Оптимизация экологической устойчивости агроландшафта

Размещено на http://www.allbest.ru/

34

Содержание

Введение

1. Структура агроландшафта и критерии оценки его устойчивости

1.1 Структура агроландшафта

1.2 Оценка устойчивости агроландшафта

1.3 Принципы устройства агроландшафта

2. Оценка устойчивости изучаемого агроландшафта

2.1 Расчёт индекса экотонизации

2.2 Расчёт коэффициента экологической стабильности ландшафта (КЭСЛ1)

2.3 Расчёт коэффициента экологической стабильности ландшафта (КЭСЛ2)

2.4 Расчёт индекса эрозионной расчленённости территории

2.5 Расчёт процента защищённости пашни защитными лесными насаждениями

2.6 Определение степени распаханности территории

2.7 Расчёт индекса антропогенной преобразованности (по Гофману)

2.8 Расчёт индекса экологического влияния лесополос и сенокосов на окружающие угодья

2.9 Расчёт коэффициента мозаичности

3. Проектирование мероприятий по экологической оптимизации агроландшафта

Заключение

Список литературы

Введение

Инженерная экология - прикладная комплексная научно-техническая дисциплина, изучающая общие и локальные закономерности функционирования техносферы и разрабатывающая на основе этих закономерностей систему инженерно - технических мероприятий, которые направлены на сохранение качества окружающей среды и на оптимизацию природопользования. Инженерная экология возникла и интенсивно развивается на стыке технических, естественных и социальных наук.

Предметом изучения инженерной экологии является природно-технические геосистемы. Природно-технические геосистемы - это совокупность объектов формулирующихся в результате строительства и эксплуатации инженерных и других соединений, взаимодействующих с природными элементами. Природно-технические геосистемы возникают в любом месте, где ведётся хозяйственная деятельность. Природно-технические геосистемы приходят на смену природным геосистемам, этот процесс не обратим. Природно-технические геосистемы удовлетворяют определённые потребности современного человека.

Задачей инженерной экологией является: 1) изыскание способов управление техносферой, природно-техническими геосистемами на региональном и планетарном уровне; 2) создание механизмов рационального природопользования - система деятельности, призванная обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и наиболее эффективный режим их воспроизводства с учётом перспективных интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья людей; 3) создание инженерных методов исследования и оценки прямых и косвенных потерь окружающей среды, защита окружающих природных ресурсов; 4) изучение общих и локальных закономерностей формирования техносферы. Техносфера - это часть биосферы радикально преобразованная человеком в технические и техногенные объекты (здания, дороги) для удовлетворений потребностей человека.

Регуляция и оптимизация аграрных ландшафтов предполагает использование системного экологического подхода в разработке следующих научно-прикладных направлений:

1) анализ состояния сельскохозяйственных экосистем, межбиогеоценозных связей;

2) прогнозирование - научно обоснованное суждение о возможных изменениях структуры и функции аграрных ландшафтов и их окружения;

3) принятие экологически обоснованных оптимальных решений.

В регуляции и оптимизации аграрного ландшафта особое внимание необходимо уделять его охране от загрязнений, деградации его компонентов.

Развитие инженерной экологии направлено на комплексное решение проблем повышения производительности труда, всестороннего и гармоничного развития личности человека и окружающей природной среды, улучшения условий и гуманизации труда человека, управляющего современной сложной техникой. Современная самая сложная техника создается для человека, для социально-экономического развития общества. Создание наиболее благоприятных условий жизнедеятельности человека и всего живого на нашей планете сегодня является важнейшей задачей человечества. В процессе написания курсовой работы мы научились производить оценку устойчивости агроландшафта, рассчитывать коэффициент экологической стабильности ландшафта, коэффициент эрозионной расчленённости территории, расчёт процента защищённости пашни защитными лесными насаждениями, индекс антропогенной преобразованности территории, определять степень распаханности территории, рассчитывать коэффициент мозаичности. А также приобрели навык в проектировании мероприятий по экологической оптимизации агроландшафта, который влияет на состояние экологической безопасности территории.

1. Структура агроландшафта и критерии оценки его устойчивости

1.1 Структура агроландшафта

Агроландшафты - антропогенные ландшафты с преобладанием в их биотической части сообществ живых организмов, искусственно сформированных человеком и заменивших естественные фито и зооценозы на большей части территории.

В. Тишлер рассматривает аграрный ландшафт как экосистему с более или менее очерченными границами. Аграрный ландшафт, как системное образование состоит из экологических систем низшего ранга: полей, садов, огородов (агробиогеоценозов), лугов и пастбищ, скотных дворов, ферм и животноводческих комплексов. Биогеоценозы аграрные, луговые, пастбищные и ферменные составляют образованию взаимосвязанных природно-технических систем по производству продуктов растениеводства и животноводства.

Подобно природным ландшафтам, агроландшафты внутренне неоднородны. Будучи геосистемами региональной размерности, они состоят из сопряжённых по принципу дополнительности локальных образований - агроместностей, агроурочищ. Среди локальных морфологических элементов агроландшафта могут быть и несельскохозяйственные, например, лесные болотные, водные. Занимая в структуре агроландшафта подчинённое положение (не превышая 30 - 40% его площади), они обычно выступают в качестве экологического каркаса (экологической инфраструктуры), играют важную стабилизирующую роль в динамике сельскохозяйственных земель.

Агроландшафтами считают те природно-сельскохозяйственные региональные геосистемы, которые на большей части площади используются под сельскохозяйственные угодья. В случаях, когда агрогеосистемы играют в морфологии природных ландшафтов подчиненную роль, представлены лишь разрозненными агроурочищами, агроместностями, ландшафты в целом не могут быть отнесены к сельскохозяйственным.

Агроландшафты, будучи плодом сотворчества человека и природы, выступают как природно-антропогенные образования. Их структура и функционирование, хотя и базируется на природных началах, целенаправленно трансформированы человеком. Они должны находиться под его контролем и в определенной мере управляются им. Современный агроландшафт - это не просто преобразованный (модифицированный) природно-территориальный комплекс, а многокомпонентное образование со специфическими природно-хозяйственным генезисом, фитоценотическим обликом, экологической ситуацией. Представляя собой не просто механическую сумму природной и сельскохозяйственной составляющих, а новое, более сложное по своей организации образование, он обладает всеми признаками эмерджентности.

Важнейшим показателем ландшафтов является его структура, т.е. строение, выражающееся в характере внутренних взаимосвязей между слагающими его компонентами, в пространственном расположении и обособленности более мелких ландшафтных комплексов.

Структура ландшафтов может быть горизонтальная, вертикальная и временная. Для оценки современного состояния необходимо знать историю формирования ландшафта, это позволяет выявить динамические процессы, смены, происходящие в ландшафте.Как отмечают многие географы и агролесомелиораторы (В.А. Черников, Р.М. Алексахин, А.В. Голубев 2000; И.И Мазур, 1996 и др.), познание динамики - необходимое и главное условие для разработки мер по оптимизации ландшафтов.

Агроландшафт 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.

Группы земель должны обеспечивать:

- полное и эффективное использование почв в соответствии с их природными свойствами;

- производство качественной продукции растениеводства при полном воспроизводстве плодородия почвы;

- прекращение эрозионных и других деградационных процессов почв и ландшафтов;

- эффективное применение удобрений и мелиорантов; высокопроизводительное использование машин, орудий и агрегатов.

1.2 Оценка устойчивости агроландшафта

С экологической точки зрения современный ландшафт - это целостная система взаимосвязанных и взаимодействующих компонентов. К вопросам первоочередной важности относится оценка устойчивости современного ландшафта (в том числе и аграрного) и его оптимизации. Понятие «устойчивость», по отношению к ландшафту можно рассматривать, как способность сохранять свои структуру и функции при внешних воздействиях.

Основой комплексной характеристики и системной оценки ландшафтной неоднородности и изменчивости в процессе сельскохозяйственного использования служат материалы количественного и качественного анализа состояния агроэкосистем. Параметрами их устойчивости являются функции, режимы и свойства почвы; структура, организация и продуктивность агрогеоценозов; интенсивность и сбалансированность биогеохимических круговоротов и т. п. Рассматривая вопросы оптимизации агроэкосистем и агроландшафтов, очень важно располагать методами их комплексной характеристики и системой количественных оценок.

При оценке экологической устойчивости и оптимизации ландшафта рекомендуется учитывать следующие соображения.

1. Оценка состояния и прогнозирование изменений в ландшафтах должны осуществляться на основе системного изучения.

2. Системный подход к ландшафту позволяет выявить его структуры, а также существенные связи компонентов в пространстве и во времени, отсюда вытекает возможность поиска вариантов, принципов и методов согласования взаимоотношений для различных типов ландшафта.

3. Экологическая стабильность и продуктивность экосистем тесно связана с разнообразием абиотических и биотических элементов ландшафта, поэтому особенно важно оценить сложившиеся ландшафтные структуры и предполагаемые их модификации на основе учета коэффициентов экологического разнообразия.

4. Экологическая устойчивость ландшафта включает как устойчивость к антропогенным нагрузкам, так и гибкость системы в ее реакции на то или иное нарушение, поэтому при оценке вещественно-энергетических и других связей между компонентами необходимо определять потенциальные нагрузки на ландшафт.

5. Для определения оптимальной структуры и функциональных связей отдельных агроэкосистем в соответствии с эколого-экономическим потенциалом агроландшафта следует принимать во внимание первичную биологическую продукцию, пространственно-временное распределение популяций организмов по трофическим цепям, биоразнообразие.

Агроландшафты являются целостными генетически однородными пространственно-временными единицами, несмотря на то, что определенная часть их естественного растительного покрова заменена агроценозами. При рассмотрении морфологической структуры агроландшафта уместно обратить внимание на состав и соотношение урочищ, степень нарушенности пространственной структуры, а также на межэкосистемные абиотические связи в агроландшафте. Оценка тенденций изменения геохимической активности среды дает достаточно репрезентативный показатель для прогнозирования ее возможной самоочистки.

Устойчивость агроландшафта в первую очередь зависит от метеорологических и климатических условий. В этой связи особенно важен учет факторов, определяющих энергетические процессы в ландшафте. В частности, энергетику основных абиогенных и биогенных процессов в ландшафте, а также скорость и направление геохимических превращений техногенных продуктов определяет радиационный баланс. Нельзя также недооценивать значение режима увлажнения и т.д.

Рассматривая вопросы устойчивости и оптимизации ландшафтов, очень важно располагать системой количественных оценок и характеристик изучаемых процессов. Степень экологической устойчивости ландшафта можно оценивать с помощью коэффициента экологической стабилизации (КЭСЛ), интегрирующего качественные и количественные характеристики абиотических и биотических элементов ландшафта.

Равновесного состояния агроэкосистем и агроландшафтов достигают путём оптимизации круговорота веществ и потоков энергии. Поэтому для характеристики агроэкосистем и агроландшафтов необходимо иметь объективные сведения о геологическом строении территории, рельефе, современных геоморфологических процессах (карст, оползни), климатических и агрометеорологических условиях, состоянии растительного, животного мира и, особенно, деятельности человека. Основную роль в стабилизации биогеоценотического процесса в экосистемах и ландшафтах играет почвенный покров.

1.3 Принципы устройства агроландшафта

Под оптимальным понимают ландшафт, структуры и функции которого максимально соответствуют возможностям и потребностям нормального сбалансированного развития отдельных его компонентов или определенным целям его использования. В соответствии с этим оптимизация ландшафта - это комплекс мероприятий по сохранению или модификации существующих и формированию новых связей между различными составляющими ландшафта в целях его рационального использования, сохранения полезных свойств и предупреждения их возможной утраты, установление максимально полного соответствия природного потенциала ландшафта социально-экономическим функциям, задаваемым ему человеком. В оптимизации техногенных ландшафтов главное место занимает целенаправленное восстановление или реконструкция природно-техногенных комплексов, обеспечивающих возобновление и повышение их продуктивности, природоохранной, хозяйственной, санитарно-оздоровительной и эстетической ценности.

Оптимизация пространственной структуры агроландшафтов предполагает определенное соотношение площадей лесных, луговых и других угодий и пашни - с одной стороны, и правильное размещение их по элементам рельефа - с другой.

Схема предопределяет системный подход к оптимизации параметров лимитирующих факторов посредством агрохимических, физико-механических и биологических методов воздействия в целях создания агроэкологической обстановки, отвечающей требованиям возделываемых культур и охраны окружающей среды.

Структура схемы: исходное плодородие агроландшафта; регулируемые показатели плодородия почв; оптимальные показатели плодородия почв; комплекс мероприятий, обеспечивающих регулирование показателей плодородия почв, включающие методы, способы и приёмы регулирования в ландшафтно-мелиоратиных системах земледелия. В качестве способов оптимизации регулируемых показателей плодородия почв выступают севообороты, удобрения, обработка почвы, мелиорация. Приёмы оптимизации включают: технику и сроки внесения удобрений, приёмы возделывания культур, регулирования поверхностного стока, понижения уровня грунтовых вод, повышения инфильтрации почв. Необходимо учитывать при оптимизации регулируемых показателей в системе мероприятий по повышению плодородия почв при их сельскохозяйственном использовании: гумусное состояние, водно-воздушный режим и водно-физические свойства, кислотно-основные свойства почвы, пищевой режим.

Агроэкосистемы отличаются от экосистем неустойчивым равновесием. В естественных условиях смена структуры экосистем (например, зарастание озер, заболачивание лесов и др.) происходит постепенно. При неуправляемом же вмешательстве сельскохозяйственного производства изменения могут проходить быстро и приводить к снижению устойчивости агроландшафтов и их деградации. Хозяйственная деятельность влияет и на перестройку биоценозов в целом. Причем в отдельных регионах нарушение равновесия между материнской породой, стоком и почвой вызывает необратимые отрицательные изменения в ландшафтах.

При интенсивном сельскохозяйственном использовании земельного фонда, когда равновесие в агроэкосистемах поддерживается искусственно, необходимо знать и учитывать структуру агроландшафтов, их системообразующие свойства. Остовным «целевым свойством» ландшафта является экологический потенциал - интегральная предпосылка его использования. Он характеризует способность ландшафта соответствовать требованиям, предъявляемым ему человеком. Организация экосистем должна быть дифференцирована по типам и видам ландшафтов, основываться на зонально-провинциальных особенностях, типологических и индивидуальных свойствах.

Важно, чтобы регуляция намеченных хозяйственных нагрузок на агроэкосистемы осуществлялась в соответствии с их природной структурой. Необходимо сопоставлять существенные функциональные структуры ландшафта и его потенциал, определять целесообразные направления рационального его использования.

Ландшафтное прогнозирование предполагает функциональное разграничение ландшафтных образований (процесс пространственного дифференцирования деятельности человека, придающей структурным участкам определенные функции). Например, в агроландшафте главной должна быть функция охраны и воспроизводства потенциала почвенного плодородия, в зависимости, от которой решаются вопросы размещения сельскохозяйственного производства, формирования инфраструктуры и др.

Принципы построения агроландшафтов, имеющие практическое значение и основанные на «самовосстановлении» и «самоочищении» агроэкосистем и их компонентов, можно свести к следующим:

1. Принцип адекватности. Производственная деятельность в агроландшафтах должна быть адекватной природным закономерностям окружающей среды.

2. Принцип совместимости. Элементы территории агроландшафтов должны быть органически взаимосвязаны и представлять единую систему, согласованную со строением природных комплексов и хозяйственной деятельностью.

3. Принцип соответствия фитоценозов местообитанию. При структурировании агроландшафта важно грамотно выбрать место размещения посевов и посадок различных групп сельскохозяйственных растений на неоднородных по экологическим свойствам и расположению участках возделываемых земель.

4. Принцип приоритета фитомелиорации. При формировании почвоохранных,

самовосстанавливающихся и самоочищающихся агроландшафтов и агроэкосистем ведущая роль должна принадлежать фитомелиорации, что соответствует одному из важнейших законов земледелия - закону минимума (поскольку ограничивающим фактором часто является дефицит почвенной влаги, а растительная мелиорация способствует формированию более устойчивого влагооборота в агроэкосистемах).

5. Принцип пространственного и видового разнообразия. Агроэкосистемы следует

создавать с учетом требования пространственного и видового разнообразия среды. Это соответствует существующей закономерности, согласно которой, чем разнообразнее и сложнее структура агроландшафта, тем выше его устойчивость, способность противостоять различным внешним воздействиям.

6. Принципы оптимизации структуры и соотношения земельных угодий. При землеустройстве агроландшафтов для определенного сельскохозяйственного региона землепользования в соответствии с местными природными условиями устанавливают экологически и экономически обоснованные структуру и соотношение размеров площадей пашни, лугов, леса и вод.

Необходимы анализ и учет ландшафтно-экологических особенностей конкретной территории. Создаваемые агроландшафты функционируют в соответствии с природными закономерностями данного района.

Ландшафтно-экологический анализ агроландшафта должен основываться на знании его морфологических компонентов (типологическое картографирование) и региональных различий (районирование), а также на учете многочисленных взаимосвязей (баланс веществ и энергии). Особенно важно, чтобы хозяйственные нагрузки на ландшафт планировались в соответствии с его природной структурой. В противном случае несоответствие сложившейся специализации сельского хозяйства потенциальным ресурсным возможностям ландшафта приводит к возникновению и развитию негативных процессов, к нарушению природно-антропогенного равновесия, особенно в ландшафтах с неустойчивым природным равновесием.

Рациональным можно считать такое воздействие, при котором обеспечивается правильный ресурсооборот, расширенное воспроизводство возобновляемых ресурсов ландшафта (повышение плодородия почвы, продуктивности естественных и культурных фитоценозов и др.). Сельскохозяйственная организация территории должна осуществляться с учетом ее ландшафтно-типологических и региональных различий. Важнейшим нормативным критерием здесь является уровень допустимого однообразия агроландшафтов: оптимальное сочетание технологических условий территории (размеры и конфигурация полей и т.д.) и биотических составляющих (участки лесов, полей, лугов, кустарников, болот и т.д.)

С позиций системного подхода, учитывающего особенности формирования и функционирования ландшафтов, представляются возможными следующие предпосылки оптимизации агроландшафтов.

Во-первых, формирование и поддержание на оптимальном уровне структуры и функционирования земельных угодий, обеспечивающих необходимое разнообразие и устойчивость агроландшафта.

Во-вторых, экологическая оптимизация агроландшафтов должна обеспечивать восстановление и сохранение местного генетического фонда живой природы, а также восстановление и сохранение естественных ценозов.

В-третьих, восстановление и сохранение обводненности территории, которая должна соответствовать естественному фону данного ландшафтного образования.

В-четвертых, экологическая оптимизация агроландшафтов обеспечивается целенаправленным развитием сети охраняемых природных территорий различных рангов и статуса (от микрозаказников до заповедников).

2. Оценка устойчивости изучаемого агроландшафта

2.1 Расчёт индекса экотонизации

ландшафт пашня насаждение экологический

Для экологической оценки устойчивости состояния ландшафта и его использования служит определенный показатель-индекс видового разнообразия (индекс экотонизации).

Y = Li / S

Y - индекс видового разнообразия;

L - длина экотона, м;

S - площадь территории агроландшафта, га

Экотон - переходная полоса между визуально различимыми сообществами. Обычно экотоны населены организмами значительно гуще, чем сами контактирующие сообщества.

Оценка индекса видового разнообразия:

менее 5 м/га	очень слабая экотонизация
5-10 м/га	слабая экотонизация
10-20 м/га	средняя экотонизация
более 20 м/га	высокая экотонизация

Таблица 1 Определение плотности экотона (биологических рубежей в агроландшафте)

№	Название экотона	Длина, м
1	Опушки лесных полос на пашне	7500
2	Опушки прибалочных и приовражных полос	16500
3	Опушки лесов	-
4	Границы пашни с другими угодьями	55500
5	Границы садов с другими угодьями	-
6	Обочины дорог	8500
7	Береговые полосы рек и водоёмов	-
8	Границы степной и травянистой растительности с другими угодьями	17500
9	Границы пастбищ с другими угодьями	-
10	Границы сенокосов с другими угодьями	-
11	Границы кустарников с другими угодьями	2500
12	Площадь под застройками	7500
Итого	115500

Li = 115500 м

S =6250 га

Y= 115500 = 18,48 м/га

6250

Вывод: Для расчета индекса экотонизации необходимо измерить длину каждого экотона, затем сумму этих длин поделить на площадь исследуемого ландшафта. В результате данных подсчетов индекс видового разнообразия оказался равным 18,48 м/га, что свидетельствует о средней экотонизации.

2.2 Расчёт коэффициента экологической стабильности ландшафта (КЭСЛ1)

Коэффициент экологической стабильности ландшафта показывает стабильность ландшафта, соотношение в агроландшафте сельскохозяйственных или иных угодий, которые обладают стабилизирующим или дестабилизирующим влиянием на агроландшафт.

КЭСЛ1 = Fдестаб.

К стабилизирующим угодьям относят площади, занимаемые стабильными элементами ландшафта (леса, защитные лесные насаждения, прибалочные, приовражные луга, заповедники, заказники, естественные водоемы и болота, кустарники, пастбища, сенокосы, пашня под многолетними культурами).

К дестабилизирующим относят площади, занимаемые нестабильными элементами ландшафта (площади под застройками и домами, зарастающие и заиленные водоемы, места добычи полезных ископаемых, овраги, пашня под однолетними культурами).

Оценка коэффициента экологической стабильности ландшафта производится по следующей шкале:

0,5 - 1,0	ландшафт нестабильный
1,01-3,0	ландшафт условно стабильный
3,01-4,5	ландшафт с ярко выраженной стабильностью

Таблица 2

№	Наименование элемента	Площадь элемента (га)
1	Опушки лесных полос	37,5
2	Опушки прибалочных, приовражных полос	93,7
3	Береговые полосы рек и водоемов	-
4	Сенокосы	-
5	Степная и травянистая растительность	981,5
6	Кустарники	46,9
7	Овраги	75
8	Балки	-
9	Дороги	33,1
10	Застройки	206,2
11	Пашня под однолетними культурами	4776,1
12	Сады	-
Итого	6250

Fстаб.=93,7+981,5+46,9+37,5 = 1159,6 га

Fдестаб. = 75+206,2+4776,1+33,1= 5090,4га

КЭСЛ1 = 1159,6/5090,4 = 0,23

Вывод: Для расчёта коэффициента экологической стабильности мы распределили площади элементов ландшафта по двум категориям, которым они соответствуют (стабилизирующим и дестабилизирующим). Благодаря формуле произвели необходимые подсчеты. В данном примере коэффициент экологической стабильности ландшафта - менее 0,5, что свидетельствует о том, что ландшафт обладает ярко выраженной нестабильностью.

2.3 Расчёт коэффициента экологической стабильности ландшафта (КЭСЛ2)

При учёте стабильности ландшафта необходимо учитывать не только соотношение составляющих его биотических элементов, но и их качественное состояние: состояние рельефа, качество почвы, устойчивость материнских пород, состояние растительности и продуктивности биомасс. В наиболее полной степени такой подход реализуется при расчете коэффициента экологической стабильности ландшафта (КЭСЛ₂).

КЭСЛ₂ = P_i ^х К_{ЭЗ х} К_гу

P_i

P_i ^х К_ЭЗ - площадь биотического элемента (отдельных угодий) с учётом коэффициента их экологической значимости;

P_i - общая площадь агроландшафта (в знаменателе);

К_ЭЗ - коэффициент экологической значимости;

К_гу - коэффициент геоморфологической устойчивости.

Коэффициент экологической значимости характеризует экологическое значение отдельных биотических элементов.

Коэффициент экологической значимости

Лиственные леса	1
Застройки и дороги	0
Пашня	0,14
Овраги	0,05
Виноградники	0,29
Хвойные леса	0,38
Сады, лесные культуры и лесополосы	0,43
Огороды	0,5
Луга, сенокосы, кустарники, балки	0,62
Хвойно-широколиственные леса	0,63
Пастбища	0,68
Водоёмы и водотоки	0,79
Пески	0,1

Коэффициент геоморфологической устойчивости рельефа

устойчивые материальные породы	1 (стабильные)
пески, оползни, овраги	0,7 (нестабильные)

Оценка коэффициента экологической устойчивости ландшафта (КЭСЛ₂)

менее или равен 0,33	ландшафт нестабильный
0,34-0,5	ландшафт мало стабилен
0,51 -0,66	ландшафт стабильный

Таблица 3 Вычисление коэффициента КЭСЛ₂

Название угодий	Площадь с учётом коэффициентов, га
Опушки лесных полос	16,125
Опушки прибалочных полос	58,094
Береговые полосы рек и водоёмов	-
Сенокосы	-
Степная и травянистая растительность	608,53
Овраги	3,75
Балки	-
Дороги	0
Застройки	0
Пашня	668,654
Кустарники	29,078
Сады	-
Итого	1384,23

P_i ^х К_ЭЗ = 1384,23

P_i = 6250 га

К_гу =1

КЭСЛ₂= 1384,23 ₁ = 0,221

6250

Вывод: В этом разделе, используя значения коэффициентов экологической значимости и геоморфологической устойчивости рельефа, мы рассчитали коэффициент КЭСЛ₂, который оказался равным 0,221, что меньше 0,33 и что свидетельствует о том, что исследуемый ландшафт является нестабильным.

2.4 Расчёт индекса эрозионной расчленённости территории

К_эр = L ^/ P

L - общая длина оврагов, км;

Р - общая площадь агроландшафта, км².

Оценка коэффициента эрозионной расчленённости территории

менее 0,2	слабая расчленённость, удовлетворительное экологическое состояние
0,2-0,7	средняя расчленённость, напряжённое экологическое состояние
0,71-2,5	сильная расчленённость, чрезвычайное экологическое состояние
более 2,5	сильная расчленённость, экологическое бедствие

Расчёт коэффициента экологической расчленённости территории:

L = 9250м = 9,25км

Р = 62,5км²

К_эр = 9,25 = 0,148

62,5

Вывод: Для измерения индекса эрозионной расчленённости территории мы измерили общую длину оврагов и разделили её на общую площадь агроландшафта. В результате выяснили, что эрозионная расчленённость в данном случае выражена слабо, экологическое состояние удовлетворительное.

2.5 Расчёт процента защищённости пашни защитными лесными насаждениями

1. S_з = 30H ^х N ^х К

2. Z= S_{з х} 100%

S_n

30 - коэффициент дальности влияния защитных лесных насаждений;

Н - средняя высота защитных насаждений; N - длина защитных лесных насаждений; К - коэффициент конструкции.

Оценка процента защищённости пашни защитными лесными насаждениями

менее 15%	очень слабая защищённость
15-30%	слабая защищённость
31-50%	умеренная защищённость
51-75%	средняя защищённость
более 75%	высокая защищённость

Вычисление процента защищённости пашни защитными лесными насаждениями

S_з =30 х 15 х 27750 х 1 = 12487500м²

Z= 12487500 _х 100% = 29,37%

42514700

Вывод: Процент защищённости пашни защитными лесными насаждениями - слабый (меньше 31%).

2.6 Определение степени распаханности территории

Таблица 4 Шкала степени распаханности территории

Процент распаханности	Степень распаханности	Оценка экологическойситуации
До 10%	Очень слабая	Удовлетворительное состояние
10-20%	Слабая	Удовлетворительное состояние
21-40%	Умеренная	Напряженное состояние
41-60%	Средняя	Напряженное состояние
61-80%	Сильная	Критическое состояние
Более 80%	Очень сильная	Критическое состояние

Наименование элемента	Площадь элемента (га)
Пашня	4776,1
Всего (Исследуемая территория)	6250

Процент распаханности = (4776,1га *100%)/6250га =76,4%

Вывод: Процент распаханности пашни составляет 76,4%, что говорит о том, что степень распаханности территории сильная, экологическая ситуация критическая.

2.7 Расчёт индекса антропогенной преобразованности (по Гофману)

Таблица 5 Баллы антропогенной преобразованости территории

Основные экосистемы хозяйства	Ранг антропогенной преобразованности
Охраняемые территории	1
Лесные экосистемы	2
Залежные экосистемы	3
Сенокосы, балки	4
Пастбища	5
Сады, кустарники, огороды	6
Пашня	1
Застройки до 5 этажей	8
Застройки выше 5 этажей	9
Свалки, оползни, пески, овраги	10
Реки	2
Болота	2
Дороги	8
Полезные ископаемые	10

Таблица 6 Шкала оценки степени антропогенной преобразованности территории

Индекс антропогенной преобразованности	Степень антропогенной преобразованности
100	Очень слабая
101-250	Слабая
251-400	Умеренная
401-550	Средняя
551-700	Высокая
701-900	Очень высокая
Более 900	Катастрофическая

Таблица 7 Вычисление антропогенной преобразованности территории агроландшафта

№	Наименование угодий	Площадь, га	Относительная площадь угодий, %	Ранг антропогенной преобразованности, балл	Индекс антропогенной преобразованности
1	Опушки лесных полос	37,5	0,6	2	1,2
2	Опушки прибалочных полос	93,7	1,4992	2	!2,9984
3	Береговые полосы рек и водоёмов	-	-	-	-
4	Сенокосы	-	-	-	-
5	Степная и травянистая растительность	981,5	15,704	4	62,816
6	Кустарники	46,9	0,7504	6	4,5024
7	Овраги	75	1,2	10	12
8	Балки	-	-	-	-
9	Дороги	33,1	0,5296	8	4,2368
10	Застройки до 5 этажей	206,2	3,2992	8	26,3936
11	Пашня под однолетними культурами	4776,1	76,4176	7	534,9232
12	Сады	-	-	-	-
	Итого	6250	100		649,0704

Вывод: Антропогенная преобразованность территории высокая.

2.8 Расчёт индекса экологического влияния лесополос на окружающие угодья

Для определения ширины благоприятной экологической зоны вокруг какого-либо угодья по отношению к менее устойчивому угодью существует специальная формула расчёта:

В = ln P * 100

ln (10/k)

В - ширина зоны благоприятного экологического влияния, м;

Р - площадь угодья, га;

k - коэффициент экологического влияния (для лесополос k=2.29)

Лесные полосы:

В =( ln 37,5 / ln (10/2,29))*100=(ln 37,5/ln 4,36)*100=(3.624/1.472)*100=246 м

Вывод: Ширина зоны благоприятного экологического влияния составляет для лесных полос - 246 м.

2.9 Коэффициент мозаичности

М= В/ S

В - количество ограниченных контуров, ед., S - площадь карты, км²

Оценка данного коэффициента:

до 0,5	слабая мозаичность
0,5-1,0	средняя мозаичность
более 1,0	высокая мозаичность

Расчёт коэффициента мозаичности:

В = 33, S = 62, 5 км²

М= 33 /62.5 = 0,528

Вывод: Для подсчета коэффициента мозаичности мы посчитали количество ограниченных контуров на карте и разделили его на всю площадь ландшафта и выяснили, что для данного случая мозаичность средняя.

3. Проектирование мероприятий по экологической оптимизации агроландшафта

Методы, используемые при проектировании оптимального соотношения угодий: Эволюционный метод - учитывает прошлую и современную агроэкологическую обстановку. Метод природных аналогов - соответствие параметров агроландшафта естественным ландшафтам той же природной зоны и того же района. Это самый наилучший метод. Метод математического моделирования основан на соответствии дифференциальных уравнений и неравенств с ограничениями по определенным параметрам. Это второй по значительности метод. Метод оптимизации на максимум экологических, экономических и социальных факторов.

Таблица 8 Соотношение сельскохозяйственных угодий Саратовской области

Пашня	Пастбище	Сенокос	Многолетние насаждения	Особо охраняемые территории	Лес, лесополосы, кустарник
Данные по 1881 году
4-4%	22%	3%	0,5%	0%	10,5%
Данные по 1999 году
60,9%	15,4%	1,08%	0,1%	0,14%	6,79%
Эволюционный метод трансформации угодий
47,6%	20,8%	2,17%	0,08%	5,5%	8,1%
Метод природных аналогов
45%	35%	3%	2%	5%	10%
Метод математического моделирования
42%	30%	3,5%	1%	3%	12%
Метод оптимизации
50%	25%	2%	1%	5%	12%

При всех методах современное соотношение не соответствует оптимальному.

Противоэрозионные мероприятия.

Их можно разделить на четыре группы:

1) организационно - хозяйственные

2) агротехнические

3) лесомелиоративные

4) гидромелиоративные

Организационно-хозяйственные мероприятия: правильная организация территорий с учетом экологических условий, технологий, техники, возделываемых культур и экономического потенциала хозяйства.

Составление карты почвенно - эрозионного характера, на которую наносят выше указанные территории земель. Почвозащитные севообороты. Они включают: исключение пропашных культур (подсолнечник, кукуруза), поскольку они слабо защищают почву от смыва; необходимо чередовать культуры, увеличивать посевы трав, особенно на склонах.

Агротехнические: Адаптивно-ландшафтное земледелие планирует проведение всех мероприятий только с учетом типов местности и все агротехнические мероприятия - только по горизонталям местности.

По возможности параллельно основному направлению горизонталей. Регулирование снеготаяния. На склонах круче 2°. Дополнительно вводятся бороздование, обвалование, щелевание. Применение буферных полос, полосное расположение сельскохозяйственных культур по горизонталям. Необходимы такие мероприятия, как залужение водопроводящих ложбин. Обработка почв поперек склонов - она создает своеобразный рельеф пашни и препятствует поверхностному стоку, повышает запасы талой воды в пахотном горизонте.

Контурная вспашка - это вдоль горизонталей. Кротование способствует повышению содержания влаги, регулирует сток. В корпусах плуга ставят специальные кротователи, которые образуют при вспашке кротовины на глубине 30-40 см, их диаметр 6-8 см, расстояние между кротовинами от 70 до 140 см.

Щелевание склонов для задержания ливневых и талых вод - нарезка поперек склонов щелей глубиной 40-50 см, расстояние между ними 70-180 см. Безотвальная обработка почвы с сохранением стерни.

Мульчирование почвы соломой из расчета 1-2 тонны на 1 гектар.

Мульчирование следует сочетать с внесением минеральных удобрений. Снижает эрозию в 3-5 раз. Мульча уменьшает промерзание почвы. Большое применение имеют буферные полосы - это посев многолетних трав. Лесомелиоративные мероприятия - создание лесополос, водоохранных, лесных насаждений вокруг прудов и водоемов. Создание сплошных лесопосадок на крутых склонах.

Строительство гидротехнических сооружений.

К ним относятся: водозадерживающие сооружения - валы, террасы, водонаправлющие сооружения - экологическая основа оптимизации ландшафта.

Агролесомелиоративные насаждения как показывает анализ многочисленных исследований, являются экологическим каркасом агроландшафта.

Современная схема развития защитного лесоразведения предусматривает отвод под полезащитные лесные полосы в лесостепных районах 2,0-2,5%, в степных 3,0-4,0%, на легких песчаных почвах и склонах 5,0-7,0% пахотных земель. Полезащитные лесные насаждения обладают долговечностью, стабильностью влияния на окружающую среду и высокой экологической чистотой по сравнению с другими видами мелиорации. Для них характерна достаточно невысокая вкладываемость средств, и большая и долговременная отдача в виде прибавок урожая, воспроизводства плодородия почв и ее сохранения.

Защитное лесоразведение.

Защитные лесные насаждения, это механическое препятствие на пути ветровых и водных потоков в виде лесных насаждений, разнообразной конфигурации (чаще всего прямолинейной). Защитные лесные насаждения придают этим потокам новые, аэродинамические и гидротермические показатели. Вследствие этого, в агроценозах изменяется биоэнергетический режим. Защитные лесные насаждения повышают урожайность сельскохозяйственных культур в среднем на 0,2-2,3 тонн на гектар; оказывают оздоравливающее влияние на человека, особенно в городах, очищая воздух от пыли и газообразных токсикантов, до уровня ниже предельно допустимой концентрации. Защитные лесные насаждения вдоль автомагистралей способствуют локализации тяжелых металлов, перед лесополосами и тем самым защищают посевы сельскохозяйственных культур.

Полезащитные лесные полосы.

Одним из видов защитных лесных насаждений являются полезащитные лесные полосы. Они устанавливаются на пахотных неорошаемых землях. Такие защитные лесные насаждения, которые снижают скорость ветра и задерживают на полях снег, влажность и плодородие почвы, уменьшают испарение влаги и препятствуют выдуванию почвы.

Зоолесомелиоративные насаждения.

Зоолесомелиоративные насаждения (пастбище защитные полосы, мелиоративные кормовые пастбищные насаждения, зеленые зонты и т.д.). Эти защитные лесные насаждения создаются на пастбищах засушливых зон, а также у ферм, у животноводческих комплексов и в местах отдыха скота. Они повышают продуктивность природных пастбищ, улучшение выпаса скота и защищенности.

Защитные насаждения на песках.

Данные защитные лесные насаждения на песках, укрепляют подвижные пески для использования их под виноградники, сады, бахчи, для выпаса скота. При этом наиболее целесообразен зимний выпас на закрепленных песках.

Защитные насаждения вдоль железных и шоссейных дорог, в целях защиты их от заноса снегом и мелкоземом в результате ветровой эрозии.

Лесоразведение.

Расстояние между главными полезащитными лесными полосами достигает от 350-600м, в зависимости от природной зоны, а между поперечными полосами расстояние устанавливается до 2 км. Ширина полезащитных полос не должна превышать 15м. Стокорегулирующие лесополосы создают по горизонталям местности, выше зоны размыва и ширина колеблется от 9-15 м, на склонах до 2. Для увеличения земледелие и лесные контурные насаждения выполняют многообразные мелиоративные функции. Основные из них регулируют водный режим и снегоотложение, кольматируют смытую почву и защищают прилегающие угодья от суховейных ветров, предотвращают смыв и размыв почвы, очищают поступающий в реки и пруды поверхностный сток, в малолесных районах играют экологическую, санитарно-техническую и рекреационную роль, возрастает видовой состав и численность полезной флоры и фауны, что приводит к усилению, природной защиты от вредителей и болезней. Все это позволяет улучшить экологическое состояние агроландшафта и повысить продуктивность угодий.

Заключение

Процесс перераспределения земель в условиях экономического кризиса сопровождается нерациональным использованием агроландшафтов: дроблением крупных земельных массивов без учета ландшафтных условий; выводом земель из сельскохозяйственного оборота по причине добровольного отказа производителей сельскохозяйственной продукции от предоставленных им ранее земель, связанного с их неудовлетворительным экономическим состоянием; зарастанием продуктивных угодий кустарником и мелколесьем, сорной растительностью; несвоевременным проведением полевых работ; отсутствием мероприятий по повышению плодородия почв и, как следствие, ухудшением качества и снижением продуктивности агроландшафтов, прогрессирующим развитием деградационных процессов на сельскохозяйственных землях.

От правильной организации использования сельскохозяйственных земель зависят продуктивность агроландшафтов, экономические и экологические показатели, связанные с проведением мероприятий по размещению и улучшению угодий, их состава и соотношения.

Анализ существующей организации использования агроландшафтов в сельскохозяйственном производстве свидетельствует о высокой степени интенсивности их использования: значительная часть территории занята землями сельскохозяйственного назначения. Степень антропогенной нагрузки на агроландшафты и прилегающую территорию определяется соотношением экологически стабилизирующих и дестабилизирующих сельскохозяйственных угодий.

Неудовлетворительное состояние земельных угодий и постоянно снижающееся плодородие почвы, наряду с экономическим кризисом, являются главными причинами низкого уровня и неустойчивого развития сельскохозяйственного производства.

Таким образом, низкий экономический уровень сельскохозяйственного производства свидетельствует о нерациональном и экономически неэффективном использовании производственного потенциала агроландшафтов и указывает на необходимость проведения комплекса мероприятий по повышению плодородия почв как элемента систем земледелия и землеустройства сельскохозяйственных предприятий на агроландшафтной основе.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агроэкология / В.А. Черников, Р.М. Алексахин, А.В. Голубев и др.; Под ред. В.А. Черникова, А.И.-Чекереса. - М.: Колос, 2000.

2. Варламов А.А., Волков С.Н. Повышение эффективности использования земли. -М.: Агропромиздат, 1991.

3. Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-химической

устойчивости почв к техногенным воздействиям. - М.: 1997.

4. Земледелие и рациональное природопользование / Под ред. В.П. Зволинского. Д.М. Хомякова. - М.: Изд-во МГУ, 1998.

5. Инженерная экология / Под ред. проф. В. Т. Медведева.- М.: Гардарики, 2002

6. Иноземцев А.А., Щербаков Ю.А. Использование и охрана ландшафтов. - М: Росагропромиздаат, 1988.

7. Исаченко А.Г. Оптимизация природной среды. - М.: Мысль, 1980.

8. Каштанов А.Н., Щербаков А.П., Швебе Г.И. и др. Ландшафтное земледелие. Ч. I- II. - Курск: ВНИИЗиЗПЭ, 1993.

9. Каштанов А.Н. и др. Основы ландшафтно-экологического земледелия / А.Н. Каштанов, В.Н. Лисецкий, Г.И. Швебе. - М.: Колос, 2009.

10. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. - М.: Колос, 1996.

11. Красилов В.А. Охрана природы: принципы, проблемы, приоритеты. - М.: Ин-т охраны природы, 2010.

12. Кузнецов М.С., Глазунов Г.П. Эрозия и охрана почв. - М.: Из-во МГУ, 1996.

13. Куценко А.М., Писаренко В.Н. Охрана окружающёй среды в сельском хозяйстве. -Киев: Урожай, 1991.

14. Ладонин В.Ф. Стратегия земледелия России в XXI. - М.: Агроконсалт, 1999.

15. Лапин В.Л. и др. Основы экологических знаний инженера / В.Л. Лапин, А.Г. Мартинсен, В.М. Попов. -М.: Экология, 2007.

16. Мазур И.И. и др. Инженерная экология / И.И. Мазур, О.И. Молдаванов, В.Н. Шишов. - Т.I, II. - М.: Высшая школа, 1996.

17. Методические рекомендации по апробации и производственной проверке почвозащитной системы земледелия с контурно-мелиоративной организацией территории. - Курск, 1990.

18. Мильков Ф.Н. Физическая география. Учение о ландшафтах и географическая зональность. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1986.

19. Реймерс Н.Ф. Экология (теория, законы, правила, принципы и гипотезы). -М.:Россия молодая, 1994.

20. Социально-экономические основы землепользования и землеустройства /Коллектив авторов. - Ч. I и II. - Воронеж: ВГАУ, 1999.

21. Тишлер В. Сельскохозяйственная экология. - М.: Колос, 1971.

22. Тышкевич Г.Л. Охрана окружающей среды при интенсивном ведении сельского хозяйства. -Кишинев: Штиинца, 1987.

23. Швебе Г.И. Контурное земледелие. - Одесса: Маяк, 1985.

Размещено на Allbest.ru