Некоторые сведения о методике исследований торфяных болот

Занятия учеников по теме "Болота Подмосковья и их использование" в основном имеют познавательное значение. На экскурсиях и при обработке собранного материала ученики знакомятся с типами болот и с методикой исследования торфяной залежи. Однако при длительных занятиях по данной тематике старшие юннаты могут быть полезными разведчиками в деле выявления мелких торфяных болот и их исследования. Они могут также способствовать охране природы и оздоровления своего края. Поэтому мы считаем целесообразным в следующих разделах дать практические советы о том, как проводить простейшие анализы и разведку торфа.

Качественная оценка торфа

Одним из основных показателей качества торфа является его степень разложения, или "спелость". Определить степень разложения торфа - значит установить количество гуминовых веществ по отношению ко всей его массе. При рассматривании под микроскопом гуминовые вещества представляются темной бесформенной массой. Гумуса содержится больше в сильно разложившемся торфе. И чем больше степень его разложения, тем лучше топливное качество и тем лучшим удобрением он может служить.

Торф со степенью разложения до 20-25% используется на подстилку, до 10% - для изоляционного производства; сильно и средне разложившиеся торфы со степенью разложения не менее 25% идут на топливо или удобрение. Степень разложения торфа можно определить по внешним его признакам. Эти определения производятся в полевых условиях по свежему торфу, так как некоторые торфы, находясь на воздухе, вскоре меняют свою окраску.

При глазомерных определениях степени разложения торфа учитываются: наличие растительных остатков, пластичность торфа и окраска отжимаемой воды (табл. 3).

Таблица 3. Показатели глазомерного определения степени разложения торфа

Лабораторные определения степени разложения торфа производят несколькими способами. В школьных условиях наиболее приемлем микроскопический способ.

Определение степени разложения торфа в лаборатории (работа с микроскопом)

(Список оборудования, необходимого для лабораторных занятий, см. Приложение II.)

Сущность микроскопического способа заключается в том, что, рассматривая торф под микроскопом, глазомерно определяют процентное отношение разложившейся массы к растительной массе торфа, имеющей клеточное строение. Техника подготовки торфа, к анализу и сам анализ таковы.

1. Из сырого образца торфа весом в 30-40 г после тщательного перемешивания берут маленький комочек - среднюю пробу в 10 различных местах образца специальным пробником или пинцетом.

2. Комочек торфа кладут на предметное стекло и, добавив к нему несколько капель воды, равномерно размазывают его по стеклу препаровальной иглой. Предметное стекло не прикрывается покровным.

3. Торф рассматривается под микроскопом (левым глазом) при увеличении 90 или 100 раз.

При определениях в поле зрения мысленно сдвигают растительные остатки с клеточной структурой и глазомерно определяют площадь, занятую разложившимся веществом. Так, например, если растительные остатки занимают половину поля зрения, то степень разложения торфа будет равна 50%, если растительные остатки занимают 80% поля зрения, то степень разложения будет 20% и т. д.

Степень разложения определяется на 3 стеклах по 10 полей зрения. Из всех полученных отсчетов вычисляется средняя величина. Цифры при подсчетах во всех случаях округляются до 5.

При сильной засоренности торфа песком или другими минеральными включениями микроскопический способ определения степени разложения не пригоден. Определять степень разложения торфа под микроскопом можно только на влажном торфе. Пробу торфа для определения следует брать одного и того же объема и разбавлять ее одним и тем же количеством капель воды.

Определение ботанического состава торфа (работа с микроскопом)

При определении растительных остатков в торфе гумус является помехой. Поэтому предварительно до проведения микроскопического анализа нужно от него освободиться. Это делают путем промывки образца через сито с диаметром отверстия в 0,1 мм - при сильно разложившемся торфе и в 0,25 мм - при слабо разложившемся торфе. Для анализа берется свежий влажный торф: сухой торф анализировать труднее. Перед промыванием торфа определяется степень засоренности торфа песком. Для этого кусок торфа кладут в стеклянный кристаллизатор (или блюдце с высокими краями), перемешивают его и осторожно сливают взмученный торф в сито для дальнейшей промывки. Если в торфе имеется песок, он осядет на дно кристаллизатора. Засорение песком определяют довольно грубо: отсутствует, следы, слабое, сильное, очень сильное засорение. Такие определения дают некоторые представления о качестве торфа, так как выявляется его зольность, происходящая за счет посторонних включений.

При промывании торф помешивают пальцами или стеклянной палочкой, но не растирают. Промывание торфа ведут до тех пор, пока вода не станет прозрачной. Свежий торф отмывается хорошо и быстро. После промывания растительные остатки переносят на предметное стекло пинцетом, прибавляют на стекло несколько капель воды и равномерно распределяют их по стеклу. Затем, передвигая стекло, изучают растения - торфообразователи при увеличении в 100 раз. Основных торфообразователей не очень много и с их строением можно ознакомиться по специальным атласам. Рисунки некоторых из них приводятся (рис. 8-12). При ботаническом анализе определяются процентные соотношения торфообразователей, и торф получает название по преобладающим торфообразователям. В торфе часто встречаются семена, которые можно собрать при отмывании и попытаться их определить.

Рис. 8. Низинный древесный торф: 1 - корешок осоки дернистой; 2 - древесина сосны; 3 - корка березы; 4 - корка ольхи; 5 - эпидермис вахты

Рис. 9. Осоковый низинный торф. Корни разных осок

Рис. 10. Осоковый низинный торф. Корни разных осок

Рис. 11. Травяные остатки в торфе: 1 - эпидермис тростника; 2 - корешок тростника; 3 - часть корневища хвоща; 4 - эпидермис хвоща; 5 - эпидермис осоки

Рис. 12. Гипновый низинный торф: 1-4 листья гипновых мхов; 5 - корешок осоки

Определения ботанического состава торфа требуют внимательного отношения и навыка.

Определение влагоемкости сфагновых мхов

Опыты по определению влагоемкости сфагновых мхов чрезвычайно просты. Грубое представление о их влагоемкости можно получить при посещении верхового болота. Вытащив дегнину сфагнового мха и отжав его, не трудно убедиться в том, что при отжатии мха происходит обильное отделение воды. Погрузив мох в воду вторично, можно заметить, что он впитал в себя влагу, отчего его листья снова расправились.

Более точно определение влагоемкости сфагновых мхов производится весовым способом. Высушенную до воздушно-сухого состояния дернину сфагнового мха надо взвесить, затем поставить ее в сосуд с водой на несколько часов. После того как дернина насытится водой, надо сделать второе взвешивание. Разница в весе покажет вес воды, впитанной дерниной. По соотношению веса воды, впитанной сфагновыми мхами, и его первоначального веса в воздушно-сухом состоянии найдем число, которое показывает, во сколько раз больше своего веса сфагнум впитал воды.

Если воду подкрасить, то по мере ее впитывания будет происходить окрашивание сфагнума.

Анализ пыльцы (простейший вариант)

Для того чтобы заниматься пыльцевым анализом, необходимо иметь специальную подготовку и целый ряд пособий. Однако в условиях школьных кабинетов учащиеся могут получить некоторые понятия об этом методе и провести небольшие практические занятия.

Для анализа необходимо собрать образцы торфа в одном и том же разрезе из разных по качеству слоев торфяника. Во всяком случае нужно предусмотреть сбор образцов из пограничного горизонта и из слоев, лежащих выше и ниже пограничного горизонта. Пыльцевые зерна очень малы (8-150 микронов). Их можно рассмотреть только под микроскопом; при этом следует вести определения при увеличении около 400 раз. Подготовка образца торфа к анализу несложна. Достаточно прокипятить небольшой кусочек торфа в щелочи, чтобы в нем обнаружить большое количество пыльцевых зерен. Одна капля этой торфяной массы наносится на предметное стекло, накрывается покровным стеклом и приготовленный препарат рассматривается под микроскопом. Чтобы не разбивать внимание учащихся, не следует учитывать все встречающиеся пыльцевые зерна: можно ограничиться только подсчетом пыльцы древесных пород, и уже по ним получить понятия о сменах лесов (обилие ели в нижних слоях, преобладание сосновых и березовых лесов, максимальное распространение широколиственных лесов, увеличение ели в верхних слоях). При таком анализе ученики должны знать очень ограниченное количество видов пыльцы; ели, сосны, березы, ольхи, дуба, липы, вяза и орешника (рис. 13, 14). При анализе определяется и подсчитывается 100-150 пыльцевых зерен и вычисляется участие каждой породы в процентах, по которому будет ясна их роль в былых лесах.

Рис. 13. Пыльца древесных пород: 1 - ели; 2 - сосны; 3 - ивы; 4 - липы; 5 - дуба; 6 - березы; 7 - ольхи; 8 - вяза; 9 - орешника

Рис. 14. Пыльца некоторых травянистых и кустарниковых растений: 1 - злака; 2 - осоки; 3 - полыни; 4 - лебедовых; 5 - багульника

Определение запасов торфа-сырца

Определение учениками запасов торфа рекомендуется проводить на небольшом болоте. На болотах с большой площадью и глубокой залежью торфа к таким работам предъявляется большое требование, и они выполняются специальными отрядами торфмейстеров.

Чтобы подсчитать запасы торфа, нужно знать среднюю глубину торфяной залежи и площадь торфяника. Если местные организации не имеют плана торфяника и нет сведений о его площади, то ее ориентировочно могут подсчитать сами учащиеся, Для вычисления площади торфяного болота, если его конфигурация не очень причудлива, производят измерения по двум направлениям: в длину и ширину. Измерения ведутся по прямой линии рулеткой или шагами. Необходимо предварительно вымерять среднюю длину шага; шаг у взрослого человека равняется примерно одному метру. Перемножив длину болота на ширину, получают его площадь в квадратных метрах. Для того чтобы перевести это число в гектары, с правой стороны отделяют запятой четыре цифры, т. е. делят его на количество квадратных метров, содержащихся в одном гектаре. Например, при длине болота в 1000 м и его ширине в 500 м площадь будет равна 1000 × 500 = 500000 кв. м, или 50 га. Для вычисления средней глубины торфяного слоя производится зондирование через 50-100 м. Зондирования производят по тем же линиям-ходам, по которым измерялась площадь болота. Эти два этапа работы можно выполнять одновременно двумя отрядами учеников: одни делают промеры, другие - зондирование. В том случае, если работа ведется неодновременно, при промерах через каждые 50 м ставят вешки или другие опознавательные знаки. Они понадобятся отряду, ведущему зондирование. Зондирование торфяной залежи делают специальным легким торфяным буром. Если бура не имеется, его можно заменить металлическим или деревянным щупом (прутом) с зазубриной на конце. Щуп легко идет в торф до тех пор, пока не достигает минерального грунта. Вытащив щуп и убедившись, что в зазубрину зацепился грунт, измеряют, на какую глубину он погрузился в торф, и записывают ее в полевой дневник. Чтобы удобнее подсчитать глубину торфяного слоя, на буре или щупе делают заметки через каждые 25 см. Все величины измерения складывают и, поделив эту величину на число зондирований, получают среднюю глубину.

Зная площадь болота и среднюю глубину торфяной залежи, можно подсчитать запасы торфа-сырца в кубических метрах. Для этого нужно перемножить площадь болота в квадратных метрах на среднюю глубину торфяного слоя. Так, например, если площадь болота равна 500000 м², а средняя глубина торфяного слоя - 3 м, то запас торфа будет равен 500000 × 3 = 1500000 м². При определении площади болота и запасов торфа используются знания учащихся по геометрии и привлекаются как консультанты преподаватели математики.

Можно также определить, на сколько лет хватит запасов торфа для добычи его на топливо или удобрение. В этом случае необходимо знать, сколько торфа предполагает потреблять ближайший совхоз или колхоз. Разделив запас торфа на годовую норму потребления, получают число лет, в течение которых местное население будет обеспечено торфяным сырьем.

Однако, использование всего запаса торфа и осушение всех болот бассейна реки в большинстве случаев не желательно. Аккумулируя воду, торфяники регулирует сток и водный режим территории и их полное уничтожение может приводить к ее переосушению, обмелению рек. Решить - сколько и какие торфяники следует осушить - дело ученых - географов.

Приложение I. Как сделать торфяные горшочки для выращивания овощей

Участвуя во время летних каникул в производственной практике, ученики могут оказать помощь колхозам в выращивании овощных культур. Высаживая рассаду овощей в торфоперегнойные горшочки, получают высокие урожаи. Такие горшочки можно сделать кустарным способом, приготовив массу следующим образом: на 3 ведра хорошо разложившегося торфа прибавляют 1 ведро перегноя или опилок и ¹/₂ ведра коровьего навоза, разведенного пополам с водой. Все это перемешивается, и к смеси прибавляют минеральные удобрения в следующем количестве:

Горшочки можно приготовить, пользуясь простым прибором, сделанным из консервной банки с вырезанным дном. В банку вкладывают изготовленную массу, трамбуют ее и выталкивают наружу при помощи кружка размером равного дну банки. Чтобы масса не прилипала к байке, кружок покрывают газетной бумагой, а массу посыпают золой. Рассада вместе с горшочком высаживается в землю. В последующем ведутся наблюдения за растениями, высаженными в торфяных горшочках и без них.

Приложение II. Снаряжение и оборудование, необходимое для проведения экскурсий на болото и обработки собранных материалов

Гербарная бумага,

пергамент или плотная бумага для взятий образцов торфа,

матерчатая или стальная измерительная рулетка,

рюкзак,

ручная лупа,

пила-ножовка,

саперная лопата,

широкий нож,

торфяной бур (за неимением бура для измерения глубины торфа пользуются металлическим или деревянным щупом).

Микроскоп,

предметные и покровные стекла, пинцет,

препаровальные иглы,

химические или простые стаканы,

фарфоровые чашечки,

кристаллизаторы или стеклянные чашечки,

сита металлические с диаметром отверстия в 0,1 и 0,25 мм,

капельницы,

весы технические,

банки с притертыми пробками,

лакмусовая бумага,

глицерин,

щелочь (КОН или NaOH).

Литература для учителя

Домбровская А. В., Коренева М. М., Тюремное С. Н., Атлас растительных остатков в торфе, Госэнергоиздат, 1959.

Зиза А. А., Торф в сельском хозяйстве, Сельхозгиз, 1959.

Лавров В. А., Географическая экскурсия с учащимися V класса на торфяное болото, журнал "География в школе" № 2, Учпедгиз.

Методы исследования торфяных болот, ч. I и II. Труды ЦТОС НКЗ, V и VI, 1939.

Пичугин А. В., Дунаев Б. К., Исаев А. Н., Мицкевич К. М. и Постников А. П., Торфяные месторождения и их разведка, Мосэнергоиздат, 1956.

Пьявченко Н. И., Использование заболоченных земель в сельском хозяйстве, изд. АН СССР, 1954.

Сукачев В. Н., Болота, их образование, развитие и свойства, 1926.

Тюремнов С. Н., Торфяные месторождения и их разведка, изд. 2, Госэнергоиздат, 1949.

Литература для учащихся

Кожевников А. В., По тундрам, лесам, степям и пустыням, Гос. изд. детской литературы, 1954.

Федорова Р. В., Искатели солнечных кладов, Географгиз, 1959.