CC BY
94
___________________________Агрономия
ГРУППОВОЙ СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ТОРФОВ
НИЗИННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
И. В. ГРЕХОВА,
доктор биологических наук, профессор, 625003 тюмень, ул. республики, д. 7;
f J У f 1' г> тел. 89129248513;
Тюменская государственная сельскохозяйственная академия e-mai|: greh°va-mst°[email protected]
Положительная рецензия представлена М. Ю. Карпухиным, кандидатом сельскохозяйственных наук, доцентом, заведующим кафедрой овощеводства и плодоводства Уральской государственной сельскохозяйственной академии.
Ключевые слова: низинный торф, органическое вещество, групповой состав, гуминовые кислоты. Keywords: low-lying peat, organic substance, group structure, humic acids.
В Тюменской области в среднем около 15 % площади занято торфяными месторождениями, преобладают месторождения верхового типа, запасы торфа на которых составляют 71 %, на переходных месторождениях — 11 %, на низинных — 18 % [2]. На юге области преобладают торфяные месторождения низинного типа, а на севере — верхового. Природа и состав торфов очень многообразны. Рациональное использование торфа должно основываться на глубоком знании его природы, закономерностей проявления физико-химических, агрохимических, биологических и других свойств.
Основная масса торфа представлена органическим веществом, и многие авторы связывают с ним эффективность действия торфа как удобрения.
Цель и методика исследований.
Целью исследований было изучение качества низинного торфа месторождений Тарманское и Боровое, расположенных в сельскохозяйственной зоне Тюменской области.
Нами обследовано 49 карт на месторождении Тарманское и 42 карты на месторождении Боровое. Запасы торфа в промышленной залежи в расчете на 55 %-ю влажность составляют соответственно 20782 и 3299 тыс. т [4]. Оба месторождения относятся к низинному типу, но несколько отличаются по гидрогеологическим условиям, что определяет некоторое различие по видовому составу и степени разложения.
Отбор образцов торфа для исследований осуществлялся общепринятыми способами на эксплуатационных участках залежи, выделенных в соответствии с паспортизацией полей. Глубина взятия соответствовала планируемой сезонной выработке и не превышала 50 см по всем картам поля.
Определение группового состава органического вещества при оценке качества торфов является исключительно важным анализом. Для этих целей был использован широко известный метод Института торфа.
Результаты исследований.
Групповой состав органического вещества торфов включает битумы, водорастворимые и легкогидролизуемые, гидролизуемые соединения, гуминовые и фульвокислоты, трудногидролизуемые соединения и негидролизуемый остаток.
По методике Института торфа под термином «битумы» понимается совокупность веществ, извлекаемых спирто-бензолом (1 : 1), в состав которых входят воск, смолы, липиды и сопутствующие им соединения. Все они в той или иной мере обладают связующими свойствами и гидрофобностью, поэтому величина содержания битумов в торфе имеет существенное значение для его оценки в качестве сырья при изготовлении торфяных удобрений. Количество их может колебаться в пределах 1,2-17,7 %. В торфах месторождения Тарманское содержание битумов колеблется от 2 до 8 %, Боровое — от 2 до 12 %. Однако наиболее часто оно составляет 4-5 % и 5-7 % соответственно и не обнаруживает связи с ботаническим составом и степенью разложения торфа. В торфах типичных видов центральной части Западной Сибири содержание битумов в основном 3-4 % [1], в изучаемых торфах более высокое — 4-7 %. В торфах Западной Сибири низинный торф с повышенным выходом битумов (более 5 %) встречается редко, в торфах Зауралья такой выход битумов наблюдается у 70 % образцов. Для практических целей целесообразно использовать торфы с содержанием битумов более 4 %, которые достаточно широко представлены на обоих исследованных месторождениях.
В водорастворимые и легкогидролизуемые вещества входят различные органические соединения: пентозы, уроновые кислоты, гексозы, содержание их может варьировать от 6,9 до 63 % [5]. Использованная схема анализа предполагает раздельное определение веществ гидролизуемых водой при температуре 100°С и 2 % соляной кислотой. Результаты проведенной работы показали, что наиболее лабильная часть гидролизуемых соединений, представленная группой
14
www. m-avu. narod. ru
веществ, растворимых в горячей воде, во всех торфах составляет небольшую долю. Обычно количество водорастворимых веществ не превышает 3-4 %. В торфах центральной части Западной Сибири содержание этих веществ аналогичное [1]. Только в образцах древесно-травяного и древесно-гипнового торфов с месторождения Боровое содержание этой группы веществ превышает 5 %. В составе водорастворимых веществ практически не обнаруживаются редуцирующие вещества.
Содержание в изученных торфах веществ гидролизуемых 2 % НС1 достаточно высокое. Оно колеблется в пределах от 18 до 39 %. В среднем на месторождении Боровое содержание гидролизуемых веществ составляет 26,3 %, Тарманское — 27,2 %. Существенных отличий с составом торфов центральной части Западной Сибири не обнаруживается, среднее содержание там 30 % [1]. Определенной зависимости содержания легкогидролизуемых соединений от ботанического вида торфа и степени разложения не наблюдается. По-видимому, гидролизуемые кислоты вещества представлены преимущественно лабильными углеводами. Количество гемицеллюлоз в их составе нередко достигает 30-50 %. Меньшее количество редуцирующих веществ отмечается в торфах месторождения Боровое — в среднем 8,2 %, на Тарманском — 12,7 %.
Подвергаясь микробиологической атаке, группа легкогидролизуемых соединений относительно быстро разлагается. Поэтому при внесении такого торфа в почву накопление стабильного органического вещества протекает недостаточно эффективно. Исходя из этого, можно считать, что в качестве сырья для восстановления органического вещества почвы более предпочтительны торфы месторождения Боровое, содержащие меньшее количество гемицеллюлоз.
Гуминовые и фульвокислоты представляют собой наиболее специфическую часть соединений торфа, обычно 30-40 %, но на их долю может приходиться и до 70 % органической части торфа [5]. При сельскохозяйственном использовании они играют первостепенную роль, т. к. обусловливают многие своеобразные свойства торфяного сырья. Это прежде всего устойчивость к биохимическому разрушению, способность к закреплению на почвенных минералах и к созданию высокой буферности почвы. При изучении действия торфа как удобрения мало внимания уделяется стимулирующему влиянию гуминовых веществ на растения. Применение торфа как источника гуминовых кислот более рациональный путь использования торфяных залежей.
___________________Агрономия
В настоящей работе прямым путем определялось только содержание гуминовых кислот (ГК). Фульвокислоты (ФК) вычислялись лишь по разности. Максимальное количество ГК на месторождениях Тарманское и Боровое содержится соответственно в тростниково-гипновом торфе со степенью разложения 35 % и осоково-вахтовом со степенью разложения 45 % — 41,0 и 46,9 %.
В работе [1] максимальное содержание ГК отмечено в древесно-осоковом и осоковом торфе — 37-38 %. Среднее содержание ГК и ФК в торфах центральной части Западной Сибири составляет 32 и 15 % [1], в торфах, обследованных нами, — 32 и 21 %. Торфы Зауралья отличаются более высоким содержанием фульвокислот.
Суммарное содержание гумусовых веществ составляет приблизительно половину от массы всей органической части сухого торфа. При этом соотношение между содержанием гуминовых и фульвокислот колеблется в широких пределах. В торфах месторождения Тарманское соотношение ГК: ФК во всех видах, кроме гипнового, больше единицы, среднее значение — 1,7. В гип-новом это соотношение составило 0,6. И больше двух только в тростниково-гипновом — 2,7. На месторождении Боровое в 4-х видах (древесно-трявяном, древесно-гипновом, тростниково-осоковом, осоково-гипновом) соотношение ГК: ФК составляет от 1,3 до 1,8, в 5 видах (гипново-осо-ковом, осоковом, осоково-тростниковом, осоково-вахтовом, осоково-шейхцериевом) — больше 2 (от 2,1 до 3,5). В 4 видах торфа соотношение меньше единицы — шейхцериево-осоковый, шейхцериево-вахтовый, древесно-трявяной, тростниковый, среднее значение — 0,5. И по соотношению гуминовых и фульвокислот более выравненны торфы месторождения Тарманское, на Боровом больший размах колебаний.
Торфы травяно-моховой и травяной групп содержат наибольшее количество ГК — 34,3 и 33,1 %, древесно-травяные занимают среднее положение — 29,6 %, меньше всего этих кислот в торфе моховом и древесно-моховом — 24,4 и 22,4 % соответственно. По содержанию фульво-кислот картина иная. Больше всего их содержится в торфах моховой группы — 26,4 %, меньше в древесно-травяном, травяном и травяно-моховом — 22,6; 20,0; 19,0 % соответственно. И самое низкое количество ФК в древесно-моховом торфе — 14,6 %. По соотношению ГК: ФК все торфы можно объединить в три группы: травяные и травяно-моховые (1,7—1,8), древесно-трявяные и древесно-моховые (1,4-1,5), моховые (0,9).
Л. И. Инишевой [3] установлено, что с увеличением степени разложения в тор-
№№№. т-Э¥и. ПЭГОб. Ги
15
фах количество углеводов уменьшается, а ГК увеличивается. Такая закономерность нами установлена только в торфах месторождения Тарманское, корреляция между ГК и степенью разложения высокая (г = 0,86), зависимость гидролизуемых соединений от степени разложения средняя (г = -0,45).
В торфах Борового с увеличением степени разложения содержание ГК уменьшается (г = -0,47). Это связано с более высокой величиной степени разложения.
Соединения трудногидролизуемые кислотами представлены в торфе в значительной мере целлюлозой (г = 0,82). Содержание целлюлозы может изменяться от 0,2 до 20 % [5]. В исследованных торфах содержание этой группы веществ обычно не превышает 3-4 % и не обнаруживает определенной связи с другими компонентами торфа. Торф при одинаковом ботаническом составе [3] с увеличением степени разложения содержит меньше трудногидролизуемых соединений. В наших исследованиях такая закономерность встречается только в половине рассмотренных образцов одинакового вида торфа, корреляция средняя (г = -0,64 — Тарманское,
г = -0,34 — Боровое).
В торфах Томской области [3] низкое содержание трудногидролизуемых веществ отмечается в торфах обогащенных древесными остатками, высокое — с преобладанием доли мха. В исследованных торфах Тюменской области повышенное количество этой группы веществ также отмечается в торфах с высоким процентом содержания мха (3,1 %). Низкое содержание трудногидролизуемых веществ содержится только в половине образцов с остатками древесины (1,7 %), в остальных образцах — высокое (3,8 %). Со степенью разложения связи нет. В среднем содержание группы трудногидролизуемых веществ в торфах с остатками древесины составляет 2,8 %, почти одинаковое с травяной группой — 2,7 %. Содержание указанной груп-
__________________Агрономия
пы веществ менее 2 % в травяной группе связано с высокой степенью разложения (50 %).
Остаток, не подвергающийся гидролизу 80 % серной кислотой, принято считать лигнином. Он близок по некоторым свойствам к гуминовым кислотам, но не содержит карбоксильных групп. Количество лигнина во всех исследованных образцах оказалось в несколько раз большим, чем количество целлюлозы. Колебание в содержании лигнина укладывается в интервал от 3 до 10 % массы сухого торфа. По литературным данным [5], количество негидролизуемого остатка может доходить до 26 %. Связь между негидролизуемым остатком и зольностью высокая, корреляция на месторождении Тарманское положительная (г =
0,84), на месторождении Боровое — отрицательная (г = -0,88).
Выводы.
Отличие между месторождениями Тарманское и Боровое по содержанию битумов и гидролизуемых соединений небольшое, в среднем значения 7,0 и 6,2 %, 27,0 и 26,0 % соответственно. Торфы Тарманского месторождения содержат меньше водорастворимых и легкогидролизуемых соединений на 31 %, фульвокислот — на 16 %, больше гуминовых кислот на 9,7 %, трудногидролизуемых соединений — на 16 %, негидролизуемого остатка — на 13 %.
В торфах месторождения Тарманское отклонения от средних величин по всем показателям группового состава органического вещества не значительные, на Боровом больший размах колебаний. Это связано с более высокой величиной степени разложения.
Большинство исследованных торфов обоих месторождений характеризуется содержанием гуминовых кислот в количестве более 20 %, поэтому все они могут рассматриваться как перспективное сырье при приготовлении торфяных удобрений и гуминовых препаратов различного назначения.
Литература.
1. Архипов В. С., Маслов С. Г. Состав и свойства типичных видов торфа центральной части Западной Сибири // Химия растительного сырья. 1998. № 4. С. 9-16.
2. Геологоэкономическая оценка Тюменской торфяной базы. М., 1963. 42 с.
3. Инишева Л. И. Агрономическая природа торфа // Химия растительного сырья. 1998. № 4. С. 17-22.
4. Киенко А. Г. Перестройка и ускорение торфяной отрасли Тюменской области // Торфяная промышленность. 1987. № 4. С. 4-6.
5. Маслов С. Г., Инишева Л. И. Торф как растительное сырье и направления его химической переработки // Химия растительного сырья. 1998. № 4. С. 5-7.
16
№№№. т-Э¥и. пэгос!. ги
