Создание стабильного агроландшафта

Введение

Агроландшафт - природно-территориальный комплекс, естественная растительность которого на подавляющей его части заменена агроценозами. Агроценоз - искусственный биогеоценоз, появившийся в результате сельскохозяйственной деятельности человека. 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.

Экологическую устойчивость ландшафта определяют: оптимальный водный режим, управление его расходными статьями, особенно поверхностным стоком во время экстремальных периодов, водоотдача; стабильная плодородие почв, предупреждения их деградации, в первую очередь процессов эрозии; оптимальная структура земельных угодий; условия для существования многообразия природной флоры и фауны.

Нарушают постоянство  ландшафта: высокая распаханность  земельных угодий, что обусловливает  не только ускорение эрозионных процессов, но и деградацию почв; ухудшение состояния водных ресурсов; эрозионные процессы, которые разрушают не только почвы, но и окружающей среды в целом; нерациональное использование склоновых земель; отрицательный баланс органического вещества и биогенных элементов; техногенное поступление ксенобиотиков; сверхнормативная урбанизационная и рекреационная нагрузка.

Главная проблема, которая должна быть решена на пути формирования экологически устойчивых агроландшафтов, - это снижение или  прекращение процессов эрозии.

Целью данной курсовой работы является создание стабильного агроландшафта на основе исходных данных.

Задачами курсовой работы является:

1. Проведение подробного анализа физико-географических факторов агроландшафта и территории, на которой находится  хозяйство «Желудево»;
2. Создание интегральной характеристики состояния агроэкосистемы;
3. Разработка природоохранных мероприятий на территории агроландшафта;
4. Оценка экологической стабильности созданного агроландшафта.

1. Анализ физико-географических факторов и агроэкологическая характеристика хозяйства.
1. Климат.

Климат Рязанской  области умеренно-континентальный, характеризуется тёплым летом, умеренно-холодной зимой с устойчивым снежным покровом и хорошо выраженными, но менее длительными  переходными сезонами года – весны и осени.

Годовая амплитуда  средних месячных температур воздуха  составляет 30-30,5 ͦ С.

Рязанская область  относится к зоне неустойчивого  увлажнения.

Рязанский район  относится к I и II агроклиматическим районам.

Продолжительность периода с температурой выше +10ͦ С составляет 135-140 дней. Средняя продолжительность безморозного периода 130-145 дней.

Осадков выпадает 450-600 мм. Две трети осадков выпадает в виде дождя, а одна треть –  в виде снега. Месячные нормы осадков  и средняя температура представлены в таблице 1.

1

Количество  осадков (мм) и температура воздуха (ͦС)

(Среднемноголетние  данные)

Снеготаяние на территории Рязанского района начинается в среднем 15-18 марта, а заканчивается 4-10 мая. Средняя продолжительность  периода снеготаяния 19-23 дня. При  дружной и тёплой весне снеготаяние  сокращается до 4-8 дней. В холодные весны этот период увеличивается до 43-53 дней.

Переход среднесуточной температуры воздуха выше 0ͦ С  наблюдается 1-5 апреля, выше 5 ͦ С  – 17-18 апреля, выше 10 ͦ С – 1-3 мая.

Ветровой режим  мало меняется по территории области. В холодный период года (октябрь-апрель) преобладают ветры юго-западные, юго-восточные и южные, а в тёплый период года (май-сентябрь) – северо-западные, западные и северные ветры (Рис. 1).

2. Рельеф

Специфическая особенность с/х производства состоит  в том, что оно не может быть в ограниченных пунктах, а размещено на огромной территории. Важно при этом учитывать рельеф местности.

Рельеф местности  влияет на микроклимат, воздушно-тепловой режим, гранулометрический состав почв, что в свою очередь сказывается  на плодородии. Рельеф влияет на силу и характер поверхностного стока, вызывающего эрозионный процесс, что вредит с/х производству.

Определим характер рельефа на территории хозяйства  «Желудево», используя формулы 1 и 2:

i=h/d     (1)

где

h-превышение между точками

d-длина склона

i-средний уклон участка

i=60/1000=0,06

Средний уклон  участка составляет 0,06 (6%).

tgν=i*57,3ͦ     (2)

где

i-средний уклон участка

tgν-крутизна склона

 tgν=0,06*57,3=3,4ͦ

Крутизна склона составляет 3,4 ͦ

3. Почвы

Почвы на территории хозяйства серые лесные, несмытые.

2

Характеристика  пахотного слоя

Степень эродированности  почвы на территории хозяйства –  неэродированные, степень смытости – несмытые, следовательно, смыва  почвы талыми водами, ежегодного снижения гумуса, снижения урожая с/х культур, роста оврагов из-за эрозионных процессов происходить не будет.

4. Биологические условия

Представителями животный мир района являются: белка, заяц-беляк, куница, лисица, горностай, выдра, барсук, лось, глухарь, рябчик, белая  куропатка, серая цапля, утки. Крупные  звери – кабан, росомаха, медведь, рысь – почти полностью исчезли. На лугах, в лесах и кустарниковых зарослях обитают гадюки и ужи.

В реках и  озёрах области встречаются свыше  тридцати различных видов рыб; промысловое  значение имеют плотва. Лещ, карась, судак, окунь, жерех.

Заливные луга занимают поймы рек. Обширные луга в  пойме Оки содержат в травостое  ценные в кормовом отношении злаки (костёр безостый, пырей ползучий, лисохвост  луговой, овсяницу луговую), бобовые (виды клевера, люцерну серповидную) и  разнотравье. Из деревьев на территории района произрастают дуб, клён остролистный, вяз, ясень. На склонах и в понижениях, где почвы менее богаты, ясень исчезает и появляется липа, а в травяном покрове – разнотравье. В местах, где производилась выборочная вырубка широколиственных пород, преобладают вторичные леса из берёзы и осины.

5. Интегральная характеристика состояния агроландшафта

Экологические проблемы Рязанского района обусловлены  двумя группами факторов – естественного  и антропогенного происхождения. К  первой относятся природные характеристики территории: ветровой режим, механический состав почв, особенности баланса тепла и влаги, химизм внутренних вод,  наличие природных очагов инфекционных заболеваний. Вторая группа факторов включает в себя особенности территории, формирующиеся в результате отрицательного влияния хозяйственной деятельности населения. К ним относятся последствия промышленного, сельскохозяйственного и рекреационного освоения. Демографическое давление на среду усиливает воздействие вышеуказанных групп факторов.

Категория  экологического  состояния территории Рязанского района  - критическая. Сумма баллов по нагрузке – 13 (из них на промышленность – 5, сельское хозяйство – 3, плотность населения  – 2, загрязнённость территории – 3).

Степень загрязнения на территории Рязанского района высокая. Видами воздействия, обуславливающими высокую степень загрязнения являются: промышленность, транспорт, бытовые отходы, сельское хозяйство.

Степень преобразованности  территории Рязанского района высокая, преобразовано более 65% области [Мажайский Ю.А. и др. «Экология агроландшафта Рязанской области].

2. Проектирование  агроландшафта

2.1. Размещение  полей севооборота

С учётом масштаба общая площадь землепользования агроландшафта равна 180 га.

Проектируемая свиноферма будет рассчитываться на содержание 350 свиней.  Площадь пашни на 1 свинью составляет 0,2 га, следовательно, для содержания 350 свиней примерная площадь пашни должна составлять не менее 70 га.

На данной территории планируется введение севооборота  с четырёх годовой ротацией. Четыре поля размещаются рядом с главной усадьбой. Площадь 1-го поля равна 18,7 га, 2-го – 21,4 га, 3-го – 18,4 га, 4-го – 12,1 га. В сумме площадь пашни составляет 70,6 га.

Планируемый севооборот:

1. Озимая пшеница – поле 3
2. Картофель – поле 4
3. Овёс – поле 1
4. Ячмень – поле 2

Вид севооборота  – зернопропашной.

2.2. Мероприятия по оптимизации соотношения угодий ландшафта

Рассчитаем необходимую площадь каждого элемента агроландшафта.

Склоновые земли, имеющие крутизну склона 5-8ͦ, формируют балочно-овражный тип агроландшафта. Примерная площадь пашни, многолетних трав и лесных полос составляет 90-108 га; площадь естественных кормовых угодий – 27-45 га; площадь под лесами и кустарниками – 27-36 га.

Планируемая структура  землепользования хозяйства, учитывающая особенности проектируемого свинокомплекса, представлена в таблице 4.

4

Структура землепользования хозяйства

В соответствии с заданием размещаем на карте-схеме поля севооборота, огороды, луга, свиноферму, навозохранилище, лесополосы, леса и дороги. Карта-схема представлена в приложении 1.

2.3. Оптимизация  размещения свинофермы, навозохранилища.

Необходимое количество свиней, соответствующее площади кормовых угодий – 350 голов.

Под свиноферму необходима площадь 0,1 га( 2,6 м² на 1 голову).

Правильный сбор и хранение навоза имеют первостепенное значение в сельском хозяйстве. Рассчитаем выход навоза на свиноферме с учётом количества животных и площадь требуемого навозохранилища и заполним таблицу 5.

5

Расчёт выхода навоза и площади навозохранилища  для свинофермы

Необходимая площадь  навозохранилища – 175 м².

2.4. Экологическое нормирование норм минеральных удобрений и средств химической защиты.

Нормирование  качества окружающей природной среды  производится для установления предельно  допустимых норм воздействия на окружающую природную среду, гарантирующих  экологическую безопасность населения  и сохранение генетического фонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов.

Предельно допустимые нормы применения минеральных удобрений, средств защиты растений, стимуляторов роста и других агрохимикатов  в сельском хозяйстве. Указанные  нормы устанавливаются в дозах, обеспечивающих соблюдение нормативов предельно допустимых остаточных количеств химических веществ в продуктах питания, охрану здоровья, сохранение генетического фонда человека, растительного и животного мира.

Установление  норм удобрений является одним из наиболее важных и сложных вопросов при разработке системы удобрения в хозяйстве и севообороте. Чтобы снизить негативное воздействие пестицидов и минеральных удобрений на созданный агроландшафт,  энергозатраты, обеспечить высокую урожайность посева, следует выбирать оптимальный вариант удобрения.

Одним из вариантов  является внесение оптимальных норм удобрений, чего достигают, учитывая наличие и динамику подвижных соединений азота, фосфора и калия в почве.

Большое значение имеет локальное внесение удобрений в грядки во время сева и подкормки. При этом удобрения лучше усваиваются растениями.

Культуры нужно  высевать после лучших предшественников, способствующих воспроизводству плодородия почвы и экономии удобрений.

В системе экологически чистых технологий выращивания полевых культур целесообразно использовать жидкие комплексные удобрения вместе с органическими удобрениями.

Система удобрений для озимых зерновых, как правило, трехчленная, включающая основное, припосевное удобрение и подкормки. Ориентировочные нормы внесения минеральных удобрений N120Р90К90.

В предложенном севообороте рекомендуется вносить  органические удобрения в виде навоза со свинофермы в количестве 50-60 т/га. Минеральные удобрения – N70Р80К100.

В системе применения удобрений под ячмень и овёс выделяют основное и припосевное внесение. Под овёс рекомендуется N60-90Р60-90К60-90. Под ячмень – N70Р60К60.

Поскольку химические соединения, используемые в качестве гербицидов, не встречаются в естественных условиях, а являются результатом  синтеза, осуществляемого человеком, экологическому нормированию применения гербицидов придается особое значение.

Сроки применения послевсходовых гербицидов должны соответствовать  фазам развития культурных и сорных растений. Например, у зерновых культур это фаза от 3-5 настоящих листьев до начала выхода в трубку.

Особенное внимание должно уделяться регламенту доз  применения гербицидов, ибо превышение их может привести к нарушению  экологического равновесия в посевах.

Экологическое нормирование применения гербицидов проводится по «срокам ожидания» (период от последней обработки до уборки урожая, в днях), а также по срокам выхода людей на обработанные гербицидами площади (последние, как правило, не превышают 7 дней).

Применение  гербицидов на базе нормативных показателей (ПДК, МДУ) позволяет экологизировать работы по использованию гербицидов и делает их более экономичными и эффективными.

Экологические последствия применения высоких  норм минеральных и органических удобрений. Внесение удобрений может быть отрицательным экологическим фактором, который ухудшает санитарное состояние, агрофизические, биологические и агрохимические свойства почвы, загрязняет поверхностные и грунтовые воды, атмосферу, материнскую породу грунта. Большое количество удобрений, которые вносят на полях, нарушает естественный цикл круговорота питательных природных веществ не только на поле, но и в биосфере. Особенно негативным является внесение высоких доз минеральных удобрений «про запас». Так, внесение большого количества суперфосфата приводит к накоплению в почве балластных веществ, вредных для растений и почвы (тяжелых металлов, радиоактивных элементов, фтора, хлора и др.). При внесении только минеральных удобрений значительно закисливаются не только малоплодородные, но и черноземные почвы.

2.5. Проектирование лесополос и санитарно-защитных зон.

Лесополосы  в сельском хозяйстве имеют очень большое значение:

1. Снижение скорости  ветра.

2. Снижается  испарение и температура воздуха,  улучшается снегозадержание.

3. Лесополосы имеют санитарно-гигиеническое значение, уменьшают запыленность воздуха.

4. Понижают уровень грунтовых вод.

6. Под воздействием лесополос увеличивается урожайность (зерновых на 30%).

Полезащитные  лесополосы следует размещать перпендикулярно  направлению господствующих ветров.

Общая протяжённость полезащитных лесополос на территории хозяйства составляет  430 метров.

Преобладающее направление ветров на территории района западное и юго-западное. Лесополосы защищают поля севооборота от негативного влияния ветров. Также с западной стороны хозяйства расположен лес, защищающий поля и предотвращающий развитие эрозионных процессов рядом с оврагом.

Санитарно-защитные зоны на территории хозяйства «Желудево» составляют: от свинофермы до главной  усадьбы – 470 м; от навозохранилища  до главной усадьбы – 500 м; от навозохранилища до свинофермы – 60 м.

Вокруг свинофермы и навозохранилища произрастает древесно-кустарниковая растительность, защищающая главную усадьбу от вредных  газов, запахов.

Протяжённость реки – 190 м, водоохранная зона – 370 м.

3. Оценка устойчивости агроландшафта

Оптимизация природных  систем – сбалансированное соотношение  между эксплуатацией экосистем, их охраной и целенаправленным преобразованием.

Любая антропогенная  деятельность приводит к значительным и устойчивым преобразованиям природной среды.

Устойчивость  – способность к самосохранению и саморегулированию в пределах, не превышающих определённых критических  величин, или способность сохранять  свою структуру и свойства при  внешних воздействиях.

В агроландшафте  главной должна быть функция охраны и воспроизводства потенциала почвенного плодородия, в зависимости от которого решаются вопросы размещения с/х производства, формирования инфраструктура.

Агроэкосистема -  трансформированная в результате хозяйственной деятельности часть  наземной экосистемы, чью структуру и функционирование регулируют с помощью дополнительного введения вещества и энергии для поддержания оптимальной и стабильной продуктивности выращиваемых культур и предотвращения загрязнения окружающей среды.

Изменения структуры экосистемы или переход её параметров в область неустойчивого состояния обуславливают потерю устойчивости.

Для оценки степени  экологической устойчивости агроландшафта  используют коэффициенты экологической  стабилизации (КЭСЛ), интегрирующие  качественные и количественные характеристики абиотических и биотических элементов ландшафта.

Первый метод  оценки основан на определении и  сопоставлении площадей, занятых  различными элементами ландшафта с  учётом их положительного или отрицательного влияния на окружающую среду (по Баранову).

КЭСЛ₁=∑F_ст/∑F_нест, где

F_ст – площади, занятые стабильными элементами;

F_нест – площади, занятые нестабильными элементами ландшафта.

Расчёт КЭСЛ₁ представим в таблице 6

6

Расчёт КЭСЛ₁

КЭСЛ₁=83,9/76,2=1,1

Характеристика ландшафта по КЭСЛ₁ – условно стабильный.

КЭСЛ₂=∑ƒ_iК_э.з.К_r/F_т, где

ƒ_i – площадь биотического элемента

К_э.з – коэффициент, характеризующий экологическое значение отдельных биотических элементов

К_r – коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа(1)

F_т – площадь всей территории ландшафта

Произведём  расчёт КЭСЛ₂, исходные данные занесём в таблицу 7

7

Расчёт КЭСЛ₂

КЭСЛ₂=70,53/180=0,39

По результатам расчёта  КЭСЛ₂ можно сделать вывод, что ландшафт малостабильный.

Заключение

На данной территории был спроектирован агроландшафт, основными элементами которого являются: свиноферма на 350 голов, навозохранилище, поля севооборота, лесные насаждения, лесополосы, естественные луга, огороды.

По результатам расчётов КЭСЛ₁ и КЭСЛ₂ ландшафт условно стабильный и малостабильный соответственно.