Министерствосельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации
Иркутскаягосударственная сельскохозяйственная академия
Кафедрасельскохозяйственной экологии
Курсоваяработа
Разработкасистемы мероприятий по рациональному использованию пахотных земель и созданиевысокопродуктивных устойчивых агросистем в хозяйстве «Хайтинское», Усольскогорайона
Выполнила:
Деревяшкина М. С.студентка 4 курса ,2 группа
агрономического ф-та
Проверила: Дмитриева Е.А.
Иркутск
2009
Содержание
Задание
Введение
1 Характеристика абиотических условий
2 Эдафические условия района
3 Оценка состояния агроэкосистем
3.1 Экологическая оценка агроландшафтов
3.2 Оценка экологичности системы земледелия
3.3Устойчивость почвенного блока
4 Перспективная система мероприятий посозданию высокопродуктивных агорэкосистем
4.1 Мероприятия по повышению стабилизации агроландшафтов
4.2 Мероприятия по повышению экологичностисистем земледелия
4.3 Мероприятия по повышению экологическойустойчивости почвенного блока
Заключение
Список использованных источников
Задание
Усольскийрайон. Хозяйство «Хайтинское»
Таблица 1
Землепользование.Общая земельная площадь, га 12070 В том числе из с/х угодий 4160 Пашня 3662 Сенокосы 418 Пастбища 80 Лес 7400 Пруды и водоемы - Приусадебные участки 258 Дроги 29 Болота 49 Прочие 174
Таблица 2
Структурапосевных площадей.Пашни 3662 Пары 692 Всего посевов 2970 Зерновые 1670 Картофель 220 Овощи 200 Кормовые 880 Корнеплоды 80 Кукуруза - Силосные 200 Многолетние травы 300 Однолетние травы 300
Таблица 3
Урожайность.Зерновые 27 Картофель 380 Овощи 250 Корнеплоды 300 Многолетние травы на сено 20,0 Однолетние травы на сено 25,0 Кукуруза - Силосные 250
Введение
Сельскохозяйственнаяэкология – наука о факторах внешней среды, их влиянии на организмыкультивируемых растений и животных, о природных комплексах, преобразованныхдеятельностью человека для производства экологически чистой продукциирастениеводства и животноводства.
Развитиесельскохозяйственной экологии проходило неравномерно. В первой половинетекущего столетия были достигнуты большие успехи в изучении влияния условийсреды на рост и развитие культурных растений, урожайность сельскохозяйственныхкультур. В середине столетия в общей и, в частности, в сельскохозяйственнойэкологии стали преобладать системные исследования. Появились фундаментальныеработы по изучению аграрных ландшафтов, агробиоценозов, пастбищных и ферменныхбиогеоценозов.
Историяразвития сельского хозяйства характеризуется главным образом стремлениемполучить как можно более высокие урожай культивируемых растений. На сменумалоурожайных культур и сортов пришли новые, более продуктивные. В ходеискусственного отбора и селекции выведены сорта растений с максимальной долейполезной для человека продукции (зерна, плодов, клубней и т.д.).
Интенсификациярастениеводства и животноводства сопровождается увеличением расходадополнительной энергии. Эта энергия используется для обработки почв, посевовсельскохозяйственных культур, уборки урожая, производства и примененияминеральных удобрений, пестицидов и т.д. в итоге возрастает энергетическая«цена» каждой пищевой калории.
Считается,что до появления сельскохозяйственного производства все животные ифотосинтезирующие растения могли поддержать существование около 10 млн человек.Теперь, когда 10% планеты вспахано, орошено, удобрено, сельское хозяйствообеспечивает жизнь более 5 млрд человек. Часть биопродукции люди потребляютнепосредственно, часть скармливают животным и только и только затем используют.Помимо сельского хозяйства источником пищи служат и другие части мировойэкосистемы (сенокосы, пастбища, Мировой океан). Вместе с тем, по данным ООН,0,5 млрд человек в мире, жителей главным образом развивающихся стран, голодают,а до 2 млрд человек не обеспечены нормальным питанием, т.е. недоедают.
Сельскохозяйственныеугодья Земли включают огромное количество агробиоценозов. Агробиоценозызанимают около 1,2 млрд га, что составляет более 10% всей поверхности суши.Пашня дает человечеству 88% пищевой энергии. Кроме того, примерно 10% этойэнергии оно получает от пастбищных экосистем. Около 2% пищевой энергиипоставляет Мировой океан. Приведенные цифры убедительно показывают значениесельского хозяйства. Сельское хозяйство, будучи важным источником питания людейи сырья для промышленности, одновременно представляет собой могучий факторвоздействия человека на окружающую среду. Оно особенно усилилось с ростомнаселения планеты, повышением энерговооруженности, совершенствованиемагротехнических приемов и селекции.
Развитиесельского хозяйства породила такие негативные явления, как деградация почв,загрязнения среды, ухудшение качества производимой продукции, появление рядановых болезней растений, животных и людей.
Возникланеобходимость экологизации сельского хозяйства.
Длядостижения экологической устойчивости и сохранения природно-ресурсногопотенциала требуется не только осуществить экологизацию производственнойдеятельности человека, но и обеспечить охрану природных жизнеобеспечивающих систем.Для этого необходима система мер по предотвращению их загрязнения, поддержанию целостностии восстановлению. Решение этой задачи – не что иное, как возврат долгов природеи введение социально-экономического развития в экологически безопасное русло,определенное возможностями природно-ресурсного потенциала регионов, емкостьюландшафтов, т.е. способностью их принять и трансформировать определенноеколичество вещества и энергии при устойчивом функционировании.
1 Характеристикаабиотических факторов
Географическоеположение на юге Иркутской области и сложный рельеф определяют климатическиеособенности района. Наиболее изученной в метеорологическом отношении являетсясеверная часть территории.
Среднегодоваятемпература воздуха в северной, наиболее освоенной сельским хозяйством частирайона, равна 1,2 – 1,4 °, температура января –21,5 –23,4°, а июля 18,2 –18,6°. Сумма положительных среднесуточных температур воздуха более 10° довольновысокая и составляет 1750°. Продолжительность безморозного периода 112 дней.
По даннымнаблюдений метеостанции Дабады, средняя температур июля в горах понижается до15,1°, среднегодовая температура воздуха соответственно уменьшается до -3,9°.
Годовая суммаосадков составляет 380-440 мм с максимумом в июле и минимумом в марте. В Предсаяньеколичество осадков резко возрастает, достигая в Раздолье 525, Тальянах-609, ана водоразделах до 700 мм.
Высотаснежного покрова по территории неравномерна – от 20-40 см в равниной части до60-80 см в горах. Многолетняя мерзлота встречается лишь в Предсаянье. Условияувлажнения территории в целом благоприятны для земледелия. Коэффициентувлажнения за летний период составляет в среднем 0,60. Дефицит почвенной влагиотмечается лишь в отдельные годы в мае – июне и может быть восполнен снежными иводными мелиорациями, с оросительными нормами 500-1000 м³/га.Дополнительного увлажнения требует производство овощных и кормовых культур.
Анализклимата позволяет сделать вывод о благоприятных условиях увлажнения итеплообеспеченности равнинной части территории.
РекиУсольского района относятся к бассейну р. Ангара, которая в северной частитерритории находится в подпоре от плотины Братской ГЭС крупнейшими рекамиявляются собственно Ангара, Белая с притоком Хайта, Китой с притоками Ода,Тойсук, Черемшанка, Целота, Картагон. Густота речной сети изменяется от 0,3-0,4км/км² на севере района, до 0,5-0,7 км/км² — на юге. Значительные поплощади болотные массивы, как отмечалось выше, располагаются в левобережьеКитоя, особенно по долинам рр. Картогона и Целота. Озера небольшие,преимущественно пойменный.
Величины стокаизменяются по территории от 156 до 457 мм и в сильной мере зависят от высотыбассейна. Неравномерное распределение стока отмечается также и по сезонам. Так,в течение весеннее – летнего периода по р. Китой проходит 83 – 84% годовогостока, а в зимнюю межень – всего около 7%. Наибольшая водность на этой рекенаблюдается в июле – августе в период выпадения летних дождей, весеннееполоводье отсутствует. Для рек, формирующих свой сток в равнинной части территории,максимальные расходы и уровни воды могут быть приурочены как к весеннемуполоводью, так и к паводкам. Зимой многие малые реки перемерзают и формируютналеди.
Усольскийрайон в целом богат водными ресурсами, которые широко используются в качестве источниковпромышленного и бытового водоснабжения. Крупными водопотребителями являютсяпредприятия химической промышленности г. Усолья – Сибирского. По р. Китойпроизводится лесосплав. На Ангаре (Братском водохранилище) широко развитосудоходство. Основными загрязнителями поверхностных вод служат промышленные ибытовые стоки г. Усолье – Сибирского, сбрасываемые в Ангару. Следует отметить,что самоочищающая способность реки ниже Усолья – Сибирского резко снижена,т.к. она находится в подпоре, является верхним участком Братскоговодохранилища. Сохранение чистоты водных ресурсов в этих условиях возможно лишьпутем скорейшего внедрения очистных сооружений, прекращения лесосплава и пр.
2 Эдафическиеусловия района
Формированиепочвенного покрова происходит в контрастных физико-географических условиях. Нагорном юге района, где развиты кислые кристаллические и метаморфические породы,распространены гольцово-дерновые, горнолесные, мерзлотно-болотные игорно-дерновые перегнойные почвы. В предгорьях на аллювиоделювии известняков идоломитов формируются дерново-карбонатные выщелочные почвы. На Иркутско–Черемховской равнине образование почв происходит на суглинистых ипесчано-суглинистых отложениях значительной мощности, преобладают серые лесные,небольшими участками лугово-черноземные, черноземы выщелочные, встречаютсядерновые и дерново-подзолистые почвы.
В долинахмногочисленных рек в южной горной части района формируется мерзлотно-болтныепочвы, а в их нижнем течении на равнине преобладают мерлотно-луговые почвы.
Районрасполагает большими площадями дерново-карбонатных почв, обладающих высокимилесорастительными свойствами: содержание гумуса в среднем 7-10%, карбонатыприсутствуют лишь в иллювиальном горизонте, но во всем профиле содержатьсяобломки коренных пород, низкая устойчивость к размыванию.
Наиболееосвоены сельским хозяйством серые лесные почвы и черноземы на горизонтальных ислабонаклонных поверхностях мощность гумусового горизонта серых лесных почвоколо 25 см содержание гумуса 4-11%, в пахотных почвах мощность верхнегогоризонта составляет 23 см.
Ввыщелоченных черноземах содержание гумуса от 10 до 16% при мощности верхнегогоризонта от 25 до 45 см. В черноземах содержание гумуса в слое остается почтипостоянным, а затем резко падает.
Эти почвыповсеместно в той или иной степени подвержены эрозии, смытые, чему способствуетухудшение структуры, вызванное длительным аграрным использованием.
В земельномфонде сельскохозяйственных предприятий района пахотные и пахотнопригодные почвывысокого и среднего плодородия до 40% площади. Приемы использования и ухода заэтими почвами должны быть направлены на предохранения от эрозии, проведениеагрокультурных мероприятий по поддержанию и повышению плодородия.
Кормовыеугодья занимают около 25% площади сельхозпредприятий. Под ними используютсялуговые и болотные почвы. Они характеризуются низкими агрономическимисвойствами, комплексностью заболоченных и засоленных почв, закустаренностью.
Максимальнаяпродуктивность естественной растительности на данных почвах превышает 15 (до25) ц/га сена. Необходимы расчистка, внесение удобрений, осушение, современноесенокошение, нормирование и регулируемое стравливание.
Резервом длясельскохозяйственного освоения является почвы под лесными массивами (33%),сведение лесов допустимо почти на маломощных серых лесных, дерново-карбонатных,пойменных и болотных почвах, т.к. в ходе ее практически уничтожаются наиболееценные для сельского хозяйства почвенные горизонты. Вместе с тем следуетучитывать, что лесные массивы могут использоваться для временного выпаса скота.Кроме того, леса на землях сельхозпредприятий выполняют климаторегулирующие иводоохранные функции.
3 Оценка состояния агроэкосистем
3.1 Экологическая оценка агроландшафтов
Сельскохозяйственная организация территория должна осуществляетсяс учетом ее ландшафтно-типологических и региональных различий. Одно изважнейших задач рациональной организации территории является формированиетакого морфологического облика агроландшафта, который отличался бы не тольковысокой продуктивностью, но экологическим разнообразием, эстетическойпривлекательностью и, кроме того, удовлетворял бы санитарно-гигиеническимтребованиям.
Такая организация сельскохозяйственной территории может бытьдостигнута на основе глубокого изучения, анализа и учета ландшафтнойнеоднородности земельного фонда, разработки конкретных землеустроительных,лесовосстановительных, мелиоративных и других проектов, которые должныпредусматривать оптимальное сочетание параметров хозяйственной нагрузки вконкретном ландшафте.
Важнейшим нормативным критерием здесь является уровеньдопустимого однообразия агроландшафтов: оптимальное сочетание технологическихусловий территории (размеры и конфигурация полей и т.д.) и биотическихсоставляющих (участки лесов, полей, лугов, кустарников, болот и т.д.).
С экологической точки зрения современный ландшафт – этоцелостная система взаимосвязанных и взаимодействующих компонентов. Необходимопредпосылкой для грамотного управления процессами использования ландшафтаявляется разработка теоретико-методических основ решения конкретныхпрактических задач. При этом к вопросам первоочередной важности относитсяоценка устойчивости современного ландшафта (в том числе и аграрного) и егооптимизации.
В соответствии с приводившейся ранее общей трактовкой понятия«устойчивость», по отношению к ландшафту ее можно рассматривать как способностьсохранять свои структуру и функции при внешних воздействиях.
Под оптимальным понимают ландшафт, структуры и функциикоторого максимально соответствуют возможностям и потребностям нормальногосбалансированного развития отдельных его компонентов или определенным целям егоиспользования. В соответствии с этим оптимизация ландшафта – это комплексмероприятий по сохранению или модификации существующих и формированию новых связеймежду различными составляющими ландшафта в целях его рациональногоиспользования, сохранения полезных свойств (в том числе и природных ресурсов) ипредупреждения их возможной утраты, установление максимального полногосоответствия природного потенциала ландшафта социально-экономическим функциям,задаваемым ему человеком.
Агроландшафты являются целостными генетически однороднымипространственно-временными единицами, несмотря на то, что определенная часть ихестественного растительного покрова замена агроценозами.
С позиции системного подхода, учитывающего особенностиформирования функционирования ландшафтов, представляются возможными следующиепредпосылки оптимизации агроландшафтов.
Во-первых, формирование и поддержание на оптимальном уровнеструктуры и функционирования земельных угодий, обеспечивающих необходимоеразнообразие и устойчивость агроландшафтов.
Во-вторых, экологическая оптимизация агроландшафтов должнаобеспечивать восстановление и сохранение местного генетического фонда живойприроды, а также восстановление и сохранение естественных ценозов.
В-третьих, восстановление и сохранение обводненноститерритории, которая должна соответствовать естественному фонду данноголандшафтного образования.
В-четвертых, экологическая оптимизация агроландшафтов обеспечиваетсяцеленаправленным развитием сети охраняемых природных территорий различныхрангов и статуса (от микрозаказников до заповедников).
Рассматривая вопросы устойчивости и оптимизации ландшафтов,очень важно располагать системой количественных оценок и характеристикизучаемых процессов. В этой связи заслуживает внимание возможность оцениватьстепень экологической устойчивости ландшафта с помощью коэффициентаэкологической стабилизации (КЭСЛ), интегрирующего качественные и количественныехарактеристики абиотических и биотических элементов ландшафта.
Методика определения коэффициентов экологическойстабилизации.
Согласно В. А. Баранову, первый метод с помощью этогокоэффициента основан на определении и сопоставлении площадей, занятыхразличными элементами ландшафта, с учетом их положительного или отрицательноговлияния на окружающую среду:
/>
Где, Fcm–площади, занятые стабильными элементами ландшафта- сельскохозяйственнымикультурами и растительными сообществами, оказывающими на него положительноевлияние (леса, зеленые насаждения, естественные луга, заповедники, заказники ипахотные земли, занятые многолетними культурами: люцерной, клевером,травосмесями);
Fнcm – площади, занятыенестабильными элементами ландшафта (ежегодно обрабатываемые пашни, земли снеустойчивым травяным покровом, склонами, площадями под застройкой и дорогами,зарастающими или заиленными водоемами, местами добычи полезных ископаемых, другимиучастками, подвергающимися антропогенному опустошению).
Оценкуландшафта производят по следующей шкале:
КЭСЛ1 характеристикаландшафта
0,51…1,00 состояниестабильное
1,01…3,00 состояниеусловно стабильное
4,51 и более стабильностьхорошо выражена
Биотическиеэлементы ландшафта оказывают неодинаковое влияние на его стабильность. Дляоценки ландшафта необходимо учитывать не только их площади, но и внутренниесвойства, а также качественное состояние (влажность и профиль биотопа,структура биомассы, геологическое строение, местоположение и морфологияповерхности):
/>
Где, fi-площадь биотическогоэлемента;
Кэз-коэффициент, характеризующий экологическое значение отдельных биотическихэлементов (например, площадь застройки-0; пашня-0,14; виноградники-0,29;хвойные леса-0,38; сады, лесные культуры, лесополосы-0,43; огороды-0,5;луга-0,62; хвойно-широколиственные леса-0,63; пастбища-0,68; водоемы иводостоки-0,79; лиственные леса-1,0);
Кr — коэффициент, геолого-морфологической устойчивости рельефа (1,0- стабильный, 0,7– нестабильный, например, рельеф песков, склонов, оползней);
Ft – площадь всейтерритории ландшафта.
Оценкуландшафта производят по следующей шкале:
КЭСЛ2 характеристикаландшафта
0,34…0,50 малостабильный
0,51…0,66 среднестабильный
Более 0,66 стабильный
Расчеты поКЭСЛ1 и КЭСЛ2 дают основную информацию о степени экологической устойчивостиисследуемого ландшафта, необходимую для выбора соответствующих мероприятий поего защите и переформированию.
Коэффициентэкологической стабилизации хозяйство «Хайтинское», Усольский район.
Нестабильныеэлементы: Стабильные элементы:
Fнст Сенокосы-418
Пашня-3662 гаПастбища-80 га
Пуды иводоемы-0 га Лес-7400 га
Приусадебныеучастки, огороды-258 га Болота-49 га
Дороги-29 га
Прочие-174 га
4123 га 7947га
Всего: 12070
КЭСЛ — коэффициент экологической стабилизации.
/>
/>
Где,fi-площадь биотического элемента;
Кэз-коэффициент, характеризующий экологическое значение отдельных биотическихэлементов;
Кr-коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа;
Ft- площадьвсей территории ландшафта.
КЭСЛ2=(3662*0,14)+(418*0,62)+(80*0,68)+(7400-0,63)+(258*0)+(29*0)+(49*0,79)+(174*0):12070=0,46
Вывод: врезультате расчетов КЭСЛ1, данный агроланшафт характеризуется в 1,92 — состояние условно стабильное.
КЭСЛ2-0,46мало стабильный.
3.2 Оценка экологичности системы земледелия
Разнообразие форм техногенного и аграрного воздействий,увеличивающееся масштабы и объемы антропогенной нагрузки, наличиемногочисленных негативных изменений в почвах, свойства, режим и функции которыхстали отличаться от аналогичных показателей реликтовых или эталонных почв,послужили основанием говорить о патологии почвы. Не мене справедливым будетутверждение о патологическом состоянии большинства современных агроэкосистем,основные компоненты, которых подвержены той или иной форме антропогенноговоздействия и находятся в конечных зонах устойчивости, граничащих с потерейэтого качества. Подобное состояние агроэкосистемы напрямую связано состратегическими и тактическими издержками, которые характерны для аграрнойдеятельности человека и появляются в характере землепользования икультивирования агроэкосистемы.
Ущерб плодородию почвы и окружающей среде, причиняемыйнесбалансированным применением избыточных доз пестицидов, удобрений имелиорантов, использованием тяжелой техники в районах с повышенным увлажнением,нарушениями зональных технологий возделывания культур и мелиорации почв,характерен для нерационального или экстремального земледелия, в котороминтенсивность упрощенно понимается как концентрация ресурсов в расчете наединицу площади без учета степени и качества их использования. Вдействительности в интенсивном земледелии повышение урожайности культуробеспечивается благодаря эффективному использованию средств химизации,биологических способов защиты растений, мелиоративных приемов, внедрениюпрогрессивных технологий, учитывающих зональную почвенно-экологическуюспецифику, что, в конечном счете, способствует повышению плодородия почв иохране агроланшафтов от загрязнения и деградации. Однако экологическая ситуацияостается достаточно напряженной, что дает повод усомниться в безопасноститрадиционных интенсивных систем земледелия и осознать необходимость разработкиальтернативных производственных систем, из которых наиболее известнабиологическая система земледелия.
На первых этапах развития такой системы земледелияприоритетным направлением было получение высококачественной растениеводческойпродукции главным образом благодаря отказу от использования инсектицидов иприменению биологических и агрономических способов защиты растений. В последниегоды биологическую систему земледелия рассматривают в более широком плане – каксоставную часть концепции экологически чистой окружающей среды, расширяя темсамым круг ограничений на применение агрохимикатов, включая и синтетическиеудобрения. Введение элементов биологического земледелия, как правило, приводитк снижению экономических показателей производства, росту энергозатрат наполучение единицы продукции, увеличению объема работ и их усложнению посравнению с традиционной системой.
Учитывая преимущества и недостатки этих двух противоположныхконцепций, многовариантность форм антропогенного давления на агроэкосистемы истремление интенсифицировать все стадии производства сельскохозяйственнойпродукции, а также принимая во внимание значительное ухудшение качестваокружающей среды, следует признать необходимой разработку новой адаптивной системыземледелия, эффективность которой соответствовала бы более широкому спектрукритериев.
Следовательно, современное управление устойчивостьюагроэкосистемы и использование для этого практических средств должныпредусматривать достижение разумного компромисса между количеством продукции,ее качеством, масштабами затрачиваемых природных и технических ресурсов инарушениями в окружающей среде. Эти параметры в своей совокупности ихарактеризуют новый тип современного земледелия – адаптивный, под которымпонимают экологическую дифференциацию агротехнологий, направленную надостижение высокой степени соответствия аграрных форм деятельности природныммеханизмам саморегуляции экосистем путем оптимизации или компенсации внешних ивнутренних факторов и свойств, лимитирующих развитие продуцентовагроэкосистемы.
В отличие от альтернативного земледелия, которое предполагаетприоритет какого-либо одного критерия, адаптивно-компромиссное направлено надостижение рациональной сбалансированности критериев и представляет собойпромежуточную форму между биологическим и традиционными типами земледелия.
Расчет экологической системы земледелия.
В качестве критериев оценки влияния сельскохозяйственнойдеятельности на агроэкосистемы предложено использовать показатель экологичностиземледелия (Кэз), для расчета которого служат следующие характеристики: урожайкультуры (У) и их количество (n), коэффициент гумификациирастительных остатков (Кr), масса вносимых органическихудобрений (Мо) и коэффициент их гумификации (Ко), масса минерализации гумуса иколичество пожнивных остатков (Ммн), масса потерь гумусовых веществ за счетэрозии (Мэв), масса расхода гумуса на формирование урожая (Мгу), коэффициенты,выражающие повторяемость культуры за ротацию севооборота (Кр) и долю даннойкультуры в севообороте (Кд).
/>
Расчет устойчивости агроэкосистем при различных системахземледелия (звеньях севооборота).
Звено: пар-ячмень с внесением органических удобрений):
/>
То же самоебез внесения органических удобрений:
/>
Вывод: в результате эрозии и насыщенности севооборотов происходитактивный расход гумуса, а значение Кэз в первом звене — 0,58 свидетельствует оумеренной экологичности используемых систем земледелия.
3.3 Устойчивость почвенного блока
Разрушение и создание органического вещества составляютсущность почвообразования. Из этого общеизвестного положения вытекаетпринципиально важное следствие – соотношение между процессами минерализации игумификации обуславливает экологическое равновесие в почве. Сбалансированностьназванных процессов отражает суть экологической устойчивости почвенного блока,а следовательно, и агроэкосистемы в целом. Определение количественныхпараметров, соответствующих состоянию экологического равновесия в почве,раскрытие его природы и разработка на этой основе методов целенаправленного воспроизводствапочвенного плодородия – важная научно-практическая задача, требующаякомплексных решений, в том числе с учетом и агроэкологических аспектовпроблемы.
Достаточно значимым количественным показателем интенсивности процессовминерализации органического вещества почвы может служить отчуждение (вынос)азота с урожаем сельскохозяйственных культур. Процессы гумусообразования,наоборот, связаны непосредственно с накоплением азота в почве, поэтому величинуаккумуляции его в приросте запасов гумуса можно принять за объективныйпоказатель гумификации. Исходя из данных предпосылок, оценку сбалансированностипроцессов гумификации и минерализации в почвенном блоке агроэкосистемы реальнопроводить, основываясь на определении агроэкологического параметра – коэффициентабиологической утилизации азота удобрений (КNут).Названный показатель подсчитывают как суммы коэффициентов усвоениявозделываемыми растениями элемента из удобрения (КNусв) и аккумуляции его в приросте гумуса за ротацию севооборота по отношению к количеству,определяемому перед закладкой опыта (КN ак). Отношение коэффициента усвоенияазота удобрений к коэффициенту его аккумуляции (КNусв/КN ак) отражает степень сбалансированности в почвепроцессов минерализации и гумификации, а значит, и направленность процессапочвообразования за ротацию севооборота. Очевидно, что это отношение наряду сдругими показателями может служить объективным экологическим критерием оценкиустойчивости высокопродуктивной агроэкосистемы. Степень устойчивости почвенногоблока агроэкосистемы определяют по формуле:
Эуст= КN усв/ КNак
Где Эуст – интегральный показатель экологической устойчивостипочвенного блока агроэкосистемы;
КN усв – коэффициент усвоения азотакультурами за ротацию севооборота, %;
КN ак – коэффициент аккумуляции азотав приросте гумуса за ротацию севооборота, %.
Величина биологической утилизации азота напрямую связана сособенностями их влияния на эффективное и потенциальное плодородие почвы, атакже на урожайность и вынос азота возделываемыми на полях севооборотакультурами. Многолетними полевыми опытами установлено, что больше азотаудобрений утилизируют растения за ротацию, тем меньше его аккумулируется вноогумусе и тем выше доля коэффициента усвоения (КNусв) в коэффициенте биоутилизации (КNут). Это особеннонаглядно прослеживается, например, при заделке в почву зеленого удобрения,богатого легко минерализирующимся веществами (белки, углеводы и т.д.). обратнаязависимость наблюдается при запашке в почву инертного органического вещества –соломы, азот ко торой в гумусных веществах минерализуется медленно. Поэтому вкоэффициенте биоутилизации азота соломы основная доля приходится на коэффициентего аккумуляции в приросте гумуса за ротацию севооборота.
Коэффициент биологической утилизации азота удобрений полностьюопределяется его выносом с урожаем возделываемых в севообороте культур.Систематическое внесение только технического азота ведет к ускорениюантиэкологического процесса дегумификации почвы. Применение органическихазотных удобрений в отличие от минеральных наряду с улучшением азотного питаниякультурных растений способствует активизации в почве процессов гумификации, чтонаходит отражение в структуре коэффициента биоутилизации.
Как интегральный количественный показатель, характеризующийвлияние внесенных удобрений на процессы минерализации и гумификации. КNут отражает изменение как эффективного. Так и потенциальногоплодородия почвы. Чем выше биоутилизация на фоне оптимального сочетанияпроцессов гумификации и мине6рализации, тем рациональнее применениеазотосодержащих удобрений и меньше химическая нагрузка на окружающую среду.
Однако для объективной агроэкологической оценки эффективностиприменения азотосодержащих удобрений важно знать не только численное значение Кут,но и соотношение между КN усв и КNак, что особенно существенно для установления изменений устойчивости почвы.Отношение Кусв: К ак в значительной степени отражает природу взаимосвязи междупроцессами минерализации и гумификации. Оптимизация этих диаметральнопротивоположных процессов – актуальная проблема формирования экологическихсистем земледелия, успешное решение которое позволяет контролировать ицеленаправленно воздействовать на экологическое равновесие в почвенном балансеагроэкосистемы. Именно сбалансированность процессов минерализации и гумификацииобуславливается, с одной стороны, уровень продуктивности возделываемых культур,а с другой – масштабы воспроизводства контроль за этим постоянно протекающими впочве процессами достаточно значим в экологическом отношении.
Более низкое численное значение отношений КNусв: КN ак характерно для инертного органическоговещества, в частности соломы, азот который слабо усваивается культурами ибольшей частью закрепляется в гумусе. Противоположная картина наблюдается призаделке в почву минеральных удобрений и сидеритов, которые влияют, преждевсего, на процессы минерализации.
Варьирование численного значения рассматриваемого отношения впределах 0,5…15 вполне приемлемо. Снижение его до значения 15 нецелесообразно по экологическим причинам, поскольку вэтом случае используемый показатель отражает значительное снижениевоспроизводства гумуса, что в конечном итоге неминуемо ведет к опустыниванию агроэкосистем.
Таким образом, показатель биологической утилизации азотаудобрений может служить важным агроэкологическим критерием устойчивостипочвенного блока, позволяющим судить и об устойчивости всей агроэкосистемы.Критерии Эуст дает возможность количественно оценить степень сбалансированностив почве диаметрально противоположных процессов – минерализации и гумификации,что исключительно важно для моделирования процессов оптимизации эффективного ипотенциального плодородия. Определение оптимальных значений коэффициентовбиоутилизации (КNут) и устойчивости (Эуст) вносимогоазота удобрений за ротацию в севооборотах должно входить в программуагроэкологического мониторинга в длительных стационарных опытах – полигонах,заложенных в различных почвенно–климатических зонах. Следует отметить, чтоотношение КNусв: КN ак заротацию севооборота можно использовать в качестве критерия влияния наэкологическую устойчивость почвы и агроэкосистемы не только удобрений, но иразличных агротехнических приемов.
Методика определения экологической устойчивости почвенногоблока.
Эуст= КN усв/ КNак
Где: КN усв – коэффициент усвоениярастениями из удобрения;
Эуст – степень устойчивости почв блока АЭС;
КN ак – коэффициент аккумуляции азотав приросте гумуса.
Рассчитываем показатели экономической устойчивости почвенногоблока:
Звено севооборота: пар – ячмень
1.Общий расход азота на создание 27 ц зерна с гектара –27*3,6=97,2 кг.
2. Общий расход гумуса – (97,2*100):5=1944 кг/га=1,9 т/га
3. Содержание азота в соломистых остатках – 3500 кг/габиологическая масса соломы; 0,5% — содержание азота в соломе;
(3500*0,5):100=17,5 кг/га
Таким образом, в звене пар – ячмень создается отрицательныйбаланс азота — 97,2-17,5= -79,7 кг/га.
В целом климатические условия и почвенные условия Усольскогорайона благоприятны для возделывания сельскохозяйственных культур.
Оценивая в целом агроклиматические условия района, несмотряна стабильную и высокую для района продуктивность сенокосов решение проблемыкормопроизводства требует дальнейшего проведения водных мелиораций и 22%культурных пастбищ: под последние использовалась и 1/3 орошаемой пашни. Площадьосушенных земель довольно велика – свыше 5 тыс. га, или 32% областного фонда.Это сенокосы с коренным улучшением.
Результаты подсчетов экологической системы земледелияпоказали, что данная агроэкосистема характеризуется условно стабильным(КЭСЛ1=1,92) и мало стабильным (КЭСЛ2=0,46).
Результаты подсчетов экологической системы земледелияпоказали, что данная агроэкосистема в результате эрозии и насыщенностисевооборотов техническими культурами происходит активный расход гумуса, азначение Кэз в первом звене (пар–ячмень) — 0,58 свидетельствует о умереннойэкологичности используемых систем земледелия. Баланс гумуса отрицательный(79,2). Определение основных показателей и функционирование систем позволяетисследовать происходящие в них внутренние процессы формирование первичнойпродукции.
4 Перспективная система мероприятий по созданию высокопродуктивныхагорэкосистем
4.1 Мероприятия по повышению стабилизации агроландшафтов
Конструктирование агроэкосистем в чистом виде с соблюдениемвсех заданных параметров и приемов осуществимо лишь при сельскохозяйственномосвоении новых территорий, что при современных масштабах вовлечение земель ваграрное производство не имеет существенного практического значения. Примероммогут служить распашка земель, окультуривание осушаемых болот и других почв. Виспользуемых же почвах реализация программы конструктирование агроэкосистемподразумевает частичную и конкурентную реконструкцию для сложившихсяприродно-хозяйственных единиц. Предотвращение негативных процессов, таких какэрозия, дефляция, дегумификация, подкисление, засоление, переувлажнение,загрязнение способствует повышению устойчивости и продуктивностиагроэкосистемы.
На первом этапе повышение устойчивости реконструируемойагроэкосистемы осуществляют глобальный, региональный и локальный почвенныймониторинг, включающий системный контроль за физической и биологическойдеградацией почвы, ее загрязнением и питательным режимом, начиная от источниковвоздействия и реакцией отдельных ее компонентов, а также за общим состояниемокружающей среды. На втором этапе осуществляют рекультивацию нарушаемыхзасоленных и загрязненных почв, преобразование рельефа и другие мероприятия.Одновременно видоизменяют структуру севооборотов, системы удобрения и защитыкультур от вредителей и болезней, используют более мелкие агротехническиеоперации.
Ограничение эрозионных процессов в реконструктивныхагроэкосистемах, с достаточной эффективностью можно осуществить лишь наландшафтно-биосферном уровне, путем создания эрозионно-устойчивых ландшафтов наоснове комплексного учета показателей гидрологического режима почв, морфологии,генезиса, эрозионного рельефа, пространственно-временной изменчивости противоэрозионнойстойкости почв, включение антропогенного фактора в развитие ландшафтов наразных стадиях их хозяйственного освоения. Основными гидротехническими,агротехническими, технологическими мероприятиями по созданиюэрозионно-устойчивых ландшафтов является регулирование поверхностного стока,планировка поверхности, посев многолетних трав и промежуточных культур,создание контурных буферных полос, сохранение на поверхности почвы растительныхостатков и оптимизация противодефляционной способности растений.
Так как в предложенном по заданию хозяйстве агроландшафтявляется мало стабильным, поэтому необходимо провести мероприятия постабилизации агроэкосистем:
1. Посадку многолетних трав.
2. Посадку лесов.
3. Перевод нестабильных агроэкосистем в стабильные.
Поэтому для повышения стабилизации агроландшафтов в хозяйствепроизводим трансформацию земель.
Были проведены следующие преобразования: из пашни в сенокосы500 га (из них паров 100, из кормовых 200, из зерновых 300). Также в сенокосыбыли переведены болота (осушение) 49 га и прочие 74 га. В пастбища былипереведены прочие земли 100 га, в многолетние травы из кормовых 250 га иоднолетние травы 100 га.
Трансформация земельных угодийПашня 3662 -500 в сенокосы Пашня после трансформации 3162 Сенокосы 418
+ 500 из пашни
+49 из болота
+74 из прочих Сенокосы 1041 Приусадебные участки 258 - Приусадебные участки 258 Пастбища 80 +100 из прочих Пастбища 180 Лес 7400 - Лес 7400 Дороги 29 - Дороги 29 Болота 49 -49 в сенокосы Болота Прочие 174
-100 в пастбища
-74 в сенокосы Прочие
Нестабильные элементы: Стабильные элементы:
Пашня 3162 га Сенокосы 1041 га
Приусадебные участки 258 га Пастбища 180 га
Дороги 29 га Лес 7400 га
Прочие 0 га. Болота 0 га.
3449 га 8621 га
Всего: 12070
КЭСЛ – коэффициент экологической стабилизации.
/>
/>
Где,fi-площадь биотического элемента;
Кэз-коэффициент, характеризующий экологическое значение отдельных биотическихэлементов;
Кr-коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа;
Ft- площадьвсей территории ландшафта.
КЭСЛ2= (3162*0,14)+(1041*0,62)+(180*0,68)+(7400*0,63)+(258*0)+(29*0)+(0*0,79)+(0*0):12070=0,49.
Порезультатам подсчетов КЭСЛ1=2,5 данная агросистема состояние условностабильное, КЭСЛ2=0,49. Значит мероприятия по переводу пашни в стабильныеагроландшафты привели к положительном результатам.
4.2 Мероприятия по повышению экологичности системземледелия
При экологической системе земледелия допускается строгоограниченное использование пестицидов, чаще в виде санитарных (локальных) мерна очагах размножения вредителей и болезней. С большой осторожностью относятсятакже к применению минеральных удобрений, ограничивая их дозы, особеннолегкорастворимых форм и в жидком виде.
При любых альтернативных системах земледелия важно внесение впочву глинистого материала, обогащенного высокодисперсными минеральными(монтмориллонит). Это объясняется тем, что в почвах, не содержащихмонтмориллонита, органического вещества и продукты его разложения находятся всостоянии механической примеси и поэтому легко выносятся. Интенсивностьразрушения превышает накопление органического вещества. При наличиимонтмориллонита связь органической и неорганической составляющих почвыстановится более тесной и прочной, так как органические молекулы вместе с водойвходят в состав ППК.
В интенсивном земледелии повышение урожайности культуробеспечивается благодаря эффективному использованию средств химизации,биологических способов защиты растений, мелиоративных приемов, внедрениюпрогрессивных технологий, учитывающих зональную почвенно-экологическуюспецифику, что в конечном счете способствует повышению плодородия почв и охранеагроландшафтов от загрязнения и деградации.
Сейчас пришли к новому типу современного земледелия –адаптивный, под которым понимают экологическую дифференциацию агротехнологии,направляемую на достижение высокой степени соответствия аграрных формдеятельности природным механизмом саморегуляции экосистем путем оптимизации иликомпенсации внешних и внутренних факторов и свойств, лимитирующих развитиепродуцентов агроэкосистем.
Рассчитываем экологичности системы земледелия в звенесевооборота:
люцерна-пшеница:
/>
За счет введения в севооборот многолетней культуры повысиласьэкологичности системы земледелия Кэз = 1,35.
4.3 Мероприятия по повышению экологической устойчивостипочвенного блока
Почвенный блок будет устойчивым при положительном балансегумуса. Органическому веществу почвы отводится центральное место в решениипроблемы повышения продуктивности агрофитоценозов. Общепризнанная рольорганического вещества в формировании почвенного плодородия, снабжениеэнергетическим материалом микробиоты, снижению токсических последствийхимического загрязнения почв, повышении устойчивости земледелия принеблагоприятных погодных условиях.
Все органические соединения почвы делятся на группы:консервативных устойчивых веществ и на группу лабильных соединений.
Основные источники поступления органических веществ в почву:навоз, торф, сидераты, солома, пожнивные остатки. Высокое значении нужноуделить поступлению биологического азота в почву за счет бобовых культур. Таккак применение минеральных удобрений негативно влияет на окружающую среду, нате или иные компоненты агроценозов загрязнения почв, поверхностных и грунтовыхвод, усилению эвтрофированности водоемов, уплотнение почвы и т.д. процессыгумусообразования связаны с накоплением азота в почве.
Рассчитаем показатель экологической устойчивости почвенногоблока для звена севооборота: галега — ячмень
1.Приход органического вещества с корневыми и пожнивнымиостатками 183,4 т/га.
2. Приход в звене составит 33,6 кг/га
3. Содержание азота в растительных остатках галеги составляет4,5%.
4. Таким образом, в звене галега – ячмень создаетсяположительный баланс азота (33,6+17,5)-97,2=46,1 кг/га
Выводы:
Разработанные системы мероприятий по созданиювысокопродуктивных АЭС привели к положительным результатам:
1. Коэффициент экологической стабилизации агроландшафта т.е. КЭСЛ1=2,5состояниестабильное. КЭСЛ2=0,49 состояние мало стабильное.
2. Повышение экологичности системы земледелия за счет введения в севооборотмноголетних трав (люцерна). Экологичность системы земледелия составила1,35-достаточно экологическая система земледелия.
3. Повысилась устойчивость почвенного блока, так же счет введения в севооборотгалеги, благодаря чему сложился положительный баланс гумуса – 46,1 кг/га.
Заключение
Несмотря на относительно высокое естественное плодородиепочв, необходимы меры по его поддержанию и повышению. Особенно это важно дляорошаемых территорий и почв, нарушенных эрозионными процессами. Эродированные иэрозионно-опасные земли составляют 37% к площади всех сельхозугодий, в томчисле – более 54% — пашня. Недостаток летнего увлажнения определяетпреобладающую роль дефляции по сравнению с водной эрозией; она охватывает в 8раз большую площадь, чем плоскостной смыв.
Наряду с внедрением противоэрозионной системы обработкиземли, созданием полезащитных полос необходимо внесение повышенных нормудобрений на эродированные и орошаемые почвы. При этом важно соблюдать рядсанитарно-гигиенических требований, которые будут снижать опасность загрязненияпочв, поверхностных вод, атмосферного воздуха. Удобрения, ядохимикаты, отходытаких крупных сельскохозяйственных комплексов как птицефабрика, свинокомбинат,ферму крупного рогатого скота, теплично-парниковое хозяйство, комбикормовойзавод, являются источниками биогенных веществ антропогенного происхождения ссельхозугодий дают максимальное для области значение.
Перевод промышленных предприятий на экологически безопасноепроизводство, рациональное ведение сельского и лесного хозяйства, обустройствоводоохраны и комплексных защитных зон, кедровников, охотничье-промысловыхугодий, в конечном итоге — проектирование и создание культурных ландшафтов — все это должно явиться стратегией долгосрочного природопользования.
Список использованных источников
1. Банников А. Г. Основы экологии и охрана среды. / -4-ое изд., перераб. Идоп. – М.: Колос, 1999. – 304 с.
2. Кирюшин В. И. Экологические основы земледелия. – М.: Колос, 1996. – 367с.
3. Уразаев Н. А. Сельскохозяйственная экология. –М.: Колос, 2000. -304 с.
4. Черников В. А. Агроэкология. – М.: Колос, 2000. – 536 с.
5. Хуснидинов Ш. К., Кудрявцева Т. Г., Мартемьянова А. А. Методическиеуказания по проведению лабораторно- практических занятий по курсу«Сельскохозяйственная экология».- Иркутск, 2008. -55с