Главная » Сельское хозяйство |
Введение Агроэкосистемы, или аграрные экологические системы, - сознательно спланированные человеком территории, на которых сбалансировано получение сельскохозяйственной продукции и возврат её составляющих на поля для обеспечения круговорота минеральных и органических веществ. В правильно спланированные агроэкосистемы, кроме пашен, входят пастбища или луга и животноводческие комплексы. К основным компонентам агроэкосистем относятся: внешняя среда и ее влияние; продуценты (полевые культуры и сорняки); прямые потребители (человек, домашние животные, вредители, возбудители болезней); редуценты (почвенная микрофлора, микро- и мезофауна, питающаяся отмершей органической массой). Все эти компоненты взаимосвязаны в цепи питания, но в отличие от большинства естественных экосистем агроэкосистемы в значительной степени разделены пространственно. Основная задача агроэкосистем - давать максимальную продуктивность необходимого для человека продукта, ради которого создается агроэкосистема. В первую очередь - это получение максимального урожая в земледелии. Максимальный урожай - это тот урожай, который получается при оптимальном обеспечении факторов роста и развития растений, зависящих от технологии земледелия (агротехнологии), т.е. при 100% выполнении правил агротехники. (http://cito-web.yspu.org/link1/metod/met20/node30.html) Целью данной работы является оценка конкретных агроэкосистем Выборгского района Ленинградской области. Необходимо определить устойчивость почв к антропогенному воздействию, направленность и интенсивность процессов деградации, определение основных мероприятий для снижения антропогенного воздействия на данные агроэкосистемы. Исходные данные: Почва: дерново - среднеподзолистая легкосуглинистая на покровных суглинках. Южный склон, средневолнистая территория. С/х угодья - 200 км от СПб. Культура: Озимая пшеница. ∆ 12 лет Гумус - 5,2% 4,0 рН - 6,0 5,0 Р2О5 - 250 мг/кг 100 К2О - 200 мг/кг 100 V - 80% Плотность - 1,12 г./см3 1,20 h - 26 см Q - 3,0*109 ккал Kq - 3,0% W1 - 200 мм в почве Kw - 510 мм на 1 ц Металлы: Cd - 2,2 мг/кг - почва, 0,30 мг/кг - фон; Cr - 14,2 мг/кг, 8,1 мг/кг - фон 1. Характеристика Выборгского района Выборг - город в России, административный центр Выборгского муниципального района Ленинградской области. Выборг расположен на западе Карельского перешейка в 122 км к северо-западу от центра Санкт-Петербурга и в 27 км к востоку от границы с Финляндией. Географические координаты: 60°42′33″ с. ш. 28°44′39″ в. д. Максимальная высота над уровнем моря - 51 м. Граничит: · на севере - с Каменногорским городским поселением, · на востоке - с Гончаровским сельским поселением, · на юге - с Советским городским поселением, · на западе - с Селезнёвским сельским поселением. Город расположен на берегу Выборгского залива, находящегося в северо-восточной части Финского залива. Это крупный экономический, промышленный и культурный центр Ленинградской области, порт на Балтике, важный узел шоссейных и железных дорог. Выборг, основанный в Средние века шведами, с 2010 года является единственным историческим поселением Ленинградской области. До 1940 года это был второй по величине город Финляндии. Среди достопримечательностей - Выборгский замок, библиотека Алвара Аалто, парк Монрепо. Всего в Выборге сосредоточено более 300 различных памятников: архитектурных, исторических, скульптурных, археологических, садово-паркового искусства. С марта 2010 года - «Город воинской славы». Численность населения - 80 896 чел. (2013), площадь - 160,847 км². Выборг - второй по населению и крупнейший по площади город в Ленинградской области. 1.1 Климат Климат города морской с переходом к континентальному. Зима умеренно мягкая, лето умеренно тёплое, что для такой географической широты объясняется влиянием Гольфстрима. При этом максимальная температура, зарегистрированная в Выборге, составляет +34,6°C, а минимальная −38°C. В целом климат Выборга более холодный, чем климат расположенного на более низкой широте Санкт-Петербурга, а самый холодный месяц - февраль. Среднегодовая температура +4,8°C (для Петербурга +5,8°C). Осадков в Выборге выпадает немного больше, чем в Петербурге. Больше осадков выпадает летом, осенью и зимой, существенно меньше - весной. Годовое количество осадков 677 мм, в зимний период выпадают преимущественно в виде снега. Среднегодовая относительная влажность воздуха - 80%. Преобладают юго-западные ветры. Среднегодовая скорость ветра - 3,4 м/с. Весной и летом наблюдается явление белых ночей, при максимальной долготе дня 19 ч. 10 мин., а минимальной - 5 ч. 38 мин. Число часов солнечного сияния - 1530 в год. В среднем дневная инсоляция на горизонтальной поверхности составляет 2,79 кВт/м². Климат Выборга Показатель Янв. Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сен. Окт. Нояб. Дек. Год Абсолютный максимум,°C 6,5 10,0 13,8 22,1 29,0 32,9 34,6 33,4 27,2 19,0 11,1 8,4 34,6 Средний максимум,°C −4 −4,1 0,5 7,2 14,7 19,2 22,3 20,2 14,3 7,9 1,7 −2,1 8,2 Средняя температура,°C −6,7 −7,2 −2,9 3,0 10,3 15,1 18,3 16,3 10,9 5,5 −0,4 −4,6 4,8 Средний минимум,°C −9,5 −10,5 −6,4 −0,5 5,9 11,1 14,3 12,7 7,9 3,2 −2,3 −7,1 1,6 Абсолютный минимум,°C −36,8 −34 −29 −20 −5 0,0 5,8 0,0 −4 −11,4 −19,8 −34 −36,8 Норма осадков, мм 48 36 40 31 40 63 65 82 68 76 67 61 677 Температура воды,°C 0,0 0,0 0,1 2,0 10,3 16,7 19,7 18,7 13,5 7,3 2,0 0,3 7,6 1.2 Рельеф и геологическое строение Город расположен на территории Выборгской низменности. Рельеф пересечённый, средняя высота над уровнем моря повышается к северу, самая высокая точка (51 м) расположена в Скандинавском микрорайоне. В центральной части города самое высокое место - Батарейная гора (33 м) Выборг находится в пределах Балтийского щита, где близко к поверхности выходят кристаллические породы раннепротерозойского периода, преимущественно - гранит-рапакиви. Поэтому морены здесь имеют менее резкие очертания. На вершинах коренные породы обнажены, а на нижних, более пологих склонах прикрыты песчаной и супесчаной мореной с гравием, щебнем и валунами. Они покрыты озёрными и озёрно-аллювиальными отложениями четвертичного периода. Характерными ледниковыми формами рельефа являются «бараньи лбы». Берег Финского залива сильно изрезанный, с множеством скалистых островов и проливов между ними. Вдоль берега протянулись песчаные террасы высотой 2-5 метров, ограниченные высокими уступами. Вблизи города есть месторождения облицовочного камня. 1.3 Почвы и растительность Почвы на территории города, преимущественно, подзолистые, бедные перегноем и отличающиеся значительной кислотностью. Основными почвообразующими породами являются пески и супеси, подстилаемые суглинками и глинами. Велико количество камней - более 500 м³/га. Среднегодовая температура земли 3,8°C. Сельскохозяйственное использование почв требует искусственного улучшения. В городе имеется большое количество озеленённых территорий. Общая площадь городских парков и скверов составляет более 432 тыс. м². В центре города произрастают, преимущественно, лиственные породы деревьев, а на окраинах сохранились коренные еловые и сосновые леса. По степени окультуренности почва относится к хорошо окультуренным дерново - подзолистым почв (по заданию). 1.4 Экология В городе наблюдается повышенный уровень загрязнения атмосферного воздуха, отмечались превышения ПДК в 4 раза. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются энергетические комплексы и автотранспорт. Высок уровень загрязнения почв, в зоне промышленных предприятий он приближается к чрезвычайно опасному. Высоко содержание тяжёлых металлов, особенно свинца и цинка. Город находится на территории с повышенной концентрацией радона. В подвалах некоторых зданий радиационный фон превышает ПДК. 2. Оценка продуктивности агроэкосистемы 2.1 Расчет величины потенциального урожая (ПУ), который может быть теоретически достигнут при соблюдении агротехники и оптимальных почвенных условиях. Определение ПУ озимой пшеницы, если Q = 3,0*109 ккал ПУ =Q*Kq/100*q*100, ц/га Q - сумма радиации за период вегетации, ккал/га Kq - коэффициент использования фотосинтетической реакции, % q - калорийность органической массы единицы урожайности, ккал/га ПУ = 3,0*3,0/100*4450*100 = 20,2 ц Определение ПУ, если Km = 0,45 абс. сухой массы и стандартной влажности 0,5 ПУ тов=20,2*0,45=9,1 ц/га - на сухую биомассу ПУ тов =20,2*0,5=10,1 ц/га - на станд. влажность 2.2 Определение КОУ по влагообеспеченности посевов КОУ=100*W/Kw, ц/га W - ресурс продуктивной влаги, мм Kw - коэффициент водопотребления мм/ц W=W1+P, мм P - сумма осадков, испарения растениями, мм W1 - ресурс прод. влаги, которая есть в почве P=D*К, мм D - количество осадков на данной территории, мм К - коэффициент испарения Р=677*0,7=474 мм W=200+474=674 мм КОУ=100*674/510=132 ц/га КОУтов. прод.=132*0,45=59,4 ц/га - на сухую биомассу КОУтов. прод.=132*0,5=66 ц/га - на станд. влажность 2.3 Определение действительно возможной урожайности (ДВУ) Лимитирующий фактор - обеспеченность элементами питания. ДВУ=Д/В, ц/га Д - количество элементов питания, которые могут быть получены растениями из почвы В-вынос элементов питания на формирование продукции Гумус - 5,2% К2О - 200 мг/кг Р2О5 - 250 мг/кг h - 26 см (0,26 м) Плотность - 1,12 г./см3 М (пах. слоя)=10000*1,12*0,26=2912 т Расчет ДВУ по N, P, K Определение запасов N по содержанию гумуса: Запасы гумуса (х) 100 кг - 5,2 х= 2912000*5,2/100=151424 кг -х а) Запасы N: в гумусе №5% кг - 5 кг N х= 151424*5/100=7571,2 кг - общий запас N 151424-х б) Минерализуется №1,5% кг - 1,5 кг х=7571,2*1,5/100=113,6 кг ,2-х в) Усвоение N - 40% кг - 40 кг х= 113,6*40/100=45,4 кг - количество N, который может быть ,6-х усвоен из почвы озимой пшеницей г) ДВУ= 45,4/3 (вынос оз. пшеницей N)=15,3 ц/га ДВУ Р2О5: а) 1 кг - 250 мг/кг х = 2912000*250/1000=728 кг/га -х б) К исп. - 5 х=728*5/100=36,4 кг -х в) ДВУ=36,4/1,1(вынос оз.пшен. Р) =33,1 ц/га ДВУ К2О а) 1 кг - 200 х=2912000*200/1000=582 кг -х б) Кисп. кг - 10 х= 582*10/100=58,2 кг 582-х в) ДВУ=58,2/2,5(вынос оз.пшен К) =23,3 ц/га N (15,3) P (33,1) K (23,3) Продуктивность лимитирует в первую очередь N, затем К2О. 2.4Определение продуктивности при помощи почвенно-экологических индексов ПЭИ= 12,5 (2-V)*M*D∑t›10˚C*(Kувл. - р) / КК+100, V - плотность почвы, средняя для метрового слоя M - коэффициент по гран. составу D - дополнительный поправочный коэффициент ∑t›10˚среднегодовая сумма активных температур р - та влага, которая сущ. в почве КК = 360 (tmax - tmin)/Ш+10, tmax - средняя температура теплого месяца tmin - средняя температура холодного месяца Ш - широта местности КК=360 (34,6 - (-38)) / 60+10=373,4 ПЭИ=12,5*0,52*0,86*1*2430 (1,1-0,05)/373,4+100=30 Перевод в балл бонитета: 30*0,92=27,6 балла ,6*0,17 (цена балла)=4,69 ц/га 3. Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию Устойчивость - способность почвы сохранять производительную способность при антропогенном воздействии и восстанавливать свои свойства после его прекращения. 1. Почвообразующие породы: ) 0 баллов - морена, флювиогляциальные отложения, аллювиальные, пески. 2) 1 балл - моренные и флювиогляциальные отложения на выровненных депрессиях, маломощные пески и супеси, подстилаемые мореной. ) 2 балла - легкие суглинки, подстилаемые мореной. ) 3 балла - моренные суглинки и глины. ) 4 балла - карбонатные, покровные суглинки и глины. 2. Рельеф: ) 0 баллов - сильноволнистая территория › 10º. 2) 1 балл - средневолнистая 3-10º. ) 2 балла - устойчивая не более 3º. 3. Увлажнение: ) 0 баллов - подзолы и дерново - подзолистые почвы на песках. 2) 1 балл - супеси. ) 2 балла - суглинистые почвы, дернорво - карбонатные. ) 3 балла - аллювиальные дерново - глеевые почвы. ) 4 балла - аллювиально - луговые, болотные. 4. Теплообеспеченность: ) 0 баллов - Северные склоны. 2) 1 балл - Восточные склоны. ) 2 балла - Западные склоны. ) 3 балла - Ровные склоны, суглинистые и легкие почвы. ) 4 балла - Почвы южной экспозиции, суглинистые. 5. Гумусированность (запасы гумуса в Апах. - 0 - 20 см): ) 0 баллов - ЗГ ˂10 т/га - крайне неустойчивые почвы. 2) 1 балл - ЗГ 10-20 т/га - неустойчивые. ) 2 балла - ЗГ 20-40 т/га - малоустойчивые. ) 3 балла - ЗГ 40-60 т/га - относительно устойчивые. ) 4 балла - ЗГ 60-80 т/га - устойчивые. ) 5 баллов - ЗГ˃80 т/га - высокоустойчивые. 6. Кислотность: ) 0 баллов - сильнокислые и кислые почвы рН˂4,5 - неустойчивые. 2) 1 балл - средне- и слабокислые с рН 4,5-5,5 - относительно неустойчивые. ) 2 балла - нейтральные, близкие к нейтральным - устойчивые. 7. Степень насыщенности почв основаниями (V): ) 0 баллов - V ˂20% - неустойчивые. 2) 1 балл - V 20-40% - малоустойчивые. ) 2 балла - V 40 - 60% - относительно устойчивые. ) 3 балла - V 60-80% - устойчивые. ) 4 балла - V 80-100% - высокоустойчивые. 8. Первичная биопродуктивность (по неотчуждаемой биомассе сухого вещества, ц/га): ) 0 баллов - ˂ 40 - неустойчивые. 2) 1 балл - 40-60 - малоустойчивые. ) 2 балла - 60-80 - относительно устойчивые. ) 3 балла - 80-100 - устойчивые. ) 4 балла - ˃100 - высокоустойчивые. 9. Степень сельскохозяйственной освоенности: ) -3 балла - слабоокультуренные почвы ˂5т/га (слабая агротехника, низкая насыщенность органическими и минеральными удобрениями (˂60 кг/га)). 2) -2 балла - среднеокультуренные почвы 5-10 т/га (оптимальная агротехника, минеральные удобрения (60-180 кг/га). ) -1 балл - высокоокультуренные почвы ˃10 т/га (высокий уровень агротехники, минеральные удобрения (˃180 кг/га). 10. Оценка почв по ∑ баллов: ) Крайне неустойчивые - 0-4 балла. 2) Неустойчивые - 5 - 9 баллов. ) Малоустойчивые - 10 - 14 баллов. ) Относительно устойчивые - 15 - 19 баллов. ) Устойчивые - 20 - 24 балла. Оценка дерново-среднеподзолистой легкосуглинистой почвы Рельеф 1 балл Увлажнение 2 балла Теплообеспеченность 4 балла Гумусированность 3 балла Кислотность 3 балла Степень насыщенности основаниями 4 балла Первичная биопродуктивность 3 балла Степень с/х освоенности 2 балла ∑ балл 22 балла - устойчивые 4. Оценка степени и периода деградации агроэкосистема земля деградация Деградация - совокупность процессов, которые приводят к изменению функции почв, ухудшают их свойства, снижают природно-хозяйственное значение. В зависимости от факторов выделяют 4 типа деградационных ландшафтов: 1. Земли технологической, или эксплуатационной деградации. Земли не пригодны без рекультивации (карьеры, торфопредприятия, земли под строительство). а) Физическая деградация - это итог процессов нарушения сложения почвы, нарушение комплекса физических свойств. Причины: низкая культура земледелия. б) Агроистощение - это потеря плодородия в результате потери элементов питания, ухудшения реакции среды, ППК. Причина: нарушение систем земледелия. . Эрозия - нарушение покрова почв поверхностными стоками вод. Причины: ) Осадки ливневого характера; 2) Рельеф; ) Изреженное проективное покрытие; ) Породы, подверженные размыванию; ) Гран. состав. 3. Засоленные почвы - избыточное накопление легкорастворимых солей. 4. Заболоченные почвы - изменение водного режима, выражается во временном переувлажнении, подтоплении или затапливании почв. Степень деградации определяется по баллам: 0 - недеградированные почвы - продуктивность соответствует оптимальному плодородию; - слабо деградированная почва - снижение продуктивности не более 25%; - средне деградированная почва - 20 - 25%; 2 - сильно деградированная почва - 50 - 75%; - очень сильно деградированная почва - более 75%. Если деградация почвы характеризуется увеличением значения показателя (плотность почвы, содержание тяжелых металлов и т.д.), то период деградации рассчитывается по формуле: Td= (Xmax - х0)*∆T/x1 - x0, лет Xmax - значение характерное для 4 балла деградации; х0 - предыдущее значение деградации почвы; ∆T - временной промежуток между двумя обследованиями (в годах); x1 - значение критерия деградации почвы при текущем обследовании. Плотность 1) 1,20/1,12=1,07 - 0 степень деградации 2) Xmax =1,20*1,4=1,68 3) Td= (1,68 - 1,12)/12/1,20 - 1,12=84 года Физическая деградация почвы составит 4^84, то есть при сохранении данной тенденции через 84 года почва достигнет 4-ого балла деградации. Гумус Если деградация почвы характеризуется уменьшением значения показателя (плотность почвы, содержание тяжелых металлов и т.д.), то период деградации рассчитывается по формуле: Td= (х0 -Xmin)*∆T/ x0-x1, лет 1) 5,2/4,0=1,3 - 1-ая степень деградации 2) Xmin =5,2/2=2,6 ) Td= (5,2-2,6)*12/5,2-4,0=26 лет Физическая деградация почвы составит 4^26, то есть при сохранении данной тенденции через 24 года почва достигнет 4-ого балла деградации. К2О, Р2О5 Td= (х0 -Xmin)*∆T/ x0-x1, лет 1) 200/100=2 - 2-ая степень деградации 2) Xmin =200/5=40 3) Td=(200-40)*12/200-100=19,2 года При сохранении данной тенденции через 19,2 лет почва достигнет 4-ого балла деградации. Р2О5 1) 250/100=2,5 - 3-я степень деградации 2) Xmin =250/5=50 4) Td=(250-50)*12/250-100=16 лет Через 16 лет почва достигнет 4-ой степени деградации. Металлы Сd=2,2 мг/кг (х1), фон - 0,3 мг/кг (х0) ∆Т=12 лет ОДК=2,0 мг/кг ) 2,2/2=1,1 - 0-ая степень деградации 2) Хmax=2*5=10 ) Тd=(10-2,2)*12/(2,2-0,3)=49 лет Сr=14,2 мг/кг (х1), фон=8,1 мг/кг (х0) ∆Т=12 лет ПДК=6 мг/кг ) 14,2/6=2,4 2) Хmax=6*5=30 ) Тd=(30-14,2)*12/(14,2-8,1)=31 год Коэффициент технического загрязнения (Кс) Кс=Кобщ / Кфон Кс(Cd) = 2,2 мг/кг/0,3=7,3 Кс(Cr) = 14,2 мг/кг/8,1=1,75 Суммарный показатель загрязнения (Zс) Zc=(7,3+1,75) - (2-1)=8,05 - низкий показатель загрязнения (0-16 - низкий; 16-32 - умеренно-опасный; 32-128 - высокий; более128 - очень высокий) Индекс приоритетности (fn) fn= (С/ПДК(ОДК)/Сj /ПДКj(ОДК)=(2,2/2,0)/14,2/6,0=0,01 fn1, след - но компонент i не имеет приоритетного значения. Список использованной литературы 1. Кауричев И.С. Почвоведение\ . Бархатова М.Р. Агроклиматический справочник по Ленинградской области / Москва: Гидрометеоиздат, 1959. - 176 с.: табл. . Муха, Макаров «Плодородие почв и устойчивость земледелия» . Черников В.А. «Устойчивость почв к антропогенным воздействиям» . Титова Д.Р. «Агроэкосистемы: проблемы и функционирование и сохранение устойчивости» . Черников В.А.» Агроэкология» . Титова Д.Р., Добахов «Основы экологической оценки функционирования агроэкосистем» . http://bibliofond.ru/view.aspx? id=517780 . http://www.vashdom-spb.ru/content/luzhskiy#sthash.qFiGHDXB.dpuf . http://cito-web.yspu.org/link1/metod/met20/node30.html Скачать архив (11.5 Kb) Схожие материалы: |
Всего комментариев: 0 | |