Торф. Торфообразование. Полезные сведения o торфе.
Торф - ценнейший природный биологический материал. Из всех видов твердых топлив - это самое молодое отложение, образующееся естественным образом, путем разложения отмерших частей деревьев, кустарников, трав и мхов, в условиях повышенной влажности и ограниченного доступа кислорода. Процесс образования твердых топлив можно разделить на стадии и представить в следующем виде:
Рис.5 – схема образования твердых топлив.
Сухое вещество торфа состоит из продуктов распада, растительных остатков и минеральных включений. Растения-торфообразователи могут принадлежать к различным ярусам растительных сообществ. Все они при определенных условиях - торфообразователи. Отдельные слои торфа включают остатки нескольких торфообразователей, поэтому торф разнороден по ботаническому составу.
Группы растений атмосферного питания образуют торф верхового типа, а торфообразователи, питающиеся грунтовыми водами, - низинный торф. В зависимости от возраста и условий образования (исходный материал, климатические условия) торф имеет различную степень разложения и цвет от светло-коричневого до коричнево-черного. От этих же условий зависит его структура, кислотность (РН), влагоемкость, содержание макро и микроэлементов, энергетическая ценность и другие параметры.
При образовании торфа, растения после отмирания, как уже было отмечено выше, попадают в сильно увлажненную, бедную кислородом среду. Здесь они не разлагаются полностью, как в почве, а только частично, поэтому их остатки из года в год накапливаются.
Если низинные растения объединяются грунтовым питанием (например, растения отрезаны от минерального дна уже сформировавшимся слоем торфа), то на низинных торфяных месторождениях начинают развиваться переходные и верховые виды торфа.
Принцип образования торфяной залежи представлен в следующей схеме:
Рис.6 – Схема образования торфяной залежи.
В верхнем слое торфяной залежи (0,2-0,7 м) в пределах торфяного слоя, протекает процесс торфообразования. Торфообразование сравнительно короткий биохимический и физический процесс. Этот процесс происходит в периоды понижения уровня грунтовых вод. При высоком состоянии воды возникают анаэробные условия, при которых разложение замедляется.
Причины заболачивания суши одинаковы для всех типов болот: нарушение баланса влаги в почве вследствие превышения ее притока над испарением. Перенасыщение почвы влагой заметно ухудшает процессы аэрации, затрудняет дыхание корней растений и замедляет жизнедеятельность почвенных беспозвоночных животных и микробов, а также вызывает оглинение грунта и способствует, тем самым, накоплению малоразложившегося органического вещества, то есть торфа. Это количественные изменения. К качественным изменениям относится такой показатель, как трофность. Вода богата кальцием, магнием, железом и другими катионами и анионами. И если количественные изменения способствуют заболачиванию, то качественные определяют экологический характер этого процесса интенсивность обмена веществ и энергии в болотных биогеоценозах.
Богатство воды, питающей болота, определяется ее природой. Питание может осуществляться из атмосферы и из грунта. Необходимо отметить ведущую роль грунтового питания, так как наиболее богаты грунтовые воды, наиболее бедны атмосферные.
“Грунтовые воды различаются по содержанию кальция и других элементов в зависимости от состава и свойств геологических отложений земной коры, в которых “формируются водоносные горизонты”.
Богатство вод минеральными веществами (карбонатом, бикарбонатом кальция и т.д.) приводит к нейтрализации гуминовых кислот и связыванию их в гуматы кальция. Низкая кислотность почвы и хорошая обеспеченность ее питательными веществами обусловливают формирование специфических, “евтрофных”, растительных сообществ и развитие в более аэрируемом верхнем горизонте почвы довольно многочисленной фауны и микроорганизмов. В периоды летнего понижения уровня почвенно-грунтовых вод жизнедеятельность беспозвоночных, микробов и грибов в почве активизируется, в связи с чем возрастает интенсивность гумификации торфа, обогащение почвенного слоя доступными растениями азотом и зональными элементами, а фитоатмосферы углекислотой. Все это благоприятствует развитию растительности.
При заболачивании почвы под влиянием атмосферных вод образуются подвижные гуминовые и фульвокислоты. Из-за резкого недостатка катионов Са и Мg (pH 2.6-3.0), что вместе с недостатком других зольных элементов препятствует распространению и деятельности беспозвоночных и микробов, различающих растительные остатки. Благодаря этому мощность слоя малоразложившегося сфагнового торфа быстро вырастет, а прежняя растительность все более угнетается и вытесняется гидрофильными сообществами переходных и верховых болот, довольствующимися малым количеством питательных веществ, поступающих с атмосферными осадками.
Степень богатства воды, питающей болота, различна. В связи с этим и разнообразием характеризуется растительный покров низинных болот. Это разнообразие отражает экологические условия существования растительности, являющиеся следствием динамики всего болотного биоценоза.
Растительный покров верховых болот отличается меньшим разнообразием, вследствие того, что атмосферное увлажнение не создает существенных различий в питании растений. Разнообразие фиртоценозов определяется режимом влажности, то есть изменением водного уровня и аэрации на протяжении всего вегетационного периода.
Ботанический состав, степень разложения, кислотность, зольность, теплопроводная способность - являются основными характеристиками торфа.
Ботанический состав - одно из основных свойств торфа. Им определяются его характеристика и вид.
Степень разложения - процент соотношения не разложенных растительных остатков и гумуса определяется гидромерно или глазомерно под микроскопом, а в последнее время методом измерения объема осадка при центрифугировании.
Степень разложения торфа зависит и от особенностей болотных местообитаний:
I. Обильное увлажнение.
1. Годовые и сезонные амплитуды уровней болотно-грунтовых вод относительно поверхности болота на одном и том же участке составляют приблизительно 30-100 см.
2. Глубина зависит от:
а) количества и годового распределения осадков;
б) интенсивности испарения.
в) скорости стекания воды.
3. Влажность верхнего горизонта торфа изменяется в зависимости от времени года 92-45%.
II. Недостаток кислорода (O2 ).
1. В верхнем слое торфа содержится от 0 до 12 мг/л кислорода.
2. Обусловливается:
а) избытком влаги;
б) слабой проточностью;
в) большими затратами кислорода (О2 ) на окислительные процессы, происходящие в верхних слоях торфяной залежи.
III. Низкая теплопроводимость.
1. Летом уже на глубине 25 см суточные колебания температуры (t0 С) почти не находят отражения. Температура почвы на этой глубине в несколько раз ниже, чем на поверхности.
2. Обусловливается:
а) физическими свойствами торфа, связано с его пористостью (особенно характерно для сухих, пористых, слаборазложенных торфов).
IV. Бедность азотом (N2 ) и минеральными веществами.
Торф в Красноярском крае.
В Красноярском крае выявлено и в различной степени изучено 732 торфяных месторождения.
Запасы торфа в крае, по оценкам ученых, составляют от 3,5 до 4 миллиардов тонн. Основные запасы торфа сосредоточены в Енисейском, Н. Ингашском, Назаровском и Ирбейском районах. Наименее изучены районы, несмотря на их высокую заторфованность: Северо-Енисейский, Березовский, Новоселовский, Эвенкийский АО. По степени изученности и освоенности эти месторождения распределены следующим образом: разрабатываемые и законсервированные - 15, резервные, подготовленные для постановки детальных разведочных работ - 135. Кроме того, за балансом находится 55 месторождений с запасами некондиционного торфа с зольностью более 35 % и средней мощностью торфяной залежи менее 1,5 м в количестве 2147 млн. т.
Технологические свойства торфов месторождений края изу-чены только в той степени, которая необходима для выясне-ния возможности их использования в сельском хозяйстве. Специальные исследования торфа, направленные на выявление возможностей комплексного использования в топлив-но-энергетической, строительной, химической отраслях про-мышленности, медицине, бальнеологии и курортологии, не проводились. Решение этих задач имеет большое значение для расширения сферы использования сырьевой базы торфа, создания высокорентабельной торфяной промышленности. Практический интерес представляют следующие направления: сельскохозяйственное (удобрения); топливно-энергетическое (торфяные брикеты, кокс и полукокс); химическое (производство торфяного воска, смол, фенолов, красителей, сорбентов); строительное (производство строительных блоков и конструкций, гранул для легких бетонов); медицинское, бальнеологическое, курортологическое (производство лекарственных препаратов типа "Торфот", "Топловит" и др.); производство лечебных грязей, профилактика и лечение различных заболеваний. Торф может стать одним из видов топлива для местных котельных. Его собираются добывать вблизи таких крупных городов, как Красноярск и Ачинск и в южных районах края. Спектр применения — самый широкий: Торф может стать топливом, элементом антираковых препаратов и органоминеральных удобрений.
Николай Бугаенко — директор ООО «Красторф» говорит, что «сейчас крупные компании проявляют интерес к торфу в европейской части». По его словам, петербургские предприниматели стали уходить из нефтяного бизнеса, чтобы заняться перспективной отраслью.
На сегодняшний день для реализации этих планов нужна краевая программа и инвестиции. Власти намерены предпринять все усилия, чтобы отрасль заняла свое место в структуре краевой экономики. 19 июля, в администрации края состоялось совещание по вопросам рационального использования торфяных ресурсов края и восстановлению торфяной отрасли в регионе. Вел совещание заместитель губернатора Владимир Званцев. О выгоде и преимуществах использования торфа в различных сферах производства говорили руководители и специалисты сельского хозяйства края.
С первых слов выступлений участников совещания стало ясно, что такой многофункциональный природный ресурс, как торф, в крае незаслуженно забыт. Богатые месторождения торфа разведаны как в южных, так и в северных и центральных районах Красноярского края. Более 80 процентов запасов торфа сосредоточены в Енисейском районе. Ресурс "готов" к использованию, однако нет пока четкой программы развития отрасли, нет поддержки чиновников. На совещании не раз отмечалось, что торф - это не только сырье для производства удобрений. Агрономические свойства торфа давно изучены. Долгое время за пределами внимания специалистов разных уровней оставались энергетические характеристики полезного ископаемого. Как выразился один из выступавших, "при нашем энергоресурсном голоде и монополизме "Красэнерго" нужно думать о современных технологиях использования торфа, который обеспечит региону независимость от монополиста". Известно, что уже 19 регионов России разрабатывают программы по использованию торфяного топлива. Местные топливно-энергетические ресурсы привлекательны для различных финансовых и промышленных структур. О торфе наша страна всегда вспоминала в трудные периоды. Например, в военные годы.
Необходимо создание региональной модели развития торфяной отрасли края. Нужно объединить действия глав районов по добыче и переработке этого ресурса. В регионе разведано около 732 месторождений торфа. Общий потенциал торфяных ресурсов составляет цифру до 4 млрд. тонн. Производство ценных удобрений, восстанавливающих плодородие почвы, воска, кормовых дрожжей, биологически активных веществ можно начинать уже сегодня.
Сапропель
В медицине словом "панацея" называют чудодейственное лекарство, помогающее от всех болезней, поднимающее со смертного одра неизлечимых больных. В нашей подтаежной зоне севера Красноярского края для сельского хозяйства, больного многими недугами, таким чудодейственным лекарством можно назвать сапропель. Он обладает такими полезными и исцеляющими свойствами, что проще, наверное, сказать, что неподвластно этому природному веществу. Но об этом ниже. Сначала о том, что же, собственно, такое этот волшебный сапропель. Это органические донные отложения, образующиеся из остатков водных организмов. Еще проще - ил, грязь. Но грязь грязи рознь. В этом уникальном продукте богатейшее содержание витаминов, ферментов и микроэлементов. В сапропеле есть гуминовые соединения, являющиеся мощными поглотителями ядов, липиды, обладающие сильной бактерицидной активностью, гормоноподобные соединения. А при чем тут, спросите, сельское хозяйство? А при том, что эта, с позволения сказать, грязь, внесенная в почву один раз в четыре года в количестве 30 кубометров на гектар, дает увеличение урожайности зерновых от 58 до 193 процентов. Для корнеплодов и вовсе увеличение урожая фантастическое - не менее 270 процентов! Сапропель облагораживает поля, уничтожая фитофтору, вредные грибки, сохраняет и регулирует содержание влаги в почве. Но и это еще не все. Используемый в качестве кормовых добавок животным, он дает прирост надоев в зимнее время минимум на 40 процентов, повышение жирности молока - на 20. Коровы, свиньи, птица не болеют вирусными заболеваниями. Весь приплод остается живым и здоровым. А теперь о грустном. Северные районы края - гигантская территория, протянувшаяся на две тысячи километров вдоль великих рек Ангары и Енисея, на многие сотни тысяч квадратных километров вширь, в отношении сельхозпроизводства представляет сегодня ничтожнейшую величину. Урожайность зерновых 7-8 центнеров с гектара, никак не оправдывающая затраты на них, ведет к выпадению таких земель из состава краевой пашни, ликвидации и резкому сокращению хозяйств. В течение последних 28 лет эти земли не получали минеральных удобрений, истощались, зарастали сорняками и мелколесьем. Не в процентах, а на целые порядки сократилось продуктивное стадо. И все это в то время, когда рядом, буквально под ногами находилось то самое спасительное и волшебное средство - сапропель. Чуть колышется над болотом прозрачное знойное марево, зеркала небольших озер на огромном одеяле торфа отливают голубизной. Здесь, в тридцати километрах от Енисейска и в одном километре от берега Енисея, под ковром мхов и торфа болота "Материковое", в глубине трех чудных озер - Комаровское, Карасевое, Материковое - находится несказанное богатство. Здесь 50 миллионов тонн сапропеля и 48 миллионов кубометров торфа. Ежегодный прирост того и другого составляет соответственно 3 миллиона тонн и 750 тысяч кубометров. Арифметика проста до изумления. Если брать по три миллиона тонн сапропеля, достигается простой баланс прироста и расхода.Ну и, наконец, о главном. Есть неисчерпаемые запасы уникального лекарства для выздоровления, возрождения и процветания сельского хозяйства. Есть это самое сельское хозяйство, которое умирать никак не хочет, оно может и хочет работать. И, самое главное, есть люди, которые занимаются сапропелем больше десяти лет, знают о нем все. Несколько энтузиастов в Енисейском экспериментальном сельскохозяйственном производственном объединении "Арго" добились проведения научных исследований по этой проблеме. Есть авторитетные заключения российских и красноярских ученых. Есть даже установки "Эко-1" для промышленной добычи сапропеля и торфа, изготовленные и испытанные Санкт-Петербургским станкостроительным заводом. Сапропель просят Алтайский край и Новосибирская область, просит юг нашего края, где выращивают сою и где она не успевает вызревать. А это вещество способно сокращать на 30 дней сроки вызревания до полной зрелости. Есть предприниматели из Китая, Италии и Германии, готовые покупать сапропель в гранулированном виде.Но есть еще наша проклятая бедность, инертность, косность, лень, мешающие найти 50 миллионов рублей, чтобы раз и навсегда покончить с проблемой нехватки удобрений в крае.
Использование торфа для сельского хозяйства в целях получения высоких урожаев.
Торфяные почвы широко используются в сельскохозяйственном производстве для выращивания кормовых, зерновых и других культур. Вследствие содержания большого количества органического вещества (85-90%) и способности удерживать воду, торфяные почвы являются потенциально высокоплодородными.
Однако их эффективное плодородие возможно только после проведения осушительной мелиорации, что приводит к изменению процесса почвообразования. При этом, природный болотный тип почвообразования переходит в антропогенный, сопровождающийся коренными изменениями физико-химических и биологических свойств торфа. В процессе осушения возрастает аэрация торфяной залежи, которая вместе с окультуриванием приводит к усилению процесса минерализации органического вещества торфа, в конечном итоге, к его трансформации в другие почвенные разновидности.
Для широкого использования торфа в сельском хозяйстве имеется ряд веских оснований. Торф позволяет эффективно обеспечить круговорот питательных веществ, сохраняет высокое плодородие почв, играет важнейшую роль в охране окружающей среды и здоровья работников сельского хозяйства.
В годы интенсивного ведения сельскохозяйственного производства и широкого применения минеральных удобрений, а затем в последующие годы общего спада в развитии сельского хозяйства в России, накопленный ранее ценный опыт использования торфа был в значительной мере утерян. Сегодня эти проблемы вновь становятся актуальными. В последние годы масштабы использования торфа в сельском хозяйстве России постепенно возрастают. Ведутся исследования по поиску особых свойств и новых возможностей использования торфа в других отраслях: в энергетике, в химической промышленности, в качестве экологически безопасного сорбента.
Слаборазложившийся верховой торф — прекрасная подстилка для скота. Один килограмм этого материала способен впитать около десяти килограммов воды, в то время как солома поглощает лишь три килограмма жидкости. Такой торф отлично поглощает и удерживает питательные вещества – аммиак, ионы калия, кальция, магния. Кроме того, торфяная подстилка обладает антисептическими свойствами: благодаря кислой реакции торфа и наличия в нем соединений–антибиотиков она препятствует развитию болезнетворных микробов. Торфяной навоз, с применением подстилки из верхового торфа, представляет собой ценное органическое удобрение, которое по своим свойствам намного превосходит обычный соломистый. Низинный торф образуется на пониженных частях рельефа, с близким залеганием грунтовых вод, богатых питательными веществами. Растениями-торфообразователями для низинного торфа являются осоки, тростник, хвощ, болотное разнотравье, а также остатки древесных растений - ольхи, березы, ивы.
Низинный торф содержит больше питательных элементов и меньше органического вещества, чем верховой. Он имеет слабокислую или нейтральную реакцию. В хорошо разложившемся тёмноокрашенном низинном торфе содержится особое органическое вещество гумус, который оказывает долговременное положительное воздействие на структуру и плодородие почв. Наиболее целесообразно использовать низинный торф для приготовления компостов. Осушенные низинные торфяники отличная пашня для выращивания сельскохозяйственных культур.
Добыча фрезерного торфа обычно проводится по следующей
-технологической схеме:
-фрезерование верхнего слоя залежи;
-ворошение фрезерованного слоя и сушка;
-валкование торфяной крошки;
-сбор высушенной торфокрошки уборочным комбайном;
-складирование в штабели.
Применяется также конвейерно-щелевой способ добычи влажного торфа, с одновременным изготовлением торфобрикетов. После высушивания влажных брикетов непосредственно на карте, их собирают в бурты. Основные потребители фрезерного торфа — сельскохозяйственные предприятия, которые используют торф для компостирования с навозом, а также для подстилки на скотных дворах. Торф используется и для приготовления топливных торфобрикетов и различных торфогрунтов.
Дальнейшее использование выработанных торфяников зависит от типа выработки, мощности оставленного слоя торфа и его качества, водного режима и т.д. Оно должно проектироваться за несколько лет до завершения добычи торфа. Для сельскохозяйственного использования наиболее пригодны и экономически целесообразны выработанные фрезерные
29-04-2015, 00:39