Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эволюция и плодородие осушенных торфяных почв Европейского Севера России

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Эволюция и плодородие осушенных торфяных почв Европейского Севера России"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК КАРЕЛЬСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ

На правах рукописи

СИНЬКЕВИЧ Евгений Иосифович

ЭВОЛЮЦИЯ И ПЛОДОРОДИЕ ОСУШЕННЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА РОССИИ

Специальность 03.00.27 - почвоведение

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук в виде научного доклада

Санкт-Петербург - Пушкин 1997

Работа выполнена в Институте биологии Карельского научного центра Российской академии наук в 1972-1996 годы.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Доктор сельскохозяйственных наук, академик РАСХН, профессор В. А. СЕМЕНОВ Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ф.Р. ЗАЙДЕЛЬМАН

Доктор биологических наук, профессор Н.П. БИТЮЦКИЙ

Ведущая организация - АУО Научно-исследовательский институт торфяной промышленности, Санкт-Петербург

Защита состоится " апреля 1997 г. в 14 ч. 30 мин. на

заседании диссертационного совета Д 120. 37. 01 при Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 189620, г. Санкт-Петербург - Пушкин, Ленинградское шоссе, 2., ауд. 239

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета

Диссертация в виде научного доклада разослана

марта 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук, профессор

В.П. ЦАРЕНКО

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Европейский Север представляет собой обширный и наиболее промышленно развитый регион Севера Российской Федерации, включающий территории Архангельской, Вологодской, Мурманской областей, Республики Карелия и Коми, что значительно превышает площадь всех Скандинавских стран (Несте-ренко, 1979). Господствующими типами почвообразования здесь является подзолистый и болотный. Поэтому развитие сельскохозяйственного производства Европейского Севера связано с мелиорацией заболоченных и болотных земель. Почвенно-климатические условия большинства районов характеризуемой территории не препятствуют расширению и интенсификации земледелия. Примером тому является высокий уровень аграрного сектора наших северных соседей - Скандинавских стран.

Собственное производство некоторых видов сельскохозяйственной продукции в перспективе будет возрастать, что связано с геополитическим положением этого региона России и его интенсивным промышленным освоением. В этой связи познание процессов, протекающих в освоенных торфяных почвах, разработка комплекса приемов по ускоренному их окультуриванию и воспроизводству почвенного плодородия, решение проблем связанных с охраной и рациональным использованием земельного фонда представляют большой научно-практический интерес.

Значительный вклад в разработку приемов освоения и окультуривания торфяных почв Европейского Севера внесли З.Б.Толчин-ский (1926, 1932, 1939), М.В. Докукин (1929, 1932, 1933, 1937), И.И. Беневоленский (1930), П.П. Александров (1940), Н.И.Дорошевич (1941), М.Г. Осмоловская, Л.В.Харьков (1948) и др. Дальнейшее решение проблем, связанных с сельскохозяйственным использованием и повышением плодородия торфяных почв, нашло отражение в работах В.А. Бухман (1957, 1958, 1960, 1971, 1978), A.A. Немчинова (1958), O.A. Полынцевой (1958), М.М. Цыбы (1966, 1973, 1977), В.Н. Переверзева с соавт. (1965, 1969, 1973, 1980, 1987), В.Д. Лопатина (1971, 1973, 1980, 1981), Л.С. Козловской (1976, 1982), Н.И. Пьяв-ченко и др. (1971, 1972, 1974, 1976, 1978, 1980), И. М. Нестеренко (1975, 1979) и ряда других исследователей. Огромный вклад и решающее влияние на постановку исследований, связанных с трансформацией органического вещества и проблемами сельскохозяйственного освоения торфяных почв России, внесла Санкт-Петербургская школа исследователей, созданная профессором Л.Н. Александровой и академиком РАСХН В. Н. Ефимовым.

Несмотря на то что фактический материал достаточно большой, он носит разрозненный характер, многие приемы освоения и окультуривания торфяных почв слабо увязаны с физико-химическими процессами гумификации и минерализации органического вещества и зольного состава торфяных почв. Кроме того, имеющиеся данные отражают почвенные процессы и эффективность использования минеральных удобрений преимущественно на начальных этапах освоения и окультуривания торфяных почв (в первые 8-12 лет).

Цели исследований

1. Разработать теоретические предпосылки и обосновать комплекс агроприемов по регулированию плодородия торфяных почв.

2. Выявить основные этапы эволюции осушенных торфяников

3. Обосновать систему мероприятий по охране и рациональному сельскохозяйственному использованию торфяных почв.

Основные задачи исследований

1). изучить основные закономерности физической, химической и биохимической трансформации органического вещества;

2). выявить основные этапы физической эволюции осушенных торфяных почв, скорость их сработки под различными сельскохозяйственными культурами и долговечность;

3). изучить особенности изменения химического состава, физико-химических и агрохимических свойств торфяных почв при их осушении и сельскохозяйственном использовании;

4). выявить положительные и негативные последствия освоения болот и процессов сработки органического вещества, которые оказывают существенное влияние на изменение физических и химических свойств торфяных почв на различных этапах их долголетия;

5). обосновать необходимость эволюционного подхода к разработке методов регулирования плодородия торфяных почв, как на начальных этапах их сельскохозяйственного использования , так и в длительной культуре;

6). изучить основные почвенно-экологические закономерности эффективного применения различных доз и соотношений азот-но-фосфорно-калийных удобрений; установить наиболее оптимальный интервал их применения в первом и втором укосах под луговыми агроценозами;

7). обосновать причины ожелезнения осушенных торфяных почв, выявить влияние ожелезнения на продуктивность многолетних злаковых трав;

8). изучить основные закономерности динамики химического состава атмосферных осадков, вод грунтового притока, дренажного и поверхностного стока с мелиоративных систем и с неосушенного болота;

9). изучить имеющиеся в Карелии потенциальные ресурсы тепла и влаги для двуукосного использования многолетних трав на осушенных торфяных почвах;

10). выявить эффективность различных доз извести на низинных, переходных и верховых торфяных почвах различной давности освоения;

11). изучить основные подходы и провести расчеты норм минеральных удобрений для получения программируемых урожаев многолетних трав на торфяных почвах;

12). выявить и обосновать основные приходные и расходные статьи баланса азотных, фосфорных и калийных удобрений на торфяных почвах;

13). изучить основные закономерности трансформации в осушенных торфяных почвах азота минеральных удобрений с использованием тяжелого изотопа азота

14). провести оценку исходных валовых запасов фосфора, азота и калия, уточнить формы их нахождения и закрепления в осушенных торфяных почвах;

15). изучить эффективность внесения фосфорных удобрений в запас на период использования многолетних трав в севообороте, проверить возможность замены водорастворимых фосфорных удобрений фосфоритной мукой;

16). выявить эффективность внесения кремния, натрия, минерального грунта, сапропеля, пегматита и некоторых калийсодержа-щих отходов промышленного производства.

Работа была начата в лаб. мелиорации и агрохимии, а в последующие годы продолжена в гр. экологии и географии почв Института биологии Карельского научного центра РАН в рамках комплексных (межлабораторных) научных программ исследований по проблемам осушения, освоения и рационального сельскохозяйственного использования мелиорированных земель, № госрегистрации 74061186, 79073293, 01850009892 и 01910007215, соответственно в течение 1974-1979, 1980-1985, 1986-1990, 1991-1995 гг.. и гранта РФФИ на 1993-1995 гг., код проекта 93-04-21623, а также хоздоговорных тем с сельскохозяйственными предприятиями Карелии. Исследования приходятся на начало комплексных работ по проблемам классификации и районирования болот, разработке теоретических

основ осушения и освоения мелиоративного фонда Европейского Севера. Инициатором их проведения стал член-кор. АН СССР Н.И. Пьявченко, д.б.н. В.Д. Лопатин, а в последующие годы д.т.н. И.М. И.М.Нестеренко. Значительный вклад в организацию и постановку исследований внесли д.б.н. С,Н. Дроздов и д.б.н. В.К. Курец.

Автор признателен первым исследователям торфяных почв Карелии, к.с.х.н. М.М. Цыбе и научному руководителю кандидатской диссертации, а в последующие годы доброму и принципиальному оппоненту к.б.н. В. А. Бухман. Считаю своим приятным долгом выразить благодарность всем научным сотрудникам гр. экологии и географии почв; лаб. геоботаники и растительных ресурсов; лаб. болотоведения Института биологии; лаб. мелиорации почв, гидрогеологии и водосбора Института водных проблем Севера; лаб. почвоведения Института леса и многим другим, кто принимал участие в совместных исследованиях, оказал аналитическую помощь или дал дружеский совет. Автор искренне благодарен сотрудникам Архангельской опытно-мелиоративной и Центральной болот-но-торфяной опытной станции, лаб. почвоведения Полярно-альпийского ботанического сада-института за предоставленную возможность проведения некоторых полевых работ и экспериментов.

Научная новизна исследований заключается в том, что внесен значительный вклад в сложившиеся представления об эволюции осушенных торфяных почв.

Дополнены теоретические аспекты агропочвоведения и обогащен накопленный мировой практикой комплекс технологических приемов по регулированию плодородия осушенных торфяных почв: -впервые выдвинута научная концепция и дано теоретическое обоснование для существенного продления долголетия осушенных торфяных почв и преобразования их в высокогумусовые агроземы, которые по своей эффективности и уровню плодородия будут превосходить окультуренные дерново-подзолистые почвы Европейской части России;

-дано теоретическое обоснование и практическое предложение для преодоления возникшего агротехнического кризиса — снижения эффекта от традиционных приемов окультуривания осушенных торфяных почв. Установлено, что первичный этап окультуривания обеспечивает высокий эффект и продуктивность только в первые 10-12 лет после осушения. В последующие годы для поддержания прогрессирующего роста плодородия торфяных почв требуется комплекс мероприятий не только по коренному улучшению реакции почвенной среды и пищевого режима, но и регулированию водно-физи-

ческих и химических свойств, т. е. система агроприемов вторичного этапа окультуривания — этапа культурного почвообразования;

-установлено, что надежными генетическими критериями окультуренности торфяных почв в условиях Европейского Севера являются отношения С : N и Сгк : Сфк, а также катионный состав почвенного поглощающего комплекса;

-доказано, что на осушенных торфяных почвах Европейского Севера идет относительное накопление свободных полуторных окислов железа, что требует не только контроля за этими процессами, но и проведения химических мелиораций для оптимизации катион-ного состава почвенного поглощающего комплекса;

-установлено, что для преобразования осушенных торфяных почв в гумусовые агроземы остаточная мощность слоя торфа при высокой степени разложения (Я 40-50%) должна быть не менее 6070 см, при К до 40% - в пределах 100-120 см.

Практическая новизна и значимость работы. Реальная возможность преобразования осушенных торфяных почв в гумусовые агроземы в корне меняет представление о временном характере сельскохозяйственного использования осушенных торфяных почв, их неизбежной сработке с обнажением подстилающих минеральных пород. В перспективе земледелие в условиях Европейского Севера VI других сопредельных районов Нечерноземной зоны в значительной мере может базироваться на осушении и сельскохозяйственном использовании низинных торфяников с последующим постепенным преобразованием их в гумусовые агроземы. Это наиболее экологичный и экономичный (природосберегающий) прием освоения имеющихся в низинных торфяных залежах запасов углерода и азота по сравнению с их сжиганием или другими способами механической промышленной переработки.

Теоретические доводы и многолетние опыты с нормально-зольными торфами подтверждают, что для оптимизации калийного режима торфяных почв нет иного альтернативного способа, чем использование природных калийсодержащих пород или побочных продуктов промышленного производства.

Впервые разработана диагностика отзывчивости осушенных торфяных почв на внесение азотных удобрений. Предложены градации обеспеченности почв подвижными элементами фосфора и калия; нормы внесения минеральных удобрений дифференцированы в зависимости от величины программируемых урожаев многолетних трав.

Впервые для условий Европейского Севера на основании мно-

голетнего ряда систематических, наблюдений изучены закономерности формирования химического состава приточных и стоковых вод с осушенных торфяных почв, предложены меры по устранению отрицательного воздействия их на водоприемники.

Научная ценность работы заключается в том, что выдвинуты теоретические предпосылки, которые существенно изменяют сложившиеся подходы к выбору объектов мелиорации, дополняют комплекс технологических приемов по окультуриванию осушенных торфяных почв на различных этапах их долголетия.

Впервые для условий Европейского Севера обоснованы основные этапы физической эволюции осушенных торфяных почв, скорость их общей линейной и биохимической сработай. Установлено, что имеется два варианта эволюции осушенных торфяных почв:

1 - при экстенсивном земледелии полная минерализация органического вещества торфов и обнажение подстилающих минеральных пород (озерных или моренных песков, либо тяжелых по механическому составу озерно-ледниковых отложений или морены);

2 - при интенсивном земледелии преобразование осушенных торфяных почв в гумусовые агроземы.

Впервые для осушенных торфяных почв Карелии обоснованы и предложены методы химической диагностики для долгосрочного и ежегодного (агротехнического) прогноза и дифференциации доз азотных, фосфорных и калийных удобрений; разработан метод экологической оценки их рационального использования (по коэффициенту полезного действия); выявлена генетически обусловленная необходимость в периодической корректировке и уточнении норм внесения азотных и фосфорно-калийных туков, а также известковых материалов на различных стадиях долголетия торфяных почв.

Предложены мероприятия по охране и рациональному использованию осушенных торфяных почв. В их основе находятся два направления. Первое — максимальное использование агроклиматических ресурсов тепла и влагообеспеченности; поддержание высокого положительного баланса органического вещества и новообразование гумуса; снижение до минимума химического стока с мелиоративных систем. Под вторым понимается уровень агротехнических мероприятий (насыщенность минеральными удобрениями, особенно азотом, а также периодичность известкования для сохранения оптимальной величины рН); использование мелиорантов для активизации биохимических процессов и преобразования осушенных торфяников в гумусовые агроземы.

Выявлены скрытые негативные процессы, возникающие в осушенных торфяных почвах, которые последовательно на различных стадиях долголетия могут препятствовать росту эффективного плодородия почв. Дано теоретическое обоснование и предложены некоторые агроприемы по их устранению.

Обоснован принципиально новый подход к использованию азота минеральных удобрений на торфяных почвах. На начальных стадиях их долголетия он должен выступать не только как дополнительный источник азотного питания, но и как средство целенаправленного регулирования процессов гумификации и минерализации органического вещества и снижения его непроизводительных потерь. В последующие периоды долголетия осушенных торфяных почв роль азота удобрений в минеральном питании растений будет возрастать.

Практическая ценность и реализация исследований состоит в том, что основные положения диссертационной работы апробированы и стали нормативными правилами в производстве.

В Карелии повсеместно внедрен способ двуукосного использования торфяных почв под луговыми агроценозами с беспокровным осенним посевом трав (29, 39, 59, 76) и разработана агротехника использования азотно-фосфорно-калийных удобрений (1, 8, 9, 14-18, 25, 28, 34, 44, 50, 55,83, 91, 94).

Впервые в условиях Карелии и сопредельных районов выполнены расчеты по балансу азота, фосфора и калия в осушенных торфяных почвах (21, 27, 41, 45, 48, 60). Установлено, что устойчивый положительный баланс обеспечивается только при использовании фосфорных удобрений. Бездефицитный баланс азота следует поддерживать за счет дробного внесения туков (47, 54, 56, 68). Для регулирования баланса калия необходимо внесение природных ка-лийсодержащих пород или побочных продуктов промышленного производства (88). Они должны быть направлены на повышение фи-зико-химического закрепления калия в торфяных почвах или роста запасов необменного, но доступного для растений калия, который обеспечивает (совместно с форфором) "устойчивость" почвенного плодородия к колебаниям агрометеорологических факторов среды.

Разработаны и стали нормативными документами в практике агрохимической службы Карелии градации по обеспеченности торфяных почв подвижными элементами фосфора и калия, нормы удобрений под программируемые урожаи многолетних трав (41-43, 48, 54, 68, 77,78).

Впервые для условий Карелии установлены статистические зависимости между агрометеорологическими параметрами и сроками проведения основных видов сельскохозяйственных работ, а также продуктивностью луговых агроценозов в первом и втором укосах (59, 73-78).

Выявлены основные причины ожелезнения торфяных почв, разработана их диагностика и проведена оценка негативных последствий ожелезнения. Опубликовано методическое руководство по индексации продуктивности осушенных торфяных почв в зависимости от степени ожелезнения, обоснована необходимость крупномасштабного картирования ожелезненных почв (33, 51, 52, 82,89).

Предложен и защищен авторским свидетельством способ химической мелиорации ожелезненных торфяных почв (99) .

Опубликована специальная методическая разработка по агроклиматическому обоснованию оптимальных сроков сева и проведения основных сельскохозяйственных работ в различных районах Карелии (74).

Обоснованы закономерности известкования торфяных почв, предложены нормы внесения известковых материалов и периодичность выполнения этих работ (2, 38, 67, 70, 84).

Выявлена практическая эффективность таких вторичных приемов окультуривания торфяных почв, как регулирование зольного состава, применение землевания и некоторых видов сапропелей (60, 65, 87, 88, 90), запасное фосфоритование (27, 43, 44, 48, 68), а для улучшения азотного режима внесение медленнодействующих и слаборастворимых удобрений (46).

При проектировании мелиоративных систем в Карелии используются такие научно-практические разработки, как вынос основных химических элементов с дренажным и поверхностным стоком (11-13, 16, 22, 26, 37, 53, 80, 81, 85), скорость осадки торфов (57, 60, 69, 97), опасность заохривания дренажа и последующего ожелезнения торфяных почв (31-33, 51, 52, 82,89, 93,96).

Разработан комплекс мероприятий по охране и рациональному использованию осушенных торфяных почв ( 40, 57, 58, 72,87, 95).

Прогнозные оценки по скорости трансформации почвенного покрова мелиорируемых территорий в связи с минерализацией органического вещества торфов и обнажением подстилающих минеральных пород учитываются в производственной деятельности землепользователей Карелии и сопредельных регионов (97).

Основные положения, вынесенные на защиту.

1. Закономерности основных этапов физической эволюции

торфяных почв: физическое уплотнение, физическая и биохиическая сработка, потери органического вещества за счет минерализации.

2. Альтернативная возможность преобразования осушенных торфяных почв в новую антропогенно-преобразованную почвенную разновидность: "гумусовые агроземы".

3. Группировка осушенных торфяных почв по обеспеченности подвижными элементами фосфора и калия в 0.2 н НС1 вытяжке по А.Т. Кирсанову и с учетом объемной массы торфов.

4. Нормы азотных, фосфорных и калийных удобрений для получения программируемых урожаев многолетних трав, основанные на обобщении данных полевых опытов.

5. Метод долгосрочной химической диагностики отзывчивости торфяных почв на внесение азотных удобрений.

6. Закономерности химического состава основных приходных и расходных статей водного баланса на осушенных торфяных почвах и прогноз выноса основных зольных компонентов с дренажным стоком мелиоративных систем.

7. Особенности баланса основных элементов минерального питания и необходимость специальных мер по регулированию бездефицитного баланса калия в нормально-зольных торфяных почвах.

8. Эффективность таких вторичных приемов окультуривания торфяных почв, как регулирование зольного состава, землевание, внесение калийсодержащих агроруд и некоторых видов сапропелей.

9. Математические зависимости между агрометеорологическими параметрами и продуктивностью торфяных почв, а также сроками проведения основных видов сельскохозяйственных работ.

10. Индексы продуктивности торфяных почв в зависимости от степени их ожелезнения.

11. Комплекс мероприятий по охране и рациональному использованию торфяных почв, предотвращению негативного влияния мелиоративных систем на водоприемники.

Апробация работы. Основные положения диссертации изложены на Съездах Общества почвоведов России имени В.В. Докучаева (ранее ВОП) в 1977, 1981, 1985, 1996 гг., Минск, Тбилиси, Ташкент и Санкт-Петербург. Обсуждены на специализированных конференциях и совещаниях России, стран ближнего и дальнего зарубежья по программированию урожайности в 1987 г., Москва и Волгоград; по охране окружающей среды, организации мониторинга и кадастровой оценке почв в 1982 и 1992 гг., Архангельск и Петрозаводск; по физике и химии торфов, мелиорации и эволюции тор-

фяных почв в 1981 г., Калинин; в 1987 г., Ленинград и Москва; в 1977, 1978, 1983 гг., Минск.

Работы по агрохимии минеральных удобрений, диагностике их использования и эффективности обсуждались на совещаниях географической сети опытов ВИУА в 1983, 1984, 1985, 1986 и 1987 гг., Челябинск, Горький, Уфа и Москва. Исследования, связанные с генетическими проблемами почвоведения, регулированием почвенных режимов и окультуриванием почв, апробированы на специализированных конференциях и совещаниях в 1979 и 1983 гг., Москва; в 1977 и 1986 гг., Ленинград; в 1978 г., Ростов-на-Дону; в 1979 г., Тбилиси; в 1984 г., Клайпеда ( Литовский НИИ земледелия); в 1977 и 1987 г., Пущино-на-Оке; в 1985 г., Архангельск.

Многие положения диссертационной работы обсуждены на симпозиумах и конференциях России ( ранее Всесоюзных ) по биологическим и сельскохозяйственным проблемам Севера в 1976, 1979, 1980, 1981 гг., Петрозаводск, Апатиты, Магадан и Сыктывкар. Практические и теоретические положения диссертации изложены на научно-практических конференциях регионального уровня в Петрозаводске ( ПГУ, КНЦ РАН, по линии Совмина Карелии), на заседаниях Ученых советов Института биологии Карельского научного центра, других НИИ и проектных институтов, на технических советах, в порядке отчетности по хоздоговорной тематике.

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в более чем 120 печатных работах, в т.ч. 3 монографиях (две в соавторстве), 4 рекомендациях и официальном описании к авторскому сви детельству на патент.

2. ОБЪЕКТЫ, ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1. Объекты исследований. Работа проводилась на низинных и переходных маломощных, среднемощных и мощных торфяных залежах. В качестве объектов изучения были участки на Корзинском научном стационаре и Калевальском опорном пункте Института биологии Карельского научного центра, Карельской опытно-мелиоративной станции СевНИИГ и М, в совхозе "Мегрегский", в подсобном хозяйстве Костомукшского ГОКа, в AJO "Юшкозерский" и "Калевальский" леспромхозы (север и юг республики). Применяли также метод эпизодических полевых обследований с отбором почвенных образцов по генетическим горизонтам и выполнением некоторых наблюдений (рис. 1) . С этой целью, периодические экспедиционные наблюдения проводились в различных районах республики (Кемский, Беломорский, Медвежьегорский, Сегежский, Пудожский,

Рис. 1. Расположение опытно-экспериментальных участков в Республике Карелия

Суоярвский, Сортавальский, Прионежский и другие). Они дополнены эпизодическими наблюдениями в Архангельской области (Приморский район) на территории ОПХ Архангельской ОМС в урочище "Зеленец" и "Черная Курья", совхоза "Архангельский". Участки имеют закрытую осушительную сеть и расположены в пойме р. Сев. Двины в ее центральной части, вблизи г. Архангельска. Почвенный покров поймы в районе названных участков разнообразен. Центральная, пониженная часть поймы сложена средне- и маломощными низинными торфяниками. По окрайкам расположены торфянисто-глеевые и минеральные дерново-подзолистые оглеен-ные почвы. Пойменные торфяники формировались в условиях периодических паводков и выпадения наилка, от нескольких десятков до 500 кг/га богатого кальцием, кремнием, магнием, калием и другими зольными компонентами. В Московской области эпизодические наблюдения выполнены на Яхромской низине Дмитровского района в ОПХ Центральной торфяно-болотной опытной станции.

Большое внимание было уделено проведению многолетних полевых, вегетационных и лабораторных опытов и различных стационар ных наблюдений за физико-химическими параметрами, газовым составом воздуха торфяных почв и выносом основных биогенов с дренажными, поверхностными и инфильтрационными водами. Кроме того, проведена серия опытов по изучению скорости трансформации и минерализации органического вещества торфов и других наблюдений. Использовали эксперименты с моделированием почвенных процессов и применением стабильных изотопов.

При проведении полевых наблюдений и аналитических работ преимущество отдавали наиболее апробированным и распространенным методикам исследований (Агрохимические методы исследования почв, 1965, 1975; Методы исследования кормов..., 1969; Ари-нушкина, 1970; Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши, 1977; Юдин, 1980; Вадюнина, Корчагина, 1986; и др.). В ряде случаев с целью получения наиболее достоверных и воспроизводимых данных были уточнены и разработаны некоторые приспособления и установки, которые оформлены (защищены) пятью рационализаторскими предложениями. Они достаточно детально изложены в монографиях (47, 60), Методических указаниях (58) и других публикациях (12, 20, 22). Данные полевых, вегетационных опытов и экспериментальных наблюдений подвергнуты статистической обработке (Лакин, 1973; Методические указания .., 1977; Доспехов, 1985; Ивантер, 1992; и др.).

Детальная характеристика объектов и методика исследований

даны в монографиях (47, 60) и статьях (12, 20, 22). Однако обращаем внимание на семь стационарных площадок (СП), где проводятся длительные биогеоценологические наблюдения и на которые будут часто делаться ссылки при изложении экспериментального материала. СП 1-7 подобраны по следующему принципу: охватить наблюдениями основные почвенные разности, степень осушения и окультуренности, длительность сельскохозяйственного использования торфяных почв, разновозрастные различия травостоя и другие факторы.

СП 1 осушена в 1962 г. и используется как контроль. Известь (6 т/га) и минеральные удобрения здесь были внесены (N60 Р60 К60) только в 1963 г. перед посевом многолетних трав. С тех пор участок находится под луговым агроценозом, совершенно без внесения извести и минеральных удобрений. Травостой представлен дикорастущими злаками с очень низкой продуктивностью надземной фито-массы. На СП 2-7 с первого года освоения систематически вносились минеральные удобрения. С 1975 г. в два срока: весной ( N60 Р60 К60 ) и летом после первого укоса трав (N60 К60). В последующие годы дозы удобрений увеличены до 90, затем -120 кг/га.

2.2. Методические предпосылки. При постановке исследований учитывали, по существу, четыре объекта: 1- торф как органогенное образование, на 80-95% представленное органическим веществом; 2 - торфяная залежь с особенностями ботанического состава и гидрохимических условий залегания и формирования; 3 - осушенное болото как ландшафтно-географическое урочище с антропогенным воздействием; 4 - торфяная почва. Все эти объекты характеризуют отдельные стороны осушенного торфяного массива, существующего в натуре. В то же время все они взаимосвязаны и не могут рассматриваться в отрыве один от другого. С одной стороны, требовалось указанные объекты четко разделить и изучать отдельно, с другой — показать их взаимосвязь.

При проведении исследований расчеты содержания составляющих органического вещества и основных зольных элементов проводили не только в весовых процентах, мг/100 г, но и в пересчете на объемную массу. Последнее очень важно, так как растение функционирует в линейных и объемных величинах, поэтому для него важна концентрация элементов питания, состояние водной и газовой фазы почв не в пересчете на весовую, а на объемную массу. Расчеты сработки органического вещества торфа проводили в пересчете на массу и в линейных величинах (т/га, см/год).

3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ОСУШЕННЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ

3.1. Процессы деструкции органического вещества торфов. Нормально-зольные торфа Европейского Севера отличаются в целом низкой степенью разложения (15-25% ). При освоении и сельскохозяйственном использовании она в течение первых 8-10 лет возрастает до 30-35% и стабилизируется. Более высокая степень разложения, до 40-50% и выше, возможна на типичных низинных или заиленных торфяниках, которые используются преимущественно под пропашными или полевыми культурами (61). При сработке торфяного слоя до 35-50 см степень разложения (в течение 5-10 лет) возрастает до 50-70% , после полной или частичной запашки торфяного горизонта в минеральный грунт (97).

Среди разнообразных факторов, оказывающих влияние на степень разложения торфов, ведущими являются дефицит азота и основных зольных элементов (6,9, 60); ресурсы тепла и влагообе-спеченности (23, 24, 73, 78). Сельскохозяйственное использование оказывает существенное влияние на процессы разложения и гумификации органического вещества преимущественно в верхней полуметровой толще торфяной залежи (табл.1).

1. Изменение степени разложения торфов по профилю торфяной залежи

Номер Давность освоения, Глуби- Степень ра- Район заклад-

разреза, агрофон на, см зложения, ки разреза

тип торфа %

сп-з 23 года 0-25 35 Корзинский

низииныи ОТК 25 -50 30 научный ста-

50 -70 30 ционар

Р-46 Более 30 лет, ИРК 0-10 40 Карелия,

низинный Органические 10-20 35 Сунская

удобрения 20-30 25 птицефабрика

30 -40 25

70-80 20

Р-21 Более 30 лет, ОТК 0-10 40 Архангельская

низинныи Органические удоб- 10-20 40 область.Пойма

пойменный рения р. Сев. Двины

20-30 40

40 -50 35

Интенсивность проявления процессов деструкции и гумификации замедляется от верховых к переходным и низинным осушенным торфяным почвам. Абсолютные величины степени разложения уменьшаются от низинных к верховым и имеют тенденцию к увеличению с севера на юг (60).

3.2. Процессы гумификации органического вещества. Важным диагностическим параметром процессов гумификации и минерализации торфов является отношение углерода к азоту (60, 79, 94). Расте-ния-торфообразователи и торфа характеризуются широким отношением С : N - от 13-15 до 72 (Раковский, Пигулевская, 1978; Козловская и др., 1978; Переверзев, 1987). Вскоре после освоения отношение С : N сужается (69). Это прослеживается даже на примере трехгодичного опыта по трансформации проб торфа в полевых условиях на широте г. Апатиты и г. Петрозаводска (Корзинский научный стационар). Выявить за такой короткий промежуток времени различие агрометеорологических условий в этих географических пунктах не представляется возможным. Однако характер изменения зольности и других параметров органического вещества имеет единую направленность и является общезональной закономерностью для освоенных под сельскохозяйственное использование торфяных почв ( рис. 2).

60

1 - исходная величина; 2 - после 3-х летней экспозиции; А -Апатиты; К - Корзинский стационар.

Рис. 2. Изменение зольности, содержания общего углерода и азота после 3-летнего разложения проб торфа в полевых условиях.

Существенные изменения отношения С : N при осушении торфяных почв связаны с минерализацией и повышением зольности торфов. При расчетах величины С : N на органическое вещество оно находится в пределах 10-30 и заметное сужение его начинает проявляться после 10-20-летнего использования торфяных почв (36). Во фракционном составе органического вещества отмечается накопление восков, смол (битумов) и гуминовых кислот, заметно увеличение отношения Сгк : Сфк, снижение водорастворимого и кислото-растворимого углерода (69). Содержание некоторых фракций органического вещества существенно зависит от характера сельскохозяйственного использования, т.е. возделываемой культуры и применяемых удобрений. Под многолетними травами величина водорастворимого и особенно легкогидролизуемого углерода пирофосфат-ной вытяжки может заметно возрастать. Это происходит в основном за счет привноса свежего органического вещества с корневыми и пожнивными остатками на посевах многолетних трав ( 36,79).

S.S. Процессы минерализации органического вещества торфов. Скорость минерализации снижается в зависимости от сельскохозяйственного использования в следующем порядке: пропашные культуры, однолетние рядового посева и многолетние травы. Под последними биологическая сработка имеет минимальные величины и существенную роль по мере давности освоения начинают играть процессы гумификации. Однако даже при преимущественном использовании торфяных почв под многолетними травами ежегодные потери торфа за счет минерализации могут достигать значительных величин ( табл. 2 ).

2. Изменение массы образцов торфа различной степени разложения в полевых условиях на Корзинском научном стационаре (годовая экспозиция)

Образцы торфа Исходная масса образца торфа, г Убыль в весе г % Р,%

Фрезерная крошка верхового торфа, 11-10% Низинный торф Корзинского стационара, 11-30% 26.22 1.38+0.02 5.26 % 0.87

45.96 i .53+ 0.03 3.33 % 0.95

Низинный пойменный торф Яхромской низины, ОПХ, ЦБТОС, Л > 30 41.14 0.49+0.01 1.20% 0.58

Примечание. Р - точность или относительная ошибка выборочной средней.

По данным опытов с пробами органического вещества низинных торфов, среднегодовые потери как на Кольском полуострове, так и в Карелии составляли 2-3% (69), что характерно для многих южных районов России. Это обусловлено тем, что торфа Европейского Севера менее гумифицированы, обогащены водорастворимыми и легкогидролизуемыми фракциями органического вещества, обеднены азотом и зольными компонентами (36, 69, 79, 91, 94).

3.4. Сработка торфяных почв происходит в результате минерализации, ветровой, водной и технической эрозии и выражается в т/га/год или линейной величиной (см/год); в последнюю кроме указанных составляющих сработки входит величина физического уплотнения за счет уменьшения объема больших пор (Эйзен, 1961; Не-стеренко, 1979). Косвенным показателем скорости и интенсивности процессов физической и биохимической сработки торфа является динамика увеличения объемной массы торфов в процессе их сельскохозяйственного использования. Максимальные величины сработки торфа на Корзинском стационаре приходятся на первые 4 года после осушения, когда объемная масса торфа возрастает с 0.06 до 0.17 г/см3 (табл. 3).

3. Динамика объемной массы торфяной низинной почвы под многолетними травами на Корзинском стационаре, г\см3

Горизонт, см •; Исход; ная * 11965 I** 1974 | 1995 ; Увеличение ! за 30 лет

0-10 ■; 0.06 ;0.17 0.18+0.02 1 0.235± 0.035 | 0.065

10-20 0.09 10.15 0.21+0.02 1 0.267+ 0.039 ; 0.117

20-30 0.08 10.15 0.17±0.01 ; 0.246+ 0.028 ; 0.096

30-40 10.15 j 0.211± 0.025 ! 0.061

40-50 10.13 0.163+0.020 ! 0.033

50-60 10.12 1 0.161± 0.018 1 0.041

60-70 10.13 ! 0.158± 0.010 1 0.028

70-80 10.10 1 0.155+0.010 | 0.055

80-90 |0.П j 0.159± 0.025 | 0.049

90-100 10.11 j 0.157± 0.010 ; 0.047

Примечание: * и ** по данным И.М. Нестеренко (1979), ** второй год сельскохозяйственного использования (4 -й год после начала осушительных работ).

На первые 1-3 года приходится и резкое снижение уровней почвенно-грунтовых вод, с 15-20 см до 50-150 см, в зависимости от нормы осушения и сезона года (Нестеренко, 1971, 1974). В последующие годы идет плавное повышение объемной массы вплоть до 1995 г. Характерно, что в этот период происходит относительное увеличение объемной массы в подпахотных горизонтах торфяной залежи, которая возрастает за 30-летний период с 0.06-0.08 до 0.155-0.160 г/см}. На верховой торфяной залежи "Инемское болото" за период с 1989 г. (первый год залужения под многолетние травы) по 1995 г. мощность торфа снизилась с 2.1 м ± 0.1 м до 1.0 ± 0.1 м, т.е. ежегодная сработка составила 14.3 см.

Процесс физической сработки (убыли) слоя торфяной залежи условно можно подразделить на три стадии: в первые 3-6 лет после осушения происходит интенсивная физическая усадка (уплотнение) органического вещества торфа. В последующие 4-6 лет процессы физического уплотнения и биохимической сработки торфа в равной степени затухают и спустя 10-12 лет после освоения и сельскохозяйственного использования преобладающими становятся процессы гумификации и минерализации органического вещества. Эти потери находятся в пределах 1.3-1.8 см/год и обычно наблюдаются при преимущественном использовании торфяных почв под луговыми агроценозами; под однолетними полевыми и пропашными культурами наряду с биохимической сработкой может протекать механическая убыль торфа (в результате иссушения и механического распыления). Кроме того, возникает опасность сезонной водной и ветровой эрозии, что может значительно превышать потери органического вещества торфа за счет минерализации (81, 85).

Новый непродолжительный пик линейной убыли слоя торфа может возникнуть, когда мощность торфяного слоя снизится до 25-30 см. В этот период в результате припахивания минерального подстилающего грунта, а при возделывании однолетних зерно-гороховых смесей включение свежего органического вещества корневых остатков, резко активизируются процессы минерализации и линейной убыли оставшегося слоя торфа до 3-6 см/год (49).

Следует, однако, учитывать, что с ростом давности сельскохозяйственного использования и снижением мощности торфяной залежи темпы минерализации органического вещества и его сработки при длительном, без распашки, использовании под луговыми агроценозами могут существенно снижаться. Так, на стационарных площадках СП 1-7 относительные величины линейной сработки составляют 0.1-1.6 см/год (табл. 4).

4. Относительные величины линейной сработай органического вещества торфяных почв при 22-32-летнем использовании под луговыми агроценозами

Место ! Год Год ; Мощность торфя- Сработка

учета ; осушения последнего • ной залежи, см слоя т ?т........

залужения ! 1974 1996 общая ] см/год

СП-1 ! 1962 1974 1320+ 12 284+ 15 36 ! 1.64

СП-2 1 1963 1964 ! 70 ±2 68 + 2 * 2 10.09

СП-3 1 1962 1974 ! 250 ± 10 221 ± 10 29 '; 1.32

СП-4 1963 1974 ! 130 ±8 118 + 8 12 10.55

СП-5 1963 1971 1 260± 10 236 ± 10 24 1.09

СП-6 ! 1972 1974 1 110 + 5 103 + 5 7 10.32

СП-7 1965 1967 ! 30 + 2 28 ± 2'* 2 10.09

Примечание:* гор. Т\В 1 60-68 см - торфяно-песчаная органогенная масса; ** гор. Т\В| 20-28 см - торфяно-глиноземная масса.

3.5. Проблемы регулирования долголетия осушенных торфяных почв. Долговечность торфяных почв определяется прежде всего интенсивностью процессов физического уплотнения и биохимической трансформации органического вещества. Поэтому продолжительность периода относительной стабилизации темпов сработки органического вещества следует рассматривать как основное долголетие торфяных почв. Зависит оно от уровня агротехники, исходной мощности торфяной залежи и степени осушения (слоя торфа выше уровня почвенно-грунтовых вод).

В Карелии преобладают маломощные и среднемощные торфяные почвы. Следовательно, в соответствии с вышесказанным осушенные низинные и переходные торфяные почвы с мощностью торфа равной 1-1.5 м через 40-60 лет трансформируются при экстенсивном земледелии в торфяно-глеевые со слоем торфа 30-50 см. Когда остаточный слой торфа достигает 20-30 см, он при перепашке перемешивается с минеральным грунтом. В результате этого скорость минерализации торфа резко возрастает и вскоре органическое вещество исчезает практически без остатка. Таким образом, эволюция осушенной торфяной почвы завершается обнажением подстилающей минеральной породы: это озерные или моренные пески или тяжелые по механическому составу озерно-ледниковые глины или морена. Верхний слой их обычно покрыт маломощным в 6-8 см слоем дернины высеянных ранее многолетних трав. Последующий посев сельскохозяйственных культур возможен только при внесении высоких доз органических и минеральных удобрений. Это традицион-

ная эволюция осушенных торфяных почв при экстенсивном земледелии, и ее можно проследить на прогнозно-экспериментальной схеме сработай двухметровой торфяной залежи (рис. 3 ).

Сработка осушенных под сельскохозяйственное использование болот вызывает существенные изменения в структуре почвенного покрова мелиорируемых территорий Карелии и сопредельных районов. Площадь более плодородных торфяных почв уменьшается, а доля минеральных, требующих окультуривания, возрастает. По многолетним наблюдениям в различных районах республики установлено, что темпы увеличения площади антропогенных минеральных почв колеблются от 0.6 до 2-3% в год в зависимости от генетических особенностей болотных экосистем и торфяной залежи (97). Это существенно сказывается на общей продуктивности земель в хозяйствах, где сельскохозяйственные угодья на 50-60% представлены мелиорированными землями (Олонецкий, Пряжинский и другие районы Карелии).

Как показали специальные опыты и наблюдения, скорость сработай осушенных торфяников можно существенно регулировать вплоть до завершающей стадии - преобразования их в гумусовые агроземы (Шишов, Тонконогов, 1996) или в так называемые черно-земовидные почвы (Зайко и др., 1986, 1990). По уровню плодородия они не уступают окультуренным дерново-подзолистым глеевым суглинистым почвам или аналогичным на песчаных отложениях (97). При длительной культуре торфяных почв под луговыми агро-ценозами (22-32 года) темпы сработай существенно замедляются (см. табл. 4). Обусловлено это тем, что ежегодная скорость убыли органического вещества торфа при снижении мощности торфяной залежи до 60-70 см и ниже может компенсироваться подземной биомассой травостоя (30, 93). Это видно на примере баланса органического вещества на стационарных площадках СП 1-7 Корзин-ского научного стационара (табл. 5).

Структура и отношение надземной и подземной фитомассы сильно зависит от доз удобрений и видового состава травостоя, плотности почвы, других факторов и составляет на торфяных почвах 1 : 0.3-1.2 ( Елисеева, Козлов, 1978; Козлов, Ларионова, 1978, 1990 ). На осушенных суглинистых почвах биомасса корней превосходит надземную фитомассу в 3-5 раз (Козлов, Ларионова, 1990).

Таким образом, за счет "землевания" и уплотнения корнеоби-таемого слоя торфяных почв, систематического внесения минеральных удобрений, продолжительности использования травостоя, регулирования биологической активности и других факторов можно су-

Н,см

Стадии сработки

Стадия интенсивной преимущественно физической сработки органнчесхого вещества торфа

Стада« затухания физической и биохимической сработки

Стадия стабилизации и преобладающей биохимической сработки торфа (продолжительность основного долголетия торфяной залежи)

Г V I ( ( / г г I I 1«*г V I 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 ГОД.Ы

Эволюция при экстенсивном земледелии

мощность остаточного слоя торфяной почвы, который при вспашке перемешивается с подешающей минеральной породой и минерализуется за 15-25 лет, обнажение мдстшющии минеральны* пород (озерные пески или морена, либо озеряо-ледниковая ленточная глина или морена)

Эволюция при интенсивном земледелии

0

- антропогенное воздействие, обеспечивающее новообразование гумуса* остаточного слоя торфяной почвы в гумусовые агроземы

Рис. 3 Прогнозно-экспериментальная схема долголетия торфяной низинной почвы и возможные направления ее эволюции в условиях Европейского Севера

щественно изменять без снижения продуктивности агроценоза баланс органического вещества. Полностью предотвратить убыль органического вещества торфяных почв невозможно. Обусловлено это процессами уплотнения и снижения пористости торфов, гумификации и минерализации органического вещества по всей толще торфяной залежи, а не только в верхнем корнеобитаемом слое. Причем происходит это как в период активной вегетации растений, так и в межсезонье, которое длится в условиях Европейского Севера от 3 до 4 месяцев в год: весной до отрастания трав и осенью после завершения процессов накопления фитомассы, в некоторые годы и в зимний период, ниже мерзлотного горизонта (60, 74, 75). Тем не менее продлить долголетие торфяных почв - задача реальная (см. рис. 3). Даже при сработке торфа до 60-70 см и при выполнении комплекса работ по сруктурно-химической мелиорации с периодическим использованием органических удобрений (навоза) имеется 30-50-летний резерв времени для новообразования мощного запаса гумуса, который с гумифицированными остатками торфа обеспечит формирование новой антропогенной почвенной разновидности-гумусового агрозема (97,98).

5. Баланс органического вещества на СП 1-7 (ц/га, среднее за 4 года наблюдений)

Место учета Приход Расход за счет минерализации Баланс

Подземная фитомасса Подстилка Итого

СП-1 17.4 4.3 21.7 24 -2.3

СП-2 55.2 11.7 66.9 47 + 19.9

СП-3 51.3 5.4 56.7 44 +12.7

СП-4 36.9 4.1 41.0 37 +4.0

СП-5 39.3 7.1 46.4 38 +8.4

СП-б 49.3 4.3 53.6 41 +12.6

СП-7 69.9 6.9 76.8 47 + 19.8

4. ТРАНСФОРМАЦИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ

4.1. Зольность и водно-физические свойства торфяных почв. Переходные и низинные торфа Европейского Севера характеризуются довольно низкой зольностью: низинные в среднем 4.97-9,88% (возрастая от моховой группы к древесной); переходные - 2,586,01%. Максимальные и минимальные значения зольности для ни-

зинных торфов составляют соответственно 2.4 и 12.0%, для переходных - 0.83 и 11.52% (Елина, Кузнецов, Максимов, 1984). Высокую зольность (до 40-56%) имеют только заиленные торфа в поймах рек и отдельных замкнутых котловинах. Так, зольность торфов верхних горизонтов целинных пойменных торфяников Архангельской области (пойма р.Сев.Двины) достигает 55%, в замкнутых котловинах Медвежьегорского, Пудожского районов Карелии до 26 - 35%. При антропогенном воздействии зольность торфов становится довольно динамичным показателем, который в определенной мере отражает степень осушения, интенсивность и длительность нахождения в культуре (60). Важную, нередко решающую роль в изменении зольности торфов, играют процессы железонакопления (52, 60, 89, 93). Например, на стационарных площадках СП 2, 3, 5 среднегодовое увеличение зольности в верхних корнеобитаемых слоях за 31-летний период составляло от 0.19 до 0.64% (табл. 6). Уровень агротехники и дозы применяемых удобрений на всех СП одинаков. Рост зольности на СП-5 обусловлен преимущественно за счет интенсивного притока почвенно-грунтовых вод и накопления свободных окислов железа ( 89, 93 ).

6. Характер распределения зольности по профилю торфяных низинных почв под многолетними травами на площадках Корзинского научного

стационара

Глубина Зольность, % на сухую Увеличение зольности

СП отбора об- навеску к 1974 г.

разцов, см 1974 1995 общее за год

2 0-15 15.8+ 0.7 21.8 ± 0.9 6.0 0.19

15-30 7.4 ± 0.5 14.3 ± 0.8 6.9 0.22

30-40 6.3 ± 0.3 8.7+ 0.5 2.4 0.08

3 0-15 11.1 ± 0.6 18.3 ± 0.8 7.2 0.23

15-30 6.3+ 0.4 16.2 ± 0.9 9.9 0.32

30-40 6.1 + 0.3 9.3 + 0.7 3.2 0.10

40-50 6.0+ 0.3 8.8 + 0.8 2.8 0.09

5 0-15 26.6 ±1.2 35.1 ± 1.4 8.5 0.27

15-30 11.7 + 0.8 31.5 ± 1.2 19.8 0.64

30-40 10.3 ±0.6 21.4 ± 1.1 11.1 0.36

Косвенным подтверждением этого могут служить данные И.В.Филиппенко (1954), когда за 43-летний период использования торфяных почв в условиях Эстонии абсолютное увеличение величины зольности торфов не превышает 3% , а также И. С. Лупино-вича (1968), когда за более чем 50-летний период сельскохозяйственного использования торфяных почв на Минской болотной станции зольность пахотного слоя выросла на 6-7% . Эти примеры подтверждают, что Европейский Север представляет довольно специфический регион, где могут интенсивно протекать процессы желе-зонакопления (52, 60, 82, 89, 93, 96). Это явление характерно не только для торфяных, но и минеральных почв, на что впервые обратил внимание В.О. Таргульян ( 1971 ).

Одностороннее обогащение золы осушенных торфяных почв железом приводит к ухудшению их физико-химических свойств и снижению продуктивности возделываемых культур (31, 51, 89, 93). Поэтому, например, рост зольности торфов нельзя всецело отождествлять с внесением минеральных удобрений и извести. Это может быть следствием и негативных процессов: односторонней биогенной аккумуляции и железонакопления свободных полуторных окислов. Следовательно, зольность не может служить диагностическим показателем окультуренности и плодородия торфяных почв, ее интерпретация допустима совместно с химическим составом золы осушенных торфяных почв (52, 60, 92).

Процессы, оказывающие влияние на увеличение зольности, приводят к изменению объемной массы и водно-физических свойств. Например, для торфяных почв Карелии характерна тесная связь объемной массы с зольностью, которая выражается следующим уравнением: ё = 0.06 + 0.01А ( Нестеренко, 1967, 1979 ).

В свою очередь, объемная масса торфов находится в тесной коррелятивной зависимости со степенью их разложения (Лопатин, Пятецкий, 1977).

Сельскохозяйственное использование ведет к снижению пористости торфов и повышению их дисперсности. Удельная масса (плотность торфов) изменяется очень слабо и происходит это преимущественно в верхней корнеобитаемой толще торфяной залежи. Объемная масса находится в тесной коррелятивной связи с полной влаго-емкостью (60). В верхних корнеобитаемых слоях осушенной торфяной почвы, по сравнению с нижележащими горизонтами, существенно снижается капиллярная влагоемкость. Это приводит к некоторому повышению воздухоемкости торфов, что обеспечивает при оптимальной влажности более благоприятные условия для развития

растений и их продуктивности.

Однако изменения водно-физических свойств имеют не только положительную, но и отрицательную направленность (66). Первое наблюдается до определенного уровня дисперсности и агрегатного состава торфов. При дальнейшем диспергировании происходит ухудшение водных и других свойств торфяных почв. В частности, снижение общей порозности в корнеобитаемом слое по сравнению с нижними горизонтами залежи относительно невелико и не адекватно увеличению объемной массы (47, 60). Воздухоемкость в самых верхних слоях (0-20 см) после 12-летнего сельскохозяйственного использования возрастает до 10-19%, однако остается далекой от оптимума (Костяков, 1960) и в дальнейшем по мере повышения дисперсности снижается до 3-6% (47, 60). Это приводит к снижению водопроницаемости торфов и ухудшению условий осушения, замедлению диффузии газов и повышению концентрации СОг, что оказывает отрицательное влияние на продуктивность осушенных торфяных почв (4,5,7,51,63,66,86).

4.2. Трансформация химического состава золы в торфяных почвах. Для определения степени аккумуляции или выноса элемента из торфяной почвы в практике почвенно-агрохимических исследований применяется метод расчета содержания отношений: величина элемента к его содержанию в растениях-торфообразователях, или величина элемента более разложившегося торфа к его содержанию в менее разложившемся торфе. Считается, что такие отношения отражают генетические особенности изменения зольного состава торфов ( Никонов, 1955; Пьявченко, 1960; и др.). Однако после осушения величины отношения химических компонентов золы (коэффициенты "накопления-выноса") обусловлены характером водного режима, степенью осушения и интенсивностью сельскохозяйственного использования (60). Поэтому абсолютные значения таких коэффициентов связаны не только с генетическими природными факторами гумификации и минерализации органического вещества торфяных почв, но и антропогенными изменениями условий среды. Например, они очень благоприятны для накопления фосфора, ввиду сильного физико-химического закрепления его в торфе и низкой водной миграции (1113, 22, 26,27,60,80,81).

Кальций и магний являются элементами сильного биологического поглощения, но в отличие от фосфора, и водной миграции. Соответственно величины относительной подвижности их неоднозначны и противоречивы. На освоенных, систематически известкуемых торфяных почвах коэффициенты подвижности кальция и магния зна-

чительно выше единицы. Однако при несбалансированном по зольному составу возделывании сельскохозяйственных культур наблюдается существенное обеднение верхних горизонтов торфяной залежи валовыми запасами кальция (60,67, 70).

Калий и натрий относятся к биогенам интенсивного биологического круговорота и водной миграции. В этой связи коэффициенты подвижности калия, как правило, не только значительно ниже единицы, но и часто колеблются в пределах 0.1-0.3 (60). Коэффициенты подвижности кремния и алюминия определяются не только их био-фильностью, но и окислительно-восстановительными условиями среды. Данные по химическому составу стоковых вод свидетельствуют, что на водосборах, где преобладают восстановительные условия, содержание кремния значительно выше, чем на таких же, но довольно хорошо аэрируемых территориях (22, 37, 80). По этой причине в одних условиях наблюдается аккумуляция кремния в верхних горизонтах торфяных почв, в других, наоборот, - его снижение (60). Различный характер подвижности алюминия (больше или меньше единицы) обусловлен двойственной природой его в составе алюмогуму-совых соединений ( Ефимов, 1962, 1986 ), т. е. он может находиться в легкоподвижной обменной форме или в составе анионной части гумусовых кислот. Это характерно и для железа, оно находится как в форме водорастворимого, обменного, связанного с органическим веществом, так и свободного в виде гидроксилов и оксидов ( Ефимов, 1986 ). Преобладающая часть железа в торфах аккумулируется в форме железо-гумусовых комплексных соединений. Они устойчивы в широком интервале величины рН от 4 до 9, поэтому процесс разложения и гумификации растений-торфообразователей и торфов сопровождается обычно относительным и абсолютным накоплением железа (52, 60, 89). Этому способствуют и процессы выветривания железа из почвообразующих пород (4, 66). Грунтовые воды, обогащенные железом, становятся при интенсивном напорном водном питании также причиной накопления и аккумуляции железа в верхних горизонтах торфяных почв (4, 52,60, 89).

Несмотря на то, что коэффициенты накопления-выноса, величины относительные, они достаточно объективно, прямо или опосредованно, отражают экологические условия осушенной торфяной залежи. Кроме того, они являются индикаторами возможных изменений условий почвенной среды и подвижности химических элементов в зависимости от длительности и интенсивности использования торфяных почв. Обусловлено это тем, что естественный почвообразовательный процесс, "в идеальных условиях", направлен на аккумуля-

цию зольных элементов в почвенном профиле. Это следует из данных изменения химического состава проб торфа (на паровых площадках) после годичной экспозиции в Карелии на Корзинском стационаре и в ОПХ Центральной торфяно-болотной опытной станции. Характерно, что коэффициенты относительного накопления элементов в условиях менее интенсивного промывного режима Московской области значительно выше, чем в Карелии (табл. 7).

4.4. Трансформация агрохимических параметров. Они являются функциональными свойствами торфяных почв и легко изменяются в зависимости от интенсивности сельскохозяйственного использования (27, 47, 60, 64). Однако это наиболее сильно проявляется в отношении реакции почвенной среды, накоплении обменных оснований и валового содержания фосфора.

Аккумуляция калия в органогенной массе слабая, поэтому водорастворимые формы калийных удобрений не могут восполнить потерь калия с водной миграцией и отчуждением с урожаями, что приводит к усилению его отрицательного баланса (45, 60). С увеличением срока сельскохозяйственного использования торфяных почв происходит относительное снижение минеральных и легкогидролизуе-мых форм азота (при длительной культуре - и валовых запасов).

Поэтому потребность торфяных почв в азотных и калийных удобрениях с увеличением срока их долголетия не только не снижается, а наоборот, возрастает (60," 91, 94).

Другим важным моментом является то, что при преимущественном использовании торфяных почв под многолетними травами изменение реакции почвенной среды и других агрохимических свойств проявляется лишь в верхнем корнеобитаемом слое торфяной залежи (60). Это отражается на структуре подземной биомассы корней, которые на 85-90% сосредоточены в верхнем 20-сантиметровом слое торфяной почвы (30, 35, 62, 95, 98). В летние месяцы здесь часто наблюдается дефицит влаги, что сдерживает рост продуктивности многолетних трав во втором укосе (29, 60, 74).

В этом отношении традиционная технология поверхностного внесения минеральных удобрений на луговых агроценозах недостаточно рациональна, ибо кроме других отрицательных факторов не обеспечивает существенного улучшения реакции почвенной среды и пищевого режима в нижележащей толще торфяной залежи. Соответственно значительные запасы влаги, которые здесь имеются, слабо доступны для растений (Нестеренко, 1979).

7. Изменение зольного состава образцов торфов в процессе их гумификации и минерализации

в торфяных почвах различного генезиса после годовой экспозиции ( в % на сухую навеску )

Место постановки проб и Тип Зо-

почва паровой образца Но- ла, 51 А1 Ре Са Р К N3 Б

площадки торфа мер %

Карелия. Корзинский 1 8.4 3.28 0.22 0.21 0.19 0.10 0.06 0.021 0.011 0.004

стационар. Перегнойно- Верховой, 2 10.3 3.49 0.24 0.22 0.92 0.28 0.052 0.027 0.024 0.064

торфяная низинная моховой, 3 1.06 1.09 1.05 4.84 2.8 0.58 1.35 2.40 15.00

Московская область. фрезерная

ОПХ, ЦБТОС. Низин- крошка, 2 12.4 4.27 0.28 0.24 1.07 0.28 0.07 0.039 0.021 0.11

ная пойменная Карелия 3 1.30 1.30 1.27 1.14 5.63 2.80 1.17 1.95 2.00 25.0

Карелия. Корзинский Перегнойно- I 15.1 1.26 0.34 6.07 0.68 0.38 0.25 0.021 0.011 0.012

стационар. Перегнойно- торфяный 2 15.7 1.28 0.67 6.09 1.66 0.74 0.29 0.032 0.030 0.091

горфяная низинная низинныи, 3 1.02 1.97 1.01 2.44 1.95 1.16 1.50 3.00 9.0

Московская область. Корзинский

ОПХ, ЦБТОС. Низин- стационар 2 16.2 1.42 0.67 6.12 1.66 0.75 0.29 0.035 0.036 0.112

ная пойменная 3 1.12 1.97 2.44 1.97 1.16 1.75 3.6 10.0

Карелия. Корзинский 1 28.1 7.08 2.32 3.15 2.08 0.29 0.26 0.11 0.024 0.241

стационар. Перегнойно- Низинный 2 29.8 7.30 2.37 3.25 2.10 0.41 0.35 0.15 0.046 0.248

торфяная низинная пойменный, 3 1.03 1.02 1.03 1.01 1.41 1.35 1.36 1.92 1.03

Московская область. ОПХ,

ОПХ, ЦБТОС. Низин- ЦБТОС 2 30.2 7.37 2.33 3.26 2.14 0.42 0.37 0.17 0.047 0.251

ная поименная 3 1.04 1.0 1.03 1.03_ 1.45 1.42 1.55 1.96 1.05

Примечание. 1 ~ содержание зольных элементов и золы в исходной пробе торфа; 2 - содержание после годичной экспозиции на паровых площадках; 3 - коэффициент относительной подвижности.

5. ТРАНСФОРМАЦИЯ ПЛОДОРОДИЯ ОСУШЕННЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ

Отведение значительной части вековых запасов воды при осушении и сельскохозяйственном освоении торфяных почв коренным образом изменяет естественный ход почвообразовательных процессов. В частности: 1) стадия торфонакопления сменяется необратимым процессом минерализации, сработай органического вещества и его интенсивной физической и биохимической трансформацией; 2) преобладающий процесс аккумуляции влаги и застойный обильный водный режим изменяются на сезонный промывной; 3) наряду с процессами естественного круговорота и биогенной аккумуляции зольных элементов и азота превалирующими становятся систематическое отчуждение их с урожаями и вынос со сточными водами как из верхнего корнеобигаемого слоя, так и почвенного профиля. Вследствие этих процессов происходят положительные и негативные изменения в торфах и в профиле торфяных почв в целом, что адекватно отражается на их плодородии и продуктивности.

5.1. Плодородие торфяных почв на различных этапах их использования. Отмеченные антропогенные факторы в сочетании с присущими торфяной залежи генетически наследуемыми свойствами рас-тений-торфообразователей и явлениями гумификации и минерализации органического вещества приводят к возникновению культурного антропогенного почвообразовательного процесса. Почва является очень динамичной системой, и ее плодородие определяется суммарным воздействием всех этих факторов среды. С одной стороны, в ней сохраняются генетически обусловленные свойства, с другой, она очень отзывчива на приемы антропогенного воздействия. Соответственно совокупность свойств и параметров почвенного плодородия изменяется во времени (срок использования) и в пространстве (трансформация болотного ландшафта после освоения). Осушение торфяных почв и первичный этап сельскохозяйственного использования (обработка почвы, применение минеральных удобрений и извести) оказывают положительное влияние на основные водно-физические, химические, агрохимические свойства и биологическую активность верхнего слоя торфяных почв (2, 6, 7, 9, 15, 28, 60, 64). В результате формируется морфологически хорошо выраженный перегнойно-торфяный пахотный горизонт. Однако эти положительные изменения наблюдаются преимущественно в период физического уплотнения и начальных стадий гумификации и минерализации органического вещества торфяных почв. В последующий период, на 8-12 год в зависимости от типа торфяной залежи и нормы осушения, почво-

образовательные процессы имеют двоякую направленность. Одни водно-физические и химические свойства стабилизируются и изменяются слабо, другие в результате усадки, минерализации и диспергирования торфа в сочетании в промывным водным режимом и отчуждением биогенных элементов с урожаями начинают ухудшаться (4 - 7, 51, 57, 60). Нарушение водно-физических свойств становится причиной неустойчивого водно-воздушного режима корнеобитаемого слоя, что приводит к сильным колебаниям урожаев возделываемых культур (23, 25, 60). Вследствие этого возникает потребность в проведении структурных мелиорации для увеличения мощности корнеобитаемого слоя и регулирования водно-физических свойств торфяных почв (65, 66, 88). Первичные положительные сдвиги в изменении химического состава торфяных почв также затухают, геохимическая уравновешенность золы нарушается (88). В связи с высоким выносом Са и возникает потребность в специфическом подходе к применению известковых материалов (70, 84). Прогрессирующее накопление железа в пахотном и подпахотном горизонтах ведет к ухудшению фосфатного режима торфяных почв, снижает эффективность применяемых удобрений и других приемов окультуривания, способствует быстрой деградации плодородия и снижению продуктивности возделываемых культур (27, 31, 52, 66, 89, 91). Таким образом, земледелие на торфяных почвах становится перед дилеммой: либо антропогенное воздействие обеспечивает и поддерживает положительный ход почвообразовательных процессов, либо приводит к стабилизации или деградации почвенного плодородия.

Антропогенные факторы, которые влияют на изменение биологических и физико-химических процессов и свойств торфяных почв, следует условно разделить на первичные и вторичные. Известкование и внесение минеральных удобрений для поддержания приемлемого для культурной растительности пищевого режима следует рассматривать как первичный этап окультуривания торфяных почв. В этот период их плодородие достигает определенного, обусловленного почвенно-генетическими особенностями торфяной залежи уровня и затем стабилизируется. Для того чтобы предотвратить снижение продуктивности и обеспечить прогрессирующий рост плодородия почв, необходимо применение более широкого и качественно нового комплекса антропогенного воздействия, т. е. вторичного этапа окультуривания. Практическая реализация этого этапа должна идти по следующим двум направлениям.

1. Совершенствование известных агротехнических приемов, например единовременное (в запас) внесение фосфорных туков (фос-

форитование), сочетание основного и поддерживающего известкования, внесение доломита, дробное использование азотно-калийных удобрений, применение различных приемов по структурной мелиорации торфяных почв (глинование, пескование и др.). Все это обеспечивает высокую "устойчивость" почвенного плодородия. На таких почвах продуктивность растений значительно меньше подвержена неблагоприятным метеорологическим условиям, она становится более высокой и стабильной (9, 17, 28, 50, 51, 65, 71).

2. Дальнейшая разработка и совершенствование новых агротехнических приемов повышения плодородия торфяных почв: использование различных природных и искусственных компонентов для улучшения теплофизических свойств и химического состава торфов (65, 89, 90); диагностика сбалансированного использования макро- и микроэлементов (21, 37, 45); подбор более продуктивных смесей многолетних трав и других культур (47), обеспечивающих максимальное использование тепла и влагообеспеченности торфяных почв и достижение бездефицитного баланса органического вещества (21, 30, 35, 62, 95, 98); применение медленно действующих азотно-калийных удобрений (46); улучшение физико-химических свойств торфов (повышение емкости катионного обмена и в целом поглотительной способности по отношению к наиболее важным зольным элементам и азоту).

5.2. Ожелезнение торфяных почв (причины, диагностика, последствия). В зависимости от генезиса и гидрологического режима процессы железонакопления характерны для многих почвенных разностей ( Кирсанов, 1924; Филиппенко, 1954; Таргульян, 1971; Ковалев, 1985; и др.). Однако наиболее интенсивно они протекают на осушенных торфяных почвах. Накопление железа обусловлено следующими причинами: гумификацией и минерализацией органического вещества торфов, притоком обогащенных железом грунтовых вод и особенностями геохимического состава подстилающих пород.

Абсолютные ежегодные величины аккумуляции железа за счет гумификации и минерализации органического вещества сравнительно невелики: от 0.03 до 0.1% на сухую массу в зависимости от исходного химического состава торфов. Главным источником значительного накопления железа в торфяных, преимущественно низинных почвах является привнос его с грунтовыми водами, трансформация в органогенных слоях торфяной залежи и осаждение в виде свободной гидроокиси ( лимонит, гематит ). При грунтово-напорном водном питании ежегодное увеличение железа нередко достигает 0.30.8 % на сухую массу. В таких условиях уже через 8-10 лет после осу-

шения проявляется заметное ожелезнение торфяных почв, которое вскоре переходит в оруценение.

Следует выделять локальное внутрипочвенное ожелезнение и сп лошное поверхностное (52,89, 93), Дополнены предложенные В. Н. Ефимовым (1961, 1963) понятия ожелезнения почв. Накопление, обусловленное торфообразовательными процессами, и закрепление его в форме малоподвижных железисто-гумусовых комплексов с гуминовыми кислотами следует называть биохимичес-к и м. На торфяных почвах, где наблюдается металлонакопление, т.е. образование свободной гидроокиси железа или его соединений с серой,— абсо лютной аккумуляцией. Оно постепенно переходит в третью стадию — оруденение. Проведена индексация продуктивности торфяных почв в зависимости от степени ожелезнения (табл. 8). Установлено, что при оруденении почв их сельскохозяйственное использование становится нецелесообразным (89).

8. Индексы продуктивности осушенных торфяных почв в зависимости от степени их ожелезнения

Стадии ожелезнения торфяных почв Весовые отношения окислов Индексы продуктивности

Биохимическая аккумуляция железа Fei Оз Ca О + MgO < 0.8 1.0 (или 100%)

Слабоожелезненные Fe2 Оз CaO + MgO = 0.8-1.5 0.75-0.90; на высоком агрофоне 0.91-0.95

Среднеожелезненные Fe2 Оз CaO + MgO =1.5-2.5 На конечной стадии 0.5-0.6

Сильноожелезненные Fes Оз CaO + MgO > 2.5 При переходе к стадии оруденения 0.25-0.30

Оруденелые Fej Оз Si О + CaO + MgO > 1 0-0.2

Примечание. Индексы продуктивности разработаны на основании полевых опытов и наблюдений применительно к посевам многолетних злаковых трав.

6. ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

6.1. Отзывчивость торфяных почв на внесение минеральных удобрений и регулирование реакции почвенной среды. Установлено, что непременным условием рационального земледелия на торфяных почвах в условиях Европейского Севера является систематическое, т. е.

ежегодное использование туков (60). Среди элементов минерального питания в первом минимуме обычно находится калий, затем фосфор и азот, однако на переходных торфах с широким диапазоном отношения С : N азот может переходить в первый минимум (60, 94). Многолетние опыты по оценке эффективности различных сочетаний минеральных удобрений показали, что наиболее высокие прибавки урожая наблюдаются при внесении полного минерального удобрения (15, 17, 28, 55, 60, 66, 84). Это характерно не только для торфяных, но и минеральных почв (1), что следует рассматривать как общезональную закономерность. Исключение из этого правила для отдельных элементов ( фосфора и калия ) характерно лишь при использовании удобрений в "запас" или на торфяных почвах, где за счет систематического внесения туков ( агроруд ) запасы валовых и подвижных форм фосфора и калия достигли относительно оптимального для возделываемых культур уровня (27, 60, 88).

Многолетние наблюдения (2, 38, 67, 70) показали, что первым необходимым условием применения минеральных удобрений и высокой их эффективности является нейтрализация почвенной кислотности. В то же время известковые материалы даже при низких значениях рН эффективны только на фоне полного минерального удобрения ( КРК ), причем на ожелезненных почвах даже при слабокислой реакции ( рН 4.8-4.9 ). Традиционная для кислых торфяных почв высокая разовая доза извести с последующим повторным внесением через 5-6 лет не должна завершать процесс регулирования реакции почвенной среды. На первичном этапе ее регулирования необходимо обеспечить повышение рН до минимально приемлемой для культурной растительности величины в 4.5-4.8; затем известкование должно быть направлено на вытеснение обменного железа из почвенного поглощающего комплекса, что достигается в зависимости от генезиса и нормы осушения торфяных почв при значениях рН выше 5.0-5.5 (табл. 9). В последующем требуется систематическое известкование в небольших дозах для поддержания положительного баланса кальция и магния (70). Примерные нормы извести и сроки повторного известкования представлены в таблице 10.

Кальций и магний, так же как и калий, не способны закрепляться в органическом веществе торфа в необменной, но потенциально доступной форме. Поэтому, во избежание их непроизводительных потерь, работы по известкованию следует проводить чаще, но в дозах, обеспечивающих поддержание положительного баланса этих элементов в почве.

9. Изменение состава обменных катионов в почвенном поглощающем комплексе торфяных почв при нейтрализации кислотности

Доза* СаО РН солевое ГК, мг/экв на 100 см3 Сумма катионов, мг\100 см' Содержание, % от суммы катионов

Са + Г^ Ие + А1

Контроль 1 3.6 23.2 321 48 : 45

0.5% 4.2 17.6 429 60 34

1.0% 4.9 15.4 510 62 27

1.5% 5.4 11.7 609 68 23

Контроль 2 3.3 12.3 135 40 50

0.5% 3.9 7.8 157 53 38

1.0% 4.4 5.6 280 76 19

1.5% 4.7 4.7 293 78 | 16

Примечание. * Доза в % к объемной массе; 1- почва торфяная низинная со степенью разложения - Я 30%; 2- переходная слаборазложившаяся - К 15% .

10. Примерные нормы извести для торфяных почв Европейского Севера

Почвы рНка Доза извести, т/га Повторное внесение извести, лет

Верховые <4.0 8-10 5-6

Переходные и низинные <4.0 6-8 4-5

4.1-4.7 3-5 3-4

4.8-5.5 1-2 2-3

5.5-6.0 1-1.5 2-3

Низинные 4.1-4.7 5-8 3-4

сильноожелезненные 4.8-5.5 2-3 2-3

5.6-6.5 1-1.5 2-3

Примечание. При длительном 5-6-летнем использовании трав на слабокислых почвах необходимо поверхностное внесение извести в дозах до 2-3 т/га.

6.2. Закономерности химического состава стоковых вод с мелиоративных систем. Сток является отражением степени антропогенной нагрузки на водоприемники. Гидрологические особенности поверхностного и дренажного стока на осушаемых торфяных почвах детально освещены И.М. Нестеренко (1979). Под его руководством были проведены наблюдения за химическим составом приточных и стоковых вод и выносом химических элементов с торфяных почв (1113, 21, 22, 26,37, 45, 53, 57,67,80,81, 85).

Приточные воды. Основное место занимает поступление биогенов на болото с атмосферными осадками и твердыми аэрозолями. Четырехлетние систематические наблюдения на Корзинском научном стационаре выявили следующее: хорошо выраженную сезонную динамику

концентрации основных биогенов и их суммы - летом она выше, чем осенью, зимой имеет примерно промежуточные концентрации (37). Наиболее существенных величин достигают катионы кальция, магния и аммония, иногда фосфора и азота при низких концентрациях калия (табл. 11). Более минерализован грунтовый приток, роль которого после осушения болот резко возрастает (11).

Подземные воды, питающие Корзинскую и в целом Шуйскую, Олонецкую и другие заболоченные равнины Карелии, залегают сравнительно не глубоко (10-30 м) и перекрываются сверху слоем ленточных озерно-леднико-вых глин (22, 26, 60). Химический состав их характеризуется относительным постоянством в сезонной и годовой динамике. Грунтовый приток на обедненных торфяных почвах является не только дополнительным источником влаги в период вегетации растений, но и регулятором реакции почвенной среды и минерального питания растений. Грунтовые воды в зависимости от степени минерализации и компонентного состава как определяют состав и продуктивность фитоценоза в естественных условиях, так и обеспечивают некоторый минимальный (нулевой) пищевой режим на выпаханных торфяных почвах (21,30, 45, 53, 67). В то же время они играют существенную роль в накоплении полуторных окислов железа в осушенных торфяных почвах (52, 89, 93). По химическому составу грунтовые воды сходны с компонентным составом дренажного стока ( см. табл. 11 ).

Стоковые воды с мелиоративных систем подразделяются на по-верхностно-ручейковые (37, 53, 80), дренажные и поверхностно-почвенные, т. е. воды регулирующей, транспортирующей и ограждающей сети каналов (13, 81, 85). В эволюции химического состава стоковых вод характерны три периода: 1-производства работ, 2-после-строительный (период первоначального освоения и окультуривания); 3-период стабилизации свойств, режимов и ионного состава стоковых вод. Для первого периода характерно увеличение взвешенных веществ, до 400-800 мг/л и выше, с постепенным снижением и стабилизацией в водоприемниках в пределах 5-100 мг/л в период весеннего половодья и 1.5-10 мг/л в остальные периоды года (81,85). Последующая стабилизация химического состава поверхностных и дренажных вод обусловлена уплотнением дренажной засыпки, промоин и трещин по откосам каналов торфяной залежи, определенной стабилизацией скорости гумификации и минерализации органического вещества, агротехнических приемов обработки почвы и сроков внесения известковых материалов и минеральных удобрений (80).

11. Химический состав приточных и стоковых вод с низинных торфяно-перегнойных почв на Корзинской низине Карелии (мг/л)

Компоненты Приточные воды Стоковые воды

Атмосферные осадки* Грунтовый приток** Поверхностно-ручейковый сток Дренажный сток

Целинное болото Освоенная торфяная залежь 1* 2**

НСО^ 1.5 ±0.48 54.7 ± 10.12 6.8 ± 3.12 45.8 ± 7.94 48.7 ±9.21 103.5 ± 18.28

БО:2 4 6.3 ±1.28 22.3 ±4.55 1.6± 0.45 16.5 + 6.82 8.6 ±4.62 8.8 ±4.75

С1 3.3 ±0.63 2.3 + 0.92 5.2+1.68 6.3 ±1.88 11.8 + 3.39 12.8 ±3.56

N0; 0.65 + 0.25 0.4 + 0.28 1.4 ±0.36 2.5 ±0.98 2.6+1.54 2.7 ± 1.65

к+ 0.17 + 0.10 2.2 + 0.15 2.0 ± 0.42 10.9 ±3.86 3.7 ± 1.15 2.8 ± 1.10

0.15 + 0.08 3.05 + 0.45 0.4 ±0.15 0.7 ± 0.18 2.8 + 0.48 3.7 ±0.68

Са+2 1.76 ±0.59 9.6+1.46 2.4 ±0.49 15.0 + 2.03 10.7 + 5.86 14.2 + 6.26

0.65 + 0.26 4.2 + 0.93 1.1 ±0.25 3.8 ±0.86 5.2 ± 1.54 6.1 ± 1.67

Ре+2 0.25 ±0.16 12.6 ± 1.68 4.6 ±1.18 0.8 ± 0.45 11.2 ±5.89 49.9 ± 10.46

Ре+3 0.12 ± 0.08 0.8 + 0.31 0.25 ±0.12 0.6 ±0.26 2.4+1.46 6.8 + 2.85

А1+3 0.41 ±0.12 0.6 ± 0.28 0.95 ±0.21 0.6 ±0.17 1.4 + 0.61 0.9 ±0.56

0.42 ±0.21 7.0+1.27 4.6 ±1.10 7.5 ±0.89 8.3 + 2.43 10.7 + 2.88

1.53 ±0.87 1.6 ±0.58 1.9 ±0.38 2.0 + 0.68 2.2 + 0.96 3.6 + 1.12

Р2О5 0.29 + 0.11 0.31 ±0.13 0.5 ±0.18 1.8 + 0.86 0.3 + 0.16 0.49 ±0.28

N06111. 3.76 ± 1.21 2.8 ±1.05 13.8 ±2.65 6.5 ±2.11 4.7 + 1.95 6.5 ±2.31

Примечание. * - Жидкие осадки в среднем за 12-летний период наблюдений; ** - среднее из пяти скважин за 9-летний период; 1 * - преимущественно атмосферного водного питания за 14-летний период; 2** - грунтово-напорного водного питания за 13-летний период наблюдений.

Таким образом, первые два следует считать периодами ела-борегулируемого выноса взвешенных и растворенных компонентов (издержки мелиорации). Последующий период - окультуривание и стабилизация сработки и трансформации органического вещества -можно назвать периодом контролируемого и частично регулируемого состава стоковых вод (37, 80, 81). Насколько это условие выполняется - определяется хозяйственной деятельностью. Рациональное, преимущественно под луговыми агроценозами, использование торфяных почв (23, 24,47), учет региональных закономерностей климата и агрометеорологических условий года в агротехнике полевых работ, соблюдение сроков внесения минеральных удобрений и известковых материалов (37, 67) позволяют снизить потери зольных элементов и азота со стоковыми водами до относительного минимума (22, 80, 81). По сравнению с ежегодным отчуждением биогенов с урожаями они составляют не более 2-5% от общей расходной части баланса элементов в земледелии торфяных почв (21, 45, 67). Однако с позиций защиты водоприемников от загрязнения мелиоративным стоком прогноз выноса химических элементов с поверхностным или дренажным стоком представляет существенный интерес. Несмотря на многообразие факторов, влияющих на вынос элементов с дренажным стоком, для практических целей приемлема следующая эмпирическая формула:

Б = (Аз х (}з) + (Ав х С>в) + (Ал х Ол) + (Ао х С>о), где Б - годовой вынос элементов дренажной системой, кг\га; А - вынос элементов по сезонам года, кг на 10 мм дренажного стока: Аз -зима, Ав - весна, Ал - лето, Ао - осень (по данным табл. 12); (2 - объем дренажного стока за соответствующий сезон года, мм.

Для расчетов объема дренажного стока по сезонам года можно использовать эмпирические формулы, разработанные И.М. Несте-ренко (1979) применительно к глубоким и среднемощным торфяным почвам Карелии.

6.3. Эколого-агротехнические условия эффективного использования минеральных удобрений имеют решающее значение в окупаемости азотно-калийных, в отдельных случаях и фосфорных туков. Например, в экстремально засушливом 1995 г. на Олонецкой равнине Карелии действие азотно-калийной подкормки многолетних трав начало проявляться только в августе перед вторым укосом. Ввиду сильных колебаний сроков перехода температуры воздуха через +5° С наиболее сложным под луговыми агроценозами является выбор оптимальных дат весенней подкормки (74, 75, 80). Она должна быть приурочена к активному отрастанию трав, которое начинается с мо-

12. Сезонный вынос компонентов химического состава на 10 мм дренажного стока на торфяных почвах Корзинской низины, кг/га

Компо-ненты Атмосферно-грунтовое водное питание Грунтово-напорное водное питание

Зима Весна Лето Осень Зима Весна Лето Осень

нсо- 5.58 8.75 14.42 19.78 21.15 21.81 20.18 | 17.00

0.35 2.77 5.50 9.38 0.55 6.00 2.21 ; 2.36

6.03

N0" 0.13 0.28 0.22 ; 0.19 0.49 0.47 0.14 ; 0.73

к+ 0.89 0.80 0.79 0.82 0.74 1.24 0.84 1 0.63

0.26 0.46 0.79 0.93 0.89 1.03 0.73 ! 0.65

Са+2 1.38 1.94 1.65 I 3.20 2.67 4.36 2.95 1 2.85

МВ+2 0.52 0.90 0.58 I 0.98 1.07 1.54 1.06 ! 1.19

Ре+2 0.41 1.00 1.87 ! 0.77 13.03 10.91 6.95 1 9.60

Ре*' 0.15 0.35 0.18 0.12 0.62 1.02 0.96 1 0.51

А1+3 0.09 0.09 0.15 0.07 0.14 0.19 0.20 ; о.п

81+4 0.92 0.96 1.12 ! 1.50 2.81 2.85 2.03 | 2.26

ЧМН4 0.26 0.33 0.18 ! 0.28 1.22 1.19 0.95 I 0.82

0.06 0.06 1 0.09

N общ. 0.43 0.73 0.91 ! 0.68 1.82 1.83 1.10 I 1.58

мента устойчивого прогревания верхнего 10 сантиметрового слоя почвы до +5° С (76, 77). Для прогнозирования этих сроков с помощью методов статистического анализа были построены математические модели по 11 агрометеорологическим переменным (75). Многомерный статистический анализ позволил выявить информативные переменные, по которым было построено регрессионное уравнение следующего вида:

У= V 240.7 + А х ХЗ + 4.119 х Х4; А= 15.458 - ( 176.778/Х1 ), где У - дата возобновления вегетации многолетних трав. Величина У < 30 - дата апреля, У > 30 - мая. Например, У = 29, следовательно, дата 29 апреля; У = 40 означает 10 мая ( т. е. 40-30=10 ); XI- число дней от даты устойчивого перехода среднесуточной I воздуха весной через 0° С до даты перехода через +5° С; Х2 - сумма активных температур за тот же период; ХЗ - сумма отрицательных температур воздуха с 1 марта до перехода температуры воздуха выше 0° С.

Уравнение отличается надежностью, коэффициент аппроксимации 7,6% , т.е. отклонение расчетных значений от фактических не превышает 3-6 суток. И только в отдельные годы составляет 8-11 суток, что вызвано погрешностью наблюдений метеорологических станций (трудно установить даты устойчивого перехода среднесуточных I воздуха через 0° и 5° С ).

Установлено, что урожай первого укоса трав зависит в основном от агрометеорологических условий мая, июня (доминирующий фактор - сумма эффективных I воздуха ), второго укоса - июля и августа (факторы - осадки и температура воздуха примерно равноценны) (78).

Регрессионные уравнения для оценки продуктивности многолетних злаковых трав имеют следующий вид: I укос У = 45.1 + 1.73 X XI + 91.6 хХ2 +44.01 хХЗ- 104.7 х Х2 х ХЗ (коэффициент множественной детерминации 0.80), где У-урожайность, ц/га; Х1-ХЗ - нормированные агрометеорологические переменные; XI = 0.0114 х Ъ\ - 0.0227, 7Л - осадки за май (за период с I воздуха выше + 5° С в мм); Х2 = 0.0123 х Ъ2 - 0.1975, 72

- сумма эффективных 1 воздуха выше + 10° С за май; ХЗ = 0.156 х ЪЪ

- 1.1875, ЪЪ - продолжительность солнечного сияния (сутки) за май.

II укос У= 11 +21.89 хХ1 +44.03 хХ2 (коэффициент множественной детерминации 0.90), где Х1-Х2 - нормированные агрометеорологические переменные; XI = 0.0061 хХ\- 0.4, Ъ\ - осадки за июль-август (мм); Х2 = 0.0061 х Ъ2 - 1.2927, Ъ2 - сумма эффективных I воздуха выше +10° С за июль-август.

Средние урожаи многолетних трав на Корзинской низине хорошо коррелируют с суммой температур воздуха выше +10° С за июнь:

У= 0.55 £1 > 10° С + 0.031РУ1 + 15; г = 0.74, где Руг - осадки за июнь. Коэффициент аппроксимации - 8,2%.

Еще выше связь урожаев многолетних трав с суммой температур воздуха выше +10° С за летний период:

У= 0.0273 21 > 10° С + 0.98; г = 0.86.

Надежная зависимость имеется между урожайностью и относительной величиной биоклиматического потенциала по Д.И. Шашко (1967):

У= 26.8 х БКП + 118 ;г = 0.74.

Для рационального использования природных и материальных ресурсов определены оптимальные сроки высева многолетних трав (59).

Ресурсы теплообеспеченности для получения второго укоса трав в условиях Европейского Севера выше в сравнении с первым укосом (табл. 13), но, как правило, несколько ниже влагообеспечен-ность. Тем не менее двуукосное использование трав в средней и южной Карелии следует рассматривать как обязательный агротехнический прием, обеспечивающий максимальное использование ресурсов климата и повышение продуктивности лугового агроценоза в полтора - два раза (29,60).

13. Агроклиматические ресурсы для двуукосного использования многолетних трав (среднее за 20-летний период наблюдений)

Метеорологи- Укосы Сумма t воздуха > 0 С j Сумма

ческие станции 5 10 ! 15 1 осадков, мм

Пряжа I 790 613 i 235 1 125

II 885 874 i 500 ! 162

Сортавала I 814 623 | 238 1 110

II 927 927 ! 584 i 132

Повенец I 732 556 ; 203 ! 115

II 882 862 i 514 ! 154

Шуньга I 761 572 239 1 123

II 923 923 i 582 1 152

Примечание. КI укосу отнесены ресурсы тепла и влаги с мая по первую декаду июля; ко второму укосу - со второй декады июля по первую декаду сентября.

7. ПОЧВЕННЫЕ УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

7.1. Агрохимия азота. Торфяные почвы часто называли "кладовыми азота". В пересчете на корнеобитаемый слой (0-15 см) они колеблются в зависимости от типа залежи и окультуренности от 2 до 11 т/га (60) и в пересчете на объем корнеобитаемого слоя не отличаются от окультуренных разностей дерново-подзолистых почв (610 т/га). Запасы минерального азота под травами не велики, 40-60 кг/га, находятся преимущественно в аммонийной форме и обычно не превышают 0.5% от общих запасов. Значительно выше содержание легкогидролизуемого азота,120— 250 кг/га ( по методу И. В. Тюрина и М. М. Кононовой ). Это составляет 1.0 - 3.0% от валовых запасов в зависимости от типа, свойств и длительности использования осушенной торфяной залежи.

Трансформация азота удобрений. Исследования проводили с использованием тяжелого изотопа азота l5N в микрополевых опытах с набивными сосудами и в сосудах-лизиметрах. Установлено, что коэффициенты использования азота удобрений, которые широко применяются для оценки эффективности или целесообразности внесения технического азота (Кореньков, 1976) применительно к органогенным почвам недостаточно надежны (60). Как правило, высокие урожаи возможны на почвах, где потребность в азоте восполняется в основном за счет мобилизации его из почвенных запасов, т.е. при сравнительно низких коэффициентах использования азота удобрений (94). Характерно, что закрепление азота в торфяной почве происходит в верхнем корнеобитаемом горизонте (0-30 см), где находится 95-98% корневой фитомассы растений. За пределами этого горизонта он теряется из почвенного профиля с инфильтра-ционными водами. Абсолютные величины закрепления в зависимости от конкретных почвенно-агрометеорологических и агротехнических условий, варьируют в пределах 10-45% от внесенной дозы удобрений под многолетними травами и овсом. Непроизводительные потери удобрений за счет денитрификации и с лизиметрическими водами нередко достигают 40-50% от применяемых доз. С учетом изложенного оценку целесообразности внесения и эффективности азотных удобрений следует делать по коэффициенту их полезного действия (60):

КПД= (Ne+Nh /Ny) х 100; где Nb - азот, закрепленный в надземной и подземной фитомассе; Nn - азот, закрепленный в почве; Ny - доза внесенного азота удобрений; 100 - множитель для выражения КПД , % от дозы азота, вне-

сенного в почву (при расчетах по данным полевых опытов с азотом, т.е. без меченого азота |5М, величина КПД может быть более 100%).

Азотные удобрения на торфяных почвах существенно усиливают процессы мобилизации его из почвенных запасов. Эта часть его называется "экстра" азотом и играет ведущую роль в питании и продуктивности луговых агроценозов (14, 18, 25,34, 60, 94).

Особенности агротехники использования азотных удобрений. Прибавки урожая от азота удобрений на торфяных почвах в дозах 60-90 кг/га в среднем составляют 25-30 ц/га в пересчете на сено, или около 40-50% к фону РК (60). На начальных этапах освоения и сельскохозяйственного использования ведущее значение в азотном питании растений может иметь не технический азот, а "экстра" азот. На старопахотных торфяных почвах дефицит подвижных, легко-гидролизуемых фракций органического вещества существенно сдерживает темпы мобилизации азота из почвенных ресурсов поэтому роль технического азота возрастает. Соответственно в Карелии рекомендуемые дозы азотных удобрений при единовременном внесении под многолетние травы на низинных торфах увеличены с 35-45 кг/га в первые годы после освоения (Бухман, 1971, 1973) до 90-150 кг/га после 25-35-летней культуры (60). Для дальнейшего повышения продуктивности агроценоза и эффективности технического азота необходима интенсификация хозяйственного использования травостоя (двукратное скашивание с применением весенней и летней подкормки). Для этого очень эффективно дробление принятой нормы удобрения на две части: №К весной и 1\тК-в летнюю подкормку. Урожай отавы при дробном внесении туков достигает 79% от урожая первого укоса (табл. 14).

14. Урожай отавы и эффективность дробного внесения удобрений

Варианты Сено V, % Сено ота- V, %

удобрений Величина отавы, вы, в % к 1

выборки ц\га укосу

Контроль 62 16.9 74.2 46.9 73.3

РК весной 31 31.6 62.7 58.7 64.3

ЫРК весной 76 39.5 54.8 70.4 59.5

ЫРК весной + ЫК летом 76 47.7 44.2 79.1 61.6

Примечание. Дозы удобрений N60-90 Р60-90 К90-120; в варианте 3 вся доза вносится весной, в варианте 4 дробно - весной и летом.

Наблюдения подтверждают, что при более высоких дозах калия при летней подкормке многолетних трав урожаи отавы могут достигать 90-110% от первого укоса (60). На бедных слабоокульту-

репных торфяных почвах хороший эффект дает осенняя (после уборки отавы) подкормка многолетних трав. Она необходима для ускорения отрастания и улучшения условий перезимовки (60, 68). Однако ввиду дефицита влаги в период отрастания и развития отавы, оплата урожаем летней подкормки многолетних трав в некоторых районах Европейского Севера, может быть очень низкой (Ефимов и др., 1983 а, б).

Агрохимия фосфора. Содержание валового фосфора в торфяных почвах колеблется в пределах 0.04-0.6% на сухую навеску и при сельскохозяйственном использовании накапливается преимущественно в верхнем корнеобитаемом слое главным образом за счет внесения удобрений. В отличие от минеральных почв около половины валовых запасов фосфора в торфяных почвах находится в форме органических соединений, причем вниз по профилю торфяной залежи его содержание вместе с фосфором "остатка" возрастает до 90% (табл. 15).

15. Содержание различных форм фосфатов в перегнойно-торфяной низинной почве СП - 6 (в % от валового фосфора)

Глубина, см Минеральный Органический Оста ток

Всего активные фо рмы Всего активные формы

А1-Р Fe-P Са-Р А1-Р Fe-P

0-18 51.4 0.3 0.7 45.7 36.4 2.0 34.0 12.2 18.5 42.1 64.1 63.5 63.3

18-30 33.7 i.i 0.4 25.7 47.8 8.0 38.2

30-56 17.8 0.2 2.1 10.1 40.1 8.5 ЗОЛ

56-69 10.2 0.8 1.0 Следы 25.7 1.2 22.0

70-85 10.4 0.4 0.4 Следы 26.1 1.8 20.5

90-100 10.5 0.8 0.5 0.1 26.2 6.2 18.5

Минеральный фосфор находится главным образом в виде фосфатов железа, причем наиболее усвояемая часть минеральных фосфатов, извлекаемая 1 н NH4CI, практически отсутствует даже в верхнем горизонте (27, 47). Среди активных фосфатов преобладают фосфаты кальция (вниз по профилю они исчезают), что обусловлено внесением извести (Ефимов и др., 1973, 1980, 1985; Донских, 1982). Фосфаты кальция после алюмофосфатов являются ближайшим, но труднодоступным резервом питания растений. Следует отметить, что содержание подвижного фосфора в 0.2 н. вытяжке по А.Т. Кирсанову согласуется с фракцией наиболее доступных почвенных фосфатов (27). Одна из причин несоответствия между содер-

жанием фосфора в торфяных почвах и эффективностью фосфорных удобрений заключается в том, что расчеты обеспеченности элементами питания нередко проводятся не на объем, а на массу почвы. Это дает завышенные в несколько раз показатели обеспеченности и нарушает связь между содержанием фосфора по А. Т. Кирсанову и отзывчивостью растений на внесение фосфорных удобрений (8, 27).

Закрепление фосфора удобрений. По многолетним данным установлено, что торфяные почвы Европейского Севера обладают очень высокой поглотительной способностью по отношению к фосфору (от 2 до 8-10% ). Это находится в тесной связи с содержанием подвижного фосфора в оксалатно-растворимой вытяжке по Тамму и выражается следующим уравнением регрессии:

У= 1069+0.77Х ; г = 0.73, где У - емкость поглощения фосфатов, мг\100 см3 почвы; X - содержание аморфного железа, мг/100 см3.

Поступление и потери почвенных фосфатов. Привнос фосфора с атмосферными осадками и твердыми аэрозолями в Южной Карелии (вблизи г. Петрозаводска) невелик - 0.6-0.8 кг/га (60). Потери фосфора с поверхностными и дренажными водами являются производными от величины стока и концентрации элемента в стоковых водах и характеризуются очень высокой вариабельностью в годовой, сезонной и месячной динамике (12, 13, 37, 80). На слабообеспеченных фосфором почвах они невелики и при соблюдении оптимальных сроков внесения удобрений на участках с атмосферно-грунтовым водным питанием не превышают 1,5-3 кг/га, при грун-тово-напорном - на 1.5-2 порядка выше (60, 80). При использовании водорастворимых фосфорных удобрений по мерзлой почве его потери с поверхностно-ручейковым стоком могут достигать значительных величин (37, 80). Фосфор относится к очень слабым мигрантам ( Перельман, 1966 ).Тем не менее, в агроценозе, когда дозы внесения фосфорных туков превышают интенсивность его включения в биологический круговорот и другие формы физико-химического закрепления, фосфор становится хорошим мигрантом (60, 81).

Особенности агротехники использования фосфорных удобрений. Их использование является необходимым условием высокой продуктивности осушенных торфяных почв. Способ ежегодного поверхностного внесения фосфорных туков под многолетние травы имеет ряд существенных недостатков (27, 60). Наиболее перспективным является фосфоритование в запас на период использования трав в севообороте. Дозы единовременного внесения фосфоритной муки в зависимости от содержания аморфного железа колеблются в

пределах 1-3 т/га, на сильноожелезненных почвенных разностях повышаются до 4-5 т/га (43, 44).

7.3. Агрохимия копия. Валовые запасы его обычно не превышают 8-160 кг/га. Относительно высокое содержание калия характерно для заиленных или торфяно-глеевых почв (61). Калий в торфяных почвах находится преимущественно в обменной форме. Запасы необменного калия минеральной примеси незначительны и при сельскохозяйственном освоении они через 3-6 лет срабатываются (60, 91). Окультуривание не приводит к существенному накоплению калия в пахотных горизонтах торфяных почв, так как органическое вещество торфа и подземной фитомассы возделываемых культур не способно образовывать с калием устойчивые соединения и переводить его в необменные формы (55, 60, 91).

Опыты подтверждают, что на длительно используемых торфяных почвах эффективность калийных удобрений значительно выше, чем на вновь осваиваемых. Показателем выпаханности торфяных почв является снижение обменного калия до 8-10 мг/100 см3 и отсутствие его запасов в минеральной примеси (60). Установлено, что использование калийных удобрений на торфяных почвах под луговыми агроценозами в один срок является агротехнической ошибкой. Их водорастворимые формы необходимо вносить дробно, совместно с азотом. Относительно высокое закрепление калия в подземной фитомассе многолетних трав (2-2.8% на сухую массу) обеспечивает возможность повышать нормы его внесения до 120, в отдельных случаях 150 кг/га. Применение более высоких доз приводит к ухудшению качества растительной продукции и создает опасность выноса калия из корнеобитаемого слоя почвы (Кябелева, 1990).

Дробное внесение калийных туков весной и летом после учета урожая первого укоса обеспечивает поддержание относительно бездефицитного баланса его в почве, однако не ведет к увеличению валовых запасов и существенного улучшения калийного пищевого режима, что сдерживает рост продуктивности многолетних трав (60). Поэтому на торфяных почвах, чтобы повысить их калий-фиксирующую способность или запасы необменного, но доступного калия, требуется применение искусственных минеральных добавок. В этом отношении хороший эффект дают эоловые и озерные глины, калийсодержащие отходы горнодобывающей промышленности (кварц-хвосты и др.) и некоторые виды сапропелей (78, 88,90, 91).

8. ДИАГНОСТИКА МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ НА ТОРФЯНЫХ ПОЧВАХ Диагностика азотного питания. Многолетние опыты подтверждают, что для долгосрочного прогноза приемлемы такие параметры органического вещества торфов, как отношение углерода к азоту и запасы общего азота в корнеобитаемом слое торфяных почв (60, 91, 94). Торфяные почвы по отзывчивости на азотные удобрения располагаются в следующий ряд: верховые, переходные, низинные. По степени обеспеченности подразделяются на несколько групп - азотное голодание; острый дефицит азота; высокая, средняя и слабая отзывчивость на внесение азотных удобрений (табл. 16). Последнее встречается очень редко на отдельных участках птицеводческих хозяйств и огородных почвах. Для более детальной (агротехнической) дифференциации доз азота перспективными могут быть методы учета запасов легкогидролизуемого (по Тюрину, Кононовой, 1963) органического вещества в корнеобитаемом слое почвы (60) или фракционного состава азота по методу В. Н. Ефимова, М. Г. Васильковой (1970), а также J. М, Bremner ( Буторина, 1987, 1988 ). Однако на данном этапе гумификации органического вещества торфяных почв Карелии нет трудностей в выборе ежегодных (агротехнических) доз азотных удобрений. По многолетним данным установлено, что интервал минимальных и максимально допустимых единовременных доз внесения азотных удобрений находится в пределах 45-60 и 120-150 кг/га. Руководствуясь данными таблицы 16, можно выбрать наиболее эффективную конкретную дозу азотных удобрений (55, 60, 94).

16. Диагностические показатели потребности луговых злаковых агроце-нозов в азотных туках на нормально-зольных торфяных почвах

Тип торфа С :N N общ.,% Потребность в азоте

Переходный > 2.5 До 2.0 Острое азотное голодание. Азотные удобрения в первом минимуме

2.0-2.5 2.0-2.5 Высокая отзывчивость на внесение азота

Низинный > 2.5 2.0-2.5 Острый дефицит азота. В первом минимуме может находиться азот

2.2-2.4 2.0-2.5 Высокая отзывчивость на внесение азота

1.8-2.2 2.6-3.0 Средняя отзывчивость на внесение азота

Диагностика фосфорного питания. Несмотря на определенные недостатки, в настоящее время приемлем простой и доступный метод определения подвижного фосфора по А.Т.Кирсанову. При рас-

чете абсолютных величин в мг/100 см3 почвы он дает хорошие результаты, положен в основу группировки обеспеченности осушенных торфяных почв подвижным фосфором (табл. 17); хорошо коррелирует с наиболее доступными фракциями минеральных фосфатов в почве (А1-Р минеральные; г=0.75) и суммой активных минеральных фосфатов (г=0.70). Некоторые нарушения этой зависимости обусловлены резкими отклонениями в соотношении: валовой фосфор/ аморфное железо по Тамму, которое на торфяных почвах обычно достаточно стабильно (27,60).

17. Градации обеспеченности торфяных почв подвижными формами фосфора и калия, мг/100 г

Содержание фосфора в за- Но- Степень Содержание калия в зави-

висимости от величины объ- мер обеспечен- симости от величины объ-

емной массы почвы, г\см3 груп ности емной массы почвы, г\см3

0.15-0.20 0.21-0.35 пы 0.15-0.20 0.21 -0.35

<35 <25 I Очень низкая <25 <15

36-70 25-45 II Низкая 25-40 15-25

71-125 46-80 III Средняя 41-75 26-45

126-180 81-125 IV Выше средней 76-95 46-60

181-230 126-170 V Высокая 96-120 61-85

>230 > 170 VI Очень высокая > 120 >85

Агроприем ежегодного использования фосфорных удобрений для весенней подкормки многолетних трав очень трудоемок, его эффективность сильно зависит от агрометеорологических условий года и имеет ряд других недостатков. Наиболее оправдан способ использования фосфорных удобрений в запас на ряд лет. Дозу фосфорных удобрений можно рассчитать по формуле: А = (В х Д х К ; где А - доза фосфоритной муки в запас; В - средняя ежегодная доза суперфосфата (обычно 90-120 кг); Д - длительность использования многолетних трав в севообороте (обычно не более 5-6 лет); К - коэффициент для пересчета на фосфоритную муку (60, 94). Дальнейшие исследования показали, что внесение фосфорных удобрений в запас необходимо проводить с учетом емкости фосфат-поглощения торфяных почв по методу Д.Л. Аскинази, К.Е. Гинзбург (1975). Для практических целей ввиду трудоемкости данного метода можно использовать уравнение регрессии:

У = ( 1069 х 0.77Х ) х К,

где У - емкость поглощения фосфатов, мг/100 см3 ; X - содержание аморфного железа по Тамму, мг/100 см3 ; К - коэффициент, он характеризует отношение валового содержания железа к фосфору и

изменяется от 0.5 до 0.8 (при Fe2Cb / Р2О5 = 1-1.5, К=0.5; FeiCb / Р2О5 = 1.6-2.0, К=0.65; Fe203 / Р2О5 > 2.0, К=0.8 ). Получив величину Y в мг/100 см3 , можно рассчитать дозу фосфоритной муки для пахотного слоя почвы.

Диагностика калийного питания. Так же как и для фосфора, используется метод определения подвижного калия по А.Т. Кирсанову с учетом объемной массы (см. табл. 17). Коэффициент корреляции (г) между содержанием обменного калия и урожаем на нормально-зольных мощных торфах составляет 0.85; на мелкоотор-фованных торфах - 0.70; на торфяно-глеевых не превышает 0.65, что обусловлено существенными колебаниями в содержании необменного калия по В.У. Пчелкину (60). Опыты с использованием калий-содержащих агроруд свидетельствуют, что при возрастании необменного калия до 0.5-0.6% на сухую массу можно использовать дозы удобрений, обеспечивающие поддержание бездефицитного баланса калия в почве.

Диагностика магниевого питания. Потери магния на торфяных почвах достигают 6-10% к валовому содержанию, которое обычно очень низкое и не превышает 0.5-0.8% на сухую массу. Восполнение этих потерь при известковании часто не происходит, поэтому отзывчивость луговых агроценозов на внесение магния высокая (84). Валовое содержание магния не всегда коррелирует с его обменно-поглощенной величиной и затрудняет разработку детальных градаций по обеспеченности почв магнием. Обобщенные данные полевых опытов свидетельствуют, что острое магниевое голодание наблюдается при содержании обменного магния ниже 15-25 мг/100 см3. При величине выше 50 мг/100 см3 обеспечиваются относительно нормальные условия развития многолетних трав, а для поддержания бездефицитного баланса магния в торфяных почвах необходимо периодическое использование доломитизированных известковых материалов (60, 84).

Программирование урожайности многолетних трав. Несмотря на сложность проблемы, накопленные данные позволяют в первом приближении решать эту задачу. Варьирование расчетной продуктивности к фактической находится в пределах 10-15% , в отдельные годы достигает 25-30% (60). Математические методы программирования основаны на поиске функциональных зависимостей между свойствами почв, действием удобрений, агроклиматическими факторами и продуктивностью (Каюмов, 1977, 1983; Шатилов, Чудновский, 1980). Однако, как показали наши исследования, большой набор информативных переменных (лимитирующих факторов)

усложняет поиск простых и надежных методов программирования (76, 77). Поэтому был использован метод прямого обобщения данных полевых опытов (Афендулов, Лантухова, 1977). С учетом изложенного, дозы удобрений под многолетние травы рекомендованы для весенней и летней подкормки трав и дифференцированы в зависимости от программируемого урожая (табл. 18). Кроме того, были апробированы некоторые математические зависимости. Так, на торфяных низинных почвах Корзинской низины хорошие результаты дает следующая формула:

М = Мк х (а: х а гх аз ... а,) х К I, где, М - программируемая урожайность, ц/га; КI = П ( X \ , 2 ; ) коэффициенты, отражающие влияние удобрений и возраста трав; X и Ъ - коэффициенты модели; ( а\ х а г х аз х щ) - произведение переменных; Мы - максимальная продуктивность, являющаяся функцией агрометеорологических параметров (76, 88). Однако практическое использование таких уравнений затруднено ввиду сложности расчетов, а главное более высокой погрешности при использовании их на осушенных торфяных почвах различного генезиса.

9. ЗАКОНОМЕРНОСТИ БАЛАНСА ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ НА ОСУШЕННЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВАХ И НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ ИХ ОКУЛЬТУРИВАНИЯ Баланс азота. Расчеты проведены для экстремально засушливого и дождливого годов (соответственно 88 и 323 мм осадков за период вегетации с июня по август). Дефицит азота на торфяно-перегной-ных почвах Корзинского научного стационара высокий и составляет от 27 до 185 кг/га (табл. 19).

Дозы удобрений в 90 кг/га обеспечивают высокую окупаемость 1 кг удобрений, однако недостаточны для поддержания бездефицитного баланса азота. Дробное внесение удобрений и повышение доз их использования до 180-240 кг/га обеспечивает решение данной задачи с агротехнической и экологической точек зрения (47, 55, 60).

Основные статьи баланса фосфора ( Р205 ). Привнос фосфора с атмосферными осадками и твердыми аэрозолями составляет от 0.6 до 0.8 кг/га. Вынос фосфора с поверхностным стоком не превышает 1.7, с дренажным - от 0.17 до 1.17 кг/га в зависимости от типа водного питания (27, 60). Отчуждение фосфора с урожаями обусловлено исходным плодородием, укосом трав и дозами фосфорных удобрений и составляет от 4-6 до 8-10 кг/га на 1 т сухого вещества. При урожае стандартного сена в 50 ц/га вынос фосфора достигает

18.Рекомендуемые нормы удобрений под многолетние травы, кг/га, на торфяных почвах Карелии в зависимости от программируемого урожая и группы по обеспеченности почв элементами питания

Программируемый урожай, ц/га Норма азота Норма фосфорных удобрений в зависимости от группы обеспеченности почв фосфором (Р2О5, мг/100г) Норма калийных удобрений в зависимости от группы обеспеченности почв калием (КзО, мг/100 г)

I и II III и IV V VI I и II III и IV V и VI

Сено Для весенней подкормки

35-40 60 -90 90-100 90-100 60-90 60-90 100-120 90-100 80-90

41 -50 90- 120 100-120 100-120 90-100 60-90 120-150 100-120 90-100

51-60 120-150* 120-140 100-120 100-120 90-100 150-180 120-140 100-120(150)

Оттава Для летней (после 1-го укоса) подкормки

90 -100 60-90 60 - - - 90-100 80-90 60-80

101 - 150 90-120 90 - - - 100-120 90-100 80-90

> 150 120-150* 90-120 - - - 120-150 100-120 100-120

Примечание: * - Дозы азотных удобрений более 120 кг/га на слабозольных торфяных почвах следует вносить только с 3-го года использования травостоя (повышая соответственно дозы калия до 150-180 кг/га). При двуукосном использовании трав желательно проведение осенней подкормки азотно-ка-лийными, а при необходимости и фосфорными удобрениями в дозах N60-90 Р60-90К60-90.

20-33 кг/га. Соответственно при дозах в 90-120 кг/га фосфорных удобрений обеспечивается устойчивое накопление фосфора в почве (27, 60).

19. Баланс азота под луговыми агроценозами на СП 1-3 Корзпнского

стационара

Статьи баланса 1975 г. 1976 г.

Стационарные площадки

СП-1 СП-2 СП-3 СП-1 СП-2 СП-3

ПРИХОД Атмосферные осадки Минеральные удобрения 5.5 5.5 5.5 90 90 10.4 10.4 10.4 90 90

Всего , кг/га 5.5 95.5 95.5 10.4 100.4 100.4

РАСХОД Вынос с урожаем Поверхностный сток Дренажный сток Инфильтрация вод Газообразные потери из удобрений 44.7 98.4 152.5 0.5 1 1 0.6 1.1 0.5 22.5 22.5 16.5 148.5 249.1 1 1.6 1.6 1.8 5.8 1.5 32.4 32.4

Всего, кг/га 45.7 122.5 177.1 19 184.3 288.9

Баланс+ -40.2 -27 -81.6 -8.6 -83.9 -188.5

Проблемы бездефицитного баланса калия. При внесении калийных удобрений в дозах 90-120 кг/га наблюдается наибольшая окупаемость каждого кг калия, однако это не способствует росту плодородия почвы. В зависимости от исходных свойств перегнойно-торфяных почв Корзинского стационара в среднем за 2-летний период наблюдений отрицательный баланс калия колеблется от 76 до 177 кг/га (табл. 20).

Поддерживать относительно бездефицитный баланс калия можно только за счет повышения доз калийных удобрений до 240-260 кг/га и их дробном внесении (45, 60). Дальнейшее наращивание доз калийных удобрений (до 300 кг/га) не способствует существенному росту урожаев, ведет к росту его выноса с инфильтрационными водами и усилению отрицательного баланса обменного калия в торфяной почве (Кябелева и др., 1990).

20. Баланс калия (К: О) под луговыми агроценозами на площадках Корзинского стационара (кг/га в среднем за два года )

Стационарные площадки

Статьи баланса 1 2 3 5 7

ПРИХОД

Атмосферные осадки 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

Минеральные удобрения 100 100 100 100

Всего 1,5 101.5 101.5 101.5 101.5

РАСХОД

Вынос с урожаем 5,8 166,8 209,2 189,2 264,8

Поверхностный сток 10 10 10 10 10

Дренажный сток 1,4 1,4 4 4

Инфильтрация вод 1,4

Всего 17,2 178,2 220,6 203,2 278,8

Баланс + -15,7 -76.7 -119.1 -101.7 -177.3

Некоторые физико-химические приемы окультуривания торфяных почв. Они являются составной частью вторичного этапа окультуривания и направлены на прогрессирующее повышение плодородия торфяных почв. Осушенные торфяники Европейского Севера отличаются низкими запасами не только основных элементов минерального питания, но и таких нетрадиционных в земледелии компонентов, как кремний и натрий (88) при одностороннем накоплении железа (89), а на пойменных торфяных почвах и алюминия (61). Вследствие этого наблюдается существенное нарушение химического состава торфяных почв. Вместо экологически необходимого для культурной растительности порядка основных зольных компонентов в почве: SiOz > СаО > MgO > Fez Оз£ Ah Оз > Рг Os > Кг О, нередко на первом месте оказываются полуторные окислы железа и алюминия (47, 60). В этой связи важное место среди агротехнических приемов окультуривания занимает создание уравновешенного химического состава торфяных почв.

Эффективность приемов регулирования зольного состава. Примером может служить полевой опыт, где кроме внесения удобрений и извести (традиционный прием первоначального окультуривания) добавлен не имеющий практического применения кремний. Каждый из компонентов оказывает положительное влияние, однако наибольший эффекг получен от совместного применения NPK + Са + Si (табл. 21).

21. Эффективность отдельных агропрнемов и их сочетание на перегнойно-торфяной оруденелон почве

Варианты опыта Урожай * сена овса, ц/га Прибавки урожая

ц/га %

Контроль, без удобрений 22 100

СаСОз (500 кг/га) 29.7 7.7 135

Р80К160 32.2 10.2 146

N140 Р80 К160 39.8 17.8 181

СаС03+1чИ40 Р80К160 44.5 22.5 202

СаС03+№40Р80К160+5Ю2 50.2 28.2 228

Примечание. * Урожай зеленой массы в пересчете на стандартное 17% влажности сено. НСР0.05 = 3,86 ц/га.

На торфяных почвах не менее важно регулировать магниевое питание. Магний-кремниевые добавки на фоне ЫРК обеспечивают существенные прибавки урожаев (табл. 22 ).

Создание уравновешенного зольного состава на торфяных почвах положительно отражается на эффективности некоторых аг-роруд Карелии (табл. 23). Важным компонентом уравновешенного зольного состава перегнойно-торфяных почв является натрий. Полная замена им калия недопустима, однако и натрий (при его дефиците) является существенным компонентом минерального питания и роста продуктивности (табл. 24). Наряду с регулированием макроэлементов на торфяных почвах проявляется сильная потребность в использовании таких микроэлементов, как медь, кобальт, бор, молибден (Егорова, 1992; и др.).

Физико-химическая (структурная) мелиорация. Таким высокоэффективным комплексным агроприемом улучшения тепловых, водно-физических, химических и технологических показателей почв и повышения их плодородия является землевание. В зависимости от конкретных условий и исходных свойств торфяных почв можно использовать глинование, пескование или их совместное применение. Следует отметить, что землевание (60, 65), некоторые виды опесча-ненных калийсодержащих агроруд (табл. 25) и сапропелей (87, 90), а также специальные добавки неорганических солей-мелиорантов (99) являются наиболее кардинальными и эффективными приемами мелиорации сильноожелезненных и оруденелых торфяных почв.

22. Эффективность магний-кремниевых добавок на продуктивность многолетних трав на перегнойно-торфяной слабоожелезненной почве (трехлетний опыт)

Варианты опыта Урожай сена по укосам, ц\га Прибавки к фону Прибавки урожая от

¡^О Шг SЮi ¡^¡Оз

первый второй Сумма ц/га % ц/га | % ц/га % ц/га %

Контроль, без удобрений ; 25,5 18,7 | 44,2 ! - | 100 | - - - | -

N240 Р90 КЗОО - фон | 60 49 ; 109 ; 64,8 | 147 1 100 - 100 - | 100

Фон + Мё0120 | 72,6 60,5 I 133,1 ; - | 24,1 ; 122 - | -

Фон + БЮг 250 I 69,5 (ЫагБЮз) ! 58,6 ; 128,1 ! - | 1 19,1 118 |

Фон + БЮ2 250 (М§5Юз) ! 74,9 66,2 ; 141,1 | - ; - | - - 32,1 | 130

HCPo.cs =6,85 ц/га.

23. Эффективность калийсодержащих пород под многолетними травами на перегнойно-торфяной слабоожелезненной почве (трехлетний опыт)

Вариант опыта Урожай сена, ц\га Прибавка урожая от агропород и калия

Калий 240 Флюогонит Пегматит

ц/га % ц/га % ц/га %

1.Контроль, без удобрений 23,7 - - - - -

2.Ш40 Р120 - фон 55,2 - 100 - 100 - 100

З.Ш40 Р120 К240 79,5 24,3 144 - - - -

4.Фон+флюогонит, Ют/га 78,6 - - 23,4 142 - -

5.Фон+пегматит, 25 т/га 70,1 - - - - 14,9 127

НСРо.о5 = 6.35 ц\га.

24. Эффективность хлористого натрия и калия на торфяно-перегнойной оруденелой почве под многолетними травами (пятилетний опыт)

Варианты опыта Средний урожай сена, ц/га Прибавки урожая.

ц/га %

Контроль,без удобрений 28

N180 Р90 - фон 60 100

N180 Р90 К240 91 31 152

N180 Р90 Na240 70 10 117

N180 Р90 + К, Na 120/120 88 28 147

Примечание. Азот, калий и натрий вносились дробно - весной и летом после 1-го укоса по N90 К120 или N90 Nal20; вариант 5 N90 К60 Na60. HCPo.os = 4.58.

25. Влияние силикатной породы на урожай многолетних трав на перегнойно-торфяной почве (трехлетний опыт)

Вариант опыта Урожай сена, ц/га Прибавки урожая

Контроль РК

ц/га % ц/га %

Контроль, без удоб. 32,1 100

N240 Р120 К240 113,1 81 352 100

N240 Р120 К240 + кварцхвосты, Ют/га

135,5 103,4 422 22,4 120

Примечание. Азот и калий вносились дробно по 120 кг/га весной и летом. HCPo.os = 7,35.

10. ОХРАНА И РАЦИОНАЛЬНОЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ

Осушение болот в условиях Европейского севера эффективно при правильном выборе объектов мелиорации, способов осушения и приемов окультуривания. Однако сохранение баланса между естественными болотными и заболоченными территориями и долей осушенных под сельскохозяйственное использование земель должно быть объектом постоянного внимания при разработке долгосрочных программ использования земельных ресурсов.

Наряду с положительными моментами, среди которых важнейший - значительное повышение продуктивности биогеоценозов, следует учитывать ряд отрицательных последствий (66):

1. Увеличение глубины промерзания осушенных торфяных почв; медленное оттаивание, опасность перехода сезонной мерзлоты в многолетнюю.

2. Увеличение водной эрозии, особенно в период проведения мелиоративных работ. Оплывание незакрепленных откосов в моро-зоопасных грунтах.

3. Увеличение выноса взвешенных и растворенных органических и минеральных компонентов в водоприемники. Трудно предсказуемая возможность интенсивного ожелезнения торфяных почв.

4. Увеличение пожароопасности.

5. Потеря отдельных ценных видов растений и животных, местообитанием которых являются болотные биогеоценозы.

Комплекс технических мероприятий по снижению или устранению отдельных отрицательных сторон мелиорации разработан и предложен И.М. Нестеренко (1980). Однако большая часть из отмеченных последствий осушения может быть сведена до минимума за счет агротехнических приемов сельскохозяйственного использования. В этом отношении первоочередной задачей является разработка и поддержание на осушенных торфяных почвах высокопродуктивных разновидовых луговых агроценозов длительного пользования (47, 95). Они исключают ветровую эрозию, обеспечивают снижение водной эрозии и химического стока, существенно увеличивают долголетие торфяных почв и максимально возможное использование запасов углерода и азота. Высокопродуктивный луговой агроценоз является наиболее рациональным средством трансформации осушенных торфяников в гумусовые агроземы (23, 24, 39, 40, 57,72, 87, 97, 98).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Осушение и сельскохозяйственное использование торфяных почв коренным образом изменяет естественный ход почвообразования:

1. Аккумуляция органического вещества и торфонакопление сменяются необратимыми процессами постепенной физической сработай торфа и его полной минерализацией.

2. Преобладающий застойный обильный водный режим изменяется на интенсивный, сезонный, промывной.

3. Наряду с процессами естественного круговорота и биогенной аккумуляцией зольных элементов и азота наблюдается систематическое отчуждение их с урожаями и вынос со сточными водами.

Плодородие торфяных почв определяется физико-химическими свойствами и биологической активностью верхнего корнеобитаемо-го горизонта, состоянием водного и теплового режимов торфяной залежи. Однако существенное влияние на плодородие оказывают также свойства нижележащего слоя торфа и подстилающей породы. Соответственно по уровню эффективного плодородия и окупаемости затрат на мелиорацию торфяные почвы можно условно расположить в следующие убывающие ряды: по типу торфяной залежи -низинные, переходные; по мощности торфа - торфяно-глеевые, маломощные, среднемощные и глубокие; по литологии подстилающих пород - на песчаных отложениях, на тяжелых по механическому составу породах; по типу водного питания - атмосферного, грунтового, грунтово-напорного.

Торфяные почвы в отличие от минеральных на 80-95% сложены органическим веществом, поэтому их долговечность и плодородие определяются прежде всего направленностью и интенсивностью процессов физического уплотнения, гумификации и минерализации органического вещества. Продолжительность периода относительной стабилизации темпов срабогки органического вещества, что определяет основное долголетие торфяных почв, зависит от уровня агротехники, остаточной мощности торфяной залежи и степени осушения (слоя торфа выше уровня почвенно-грунтовых вод).

В условиях Европейского Севера скорость общей линейной усадки торфов в первые 20-30 лет находится на уровне, а в отдельных случаях и выше, чем на аналогичных торфяных залежах Англии, Германии, Польши, Белоруссии, Украины и центральных районов России (Скоропанов и др., 1969, 1983; Ilnicki, 1973; Richardson, 1977; Lipka, 1978; Зайко и др., 1986, 1990). Скорость сработай торфа за счет биологической минерализации, в условиях Европейского

Севера колеблется от 3-8 реже до 10-15 т/га, что однозначно на 2-3 порядка ниже, чем в отмеченных регионах (Шабанова, 1989).

В условиях Карелии и сопредельных районов преобладают маломощные и среднемощные торфяные почвы. Долголетие таких осушенных почв составляет 40-60 лет. Далее при экстенсивном земледелии они превращаются в торфяно-глеевые с остаточным слоем торфа 30-50 см. В последующие 15-30 лет их трансформация может идти по следующим двум альтернативным вариантам. Первый, традиционный при экстенсивном земледелии, завершается запашкой или припахиванием в остаточный слой торфа подстилающего минерального грунта. Это обеспечивает, как и на начальных этапах освоения, но без существенных экономических затрат, резкий рост продуктивности в течение 5-8 лет. В последующие 3-5 лет происходит трансформация сеяного травостоя, снижение урожайности и переход агроценоза в луговой фитоценоз синильной стадии, т.е. самый низкопродуктивный по накоплению надземной фитомассы.

Таким образом, эволюция осушенных торфяных почв завершается, при экстенсивном земледелии, обнажением подстилающих минеральных пород: это озерные или моренные пески либо тяжелые по механическому составу озерные ленточные глины или морена.

В условиях Европейского Севера основные объемы мелиоративных работ приходятся на 1970-1985 гг. Следовательно, кроме природной трансформации мелиорируемых территорий - 0.6-2.5 % и роста низкопродуктивных лугов резко возрастает прирост минеральных земель вследствие ранее проведенных мелиоративных работ. Это произойдет за счет сработай мощных и среднемощных торфяных почв до торфяно-глеевых разностей, последующего обнажения подстилающих минеральных пород, преобразования сеяных аг-роценозов в синильные луговые ценозы. В Олонецком и некоторых других наиболее земледельческих районах Карелии этот процесс наступил и предположительно достигнет максимума в 2020-2040 гг.

Второй альтернативный вариант в эволюции осушенных торфяных почв заключается в том, чтобы своевременно перейти на интенсивную технологию с целью преобразования их в агроземы. Это не поздно сделать даже при остаточном слое торфа до 10-15 см. Антропогенные почвы (агроземы) в зависимости от оставшегося слоя органического вещества торфа, интенсивности технологических приемов по поддержанию высокого положительного баланса органического вещества и процессов новообразования гумуса будут различны по уровню плодородия. Однако их продуктивность может

быть на 5-10 порядков выше в сравнении с урожайностью лугового ценоза синильной стадии.

Таким образом, физико-химическая эволюция осушенных торфяных почв в геологическом отношении - процесс краткосрочный, который практически прослеживается одним поколением людей. Отсюда становится очевидным, что адекватно процессам эволюции торфяных почв может изменяться и их плодородие. Соответственно в течение небольшого отрезка времени (40-60-летней продолжительности "жизни" осушенных торфяных почв) следует применять три последовательных этапа их окультуривания. Традиционный, первичный, комплекс приемов окультуривания (регулирование реакции почвенной среды и применение минеральных удобрений) обеспечивает условия для нормального развития культурной растительности в первые 10-12 лет. К этому времени формируется морфологически четко выраженный почвенный профиль и наряду с положительными процессами начинают сказываться отрицательные последствия трансформации водно-физических и химических свойств в осушенной торфяной почве. Они обусловлены низкой исходной зольностью торфяных почв Европейского Севера и глубокими изменениями в физико-химическом состоянии торфяных почв вследствие: 1) естественных процессов гумификации и минерализации органического вещества торфов; 2) интенсивного отчуждения биогенов и других зольных компонентов с урожаями и стоковыми водами мелиоративных систем. Соответственно по отношению к первичным годам освоения твердая, жидкая и газообразная фазы торфяной почвы претерпевают глубокие изменения. Постепенное накопление таких негативных изменений становится причиной стабилизации или деградации почвенного плодородия осушенных торфяных почв, несмотря на улучшение реакции почвенной среды и рост применяемых доз минеральных удобрений. Для преодоления этого агротехнического кризиса необходимо применение специального комплекса структурно-химических приемов, т. е. вторичного этапа окультуривания. Следовательно, земледелие на осушенных торфяных почвах всегда стоит перед дилеммой: антропогенное воздействие либо обеспечивает поддержание положительного хода почвообразовательных процессов, либо приводит к явлениям стабилизации и постепенной деградации почвенного плодородия. Для того чтобы на каждом последовательном 10-15-летнем этапе долголетия торфяных почв предотвратить снижение продуктивности и добиться дальнейшего роста плодородия, требуется поиск и использование качественно нового комплекса агротехнических приемов.

Вторичный этап культурного почвообразовательного процесса должен базироваться на сбалансированном использовании минеральных удобрений, микроэлементов и известковых материалов, а также планомерном регулировании водно-физических свойств.

При сработке торфяных почв до 60-70 см, а лучше это делать заблаговременно спустя 10-12 лет после осушения, требуется комплекс агроприемов, направленных на превращение торфяных почв в гумусовые агроземы. Этот комплекс является третьей, заключительной, стадией окультуривания осушенных торфяных почв и трансформации их в антропогенные почвенные разновидности. Он завершает один виток эволюции осушенных земель и открывает другой.

На всех этапах окультуривания осушенных торфяных почв и преобразования их в гумусовые агроземы потребность в известковых материалах и минеральных удобрениях не только сохраняется, но и возрастает. Однако акценты по агротехнике их использования должны быть существенно изменены в сравнении с первичным этапом окультуривания.

Так, известкование, основанное на повышении реакции почвенной среды до рН 4.8-5.0 не обеспечивает существенного изменения катионного состава почвенного поглощающего комплекса и не создает значительного превышения валового содержания кальция и магния над запасами полуторных окислов железа и алюминия в зольном составе осушенных торфяных почв.

Конечной целью периодического известкования должно стать не только поддержание относительно оптимальной величины рН в 4.8-5.0, а постепенное устойчивое повышение реакции почвенной среды до 5.8-6.0 ед. рН. Это обеспечит формирование почвенного поглощающего комплекса, характерного для окультуренных почв, и создаст необходимые химические условия для процессов новообразования гумусовых веществ, связанных преимущественно со щелочно-земельными металлами кальция и магния.

Роль технического азота в оптимизации азотного режима торфяных почв по мере давности сроков их осушения и использования претерпевает большие изменения. На начальных этапах освоения (в первые 6-8 лет) требуются небольшие стартовые дозы азота преимущественно для активизации биологических процессов в весеннее время года. Следовательно, азот минеральных удобрений является не только дополнительным источником азотного питания, но и фактором регулирования темпов и качественно-количественных параметров гумификации и минерализации органического вещества торфа. Ежегодные размеры мобилизации запасов почвенного азота

на осушенных торфяниках варьируют от 60-120 до 300 кг/га. Азот удобрений может находиться как в абсолютном и первом после фосфора или калия минимуме, так и во втором и третьем. Однако в любом случае с экологической и экономической точек зрения при дифференциации доз азотных удобрений следует исходить прежде всего из доступных ресурсов почвенного азота, оставляя азоту минеральных удобрений преимущественно роль стимулятора биологической активности. Однако после 35-50-летней культуры торфяных почв потребность в техническом азоте возрастает. Например, в Карелии рекомендуемые дозы азотных удобрений под многолетние травы на осушенных торфяных почвах увеличились с 35-45 кг/га в первые 10-12 лет после осушения до 90-150 кг/га после 25-35-летнего срока их использования (Бухман, Цыба, 1967; Бухман, 1973; Цыба, 1977; Синькевич, 1985). В северо-западных районах Европейской части России дозы азота удобрений на торфяных почвах возросли до 60-90, реже 120 кг/га (Ефимов и др., 1981; Осипов, 1978). В Республике Беларусь начиная со второго - третьего года использования травостоя рекомендуется от 30 до 60 кг/га азота туков (Вельский, 1973; Мееровский, 1980), хотя ранее технический азот под многолетние травы на осушенных торфяных почвах не рекомендовался; в Германии на старопахотных 200-300-летних осушенных низинных торфяных почвах вносится до 300-400 кг/га азота удобрений (Базин, 1980).

Поэтому как в настоящее время, так и в далекой перспективе потребность в техническом азоте на торфяных почвах Европейского Севера будет довольно высока. Однако в ряде случаев следует применять совместное использование азота минеральных удобрений со свежим органическим веществом либо иными энергетическими до-бавкими для активизации биологической активности органогенных почв (94). Это значительно повышает мобилизацию почвенных запасов азота, обеспечивает существенное повышение продуктивности торфяных почв, снижает затраты на минеральные удобрения.

Торфяные почвы характеризуются незначительным содержанием калия. Однако реального увеличения валовых запасов калия и оптимизации пищевого режима торфяных почв за счет водорастворимых форм калийных удобрений достигнуть невозможно. Это обусловлено, с одной стороны, быстрой сработкой естественных незначительных трудногидролизуемых запасов калия, с другой - неспособностью органического вещества торфяных почв фиксировать калий в необменной, сравнительно труднодоступной форме. Поэтому для оптимизации калийного режима в торфяных почвах нет ино-

го альтернативного способа, чем использование калийсодержащих минеральных пород или побочных продуктов промышленного производства и других мер, направленных на повышение запасов необменного калия в торфяных почвах. Не менее важным остается поиск способов, обеспечивающих необменную фиксацию калия органическим веществом торфяных почв, и замена водорастворимых калийных удобрений на медленнодействующие формы.

Вместо ежегодного использования фосфорно-калийных удобрений необходима дальнейшая апробация приемов по их долгосрочному применению, т. е. "в запас". Это обеспечивает оптимизацию фосфорно-калийного пищевого режима, что является критерием устойчивости почвенного плодородия к неблагоприятным агрометеорологическим условиям, т. е. почвенные условия всегда обеспечивают возможность максимального использования азота вносимых удобрений и почвенных запасов, факторов тепла и влагообеспечен-ности для роста продуктивности земледелия на торфяных почвах.

Таким образом, своевременный переход от первичного этапа окультуривания к комплексу агроприемов, направленных на регулирование всех факторов почвенной среды, обеспечивает устойчивый рост продуктивности мелиорируемых территорий, предотвращает негативные последствия сработки органического вещества торфов и обнажения минеральных подстилающих пород, является экологичным и экономичным способом создания антропогенных почвенных разностей - агроземов с мощным гумусовым горизонтом и высоким эффективным плодородием, которое достигнуто в настоящее время только на огородных почвах Европейского Севера России.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Процессы линейной сработки торфяной залежи условно подразделяются на три стадии: в первые 3-6 лет после осушения наблюдается преимущественное физическое уплотнение; оно достигает в зависимости от общей скважности исходной мощности торфа и уровня грунтовых вод от 30-50 см до 1-1.5 м. В последующие 4-6 лет идет физическая и биохимическая убыль слоя торфа, которая составляет от 3 до 10 см в год. Спустя 10-12 лет после осушения преобладающей становится биохимическая потеря органического вещества. Под луговыми агроценозами в зависимости от агротехники их возделывания и агрометеорологических условий года сработка колеблется в пределах 1.3-1.8 см/год, под полевыми и пропашными культурами потери значительно выше -2.5-4.0 см/год.

2. Конечной стадией эволюции осушенных торфяных почв является трансформация их в новые антропогенно-преобразованные почвенные разности: в условиях экстенсивной культуры она завершается полной сработкой органического вещества торфа и обнажением подстилающих минеральных пород, при интенсивном земледелии их можно преобразовать в гумусовые агроземы. Это направление отвечает задаче наиболее рационального природосберегающего использования запасов углерода и азота торфяных почв Европейского Севера в сравнении с приемами технической переработки низинных торфяников (сжигание, добыча для окультуривания минеральных земель).

3. Нормы азотно-фосфорно-калийных туков и агротехника их внесения на осушенных торфяных почвах должна быть основана на поддержании их бездефицитного баланса и получении программируемых урожаев.

4. Установлено, что устойчивый положительный баланс обеспечивается только при использовании фосфорных удобрений. Бездефицитный баланс азота можно поддерживать за счет дробного внесения туков. Регулировать баланс калия при использовании водорастворимых калийных удобрений за счет дробного внесения туков допустимо только на начальных этапах окультуривания. Поэтому для улучшения калийного режима необходимы кардинальные меры, направленные на повышение физико-химического закрепления калия в торфяных почвах и роста запасов необменного, но доступного для растений калия.

5. Постепенное ожелезнение осушенных торфяных почв является закономерным следствием необратимых процессов минерализации органического вещества и гидрохимического состава поч-венно-грунтовых вод, питающих болотный биогеоценоз. Вследствие этого регулирование и поддержание уравновешенного зольного состава относительно оптимального для культурной растительности, является важнейшим звеном в комплексе агротехнических приемов, направленных на окультуривание и повышение плодородия торфяных почв.

6. Вынос зольных компонентов и азота с поверхностно-почвенным и дренажным стоком регулирующей, транспортирующей и ограждающей сетью мелиоративных каналов не превышает 3-5% к расходной части баланса химических элементов в земледелии торфяных почв. Однако для охраны водоисточников от сельскохозяйственного загрязнения учет этих потерь имеет первостепенное значение, так как в пересчете на водосборную площадь мелиорируемой

территории вынос растворенных и взвешенных химических компонентов может достигать многих десятков тонн и существенно изменять природный гидрохимический состав водоприемников. Поэтому расчет допустимой нагрузки мелиоративного стока на конкретные водоприемники и в целом поддержание оптимального баланса между естественными болотными и заболоченными биогеоценозами и площадью осушенных под сельскохозяйственное использование земель должны быть предметами постоянного внимания при разработке долгосрочных программ по рациональному и природоохранному использованию земельных ресурсов в условиях Европейского Севера России.

7. Агроклиматические факторы климата нельзя отнести к регулируемым условиям природной среды. Однако их опосредованное, но целенаправленное и максимальное использование для повышения продуктивности земледелия на осушенных торфяных почвах возможно и необходимо на основе статистического прогноза, так как обеспечивает оптимизацию сроков выполнения многих агротехнических работ, связанных с возделыванием многолетних трав, окультуриванием и повышением плодородия мелиорированных земель.

8. Луговой высокопродуктивный агроценоз на осушенных торфяных почвах Европейского Севера наиболее полно отвечает задаче их рационального и природосберегающего использования и преобразования в гумусовые агроземы. Однако традиционная технология поверхностного внесения минеральных удобрений и регулирования реакции почвенной среды при возделывании многолетних трав недостаточно рациональна, так как направлена, по существу, на окультуривание самого верхнего 20-25-сантиметрового слоя торфяной почвы. Это сдерживает проникновение и распространение корневых систем в нижележащих горизонтах торфяного почвенного профиля, приводит к иссушению в отдельные летние периоды года верхних слоев торфа, создает острый дефицит влаги, снижает продуктивность травостоя, повышает пожароопасность. Большие запасы влаги в нижележащей толще торфяного слоя остаются недоступными для растений ввиду подсыхания верхнего кор-необитаемого горизонта до влажности разрыва капиллярной каймы. Поэтому увеличение мощности окультуренного слоя осушенных торфяных почв в условиях Европейского Севера России - проблема достаточно актуальная, так как ее решение может обеспечить возможность повышения продуктивности луговых агроценозов до 100-150 ц/га сухой надземной фитомассы.

Список основных работ, опубликованных по материалам диссертации.

1. Синькевич Е.И. Эффективность удобрений на осушаемых дерно-во-подзолисто-глееватых почвах Приладожья КАССР Автореф. дис ... канд. с.-х. наук . Горки, 1970. 26 с.

2. Синькевич Е.И. Известкование - важнейшее средство повышения плодородия осушаемых почв Карелии // Исследования по агрономии, зоотехнии и механизации сельскохозяйственного производства. Петрозаводск: ПГУ, 1976. С. 3-4.

3. Павлова H.H., Борисов Г.А., Синькевич Е.И. Исследование функции урожайности на устойчивость от воздействия погодно-клима-тических факторов // Биологические проблемы Севера: Тез. докл. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1976. С. 110-111.

4. Морозова P.M., Еруков Г.В., Кучко A.A., Нестеренко И.М., Синькевич Е.И. и др. Агрофизическая характеристика почв Карельской АССР // Агрофизическая характеристика почв Нечерноземной части СССР: Науч. тр. М.: "Колос", 1976. С. 20-57.

5. Синькевич Е.И., Курец В.К. и др. Динамика состава почвенного воздуха в болотных почвах Карелии // Тез. докл. VII симпоз." Биологические проблемы Севера". Почвоведение, агрохимия и мелиорация. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1976. С. 130-132.

6. Нестеренко И.М., Синькевич Е.И. Изменение водно-физических и агрохимических свойств при сельскохозяйственном использовании торфяных почв Карелии // Тез. док. к совещ. по физико-химии торфа. Минск: 1977. С. 133.

7. Синькевич Е.И., Марченкова Н.Е., Воронин О.В. Газовый состав почвенно-грунтовых вод осушенных торфяников низинного типа. Там же. С. 134.

8. Синькевич Е.И., Амозова М.П., Заварзин В.М. Скорость и формы закрепления фосфатов удобрений в освоенных полугидроморфных почвах Карелии и вопросы их определения // Тез.докл. V Всесоюз. съезда почвоведов. Минск, 1977. Вып. 3. С. 270-272

9. Синькевич Е.И. Некоторые особенности применения удобрений на мелиорированных почвах Карелии. Там же. Вып. 7. С. 187-188.

10. Павлова H.H., Борисов Г.А., Синькевич Е.И. Применение функции урожайности для определения оптимальных доз удобрений. Там же. Вып 5. С. 188-189.

11. Синькевич Е.И., Воронин О.В. Влияние осушения и сельскохозяйственного использования торфяных почв на химический состав почвенно-грунтовых вод // Мелиорация сельскохозяйственных и

лесных угодий Европейского Севера СССР: Науч.-техн. конф. (с/х мелиорации). Петрозаводск: КФ АН СССР, 1977. С. 240-241.

12. Синькевич Е.И., Нестеренко И.М., Воронин О.В. и др. Химический состав и потери основных элементов с поверхностным стоком на торфяных почвах Южной Карелии. Там же. С. 243-245.

13. Синькевич Е.И., Нестеренко И.М., Воронин О.В. Потери основных элементов минерального питания с дренажными и поверхностными водами на торфяных почвах Карелии // Окультуривание почв Нечерноземной зоны в условиях ускоренной интенсификации сельского хозяйства: (материалы конференции). Ленинград, 1977. С. 114-117.

14. Синькевич Е.И., Буторина М.А. Основные закономерности эффективности и трансформации азотных удобрений на торфяных почвах Карелии // Науч. конф., посвященная 25-летию Института биологии Карельского филиала АН СССР: ( тез. докл. ). Петрозаводск: КФ АН СССР, 1978. С. 33-36.

15. Синькевич Е.И. Окультуривание заболоченных почв Карельской АССР // Экологические проблемы сельского хозяйства. М.: Наука, 1978. С. 156-157.

16. Синькевич Е.И. Потери азота на осушаемых торфяных почвах Карелии // Тез. докл. Республиканской конф. по проблемам минерализации и эрозии торфа. Минск: Наука и техника, 1978. С. 77.

17. Синькевич Е.И. Некоторые особенности окультуривания и повышения продуктивности мелиорируемых почв Л Научные основы рационального использования и повышения плодородия почв. Ростов- на- Дону, 1978. С. 112-114.

18. Синькевич Е.И., Буторина М.А., Лазеева Г.С. и др. Превращение азотных удобрений на торфяных почвах Карелии // Применение стабильного изотопа |5Ы в исследованиях по земледелию. (Тез. докл. к IV Всесоюз. координац. совещ.). Тбилиси, 1979. С. 62.

19. Нестеренко И.М., Синькевич Е.И. Комплексные экспериментальные исследования осваиваемых болот Европейского Севера СССР // Экспериментальная биогеоценология и агроценозы: Тез. докл. Всесоюз. совещ. М.: Наука, 1979. С. 81-83.

20. Синькевич Е.И., Воронин О.В. Некоторые вопросы методики отбора почвенно-грунтовых вод при организации стационарных наблюдений на осушенных торфяниках // Биологические проблемы Севера: VIII симпоз. Почвоведение, болотоведение и мелиорация. Апатиты, 1979. С. 39-40.

21. Синькевич Е.И., Козлов Л.Г., Михкиев А.И. и др. Баланс азота

в луговом агроценозе на торфяных почвах // Применение торфа и продуктов его химической переработки в народном хозяйстве. Калинин: КГУ, 1979. С. 11-16.

22. Синькевич Е.И., Воронин О.В. Изменение ионного состава почвенно-грунтовых вод низинных торфяников при их осушении и сельскохозяйственном использовании. Там же. С. 16-21.

23. Синькевич Е.И., Нестеренко И.М. Агроклиматическое обоснование рационального сельскохозяйственного использования торфяных почв Карелии // Биологическая продуктивность почв и ее увеличение в интересах народного хозяйства: Тез. докл. Всесоюз. со-вещ. (18-20 декабря 1979 г. Москва). М.: 1979. С. 143-144.

24. Синькевич Е.И., Нестеренко И.М., Клыпуто B.C. Агроклиматическое обоснование подбора сельскохозяйственных культур для возделывания на торфяных почвах // Почвенно-биологические факторы продуктивности сеяных лугов на торфяных почвах. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1979. С. 5-36.

25. Синькевич Е.И., Буторина М.А. Некоторые закономерности эффективности использования азотных удобрений на торфяных почвах. Там же. С. 115-128.

26. Синькевич Е.И. Влияние окультуривания на изменение химического состава почвенно-грунтовых вод осушенных торфяников низинного типа // Почвенно-биологические факторы продуктивности сеяных лугов на торфяных почвах. Там же. С. 48-57.

27. Синькевич Е.И. Фракционный состав фосфатов и применение фосфорных удобрений под многолетние травы на торфяных низинных почвах // Строение и продуктивность природных и сеяных лугов. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1980. С. 58-76.

28. Синькевич Е.И. Проблемы использования и повышения эффективности минеральных удобрений на торфяных почвах под луговыми агроценозами II Сельское хозяйство Крайнего Севера: (Тез. докл. IV Всесоюз. совещ. "Пути интенсификации сельского хозяйства Крайнего Севера). Магадан, 1980. Ч. 4: Земледелие и растениеводство. С.255-258.

29. Синькевич Е.И., Козлов Л.Г. Двуукосное использование сеяных лугов на торфяных почвах. Петрозаводск: 1980. 4 с. (Информ. листок Карел. ЦНТИ; № 41-80).

30. Синькевич Е.И., Козлов Л.Г. Роль лугового агроценоза в изменении запасов органического вещества в торфяных почвах // Применение торфа и продуктов его химической переработки в народном хозяйстве. Калинин: КГУ, 1980. С. 5-11.

31. Синькевич Е.И. Эффективность удобрений на ожелезненных торфяных почвах. Там же. С. 11-17.

32. Нестеренко И.М., Синькевич Е.И. К вопросу заохривания дренажа в Карелии // Биологические проблемы Севера. IX Симпозиум. Тез. докл. Сыктывкар, 1981. Т. 1. С. 306.

33. Синькевич Е.И. Процессы ожелезнения и продуктивность освоенных торфяных почв // Тез. докл. VI делегат, съезда Всесоюз. О-ва почвоведов. Тбилиси, 1981.Т.5. С. 144.

34. Синькевич Е.И., Буторина М.А. Основные закономерности использования азотных удобрений на торфяных почвах Карелии II Результаты исследований в области физико-химии торфа и их использование в народном хозяйстве: Тез. докл. V науч.-техн. конф. по физико-химии торфа. Калинин, 1981. С. 197-198.

35. Синькевич Е.И. К вопросу баланса органического вещества в торфяных почвах. Там же. С. 192.

36. Синькевич Е.И, Переверзев В.Н. Некоторые особенности состава органического вещества освоенных низинных торфяных почв Карелии // Продуктивность торфяных почв под луговыми агроценозами. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1981. С. 4-13.

37. Синькевич Е.И. Химический состав сточных вод с осушенных торфяных почв. Там же. С. 13-34.

38. Синькевич Е.И. Эффективность шунгитосодержащего доломита Кяппесельгского месторождения как известкового материала. Там же. С. 78-86.

39. Синькевич Е.И., Петропавловский И.А., Козлов Л.Г. Экономическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур на торфяных почвах. Там же. С. 86-99.

40. Синькевич Е.И. Пути рационального использования осушенных болотных почв Карелии // Проблемы охраны природы и рационального использования природных ресурсов в северных районах. Архангельск: 1982. С. 81-82.

41. Синькевич Е.И. Градации обеспеченности торфяных почв Карелии подвижными элементами фосфора и калия. Петрозаводск: 1982. 4 с. (Информ. листок Карел. ЦНТИ; № 98-82).

42. Синькевич Е.И. Нормы внесения минеральных удобрений под программируемый урожай многолетних трав на торфяных почвах, Петрозаводск: 1982. 4 с. (Информ. листок Карел. ЦНТИ; № 144-82).

43. Синькевич Е.И. Единовременное внесение фосфорных удобрений на планируемый период использования многолетних трав в сево-

обороте на торфяных почвах. Петрозаводск: 1982. 3 с. (Информ. листок Карел. ЦНТИ; № 129-82).

44. Синькевич Е.И. Методика расчета доз фосфорных удобрений под многолетние травы в севообороте на торфяных почвах. Петрозаводск: 1982. 3 с. (Информ. листок Карел. ЦНТИ; № 146-82).

45. Синькевич Е.И. Баланс калия в луговом агроценозе на торфяных почвах // Применение торфа в народном хозяйстве. Калинин: КГУ, 1982. С. 4-10.

46. Синькевич Е.И., Моногова и др. Испытание новых видов удобрений на торфяных почвах Карелии. Там же. С. 23-28

47. Михкиев А.И., Козлов Л.Г., Синькевич Е.И. Луговые агроце-нозы на мелиорированных землях. Л.: Наука, 1982. 180 с.

48. Синькевич Е.И. Обоснование градаций обеспеченности торфяных почв подвижными элементами питания и дозы удобрений под программируемые урожаи многолетних трав на торфяных почвах Карелии // Почвы Карелии и вопросы их мелиорации. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1982. С. 62-80.

49. Переверзев В.Н., Синькевич Е.И. Разложение растительных остатков в торфяных почвах II Почвоведение и агрохимия в Мурманской области. Апатиты: Кол. фил. АН СССР, 1983. С. 3-16.

50. Синькевич Е.И. Система использования минеральных удобрений под луговыми агроценозами на торфяных почвах Европейского Севера // Биологические проблемы Севера: Тез. X Всесоюз. симпоз. Магадан: 1983. Ч. 1. С. 298.

51. Синькевич Е.И. Некоторые причины деградации плодородия старопахотных торфяных почв Европейского Севера. Там же. С. 299 ,

52. Синькевич Е.И.. Аккумуляция железа в освоенных торфяных почвах // Влияние мелиораций на продуктивность почв Карелии. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1983. С. 61-76.

53. Синькевич Е.И., Воронин О.В. Динамика содержания общего азота в поверхностно-дренажном стоке с осушенных торфяных почв. Там же. С. 76-83.

54. Синькевич Е.И. Градации обеспеченности торфяных почв Карелии подвижными элементами фосфора и калия // Местный производственный опыт в сельском хозяйстве: Науч.-техн. реф. сб. МГЦНТИ. М.: 1983. Вып. 3. С. 11.

55. Синькевич Е.И. Придержки по использованию известковых материалов на торфяных почвах Карелии. Петрозаводск: 1984. 3 с. (Информ. листок Карел. ЦНТИ; № 187-84).

56. Синькевич Е.И. Придержки по использованию и окупаемости

минеральных удобрений под луговыми агроценозами на торфяных почвах Европейского Севера // Тез. докл. Всесоюз. совещ. участников Географической сети опытов с удобрениями: Задачи агрохимической науки по повышению окупаемости удобрений по зонам страны. Горький: 1984. Ч. 2. С. 171.

57. Нестеренко И.М., Стрелкова A.A., Ершов В.В., Карпечко Ю.В., Козлов Л.Г., Синькевич Е.И. и др. Изменение природной среды под влиянием мелиорации в Карельской АССР // Природно-мелиора-тивный мониторинг в СССР. М.: МФГО, 1984. С. 14-24.

58. Проведение научных исследований на мелиорированных землях избыточно увлажненной части СССР: Метод, указания. МСХ СССР, ВАСХНИЛ; Сост.....Синькевич Е.И. и др. М.: 1984. 163 с.

59. Синькевич Е.И., Степанова Т.С. Оптимизация сроков посева озимой ржи и беспокровно многолетних злаковых трав. Петрозаводск: 1985. 3 с. (Информ. листок Карел. ЦНТИ; № 61-85 ).

60. Синькевич Е.И. Пути регулирования плодородия освоенных торфяных почв Европейского Севера, Л.: Наука, 1985. 266 с.

61. Синькевич Е.И., Галдина С.А., Кошев В.П. Некоторые особенности повышения плодородия осушенных пойменных торфяных почв Архангельской области I/ Научная сессия, посвященная 125-летию со дня рождения М.Н. Сибирцева: Тез. докл. Архангельск: 1985. С. 52-53.

62. Козлов Л.Г., Синькевич Е.И. Баланс органического вещества в торфяных почвах // Тез. докл. VII делегат, съезда Всесоюз. О-ва почвоведов. Ташкент: 1985. Т. 3. С. 99.

63. Синькевич Е.И. Трансформация плодородия осушенных торфяных почв. Там же. С. 143.

64. Синькевич Е.И. Изменение агрохимических свойств и плодородия торфяных почв в процессе их окультуривания // Влияние мелиорации на состав и свойства торфяных почв. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1985. С. 22-33.

65. Синькевич Е.И. Использование добавок минерального грунта-комплексный метод повышения плодородия торфяных почв. Там же. С. 38-47.

66. Синькевич Е.И. Особенности окультуривания и повышения плодородия заболоченных почв Карелии // Почвообразование в условиях интенсивного мелиоративного воздействия: Тез. докл. (1618 декабря 1986). Л.: 1986. С. 37.

67. Синькевич Е.И. Миграционные потоки карбонатов кальция и реакция среды торфяных почв Карелии // Тез. докл. XI Всесоюз.

симпоз. "Биологические проблемы Севера". Якутск, 1986. Вып. 1. С. 34-35.

68. Синькевич Е.И. Группировка торфяных почв Карелии по степени обеспеченности подвижными формами питания и нормы минеральных удобрений при программировании урожаев многолетних трав. Практ. рекомендации. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1986.20 с.

69. Переверзев В.Н., Синькевич Е.И. Сравнительное изучение интенсивности минерализации торфа в почвах Кольского полуострова и Южной Карелии // Мелиоративные исследования в Карелии. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1986. С. 64-72.

70. Синькевич Е.И. Кальций в торфяных почвах Европейского Севера. Там же. С. 72-84.

71. Синькевич Е.И. Некоторые проблемы воспроизводства плодородия торфяных почв в условиях Европейского Севера. // Агро-почвоведение и плодородие почв: Всесоюз. научн. конф. к 150-летию агропочвоведения в Петербург.-Ленингр. ун-те. (16-18 дек. 1986 г.): Тез. докл. Л.: ЛГУ, 1986. Ч. 2. С. 15-16.

72. Синькевич Е.И. Проблемы охраны и рационального использования торфяных почв Карелии // Тез. докл. XI Всесоюз. симпоз. "Биологические проблемы Севера" Якутск, 1986. Вып. 1. С. 34-35.

73. Синькевич Е.И., Толстогузов О.В. Агроклиматическая оценка продуктивности лугового агроценоза на осушенных торфяных почвах // Комплексное изучение продуктивности агроценозов: Сб. науч. тр. Пущино: 1987. С. 128-137.

74. Синькевич Е.И., Степанова Т.С. Агроклиматическое обоснование оптимальных сроков сева и проведения основных сельскохозяйственных работ в различных районах Карелии. Практ. рекомендации. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1987. 36 с.

75. Синькевич Е.И., Толстогузов О.В., Степанова Т.С. Прогнозирование сроков начала возобновления вегетации многолетних трав в Карелии // Многолетние травы на мелиорированных землях. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1987. С. 106-110.

76. Синькевич Е.И. Программирование урожаев многолетних трав на торфяных почвах Европейского Севера // Итоги научных исследований и внедрение методов программирования урожайности: (Тез. третьей науч.-произв. конф. по программированию урожайности (Москва, 16-20 июня 1987 г.). М.: ВАСХНИЛ, 1987. С. 190-192.

77. Стрелкова A.A., Синькевич Е.И., Толстогузов О.В. Программирование продуктивности многолетних трав в Карельской АССР // Программирование урожаев в интенсивных технологиях возделы-

вания сельскохозяйственных культур: Сб. науч. тр. Волгоград. ВНИИОЗ. 1988. С. 104-107.

78. Сннькевич Е.И., Васильева Е.П. Концептуально-прогнозная агрохимическая оценка донных отложений озер Карелии // Окультуривание почв и применение удобрений в Карелии. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1988. С. 39-49.

79. Синькевич Е.И., Терешина В.А. Особенности трансформации органического вещества торфяных почв Европейского Севера // Сб. науч. тр. ВНИИ кормов. 1988. Вып. 38. С. 72-77.

80. Синькевич Е.И., Воронин О.В. Закономерности формирования химического состава и вынос биогенов с поверхностно-ручейковым стоком на перегнойно-торфяных почвах // Пути повышения эффективности мелиораций. Петрозаводск: КНЦ РАН, 1990. С. 62-76.

81. Нестеренко И.М., Синькевич Е.И., Курапцева С.И. Осушение болот Севера и изменение выноса взвешенных и растворенных веществ в водоприемники. Там же. С. 51-62.

82. Синькевич Е.И. Диагностика торфяных почв по степени ожелез-нения и индексы их продуктивности. Петрозаводск: 1991. 4 с. (Ин-форм. листок Карел. ЦНТИ; № 65-91).

83. Синькевич Е.И. Диагностика потребности торфяных почв Европейского Севера в азотных удобрениях. Петрозаводск: 1991. 3 с. (Информ. листок Карел. ЦНТИ; № 180-91).

84. Синькевич Е.И. Эффективность магниевых удобрений и диагностика их применения на торфяных и супесчаных почвах Европейского Севера. Петрозаводск: 1992. 3 с. (Информ листок Карел. ЦНТИ; № 10-92).

85. Nesterenko I.M., Sinkevich E.I. Mire drainage and change of suspended substance and solute removel into water courses. // Proceedings of the 9 th Internat. Peat Congr., 22-26 June 1992, Sweden. Uppsala, 1992. Vol. 2. P. 285-295.

86. Синькевич Е.И. Трансформация плодородия осушенных торфяных почв в условиях Европейского Севера // Почвы Субарктики: генезис и рациональное использование. Владивосток: ДВО АН СССР. 1992. С. 82-92.

87. Синькевич Е.И. Экологические аспекты использования сапропе-лей в земледелии Карелии // Почвенные ресурсы Карелии, их рациональное использование и охрана (экологические проблемы). Петрозаводск: КНЦ РАН, 1992. С. 174-197.

88. Синькевич Е.И. Некоторые нетрадиционные приемы регулиро-

вания плодородия торфяных почв // Экологические основы формирования луговых фитоценозов на мелиорированных землях. Петрозаводск: КНЦ РАН, 1992. С. 112-123.

89. Синькевич Е.И. Железонакопление в осушенных торфяных почвах Европейского Севера: (Причины, диагностика, последствия). Петрозаводск: КНЦ РАН, 1994. 26 с.

90. Синькевич Е.И., Экман И.М. Донные отложения озер восточной части фенно-скандинавского кристаллического щита. Петрозаводск: КНЦ РАН, 1995. 176 с.

91. Синькевич Е.И. Диагностика и регулирование пищевого режима торфяных почв // Экология и география почв Карелии. Петрозаводск: КНЦ РАН, 1995, С. 80-88.

92. Толстогузов О.В., Стрелкова A.A., Синькевич Е.И. Концепция системы агроэкологического мониторинга // Экология и география почв Карелии. Петрозаводск: КНЦ РАН, 1995. С. 106-114.

93. Sinkevich E.I. Iron accumulation - a process of drained peat soil degradatin // Proceedings of the 10 th Internat. Peat Congr. Peatlands their - Present, Past and Future. Germany. Stuttgart. 1996. Vol.4. P. 125.

94. Синькевич Е.И. Ресурсы азота осушенных торфяных почв Европейского Севера и потребность их в азоте удобрений // Почвоведение, 1997. № 2. С. 240-247.

95. Sinkevich E.I., Larionova N.P. Regularities of vertical structure of subterranean phytomass in the European Norh drained peat soils // Fifth simp. Intern, society of root research, South Carolina, Clemson, 1996. P. 13.

96. Синькевич Е.И. Диагностика ожелезнения и деградации осушенных торфяных почв Европейского Севера // Тез. докл. 2 го съезда О-ва почвоведов России. М.: 1996. Кн. 2. С. 125-126.

97. Синькевич Е.И. Эволюция и долговечность осушенных торфяных почв в условиях Европейского Севера // 50 лет Карельскому научному центру Российской Академии Наук. Юбил. науч. конф.: Тез. докл. Петрозаводск: КНЦ РАН, 1996. С. 69-70.

98. Синькевич Е.И., Ларионова Н.П. Некоторые аспекты регулирования долголетия освоенных торфяных почв Европейского Севера // Междунар. конф. "Освоение Севера и проблемы рекультивации": Тез. докл., С-Петербург. Сыктывкар, ИПОСГУ, 1996, С. 180-181.

99. Синькевич Е.И. Пат. № 95100264/13(000736), MKU С 05 СЗ / 00 Способ мелиорации осушенных ожелезненных торфяных почв. За-явл. 10.01. 1995.3 с.