Абиотические и биотические условия агроэкосистемы в хозяйстве, оценка экологической устойчивости

Введение

     Сельскохозяйственная экология  – наука о факторах внешней  среды, их влиянии на организмы  культивируемых растений и животных, о природных комплексах, преобразованных  деятельностью человека для производства  экологически чистой продукции  растениеводства и животноводства. Для достижения экологической  устойчивости и сохранения природно-ресурсного  потенциала требуется не только  осуществить экологизацию производственной деятельности человека, но и обеспечить охрану природных жизнеобеспечивающих систем. Выполнение курсовой работы преследует цель – научить студента  грамотно спланировать и обосновать  систему мер по предотвращению  загрязнения окружающей среды, поддержанию целостности и получения экологически безопасной продукции. Курсовая работа предусматривает проектирование экологически безопасных технологий, определенное возможностями природно-ресурсного потенциала хозяйств.

  При выполнении курсовой работы  студент решает следующие задачи:

- обеспечение устойчивого производства качественной биологической продукции,

- максимальное  использование природного биоэнергетического  потенциала агроэкосистем,

- исключение  и минимизация негативного воздействия  на окружающую природную среду.

  1. Общие сведения о предприятии. Наименование, его адрес.

ООО «СПАРТАК»

Адрес: 453033, Республика БАШКОРТОСТАН, АРХАНГЕЛЬСКИЙ район, с. КРАСНЫЙ ЗИЛИМ, ул. ЦЕНТРАЛЬНАЯ, 1

Организационно-правовая форма: Общества с ограниченной ответственностью. 
Вид собственности: Частная собственность. 
Тип компании: Организации, учрежденные юридическими лицами или юридическими лицами и гражданами.

Его специализация:

• Овцы, козы, лошади, ослы, мулы и лошаки - разведение
• Свиньи - разведение
• Сельскохозяйственные культуры - услуги по выращиванию
• Крупный рогатый скот - разведение
• Молочные продукты - оптовая торговля
• Зерновые и зернобобовые культуры - выращивание
• Зерно - оптовая торговля

2. Кратка природно-климатическая характеристика  района расположения предприятия.

Архангельский муниципальный район Республики Башкортостан расположен в восточной  части центра республики. Административный центр – село Архангельское расположено  в 88 километрах к юго-востоку от Уфы, в пределах долины реки Белая. Большая часть района представлена гористой местностью отрогов Южного Урала, западная часть расположена в равниной природной зоне. Климат в районе континентальный, как и рельеф района, погодные условия на всей территории района неоднородны.  
Восточная, горная часть района в большей степени подвержена частым дождям в теплый период времени и сильным снегопадам в зимний период. Западная, равнинная часть района напротив, отличается небольшим количеством осадков. Температуры так же видоизменяются с запада на восток. Зимы в районе, несмотря на разность местности, продолжительные, холодные и умеренно снежные в западной части. Температуры в январе в среднем составляют -12…-15 градусов. Воздух, под воздействием Арктических масс и сибирских циклонов способен надолго остывать до температуры -30 градусов, минимальные показатели составили -47,5 градусов. Снежный покров уверено формируется, начиная со второй половины октября, и к концу периода может достигать 55-60 см, на западных склонах горных хребтов высота снежного покрова может превышать и один метр. Лето в районе теплое и умеренно увлажненное. Июльские показатели термометров в среднем составляют +19…+21 градус, более теплая и сухая погода отмечается в западной части района. Большая часть летних осадков приходится на восточную часть района. Осень относительно сухая и умеренно теплая. Первые признаки зимы проявляются в конце октября. Среднегодовая норма осадков составляет от 400 мм в западной части района до 650 мм в восточной части. Среднегодовая температура воздуха 2°С, средняя температура января - 16°С, июля 18°С. Абсолютно максимальная температура 39°С, абсолютно минимальная - 51°С.

       По территории протекают реки Инзер, Зилим, Лемеза и Басу с притоками. По северо-западной окраине района — река Сим, по западной — река Белая. Памятниками природы объявлены Аскынская ледяная пещера и ее окрестности, Клюквенное болото у д. Орловка, зеркальный водопад у с.Абзаново. Активно используются для отдыха берега рек Инзер, Зилим, Лемеза, Басу. Организован Архангельский государственный заказник по охране водоплавающих птиц. Больше всего крупных рек начинается у гор Иремель и Ямантау (Белая, М. Инзер, Б. Инзер, Юрюзань, Катав). Это наиболее высокие горы и на них выпадает много осадков. Истоки многих рек заболочены. Остальные реки имеют преобладающую ширину 10 -30 м (на перекатах 20 - 50м), глубину 0,3 - 1,0 м, скорость течения 0,5 - 0,9 м/сек. Дно валунно-галечниковое, берега крутые и обрывистые. Реки преодолимы вброд, подъезд возможен, как правило, только по дорогам. Главным источником питания рек являются атмосферные осадки - снег и дожди.

3. Сведения об использовании земельных ресурсов.

Преобладающими  почвами являются: для равнинной  части  - светло-серые лесные и оподзоленные черноземы, для горной – горно-лесные светло-серые. Встречаются редкие типы почв – горно-лесные бурые и горно-лесо-луговые бурые. До хозяйственного освоения в равнинной части преобладали широколиственные (дуб, липа), в горной части -широколиственные (дуб, липа, клен, ильм) и широколиственно-темнохвойные леса. Небольшое распространение, главным образом, по приречным склонам, имели сосновые леса. В районе проходит восточная граница (д. Карагай) лещины, северная граница (д. Усаклы) – можжевельника казацкого. В результате сведения лесов, в равнинной части сформировался лесостепной ландшафт из сельхозугодий и островных преимущественно производных лесов (липа, береза, осина). В горной части  леса в результате длительных рубок также претерпели значительные изменения, характеризующиеся трансформацией коренных типов леса во вторичные мелколиственные.

В последние  годы в районе происходит избыточное накопление ерестойных лесов. По данным ГУ «Архангельское лесничество» запас лесного фонда составляет более 28 млн.куб.м, из них перестойные – более 7 млн.куб.м. Расчетная лесосека по Архангельскому району составляет 340 тыс. куб.м.. Доля запаса лесного фонда составляет: молодняк - 5,8%, средневозрастные – 18,0%, переспевающие - 15,3%, спелые и перестойные –60,9%, в том числе перестойные - 30%. Средний состав лесного фонда: липа – 37-38%, осина – 26-27%, клен – 18-19%, береза – 9-10%, ольха черная, ольха серая, дуб, тополь, черемуха, вяз, лещина – 5-6%.

Наиболее  оптимальным и оправданным вариантом  развития лесопереработки в Архангельском  районе является создание группы относительно небольших производств, каждый со своей  специализацией, технологией переработки  и рынком сбыта. Данные проекты позволят не только решить проблему перестойных  лесов в районе, но и позволит создать новые рабочие места, задействовать специалистов в области лесопереработки. В настоящее время ведется подготовка по реализации инвестиционных проектов в области лесного хозяйства: производство евровагонки, блок - хауса, бруса, доски, оцилиндрованных бревен и топливных брикетов, производство поддонов (паллет).

Учтено  балансом запасов два месторождения  – Муллакаевское – рыхлого известняка и Чикелгинского – известковой гажи. Муллакаевское месторождение расположено в 7 км  юго-восточнее с.Архангельское, Чикелгинское –12 км юго-восточнее с.Архангельского. Сырье месторождений пригодно для известкования кислых почв. По запасам оба месторождения мелкие с суммарными балансовыми запасами по категории А+В+С1–160 тыс. т. (соответственно 70 и 90 тыс. т). Учтено месторождение кирпичных глин – Князевское. Мощность полезной толщины от 2,1 до 6-8 м., при вскрыше 03-1,0 м. Глины разведанных месторождений пригодны для изготовления кирпича марок 75-100 при добавке в шихту песков-отощителей (20-25%). Князевское месторождение глин, расположено на северо-западной окраине д.Князево, в 12 км от ж/д станции Карламан. Балансовые запасы составляют по категории А+В+С1 – 298 тыс. м³. Архангельское месторождение глин, расположено в 3 км севернее с.Архангельское. Запасы по категориям С2 составляют около 300 тыс. т. Песчано-гравийная смесь. Разведано 1 мелкое месторождение песчано-гравийной смеси – Гайфуллинское (6 км северно-восточнее ж/д ст.Приуралье ). Балансовые запасы по категории А+В+С1 – 6,8 млн. м³. Учтено мелкое месторождение известняков: Кинтерлинское, расположенное в 16 км восточнее ж/д ст.Приуралье, и Калиновское, расположенное в 12 км восточнее с.Архангельское. Балансовые запасы по категории А+В+С1 составляют 210 тыс.т. и 523 тыс.т. Пройденная вертикальная мощность залежи 2-25 м при вскрыше 0,3-7,6 м. Известняки могут быть отнесены к бутовому камню марки 400-600 и использованы для производства бетона марки 200-300. Известняки Кинтерлинского месторождения пригодны для производства воздушной извести, маломагнезиальной извести I сорта. Известняки Калиновского месторождения пригодны для производства воздушной строительной извести I и II сорта, бутового камня м.: 600 и 800, строительного щебня м.400, 600, крупного заполнителя для бетона и асфальтобетонной смеси. Выявлены небольшие месторождения нефти, эксплуатируются объекты по добыче ПНГ: УПС Архангельск – Архангельское месторождение, ННЭ Карташевка – Карташевское месторождение, УПС Малышевка - Малышевское месторождение.

Объемы  и перечень образованных и накопленных  отходов, неиспользуемые промышленными  предприятиями и другими производствами и возможные пути их переработки.

На начало 2012 года в районе действуют 8 сельскохозяйственных предприятий, крупнейшим из которых является подразделение Зилим Кармаскалинского филиала ГУСП МТС «Центральная», 24 крестьянских (фермерских) хозяйств и 8500 личных подсобных хозяйств граждан, проживающих на территории 12 сельских поселений.

4. Оценка современного состояния агроэкосистем хозяйства.

4.1 Экологическая оценка  агроландшафтов.

      Агроландшафты – антропогенные ландшафты с преобладанием в их биотической части сообществ живых организмов, искусственно сформированных человеком (антропобиоценозов) и заменивших естественные фитоценозы, т.е.  естественная растительность, заменена посевами и посадками сельскохозяйственных растений.  С экологической точки зрения современный ландшафт – это целостная система взаимосвязанных и взаимодействующих компонентов. Для грамотного управления процессами его использования необходима оценка устойчивости современного ландшафта (в том числе и аграрного) и его оптимизации:

1- формирование  и поддержание на оптимальном  уровне структуры и функционирования  земельных угодий, обеспечивающих  необходимое разнообразие и устойчивость  агроландшафтов;

2- экологическая  оптимизация агроландшафтов должна обеспечивать восстановление и сохранение местного генетического фонда живой природы, а также восстановление и сохранение естественных ценозов;

3 - восстановление  и сохранение обводненности территории, которая должна соответствовать естественному фонду данного ландшафтного образования;

4 - экологическая  оптимизация агроландшафтов обеспечивается целенаправленным развитием сети охраняемых природных территорий.

   Оценивать  степень экологической устойчивости  ландшафта необходимо с помощью  коэффициента экологической стабилизации  Эу интегрирующего качественные и количественные характеристики абиотических  Эуа  и биотических элементов Эуб ландшафта.

    Методика  определения коэффициентов экологической стабилизации основана на определении и сопоставлении площадей, занятых различными элементами ландшафта, с учетом их положительного или отрицательного влияния на окружающую среду:

Эуа = Σ Fст / ΣFнст

Эуб = Σ (fi x δэ х δгм)/ Fт

    F_cт –площади, занятые стабильными элементами ландшафта, сельскохозяйственными культурами и растительными сообществами, оказывающими на него положительное влияние (естественные луга, заповедники, леса, зеленые насаждения, пахотные земли, занятые многолетними культурами);

   F_нcт – площади, занятые нестабильными элементами ландшафта (ежегодно обрабатываемые пашни, земли с неустойчивым травяным покровом, склонами, площадями под застройкой и дорогами, зарастающими или заиленными водоемами, местами добычи полезных ископаемых, другими участками, подвергающимися антропогенному опустошению).

    fi-площадь  биотического элемента;

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

    δэ  - коэффициент, характеризующий экологическое  значение отдельных биотических  элементов (например, площадь застройки,  дороги, прочие земли-0; пашня, однолетние  травы, сельскохозяйственные  угодия-0,14; виноградники-0,29; хвойные леса-0,38; сады, лесные культуры, лесополосы-0,43; огороды,  приусадебные хозяйства-0,5; луга, многолетние  травы, сенокосы-0,62; хвойно-широколиственные  леса-0,63; пастбища-0,68; пруды, водоемы,  болота и водостоки-0,79; лиственные  леса-1,0);

   δгм - коэффициент, геолого-морфологической устойчивости рельефа (1,0- стабильный, 0,7 – нестабильный, например, рельеф песков, склонов, оползней);

    F_т – площадь всей территории ландшафта.

   Оценку  устойчивости ландшафта  производят  по коэффициентам Эуа и Эуб в соответствии с данными таблицы:

Критерии  устойчивости агроландшафтов по абиотическим и биотическим факторам

Расчеты по Эуа и Эуб дают основную информацию о степени экологической устойчивости исследуемого ландшафта, необходимую для выбора соответствующих мероприятий по его защите и переформированию.

Коэффициент экологической стабилизации -  исследуемого района:

Эуа = Σ Fст / ΣFнст = 3150/1810 = 1,7

Эуб = Σ (fi x δэ х δгм)/ Fт = (1378,4+17,36+394,4+806,68+22,12+39+0+37,92+53,48+364,6)/14806 =0,22

Вывод: в результате расчетов Эуа состояние данного агроландшафта характеризуется как условно стабильное, а Эуб – нестабильное.  Следовательно, необходимо провести трансформацию нестабильных элементов в стабильные. Кроме этого, разработать мероприятия по увеличению стабильности, которые приведут к поддержанию на оптимальном уровне структуры земельных угодий.

5 Перспективная система мероприятий  по созданию высокопродуктивных  устойчивых агроэкосистем

5.1 Мероприятия по стабилизации  ландшафтов и агроландшафтов

    Основные  положения создания агроландшафтов сформулированы еще В.В. Докучаевым, определившим главные принципы адаптивного природопользования и обосновавшим комплекс агрогидромелиоративных мероприятий по оптимизации лесостепных ландшафтов.

Важнейшим мероприятием этого комплекса было создание защитных лесонасаждений. Узкие полезащитные полосы могут занимать на равнинах 2,5-4 %, а при пересеченном рельефе  – до 5-8 % пашни. Для защиты агроценозов от неблагоприятных природных факторов агроландшафта необходимо создание устойчивой агроэкологической обстановки: повышение обводненности территории за счет сокращения поверхностного стока и снижения интенсивности эрозионных процессов, ослабление силы ветра, равномерное снегозадержание, повышение относительной влажности воздуха, защиту орошаемых земель от заболачивания, резервации для птиц, зверей, энтомофагов, создание благоприятных условий для сельскохозяйственных животных (зеленые зоны), озеленение производственных и социально-бытовых объектов, облесение водоёмов.

     Главным инструментом формирования агроландшафта является адаптивно-ландшафтная система земледелия, каждый элемент которой несет соответствующую нагрузку, приближают агроландшафты по устойчивости к природным и способствуют повышению продуктивности,  заслуживают особого внимания  мульчирование поверхности почвы растительными остатками.   Значение его особенно велико для предотвращения дефляции, избыточного стока воды, эрозии, чрезмерного испарения влаги, регулирования температурного режима почвы, подавления сорных растений.

   Растительная  мульча из пожнивных остатков, соломы и т.п. уменьшает разрушение  верхнего слоя почвы под влиянием  ударов дождевых капель, ветра,  размыва, предотвращает заиление  пор, образование корки, благодаря  чему увеличивается водопроницаемость  почвы и уменьшается поверхностный  сток.

    Мульчирование  растительными остатками в условиях  умеренного климата создает благоприятные  условия для развития дождевых  червей, поскольку обеспечивает  их легкодоступной пищей, защищает  от избыточного иссушения, низких  температур почвы. Благодаря этому  они быстро размножаются и  в течение более длительного  времени остаются деятельными  в почве.

Так как  в предложенном по заданию хозяйстве  агроландшафт является нестабильным, поэтому необходимо провести мероприятия по увеличению стабилизации агроэкосистем

Трансформация земельных угодий

Выводы: По результатам подсчетов Эуа и Эуб - данная агроэкосистема имеет стабильное состояние.

5.2 Оценка экологичности систем земледелия

       Главная забота земледельцев - производство  достаточного количества экологически  безопасного зерна и других  продуктов растениеводства для  удовлетворения потребностей все  возрастающего народонаселения  планеты.

Для достижения высокой продуктивности посевов  необходимы грамотные системы земледелия и агротехнологии, обеспечивающие рациональное использование местных почвенно-климатических ресурсов, новые сорта, оптимальное снабжение их всех необходимыми элементами питания, эффективная защита растений от вредителей, болезней и сорняков.

Основные  задачи, стоящие перед земледелием  России, - получение в необходимых  объёмах растениеводческой продукции, стабилизации сельскохозяйственного  производства, его интенсификация в  целях обеспечения продовольственной  безопасности страны.

Экологическая безопасность – это состояние, при  котором отсутствует угроза нанесения  ущерба окружающей среде и здоровью человека. Пределы равновесного состояния  экосистем и их компонентов образуют экологическую норму. Состояние  экосистем в области экологической  нормы определяется как допустимое. Антропогенное воздействие на границе  допустимого и за пределами приводит к устойчивому ухудшению состояния  экосистем, что заканчивается их деградацией. Деградация ландшафтов характеризуется  крайней степенью изменения их структуры, что проявляется в утрате способности  выполнять ресурсо- и средообразующие функции. В интенсивном земледелии повышение урожайности культур обеспечивается благодаря эффективному использованию средств химизации, биологических способов защиты растений, мелиоративных приемов, внедрению прогрессивных технологий, учитывающих зональную почвенно-экологическую специфику, что, в конечном счете, способствует повышению плодородия почв и охране агроландшафтов от загрязнения и деградации.

Современное управление устойчивостью  агроэкосистемы и использование для этого практических средств должны предусматривать достижение разумного компромисса между количеством продукции, ее качеством, масштабами затрачиваемых природных и технических ресурсов и нарушениями в окружающей среде. Эти параметры характеризуют новый тип современного земледелия – адаптивный, под которым понимают экологическую дифференциацию агротехнологий, направленную на достижение высокой степени соответствия аграрных форм деятельности природным механизмам саморегуляции экосистем путем оптимизации или компенсации внешних и внутренних факторов и свойств, лимитирующих развитие продуцентов агроэкосистемы.

Задание 2. Определить класс опасности загрязнения   пестицидами почвы.

Дано:

      Площадь – 230 га, и = 0,6.

  Расчеты:

1)Степень  опасности пестицида Сn (баллы):

Сn = (Кч + Кn) – 1

Кч – класс опасности пестицидов для человека в баллах;

Кn - класс опасности пестицидов для природы в баллах.

Сn₁ = 2

Сn₂ = 3

Сn₃ = 3

Сn₄ = 5

Сn₅ = 4

Сn₆ = 5

Сn₇ = 4

Сn₈ = 4

Сn₉ = 4

2)Средневзвешенная  степень опасности ассортимента  пестицидов (Сср) определяется по формуле:

Сср = (Сn₁* m₁+ Сn₂ * m₂+ …+ Сn_i * m_i )/ m₁ + m₂ +… + m_i

Сn₁, Сn₂ , Сn_i – степень опасности i-го внесенного пестицида в баллах;

m₁,  m₂ , m_i – масса i-го внесенного пестицида, кг.

Сср = (46 * 2 + 46 * 3 + 115*3 + 115*5 + 92*4 + 230*5 + 507*4 + 368*4 + 138*4) / 1357 = 4,06

3)Усредненная  нагрузка токсикантов на S, т.е. экотоксикологическая доза (Дп, кг/га), вычисляется по формуле:

Дn = Σ m_j / F

Σ m_j – общая масса внесенных пестицидов в кг;

F – площадь в га.

Дn = 1375 / 230 = 5,97 кг/га.

4)Прогноз  загрязнения (, условные кг/га) вычисляется по формуле:

 Пз = Дn / (Сср * и)

и– способность почвы к самоочищению в баллах.

Пз = 5,97 / (4,06 * 0,6) = 0,88

5)Агроэкотоксикологический индекс (Аи) основан на принципе ферментации реакции, которая может использоваться при интерпретации деструкции пестицидах в биологических средах и вычисляется по формуле:

Аи = 10*Пз*(1 + Пз)*3 / (1 + Пз)*4 + 5000 = 10*0,88*(1 + 0,88)*3 / (1 + 0,88)*4 + + 5000 = 0,01.

Вывод. Из полученных данных следует что используемые пестициды мало опасны для окружающей среды и человека.

5.3 Мероприятия по повышению  экологичности системы земледелия

       При экологической системе земледелия допускается строго ограниченное использование пестицидов, чаще в виде санитарных (локальных) мер на очагах размножения вредителей и болезней. С большой осторожностью относятся также к применению минеральных удобрений, ограничивая их дозы, особенно легкорастворимых форм и в жидком виде.

При любых альтернативных системах земледелия важно внесение в почву  глинистого материала, обогащенного высокодисперсными минеральными (монтмориллонит). Это объясняется тем, что в почвах, не содержащих монтмориллонита, органического вещества и продукты его разложения находятся в состоянии механической примеси и поэтому легко выносятся. Интенсивность разрушения превышает накопление органического вещества. При наличии монтмориллонита связь органической и неорганической составляющих почвы становится более тесной и прочной, так как органические молекулы вместе с водой входят в состав ППК.