Оценка экологической устойчивости агроландшафтов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Почва - образованный природными и геологическими процессами поверхностный слой земной коры, обладающий плодородием, т. е. пригодный для произрастания различных форм растений. Именно этот относительно тонкий верхний слой человек использует для выращивания с.-х. культур, имеющих хозяйственное назначение. Для того, чтобы сохранить и повысить плодородие этого тонкого слоя коры, необходимо применять рациональные приемы и средства для обработки почвы, с учетом ее физических и технологических свойств, а также почвенно-климатических условий.

В результате хозяйственной деятельности почва часто теряет свое плодородие, деградирует или полностью разрушается. Это происходит, когда деятельность человека является нерациональной, экологически необоснованной. Для предотвращения негативных экологических последствий воздействия человека на почву необходимо уделять внимание вопросам рационального использования и охраны почв.

Для рационального использования почв на разных уровнях руководства сельским хозяйством, кроме крупномасштабных, почвенных карт, применяют карты других масштабов, различающиеся методикой составления, содержанием и целевым назначением.

Проблема рационального использования почв неразрывно связана с другой не менее актуальной проблемой - их охраны.

Охрана почв - острейшая глобальная проблема сегодняшнего дня, с которой непосредственно связана проблема обеспечения продовольствием все возрастающего населения планеты.

Охрана и использование земель - это система мероприятий, направленная на защиту, качественное улучшение и рациональное использование земельных ресурсов. Охрана почв необходима для сохранения и приумножения плодородия почв, для поддержания устойчивости в биосфере [1].

Цель настоящей работы - дать комплексную оценку экологической устойчивости агроландшафтов, составить прогнозную оценку их состояния, процессов почвообразования и плодородия почв на примере сельскохозяйственных предприятий Уйского района по Челябинской области.

Задачи курсовой работы:

Провести оценку экологической устойчивости агроландшафта.

Оценить состояние гумусо-акумулятивного процесса почвообразования.

Изучит роль основного процесса и сопутствующих процессов в почвообразовании.

Описать продукционный процесс.



1. АГРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ И ПОЧВЕННЫЕ РЕСУРСЫ

1.1 Агроклиматические и почвенные ресурсы Челябинской области

агроклиматический почвенный экологический челябинский

Агроклиматические и почвенные условия конкретной местности относятся к объективным (не зависящим от человека) факторам внешней среды, определяющим уровень урожайности всех сельскохозяйственных культур.

Климат Челябинской области континентальный. Основными особенностями его являются холодная и продолжительная зима, теплое лето с периодически повторяющимися засушливыми явлениями, короткие переходные сезоны с частыми заморозками. Резкие похолодания весной и осенью нередко сопровождаются обильными снегопадами, временным установлением снежного покрова, что на 5-10 дней может прекратить полевые работы, как в мае, так и в сентябре. Самый холодный месяц года - январь, самый теплый - июль. В суровые зимы абсолютный минимум температуры воздуха опускается до -44...480С, а в пониженных частях рельефа до -52 С. Ночные температуры от минус 25 до 300С наблюдаются ежегодно. Абсолютный максимум температуры воздуха достигает +38...410С, но чаще всего максимальные дневные температуры составляют +28...330С.

Территория Челябинской области подразделяется на четыре природно-климатические зоны:

1. Горно-лесная увлажненная;

2. Северная лесостепная умеренно увлажненная;

3. Южная лесостепная полузасушливая

4. Степная острозасушливая.

По характеру увлажнения Челябинская область в целом относится к регионам с достаточным, но неравномерным увлажнением. Почвенные засухи в сочетании с атмосферными являются самыми неблагоприятными агрометеорологическими явлениями на территории нашей области.

В степной зоне слабые засухи отмечаются ежегодно, умеренные - в семи годах, а сильной интенсивности - в четырех годах из десяти. В лесостепной зоне условия значительно мягче, здесь лишь каждый второй будет в той или иной степени засушливым.

В горно-лесной зоне наибольшую опасность представляет, наоборот, переувлажнение почвы летними и осенними дождями.

Разнообразность рельефа, не однотипность условий увлажнения и климатических показателей определяют неоднородность почвенного покрова.

Рельеф местности во взаимодействии с другими факторами играет существенную роль в развитии почвообразовательных процессов, в формировании тех или иных агрономических признаков почвы. В Зауралье он обуславливает многие закономерности в распределении почв. Чернозёмы, солонцы и другие типы почв приурочены к определенным формам рельефа.

Рельеф степной зоны равнинный. Также имеется травянистая растительность и водные объекты [2, 3].

1.2 Агроклиматические и почвенные ресурсы Уйского района

Уйский район расположен в центральной части Челябинской области и в лесостепной зоне, в зоне рискованного земледелия. Общая площадь района 263, 4 тыс. га., в. т.ч. сельхозугодий 194, 77 тыс.га., территория промышленных предприятий 0, 98 тыс.га., 55 тыс.га - земли Гослесфонда.

Уйский район расположен в центральной лесостепной зоне Челябинской области. Территория района граничит на севере с Чебаркульским районом, на востоке с землями г. Пласта, на юге с Верхнеуральским районом и на западе с Учалинским районом Республики Башкортостан. Западные границы района вплотную подходят к восточным скатам Уральских гор, где берет начало основная река района Уй и ее притоки.

Рельеф условно можно разделить на две части. Западная и центральная части имеют долинно-холмистый рельеф. На поверхность часто выступают твердые горные породы. Наиболее высокие участки плато находятся в северной части района, где высота отдельных возвышенностей достигает 491 метра.

Ко второй части относятся земли Соколовского, Кумлякского и Вандышовского сельских поселений, это увалистая волнистая равнина, волнистость которой заметно сглаживается к востоку, высота водоразделов изменяется от 400 до 30 метров.

Климат на территории района складывается под влиянием Уральского хребта и прилегающих обширных пространств Сибири и является резко континентальным, с продолжительной холодной зимой, теплым летом и короткими прохладными сезонами. На территории района преобладают юго-западные и северо-западные ветры (с Уральских гор), часто наблюдаются резкие порывистые шквальные ветры со скоростью 8-10 м/сек. По сумме средних суточных температур в районе климат умеренно теплый. Продолжительность периода с температурой выше +10 градусов составляет 125-130 дней. Годовое количество осадков около 400 мм. Продолжительность периода с устойчивым снежным покровом 153 дня.

Район, являясь одним из старейших золотодобыточных районов области, и в настоящее время имеет перспективы прироста золоторудных ресурсов. Геологическими работами последних лет разведаны 2 золотоносные россыпи, одна из которых - Свободненская, другая - Зоинско- Ильинская, они являются государственным резервом.

Разведано и разрабатывается крупное по запасам Ларинское месторождение гранулированного и жильного кварца, запасами которого далеко не исчерпываются ресурсы кварцевого сырья района. Поисковыми и геологосъёмочными работами выявлено множество проявлений и жильных полей кварцевого сырья.

Район обладает значительными ресурсами горных пород, пригодных для использования в качестве строительных материалов: строительного камня, песчано-гравийных материалов, кирпичных глин, строительных песков. Установлено несколько проявлений поделочного и облицовочного камня, проявления мрамора, декоративных: габбро, пироксенитов, порфитов [4].



2 ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ АГРОЛАНДШАФТА

Агроландшафт - природно-территориальный комплекс, естественная растительность которого на подавляющей его части заменена агроценозами. Он характеризуется экологической неустойчивостью. Равновесное состояние агроландшафта поддерживается системой агрономических, мелиоративных и экологических мероприятий. При анализе состояния агроландшафтов необходимо учитывать крутизну, длину, форму и экспозицию склонов, размер контуров, гидрологический режим, тип, разновидность и степень смытости почвы, удаленность от хозяйственных центров и водоисточников, влияние несельскохозяйственных угодий, наличие мелиоративных систем и подъездных путей.

Многообразие и сложность почвенного покрова, его особое место в природе и агропромышленном комплексе требуют комплексной агроэкологической оценки и группировки для рационального использования земель.

Агроэкологическая группировка земель - условное объединение земель в категории, группы, отражающие их свойства и качество, для конкретного совместного пользования с учетом природно-экологических и социально-экономических условий.

Принципиальность выделения перечисленных категорий земель позволяет конструировать агроландшафты в системе оптимального природопользования.

Земли последней категории объединяют в агроэкологические группы по общности агрогенетических показателей, уровню плодородия и характеру сельскохозяйственного использования.

Агроландшафт - антропогенный ландшафт, с преобладанием в их биотической части сообществ живых организмов, искусственно сформированных человеком (антропобиоценозов) и заменивших естественные фито- и зооценозы на большей части территории.

Основой экологической оценки агроландшафта служит оценка устойчивости современного ландшафта и его оптимизация.

Под оптимальным ландшафтом понимают такой ландшафт, структура и функции которого максимально соответствуют возможностям и потребностям нормального сбалансированного развития отдельных его компонентов или определённым целям его использования.

Оптимизация ландшафта - комплекс мероприятий по сохранению или модификации существующих или формированию новых связей между различными составляющими ландшафта в целях его рационального использования, сохранения полезных свойств, предупреждения их возможной утраты, установление максимально полного соответствия природного потенциала ландшафта социально-экономическим функциям задаваемых ему человеком.

Оптимизация природной среды - это поиск сбалансированного соотношения между эксплуатацией экосистем (рациональным использованием естественных ресурсов), их охраной и целенаправленным преобразованием. Но деятельность человека приводит к значительным и устойчивым изменениям природной среды.

Оптимизация ландшафта - комплекс мероприятий по сохранению или модификации существующих или формированию новых связей между различными составляющими ландшафта, в целях его рационального использования, сохранения полезных свойств, предупреждения их возможной утраты, установления максимально полного соответствия природного потенциала ландшафта социально - экономическим функциям, задаваемых ему человеком.

В настоящее время, принимая решение о «наращивании» плодородия бедных почв, необходимо понимать, что они являются продуктом экономической обстановки, определившей их бедность.

В основе любой системы земледелия лежат севообороты. Севооборот - это научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур в агроландшафте. Севооборот способствует пополнению и лучшему использованию питательных веществ почвы и удобрений, улучшению физических свойств почвы, ее защите от разрушения, а также ограничивает распространение вредных организмов сорняков, возбудителей болезней и вредителей сельскохозяйственных культур.

При оценке агроландшафта должны учитываться следующие характеристики:

геологическое строение территории и геологические процессы;

рельеф и современные геоморфологические процессы (эрозия, суффозия, оползни и др.);

- составляющие почвенного покрова;

- агроклиматические и агрометеорологические условия;

- водный баланс;

состояние растительности и животного мира.

Оценка экологической устойчивости агроландшафта проводится с помощью коэффициента экологической стабилизации (КЭСЛ), то есть ее способность сохранять свои основные свойства (целостность, функционирование и динамику) при внешних воздействиях, определяется с использованием качественных и количественных характеристик абиотических (метод 1) и биотических (метод 2) компонентов ландшафта.

Данный коэффициент рассчитывается двумя методами:

Абиотический метод основан на определении и сопоставлении площадей, занятых различными элементами ландшафта, с учетом их положительного или отрицательного воздействия на окружающую природную среду по формуле (1):



КЭСЛ₁= (1)

где F_СТ - площадь, занятая стабильными элементами ландшафта - сельскохозяйственными культурами и растительными сообществами, оказывающими положительное влияние на него (лес, зеленые насаждения, заповедники, заказники, луга, пахотные земли под многолетними культурами);

F_НСТ - площадь, занятая нестабильными элементами ландшафта (ежегодно обрабатываемые пашни, склоны, площадь под застройками и дорогами, зарастающие водоемы, места добычи полезных ископаемых и т.д.).

Оценка ландшафта проводится по следующей шкале:

КЭСЛ1	Характеристика ландшафта
<0, 5	нестабильность хорошо выражена
0, 51...1, 00	состояние нестабильное
1, 01...3, 00	состояние условно стабильное
>3, 00	стабильность хорошо выражена

Биотический метод. Биотические элементы ландшафта оказывают неодинаковое влияние на его стабильность. Для оценки необходимо учитывать не только их площади, но и внутренние свойства, а также качественное состояние (влажность биотопа, структура биомассы, геологическое строение, местоположение и т.д.).

Расчет проводят по формуле (2):

КЭСЛ₂ = (2)

где, fi - площадь биотического элемента;

Кэз - коэффициент, характеризующий экологическое значение отдельных биотических элементов (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 и водостоки-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 всей территории ландшафта.

Оценку ландшафта проводят по следующей шкале:

КЭСЛ2	Характеристика ландшафта
<0, 33	нестабильный
50, 34... 0, 50	малостабильный
0, 51... 0, 66	среднестабильный
>0, 66	стабильный

Степень экологической устойчивости ландшафтов можно оценить коэффициентами экологической стабилизации, которые, согласно И. Рыбарски и Э. Гайссе, интегрируют некоторые абиотические и биотические факторы. Степень антропогенного воздействия на земельные ресурсы можно определить с помощью 5-балльной шкалы (Кочуров Б.И., 2003, таблица 1).

Таблица 1 - Характеристика степени антропогенного воздействия на земельные ресурсы

Степень воздействия	Оценка, в баллах	Группа земель
Высшая	5	Земли промышленности и инфраструктуры
Значительная	4	Пашня, многолетние насаждения
Средняя	3	Культурные и улучшенные кормовые угодья
Незначительная	2	Естественные кормовые угодья
Низшая	1	Земли естественных урочищ

Эколого-хозяйственное состояние земель характеризуется коэффициентом относительной напряженности К_н (3):



(3)

где F_1-2 - площади земель с баллом 1 и 2 (га); F_4-5 - площади земель с баллом 4 и 5 (га).

Если К_н ? 1, то территория сбалансирована по степени антропогенного воздействия на земельный фонд и природной защищенности.

При К_н < 1 территория является экологически опасной, потому что значительная распаханность и земли промышленности служат дестабилизирующим фактором в экосистеме. В этом случае следует принимать меры по сокращению площадей этих земель, то есть разрабатывать принципы оптимизации структуры угодий в ландшафте.

Суммарная площадь земель экологического фонда (F_эф), с учетом антропогенного воздействия на отдельные категории земель, определяется по формуле (4):

F_эф = 0, 6F₃ + 0, 8F₂ + F₁(4)

где F₁, F₂, F₃ - площади земель с различным антропогенным воздействием (га).

Коэффициент экологической защищенности К_эз рассчитывается по выражению (5):

(5)

где F - общая площадь территории (га).

Структура земель сельскохозяйственных предприятий Уйского района Челябинской области представлена в таблице 2.



Таблица 2 - Структура земель сельскохозяйственных предприятий Уйского района Челябинской области (га)

Наименование районов и землепользователей	Общая площадь	Всего сельхоз угодий	Пашня	Сенокосов	Пастбища	Лесов	Кустарников	Болот	Под водой	Прочих земель
ТОО «Миасское»	22645	20419	15005	12	5277	784	255	71	182	561
АО «Авангард»	13410	12238	8924	-	3314	807	80	1	24	143
АО «Кумлякское»	6723	6443	5315	209	919	-	83	18	56	3
АО «Русь - 3»	8029	7727	6109	250	1368	-	48	3	121	3

По исходным данным (таблица 2) рассчитаем коэффициент экологической стабилизации для хозяйств Уйского района. Экологическая оценка агроландшафтов сельскохозяйственных предприятий Уйского района Челябинской области представлена в таблице 3.

Таблица 3 - Экологическая оценка агроландшафтов сельскохозяйственных предприятий Уйского района Челябинской области

Наименование хозяйства	Оценка агроэкосистем	Характеристика ландшафта
	КЭСЛ1	КЭСЛ2	КЭСЛ1	КЭСЛ2
ТОО «Миасское»	0, 42	0, 36	нестабильность хорошо выражена	малостабильный
АО «Авангард»	0, 47	0, 30	нестабильность хорошо выражена	нестабильный
АО «Кумлякское»	0, 24	0, 24	нестабильность хорошо выражена	нестабильный
АО «Русь - 3»	0, 29	0, 26	нестабильность хорошо выражена	нестабильный
По району	0, 35	0, 29	состояние нестабильное	нестабильный

Расчеты КЭСЛ₁ представлены в приложении 1.

Характеристика ландшафта по абиотическому методу расчета показала, что все хозяйства нестабильные.

По биотическому методу расчета состояние агроландшафта хозяйства, АО «Авангард», АО «Кумлякское», АО «Русь - 3» относится к нестабильному, ТОО «Миасское» - к малостабильному.

Оценка степени воздействия на земельные ресурсы представлена в таблице 4.

Таблица 4 - Оценка степени воздействия на земельные ресурсы

Наименование хозяйства	Кн	Кэф	Кэз
ТОО «Миасское»	0, 42	5859, 8	26
АО «Авангард»	0, 47	3649	27
АО «Кумлякское»	0, 24	1286, 8	19
АО «Русь - 3»	0, 29	1468, 2	18
По району	0, 35	3065, 95	22, 5

Территория хозяйств является экологически опасной, так как коэффициент напряженности (К_н) меньше 1. Суммарная площадь земель экологического фонда с учетом антропогенного воздействия составила ТОО «Миасское» - 5859, 8 га, АО «Авангард» - 3649 га, АО «Кумлякское» - 1286, 8 га, АО «Русь - 3» - 1468, 2 га, в среднем по району 3065, 95 га.

Рассчитав коэффициент экологической защищенности можно сделать вывод что все хозяйства Уйского района имеют низкую защищённость. Максимальный показатель имеет хозяйство АО «Авангард» - 27%, минимальное АО «Русь - 3» - 18% [5].



3. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ГУМУСО-АККУМУЛЯТИВНОГО ПРОЦЕССА ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

При формировании черноземов ведущим процессом почвообразования является гумусо-аккумулятивный процесс, обусловливающий развитие мощного гумусо-аккумулятивного горизонта, накопление элементов питания растений и оструктуривание профиля [5].

Важнейшей особенностью гумусо-аккумулятивного процесса является ежегодное поступление в почву с опадом больших количеств азота и зольных элементов.

Наиболее благоприятно образование гумуса при разложении опада растений протекает при щелочной реакции, достаточном доступе кислорода, оптимальном увлажнении, без интенсивного выщелачивания, в условиях обогащенности растительных остатков белковым азотом и основаниями. Именно близкая к этим условиям обстановка создается при минерализации органических остатков травяных формаций луговых степей и степей на черноземах.

В процессе почвообразования наблюдается перераспределение ТМ в профиле: накопление физиологически важных элементов в гумусово-аккумулятивном горизонте, вынос их из элювиального горизонта в иллювиальный, аккумуляция выпадающей в осадок растворимой формы ТМ при смене кислотно-щелочных условий на контакте бескарбонатного горизонта с нижележащим карбонатом.

В перегнойно-аккумулятивной части профиля развиты не только процессы накопления; часть химических элементов в виде подвижных как органических, так и неорганических соединений выносится за пределы гумусового горизонта А. Однако в целом здесь преобладает тенденция к накоплению. Цвет аккумулятивной части профиля более или менее темный от содержания органических соединений, мощность меняется в различных почвах от нескольких сантиметров почти до метра. На поверхности почвы часто накапливаются слабо измененные растительные остатки, образуя лесную подстилку или степной войлок, которые обозначаются А, или торфяной горизонт Ат.

Развитие дернового процесса при формировании черноземов обусловило образование мощного гумусово-аккумулятивного горизонта, накопление элементов питания растений и оструктуривание профиля.

Переходные признаки отражают процессы и свойства, не характерные для данного типа и недостаточные для выделения соответствующего диагностического горизонта.

Величины магнитной восприимчивости для верхних гумусовых (пахотных) горизонтов автоморфных почв отражают зональные и региональные особенности почвообразования, которые в большой степени зависят от интенсивности и качественной направленности гумусово-аккумулятивного процесса, в результате которого происходят количественные и качественные изменения ферромагнитных минералов. Значения магнитной восприимчивости становятся выше от дерново-подзолистых к серым лесным почвам. Черноземы имеют наиболее высокие значения АЕ, в каштановых почвах величины АЕ ниже, они еще ниже у сероземов.

В образовании этих почв значительное участие принимали элювиальные процессы, поэтому у многих почв коэффициенты ЭАК меньше единицы. Это означает, что содержание валовых форм микроэлементов в таких почвах ниже, чем в почвообразующих породах. Марганец во всех почвах имел положительную величину коэффициента накопления, так же как йод, благодаря своей высокой биогенности. Величина ЭАК больше единицы у дерново-карбонатных и дерново-подзолистых легких почв.

В дерново-карбонатных почвах аккумулятивные процессы микроэлементов преобладают над элювиальными благодаря карбонатному геохимическому барьеру нижних горизонтов, а в легких дерново-подзолистых почвах из-за низкого содержания микроэлементов в почвообразующих породах даже незначительная их аккумуляция в гумусовом горизонте отражалась положительно на величине ЭАК.

От дерново-подзолистых почв профиль серых лесных почв отличается усилением аккумулятивных процессов органического вещества и минеральных соединений, ослаблением элювиально-иллювиальной дифференциации профиля, более мощным гумусовым слоем, отсутствием сплошного подзолистого горизонта, наличием сероватых тонов в оподзоленном и нижележащем слоях.

Дерновые почвы образовались под преобладающим влиянием дернового почвообразовательного процесса, с развитием элементов элювиального процесса, в основном на карбонатных породах. Наиболее существенной особенностью дернового процесса являются накопление гумуса, питательных для растений веществ и создание водопрочной структуры в верхнем горизонте. Все эти признаки отчетливо выражены в профиле дерновых почв. На примере этих почв хорошо отразилась роль карбонатности материнских пород в таежно-лесной зоне, препятствующая подзолистому процессу и определяющая активное течение гумусово-аккумулятивного процесса, даже под лесом.

Господствующей растительностью в поймах являются луговые травы, что определяет развитие здесь дернового процесса как основного природного процесса почвообразования. Степень его выраженности зависит от состава отлагающегося аллювия: чем плодороднее наилок, тем пышнее луговая растительность, тем интенсивнее выражены главные черты дернового процесса - формирование гумусово-аккумулятивного структурного горизонта.

Минералогический состав материнской породы оказывает большое влияние на направление почвообразовательных процессов. Например, карбонатность породы препятствует течению подзолистого процесса, так как СаС0₃ нейтрализует фульвокислоты и таким образом устраняется их разрушающее действие на минералы. Карбонатность породы способствует течению гумусово-аккумулятивного процесса, образованию водопрочной структуры.

Даже при длительном развитии травянистой растительности под пологом леса в подзолистой почве обычно не накапливается большого количества гумуса и питательных веществ. Во-первых, это связано с тем, что дерновому процессу противостоит подзолистый, который хотя и слабо проявляется, но полностью не снимается под травянистыми или тем более под мохово-травянистыми лесами. Во-вторых, органические остатки травянистых растений, выросших на бедной подзолистой почве, содержат сравнительно мало зольных элементов и азота, кроме того, дополнительно обеззоливаются при промывании почвы осадками. Недостаток зольных элементов, азота, кальция и магния в самой почве и в органических остатках замедляет минерализацию последних микроорганизмами; образуются кислые подвижные гумусовые вещества. Лишь небольшая часть их закрепляется в почве биогенным кальцием, железом или глинистыми минералами. Поэтому в гумусово-аккумулятивном горизонте дерново-подзолистой почвы не накапливается больших количеств гумуса.

Он предшествовал так называемому малому ледниковому периоду (Х1У-ХУШ вв. н.э.) и может быть назван малым климатическим оптимумом. Признаки процессов климатически обусловленной проградации этого периода обнаружены в почвах, погребённых под валами городищ ХП-ХШ вв. Аннинское и Аринское, в зоне распространения широколиственно-лесных ландшафтов в северной части Среднерусской возвышенности, в бассейне верхнего течения р. Осетр. Погребённые почвы - серые лесные, переходные к тёмно-серым, имеют более мощный и тёмный гумусовый горизонт по сравнению с фоновыми почвами. В фоновых почвах ярко выражен белёсый элювиальный горизонт, что, очевидно, связано с их развитием в условиях более холодного и влажного климата малого ледникового периода.

Реконструкция почвенного покрова атлантического времени, основывается на гипотезе, что в этот период здесь существовали таежные условия. Они должны были бы быть представлены почвами, которые сейчас распространены в южнотаежно-лесо-степной полосе на песках и названы В. Д. Тонконоговым (1972) дерново-подзолистыми А1 -- Ре-гумусовыми.

В Сытоминском ареале эти почвы генетически должны были бы представлять пример «наложенной» эволюции (по В. О. Таргульяну и А. А. Александровскому, 1976). В них, мог быть представлен гумусо-аккумулятивиый горизонт, сформированный в, профиле уже существовавшего А1 -- Ре-гумусового подзола и частично или полностью перекрывший элювиальный горизонт профиля (это зависело от мощности последнего и степени выраженности гумусо-аккумулятивного процесса) [6].



4. РОЛЬ ОСНОВНОГО ПРОЦЕССА И СОПУТСТВУЮЩИХ ПРОССОВ В ПОЧВООБРАЗОВАНИИ

Почвообразование - сложный комплекс взаимосвязанных и взаимообусловленных химических, физических, биологических явлений и процессов превращения и перемещения веществ, и энергии.

Все многообразие почв в природе - результат длительного естественного развития основных почвообразовательных процессов - типов почвообразования, и прежде всего подзолистого, дернового, болотного, солонцового.

Подзолистый процесс почвообразования. Развивается под воздействием лесной (прежде всего хвойной) растительности в условиях влажного климата, особенно энергично на бескарбонатных материнских породах. Суть этого процесса заключается в интенсивном разрушении (гидролизе) минеральной части породы или почвенной массы, главным образом под влиянием органических кислот (типа фульвокислот), и в не менее интенсивном выносе образовавшихся подвижных продуктов из верхних горизонтов в нижние или за пределы почвенного профиля (при господстве промывного типа водного режима). Подвижные продукты почвообразования, выветривания и компоненты биологического круговорота (золи гумуса, кремнекислоты, гидроксиды железа и алюминия) частично закрепляются в почве, накапливаясь на разных глубинах и образуя новые коллоидно-дисперсные минералы, и формируют почвенный профиль.

Подзолистый процесс способствует образованию почв подзолистого ряда, характеризующихся обедненностью верхних горизонтов коллоидами и накоплением в них аморфного кремнезема (элювиированные горизонты), ненасыщенностью коллоидного комплекса основаниями, в частности Са²⁺, кислой реакцией почвенного раствора, плохими физико-механическими свойствами, уплотнением иллювиальных горизонтов, обогащенных илистыми частицами, гидроксидами железа и алюминия.

Периодическое переувлажнение почвенной толщи и оглеение способствуют усилению подзолистого процесса.

Типичные представители почв данного типа почвообразования - подзол и дерново-подзолистые, которые составляют основной фон в почвенном покрове лесной зоны.

Дерновый процесс почвообразования. Протекает под влиянием многолетней травянистой растительности в условиях умеренного влажного климата, особенно энергично на рыхлых карбонатных горных породах (лёссах). Сущность этого процесса состоит в обогащении материнской геологической породы или почвенной толщи (особенно верхней части) специфическим органическим веществом - гумусом.

Умеренное увлажнение при непромывном типе водного режима, характеризующееся чередованием нисходящих и восходящих токов почвенной влаги, приводит к равномерному пропитыванию толщи гумусом и выщелачиванию легкорастворимых соединений и карбонатов кальция. Последний вымывается из верхней части профиля, переходные к материнской породе горизонты обычно обогащены карбонатами кальция (СаСО₃), насыщенность коллоидного комплекса Са²⁺ и закрепление почвенных коллоидов (глины и гумуса) благоприятствуют созданию агрономически ценной водопрочной зернисто-комковатой структуры. Разрушения минеральной части не наблюдается.

Таким образом, дерновый процесс приводит к формированию различных черноземных почв, характеризующихся высокой гумусированностью, насыщенностью коллоидного комплекса кальцием, нейтральной или близкой к ней реакцией почвенного раствора, благоприятными физико-механическими свойствами. Профиль этих почв представляет собой постепенный переход от собственно гумусового горизонта к негумусированной материнской породе. Перераспределения коллоидов по профилю нет.

Представители почв данного типа почвообразования - чернозем типичный мощный, широко распространенный в лесостепи, чернозем обыкновенный, формирующийся в степной зоне.

Солонцовый процесс почвообразования. Развивается под влиянием легкорастворимых солей, главным образом хлоридов, сульфатов и карбонатов натрия, проявляется в различных природных зонах страны.

Классическая схема формирования почв солонцового комплекса была предложена Гедройцем. Она предусматривает закономерно сменяющие друг друга стадии: сначала возникает солончаковость, затем, при вымывании солей, - солонцеватость, при дальнейшем промывании - осолодение (солончак>солонец>солодь). Однако такое чередование не является непременным условием развития почв галогенного (солонцового) ряда.

Засоление (солончаковость) - это накопление в почве легкорастворимых, особенно натриевых, солей (больше 0, 1 % массы сухой почвы), источником которых служат минерализованные грунтовые воды и засоленные материнские породы. От незасоленных солончаковые почвы отличаются повышенной концентрацией солей почвенного раствора и даже выделением их в виде прожилок, кристаллов, солевых выцветов, корок и пр. Различное по интенсивности и качеству засоление угнетает рост и развитие растений, чем и объясняется низкое плодородие солончаков и солончаковых почв. Физико-механические свойства солончаковых почв обычно нельзя назвать неблагоприятными, так как почвенные коллоиды скоагулированы (несмотря на наличие в коллоидном комплексе обменно-поглощенного натрия) под влиянием высокой концентрации солей в почвенном растворе, реакция которого зависит от состава солей. Профиль солончаковой почвы сохраняет в основном строении профиль первичной (образовавшейся до засоления) почвы.

Солонцеватость (осолонцевание) заключается в коренном изменении структурного состояния всей почвенной толщи в связи с диспергацией почвенных коллоидов (гумуса и глины) под воздействием обменно-поглощенного натрия и при понижении концентрации легкорастворимых солей в почвенном растворе (рассоление). Диспергация гумуса и глины приводит к разрушению структурных агрегатов. Осолонцованная почвенная масса может стать полностью бесструктурной: поглощая много воды и сильно набухая, она становится вязкой, при высыхании сильно растрескивается, образуя большие, очень плотные глыбы. Солонцы и солонцеватые почвы характеризуются плохими физико-механическими свойствами, наличием катионов Na⁺ в коллоидном комплексе (больше 5 % емкости поглощения), щелочной реакцией почвенного раствора. Профиль солонцовых почв четко разделен на горизонты коллоидного элювия и иллювия, причем иллювиальные горизонты развиты особенно хорошо. В нижней части профиля часто содержатся соли.

Осолодение - процесс интенсивного разрушения (гидролиза) почвенной массы при замене обменно-поглощенного натрия (Na⁺) в коллоидном комплексе ионом водорода (Н⁺) и выщелачивания продуктов разрушения. Развивается при застаивании воды на поверхности почвы, особенно интенсивно в различных замкнутых понижениях (западинах, подах), где анаэробные условия и оглеение усиливают процессы разрушения. Источником иона водорода служит вода, диссоциирующая, хотя и слабо, на ионы Н₃ О⁺ и ОН^-. Образовавшиеся солоди и осолоделые почвы имеют оглеенный профиль с хорошо развитыми гумусово-элювиальным и элювиальным горизонтами. Наряду с катионами Са²⁺ и Мg²⁺ в коллоидном комплексе почв содержатся ионы Na⁺ и Н⁺. Реакция почвенного раствора в верхней части профиля кислая, с глубиной она может переходить в нейтральную и даже щелочную.

Почвы галогенного (солонцового) ряда встречаются в разных зонах, но наиболее широко они распространены в южной степи, в зонах полупустынь и пустынь.

Болотный процесс почвообразования. Развивается под влиянием болотной (главным образом моховой и осоковой) растительности в условиях постоянного избыточного увлажнения, вызывающего оглеение и накопление слаборазложившихся органических остатков в виде торфа. Переувлажнение почвенной толщи препятствует проникновению в почву свободного кислорода воздуха, что обуславливает развитие анаэробных бактерий, использующих органическое вещество как энергетический материал и усваивающих кислород из различных окисных соединений, которые переходят в закисные формы. Этот процесс раскисления (восстановления) почв называется оглеением, а образовавшаяся обогащенная закисными соединениями масса - глеем, который имеет оливковую, сизую или синеватую окраску благодаря наличию закисного железа. Анаэробные условия способствуют также накоплению и консервированию органического вещества, что обусловливает наличие в почве больших запасов главнейших питательных веществ - азота и фосфора. К типичным представителям почв, сформировавшихся в результате болотного процесса почвообразования, относятся торфяники, болотные и торфяно-болотные, характерные для таежно-лесной зоны, пойм рек, переувлажненных территорий [7, 8, 9].



5. ОЦЕНКА ПРОДУКЦИОННОГО ПРОЦЕССА

Продукционный процесс растений - это совокупность взаимосвязанных процессов, происходящих в растении, из которых основными являются фотосинтез, дыхание, рост, формирующих урожай растений.

Многочисленные данные показывают, что продукционный процесс растений обусловлен уровнем фотосинтеза. Как в природных условиях, так и в посевах сельскохозяйственных растений главными критическими факторами для фотосинтеза обычно бывают условия освещения и количество углекислого газа в воздухе. С этой точки зрения любая популяция зеленых растений - это биосистема, главной функциональной чертой которой является поглощение солнечной радиации и усвоения углекислого газа из воздуха.

Продукционный процесс зависит от факторов внешней среды и способен сам трансформировать средообразующие факторы через изменение газообмена, транспирацию, архитектуру посевов.

Из этих определений следует, что продукционный процесс - весьма разнообразен, включает, кроме трех основных (фотосинтез, дыхание, рост) еще и многие процессы в растениях, которые зависят от факторов внешней среды. Эти факторы внешней среды растения способны видоизменять сами, трансформировать их в некоторых пределах. Хорошо известно, как растения благодаря строению листьев и их расположению (архитектура посевов, движение листьев за Солнцем) способно достичь максимального потребления света. Другим примером может служить способность растений формировать сомкнутые покровы, в которых устанавливается определенный, отличный от условий над растительным покровом микроклимат: в посеве и около него другая влажность, температура, скорость ветра, и соответственно, иные транспирация, дыхание и многие другие взаимосвязанные процессы.

Несмотря на многообразие факторов, определяющих продукционный процесс, несмотря на многочисленные приспособительные реакции растений, их разнообразие, в агрофизике выделяют несколько общих законов продукционного процесса, которые также пройдут «красной нитью» через весь курс «Агрофизики».

1.Закон незаменимости основных факторов жизни. Этот закон утверждает, что ни один из факторов развития растений не может быть полностью заменен каким-либо другим. Ведь нельзя же заменить для растения тепло - влагой, влагу - светом и проч. Все эти факторы обязательно (свет, тепло, влага) необходимы растениям. В отсутствии хотя бы одного из них оно погибнет. Эти факторы, - свет, тепло, влага, - факторы космические, их ничем нельзя заменить, они - основные, все определяющие факторы (см. «К вопросу о…»). Из этого закона следует очень важный вывод, на который иногда указывают, как на самостоятельный закон, столь важно его значение. Это закон «физиологических часов». Для растений одним из основных регулирующих фактором является фотопериодичность, регулярность светового режима в каждой природной зоне. Именно длина дня и ночи является для большинства растений регулятором для наступления определенных стадий развития. Например, «запуск» подготовки деревьев к зиме, заключающейся в том, что они сбрасывают листья, замедляют многие физиологические процессы, происходит именно при определенной длине дня. Для растений длина дня - неумолимый космический фактор, на который оно всегда, вне зависимости от складывающихся в этот год метеоусловий, может опираться.

2. Закон неравноценности и компенсирующего воздействия факторов среды. Действительно, основные факторы, такие как тепло, свет, воду, заменить ничем нельзя. А вот их действие как-то изменить могут другие факторы. Например, облачность, туман могут ослабить недостаток влаги. А ветер ослабляет неблагоприятное действие заморозков. Главное же отличие этого закона от 1-го (закона незаменимости основных факторов жизни): первый действует всегда, на протяжении всей жизни растении, а второй - в отдельные периоды жизни растении, снижая неблагоприятные или увеличивая благоприятное действие основных факторов жизни.

3. Закон минимума. Этот закон часто трактуется как закон Либиха в отношении питательных элементов для растений, и его нередко представляют в виде бочки с досками разной длины. Самая низкая дощечка определяет урожай. Мы будем трактовать этот закон более обще, агрофизически: интенсивность продукционного процесса определяется действием того физического фактора среды, который наиболее удален по значениям от своего оптимума. При такой трактовке из этого закона есть два следствия или самостоятельных закона:

(1) рост интенсивности процесса будет определяться скоростью прироста фактора, наиболее удаленного от оптимума. Часто этот закон приводят в формулировке известного немецкого агрофизика Э.Вольни: «Фактор, находящийся в минимуме, тем сильнее влияет на урожай, чем больше остальные факторы находятся в оптимуме» и именуется в литературе как закон Э. Вольни-Либшера;

(2) следует учитывать «компенсирующее» действие других, находящихся не в оптимальных условиях, факторов (см. закон 2 о компенсирующем воздействии факторов среды).

4. Закон оптимума. Этот закон гласит, что наивысшая скорость продукционного процесса достигается при достижении всеми факторами своего оптимума. Иначе говоря, максимальный урожай может быть достигнут только при оптимизации всех основных факторов жизни. Этот закон тоже может рассматриваться как следствие 1-го закона о незаменимости факторов внешней среды. Однако именно этот закон является руководящим для достижения максимальной продуктивности за счет оптимизации действия разнообразных факторов. Именно поэтому он так важен и выделен в отдельный закон.

5. Закон «критических периодов». Этот закон указывает на то, что в жизни растения имеются периоды, в течение которых растение наиболее чувствительно к недостатку того или иного фактора. Например, для многих зерновых культур критическим периодом в отношении к почвенной влаге считается период от выхода в трубку до колошения. Если в эту фазы развития растений сложится недостаток влаги в почве, то потери будут наибольшими, иногда - критическими. А фазы от цветения до восковой спелости являются критическими в отношении тепла.

Эти законы агрофизики, законы, связывающие физические факторы среды и продукционный процесс являются весьма общими, действующими в любых природных или искусственно созданных условиях. Хотя в каждом конкретном случае следует учитывать региональные особенности как внешних для растения факторов (почвенные, метеорологические и погодные условия и проч.), так и особенностей самих растений [10, 11, 12, 13].



ВЫВОДЫ

Характеристика ландшафта по абиотическому методу расчета показала что все хозяйства нестабильные.

По биотическому методу расчета состояние агроландшафта хозяйства, АО «Авангард», АО «Кумлякское», АО «Русь - 3» относится к нестабильному, ТОО «Миасское» - к малостабильному.

Территория хозяйств является экологически опасной, так как коэффициент напряженности (К_н) меньше 1. Суммарная площадь земель экологического фонда с учетом антропогенного воздействия составила ТОО «Миасское» - 5859, 8 га, АО «Авангард» - 3649 га, АО «Кумлякское» - 1286, 8 га, АО «Русь - 3» - 1468, 2 га, в среднем по району 3065, 95 га.

Рассчитав коэффициент экологической защищенности можно сделать вывод что все хозяйства Уйского района имеют низкую защищённость. Максимальный показатель имеет хозяйство АО «Авангард» - 27%, минимальное АО «Русь - 3» - 18% [4].

Для стабилизации состояния агроландшафта и повышения плодородия почв, необходимо рационально использовать сельскохозяйственные угодия, соблюдать технологии обработки почвы, схем севооборотов, внесение удобрений. Для повышения экологической устойчивости в Уйском районе необходимо увеличить долю стабильных элементов агроландшафтов, создавать заказники и заповедники.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Нецветаев А.Г. ЗЕМЕЛЬНОЕ ПРАВО: Учебно-практическое пособие. - 2-е изд. Вып. 1 /Московский государственный университет экономики, статистики и информатики. - М., 2006. - 214 с.

2 Copyright © BioFile 2007-2016 [Электронный ресурс] http://biofile.ru/bio/35714.html.

3 Козаченко А. П. Состояние почв и почвенного покрова Челябинской области по результатам мониторинга земель сельскохозяйственного назначения. Челябинск: Челябинский дом печати, 1997. 112 с.

4 Агроклиматические ресурсы Челябинской области. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 151 с.

5 Положение к курсовым проектам и выпускной квалификационной работе (проекте) / ЮУрГАУ. Троицк 2016.

6 Ганжара Н. Ф. Почвоведение. М.: Агроконсалт, 2001. 392 с.

7 Полуэктов Р.А., Смоляр Э.И., Терлеев В.В., Топаж А.Г. Модели продукционного процесса сельскохозяйственных культур. - СПб.: изд-во С-Петерб. ун-та, 2006. - 396 с.

8 Полуэктов Р. А., Смоляр Э. И., Терлеев В. В., Топаж А. Г. Модели продукционного процесса сельскохозяйственных культур. СПб.: Изд. СПбГУ, 2006

9 Кауричев И. С. Почвоведение М.: Колос, 1982

10 Кирюшин В. И. Агрономическое почвоведение. М.: Колос, 2010. 687 с.

11 Ризниченско Г.Ю., Рубин А.Б. Математические модели биологических продукционных процессов: Учебное пособие. - М.: Изд-во МГУ, 1993. 302 с.

12 Мельников А.А. Проблемы окружающей среды и стратегия ее сохранения: Учеб. пособие для вузов. - М.: Академический проект; Гаудеамус, 2009. 720 с. [Электронный ресурс]. - URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book_view_red&book_id=220480.

13 Орлов Д.С. Химическое загрязнение почв и их охрана: Словарь-справочник / Д.С. Орлов, М.С. Малинина, Г.В. Мотузова, Т.А. Соколова. - М.: Агропромиздат, 1991. 303 с.



ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение 1

Расчет экологической устойчивости агроландшафтов сельскохозяйственных предприятий Уйского района Челябинской области.

ТОО «Миасское»

КЭСЛ₁ = (784+255+12+5277+71+182) / (15005+561) = 0, 42

КЭСЛ₂ = (15005*0, 14) + (12*0, 62) + (5277*0, 68) + (784*0, 63) +(255*0, 62) + (71*0, 79) + (182*0, 79) + (561*0) / 22645 = 0, 36

К_н = (784+255+12+5277+71+182) / (15005+561) = 0, 42

F_эф = 0, 6*561+0, 8*(12+5277)+71+182+255+784 = 5859, 8

К_эз = 5859, 8 /22645=0, 26*100 = 26%

АО «Авангард»

КЭСЛ₁ = (807+80+3314+1+24) /(8924+143) = 0, 47

КЭСЛ₂=(8924*0, 14) + (3314*0, 68) + (807*0, 63) + (80*0, 62) + (1*0, 79) + (24*0, 79) + (143*0) / 13410 = 0, 30

К_н = (807+80+3314+1+24) /(8924+143) = 0, 47

F_эф = 0, 6 *143+0, 8*3314+1+24+80+807 = 3649

К_эз = 3649/13410=0, 27*100 = 27%

АО «Кумлякское»

КЭСЛ₁ = (83+209+919+18+56) /(5315+3) = 0, 24

КЭСЛ₂ = (5315*0, 14) + (209*0, 62) + (919*0, 68) + (83*0, 62) + (18*0, 79) + (56*0, 79) + (3*0) / 6723 = 0, 24

К_н = (83+209+919+18+56) /(5315+3) = 0, 24

F_эф = 0, 6 *3+0, 8*(209+919)+18+56+83 = 1286, 8

К_эз = 1286, 8/6723 = 0, 19*100=19%

АО «Русь - 3»

КЭСЛ₁ = (48+250+1368+3+121) /(6109+3) = 0, 29

КЭСЛ₂ = (6109*0, 14) + (250*0, 62) + (1368*0, 68) + (48*0, 62) + (3*0, 79) + (121*0, 79) + (3*0) / 8029 = 0, 26

К_н = (48+250+1368+3+121) /(6109+3) = 0, 29

F_эф = 0, 6 *3+0, 8*(250+1368) + 3+121+48 = 1468, 2

К_эз = 1468, 2/8029 = 0, 18*100 = 18 %

Размещено на Allbest.ru