое, но газо- и водоудерживающих свойств меньше.

Для улучшения структуры  обрабатываемой почвы, для длительного  увлажнения почвы, для аккумулирования  влаги, для получения среды для  кислородообменных процессов использую  торф в чистом виде. Из торфа делается субстрат: торф выступает за основу, которая смешивается с необходимыми для растения макро- и микроэлементами. В итоге получается качественный грунт. Такая технология распространена в теплицах, садах, «многоэтажном» выращивании.

Торф используется и в качестве сырья для изготовления органических удобрений. Блоки из торфа используют при создании газонов, укреплении откосов земляных насыпей, водоемов, каналов. Верховая залежь торфа становится площадкой, на которой выращивают травосмесь из многолетних злаковых трав, которая затем режется на ленты и скручивается в рулон.

Как носитель уникальных теплопроводных свойств, торф используется для производства строительных теплоизоляционных материалов. Бактерицидные, адсорбиционные, радиозащитные и ионизационные свойства торфа применяются для изготовления адсорбентов и активированных углей для различных фильтров, обеззараживания почвы, ликвидации последствий экологических катастроф, очистных сооружений.

Торф используется в медицине для проведения физиотерапевтических процедур (торфяные ванны, обертывания), имеющих аналогию с грязевыми процедурами. На основе болотной растительности создается торфяной текстиль, который по своим свойствам близок к войлочной и суконной продукции. Потребительские свойства текстильной продукции из торфа очень велики.

В последние годы ученые изучают у торфа активной биологической  памяти. Наличие такой памяти обеспечивает создание питательной растительной среды и создание устойчивой биологической  защиту растений от болезней. Наличие  активной биологической памяти может быть использовано для создания высокотехнологичных бионосителей памяти.

Экологические функции торфа [17]

Торфообразование продолжается и в настоящее время. Торф выполняет  важную экологическую функцию, накапливая продукты фотосинтеза и таким образом аккумулируя в себе атмосферный углерод.

Торф и содержащие его почвы служат естественным фильтром для природной воды, эффективно поглощая тяжелые металлы и другие примеси.

После осушения торфяной залежи из-за доступа кислорода в торфе начинается активная деятельность аэробных микроорганизмов, разлагающих его органическое вещество. Этот процесс называется минерализацией, в ходе него углекислый газ выделяется со скоростью, на порядок превосходящей скорость его аккумуляции в ненарушенном болоте. Осушение торфяников сопряжено с некоторыми сложностями, из-за которых могут возникнуть значительные проблемы. Речь идет о возникающих на месте высушенных болот пожарах, в связи с возникновением минерализации.

На торфяных залежах образуются органогенные торфяные почвы. Оторфованность может наблюдаться в верхних горизонтах минеральных почв при длительном переувлажнении или в холодном климате.

Заключение

Таким образом, в процессе написания курсовой работы был детально рассмотрен тип торфяно-болотных почв. Достигнута поставленная цель – изучены особенности образования торфяно-болотных почв: условия формирования, морфологическое строение, определено географическое распространение торфяно-болотных почв, а также рассмотрен процесс и условия торфообразования.

Почва в гидрологическом круговороте – это приемник, хранилище и регулятор влаги, выступающий буфером при периодическом избытке и недостатке гидрологического баланса территории. Формирование торфяно-болотных почв осуществляется за счет медленного разложения растительных остатков в условиях чрезмерного увлажнения, продолжительного застоя влаги и нехватки кислорода – болотный почвообразовательный процесс.

Торфяно-болотные почвы  в зависимости от генезиса, условий  залегания, водного питания и  характера растительности делятся на торфяно-болотные низинные, верховые, а также переходные. Торфяно-болотные почвы наиболее широко распространены в тундровой, таежно-лесной и лесостепной зонах. В Беларуси они представлены довольно широко и преимущественно распространяются на Полесье, занимают около 11% сельскохозяйственных земель, при этом подавляющая доля приходится на торфяно-болотные низинные почвы.

Использование торфяно-болотных почв в хозяйственной деятельности человека очень трудоемкий процесс, так как требует избирательного подхода к их использованию, особой обработки и дальнейшего предотвращения переувлажнение.