Каждому фитоценозу свойственен свой древесный ярус, более или менее внутренне однородный, с определенным видовым составом, полнотой насаждения и бонитетом: он слабо выражен в грядово-мочажинном комплексе, в низинных топяных фитоценозах, но достигает большой полноты и мощности древостоя в сосново-кустарничковых фитоценозах, ольшаниках, березняках.
Состав древесного яруса в различных типах растительности неодинаков: на торфяниках низинного типа преобладают лиственные породы (ольха, береза), на переходных — к березе примешивается сосна, а на верховых господствуют хвойные породы: сосна в европейской части Советского Союза и лиственница в азиатской части.
В процессе роста торфяника древесные породы по достижении известного возраста (в зависимости от условий местообитания) отмирают и погребаются до известной высоты ствола нарастающим слоем торфа. В месте выхода ствола на поверхность особенно усиленно развиваются процессы тления; ствол здесь разрушается, под действием ветра падает на поверхность торфяника и мало-помалу разлагается; от него остаются лишь обломки древесины и обрывки. Лишь в том случае, когда поваленные стволы быстро обрастают мхом и погребаются нарастающим торфом, процесс разрушения древесины приостанавливается и стволы остаются в большей или меньшей сохранности. Основания стволов и корневые системы деревьев находятся в условиях повышенной влажности, а при погребении их в нарастающем торфе усиливаются условия анаэробиозиса. Поэтому наиболее сохранившимися оказываются именно эти части деревьев, т. е. пни с системой корневых разветвлений.
Степень сохранности пней хвойных и лиственных пород в торфяных залежах различна: пни сосны почти нацело сохраняются в торфе со всей системой крупных корней и основанием ствола длиной до 50 см; древесина их крепка и при рубке оказывает значительное сопротивление. Пни лиственных пород (березы, ольхи) сильнее разрушаются, сохраняют меньший размах корневой системы, более трухлявы и легко распадаются даже при несильных ударах. Изученность пнистости низинных залежей недостаточна, но пнистость в залежи различных видов торфа коррелирует с древостоем в исходных фитоценозах. Более изучены в отношения пнистости верховые залежи, и материалы их изучения позволяют сделать некоторые выводы.
Пни сосны по массе, объему и форме можно разделить на три основные группы.
I группа — маломощные пни с сильно изогнутыми, иногда спирально перекрученными стволами небольшого диаметра (5—10 см) и высотой до 30 см. Размах корней достигает 1,5 м, масса пня 5—15 кг. Средний возраст, определяемый пи срезу, 50—70 лет.
II группа — пни более мощные со стволом диаметром до 15 см, со средним размахом корневых лап до 2 м и средней массой 10—25 кг. По форме пни этой группы можно подразделить на две подгруппы: пни с симметрично расположенными корневыми лапами более или менее одинаковой мощности и пни с одной, сильно выделяющейся среди других по своей мощности, корневой лапой, создающей несимметричную проекцию пня. Пни II группы остаются от деревьев, достигающих обычно предельного возраста 50—80 лет.
III группа — наиболее мощные пни со стволом диаметром до 30 см при высоте его 20—25 см, со средним размахом лап до 3 м и средней массой 40—70 кг (максимальная до 120 кг). Форма пней в большинстве случаев симметричная, с четырьмя-восемью лапами. Средний возраст 80—100 лет. Каждая группа пней приурочена к определенным горизонтам залежи. Пни I группы преобладают в верхних горизонтах комплексной верховой залежи и единично встречаются в фускум-залежи. На глубине 2—3 м в комплексной верховой залежи пни I группы сменяются пнями II группы. Последние также располагаются разбросанно и горизонтами в прослойках торфа повышенной степени разложения в верхнем слое магелланикум-залежи.
Пни III группы, переплетаясь корнями иногда в несколько ярусов, залегают в слое и на слое пограничного горизонта. Верхние горизонты комплексных верховых залежей отлагались в климатических условиях, весьма близких к современным, при широком развитий грядово-мочажинного комплекса. Этот комплекс характеризуется сравнительно редким, довольно сильно угнетенным древостоем, с корявой и изогнутой сосной, достигающей к возрасту 20—40 лет ствола диаметром 3—5 см и отмирающей в возрасте 50—70 лет при стволе диаметром меньше 10 см.
Таким образом, по форме, возрасту и размерам сосна в современном растительном покрове грядово-мочажинного комплекса сходна с сосной, пни которой встречаются в верхних горизонтах комплексных верховых залежей.
Для определения пнистости в разрабатываемых и предназначенных к разработке торфяных месторождениях создай ряд методов. На разрабатываемых торфяниках в участках, смежных с выработанными, определение пнистости сводится к учету пней, выбранных на выработанном участке данного торфяника, и к нахождению процента этих пней к общему объему выработанной залежи.
Пнистость на неразрабатываемых торфяниках определяется в процессе разведки торфяных месторождений методом зондирования залежи. При определении пнистости залежи необходимо выяснить, залегают ли пни в залежи разбросанно или концентрируются в одном или нескольких горизонтах. Затем определяют число этих горизонтов, глубину их залегания, взаимное расположение в них пней, прочность, размеры и породу пня. Объемное отношение пней к торфу-сырцу, выраженное в процентах, является показателем пнистости залежи.
Общую характеристику пнистости торфяной залежи обозначают так: до 0,5% — малая илистость, 0,5—1% — средняя, 1,0—2% — выше средней, 2—3% — большая, 3% — очень большая.
С осушением залежи и уменьшением объема в результате осадки процент пнистости резко возрастает. Это следует учитывать при паспортизация участков добычи торфа. Для определения пнистости пользуются методами Инсторфа, ЦТОС и методом Московского торфяного института (МТИ).
Метод Инсторфа. Определение пнистости залежи по методу Инсторфа основано на охвате различных по пнистости участков частой сетью зондирования — по принципу вариационной статистики (не менее 500 на каждом участке, независимо от его площади). Зондирование в каждом пункте производится опусканием бура в залежь, пока он не достигнет минерального грунта, т. е. если бур при первом опускании в залежь попадает на пень, глубину залегания обнаруженного пня записывают в журнал и зондирование повторяют в новой точке, отступив в сторону на 1 м. Если при повторном погружении бура он опять попадает на пень, эта глубина залегания пня также отмечается в журнале, а зондирование повторяется вновь и так до проникновения бура в минеральный грунт.
Данные по каждому бурению записывают в журнал, а затем обрабатывают: все отмеченные попадания на пень разбивают на классы, выделяемые в торфянике через 0,5 м. Для каждого класса вычисляют частоту попаданий, вероятность попаданий и процент пнистости. Частота попадания — это отношение числа попаданий бура на пень к общему числу зондирований. Вероятность попадания представляет собой отношение площади, занятой пнями, к исследованной площади торфяника. Она подсчитывается как для всей залежи, так и для каждого горизонта.
Метод ЦТОС. По этому методу залежь зондируют в 100* точках, расположенных в один или два ряда при расстоянии между точками 1 м; точки для испытаний приурочивают к участкам, наиболее характерным в отношении пнистости.
Зондирование производится буром, опускаемым в залежь по 1 разу в каждой точке зондирования. Если бур, не встретив пня, достигает минерального грунта, в буровом журнале записывают общую глубину залежи (в м), а бур переносят в следующую точку. При попадании бура на пень в буровом журнале записывают глубину залегания обнаруженного пня и слегка ударяют буром для испытания прочности пня. Если при ударе бур пробьет пень или скользнет по его поверхности и остановится на втором, глубже лежащем пне, то в журнал заносят обе глубины попадания, причем первая ставится в скобки. Если же, пройдя первый пень, бур достигает минерального грунта, в буровом журнале отмечаются глубина попадания на пень с заключением ее в скобки и обшая глубина торфяной залежи. Если бур, встретив пень, не пробивает его, записывают глубину попадания на пень, а бурение производят в другой точке.
В журнал также записывают помер точек зондирования и характеристику пней: породу, форму, сохранность, возраст и размер, для чего используют имеющиеся на торфянике канавы и карьеры, а при отсутствии таковых закладываются специальные шурфы для извлечения пней.
Первая стадия камеральной обработки полученного материала заключается в вычислений среднего процента попадания на пень, причем в расчет принимаются все отметки попаданий как незаключенные, так и заключенные в скобки. Это вычисление среднего процента попадания, принимая во внимание, что общее число точек зондирования равно 100, сводится к делению общего числа попаданий на пень на среднюю глубину залежи. Средняя глубина залежи определяется из трех-пяти глубин, равномерно распределенных по длине полоски зондирования. Затем процент пнистости определяют по графику, полученному М. И. Павловым эмпирическим путем.
Вычислив общий процент пнистости, переходят к определению процента пнистости для отдельных горизонтов. Для этого предварительно вычисляют процент попадания в каждом слое через 0,5 м по глубине, начиная от поверхности торфяника. В верхнем слое число попаданий относят к общему числу точек бурения (100). Общее число точек бурения в последующих слоях будет для каждого слоя уменьшаться на то число попаданий на пень, которое приходится на все вышележащие слои. Например, число попаданий на пень в верхнем слое было 3, тогда число попаданий во втором слое (пусть это будет 8) относится к общему числу точек бурения 100—3. Число попаданий в следующем слое будет относиться к общему числу точек бурения для этого слоя: 100—(3+8) и т. д.
После вычисления процента попадания для отдельных слоев устанавливают процент их пнистости умножением средней пнистости, определяемой по графику, на число слоев и распределением полученного произведения пропорционально процентам попадания в каждом слое.
Метод МТИ. Этот метод приводит к более точным результатам и тесно увязывается с особенностями строения залежи.
Полевые работы по определению пнистости этим методом проводятся так же, как и при методе ЦТОС. Уточняется лишь стратиграфия торфяной залежи на исследуемой площадке. Основное различие заключается в камеральной обработке материалов. Причем, если оба метода дают близкие результаты при определении средней пнистости залежи, то послойную пнистость более точно дает метод МТИ.
При камеральной обработке полевых материалов методом МТИ сначала определяют послойную пнистость, а затем среднюю. Послойную пнистость определяют не по геометрическим слоям, а по слоям фактического размещения пней в залежи. Для этого на стратиграфическом разрезе данной площадки соответственно глубине залегания точками обозначают все случаи попадания на пень.
Для каждого пнистого горизонта вычисляют процент попадания на пень и по номограмме, предложенной И. Ф. Ларгиным, определяют пнистость данного горизонта. В номограмму в качестве второй определяющей входит толщина рассматриваемого слоя. Толщина каждого пнистого слоя берется в границах от верхней до нижней глубины попадания с прибавлением 0,25 м (в расчете на толщину корневых лап). При равномерном распределении пней в залежи толщина пнистого горизонта условно (для пользования номограммой) принимается равной 1 м. Определив пнистость по выделенным слоям, подсчитывают среднюю пнистость залежи по данной площадке как среднединамическую величину.