Торф, горючее полезное ископаемое, образующееся в результате естественного отмирания и неполного распада болотных растений под воздействием биохимических процессов в условиях избыточного увлажнения и недостатка кислорода. Предшественник генетического ряда ископаемых углей. Растительные остатки и гумус содержат органические и минеральные части (не более 50 % минеральных компонентов на сухое вещество). Торф залегает на поверхности Земли или на глубине нескольких десятков метров под покровом минеральных отложений. От почвенных образований он отличается содержанием органических соединений (не менее 50 % на сухое вещество), от бурого угля – повышенным содержанием влаги и слаборазложившихся растительных остатков, а также наличием углеводов, гемицеллюлоз и целлюлозы. В ботаническом составе торфа: остатки древесины, коры и корней деревьев и кустарников, различные части травянистых растений, а также гипновых и сфагновых мхов. По степени разложения растительного материала (относительное содержание в общей массе торфа продуктов распада растительных тканей, утративших клеточную структуру; в %) различают торф слаборазложившийся (до 20), среднеразложившийся (20–35) и сильноразложившийся (свыше 35).

Состав, строение и свойства

Торф – сложная полидисперсная многокомпонентная система. Элементный состав органической массы торфа (%): С 48–65; Н 4,7–7,0; О 25–45; N 0,6–3,8; S до 1,2. Компонентный состав органической массы (%): водорастворимые вещества 1–5, битумы 2–10, легкогидролизуемые соединения 20–40, целлюлоза 4–10, гуминовые кислоты 15–50, лигнин 5–20. В естественном состоянии торф содержит 86–95 % воды, влажность воздушно-сухого торфа 20–30 %. Зольность торфа промышленной залежи 2,5–10,0 %. Структура обычно волокнистая или пластичная (сильноразложившийся торф), текстура – однородная, иногда слоистая. Цвет жёлтый или бурый до чёрного. Слаборазложившийся торф в сухом состоянии имеет небольшую плотность (до 0,3 г/см³), низкий коэффициент теплопроводности и высокую газопоглотительную способность. Теплота сгорания 10–25 МДж/кг (увеличивается по мере увеличения степени разложения торфа). Коэффициент фильтрации торфа c ненарушенной структурой 0,1·10⁻⁵–4,3·10⁻⁵ м/c. При осушении коэффициент фильтрации уменьшается в несколько раз. Bлагоёмкость торфа в зависимости от ботанического состава и степени разложения колеблется от 6,4 до 30 кг/кг.

Образование торфа

Торфяные болота встречаются в долинах рек (поймы, террасы), на водоразделах моренного рельефа. В их разрезе различают верхний торфогенный слой мощностью до 1 м, в котором происходят микробиологические процессы торфообразования, и залегающий ниже слой зрелого торфа мощностью бо́льшей частью до 5 м. Длительность основных процессов торфообразования 4–10 лет. За год нарастает до 1–3 мм зрелого торфа. От 8 до 33 % биомассы превращается в торф. Остальная часть разлагается до полной минерализации, усваивается живыми растениями, улетучивается в атмосферу или вымывается фильтрационным потоком, в том числе часть органических веществ в виде гуминовых кислот, фульвокислот и других соединений. Tорф захоранивается накапливающейся фитомассой, выводится из торфогенного слоя и изолируется от воздействия среды. Разложение растительных остатков в нём почти прекращается, и он сохраняет свои свойства на протяжении тысячелетий. Несмотря на ежегодный прирост отмершей органической массы, торфогенный слой не прекращает своего существования. Практически все известные месторождения имеют четвертичный возраст. Современные отложения торфа сформировались за 10–12 тыс. лет. Наиболее широко торф начал образовываться около 8–9 тыс. лет назад. Возраст погребённого торфа (накопился в периоды межледниковий, перекрыт рыхлыми отложениями разной мощности в результате изменения базиса эрозии) исчисляется десятками тысячелетий; в отличие от современного, характеризуется меньшей влажностью.

Классификации торфа, торфяных залежей и месторождений

По условиям образования, ботаническому составу и свойствам торф подразделяют на верховой, переходный и низинный. В зависимости от преобладания определённых растений-торфообразователей низинного (олиготрофного), переходного (мезотрофного) и верхового (эвтрофного) типов выделено около 150 видов торфа; наиболее часто встречаются 40 видов, например берёзовый низинный, ивовый, древесный переходный, древесно-осоковый переходный, ангустифолиум-торф, фускум-торф, сфагновый-мочажинный (последние три верхового типа) и т. д. Естественное напластование отдельных видов торфа от поверхности до минерального дна болота или подстилающих органо-минеральных отложений (сапропель) образует торфяную залежь. В зависимости от условий водно-минерального питания, определяющего состав растений-торфообразователей, выделяют залежи торфа: верхового, смешанного, переходного и низинного типов. Залежь верхового типа либо целиком сложена верховым торфом, либо он занимает не менее половины общей толщины пласта; смешанного типа – содержит низинный или переходный торф, перекрытый верховым торфом (толщина свыше 0,5 м), но не превышает половины общей толщины пласта; залежь переходного типа состоит полностью или более чем наполовину из переходного торфа, слой верхового торфа составляет не более 0,5 м; залежь низинного типа сложена полностью или более чем наполовину низинным торфом, слой переходного торфа может составлять не более 0,5 м. Торфяные месторождения – промышленные скопления торфа, чётко ограниченные территориально и не связанные с другими скоплениями. По преобладанию типа залежи подразделяются: на верховые, переходные (залежь переходного или смешанного типа), низинные; по местоположению и водно-минеральному режиму – на 3 основные геоморфологические группы: пойм, древних террас и водораздельного моренного рельефа.

Распространение торфа и запасы

Месторождения торфа имеются на всех континентах (площадь месторождений в мире составляет 1,76 млн км²). Общие геологические запасы (сумма разведанных, оценённых запасов и прогнозных ресурсов) торфа в мире (при 40 % влажности) оцениваются примерно в 500 млрд т, распространены крайне неравномерно (свыше половины – в Азии). Наибольшими запасами торфа обладают (млрд т): Россия (167), США (108), Индонезия (79), Канада (35), Финляндия (35), Китай (27), Малайзия (11,8), Швеция (11,2). В России выявлено свыше 46 тыс. месторождений. Торфяные месторождения охраняются в России, Белоруссии, Финляндии, ФРГ, Чехии, Швейцарии, США, Новой Зеландии и других странах, т. к. потеря их приводит к изменениям и нарушениям экологического равновесия в природе.

Добыча

В 1935 г. мировое производство торфа составляло 23 млн т, в 1983 г. – 380 млн т. В 2022 г. – лишь 20 млн т. Падение добычи связано с почти полным прекращением использования торфа в энергетике и замены его другими видами ископаемых энергоресурсов (уголь и природный газ), а также возобновляемыми видами (гидроресурсы, солнечная и ветровая, гидротермальная энергия). В 21 в. основными странами, осуществляющими добычу торфа, являются (годовая добыча, млн т; 2022): Финляндия (5,4), Германия (2,6), Швеция (2,3), Латвия (2,0), Белоруссия (1,7), Канада (1,7), Россия (1,2), Польша (1,0). Литва (0,48), Эстония (0,35), США (0,34), Украина (0,3). Опасения по поводу изменения климата побудили многие страны Европы, занимавшиеся активной добычей торфа (Финляндия, Швеция, Германия, Эстония), сократить или вообще прекратить (Ирландия в 2021) добычу из-за способности торфяников выступать в качестве поглотителя углерода. Способы добычи можно разделить на четыре группы: фрезерный, машиноформовочный (экскаваторный), гидравлический, резной (построен на ручном труде).

Нарезанный и сложенный в штабеля торф. Гольденштедтер-Мор (земля Нижняя Саксония, Германия).Нарезанный и сложенный в штабеля торф. Гольденштедтер-Мор (земля Нижняя Саксония, Германия).Каждый из способов имеет свои подвиды. 80–90 % торфа получают фрезерным способом, при этом торф не только извлекается из залежи, но и частично перерабатывается (измельчается, просушивается, иногда брикетируется). Фрезерный способ начал использоваться в 1950–1960-х гг. и почти вытеснил остальные. Основные преимущества этого способа – простота, высокая степень механизации и экономичность. К недостаткам относят необходимость осуществления осушения месторождения перед началом разработки, пожароопасность торфяных выработок, зависимость от погодных условий.

Вид на старые торфяные разработки. Съёмка с воздуха (графство Донегол, Ирландия).Вид на старые торфяные разработки. Съёмка с воздуха (графство Донегол, Ирландия).

SkyworksFootage / Creatas Video / Getty ImagesSkyworksFootage / Creatas Video / Getty Images

Применение

Бо́льшая часть (70 %) добываемого в мире торфа используется в сельском хозяйстве, 30 % применяется для производства тепла и электроэнергии, в медицине, биохимии, строительстве. Торфу, как топливно-энергетическому ресурсу, отводят промежуточное положение между ископаемыми и возобновляемыми источниками энергии. Доля торфа в топливно-энергетическом балансе РФ менее 1 %. Первая в мире электростанция, работающая исключительно на торфе, была построена в России в 1912–1914 гг. («Электропередача», с 1926 ГРЭС имени Р. Э. Классона). Для получения тепла и энергии используют кусковой торф, брикеты, пеллеты и термобрикеты.

Торфяные брикеты для отопления.Торфяные брикеты для отопления.Из торфа производят несколько десятков видов разнообразной продукции: активированный уголь, кокс, смазочные материалы, парафин, торфяной воск; его используют для производства ряда химических соединений (этилового спирта, щавелевой кислоты, фурфурола и др.), медицинских препаратов (стероидов и антисептиков), физиотерапевтических аппликаторов (см. в статье Торфолечение). Торф – нетоксичный природный сорбент-ионообменник, служит как сорбентом нефтяных компонентов, так и их деструктором, а также обеспечивает высокую эффективность извлечения тяжёлых металлов из промышленных и речных стоков. Торф используют также в качестве изоляционного (теплоизоляционные строительные блоки) и упаковочного материалов.

Применение в сельском хозяйстве

Наиболее широко торф и продукты его переработки используют в сельском хозяйстве. Природное многообразие торфов и резкое различие их химических свойств требуют строго дифференцированного подхода к их использованию. Основные качественные показатели, по которым определяют пригодность торфа для использования в сельском хозяйстве:

• ботанический состав;

• степень разложения;

• зольность;

• кислотность;

• влагоёмкость;

• поглотительная способность;

• содержание питательных веществ.

В сельском хозяйстве торф используется в нескольких направлениях:

• в растениеводстве (в качестве угодий для возделывания сельскохозяйственных культур, торфяных удобрений, компонента компостов, стимуляторов роста и развития на основе гуминовых веществ, органо-бактериальных удобрений, субстрата для выращивания растений, торфоперегнойных горшочков, питательных брикетов);

• животноводстве (в качестве подстилки и компонента корма для животных).

Торф как сельскохозяйственные угодья

Торфяники используются как резервы для увеличения сельскохозяйственных угодий, что связано с развитием животноводства и увеличением потребности в кормах. Для возделывания сельскохозяйственных культур наиболее перспективно использовать пойменные торфяные месторождения и выработанные фрезерные поля. При использовании торфяников для выращивания культурных растений необходимо проводить оценку содержания питательных элементов. При соблюдении комплекса агротехнических мероприятий (особенно при использовании минеральных удобрений) эти угодья могут давать высокие и стабильные урожаи. Бо́льшая часть осушенных торфяников используется под посев многолетних трав.

Торф как удобрение

Наиболее эффективно использование торфа в качестве компоста. Для приготовления торфяных компостов используют все виды торфа любой степени разложения с ограничениями, регламентируемыми в ГОСТ Р 51661.2-2000 «Торф для приготовления компостов». Торф широко применяется для получения компостов с жидким, полужидким навозом, птичьим помётом на животноводческих и птицеводческих комплексах и фермах, где торф используется в качестве подстилочного материала (ГОСТ Р 51661.2-2000. Торф для подстилки). Торф хорошо зарекомендовал себя как компонент удобрения в составе торфорастительных компостов. Компостирование торфа при оптимальных условиях и хранении его в штабелях обеспечивает получение высококачественного органического удобрения, обогащённого азотом. Агрономическая и экономическая эффективность компостов на торфяной основе зависит от соблюдения технологии их приготовления, что определяет их качество и воздействие на урожайность сельскохозяйственных культур. Широкое применение в растениеводстве также находят стимуляторы роста и развития на основе гуминовых веществ, в том числе и на основе торфа.

Помимо торфонавозных, торфопомётных и других видов компостов, распространение получили торфяные удобрения, изготавливаемые на промышленных торфопредприятиях. В сельском хозяйстве активно используются торфоаммиачные (ТАУ), торфоминерально-аммиачные (ТМАУ), торфоминеральные (ТМУ), комплексные гранулированные (КГУ), торфопомётные гранулированные, торфогуминовые удобрения.

Перспективным направлением является производство органо-бактериальных удобрений на основе торфокомпостов и препаратов симбиотических азотфиксирующих микроорганизмов.

Торф как подстилка и корм

Из верховых торфов получают ценные питательные корма для животных. Торф является источником гуминовых кислот, оказывающих биостимулирующее, детоксицирующее и антиоксидантное влияние. Гуминовые кислоты угнетают рост патогенных бактерий и плесневых грибов, снижая уровень микотоксинов, улучшают переваривание белка и усвоение кальция, микроэлементов и питательных веществ.

Торф как грунт

Широкое распространение получили грунты на основе торфа. Торфяной грунт является одним из лучших субстратов для выращивания растений (см. таблицу). Среднеразложившийся торф низинных и переходных торфяных месторождений является полноценным сырьём для производства торфоперегнойных горшочков и брикетов для выращивания рассады овощных, цветочных, декоративных культур, слаборазложившийся торф верховых и переходных торфяных месторождений является хорошим материалом для приготовления парникового грунта (ГОСТ Р 51661.4-2000. Торф нейтрализованный).

Торфяной грунт обладает низкой себестоимостью и благоприятными водно-воздушными свойствами, имеет пористую структуру, создающую хорошие условия для развития корневой системы растений, не содержит семян сорняков и возбудителей болезней растений. Сорбционные свойства торфа и его высокая влагоёмкость позволяют увеличивать содержание элементов питания, не создавая повышенную концентрацию солей. Органическое вещество торфа в процессе разложения продуцирует углекислый газ, необходимый растениям при выращивании в теплицах. Использование торфа для производства тепличных субстратов позволяет вводить в них микробиологические препараты, обладающие биофунгицидным, иммуномодулирующим и ростостимулирующим действием, снизить потребность в пестицидах. Отработанные торфяные субстраты могут использоваться с целью получения органических удобрений и почвогрунтов для городского благоустройства, личных подсобных и дачных хозяйств.

Саженцы в торфоперегнойных горшочках.Саженцы в торфоперегнойных горшочках.

Влияние торфа на почву

Торфяные удобрения являются одним из основных источников обогащения почв гумусом. Систематическое их применение приводит к ускоренному обогащению удобряемых почв органическим веществом, к улучшению водно-воздушного режима и к усилению темпов протекания биохимических процессов в почвах.

Влияние на качество сельскохозяйственной продукции

Установлено, что гуминовые препараты, получаемые из торфа, при низких концентрациях являются высокоактивными стимуляторами роста и развития растений. Гуминовые вещества, поступая в растения, способствуют усилению энергетических процессов ассимиляции углекислого газа в процессе фотосинтеза, белкового и нуклеинового обмена, повышению коэффициента минерального питания сельскохозяйственных культур. Эффективность стимулятора роста в значительной степени зависит от способа применения. Стимуляторы роста применяют для обработки семян и вегетирующих растений.

Также установлена эффективность гумата калия торфяного в отношении активизации микробиологических процессов трансформации соломы зерновых и зернобобовых культур, повышения коэффициента её гумификации, снижения негативного фитотоксического действия свежей соломы и в целом повышения удобрительной ценности соломы. Научно обоснованное использование гуминовых препаратов для обработки растительных остатков полевых культур в целях ускорения их деструкции и повышения удобрительной ценности может способствовать решению проблемы эффективной, экологически безопасной утилизации отходов растениеводства, сохранению и воспроизводству плодородия пахотных почв.