Почва – базовая составная агроэкосистемы

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Экология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ЛУГАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ЗЕМЛЕДЕЛИЯ И ЭКОЛОГИИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: «Почва — базовая составная агроэкосистемы»

Выполнила: студентка 153 группы

Агрономического факультета

Лебедева Л.П.

Проверил: Стотченко В. Е.

Луганск

2012

Содержание

Введение

1. Современное состояние земельного фонда Донецкого региона на примере Луганской области

2. Функциональная роль почвы в экосистемах

3. Почвенно-биотический комплекс как основа агроэкосистемы

4. Буферность почвы

5. Плодородие почвы — важный фактор функционирования агросистем

5.1 Роль минерального вещества почвы в формировании его плодородия

5.2 Органическое вещество почвы как важная составляющая

6. Эколого-агрохимическая оценка почвы

7. Расчёты коэффициента биологизации и баланс восстановления гумуса почвы севооборота

Список использованной литературы

?

почва плодородие гумус севооборот

Введение

Экологическое равновесие — относительная устойчивость видового состава живых организмов, их численности, продуктивности, распределения в пространстве, а также сезонных изменений, круговорота веществ, и других биологических процессов в любых природных сообществах.

В основе экологического равновесия лежит постоянство биотического круговорота веществ, который в каждой конкретной экосистеме имеет свои особенности, связанные с видовым составом и численностью организмов, их типом обмена веществ. Решающее значение при этом имеют соотношение автотрофов (продуцентов) и гетеротрофов (консументов, редуцентов), а также приспособленность организмов друг к другу и к среде обитания. Совокупность этих факторов, сложившаяся в процессе эволюции, обеспечивает устойчивость экосистем, или их гомеостаз. За меру стабильности экосистем часто принимают их видовое разнообразие -- чем оно выше, тем надежнее поддерживается экологическое равновесие.

В настоящее время экологическое равновесие в природе нарушено человеком:

Изменение состава атмосфер и климата.

Наиболее разрушительно из воздействий деятельности человека на сообщества — выделение загрязнителей. Загрязнителем является любое вещество, попадающее в атмосферу, почву или природные воды и нарушающее идущие там биологические, иногда и физические или химические процессы. К загрязнителям нередко относят радиоактивные излучения и тепло. Вследствие деятельности человека, в атмосферу поступают углекислый газ СО2 и угарный газ СО, диоксид серы SО2, метан СН4, оксиды азота NО2, NO, N2O. Основные источники их поступления — это сжигание ископаемого топлива, выжигание лесов и выбросы промышленных предприятий. При использовании аэрозолей в атмосферу поступают хлорфторуглероды, в результате работы транспорта — углеводороды (безопорен и др.).

За счет газов антропогенного происхождения образуются кислотные осадки и смог. Попадая в озера, кислотные осадки нередко вызывают гибель рыб или всего животного населения. Они также могут вызывать повреждения листвы, а часто гибель растений, ускорять коррозию металлов и разрушение зданий. Кислотные дожди большей частью наблюдаются в регионах с развитой промышленностью.

С антропогенными изменениями атмосферы связано и разрушение озонового слоя, который является защитным экраном от ультрафиолетового излучения. Опасность истощения озонового слоя заключается в том, что может снизиться поглощение губительного для живых организмов ультрафиолетового излучения. Ученые считаю, что основной причиной истощения озонового слоя (экрана) является применение людьми хлорфторуглеродов (фреонов), которые широко используются в быту и производстве в виде аэрозолей, пенообразователей, растворителей т.д.

Хозяйственная деятельность человека.

За последние сто лет произошли два важных сдвига. Во-первых, резко увеличилась численность населения Земли. Во-вторых, еще более резко выросло промышленное производство, производство энергии и продуктов сельского хозяйства. В результате, человечество стало оказывать заметное воздействие на функционирование всей биосферы. Потребление ресурсов Земли настолько превысило темпы их естественного воспроизводства, что истощение природных богатств стало оказывать заметное влияние на их использование, на национальную и мировую экономику и привело к необратимому обеднению литосферы и биосферы. Отходы, побочные продукты производства и быта загрязняют биосферу, вызывают деформации экологических систем, нарушают глобальный круговорот веществ и создают угрозу для здоровья человека.

Загрязнение природных вод.

Человечество практически полностью зависит от поверхностных вод суши — рек и озер. Эта ничтожная часть водных ресурсов (0,016%) подвергается наиболее интенсивному воздействию. На все виды водопользования тратится 2200 км³ воды в год. Потребление воды постоянно растет, и одна из опасностей — исчерпание ее запасов. Тревогу вызывает все возрастающее количество хозяйственных стоков.

Загрязнение водоемов происходит не только отходами промышленного производства, но и попаданием с полей в водоемы органики, минеральных удобрений, пестицидов, применяемых в сельском хозяйстве.

Морские воды также подвергаются загрязнению. С реками и со стоками прибрежных промышленных и сельскохозяйственных предприятий ежегодно выносят в моря миллионы тонн химических отходов, а с коммунальными стоками и органических соединений. Из-за аварий танкеров и нефтедобывающих установок в океан попадает по разным источникам не менее 5 млн. тонн нефти в год, вызывая гибель многих водных животных, морских птиц. Опасения вызывают захоронения ядерных отходов на дне морей, затонувшие корабли с ядерными реакторами и ядерным оружием на борту.

Сведение лесов — одна из важнейших глобальных экологических проблем современности.

Лес поглощает атмосферное загрязнение антропогенного происхождения, защищает почву от эрозии, регулирует сток поверхностных вод, препятствует снижению уровня грунтовых вод и т. д.

Уменьшение площади лесов вызывает нарушение круговоротов кислорода и углерода в биосфере. Хотя катастрофические последствия сведения лесов широко известны, их уничтожение продолжается. Сведение лесов влечет за собой гибель их богатейших фауны и флоры.

Истощение и загрязнение почвы.

Почвы являются еще одним ресурсом, который подвергается чрезмерной эксплуатации и загрязняется. Несовершенство сельскохозяйственного производства — основная причина сокращения площади плодородных почв. Распашка обширных степных площадей в России и других странах стала причиной пыльных бурь и гибели миллионов гектаров плодороднейших земель.

Избыточное орошение, в первую очередь в условиях жаркого климата, может вызывать засоление почв. Радиоактивное загрязнение почвы несет большую опасность. Радиоактивные вещества из почв попадают в растения, затем в организмы животных и человека, накапливаются в них, вызывая различные заболевания. Особую опасность представляют химические средства защиты, особенно органические соединения, применяемые в сельском хозяйстве в борьбе с вредителями, болезнями и сорняками. Неумелое и бесконтрольное использование пестицидов приводит к их накоплению в почве, воде, донных отложениях водоемов.

Сокращение природного разнообразия.

Чрезвычайная эксплуатация, загрязнение, а зачастую и просто варварское уничтожение природных сообществ приводят к резкому снижению разнообразия живого. Вымирание животных может стать крупнейшим в истории нашей планеты. С лица Земли за последние 300 лет исчезло больше видов птиц и млекопитающих, чем за предшествующие 10 000 лет. Следует помнить, что главный ущерб разнообразию состоит не в их гибели из-за прямого преследования и уничтожения, в том, что в связи с освоением новых площадей для сельскохозяйственного производства, развитием промышленности и загрязнением среды площади многих природных экосистем оказываются нарушенными. Это так называемое «косвенное воздействие» приводит к вымиранию десятков и сотен видов животных и растений, многие из которых не были известны и никогда не будут описаны наукой. Значительно ускорился процесс вымирания, например, животных, в связи с уничтожением тропических лесов. Во многих районах находятся под угрозой коралловые рифы и другие морские сообщества.

1. Современное состояние земельного фонда Донецкого региона на примере Луганской области

Сельскохозяйственная освоенность Луганской области значительно выше, чем в целом по Украине и составляет более 80%. Это нарушило экологическое равновесие между отдельными видами угодий — лугами и пастбищами, пашней, лесами, болотами и водными экосистемами.

Почвы в области подвержены водной и ветровой эрозии. Склоны круче 3-х градусов эрозированы более чем на 80%. Масштабность проблемы необратимой деградации почв ставит под угрозу обеспечение населения продовольствием. На разрушенных почвах, а их на Луганщине более половины, постепенно снижается урожайность сельскохозяйственных культур от 10 до 50 и более %.

Рельефы, почвенно-климатические условия на фоне большой сельскохозяйственной освоенности территории Луганской области обуславливают интенсивное развитие эрозионных процессов. Водной эрозии подвержено более 67% пашни. Ветровая эрозия локально проявляется в зимне-весенний период почти ежегодно, пыльные бури 1 раз в 5−7 лет, а сильные пыльные бури — 1раз в 8−15 лет.

По сравнению с 1961 годом эродированность пашни возросла на 17,7% (с 50% до 67,7%). По эродированности пашни сельскохозяйственных угодий, а также по их распаханности ситуация в Луганской области характеризуется как катастрофическая, а по коэффициенту распаханности земель на склонах с крутизной более 2 — как кризисная.

Последствием возрастающей хозяйственной освоенности земельного фонда и экстенсивного хозяйствования на земле без надлежащих мер по её охране и воспроизводству плодородия, как производственного ресурса, является прогрессирующая деградация земель. В результате интенсивного использования земель содержание гумуса в почве снизилось. Средне годовые потери его составляют 0,02% в год.

Таблица 1

Динамика уменьшения содержания гумуса в почвах пашни Луганской области

Содержание гумуса по годам

1882

1961

1981

2001

1882−1961

1961−1981

1981−2001

Всего

За год

Всего

За год

Всего

За год

5,5

4,7

4,4

4,2

0,8

0,01

0,3

0,015

0,2

0,02

Проведённые исследования свидетельствуют о существенных изменениях агрохимических свойств почв Луганской области — за последние годы в сторону ухудшения: низкие уровни режимов макроэлементов, нарастают уровни дегумификации, ухудшаются химические параметры плодородия в том числе фундаментальные, которые определяют направление почвообразования. Все последние изменения состава поглощающего комплекса почв в сторону усиления влияния одновалентных катионов, концентрация которых достигает 7−8% ёмкости, ухудшается химизм водной вытяжки и возрастает концентрация водорастворимых солей, большинство из которых являются токсичными.

Все эти негативные тенденции обусловлены целым рядом субъективных и объективных причин, которые влияют на современное экологическое состояние почвенного покрова.

Среди субъективных причин необходимо отметить:

— Снижение темпов химизации и объёмов внесения органических удобрений;

— Приостановка региональных программ по охране почв;

— Разбалансировка структуры посевных площадей в сторону насыщения пашни подсолнечником (более 34%);

— Интенсивная обработка склоновых земель;

— Игнорирование севооборотов и т. д.

Ведение земледелия в таких условиях приводит к усилению деградации почв — за последние годы темпы потерь гумусовых веществ достигли 660−774 кг с гектара, а в некоторых районах превысили 1 тонну с гектара. Ежегодные прямые потери составляют 160−180 млн. гон. При таких темпах потерь гумуса его содержание в почвах к 2015 году прогнозируется на уровне 3,73−3,8%, что ниже порога оптимума.

Земледелие области продолжает функционировать в экстенсивном режиме, объёмы внесения органики сократились до 0,5т/га, значительно снизились площади под многолетними травами.

Несколько улучшилась ситуация с минеральными удобрениями, однако такой уровень их внесения не стабилизирует баланс всех питательных веществ, особенно фосфора и калия, что без сомнения снизит их содержание в почвах. По разработанному прогнозу до 2015 года содержание азота в почвах области снизится до 109 мг/кг почвы.

Ухудшение режимов питания и физико-химических свойств почв может привести к снижению продуктивности пашни до 25%.

Экологическое состояние почв Донецкого региона усложнилась в связи с реконструкцией угольной отрасли, ликвидация шахт привела к резкому подъёму уровня грунтовых вод, повышению уровня их минерализации, изменению их солевого состава.

Содержание натрия в обменно-поглощающем комплексе таких почв составляет 5−15% от суммы поглощённых оснований, что позволяет диагностировать эти почвы как средне и сильно солонцеватые.

В настоящее время отсутствие целевых государственных программ по охране почв значительно снизило контроль над использованием земельного фонда в сельскохозяйственном производстве, а частная арендная собственность на землю может повлечь за собой игнорирование проведения основных видов работ по повышению плодородия почв и комплекса противоэрозионных мероприятий.

?

2. Функциональная роль почвы в экосистемах

Экологические функции почв — учение о роли и формах участия почв в функционировании и динамике различных природных и социоприродных систем.

Глобальные функции подразделяются на гидросферные, атмосферные, литосферные, обще биосферные и этносферные.

В группе гидросферных функций почв обособляются: трансформация почвой поверхностных вод в грунтовые; участие почвы в формировании речного стока и влияние ее на биопродуктивность водоемов за счет приносимых почвенных соединений; работа почвы в качестве сорбционного барьера, защищающего акватории от загрязнений и др.

Антропогенная деятельность вызывает сильные изменения водного режима почв и водного баланса территорий. К сожалению, последствия этих изменений учитываются явно недостаточно, хотя во многих случаях они служат причиной крупных негативных явлений регионального и глобального масштаба. Среди них — нарушение естественного водообмена в геосистемах, гипертрофирование гидрологических функций почв, их переувлажнение при орошении, что сопровождается процессами вторичного засоления, опустынивания в аридных и семиаридных зонах.

Группа атмосферных функций почв включает в себя: поглощение и отражение почвой солнечной радиации; регулирование влагооборота атмосферы; поставку в воздушную оболочку твердого вещества и микроорганизмов; поглощение и удержание некоторых газов от ухода в космическое пространство; регулирование газового режима атмосферы. Благодаря расположению на стыке с атмосферой, пористому сложению и активному продуцированию газов почвенной биотой газообмен между воздухом и почвой совершается весьма интенсивно. Так, в структурном пахотном горизонте почти полное обновление воздуха может происходить каждый час.

Масштабы потребления и выделения газов почвой характеризуются исключительным размахом. За 1 ч. кислорода потребляется 1000−4000 л/га, в таких же примерно количествах выделяется углекислый газ.

Важным является взаимодействие почвы с подземной атмосферой, представляющее весьма важную область исследований. Значимость этого вопроса становится все более очевидной в связи с установлением значительного разнообразия проявлений подземной атмосферы и большого ее удельного веса в суммарной газовой оболочке Земли.

Работы микробиологов показали, что в почве распространена микрофлора, окисляющая углеводороды, проникающие в нее из подземной атмосферы. Причем повышенные концентрации бактерий, окисляющих пропан и гептан, были обнаружены над залежами нефти и газа. В то же время в приземном воздухе этих районов до вскрытия месторождений углеводороды отсутствовали, что свидетельствует об эффективности работы почвенного бактериального фильтра. Экологическое значение данной функции почвенных и подпочвенных микроорганизмов трудно переоценить, ведь благодаря ее действию атмосферная среда обитания высших организмов оказывается защищенной от вредного действия горючих газов. Там, где в районе промыслов уничтожается почвенный защитный бактериальный фильтр, содержание углеводородов в атмосфере достигает десятых долей, а иногда и нескольких процентов.

Таким образом, можно констатировать, что газорегуляторная функция почвы наряду с аналогичной функцией наземных биоценозов — действенный механизм поддержания почвой атмосферы в определенном режиме, сформировавшемся в ходе эволюции. Это достигается многообразием и эффективностью конкретных форм влияния почвы на атмосферу, к которым относятся: выделение многочисленных газообразных почвенных продуктов в атмосферу, биологическое и физико-химическое поглощение газов тропосферы, фиксация газов, выделяющихся из недр Земли, и др.

Литосферные функции почв включают в себя: биохимическое преобразование верхних слоев литосферы при участии почвообразовательного процесса; роль почвы как источника вещества для образования минералов, пород, полезных ископаемых; вклад почвы в защиту литосферы от чрезмерной эрозии, в обеспечение условий ее нормального развития и др.

В группе обще биосферных почвенных функций почва выступает как среда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши, связующее звено биологического и геологического круговоротов, планетарная мембрана, защитный барьер и условие нормального функционирования биосферы, фактор биологической эволюции.

Особый интерес представляет роль почвы как среды обитания и фактора биологической эволюции. Роль почвы как среды обитания для растений и животных проявляется, прежде всего, в том, что именно с ней связаны существование большинства видов живых организмов и образование основной массы живого вещества планеты.

Доказано, что без почвы оказалось бы невозможным то разнообразие наземных форм жизни, которое имеет место в настоящее время. Однако антропогенные воздействия на биосферу, приводящие к негативным изменениям в почвенной оболочке, ослабляют ее роль как благоприятной среды обитания для многих групп организмов, что с неизбежностью приводит к снижению биоразнообразия.

Этносферные функции почв. Среди выдающихся достижений междисциплинарных направлений исследования взаимосвязей природы и общества в числе первых следует назвать географо-этнологические работы Л. Н. Гумилева, обобщенные им в монографиях «Этногенез и биосфера Земли» (1990), «Тысячелетие вокруг Каспия» (1993) и ряде других публикаций. Убедительно показав, что «разнообразие ландшафтов — вот причина этнической мозаичности, а тропосферы», ученый стимулировал многие науки по-новому оценить степень зависимости этносов и общества в целом от различных компонентов географической среды и биосферы в целом. Данная оценка должна коснуться и почвоведения, поскольку в прямой и опосредованной форме степень влияния почвы на этногенез весьма ощутимо.

Анализ данного вопроса дает основание выделить категорию этносферных, а также социосферных функций почвы, существенно определяющих этногенез и жизнь этносферы и социосферы. Среди таких функций можно назвать: роль почвы как одного из важных факторов существования и динамики этносферы и социосферы; участие ее в формировании полезных ископаемых и энергетических ресурсов, используемых этносами Земли; почва как место для поселений, промышленных и дорожных объектов; сохранение почвой информации о развитии природной и этно- культурной среды и др.

Особую категорию образуют функции почв в биогеоценозах — наземных экосистемах; Биогеоценотические (БГЦ) функции целесообразно объединить в группы в соответствии с основными свойствами почв. Физические, химические и физико-химические свойства почв определяют такие их функции, как: жизненное пространство; жилище и убежище; механическая опора; депо семян и других зачатков; источник элементов питания; стимулятор и ингибитор биохимических процессов, идущих в биогеоценозе; депо влаги, элементов питания и энергии; сорбент микроорганизмов и др. Важно подчеркнуть, что наиболее «популярная» функция почв как источника элементов питания — это одна из многих узловых биогеоценотических функций, но отнюдь не единственная. Поэтому ее чрезмерное усиление (например, с помощью минеральных удобрений) с неизбежностью приводит к существенным, часто неблагоприятным трансформациям других биогеоценотических функций. Это, к сожалению, очень долгое время не могли понять сторонники повышенных доз минеральных удобрений, внесение которых, как правило, сопровождается многими отрицательными последствиями.

В связи с разработкой учения об экологических функциях почв по-новому должно пониматься почвенное плодородие. В свете разрабатываемых представлений об экологической полифункциональности почвы, ее плодородие можно определить как одну из наиболее интегральных почвенных экологических функций, обеспечивающую формирование биомассы растений, имеющую относительный характер, отличающуюся сильной пространственно-временной изменчивостью и обусловленную взаимодействием различных свойств и функций почвы. По-видимому, целесообразно пользоваться двумя родственными понятиями: понятием биологической продуктивности почв — способностью обеспечивать рост, развитие и формирование биомассы различных организмов, связанных с почвой, и понятием плодородия почв, под которым подразумевается более конкретная функция — способность почвы обеспечивать создание биомассы растений.

Почвоутомление — резкое снижение урожайности с. -х. культур при бессменном возделывании или частом возвращении на прежнее поле севооборота одного и того же рода. Наиболее часто наблюдается при повторных посевах льна (льноутомление), клевера (клевероутомление), сахарной свёклы, хлопчатника, подсолнечника и некоторых других растений. Основными причины: накопление в почве токсичности веществ, выделяемых корнями растений, некоторыми микроорганизмами; размножение специфичных вредителей, возбудителей болезней и сорняков. Меры борьбы: соблюдение севооборота, выращивание устойчивых сортов, обработка почвы и посевов пестицидами.

?

3. Почвенно-биотический комплекс как основа агроэкосистемы

Почвенно-биотический комплекс (ПБК) — целостная материально-энергетическая подсистема агробиоценозов.

Почва — сложнейшая система, одним из основных функциональных компонентов которой является почвенная биота. От деятельности этих организмов зависят характер и интенсивность биологического круговорота веществ, масштабность и интенсивность фиксации атмосферного азота, способность почвы к самоочищению и пр.

В.В. Докучаев — основатель учения о почве как особом природном теле, впервые обратил внимание на значение микроорганизмов в процессе почвообразования. Особое значение имеют взгляды В. Р. Вильямса, который связывал почвенную биоту с формированием биологического круговорота фиксации атмосферного азота.

В последнее время значение почвенной биоты существенно возросло, т.к. при техногенном загрязнении компонентов биосферы она выполняет ещё одну важную функцию — дезоксидацию различных соединений, присутствующих в почве, влияющих на состояние окружающей среды и качество сельхоз продукции. Почвенный покров представляет собой самостоятельную земную оболочку — педосферу.

Почва — продукт совместного воздействия климата, растительности, животных и микроорганизмов на поверхностные слои горных пород. В этой сложной системе непрерывно происходит синтез и разрушение органического вещества, круговорот элементов питания растений, детоксикация различных загрязняющих веществ и т. д.

Верхний слой почвы в целом состоит из минеральной субстанции — до 93% и органического вещества — 7% (из них мертвое органическое вещество — 5%). Масса бактерий составляет примерно 10 т/га столько же грибов, масса простейших — 370 кг/га. На 1 га пашни приходится 250 тыс. дождевых червей, на 1 га пастбищ — 500−1575 тыс., на 1 га сенокосов — 2−5,6 млн. В среднем биомасса почвенной фауны составляет 300кг/га на площади 80 млн. км2 (без пустынь).

Деятельность почвенной биоты состоит в разложении опада, минерализации органических веществ, что даёт возможность ассимиляции их продуцентами. От деятельности почвенной биоты зависит её плодородие, качество сельхоз продукции и состояние окружающей среды.

Роль дождевых червей в земледелии.

Заглатывая кусочки органических веществ, черви преобразуют их в кишечной полости, и выделяют в форме копролитов — «каменных» экскрементов.

Копролиты улучшают почвенную структуру, предохраняют её от размывания, меняют биохимический состав почвы, т.к. содержат в 5 раз больше биологического азота; в 7 раз богаче фосфором и в 111 раз калием по сравнению с поверхностным слоем почвы. В них содержится значительное количество кальция, что обеспечивает водопрочную структуру, кроме того, кальций снижает кислотность среды и создаёт условия, затрудняющие развитие таких болезней, как фузариоз, ржавчина, бактериозы и другие. Дождевые черви обогащают почву макро и микроэлементами, ростовыми веществами, антибиотиками.

ПБК в различных экологических условиях.

Почва — часть биосферы, где действуют различные экологические факторы, поэтому в природе существует множество почвенных типов с различным проявлением биологических процессов в них.

Так, чернозёмные почвы характеризуются наличием наибольшего количества почвенной биоты. Высокой численностью микроорганизмов характеризуются также каштановые почвы, а также серозёмы (при орошении). Поэтому эти почвы наиболее продуктивны и устойчивы к действию токсикантов.

Подзолистые и дерново-подзолистые обладают менее выраженным плодородием, а также низкой устойчивостью к антропогенному загрязнению.

Знание особенностей функционирования ПБК необходимо для создания продуктивных и устойчивых агроэкосистем, производства экологически безопасной сельхоз продукции и минимизации загрязнения биосферы.

4. Буферность почвы

Буферная способность почвы — способность её противостоять изменениям реакции. Благодаря Б. почв их реакция, при добавлении небольших количеств кислот или щелочей, сравнительно мало меняется, что очень важно для произрастания растений на почвах и развития в них микроорганизмов.

Буферной способностью обладает твёрдая часть почв и в меньшей степени почвенный раствор. В нейтральных и слабокислых почвах буферная способность почвенных растворов зависит б. ч. от наличия в них буферной системы из углекислоты и бикарбоната кальция. При добавлении к указанной буферной системе сильной кислоты образуется нейтрально реагирующая кальциевая соль последней и слабая кислота — СO2 в свободном состоянии; так. обр., вместо сильной кислоты в почвенном растворе остаётся слабая кислота, благодаря чему кислотность раствора мало повышается. Свободные щёлочи, в случае их прибавления к этой буферной системе, связываются углекислотой в углекислые соли [напр., Са (ОН)2 в трудно растворимый углекислый кальций], вследствие чего резкого подщелочения реакции не происходит. При наличии в почвенном растворе буферной системы из углекислоты и бикарбоната кальция рН раствора обычно колеблется в пределах от 5,3 до 8,4.

Буферность почвенных растворов может обусловливаться также наличием в них др. буферных систем — из фосфорной кислоты и её солей, органических кислот и их солей, солей алюминия и пр. или содержанием в почвенном растворе амфотерных веществ, обладающих способностью связывать как водородные, так и гидроксильные ионы (аминокислоты, гуминовые вещества и т. д.).

Состав почвенного раствора и, следовательно, его буферные свойства зависят от свойств твёрдой части почвы; последняя, в основном, и определяет буферность почв. Буферность твёрдой части почв обусловливается способностью органических и минеральных коллоидов к поглощению катионов. Поглощённые почвой основания обусловливают Б. п. по отношению к кислотам. Последние при их добавлении к почве нейтрализуются, в результате обменных реакций с поглощёнными основаниями.

5. Плодородие почвы — важный фактор функционирования агросистем

В естественной экосистеме потребляемые растениями элементы в процессе круговорота веществ возвращаются в почву, то в агроэкосистеме круговорот веществ неполный: часть минеральных веществ (например, соединения азота, фосфора) выносится с урожаем. Поэтому для восстановления плодородия почвы человек вынужден вносить удобрения. Таким образом, агроэкосистемы крайне неустойчивы и не способны к само регуляции. В отличие от устойчивых экосистем со зрелыми сообществами, агроценозы считают незрелыми системами.

5.1 Роль минерального вещества почвы в формировании его плодородия

Почва состоит из минеральных компонентов разного размера: камней, щебня и «мелкозема». Последний принято подразделять в порядке укрупнения частиц на глину, ил и песок. Механический состав почвы определяется относительным содержанием в ней песка, ила и глины.

Механический состав почвы сильно влияет на дренаж, содержание питательных веществ и температурный режим почвы, иными словами, структуру почвы с агрономической точки зрения. Средне- и мелкоструктурные почвы, такие как глины, суглинки и алевриты, обычно более пригодны для роста растений, так как содержат достаточно питательных веществ и способны лучше удерживать воду с растворенными в ней солями. Песчанистые почвы быстрее дренируются и теряют питательные вещества в результате выщелачивания, но их выгодно использовать для получения ранних урожаев; весной они быстрее, чем глинистые, просыхают и прогреваются. Присутствие камней, т. е. частиц диаметром более 2 мм, важно с точки зрения износа сельскохозяйственных орудий и влияния на дренаж. Обычно с увеличением содержания камней в почве уменьшается ее способность удерживать воду.

Минеральная часть в среднем составляет 55−60% объема и 90−97% массы почвы. За происхождением и составом она связана прежде временно с минералами магматических и осадочных горных пород, на которых происходит почвообразующий процесс. Полевые шпаты, силикаты, карбонаты, слюды достигают 85% минеральной составляющей почвы. Важнейшие химические, физические и биологические составляющие почвы тесно связаны с его минеральным составом, что большой частью определяет уровень его природного плодородия и оказуется прежде всего через гранулометрический состав — важный показатель агрономической и производственной характеристики плодородия почвы. Под гранулометрический составом почвы обычно понимают относительный состав у него механических элементов разного размера.

Для классификации почв за гранулометрическим составом используют специальную шкалу, основными критериями которой есть соотношения в почве состава физической глины и физического песка.

Песчаные почвы бедные на гумус и питательные вещества, хорошо пропускают воду, но слабо задержуют ее, хорошо управляемые, весной быстро прогреваются, легко орються.

Глинистые почвы имеют повышенную плотность, слабую аэрацию, впитывают много влаги, но плохо пропускают ее в глубокие горизонты, в сыром виде имеют повышенные вязкость и липкость, в сухом — большую твердость. Глинистые почвы трудно пахать, удельное сопротивление их во время обработки значительно высокий, чем супесчаных.

5.2 Органическое вещество почвы как важная составляющая

Органическое вещество почвы состоит из органических остатков (различной степени разложения) и гумуса, представляющего собой массу специфических органических веществ темного цвета, равномерно пропитывающих минеральную часть верхнего слоя почвы.

Источники органического вещества. Основной источник органического вещества почвы — остатки отмерших организмов — растений и животных. Количество органических остатков, поступающих в почву и на ее поверхность, определяется не только типом растительности, ее возрастом (имеется в виду древесная многолетняя), но и условиями произрастания. В таежно-лесной зоне, в еловом лесу 60−80-летнего возраста средний годовой опад составляет 4--7 т на 1 га. Примерно такое же количество опада оставляет береза.

Под травянистой растительностью основной источник гумуса -- корни, масса которых в метровом слое почвы (в воздушно-сухом состоянии) составляет на суходольных лугах в таежно-лесной зоне от 6 до 13 т на 1 га, в зоне степей -- 8--28, в зоне пустынь -- 3--12 т на 1 га. Многолетние сеяные травы в зависимости от их состава и условий произрастания оставляют в почве 6-- 15 т корней на 1 га. Под однолетней культурной растительностью ежегодно остается 3--5 т корневых остатков на 1 га.

Скорость разложения органических остатков зависит от их состава. Быстро разлагаются остатки травянистых растений, особенно бобовых, богатых белками; медленному разложению подвергается лесная подстилка, содержащая лигнин, смолы, дубильные вещества.

Превращение органических остатков в почве. Разложение органических остатков происходит под воздействием воды и воздуха, животных и микроорганизмов, обитающих в почве. Основная роль в этом

Роль гумуса в почвообразовании и плодородии почвы. Гумус входит в почву как ее важнейшая составная часть и в основном определяет ее плодородие. Органическое вещество и гумус -- источником питательных веществ для растений. В гумусе почвы элементы питания сохраняются на продолжительный срок. При постепенной минерализации гумуса в результате микробиологических процессов из него высвобож-дается азот, фосфор, сера и другие питательные элементы в доступной для растений форме.

6. Эколого — агрохимическая оценка почвы

Агрохимические показатели почвы являются основными параметрами, которые определяют качество почвы, регламентируют уровень программированной урожайности сельскохозяйственных культур.

На сегодня комплексная эколого-технологическая оценка почвы в системе почва-растение-технология-экономика является основой ведения экологически сбалансированного земледелия, проведение взвешенной аграрной реформы, разработки перспективных государственных программ по повышению эффективности работы АПК — одной их важных составных национальной экономики.

Базовыми составными её являются эколого-агрохимическая оценка почвы и агроэкологическое группирование земель.

В стране проводятся эколого-агрохимическая паспортизация полей и земельных участков. Её цель — создание информационной базы землепользования, что даст возможность рациональнее использовать земельные ресурсы, планировать мероприятия по поддержке и повышении плодородия почв, оптимизировать технологии выращивания сельскохозяйственных культур, проводить экономическую оценку земель.

Эколого-агрохимический паспорт поля — это документ, в котором сконцентрирована информация о плодородии почв и их агроэкологическое состояние. Он разрабатывается для каждого поля или земельного участка на основе материалов агрохимического, радиологического и др. видов мониторинга почв, в том числе на содержание тяжелых металлов и остаток пестицидов. Этими паспортами обосновывают меры, направленные на рациональное использование и повышение плодородия почв, улучшение их агроэкологического состояния.

Эколого-агрохимическое состояние почвы определяют внесением в агрохимическую оценку поправок на загрязнение его радионуклидами, тяжелыми металлами и пестицидами с учётом климатических условий территории, орошения, осушения, кислотности, засолённости почв и др.

Агрохимическая оценка почв поля (земельного участка), хозяйства, других территориальных единиц (район, область, республика) определяет уровень их окультуривания. Эколого-агрохимические паспорта включают показатели не только плодородия, но и данные про загрязнения почв токсикантами антропогенного происхождения, т. е. сведенные показатели агроэкологического состояния поля, земельного участка и т. д.

Основными показателями по которым определяют агрохимическое состояние почв поля являются: содержание в пахотном слое гумуса, азота, подвижного фосфора, обменного калия, микроэлементов (молибдена, цинка, меди, бора, кобальта) а также кислотность почвы, сумма основ, плотность почвы, максимально возможные запасы продуктивной влаги в слое почвы 0−100см.

Порядок определения эколого-агрохимической оценки

Определение агрохимической оценки почвы.

С этой целью почву поля оценивают в баллах за его агрофизическими и агрохимическими особенностями относительно эталонных показателей (но не больше, чем 100 баллов), выводят средний балл всех оценочных показателей, вводят поправки на кислотность почвы и после этого определяют агрохимическую оценку почвы.

За эталонный по оптимальной величине максимально возможных запасов продуктивной влаги в метровом слое взято почву с запасом влаги 200 мм. Средний бал является средней арифметической величиной с её оценочных показателей.

2. Определение выведенной эколого-агрохимической оценки почвы

Для этого к агрохимической оценки вводят поправки:

— На содержание в почве подвижных форм кадмия, свинца, цинка.

— На загрязнение остатками пестицидов.

— На загрязнение радионуклидами.

— На климатические условия

Значения показателей, а также агрохимическую и выведенную эколого-агрохимическую оценки в баллах записуют в эколого-агрохимический паспорт поля, земельного участка.

7. Расчёты коэффициента биологизации и баланс восстановления гумуса почвы севооборота

7.1 Задание № 9

1. Севооборот

№ поля

Культура севооборота

Площадь, га

Урожайность, ц/га

1

Озимая рожь

100

35

2

Картофель

100

250

3

Кукуруза

100

40

4

Горох

100

18

Всего:

400

2. Фактически внесено удобрений под культуры севооборота:

В поле № 1 под озимую рожь: при посеве Р20, весной в подкормку N40;

В поле № 2 под картофель: под основную обработку 20 т/га навоза;

В поле № 3 под кукурузу: под основную обработку N40 Р60.

3. Использование резервов органики: не используется.

7.2 Расчёты коэффициента биологизации и баланс восстановления гумуса почвы севооборота

На основе индивидуального задания, в котором указывается схема севооборота, площадь и урожайность культур, фактически внесенные дозы органических и минеральных удобрений под культуры севооборота, делаются расчёты показателей таблицы 1.

В таблицу 1 заносятся данные о севообороте, приход органических веществ за счёт внесения органических удобрений, а также приход минеральных веществ (N, P, K) за счёт внесения под культуры севооборота минеральных удобрений под основную обработку, при посеве и подкормке.

Далее, используя расчётные данные, определяем соотношение органических и минеральных удобрений и коэффициент биологизации севооборота.

Анализируя полученные данные по соотношению органических и минеральных удобрений, коэффициента биологизации севооборота, используя справочный материал можно сделать следующие выводы:

При расчете баланса гумуса в севообороте, учитывая все фактические внесения под культуры: Оптимальная плотность; близко к оптимальным значениям грунтовых режимов, менее интенсивное нарастание содержимого.

При расчете баланса гумуса в севооборот без внесенного в поле № 2 под картофель 20 т/га навоза: Не оптимальное значение плотности, его слитости, образуются глыбы, наблюдаются минимумы в значении грунтовых режимов, происходят процессы дегумификации-декальцинация

7.3 Расчёты балансавосстановления гумуса в почве севооборота

Вариант 1 (без учёта фактически весенних органических удобрений и использования резервов органики).

Расчёт производится по формуле:

Где Бг — баланс восстановления гумуса в почве данного севооборота, ±т/га в год;

Ук — количество послеуборочных остатков, поступающих в пахотный слой почвы после каждой культуры севооборота, т/га;

Пк — площадь культуры севооборота, га;

Мк — минерализация гумуса каждой культуры севооборота, т/га;

П — общая площадь севооборота, га;

0,35 — коэффициент выхода гумуса с 1 тонны почвенных и корневых остатков.

= -0. 3т/га в год

Вариант 2 (с учётом фактически весенних органических удобрений и использования резервов органики).

Расчёт производится по формуле:

Где Бг — баланс восстановления гумуса в почве данного севооборота, ±т/га в год;

Ук — количество послеуборочных остатков, поступающих в пахотный слой почвы после каждой культуры севооборота, т/га;

Во.н. — Внесено органических удобрений;

Пк — площадь культуры севооборота, га;

Др.о. — дополнительный резерв органики, т;

П1п.с. — площадь поля на котором был дополнительный резерв органики, га;

Мк — минерализация гумуса каждой культуры севооборота, т/га;

П — общая площадь севооборота, га;

0,35 — коэффициент выхода гумуса с 1 тонны почвенных и корневых остатков.

= 1. 5т/га в год

Сравнивая полученные показатели баланса восстановления гумуса в почве севооборота со справочными показателями можно уверенно сказать, что в первом варианте (без учёта фактически весенних органических удобрений и использования резервов органики) баланс восстановления гумуса был равен -0,3 т/га в год. Так как этот показатель находится в пределах до 0,2 то он характеризуется как с очень низкой восстанавливающей способностью гумуса. А во втором варианте (с учётом фактически весенних органических удобрений и использования резервов органики) баланс восстановления гумуса был равен +1.5 т/га в год, что больше 1 и соответственно такой показатель характеризует хорошую восстанавливающую способность гумуса.

Выводы

Управление агроэкосистемами — узловой вопрос агроэкологии, предполагающий познание механизмов функционирования систем, созданных человеком для производства сельскохозяйственной продукции, и разработку принципов рационального использования невозобновимых почвенных ресурсов без деградации окружающей среды. Поэтому агроэкосистемы стали неотъемлемым компонентом биосферы.

Охрана земель включает систему организационных, экономических, правовых, инженерных и других мероприятий, направленных на защиту их от расхищения, необоснованных изъятий из сельскохозяйственного оборота, нерационального использования, вредных антропогенных и природных воздействий, в целях повышения эффективности природопользования и создания благоприятной экологической обстановки.

Рациональное использование осуществляются на основе комплексного подхода к угодьям как к сложным природным образованиям (экосистемам), с учетом их зональных и региональных особенностей. Система рационального использования земель должна носить природоохранный, ресурсосберегающий характер и предусматривать сохранение почв, ограничение воздействий на растительный и животный мир, геологические породы и другие компоненты окружающей среды. Охрана земель предусматривает:

-- защиту земель от водной и ветровой эрозии, солей, от подветровой эрозии, подтопления, заболачивания, вторичного засоления, иссушения, уплотнения, загрязнения отходами производства, других процессов разрушения;

-- рекультивацию нарушенных земель, повышение их плодородия и других полезных свойств;

-- снятие и сохранение плодородного слоя почвы, с тем чтобы использовать его для рекультивации земель или повышения плодородия малопродуктивных угодий;

-- установление особых режимов пользования для земельных участков, имевших природоохранное и историко-культурное значение.

Список использованной литературы

Агроэкология: / М. М. Городний, М. К. Шикула, И. М. Гудков и др. — К.: Высшая школа, 1993. — 416 с.

Агроэкология: / В. А. Черников, Р. М. Алексахин и др. — М.: Колос, 2000. — 536 с.

Куценко О.М., Писаренко В. М. Агроэкология. — К.: Урожай, 1995.- 256с.

Агроэкология: Уч. пособие / О. Ф. Смаглий, А. Г. Кардашов и др. — К.: Высшее образование, 2006. — 671 с.

Сельскохозяйственная экология / Под ред. Доктора ветеринарных наук, профессора Н. А. Урузаева. — М.: Колос, 2000 — 303 с.

Патика В. П. Тарарико О.Г. Агроэкологический мониторинг и паспортизация сельскохозяйственных земель. — К.: Фитосоциоцентр, 2002. — 296 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой