CC BY
31
УДК 631.42:631.45:632.125+632.111.9+631.95
DOI: 10.24411/2587-6740-2018-12020
ВЛИЯНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЛОКАЛИЗАЦИИ ПОЖАРОВ НА ТОРФЯНЫХ ПОЧВАХ НА ИХ АГРОХИМИЧЕСКУЮ ХАРАКТЕРИСТИКУ
В.И. Титова, М.В. Дабахов, А.А. Ветчинников, В.М. Гордеев
ФГБОУ ВО «Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия», г. Нижний Новгород, Россия
Статья посвящена изучению влияния пожаров и мероприятий по их локализации на состояние верхнего слоя ранее мелиорированной аллювиаль-но-болотной иловато-торфяной почвы и характеристику ее почвенного профиля. При обследовании выявлено, что рельеф участка характеризуется крайней неоднородностью, что обусловлено разными условиями горения и временем, прошедшем с момента пожара. Наблюдаются депрессивные формы рельефа, образовавшиеся вследствие выгорания торфяного горизонта, причем во всех случаях на обследуемом участке наблюдается глубинная пирогенная деградация, то есть выгорание торфа до минерального слоя. Глубина падения гипсометрического уровня поверхности соответствует мощности сгоревшей толщи торфа и достигает 40-80 см. Существенный вклад в формирование поверхности территории внесли мероприятия, проводимые с целью локализации пожаров — в данном случае использовали окапывание очага канавами шириной около одного метра и глубиной до минерального слоя. На отдельных участках, наряду с золой, на поверхности присутствует темный, прокрашенный органическими соединениями слой мощностью 2-3 см, что может свидетельствовать о восстановлении естественных для болотных почв процессов почвообразования в депрессивных формах рельефа. Установлено, что прямое действие пирогенеза выражается в резком снижении содержания органического вещества (на 40% в сравнении с фоновой почвой) при некотором повышении содержания подвижных соединений фосфора и калия (относительно контроля — вдвое, но абсолютное содержание этих питательных элементов остается очень низким) и изменении рН среды в нейтральную область. В процессе сукцессии происходит постепенное накопление органического вещества, что приближает пирогенные почвы к характеристике фоновой торфяно-болотной почвы. Для восстановления плодородия верхнего слоя почвы и народно-хозяйственной ценности пирогенных почв необходимо проведение специальных мероприятий, реализуемых в рамках рекультивации деградированных земель.
Ключевые слова: торфяные почвы, пирогенез, агрохимическая характеристика, плодородие, техническая и биологическая рекультивация.
Введение
Аллювиально-болотные почвы — одна из наиболее своеобразных и наименее устойчивых групп почв гумидных ландшафтов. Они возникают в результате консервации в анаэробной субаквальной среде растений-торфоо-бразователей и их многовековой аккумуляции. Отличаясь высоким потенциальным плодородием, торфяные почвы интенсивно используются в сельскохозяйственном производстве. Вместе с тем после осушения они приобретают ряд неблагоприятных физических свойств и технологических особенностей, становясь экологически неустойчивыми. В них интенсивно минерализуется органическое вещество, они подвергаются ветровой эрозии, пожарам, что в конечном итоге приводит к потере плодородия и общей деградации торфяных почв.
Одной из основных проблем осушенных торфяных почв в последние десятилетия стали систематические пожары, охватывающие значительные территории в таежной и лесостепной зонах. При этом пожары на мелиорированных торфяных почвах, в отличие от пожаров на болотах с естественным режимом, часто сопровождаются полным выгоранием торфа до минерального дна. В результате на дневную поверхность выходит подстилающая торф толща сильно оглеенной породы. Площади таких пожарищ представляют собой территории экологического бедствия, поскольку при этом происходит тотальное нарушение почвенного покрова. Осушенные торфяные почвы в этом случае замещаются преимущественно минеральными пирогенными образованиями, отличающимися полной или частичной потерей плодородия. Для нормализации возвращения торфяных почв в хозяйственное использование необходимо проведение комплекса восстановительных мероприятий, те есть рекультивации.
Цель работы
Цель работы заключается в оценке мероприятий по ликвидации пожаров на осушенной торфяной почве на основные показатели плодородия и краткие рекомендации по рекультивации пирогенных почв.
Объект и методы исследований
Объект исследований расположен в Богородском районе Нижегородской области, территория которого относится к правобережному агропочвенному району, примыкающему с севера к р. Оке и р. Волге. Почвообразующими породами здесь практически повсеместно являются лессовидные суглинки. На всей территории агрорайона доминируют светло-серые лесные легкосуглинистые и среднесуглини-стые почвы, но в условиях избыточного увлажнения и при участии влаголюбивой растительности формируются болотные почвы, профиль которых представлен двумя горизонтами: торфяной (Т) и глеевый И. При этом слой торфа колеблется от 50 до 100 см и более [1].
Отбор проб проведен в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84 «Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа». Этот стандарт предназначен для контроля общего и локального загрязнения почв в районах воздействия промышленных, сельскохозяйственных, хозяйственно-бытовых и транспортных источников загрязнения, при оценке качественного состояния почв естественного и нарушенного сложения, а также при контроле состояния плодородного слоя, предназначенного для землевания малопродуктивных угодий.
Анализы почвенных проб выполнены в лабораториях кафедры агрохимии и агроэкологии Нижегородской ГСХА на сертифицированном оборудовании с использованием
МЕЖДУНАРОДНЫЙ
методов, рекомендованных ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова. При оценке полученных значений использовали градации, принятые в агрохимической практике [2].
Результаты исследований
Для характеристики профиля ненарушенных почв, имеющих распространение на исследуемом участке, был заложен почвенный разрез (рис. 1-3, табл. 1). Таким образом, почва относится к пойменным аллювиально-болот-ным и ее профиль является вполне типичным для данного типа почв. Минеральный глеевый горизонт начинается с глубины 63 см.
Осмотр участка, нарушенного вследствие пожаров, происходивших в течение последних лет (преимущественно в 2010-2012 гг.), а также мероприятий по их локализации показал следующее.
Торфяные почвы участка являются пиро-генно деградированными, так как произошло частичное или полное выгорание их органогенных горизонтов вследствие пожаров (рис. 4).
Территория, которая была подвержена пожару, полностью лишилась плодородного почвенного органогенного слоя мощностью 50-80 см. Поверхность пожарища занята многолетней злаковой растительностью, состояние которой заметно хуже бобово-злаковых трав, произрастающих на неповрежденной торфяной почве (рис. 5).
Поверхность выгоревшего торфяника покрыта слоем желто-охристой золы, легко развеваемой в сухом состоянии. Ее мощность колеблется от 1-2 до 10-16 см. Ниже обнаруживаются гидрофобные битумированные частицы торфа, которые образовались при его горении (рис. 6).
Выявлена неоднородность пирогенно деградированных почв на обследуемой терри- 23
ЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 2 (362) / 2018
тории, что обусловлено разными условиями горения и временем, прошедшем с момента пожара. Так, например, на отдельных участках выявлено, что наряду с золой на поверхности присутствует темный, прокрашенный органическими соединениями слой мощностью 2-3 см, что может свидетельствовать о восстановлении естественных для болотных почв процессов почвообразования в депрессивных формах рельефа (рис. 7).
Это происходит в местах, где при падении гипсометрического уровня поверхности на величину мощности сгоревшей толщи торфа,
Рис. 1. Ненарушенный профиль исследуемой почвы
территории подвергаются вторичному заболачиванию. Ниже расположен серый пепел и би-туминизированные частицы торфа, за которыми с глубины 20-25 см следует минеральный оглеенный горизонт.
Несмотря на различие характеристик пи-рогенных образований, можно констатировать, что во всех случаях на обследуемом участке наблюдается глубинная пирогенная деградация, то есть выгорание торфа до минерального слоя. Глубина горения торфяников ограничивается уровнем грунтовых вод (обычно характерно для природных болотных
Рис. 2. Верхняя часть профиля (торф)
Морфологическое описание почвенного разреза
почв с мощным слоем торфа), или подстилающим минеральным грунтом (для осушенных торфяников со слоем торфа менее 1 м). Именно последнее и наблюдалось на обследуемой территории. Возникающие при этом минеральные и торфяные вторичные деградированные продукты исходно полнопрофильных торфяных почв принято называть пирогенны-ми образованиями. При глубинном проявлении пирогенной деградации имеет место, как правило, практически полная потеря плодородия почвы. Это наиболее опасный вид пиро-генной деградации [3].
& щг ■ "Ш&Ш " ) LÉÊ0 $ f .
4 Я ' ¿¿ir^ v g 0
r
.. S®»«!?«
Рис. 3. Нижняя часть профиля (глеевый горизонт)
Таблица 1
Индекс Глубина, см Описание
Т пах 0-33 Хорошо разложившийся торф, буровато-черный, комковатый, рыхлый, корней много, влажноватый, граница ровная, переход заметный по цвету и сложению
Т 34-46 Торфяный горизонт, буровато-черный с сизым и при высыхании белесым оттенком, светлее предыдущего, бесструктурный, уплотненный, влажноватый, переход постепенный
В g 47-62 Переходный горизонт, цвет темно-бурый с сизым оттенком, интенсивно прокрашенный органическим веществом, к нижней части горизонта светлеет, при высыхании образуется белесый налет, бесструктурный, среднесуглинистый, плотнее предыдущего, корни единичные, влажный, переход заметный по цвету, граница волнисто-затечная
G 63-140 и ниже Глеевый горизонт, пестрый, на сизом фоне ржавые и черные пятна, бесструктурный, среднесуглинистый, уплотненный, влажный
Классификационное наименование: освоенная аллювиально-болотная иловато-торфяная почва на аллювиальных суглинках
Рис. 4. Поверхность пирогенно деградированной аллювиально-болотной Рис. 5. Поверхность пирогенно деградированной аллювиально-болотной
иловато-торфяной почвы иловато-торфяной почвы
24 -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 2 (362) / 2018 www.mshj.ru
Рис. 6. Битуминизированные частицы торфа
Рис. 7. Пирогенно деградированные торфяные почвы
В целом изучению состояния почв, подвергшихся воздействию пожаров, посвящено относительно небольшое количество публикаций. При этом в зарубежных исследованиях чаще всего отмечается их влияние на характер аккумуляции пирогенных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в почвах как депонирующих средах ландшафта [4-6]. Анализ российских публикаций [7-12] позволяет выявить основные тенденции изменения агрономических свойств торфяной почвы при ее сгорании.
Прежде всего, пирогенные образования приобретают специфические химические свойства. Так, в золе по сравнению с исходным торфом содержание подвижных форм практически всех макро- (Са, Мд, К, Mn, P и др.) и микроэлементов, а также тяжелых металлов №, Cd, Си и др.) становится высоким [8-13]. Резко снижается содержание органического вещества [14, 15]. Значения рН поверхностного слоя непосредственно после пожара являются сильнощелочными — 10,5-11,6 [16], что обусловлено высокой концентрацией в золе углекислого калия (поташа). После паводка и промывки атмосферными осадками значения рН золы снижаются до 8,0-8,5. Эти величины связаны с повышенным содержанием углекислых солей щелочноземельных металлов в золе. В результате естественного элювиирования, а также развития эрозионных процессов из пирогенных образований интенсивно вымываются химические элементы. Данный процесс приводит к резкому обеднению верхнего слоя питательными веществами. Так, например, установлено, что только за один год, следующий за пожаром, содержание Са, Mg, ^ Mn и других элементов в золе снижается на 30-40% [3]. При таких потерях уже через 2-3 года нехватка калия для растений становится критической. В отличие от исход-
ных торфяных почв пирогенные образования характеризуются ухудшением физических свойств [17]. Величины их набухания уменьшаются почти в 4 раза. Гидрофизические свойства пирогенных образований приближаются к свойствам минеральных песчаных субстратов.
В пирогенных образованиях установлено снижение ферментативной активности и эмиссии СО2 по сравнению с исходными торфяными почвами, а также значительное уменьшение разнообразия и численности почвенной флоры и фауны [18].
Результаты анализа почвенных проб верхнего слоя фоновой и подверженной пирогене-зу аллювиально-болотной иловато-торфяной почвы (0-25 см) в год воздействия (2012 г.), а также мониторинга пирогенно деградированной торфяной почвы через год (2013 г.) и еще через 3 года (2017 г.) приведены в таблице 2.
Анализ агрохимических свойств верхнего слоя освоенной аллювиально-болотной иловато-торфяной почвы, показал, что почва характеризуется высоким содержанием органического вещества, близкой кнейтральной реакцией среды, очень низким содержанием подвижных соединений фосфора и калия. Установлено, что в торфяной почве сразу после пожаров резко снижается содержание органического вещества при некотором увеличении содержания подвижных соединений фосфора и калия (относительно контроля — вдвое, но абсолютное содержание этих питательных элементов остается очень низким), а также наблюдается нейтрализация среды. Уже через год обеспеченность почвы фосфором и калием снижается, а реакция среды стабилизируется. Дальнейшее содержание торфяной почвы в стадии естественного хода сукцессионных процессов приводит к накоплению органического вещества, что прибли-
Агрохимическая характеристика исследуемых образцов
Год отбора образца Органическое вещество рНка Р2О5 К2О
% ед. %* мг/кг %* мг/кг %*
2012 - фон 16,8 - 5,6 - 12 - 19 -
2012 — пирогенез 10,0 -41 6,3 +13 18 +50 30 +58
2013 — пирогенез 10,4 -38 6,5 +16 14 +17 27 +42
2017 — пирогенез 13,2 -21 6,5 +16 11 -8 25 +32
' Изменение показателя в сравнении с фоновой почвой.
жает их к характеристике фоновой аллювиаль-но-болотной иловато-торфяной почвы.
В таких условиях для снижения негативного воздействия последствий торфяных пожаров на окружающую среду, а также для восстановления верхнего плодородного слоя почвы [3, 19 и др.] необходимо проведение специальных мероприятий, реализуемых в рамках рекультивации деградированных земель, причем с обязательным и качественным выполнением ее технического этапа.
Ранее выполненный осмотр нарушенной территории показал, что рельеф участка характеризуется крайней неоднородностью. Наблюдаются депрессивные формы рельефа, образовавшиеся вследствие выгорания торфяного горизонта. Глубина падения гипсометрического уровня поверхности соответствует мощности сгоревшей толщи торфа и достигает 40-80 см. Кроме этого, существенный вклад в формирование поверхности территории внесли мероприятия, проводимые с целью локализации пожаров.
Поскольку тушение торфяных пожаров водой неэффективно (горение торфяной залежи отличается устойчивостью к воде за счет гидрофобности битумированных частиц, при этом влага уходит в грунтовые воды мимо частиц торфа), одним из основных мероприятий для локализации и тушения подземного пожара торфа является окапывание очага канавами шириной около одного метра и глубиной до минерального слоя. Именно это и производилось на исследуемом участке, вследствие чего наряду с канавами наблюдаются повышения, образованные из торфа, изъятого из канав (рис. 8, 9).
Имеющийся на участке рельеф делает необходимым проведение планировки поверхности. Для этого на участках с большим перепадом высот возможна срезка торфа с повышенных участков поверхности и засыпка его в пониженные.
Данный метод имеет ограничения — не допускается срезка торфяного горизонта более чем наполовину мощности этого слоя. При малой мощности торфяного горизонта и больших различиях в физических свойствах верхнего и подпахотного горизонтов следует проводить особый вид планировки: с предварительной срезкой и буртованием торфяного горизонта, затем выравниванием поверхности с равномерным распределением ранее срезанной почвенной массы по поверхности.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 2 (362) / 2018
Таблица 2
Рис. 8. Рельеф участка пирогенно деградированной торфяной почвы
Рис. 9. Рельеф участка пирогенно деградированной торфяной почвы
Учитывая, что собственно торфяной горизонт на ненарушенной части участка местами не достигает и 50 см (табл. 1), метод «срезки — засыпки» в ряде случаев может приводить к уменьшению его мощности более чем наполовину. В связи с этим целесообразно провести предварительное удаление торфяного слоя, временное его складирование и последующее равномерное распределение по рекультивируемой поверхности. Предварительную срезку торфяного слоя следует проводить выборочно (только на участках со значительными перепадами высот).
При разработке способов биологической рекультивации территорий, занятых пироген-ными образованиями, необходимо учитывать последующее направление их использования: в качестве потенциальных луговых угодий (экстенсивное использование) или для выращивания высокоценных, например, овощных культур (интенсивное использование).
При экстенсивном использовании может быть достаточным следующий комплекс работ: внесение минеральных удобрений (по 60 кг действующего вещества азота, фосфора и калия); вспашка и боронование; залужение многолетними злаковыми травами (посев трав может производиться беспокровно с увеличенной нормой высева или под покров злаковой культуры).
При планировании последующего интенсивного использования торфяных почв система биологической рекультивации должна включать: внесение органических удобрений (навоз КРС) в дозе 100 т/га; внесение минеральных удобрений в дозе по ЫРК 30-80-80 кг/га соответственно; вспашку, дискование и выравнивание поверхности длиннобазовым планировщиком; посев сидеральной культуры, ее культивирование и последующее использование в качестве зеленого удобрения; посев основной культуры.
При этом на завершающем этапе биологической рекультивации по интенсивному типу необходимо предусмотреть контроль хода восстановления свойств деградированной торфяной почвы с определением содержания органического вещества, доступных форм элементов питания, физико-химических и водно-физических свойств. В случае выявления неблагоприятных характеристик потребуется повторное проведение комплекса мероприятий, скорректированных в соответствии с фактическими свойствами рекультивируемой почвы.
Важнейшим направлением восстановления пирогенных образований и использования торфяных почв является предотвращение возникновения на них пожаров. Известно, что причиной пожаров на торфяных почвах являются антропогенный фактор, удары молний, а также самовозгорание, то есть его воспламенение из-за окисления кислородом воздуха. При этом приток тепла извне не обязателен. В процессе самовозгорания могут участвовать микроорганизмы, продукты жизнедеятельности которых накапливаются в анаэробных условиях и приводят к постепенному прогреванию массы торфа до 60-65°С. При последующем повышении температуры торф превращается в полукокс, склонный к спонтанному самовозгоранию под действием кислорода воздуха. Однако при этом следует помнить, что торф может самовозгораться, если его влажность опускается ниже уровня 40% (в период массовых пожаров 2010-2012 гг. влажность торфа оценивалась в 28-30%). Все выше-отмеченное позволяет констатировать, что за процессами самовозгорания торфа необходим постоянный контроль.
Заключение
В процессе полевого обследования установлено, что почва участка — освоенная ал-лювиально-болотная иловато-торфяная на аллювиальных суглинках, пирогенно деградированная при пожарах 2010-2012 гг. и проведении мероприятий по их локализации. Воздействие пирогенеза привело к резкому снижению содержания органического вещества (на 40% в сравнении с фоновой почвой) при значительном относительном увеличении содержания подвижных соединений фосфора и калия (более чем на 50% по отношению к фону, при том что абсолютное их содержание остается очень низким) и нейтрализации среды. В процессе сукцессии происходит постепенное накопление органического вещества, что приближает пирогенные почвы к характеристике фоновой аллювиально-болотной иловато-торфяной почвы. Для восстановления плодородия верхнего слоя почвы и народнохозяйственной ценности болотно-торфяных почв необходимо проведение специальных мероприятий, реализуемых в рамках рекультивации деградированных земель, причем с обязательным и качественным выполнением ее технического этапа. Технология биологи-
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 2 (362) / 2018
ческой рекультивации почв будет зависеть от планируемого дальнейшего целевого использования участка.
Литература
1. Почвы Горьковской области / под ред. Б.А. Никитина. Горький: Волго-Вятское книжное изд-во, 1978. 192 с.
2. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия земель сельскохозяйственного назначения. М.: ВНИИА, 2003. 195 с.
3. Зайдельман Ф.Р., Шваров А.П. Пирогенная и гидротермическая деградация торфяных почв, их агроэкология, песчаные культуры земледелия, рекультивация. М.: Изд-во МГУ, 2002. 168 с.
4. Maioli O.L., Knoppers B.A., Azevedo D.A. Sources, distribution and variability of hydrocarbons in total atmospheric suspended particulates of two Brazilian areas influenced by sugarcane burning. J. Atmos. Chem. 2009. Vol. 64. Pp. 159-178.
5. Vergnoux A., Malleret L., Asia L., Doumenq P., Theraulaz F. Impact of forest fires on PAH level and distribution in soils. Environmental Research. 2011. Vol. 111. Pp. 193-198.
6. Dymov A.A., Gabov D.N. Pyrogenic alterations of Podzols at the North-east European part of Russia: Morphology, carbon pools, PAH content. Geoderma. 2015. Vol. 241-242. Pp. 230-237.
7. Габбасова И.М., Сулейманов P.P. Пирогенная деградация и рекультивация осушенных торфяных почв: тезисы докладов Всероссийской конференции «Гидроморфные почвы — генезис, мелиорация, использование». М.: МГУ, 2002. С. 50.
8. Зайдельман Ф.Р., Банников М.В., Шваров А.П. Структура и экологическая оценка пирогенных образований на сгоревших осушенных торфяных почвах // Вестник Московского университета. Сер. 17. Почвоведение. 1998. № 2. С. 26-31.
9. Зайдельман Ф.Р., Банников М.В., Шваров А.П. Пирогенные образования на месте осушенных сгоревших почв — свойства и плодородие // Почвоведение. 1999. № 9. С. 1150-1159.
10. Зайдельман Ф.Р., Банников М.В., Шваров А.П. Последствия пожаров на осушенных торфяных почвах // Мелиорация и водное хозяйство. 2001. № 2. С. 40-44.
11. Романов С.В. Эколого-гидротермическая оценка пирогенно измененных торфяных и дерново-пирогенных почв выработанных торфяных месторождений: дис. ... канд. биол. наук: 06.01.03. М., 2007. 127 с.
12. Горбунова Ю.С., Девятова Т.А., Григорьевская А.Я. Влияние пожаров на почвенный и растительный покров лесов центра Русской равнины // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. А. Химия. Биология. Фармация. 2014. № 4. С. 52-56.
13. Голощапова Ю.Ю., Калиненко Н.А. Влияние пожара на органическое вещество темно-серых лесных почв // Омский научный вестник. 2012. № 1 (108). С. 217-220.
14. Бадмажапова И.А., Гынинова А.Б., Гончи-ков Б.Н. Изменение химических свойств осушенных
www.mshj.ru
торфяных почв под влиянием огневого фактора // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2014. № 5. С. 50-55.
15. Пуртова Л.Н., Костенков Н.М., Брянин С.В. Влияние лесных пожаров на гумусово-энергетическое состояние буроземов Приамурья // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2012. № 5. С. 121-124.
16. Горбунова Ю.С. Трансформация состава и свойств почв лесостепи под влиянием лесных пожаров: автореф. дис. ... канд. биол. наук, 2013. 24 с.
17. Коган Р.М., Панина О.Ю. Исследование влияния лесных пожаров на почвы широколиственных лесов (на примере Еврейской автономной области) // Региональные проблемы. 2010. Том 13. № 1. С. 67-70.
18. Морозова Д.И. Пирогенные образования и пирогенно измененные торфяные почвы — свойства, продуктивность, эволюция и особенности минералогии: дис. ... канд. биол. наук: 06.01.03. М., 2006. 174 с.
19. Kuntze H. Prozesse der Bodenentwicklung auf Sandmischkulturen. Berichte der Sektion der DGMT. Hannover, 1987. Bd. 17. Pp. 294-297.
Об авторах:
Титова Вера Ивановна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующая кафедрой агрохимии и агроэкологии, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0003-0962-5309, titovavi@yandex.ru
Дабахов Максим Владимирович, доктор биологических наук, доцент,
старший научный сотрудник, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0002-0480-1521, mvd1969@yandex.ru
Ветчинников Александр Александрович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, доцент кафедры агрохимии и агроэкологии, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0002-5533-2526, vetchinnikov@rambler.ru
Гордеев Владимир Михайлович, аспирант кафедры агрохимии и агроэкологии, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0002-7041-3447, gordeeff1986@yandex.ru
THE INFLUENCE OF FIRE ISOLATION MEASURES IN PEATY SOILS ON THEIR AGROCHEMICAL CHARACTERIZATION
V.I. Titova, M.V. Dabakhov, A.A. Vetchinikov, V.M. Gordeev
Nizhny Novgorod state agricultural academy, Nizhny Novgorod, Russia
The article Is devoted to the study of the Influence of conflagrations and fire isolation measures on Improved bog alluvial muddy peaty topsoil state and on the soil profile characterizing. The examination revealed, that the relief of the site is characterized by extreme heterogeneity, which is due to different burning conditions and time that has passed since the fire. Depressive forms of relief are observed, which were formed due to the burning out of the peat horizon, and in all cases deep pyrogenic degradation is observed on the site under investigation, that is, the burning of peat to mineral layers. The depth of incidence of the hypsometric level of the surface corresponds to the thickness of the burnt peat thickness and reaches 40-80 cm. An important contribution to the formation of the surface of the territory was made by events, conducted to localize fires — in this case, the creation of ditches around a fire with a width of about one meter and depth to the mineral layer. In some areas, along with ash, on the surface there is a dark layer, dyed with organic compounds, with a thickness of 2-3 cm, which can be evidence of the restoration of soil-forming processes natural for bog soils in depressive forms of relief. It's revealed that the pyrogenesis direct influence consists in abrupt decrease of organic substance content (by 40% in comparison with background soil) though there is a little increase of potassium and phosphor movable joint content (twice more relative to the reference value but the absolute level of these nutrient elements keeps low) and in the pH medium change to the neutral zone. The gradual accumulation of organic substance takes place during the succession and it approaches pyrogenic soils to the characterization of peaty bog background soils. It's necessary to take special measures realized within the framework of disturbed soils recultivation for the restoring of topsoil fertility and of pyrogenic soils economic value. Keywords: peaty soils, pyrogenesis, agrochemical characterization, fertility, technical and biological recultivation.
References
1. The soils of Gorky region. B.A.Nikitin et al. Gorky: knijnoye Vola-Vyatsk book edition) 1978. 192 p.
2. Methodological instructive regulations for fertility lands of agricultural designation complex monitoring. Moscow: VNIIA, 2003. 195 p.
3. Zajdelman F.R., Shvarov A.P. Fire-induced and hydrothermal degradation of peaty soils, their agroecology, sand cultures, recultivation. Moscow: Edition of MSU, 2002. 168 p.
4. Maioli O.L., Knoppers B.A., Azevedo D.A. Sources, distribution and variability of hydrocarbons in total atmospheric suspended particulates of two Brazilian areas influenced by sugarcane burning. J. Atmos. Chem. 2009. Vol. 64. Pp. 159-178.
5. Vergnoux A., Malleret L., Asia L., Doumenq P., Theraulaz F. Impact of forest fires on PAH level and distribution in soils. Environmental Research. 2011. Vol. 111. Pp. 193-198.
6. Dymov A.A., Gabov D.N. Pyrogenic alterations of Podzols at the North-east European part of Russia: Morphology, carbon pools, PAH content. Geoderma. 2015. Vol. 241-242. Pp. 230-237.
7. Gabbasova I.M., Sulejmanoff R.R. Pyrogenic degradation and recultivation of drain peaty soils: abstracts of papers the Russia-wide international conference hydro-
morphous soils: genesis, melioration, use. Moscow: MSU, 2002. P. 50.
8. Zajdelman F.R., Bannikov M.V., Shvarov A.P. Structure and ecological examination of pyrogenic soil formations on burnt drained peaty soils. Vestnik Moskovskogo universiteta = MSU bulletin. Ser. 17. Soil science. 1998. No. 2. Pp. 26-31.
9. Zajdelman F.R., Bannikov M.V., Shvarov A.P. Pyro-genic soil formations in place of burnt drained soils — properties and fertility. Pochvovedenie = Soil science. 1999. No. 9. Pp. 1150-1159.
10. Zajdelman F.R., Bannikov M.V., Shvarov A.P. The consequences of conflagrations on drained peaty soils. Melioratsiya i vodnoe khozyajstvo = Melioration and water industry. 2001. No. 2. Pp. 40-44.
11. RomanovS.V. Ecological hydrothermaly examination of pyrogenic changed peaty soils and sod pyrogenic soils on used peat deposits: candidate's thesis: 06.01.03. Moscow, 2007. 127 p.
12. Gorbunova Yu.S., Devyatova T.A., Grigorevskaya AYa. The influence of conflagrations on soil covering and plant formation of Russian Plain Center forests. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta = Voronezh state university bulletin. Series A. Chemistry. Biology. Pharmacy. 2014. No. 4. Pp. 52-56.
13. GoloschapovaYu.Yu.,KalinenkoN.A. Conflagration influence on organic matter of dark gray forest soils. Om-
skij nauchnyj vestnik = Omsk scientific bulletin. 2012. No. 1 (108). Pp. 217-220.
14. Badmazhapova I.A., Gyninova A.B., Gonchikov B.N. Chemical properties change of drained peaty soils on the fire factor influence. Vestnik Krasnoyarskogo gosudarst-vennogo agrarnogo universiteta = Bulletin of Krasnoyarsk state agrarian university. 2014. No. 5. Pp. 50-55.
15. Purtova L.N., Kostenkov N.M., Bryanin S.V. The forest fires influence on humous energy state of TransAmur Territory brown soils. Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Bulletin of Krasnoyarsk state agrarian university. 2012. No. 5. Pp. 121-124.
16. Gorbunova Yu.S. The composition and property transformation of forest-steppe soils under the forest fires influence: candidate's thesis, 2013. 24 p.
17. Kogan R.M., Panina O.Yu. The research of forest fires influence on broad-leaved forest soils (exemplified by Jewish Autonomous Oblast). Regionalnye problem = Regional problems. 2010. Vol. 13. No. 1. Pp. 67-70.
18. Morozova D.I. Pyrogenic soil formations and pyrogenic changed peatysoils: properties, productivity, evolution and mineralogy particularities. candidate's thesis: 06.01.03. Moscow, 2006. 174 p.
19. Kuntze H. Prozesse der Bodenentwicklung auf Sandmischkulturen. Berichte der Sektion der DGMT. Hannover, 1987. Bd. 17. Pp. 294-297.
About the authors:
Vera I. Titova, doctor of agricultural sciences, professor, head of the department of agrochemistry and agroecology, ORCID: http://orcid.org/0000-0003-0962-5309, titovavi@yandex.ru
Maxim V. Dabakhov, doctor of biological sciences, associate professor,
senior researcher fellow, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-0480-1521, mvd1969@yandex.ru
Alexander A. Vetchinikov, candidate of agricultural sciences, associate professor,
associate professor of the department of agrochemistry and agroecology, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-5533-2526, vetchinnikov@rambler.ru
Vladimir M. Gordeev, graduate student of the department of agrochemistry and agroecology, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7041-3447, gordeeff1986@yandex.ru
vetchinnikov@rambler.ru
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ №2 (362)/2018
