Проблема рационального использования органического вещества мелиорированных торфяных почв в настоящее время приобрела большое научно-практическое значение в связи с широким проведением осушительных мелиораций не только в Белорусской ССР, но и в других регионах нашей страны и за рубежом.
Вовлечение в сельскохозяйственный оборот осушенных торфяников вносит ощутимый вклад в народное хозяйство страны, так как приводит к значительному приросту сельскохозяйственной продукции растениеводства и животноводства, улучшению условий труда и быта жителей прилегающих районов, а также к благоприятным изменениям экологической среды.
Однако непременным следствием осушительных мелиораций являются негативные изменения торфяных почв, выражающиеся в активном разрушении основного ценного их компонента — органического вещества под воздействием микроорганизмов. На основании анализа литературных данных и многолетних исследований, выполненных в Институте микробиологии АН БССР, установлено, что микроорганизмы — один из ведущих факторов разложения органического вещества в мелиорированных торфяных почвах. Благоприятное изменение физических и химических свойств осушенных торфяников, отражаясь на экосфере обитания почвенных микробоценозов, приводит к резкой активации микробиологических процессов, в результате которой происходят серьезные потери минерализованной части органики.
Территория Белоруссии характеризуется широким распространением болот и заболоченных земель. Расположены они главным образом в Брестской, Минской, Гомельской областях. Площадь торфяных месторождений Белорусского Полесья составляет свыше 1,3 млн. га, 85% этой площади — торфяники низинного типа, представляющие наибольшую ценность для сельскохозяйственного производства. По темпам осушительных мелиоративных работ Белоруссия занимает одно из первых мест в СССР.
Органическое вещество торфа представлено смесью различной степени разложения растений-торфообразователей и специфических гумусовых веществ, состав которых зависит от условий и характера торфообразования. Естественные торфяные почвы вследствие переувлажнения, недостаточной аэрации, а нередко высокой кислотности и других причин малопригодны для сельскохозяйственного производства. В этих торфяниках органическое вещество находится в виде сложных соединений, практически недоступных растениям. Накопление органического вещества торфа преобладает над разрушением. Высокое потенциальное плодородие почв становится эффективным только после отвода избытка влаги с болотного массива. Осушение торфяного месторождения прекращает процесс накопления органического вещества; начинается сокращение запасов торфа за счет его минерализации, а также всех видов эрозии. В первые годы после осушения ведущая роль в уменьшении объема и массы торфа принадлежит физическим и физико-химическим факторам, однако по мере уплотнения залежи главная роль переходит к микробиологической минерализации. Последующее сельскохозяйственное освоение торфяных почв приводит к отрицательному изменению баланса органического вещества. Дальнейшая эволюция торфа зависит от комплекса условий, регулирующих соотношение между скоростью поступления и минерализации растительного материала. Одновременно нарушается структура торфяной почвы. Волокнистая масса торфа, свойственная естественным торфяникам, приобретает рыхлую, зернистую или пылеватую структуру.
Органическое вещество мелиорированных торфяников находится в центре внимания ученых и практиков всех стран мира. Его трансформация исследуется рядом научных учреждений Белоруссии. Особое беспокойство вызывает быстрое сокращение в почвенном слое общих запасов органического вещества. Минерализация органики в мелкозалежных торфяных почвах Полесья составляет ежегодно в пропашном севообороте 8—10 т/га; в севообороте, насыщенном зерновыми культурами, — 5—8 т/га; под многолетними травами с учетом компенсации корневых и пожнивных остатков эта величина равна 2—4 т/га. Исследования показали, что разложение органического вещества глубокозалежных торфяников происходит по всей глубине залежи, максимальное разложение — в пахотном слое.
В ряде случаев развитие осушенного торфяника идет в направлении формирования вторичных плодородных торфяно-перегнойных или черноземовидных почв, устойчивых при сельскохозяйственном использовании. Появились данные о снижении темпов минерализации органического вещества торфа по времени. Максимум потерь приходится на 6—10-й год освоения в северных областях и на 4—7-й год в южной части Украинского Полесья. На протяжении последующих 10—15 лет освоения темпы минерализации стабилизируются, после 20—25-летнего сельскохозяйственного использования снижаются. Причина этого, по всей вероятности, заключается в повышении степени гумификации органического вещества торфа и отсутствии легкогидролизуемого органического материала. Высказываются мнения, что большое влияние на темпы минерализации и закрепление гумуса в почвах оказывает ботанический состав торфообразователей, присутствие в почвенной среде кальция и глинистых веществ монтмориллонитовой группы.
Рациональное использование торфяных почв предполагает установление таких почвенных условий, при которых степень разложения торфа была бы оптимальной, а плодородие торфяников повышалось. Подходы для решения этой проблемы различны: регулирование норм осушения торфяных почв, внесение в почву ингибиторов биохимических процессов, структурообразователей, направленное регулирование микробиологической деятельности, приемы агротехники.
В данной главе мы рассмотрим роль микроорганизмов, превращающих специфические гумусовые вещества торфяной почвы, вещества индивидуальной природы (аминокислоты, сахара, органические кислоты, целлюлозу), неприродные органические соединения (гербициды).