Устойчивость функционирования агроэкосистем при различных системах земледелия в Калининском районе
Установление критериев устойчивости функционирования агросистемы при различных системах земледелия в Калининском районе. Основные цели альтернативного земледелия с целью сохранения и повышения плодородия почвы, защиты окружающей природной среды.
| Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.07.2012 |
| Размер файла | 54,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
"Устойчивость функционирования агроэкосистем при различных системах земледелия в Калининском районе"
Содержание
- Введение
- 1. Обоснование актуальности темы
- 2. Характеристика условий проведения исследований (экономическая, почвенно-климатическая характеристика района)
- 2.1 Физико-географическая характеристика района расположения
- 2.2 Климат
- 2.3 Рельеф
- 2.4 Почвы
- 2.5 Растительный и животный мир
- 2.6 Современное экологическое состояния района проведения исследований
- 3. Схема проведения исследований
- 4. Оценка устойчивости агроэкосистем при различных системах земледелия
- 4.1 Влияние традиционного и альтернативного земледелия на продукционный процесс агроэкосистемы
- 4.2 Расчет выноса азота с отчуждаемым урожаем культур севооборота
- 4.3 Реальный баланс гумуса за ротацию севооборота
- 4.4 Расчет общей биоутилизации азота за ротацию и биоутилизации его из применяемых удобрений
- 4.5 Расчет особо экологически опасных для устойчивости агроэкосистемы потерь азота
- 4.6 Расчет системного критерия экологического равновесия продукционного процесса и средообразования
- 4.7 Расчет энергетической эффективности систем земледелия
- Заключение
- Список используемой литературы
- Приложения
Введение
При развитии сельского хозяйства важнейшей задачей естественных и агрономических наук является разработка теоретических и методологических основ перехода от традиционных высокоэнергоресурснозатратных, вызывающих деградацию природной среды систем земледелия к адаптивно-ландшафтным системам нового поколения биопродуктивности возделываемых культур с производством природных ресурсов, в первую очередь, почвенного плодородия в агроэкосистемах. Успешное решение этой актуальной и приоритетной проблемы сельскохозяйственного производства возможно только на основе всесторонней экологизации процессов землепользования.
Важное условие экологизации сельского хозяйства - использование биоценологических экосистемных принципов. Экологизация систем землепользования, как и всего АПК, входит составной частью в государственную концепцию устойчивого развития России, так как экологизация земледелия в настоящее время, а тем более в будущем - единственный гарант обеспечения населения продуктами питания и продовольственной безопасности страны.
В связи с этим разработка научно обоснованных приёмов, технологий и систем земледелия, обеспечивающих устойчивость функционирования агроэкосистем и агроэколандшафтов было и остаётся самым актуальным и приоритетным направлением исследований в агроэкологии.
Цель проекта - установление экологических критериев устойчивости функционирования агросистемы: первый - биоутилизации азота за ротацию севооборота в зависимости от системы земледелия; второй - сбалансированности продукционного и природообразовательного процессов; третий - экологически оптимальной урожайности.
Задачи:
агросистема земледелие альтернативное среда
1. Расчет показателей расхода азота на образование биомассы, отчуждаемого урожая как основной составляющей части продукционного процесса в агроэкосистеме;
2. Определение потерь азота почвы в севообороте за счет водной эрозии, инфильтрации и дефляции;
3. Выявление количественных параметров аккумуляции азота в приросте гумуса как основного показателя процесса природообразования;
4. Расчет критерия экологического равновесия продукционного и средообразовательного процессов в агроэкосистеме;
5. Установление экологически оптимальной продуктивности агроценоза в сравниваемых системах земледелия;
6. Расчет энергетической эффективности сравниваемых систем земледелия по результатам за ротацию;
7. Агроэкологическая оценка традиционной и альтернативной систем земледелия и разработка комплекса агротехнических мероприятий, поддержания устойчивости функционирования агросистемы.
1. Обоснование актуальности темы
Производственная, в том числе и сельскохозяйственная, деятельность человека осуществляется в границах целостных природных образований - ландшафтов. Деятельность человека приводит к значительным и устойчивым изменениям природной среды. В агроэкосистемах происходят процессы эрозии и дефляции; загрязнение почв и природных вод химическими веществами, вымываемыми из минеральных удобрений и ядохимикатов; эвтрофирование водоемов; уплотнение, подкисление и понижение биологической активности почв.
Использование традиционной системы земледелия с широким применением агрохимикатов - обязательное условие поддержания высокой продуктивности агроэкосистемы, что компенсирует возможные экологические издержки. Считается, что интенсификация традиционных систем земледелия не только не является причиной деградации компонентов агроэкосистемы, но и обеспечивает более высокий уровень их стабильности, предотвращение снижения природного плодородия почв. Ущерб плодородию почвы и окружающей среде, причиняемый несбалансированным применением избыточных доз пестицидов, удобрений и мелиорантов; использованием тяжелой техники в районах повышенным содержанием увлажнением; нарушением зональных технологий возделывания культур и мелиорации почв, характерен для нерационального или экстремального земледелия, в котором интенсивность упрощенно понимается как концентрация ресурсов в расчете на единицу площади без учета степени и качества их использования. В действительности 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.
Наряду с традиционными приемами ведения сельского хозяйства во многих странах развивается альтернативное земледелие, основанное на строгом соблюдении научных рекомендаций по освоению природно-ресурсного потенциала сельскохозяйственных угодий и более умеренном использовании факторов интенсификации с целью уменьшения техногенных воздействий на агроэкосистемы, а также сохранения функциональных компонентов динамического равновесия составляющих агроэкосистемы. Целью альтернативного земледелия является сохранение и повышение плодородия почвы; защита окружающей природной среды; активизация круговоротов веществ и переноса энергии в агроэкосистемах; снижение энерго- и материалоемких получаемой продукции; экономия ресурсов невосполнимой энергии; улучшение качества производимой продукции; производство гарантированного количества продукции; обеспечение устойчивости агроэкосистем.
2. Характеристика условий проведения исследований (экономическая, почвенно-климатическая характеристика района)
2.1 Физико-географическая характеристика района расположения
КООП "Победа" расположен в Северо-Западной микрозоне Калининского района Саратовской области. Хозяйство имеет координаты: широта - 52 00, долгота - 48 48, высота - 42.
КООП "Победа" представлен единым, компактным земельным массивом. Пунктами сдачи с/х продукции являются приемные и перерабатывающие предприятия расположены в районном и областном центрах, пунктом получения грузов - ближайшая ж/д станция. Дорожная сеть хозяйства представлена дорогами общего пользования и внутрихозяйственными, которые в подавляющим большинстве являются грунтовыми.
Руководитель предприятия - Артемов Павел Александрович
Главный бухгалтер предприятия - Болдарева Надежда Николаевна
Основной вид деятельности - зерно - скотоводческая которая сохраниться в перспективе: теплая стоянка техники, мех. ток, зернохранилище, крытый ток, мельница, коровник, телятник, свинарник, ветсанпропуск, молочный блок, мастерская, склад ГСМ.
Общая площадь обрабатываемых Агрофирмой земель - 48 тыс. га.
В 2009 году собран рекордный урожай подсолнечника с площади 8,9тыс. га при средней урожайности 17,5 ц/га.
Структура посевных площадей в хозяйстве в последнее время стабилизировалось, удельный вес зерновых культур в структуре посевных площадей составляет 61,5%. Основой стабильного роста производства зерновых является увеличение площади озимых зерновых культур и чистых паров. Озимые зерновые, как более урожайные и устойчивые к засухе культур в значительной степени определения эффективность ведения зернового производства. Чистые пары позволяют снизить падение валового сбора зерна в засушливые годы, повысить устойчивость земледелия.
2.2 Климат
Калининский район характеризуется континентально-засушливым климатом, обусловленным сравнительной отдаленностью территории области от Атлантики и близостью к пустыням Средней Азии.
Характерными особенностями климата области является преобладание в течение года ясных и малооблачных дней, холодная и малоснежная зима, непродолжительная засушливая весна, жаркое и сухое лето.
Годовая амплитуда средних месячных температур наиболее холодного (январь) и наиболее теплого (июль) месяцев равна - 35°,6.
В Калининском районе континентальность и засушливость климата проявляются особенно резко, нередко ограничивая возможность возделывания отдельных с. - х. культур.
Наиболее теплым месяцем является июль. Среднемесячная температура воздуха июля - 22-24°. Наиболее холодный месяц - январь. Среднемесячная температура воздуха января порядка-13-14°. Летом максимальная температура в отдельные дни достигает 40-42° и опускается зимой до 44°.
Последние весенние заморозки в отдельные годы наблюдаются в конце мая - начале июня, а первые заморозки осенью, в конце сентября или даже в октябре.
Осадки на территории распределяются неравномерно. Количество осадков за год составляет 300-350мм. В годовом ходе наибольшее количество осадков выпадает летом. В отдельные годы наблюдаются длительные периоды без осадков.
Устойчивый снежный покров устанавливается в первой декаде декабря, разрушается в первой декаде апреля. Наибольшая высота снежного покрова достигает 20-25см.
Средние годовые скорости ветра колеблются в пределах от 4 до 5м. Зимой в открытых степях могут наблюдаться сильные ветры со скоростью более
30м/сек. Сильные снежные бураны - частое явление. Наименьшие скорости ветра наблюдаются в июне, июле августе.
2.3 Рельеф
Рельеф представляет собой сравнительно ровную, слабовозвышенную равнину, известную под названием Сыртовой равнины Заволжья.
Поверхность Сыртовой равнины сложена желто - бурым "сыртовыми" глинами и суглинками, глубоко скрывающими под своей толщей коренные породы; поэтому поверхность равнины характеризуется сглаженными мягкими формами рельефа и лишь в отдельных случаях, когда коренные породы выходят на поверхность, равнинный характер местности нарушается возвышенностями в виде одиноких "останцов".
Наиболее типичным элементом рельефа Сыртовой равнины Заволжья, как показывает ее название, являются "сырты" или увалы с характерной ассиметрией склонов, придающих местности в зависимости от степени и глубины ее расчленения увалистый, крупноволнистый или слабоволнистый вид.
Общее падение высот Сыртового Заволжья происходит к югу и западу. Наибольшая абсолютная высота в верховье реки Большого Иргиза достигает 160-170м над уровнем моря.
2.4 Почвы
Территория КООП "Победа" находится в Северо - Восточном районе и относится к типичной черноземной степи и черноземы занимают около 86% территории.
Среди черноземных почв получили распространение черноземы обыкновенные (среднемощные и маломощные). Черноземы обыкновенные занимают наиболее возвышенные части водоразделов высотой 140-160м, при этом центральная часть плато обычно занимается черноземами обыкновенными средней мощности, периферия плато - черноземами обыкновенными малой мощности.
Почвообразующими породами этого района являются сыртовые глины и тяжелые суглинки, поэтому почвы имеют глинистый или тяжелосуглинистый механический состав.
Средняя мощность гумусовых горизонтов обыкновенных черноземов средней мощности 52см с колебанием от 46 до 60см, черноземов обыкновенных маломощных - 50см с колебаниями от 40 до 54см. Количество гумуса в горизонте А колеблется у черноземов средней мощности от 7 до 7,5%, у маломощных не превышает 7% и чаще всего около 6%.
Кроме черноземных почв, в этом районе встречаются солонцы и лугово - черноземные почвы рачных долин. Крупные массивы солонцов - редкое явление. Чаще всего они встречаются в сочетание с южными маломощными черноземами и лугово-черноземными почвами, образуя двух - или трехчленный почвенный комплекс.
2.5 Растительный и животный мир
Растительный мир в основном характеризуется степной растительностью.
Степная растительность в зоне лесостепи на участках, не занятых лесами, носит луговой характер, в травостое, кроме злаков, много других видов растений, так называемого разнотравья из семейства сложноцветных, бобовых, зонтичных и др. Разнотравье преимущественное мезофильное: шалфей, подмаренник, земляные орешки (таволга), клевер белоголовый, незабудка, земляника, колокольчики и др. Из злаков преобладают ковыли, типчак, мятлик узколистный, вейник наземный и др.
Ближе к лесным опушкам встречаются влаголюбивые растения - ежа сборная, мятлик луговой костер безостый, овсяница луговая и др.
Для луговых степей характерны заросли степных кустарников и заросли кустарниковых ив, развивающихся преимущественно на склонах водоразделов, балок и долин, вблизи лесных опушек, а на ровной степи в различного рода депрессиях. Чаще всего эти кустарники представлены степной вишней, терном, степным миндальником, различными видами спиреи, ракитника, дерезы и др.
Встречается зона степей с подзонами разнотравно-типчаково-ковыльных и типчаково-ковыльных или сухих степей. Подзона разнотравно-типчаково-ковыльных степей разделяется на два варианта - северный и южный, отличающихся главным образом степенью засухоустойчивости травостоя.
Для территории характерны крупнодерновинные ковыли: тырса, ковыли перистый и узколистный, ковыль краснодернинный, типчак, тонконог, овес степной и др.
Весной и в начале лета заметную роль играют эфемеры (озимые однолетники) и эфемероиды (коротко вегетирующие многолетники).
2.6 Современное экологическое состояния района проведения исследований
Наиболее сказывающейся на нормальной жизнедеятельности населения является проблема обеспечения питьевой водой
Следует отметить, что надлежащее качество воды не обеспечивается, прежде всего, по причине использования водных ресурсов с повсеместным и массовым нарушением природоохранного законодательства. Основными нарушителями, как правило, являются хозяйствующие субъекты.
По информации комитета охраны окружающей среды и природопользования Калининского района, качество сточных вод, сбрасываемых в водоёмы водопользователями, из года в год не улучшается. Лишь единичные предприятия сбрасывают стоки без нарушения установленных нормативов, значительное количество сточных вод продолжает сбрасываться в водоёмы без очистки. Мероприятия, направленные на внедрение наилучших существующих технологий, строительство современных очистных сооружений, являются многозатратными и планируются природопользователями довольно редко.
Одним из вариантов решения проблемы обеспечения населения области питьевой водой нормативного качества является выполнение мероприятий, предусмотренных областной целевой программой "Обеспечение населения Саратовской области питьевой водой на 2004-2010 годы", утверждённой постановлением Саратовской областной Думы от 10 декабря 2003 г. № 19-753. Однако, следует отметить, что средств, выделенных на реализацию данной программы, недостаточно.
Очистка территорий города является одним из важнейших мероприятий, направленных на обеспечение экологического и санитарно-эпидемиологического благополучия населения и охраны окружающей среды.
Однако, в Пугачевском районе сложилась ситуация, связанная с несоблюдением исполнителями в сфере оказания услуг по вывозу бытовых отходов Правил предоставления названных услуг, утверждённых Постановлением Правительства РФ от 10.02.1997 г. № 155 (с изменениями от 01.02.2005 г.).
Об этом свидетельствуют многочисленные жалобы граждан, адресованные Уполномоченному по правам человека в Саратовской области, результаты проверок, проводимых Уполномоченным самостоятельно, а также совместно с представителями территориального управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Саратовской области.
Среди экологических проблем можно также выделить проблему вырубки зелёных насаждений.
3. Схема проведения исследований
Таблица 1
Полевой севооборот
|
№ поля |
Культуры севооборота |
Площадь, га |
|
|
1 |
Чистый пар |
1666 |
|
|
2 |
Озимая рожь |
1666 |
|
|
3 |
Яровая пшеница |
1666 |
|
|
4 |
Подсолнечник |
1666 |
|
|
5 |
Ячмень |
1666 |
|
|
6 |
Просо |
1666 |
Озимая рожь - важная зерновая продовольственная и кормовая культура. В зерне ржи в зависимости от условий выращивания и сорта содержится 9-17 %, 52-63 % крахмала, 41,6-1,9 % жира. Ржаной хлеб - ценный пищевой продукт, отличается высокой калорийностью и имеет специфический вкус и аромат. Озимая рожь - перекрёстноопыляющееся растение.
Яровая пшеница - важная продовольственная, кормовая и техническая культура. Ее пищевая ценность на 100 г продукта: белки - 15г; жиры - 2,25г; углеводы - 70г. Энергетическая ценность - 360 ккал 1505 кДж.
Подсолнечник - основная масличная культура в нашей области. Особая ценность принадлежит подсолнечному маслу, это обуславливается его жирнокислотным составом, и, прежде всего, высоким содержанием полиненасыщенной жирной кислоты, отличающейся значительной биологической активностью.
Ячмень - важная продовольственная, кормовая и техническая культура. Всходы выдерживают заморозки до 80С. Ячмень возделывают в самых различных почвенно-климатических зонах, что характеризует его относительную приспособленность к любым почвам.
Просо - это теплолюбивое растение. К влаге просо менее требовательно, чем другие хлеба. Просо хорошо удается на плодородных структурных почвах с рН 6,5-7,5, с большим запасом легкоусвояемых питательных веществ. Лучшие почвы для него черноземы и каштановые.
4. Оценка устойчивости агроэкосистем при различных системах земледелия
4.1 Влияние традиционного и альтернативного земледелия на продукционный процесс агроэкосистемы
В основе экологической системы земледелия лежат принципы: применение органических пестицидов и более гибкое отношение к применению минеральных удобрений. Экологическая система земледелия в отличие от альтернативного допускает возможность научно-обоснованного использования водорастворимых минеральных удобрений.
В системе удобрений севооборотов должно преобладать основное удобрение, вносимое с осени под вспашку. Это исключает возможность смыва и сноса ветром удобрений и газообразные потери азота, и дает часто более высокую прибавку урожая сельскохозяйственных культур.
Таблица 2
Системы удобрений в сопоставляемых системах земледелия.
|
№ |
Системы земледелия |
Поля севооборота |
||||||
|
Чистый пар |
Озимая рожь |
Яровая пшеница |
Подсолнечник |
Ячмень |
Просо |
|||
|
1 |
Без удобрения |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
2 |
Традиционная |
Р40К40 |
P20 К20 |
P20 |
N40P40 |
P20 |
N40P40 |
|
|
3 |
Альтернативная |
10 т/га навоза |
- |
2 т/га солома |
- |
2 т/га солома |
2 т/га солома |
|
|
4 |
Интегральная (комплексная) |
10 т/га навоза |
N40P40 |
N30P10 |
N40P40 |
N30P10 |
N40P40 |
Из таблицы 4 видно, что при традиционной системе земледелия применяются минеральные удобрения. При размещении озимой ржи по чистому пару азотные удобрения не применяются, только фосфорные и калийные. Под яровую пшеницу вносим фосфорные, калийные и азотные удобрения. Под подсолнечник применяют азотные и фосфорные удобрения. Под ячмень вносим фосфорные удобрения, они повышают содержание крахмала в зерне. Под просо вносим азотные и фосфорные удобрения.
При альтернативной системе по чистому пару вносили 10 т/га навоза, что способствует озимой пшенице повысить урожай. Под посев ячменя и просо заделывали солому, которая способствует хорошему развитию культуры и повышению плодородия почвы.
При интегральной системе по чистому пару запахивали навоз (10 т/га) под озимую пшеницу, под ячмень и просо - азотные и фосфорные удобрения. Под кострец вносим азотные удобрения, для улучшения развития клубеньковых бактерий.
Таблица 3 Влияние систем земледелия на урожайность культур и продуктивность севооборота в целом (т/га)
|
№ |
Системы земледелия |
Поля севооборота |
В целом за ротацию севооборота (в зерновых единицах) |
||||||
|
Чистый пар |
Озимая рожь |
Яровая пшеница |
Подсолнечник |
Ячмень |
Просо |
||||
|
1 |
Без удобрения |
- |
3 |
1,3 |
1,5 |
1,5 |
3,1 |
11,73 |
|
|
2 |
Традиционная |
- |
3,2 |
1,8 |
1,7 |
1,6 |
3,5 |
13,3 |
|
|
3 |
Альтернативная |
- |
3,5 |
2,5 |
1,9 |
2 |
3,8 |
15,35 |
|
|
4 |
Экологическая |
- |
4 |
2,7 |
2,3 |
2,5 |
4 |
17,38 |
Расчет продуктивности:
1. Без удобрений: 3 * 1+1,3 *1+1,5*1,47+1,5 * 1+3,1* 1,2= 11,73;
2. Традиционная система: 3,2 * 1+1,8 * 1+1,7 * 1,47+1,6 * 1+3,5 * 1,2 =13,3;
3. Альтернативная система: 3,5 * 1+2,5 * 1+1,9 * 1,47+2* 1+3,8 * 1,2 =15,35;
4. Экологическая система: 4 * 1+2,7 * 1+2,3 * 1,47+2,5 * 1+4 * 1,2 =17,38.
Из таблицы 5 видно, что самая высокая продуктивность при экологической системе земледелия (17,38 т/га), и самая низкая продуктивность без внесения удобрений (11,73 т/га).
4.2 Расчет выноса азота с отчуждаемым урожаем культур севооборота
Большое количество азота выносится из почвы с сельскохозяйственной продукцией. Естественное поступление азота в почву осуществляется в результате его биологической фиксации, с атмосферными осадками и оросительной водой. Но только внесением азотных удобрений и навоза можно ликвидировать дефицит азота и создать условия для сохранения, и даже повышения плодородия почв.
Академик В.И. Тюрин считал величину выноса азота с отчуждаемым урожаем главной расходной частью баланса азота в земледелии и основным показателем минерализации гумуса. Произведённые им балансовые расчёты показали, что при выращивании зерновых культур без применения азотсодержащих удобрений от 60 до 70% выноса азота покрывается за счёт минерализации гумуса почвы, 30% выноса компенсируется поступлением азота с осадками и азотфиксации почвенными микробами.
Таблица 4
Хозяйственный вынос азота культурами севооборота (кг/га)
|
№ |
Системы земледелия |
Поля севооборота |
В целом за ротацию севооборота |
||||||
|
Чистый пар |
Озимая рожь |
Яровая пшеница |
Подсолнечник |
Ячмень |
Просо |
||||
|
1 |
Без удобрения |
- |
76 |
49,4 |
90,0 |
45 |
102,3 |
362,7 |
|
|
2 |
Традиционная |
- |
83,2 |
68,4 |
102 |
48 |
115,5 |
417,1 |
|
|
3 |
Альтернативная |
- |
91 |
95 |
114 |
60 |
125,4 |
485,4 |
|
|
4 |
Экологическая |
- |
104 |
102,6 |
138 |
75 |
132 |
551,6 |
Расчёт выноса азота:
Без удобрения: 30 * 2,6+13 * 3,8+15 * 6,0+15 * 3,0+31 * 3,3 =362,7;
Традиционная система: 32 * 2,6+18 * 3,8+17 * 6,0+16 * 3,0+35* 3,3= 417,1;
Альтернативная система: 35 * 2,6+25 * 3,8+19 * 6,0+20 * 3,0+38 * 3,3= 485,4;
Экологическая система: 40 *2,6+27 *3,8+23 * 6,0+25 * 3,0+40 * 3,3=551,6.
Из таблицы 6 видно, что вынос азота культурами севооборота за ротацию составляет:
Без удобрений - 362,7 кг/га;
При традиционной системе - 417,1 кг/га;
При альтернативной системе - 485,4 кг/га;
При экологической системе - 551,6 кг/га.
4.3 Реальный баланс гумуса за ротацию севооборота
Реальный баланс гумуса в отличие от расчетного устанавливается на основе прямого определения количества гумуса в почвы до и после ротации севооборота. Только прямое определение реального баланса может дать объективную оценку изменения гумусового состояния почвы в течение ротации под влиянием различных технологий выращивания культур и систем земледелия. Пересчет количество гумуса в т/га осуществляется по формуле:
П=Т*Нг*d, где
П - количество гумуса, т/га, Т - содержание гумуса, %, Нг - глубина пахотного слоя, см (30), d - объемная масса, г/см3 (1,15)
Таблица 5
Реальный баланс гумуса в слое почвы 30 см
|
№ |
Системы земледелия |
Содержание гумуса |
Сальдо +_ |
||||
|
В начале ротации |
В конце ротации |
||||||
|
% |
т/га |
% |
т/га |
||||
|
1 |
Без удобрения |
4,75 |
163,88 |
4,7 |
162,15 |
- 1,73 |
|
|
2 |
Традиционная |
4,77 |
164,57 |
4,75 |
163,88 |
-0,69 |
|
|
3 |
Альтернативная |
4,8 |
165,6 |
4,78 |
164,91 |
- 0,69 |
|
|
4 |
Экологическая |
4,9 |
169,05 |
4,95 |
170,78 |
1,73 |
В начале ротации
Без удобрения: 4,75 * 30 * 1,15=163,88 т/га;
Традиционная система: 4,77 * 30 * 1,15=164,57 т/га;
Альтернативная система: 4,8 * 30 * 1,15 = 165,6 т/га;
Экологическая система: 4,9 * 30 * 1,15= 169,05 т/га;
В конце ротации
Без удобрения: 4,7 * 30 * 1,15=162,15т/га;
Традиционная система: 4,75 * 30 * 1,15=163,88 т/га;
Альтернативная система: 4,78 * 30 * 1,15 = 164,91 т/га;
Экологическая система: 4,95 * 30 * 1,15 = 170,78 т/га;
Сальдо
Без удобрения: 162,15 - 163,88 = - 1,73;
Традиционная: 163,88 - 164,57 = - 0,69;
Альтернативная: 164,91 - 165,6 = - 0,69;
Экологическая: 170,78 - 169,05 = 1,73.
Из данных таблицы 7 видно, что прирост гумуса происходит только при экологической системе земледелия.
4.4 Расчет общей биоутилизации азота за ротацию и биоутилизации его из применяемых удобрений
Минерализация органического вещества почвы количественно выражается в значительной степени выносом азота урожаями культур, а процессы гумусообразования непосредственно связаны с накоплением азота в почве. Поэтому величину аккумуляции азота в приросте гумуса можно принять за объективный показатель гумификации и природосредообразования.
Расчет новых экологических величин производится по формуле:
1. Биоутилизация азота удобрений, % (Кут)
Кут = Ку + Ка, где
Ку - коэффициент усвоения азота удобрений растениями за ротацию, %
Ка - коэффициент аккумуляции азота удобрений в приросте гумуса за ротацию, %
2. Общая биоутилизация азота за ротацию (Nобщ), кг/га
Nобщ = Nв + Nа, где
Nв - общий вынос азота растениями севооборота за ротацию, кг/га
Таблица 6
Расчет показателей биоутилизации азота за ротацию севооборота
|
№ |
Система земледелия |
Вынос азота за ротацию, кг/га |
Аккумуляция азота в приросте гумуса, кг/га |
Валовая биоутилизация азота, кг/га |
Биоутилизация азота удобрений, кг/га |
|
|
1 |
Без удобрений |
362,7 |
- |
362,7 |
- |
|
|
2 |
Традиционная |
417,1 |
- |
417,1 |
54,4 |
|
|
3 |
Альтернативная |
485,4 |
- |
485,4 |
68,3 |
|
|
4 |
Экологическая |
551,6 |
86,5 |
638,1 |
152,7 |
Расчеты:
Аккумуляция азота происходит в экологической системе - 1,73* 50= =86,5кг/га
Валовая биоутилизация азота в экологической системе земледения: 551,6+86,5= 638,1 кг/га
Биоутилизация азота: в традиционной системе: 417,1-362,7= 54,4 кг/га и т.д.
Из таблицы 8 видно, что самая высокая биоутилизация азота удобрений при экологической системе земледелия - 152,7 кг/га.
4.5 Расчет особо экологически опасных для устойчивости агроэкосистемы потерь азота
Устойчивость агроэкосистемы подтачивается не только отчуждением азота и других элементов питания с убираемым урожаем, но и ежегодными непродуктивными потерями в результате особо нежелательных агроэкологических явлений как постоянного спутника земледелия: водной и ветровой эрозии (дефляции), инфильтрации и денитрификации.
Водная эрозия - процесс разрушения почв, геологических пород талыми, дождевыми и текучими водами. Почва дезагрегируется и делается более податливой смыву, часть поверхностных пор заиливается, что вызывает снижение водопроницаемости и усиление поверхностного стока.
Таблица 7
Ежегодные потери азота от водной эрозии, кг/га
|
№ |
Системы земледелия |
Поля севооборота |
В целом за ротацию севооборота |
||||||
|
Чистый пар |
Озимая рожь |
Яровая пшеница |
Подсолнечник |
Ячмень |
Просо |
||||
|
1 |
Без удобрения |
9 |
2,5 |
4 |
10 |
4 |
3 |
23,5 |
|
|
2 |
Традиционная |
9 |
2,5 |
4 |
10 |
4 |
3 |
23,5 |
|
|
3 |
Альтернативная |
9 |
2,5 |
4 |
10 |
4 |
3 |
23,5 |
|
|
4 |
Экологическая |
9 |
2,5 |
4 |
10 |
4 |
3 |
23,5 |
Из таблицы 9 видно, что ежегодные потери азота от водной эрозии составляют 23,5 кг/га. Дефляция - выдувание, обтачивание и шлифование горных пород и почв минеральными частицами, приносимыми ветром. Дефляция проявляется в виде пыльных бурь и местной ветровой эрозии. Ветер разрушает верхний горизонт почвы, вовлекает почвенные частицы в воздушный поток и переносит их на различные расстояния от очага эрозии.
Таблица 8
Ежегодные потери азота от дефляции, кг/га
|
№ |
Системы земледелия |
Поля севооборота |
В целом за ротацию севооборота |
||||||
|
Чистый пар |
Озимая рожь |
Яровая пшеница |
Подсолнечник |
Ячмень |
Просо |
||||
|
1 |
Без удобрения |
0,5 |
0,25 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
1,95 |
|
|
2 |
Традиционная |
0,5 |
0,25 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
1,95 |
|
|
3 |
Альтернативная |
0,5 |
0,25 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
1,95 |
|
|
4 |
Экологическая |
0,5 |
0,25 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
1,95 |
Тяжелосуглинистые почвы.
Из таблицы 10 видно, что ежегодные потери азота от дефляции составляют 1,65 кг/га.
Инфильтрация - просачивание воды с земельной поверхности в почву и материнские породы.
Таблица 9
Ежегодные потери азота от инфильтрации, кг/га
|
№ |
Системы земледелия |
Поля севооборота |
В целом за ротацию севооборота |
||||||
|
Чистый пар |
Озимая рожь |
Яровая пшеница |
Подсолнечник |
Ячмень |
Просо |
||||
|
1 |
Без удобрения |
0,5 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
2,0 |
|
|
2 |
Традиционная |
0,5 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
2,0 |
|
|
3 |
Альтернативная |
0,5 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
2,0 |
|
|
4 |
Экологическая |
0,5 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
2,0 |
Из таблицы 11 видно, что ежегодные потери азота от инфильтрации составляют 2,0 кг/га. Денитрификация - разрушение группой почвенных и водных бактерий солей нитратов (HNO3), молекулярного азота (N2) и аммиака (NH3), приводящее к обеднению почвы.
Таблица 10
Ежегодные потери азота от денитрификации, кг/га
|
№ |
Системы земледелия |
Поля севооборота |
В целом за ротацию севооборота |
||||||
|
Чистый пар |
Озимая рожь |
Яровая пшеница |
Подсолнечник |
Ячмень |
Просо |
||||
|
1 |
Без удобрения |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
60 |
|
|
2 |
Традиционная |
10 |
4,5 |
10 |
6 |
10 |
10 |
50,5 |
|
|
3 |
Альтернативная |
10 |
10 |
1,25 |
10 |
1,25 |
1,25 |
33,75 |
|
|
4 |
Экологическая |
10 |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
32,5 |
Из таблицы 12 видно, что наименьшие ежегодные потери азота от денитрификации при экологической системе земледелия (32,5 кг/га), а наибольшие - без удобрений (60кг/га).
Таблица 11
Непродуктивные потери азота за ротацию севооборота, кг/га
|
№ |
Системы земледелия |
Поля севооборота |
В целом за ротацию севооборота |
||||||
|
Чистый пар |
Озимая рожь |
Яровая пшеница |
Подсолнечник |
Ячмень |
Просо |
||||
|
1 |
Без удобрения |
20,5 |
13,05 |
14,6 |
20,6 |
14,6 |
13,6 |
96,95 |
|
|
2 |
Традиционная |
20,5 |
7,55 |
14,6 |
16,6 |
14,6 |
13,6 |
87,45 |
|
|
3 |
Альтернативная |
20,5 |
13,05 |
5,85 |
20,6 |
5,85 |
4,85 |
70,7 |
|
|
4 |
Экологическая |
20,5 |
7,55 |
9,1 |
15,1 |
9,1 |
8,1 |
69,45 |
Из таблицы 13 видно, что наименьшие непродуктивные потери азота за ротацию севооборота составляют экологической системе земледелия - 69,45, а наибольшие - без удобрений - 96,95 кг/га.
4.6 Расчет системного критерия экологического равновесия продукционного процесса и средообразования
Оптимизация взаимосвязанных противоположных почвенных процессов минерализации и гумификации, составляющих сущность почвообразования - важнейшая задача экологического земледелия, успешное решение которой позволит контролировать и целенаправленно воздействовать на центральное экологическое равновесие, как в почвенном блоке, так и агроэкосистеме в целом. Именно сбалансированностью в почве процессов минерализации и гумификации органического вещества обуславливается, с одной стороны, урожайностью возделываемых культур, с другой - степенью воспроизводства почвенного плодородия, то есть формируется центральное экологическое равновесие в агроэкосистеме между продукционными и средообразующими процессами.
О сбалансированности минерализации и гумификации в почве, продукционного и средообразующего процессов в агроэкосистеме с достаточной степенью достоверности можно судить путем определения системного биохимического критерия устойчивости (Куст) как отношения азота (NВ) выноса урожаями культур севооборота к азоту (NА), аккумулированному в приросте гумуса. Системный критерий экологической устойчивости агроэкосистемы рассчитывается по формуле:
Куст = Nв/Nа или Nву/Nа
Таблица 12
Критерии устойчивости агроэкосистем при различных системах земледелия
|
№ |
Системы земледелия |
Вынос азота за ротацию, кг/га |
Вынос азота из удобрений, кг/га |
Аккумуляция азота в приросте гумуса, кг/га |
Критерии устойчивости агроэкосистем |
|
|
NB |
NBY |
NA |
NВ/NА |
|||
|
1 |
Без удобрения |
362,7 |
___ |
___ |
___ |
|
|
2 |
Традиционная |
417,1 |
35 |
___ |
___ |
|
|
3 |
Альтернативная |
485,4 |
42 |
----- |
----- |
|
|
4 |
Экологическая |
551,6 |
88 |
86,5 |
6,38 |
Из таблицы 12 видно, что критерий устойчивости агроэкосистемы при экологической системе земледелия составляет 6,38.
4.7 Расчет энергетической эффективности систем земледелия
Разработка энерго- и ресурсосберегающих технологий и систем земледелия - важнейшая составляющая экологизации сельскохозяйственного производства.
Энергия, накопленная в сельскохозяйственной продукции, оценивается в мегаджоулях (МДж) и учитывается в основной продукции и в общем урожае с учетом побочной продукции.
Таблица 13
Энергетическая оценка эффективности систем земледелия
|
№ |
Системы земледелия |
Общие энергозатраты, МДж |
Продуктивность за ротацию |
Энергозатраты на 1т зерновых единиц, МДж |
Коэффициент энергетической эффективности |
||
|
Зерновые единицы |
МДж |
||||||
|
1 |
Без удобрения |
16000 |
11,73 |
22287 |
1364 |
1,39 |
|
|
2 |
Традиционная |
8500 |
13,3 |
25270 |
639 |
2,97 |
|
|
3 |
Альтернативная |
10000 |
15,35 |
29165 |
651 |
2,92 |
|
|
4 |
Экологическая |
20200 |
17,38 |
33022 |
1162 |
1,63 |
Расчеты:
Для нахождения продуктивности, выраженных в МДж за ротацию:
Без удобрений: 11,73*1900= 22287 МДж;
В традиционной системе: 13,3*1900=25270 МДж;
В альтернативной системе: 15,35*1900=29165 МДж;
В экологической системе: 17,38*1900=33022 МДж.
Для нахождения энергозатрат на 1 т зерновых единиц:
Без удобрения: 16000/11,73=1364 МДж;
В традиционной системе: 8500/13,3=639 МДж;
В альтернативной системе: 10000/15,35=651 МДж;
В экологической системе: 20200/17,38=1162 МДж.
Для нахождения коэффициента энергетической эффективности:
Без удобрения: 22287/16000=1,39;
В традиционной системе: 25270/8500=2,97;
В альтернативной системе: 29165/10000=2,92;
В экологической системе: 33022/20200=1,63.
Из таблицы 15 видно, что наименьший коэффициент энергетической эффективности при системе без удобрений (1,39) и экологической системе земледелия (1,63), а наибольший - при традиционной системе (2,97).
Заключение
В хозяйстве Калининского района имеется шестипольный полевой севооборот. Применялись следующие виды минеральных удобрений: азотные, фосфорные и калийные, а также органические - навоз, и запахивали солому.
Наибольший прирост урожайности за всю ротацию севооборота культур наблюдается в экологической системе земледелия и составляет 5,65 т/га по сравнению с системой земледелия без удобрений. Это объясняется тем, что при грамотном внесением удобрений как органических, так и минеральных урожайность повышается.
Прирост гумуса наблюдается только при экологической системе земледелия и составляет 1,73 т/га. Это также объясняется грамотным внесением органических и минеральных удобрений. В связи с приростом гумуса увеличивается и биоутилизация азота.
При всех системах земледелия наблюдаются потери азота. Потери азота при водной эрозии составляют 23,5 кг/га, при дефляции - 1,95 кг/га, при инфильтрации - 2,0 кг/га, при денитрификации: без удобрений - 60 кг/га, традиционная - 50,5 кг/га, альтернативная - 33,75 и традиционная системы - 32,5 кг/га.
Критерий устойчивости агроэкосистемы при экологической системе земледелия составляет 6,38.
Наименьший коэффициент энергетической эффективности наблюдается при системе без удобрений (1,39) и при экологической системе земледелия (1,63), а наибольший - при традиционной системе (2,97).
Список используемой литературы
1. Агроклиматический справочник по Саратовской области - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1958.
2. Данилова, С.А. Агроэкология - учеб. пособие для студентов ВУЗов / С.А. Данилова, С.А. Плешаков, А.Л. Пономарева, Е.А. Литвинов, Ю.М. Мохонько, О.В. Ульянова, С.И. Калмыков, Г.И. Караваева, А.М. Косачев, В.Ф. Рябошкапов, В.С. Садомцев - Саратов.: изд-во Латанова В. П, 2005.
3. Кауричев, И.С. Почвоведение: учеб. пособие для студентов ВУЗов / И.С. Кауричев, Л.Н. Александров, Н.П. Панов; под общ. ред. И.С. Кауричева - М.: Колос, 1982. - 496 с.
4. Минеев, В.Г. Агрохимия - учеб. пособие для студентов ВУЗов / В.Н. Минеев - 2-ое изд. перераб. и доп. - М.: МГУ и КолосС, 2004. - 720 с.
5. Минеев, В.Г. Агрохимия и биосфера - М.: Колос, 1984.
6. Посыпанов, Г.С. Растениеводство: учеб. пособие для студентов ВУЗов. - М.: КолосС, 2006. - 612 с.
7. Система ведения агропромышленного производства Саратовской области. - Саратов: Изд-во "Детская литература", 1998. - 321 с.
8. Уразаев, Н.А. Сельскохозяйственная экология: учеб. пособие для студентов ВУЗов / Н.А. Уразаев, А.А. Вакулин, А.В. Никитин - 2-ое изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 2000.
9. Усов, Н.И. Почвы Саратовской области. Часть I. Правобережье. ОГИЗ. - Саратовское областное издательство, 1948.
10. Черников, В.А. Агроэкология - учеб. пособие для студентов ВУЗов / В.А. Черников, Р.М. Алексахин, А.В. Голубев; под общ. ред.В.А. Черникова, А.И. Чекереса - М.: Колос, 2000. - 536 с.
Приложения
Приложение 1
Вынос питательных веществ на 1 ц основной и соответствующее количество побочной продукции
|
Культура |
N |
Р2О5 |
К2О |
|
|
Озимая рожь |
2,60 |
1, 20 |
2,9 |
|
|
Ячмень |
3,0 |
1,10 |
2,70 |
|
|
Просо |
3,30 |
1,02 |
3,26 |
|
|
Овес |
3,10 |
1,30 |
2,60 |
|
|
Кострец безостый |
3,56 |
1,05 |
1,60 |
Приложение 2
Объемная масса пахотного слоя почв
|
Тип, подтип почвы |
Глубина пахотного горизонта, см |
Объемная масса, г/см3 |
|
|
Темно-каштановая |
0-28 |
1,23 |
|
|
Чернозем выщелоченный |
0-30 |
1,05 |
|
|
Чернозем обыкновенный |
0-30 |
1,15 |
|
|
Чернозем южный |
0-28 |
1,21 |
|
|
Каштановая |
0-25 |
1,28 |
|
|
Светло-каштановая |
0-22 |
1,32 |
Приложение 3
Ежегодные потери азота от эрозии почвы, кг/га
|
Крутизна склона |
Культура |
Примерные величины потерь |
|
|
Менее 1 |
Пропашные Яровые зерновые и зернобобовые Озимые зерновые Многолетние травы |
5-10 3-5 2-3 0 |
|
|
1-2 |
Пропашные Яровые зерновые и зернобобовые Озимые зерновые Многолетние травы |
10-15 5-8 3-5 2-3 |
|
|
2-4 |
Пропашные Яровые зерновые и зернобобовые Озимые зерновые Многолетние травы |
15-30 8-15 5-10 3-5 |
Приложение 4
Минимальные параметры потерь азота от инфильтрации на ровном участке
|
Гранулометрический состав почвы |
Ежегодные потери азота в % от содержания минеральных форм в почве |
|
|
среднесуглинистая |
0,5-1,0 |
|
|
тяжелосуглинистая |
0-0,5 |
|
|
супесчаная |
2,0-4,0 |
|
|
песчаная |
5,0-8,0 |
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Биоэнергетическая оценка эффективности ресурсосберегающих технологий в системе земледелия для обеспечения повышения почвенного плодородия и развития экологически безопасных агроэкосистем. Формирование севооборотов, расчет урожайности и доз удобрений.
курсовая работа [50,9 K], добавлен 01.09.2010Характеристика интенсивных систем земледелия. Агротехнические методы борьбы с вредителями и болезнями. Особенности системы земледелия в хозяйстве ОПХ "Солянское". Фитосанитарное состояние полей и их оценка. Сущность биодинамической системы земледелия.
контрольная работа [55,2 K], добавлен 23.07.2015Исторический обзор развития систем земледелия. Основные элементы современных систем земледелия, направления их совершенствования. Охрана окружающей среды и получение экологически чистой продукции. Разработка плана освоения севооборотов СПК "Раница-агро".
дипломная работа [1,3 M], добавлен 20.01.2014Устойчивость к вредным организмам в агроэкосистемах по мере развития земледелия и селекции. Типы устойчивости растений к вредным организмам в агроэкосистемах. Методология систем земледелия. Приемы сохранения устойчивости сортов к вредным организмам.
реферат [22,4 K], добавлен 12.07.2010Основная задача в области земледелия - обеспечение прогрессивно возвращающего повышения плодородия почв. Система севооборотов, структура посевных площадей. Виды почвы и ее обработка. Характеристика засоренности полей, биологические особенности сорняков.
курсовая работа [39,5 K], добавлен 20.02.2012Внедрение современных научных разработок для природно-хозяйственных комплексов различного уровня. Концепция адаптивно-ландшафтного земледелия. Основные этапы освоения систем земледелия. Геоинформационная основа территории аграрно-промышленного комплекса.
реферат [460,0 K], добавлен 12.04.2016Роль гумуса в почвенном плодородии. Существующие методы борьбы с сорняками - агротехнические, механические, биологические. Почвозащитная обработка почвы. Основные законы земледелия. Значение совместного применения органических и минеральных удобрений.
контрольная работа [22,2 K], добавлен 26.05.2008Методы оценки ресурсов влаги в географических зонах. Сущность гидротермического коэффициента. Оценка различных культур как предшественников по зонам страны. Химическая и агробиологическая мелиорация почв. Системы земледелия Среднего и Нижнего Поволжья.
контрольная работа [31,0 K], добавлен 27.09.2009Особенности обработки почв и их сохранения. Законы земледелия и их использование. Значение совместного применения органических и минеральных удобрений. Сорные растения, меры борьбы с ними. Факторы жизни, влияющие на растения. Классификация севооборотов.
дипломная работа [424,2 K], добавлен 21.01.2014Анализ агроландшафтных и климатических условий хозяйства. Разработка системы удобрения, химической мелиорации и воспроизводства органического вещества почвы, а также обустройство естественных кормовых угодий. Составление плана освоения систем земледелия.
курсовая работа [140,8 K], добавлен 03.07.2011
