Экологический менеджмент выработанных торфяных территорий Лидского района на примере выращивания голубики высокорослой

      Одновременно с изучением ростовых и биопродукционных параметров опытных растений в усредненных пробах их листьев определяли содержание азота, фосфора и калия по методу К.П. Фоменко и Н.Н. Нестерова [219].

     В плодах голубики определяли содержание:

- азота, фосфора и калия по методу К.П. Фоменко и Н.Н. Нестерова [219],

- кальция и магния - объемным методом по А.И. Ермакову с соавт. [130];

- железа, цинка и меди - после озоления проб по Г.Я. Ринькису [159] -атомно-эмиссионным методом на спектрометре «Плазма-100» (США);

 - титруемых кислот в пересчете на лимонную кислоту (общая кислотность) - по А.И. Ермакову с соавт. [130];

- аскорбиновой кислоты - стандартным индофенольным методом в модификации Н.А. Брюхановой для окрашенных объектов [129];

-   растворимых Сахаров (глюкозы, фруктозы, сахарозы) - резорциновым к анилинфталатным методами бумажной хроматографии по И.Г. Завадской с соавт. [95];

- пектиновых веществ - по методу Х.Н. Починка [146];

- отдельных групп фенольных соединений - собственно антоцианов - по методу Л.О. Шнайдмана и B.C. Афанасьевой [247];

- суммы антоциановых пигментов - по методу F. Swain, W.E. Hillis [306];

- суммы катехинов - фотометрическим методом с использованием ванилинового реактива [96];

- суммы флавонолов - по распространенному методу Л. Сарапуу и X, Мийдла [180], модифицированному Д.К. Шапиро с соавт. [233];

- хлорогеновых кислот - методом нисходящей хроматографии на бумаге [131].

Одновременно  с отбором растительных проб осуществлялся  отбор образцов торфяного субстрата с глубины 0-15 см - под посадками голубики (серия I), в которых проводили определение рН в КО - вытяжке потенциометрическим методом, содержания легкогидролизуемого азота – методом Кьельдаля, подвижных форм фосфора - по А.Т. Кирсанову, калия - на пламенном фотометре [6]. Проведено исследование ботанического состава торфа микроскопическим методом [122].

Принимая  во внимание зависимость жизненных  функций изучаемых растений от влагообеспеченности  субстрата, на протяжении всего эксперимента проводили подекадное определение его полевой влажности весовым методом [ 122] в корнеобитаемой зоне на глубине 0-20 см под голубикой, с одновременным измерением уровня фунтовых вод (УГВ) в смотровых колодцах.

Наряду с этим на глубинах 10 и 15 см с помощью почвенных термометров осуществляли подекадное определение температуры субстрата.

Все определения  выполнены в 3-4-х-кратной биологической  и 3-х-кратной аналитической повторности. Данные обработаны на IBM «Pentium-И-266», с использованием указаний Г.Ф. Лакина [119] и В.М. Шмидта [246]. При этом средняя квадратичная ошибка среднего не превышала 1,0-1,5%.

 

ГЛАВА 3.ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ  РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Физико-географические  и климатические условия

Беларусь расположена в западной части Русской равнины. Территория республики имеет значительную протяженность в широтном (650 км) и долготном (560 км) направлениях. Северо-западная граница Беларуси близка к Балтийскому морю. Географическое положение, а также последствия бывших оледенений обусловили выраженный зональный характер   геоморфологических, почвенно-гидрологических и климатических факторов.

В.А. Дементьевым и др. [85, с.52] в  Беларуси выделено четыре геоморфологические зоны: Белорусское Поозерье, Белорусская гряда, приледниковые равнины этой гряды и низина Полесья.

Белорусское Поозерье, к которому относится район  наших исследований характеризуется чередованием холмисто-моренных возвышенностей и гряд Валдайского (Вюрмского) оледенения с озерноледниковыми и водноледниковыми, частично моренными низинами с многочисленными озерами и река имеющими неразработанные русла и быстрое течение. В зоне Белорусско Поозерья встречаются обособленные повышения с высотой над уровнем мор Городокское — до 250 м, Лепельское и Ошмянское - до 350 м. В его северной западной части расположены наибольшие Браславская и Освейская гряда. Важнейшим элементом макрорельефа в этой зоне является Полоцкая низина - основная часть которой находится на высоте 150 м. Она характеризуется выравненным ландшафтом, наличием песчаных пород и медленным течением рек. Вместе с тем перепад высот достигает здесь значительных величин - от 350 Г 100 м. Поэтому рельеф ее хорошо выражен. Он имеет холмистый характер причем зачастую склоны возвышенностей и холмов отличаются большими уклонами. В восточной части низины множество бессточных западин, что обусловило развитие верховых болот, нередко со значительной мощностью торф а также формирование больших и малых озер. Западная часть ее характеризуется меньшей степенью выраженности рельефа, имеющего дюнно-холмистый характер с обилием проточных озер и низинных болот. В бессточных и ела' сточных понижениях образуются как верховые, так и переходные болота.

Типичными почвами Белорусского Поозерья, относящегося к Витебскому и Полоцкому почвенному округу [200], являются дерново-подзолистые суглинистые и супесчаные почвы, развитые на моренных и озерно-ледниковых глинистых и суглинистых отложениях. В низинах наиболее распространены дерново-подзолистые песчаные и супесчаные почвы.

По характеру климатических  условий Глубокский район Витебской  области относится к западному району северной агроклиматической области [245], который характеризуется наименьшей устойчивостью зимних условий. Количество дней с оттепелью по многолетним наблюдениям составляет 25-30. Продолжительность периода со снежным покровом - 105-110 дней. Наибольшая среднедекадная высота снежного покрова достигает 20-40 см. Запас воды в нем в зимний период составляет 60-80 мм. В 5-8% случаев зимой не образуется устойчивого снежного покрова. Обычно он сходит в конце марта - начале апреля. Средний из абсолютных минимумов температуры воздуха в этом районе составляет -31, -34°С, но в отдельные годы она может опускаться до -40°С. По характеру увлажнения район является умеренно влажным со среднегодовым количеством осадков 550-650 мм. При этом на теплое время года (с апреля по октябрь) приходится примерно % общего количества осадков, и в течение лета их выпадает в 3-3,5 раза больше, чем за зимний период.

Начало  вегетации, как правило, приходится на третью декаду апреля. Вегетационный период имеет продолжительность в среднем 170 дней и заканчивается обычно во второй декаде октября. Сумма активных температур воздуха за период вегетации составляет 2230-2500°С, а температур, превышающих +10°С - 1880-2140°С. Заморозки прекращаются весной в период с 3 по 13 мая, а в отдельные годы — в конце мая-первых числах июня, причем возобновляются они в конце сентября, но в среднем - в 1-й декаде октября. Безморозный период длится 140-145 дней [2].

В период исследований погодные условия  сильно варьировались. Зима 1994/95 гг. была относительно мягкой, с частыми оттепелями. Устойчивый снежный покров сохранялся только со 2-й декады декабря до начала 2-й декады февраля, а также на протяжении 3-й декады февраля - 2-й  декады марта. Самая низкая температура (-19,8°С) отмечена 28 января. Среднесуточные температуры ниже нулевой отметки наблюдались с первой декады декабря 1994 г. до конца марта 1995 г. В зимний период почва промерзала до глубины 25-30 см в январе-феврале, но в первой его половине часто оттаивала.

Наиболее  суровым за годы наблюдений был зимний период 1995/96 гг. Устойчивое понижение среднесуточных температур началось уже в первой декаде ноября 1995 г. и завершилось в конце третьей декады марта 1996 г. Зимних оттепелей практически не отмечалось, а устойчивый снежный покров сохранялся до конца марта. Максимальная высота его - 45 см наблюдалась в третьей декаде января, когда была отмечена наиболее низкая минимальная температура --34,8°С. Глубина промерзания почвы при этом достигала 60 см.

Зимний  период 1996/97 гг. также был весьма суровым. Устойчивый пе ход среднесуточных температур через 0°С отмечался с 1-й  декады декабря 1996 г. В конце 2-й декады этого месяца температура снизилась до -23,3°С. этот же период сформировался и снежный покров. В конце третьей дека февраля - начале первой декады марта 1997 г. отмечались оттепели. При это устойчивый снежный покров сохранялся до конца 2-й декады марта. По промерзала до глубины 40 см.

Начало  весеннего периода, с которым  связано наступление вегетации  растений, не совпадало по срокам в  годы наблюдений. Так, наиболее раннее оно было в 1995 году, наиболее поздним - в 1997 г. Самая теплая весна отмечена в 1996 г., а самая холодная - в1997 г. Наибольшее количество осадков в весенний период 1995 г. выпало в апреле и третьей декаде мая; наименьшее - апреле-мае 1996 г.

В летнее время года наблюдались значительные колебания в количестве осадков и их распределении по месяцам. Так, в 1994 г. их максимальное количество выпало в 1-й декаде июня. Июль был очень жарким и засушливым. На большее количество осадков в 1995 г. также выпало в первой декаде июня, дальнейшем же их распределение было сравнительно равномерным, без резки перепадов температур. Первая половина лета 1996 г. характеризовалась близким к норме выпадением осадков, но с конца третьей декады июля до конца густа поддерживалась сухая погода. Летний период 1997 г. характеризовал обильным (более 80 мм) выпадением осадков во второй декаде июня и засушливым августом.

Осенний период в годы наблюдений также характеризовался разной продолжительностью и неидентичными погодными условиями. Так, в 1994 г. он был теплым и сухим. В 1995 г. вторая половина сентября и весь октябрь, напротив, были холодными, с большим количеством осадков и раннеосенними заморозками. В третьей декаде октября наблюдалось дальнейшее устойчивое понижение среднесуточной температуры до 0°С. Осенний период 1996 г. также оказался довольно прохладным и дождливым. Начиная с 1 - й декады сентября отмечалось похолодание на фоне постоянного выпадения осадков, однако заморозков до середины октября не наблюдалось.

Важнейшим фактором повышения биологической продуктивности и активизации биосинтеза наиболее ценных светозависимых компонентов биохимического состава плодов растений сем. Брусничных - углеводов и фенольных соединений является продолжительность солнечного сияния. Данный показатель, как и количество солнечных дней, в районе исследований существено варьируются в течение вегетационного периода. По многолетним данным, наибольшая продолжительность солнечного сияния приходится на июнь, наименьшая - на сентябрь-октябрь.

Таким образом, изучение минерального питания  клюквы крупноплодной и голубики топяной проводилось в различные  по погодным условиям годы, что позволяло  установить степень влияния абиотических факторов на темпы развития растений и их физиологические потребности в отдельных элементах.

 

3.2 Характеристика почвенно-грунтовых  условий

Район исследований входит в зону распространения дерново-подзолистых  почв [200, с.233]. Однако своеобразие водного  режима территории с неглубоким залеганием грунтовых вод и обилием атмосферных осадков обусловило формирование здесь торфяно-болотных почв на болотах с верховым типом питания. Большинство из них в результате интенсивной эксплуатации - торфодобычи, мелиоративных мероприятий оказалось существенно трансформированным, с нарушенным естественным сложением и уменьшенной мощностью торфяной залежи.

Для всех выработанных торфяников характерно одно наиболее общее свойство: они представляют собой не верхний торфогенный [212] слой залежи или торфяную почву, а  являются торфорганогенными породами [21], оказавшимися на поверхности после снятия верхних частей залежи. По морфологическим признакам профиль выработанного торфяника всегда состоит из верхнего торфяного слоя, переходного к минеральной подстилающей породе, уплотненного (так называемого контактного горизонта), обогащенного перегнойными органическими веществами, и минеральной подстилающей породы [57].

На  участке выработанного торфяника, где проводились наши исследования, верхние слои остаточного торфа представлены остатками осоково-тростниковых ассоциаций, которые являются переходными от тростниковой фазы к осоковой (табл.3.1). Основные растения-торфообразователи здесь - тростник обыкновенный (30-60%), осока нитевидная (30-45%) и древесина сосны (10-20%).

Степень разложения субстрата с глубиной торфяной залежи уменьшается, с 30 до 15 %. Это объясняется, по-видимому, более активной микробиологической деятельностью в поверхностном слое торфа, так как именно микрофлора ответственна за минерализацию торфа [201]. Зольность составляет 5,3-8,6%.

Профиль выработанного торфяника характеризуется  следующими морфологическими признаками:

0-15 см. Древесно-тростниково-осоковый торф темно-бурый, сред-

ней степени  разложения (25-30%), пронизан корнями  травянистых растений, хорошо заметны остатки тростника и древесины. Переход к следующему горизонту хорошо заметен.

15-54 см.  Осоково-тростниковый торф темно-серого цвета с коричневым           оттенком, средней степени разложения (20-25%), с хорошо заметными неразложившимися остатками тростника. В нижней части профиля затекает водой. Переход постепенный.

54-92 см. Осоково-тростниковый торф темно-серого цвета доходя-

щий до черного, плотный, слаборазложившийся (15-20%), с глубины 58 см полностью залит  водой. Хорошо заметны остатки тростника. Включения - панцыри ракушек.

Глубже 92 см. Песок связный, очень плотный, сизого цвета с хорошо заметными ржавыми пятнами.

 

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА, РОСТОВЫХ И БИОПРОДУКЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ  ГОЛУБИКИ ПРИ ВАРЬИРОВАНИИ МИНЕРАЛЬНОГО ФОНА

Прежде  чем приступить к изучению данного  вопроса, следует заметить, что исследования действия различных форм и доз минеральных удобрений на голубику топяную проводились, в основном, в ее естественных зарослях, где практически отсутствуют сведения о минеральном питании ее в культуре, в отличие от клюквы крупноплодной она является в Беларуси представителем аборигенной флоры, эволюционно приспособленным к местным условиям обитания. Вместе с тем голубика топяная - листопадное растение, что предлагает несколько иной механизм регуляции ее обменных процессов.

В этой связи особый научный интерес  представляет выявление степени сходства и различий в ответной реакции данных объектов исследований варьирование минерального фона.

 

5.1. Сезонная динамика основных  элементов минерального питания в торфяном субстрате

Напомним, что изучение данного вопроса  осуществлялось только в олироитл эксперимента в 4-х-летнем цикле наблюдений, охватывающем мал жизненный цикл развития растений – от ювенильного этапа до полного  созревания, при раздельном и комбинированном  внесении удобрений в на декаждого, сезона двумя способами – поверхностно вразброс (способ 1) лунку (способ 2) в более высоких, чем под клюкву крупноплодную, доза олаормпотамииомлоа.

Рассмотрим  особенности сезонных изменений  в содержании этих элементов в  торфяном субстрате в зависимости  от регламентов их внесения.