Торф и сапропель. Паралическое и лимническое торфонакопление

Торф. Органическое вещество торф состоит из растительных остатков, претерпевших различную степень разложения. Перегной (гумус) придаёт торфу тёмную окраску. Относительное содержание в общей массе торфа продуктов распада растительных тканей, утративших клеточную структуру, называют степенью разложения торфа. Различают торф слаборазложившийся (до 20%), среднеразложившийся (20-35%) и сильноразложившийся (свыше 35%). По условиям образования и свойствам торф подразделяют на верховой, переходный и низинный.

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

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

Образование торфа. Торф - предшественник генетического ряда углей (по мнению ряда учёных). Место образования торфа - торфяные болота, встречающиеся как в долинах рек (поймы, террасы), так и на водоразделах.

Происхождение торфа связано с накоплением остатков отмершей растительности, надземные органы которой гумифицируются и минерализуются в поверхностном аэрируемом слое болота, называемом торфогенным горизонтом, почвенными беспозвоночными животными, бактериями и грибами. Подземные органы, находящиеся в анаэробной среде, консервируются в ней и образуют структурную (волокнистую) часть торфа. Интенсивность распада растений-торфообразователей в торфогенном слое зависит от вида растения, обводнённости, кислотности и температуры среды, от состава поступающих минеральных веществ. Несмотря на ежегодный прирост отмершей органической массы, торфогенный горизонт не прекращает своего существования, являясь природной «фабрикой» торфообразования. Поскольку на торфяных месторождениях произрастает много видов растений, образующих характерные сочетания (болотные фитоценозы), и условия среды их произрастания отличаются по минерализации, обводнённости, реакции среды, сформировавшийся торф на разных участках торфяных болот обладает различными свойствами.

Известен так называемый погребённый торф, который отложился в периоды между оледенениями или оказался перекрытым рыхлыми отложениями разной мощности в результате изменения базиса эрозии. Возраст погребённого торфа исчисляется десятками тысячелетий; в отличие от современного, погребённый торф характеризуется меньшей влажностью.

Классификация торфа. В соответствии с составом исходного растительного материала, условиями образования торфа и его физико-химическими свойствами торф относят к одному из 3 типов: верховому, переходному и низинному. Каждый тип по содержанию в торфе древесных остатков подразделяется на три подтипа: лесной, лесотопяной и топяной. Торф разных подтипов отличается по степени разложения. Торф лесного подтипа имеет высокую степень разложения (иногда до 80%), у топяного торфа - минимальная степень разложения; лесотопяной торф занимает промежуточное положение. Подтипы торфа делятся на группы, состоящие из 4-8 видов (табл. 1). Вид - первичная таксономическая единица классификации торфа. Он отражает исходную растительную группировку и первичные условия образования торфа, характеризуется определённым сочетанием доминирующих остатков отдельных видов растений (а также характерных остатков). Пластообразующими видами торфа называют совокупность нескольких первичных видов торфа, мало отличающихся друг от друга по своим свойствам и образующих большие горизонтально залегающие однородные слои. Отложения пластообразующих видов той или иной протяжённости и мощности (толщины), закономерно сменяющиеся в определённой последовательности, образуют торфяную залежь. На характер строения залежи определённой климатической зоны влияют геоморфологические, геологические, гидрогеологические, гидрологические условия каждого конкретного участка болота. В зависимости от сочетания отдельных видов торфов по глубине торфяной залежи последние подразделяются на типы. В промышленной классификации торфяных залежей выделяются 4 типа: низинный, переходный, верховой и смешанный. Первичная единица классификации - вид торфяной залежи.

Табл. 1. - Классификация видов торфа.

Торфяные месторождения - промышленные скопления торфа, четко ограниченные территориально и не связанные с др. скоплениями. Размер площади, занимаемой торфяными месторождениями и болотами в мире, составляет около 350 млн. га, из них около 100 млн. га имеет промышленное значение. На территории Западной Европы расположен 51 млн. га, Азии - свыше 100 млн. га, Северной Америки - свыше 18 млн. га.

Сапропель — это отложения пресноводных водоемов, состоящие из органического вещества и минеральных примесей, формирующиеся в результате длительных природных процессов из остатков населяющих водоём растительных и животных организмов. Как удобрение сапропель известен давно: его применяли для улучшения огородных земель ещё в прошлом веке.

Сапропель, или ил пресноводных водоемов, - это "современные" геологические отложения, исходным материалом которых являются водные растения и животные остатки в совокупности с привнесенными с суши обрывками тканей высших растений, пыльцой, песком, глиной, а также растворами различных минеральных веществ.

Сапропель состоит из минеральной и органической частей. Минеральная образовалась в результате выпадения из водных растворов элементов зольной пищи биомассы, глины, песка, и т.д. Органическая - в результате анаэробного биохимического разложения биомассы и ее последующего ресинтеза микроорганизмами.

Сапропель богат органическими веществами, содержит азот, фосфор, калий, магний, кальций. В нем целый набор ценнейших микроэлементов — медь, марганец, цинк, железо, молибден и др. Особую ценность сапропелю придают витамины Bia, Д, С, Р, биостимуляторы, антибиотики.

Основные свойства

· Благоприятная для растений нейтральная или слабокислая реакция среды рН=5,5—6,0.

· Высокое содержание природного гумуса.

· Высокая емкость поглощения.

· Весь содержащийся азот представлен в органических соединениях.

· Постепенное усвоение элементов питания, что исключает перекорм растений и снижает нитратонакопление.

· Срок действия после одноразового внесения в почву составляет более 10 лет.

Сапропель может использоваться как:

· основное удобрение на любых почвах при выращивании практически всех культур;

· компонент для приготовления питательных смесей;

· мелиорант на песках, суходолах, закочкаренных и переувлажненных участках.

В состав органической части сапропеля входят гуминовые кислоты, фульвокислоты, аминокислоты, негидролизуемый остаток, гемицеллюлоза, а также водорастворимые вещества.

В состав минеральной части, кроме указанных в таблице макроэлементов, входят и микроэлементы (марганец, железо, медь, бор и др.).