Диагностика состояния агроэкосистем Приазовской зоны Ростовской области

Чеботникова, Елена Андреевна

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Диагностика состояния агроэкосистем Приазовской зоны Ростовской области
ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Диагностика состояния агроэкосистем Приазовской зоны Ростовской области"

На правах рукописи

Чеботникова Елена Андреевна

ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ АГРОЭКОСИСТЕМ ПРИАЗОВСКОЙ ЗОНЫ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

06.01.03 — агропочвоведение, агрофизика 03.00.16 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

г. Саратов 2006

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет»

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Назаренко Ольга Георгиевна

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Медведев Иван Филиппович

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Мохонько Юлия Михайловна

Ведущая организация:

ФГОУ ВПО «Ростовский государственный университет»

Защита состоится 5 июля 2006 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.06 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410600, г. Саратов, Театральная пл., д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Автореферат разослан / 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Данилов А.Н.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основным целевым свойством ландшафта является экологический потенциал территории, который определяется биотическими и абиотическими компонентами. Функционирование агроландшафта и агроэко-систем во многом определяется степенью антропогенного воздействия на поч-венно-биологический комплекс. Почвы выступают в качестве связующего звена, регулятора и преобразователя различных вещественно-энергетических потоков, играют основную роль в стабилизации природной среды. Отсюда выте-каег первостепенное значение сохранения и поддержания саморегулирующихся свойств почв, напрямую зависящих от средостабилизирующих и средоразру-шающих элементов агроландшафта.

Соотношение средостабилизирующих и средоразрушающих элементов определяется структурой землепользования и структурой посевных площадей. Именно эти параметры использованы-при разработке методики оценки экологического состояния агроландшафтов на основе коэффициентов уровня естественности, выполненной на кафедре агроэкологии ДонГАУ (Удалов, Назаренко, 2003). Однако при ее создании использовались логические рассуждения, основанные на литературном материале. Возникла необходимость уточнения количественных характеристик используемых параметров, создания схемы расчета, применимой для любого уровня - агрофитоценоза, агроэкосистемы и агроландшафта.

Цель исследований. Разработать эффективную систему диагностики состояния агроэкосистем в среде антропогенного воздействия, основанную на использовании коэффициентов уровня естественности агроэкосистем и элементов агроландшафта.

Задачи, необходимые для достижения намеченной цели:

1.Оценил, существующие методики агроэкологической и почвенно-экологической оценки агроландшафтов.

2. Разработать теоретическую основу комплексной экологической оценки агроландшафтов с использованием коэффициентов уровня естественности (КУЕ), учитывающих противоэрозионные и почвосберегающие свойства агрофитоценозов.

3. На основе полевого экспериментального материала обосновать и откорректировать предложенные коэффициенты уровня естественности основных агроэкосистем.

4. Предложить схему расчета параметров коэффициента уровня естественности на примере агрофитоценозов озимой пшеницы и ярового ячменя.

5. Разработать программу расчета комплексной экологической оценки агроландшафтов и агроэкосистем с использованием коэффициентов уровня естественности на базе Microsoft Excel.

6. Выполнить практическую апробацию разработанной методики комплексной оценки экологического состояния агроландшафтов с использованием КУЕ на сельскохозяйственных предприятиях Ростовской области.

Научная новизна исследований. Впервые дано теоретическое обоснование расчета Коэффициента Уровня Естественности, даны определения и мето- . дика расчета параметров этого коэффициента: биометрических и энергетических показателей, коэффициента использования ФАР, продолжительности ве- .

гетационного периода, 100% покрытия почвы и скорости роста растений, как интегральных показателей агрофитоценоза; содержания и коэффициента выноса биогенных элементов агрофитоценозом; агрофизических и агрохимических характеристик почв агроэкосистем.

Разработана методика расчета КУЕ для агрофитоценоза на примере агроэкосистем озимой пшеницы и ярового ячменя. Созданы две программы для расчета коэффициентов уровня естественности и комплексной экологической оценки агроландшафта на базе Microsoft Excel.

Практическая значимость работы. Методика комплексной экологической оценки агроландшафта может бьггь использована для проведения оценки стабильности состояния агроландшафтов при экологической паспортизации и экологической экспертизе проектов сельскохозяйственных предприятий. Позволяет объективно обозначить факторы дестабилизации агроэкологической ситуации в агроландшафте и выработать основные направления его оптимизации. Представляет собой систему из шести методик, основывается на доступных показателях состояния агроландшафта - структура землепользования, структура посевных площадей сельскохозяйственного предприятия и их коэффициентах уровня естественности.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Диагностика состояния агроэкосистем в среде антропогенного воздействия основана на анализе показателей структуры землепользования, структуры посевных площадей сельскохозяйственного предприятия и их коэффициентов уровня естественности.

2. Коэффициент уровня естественности - сложный интегральный показатель, учитывающий биометрические характеристики (продуктивность, долю изымаемой продукции, длину вегетационного периода, динамику общего почвенного покрытия), противоэрозионные и почвосберегающие свойства сельскохозяйственных культур.

3. Противоэрозионные и почвосберегающие свойства сельскохозяйственных культур определяются агрегатным составом, коэффициентом структурности, количеством водопрочных агрегатов, содержанием гумуса, питательных элементов в почвах, содержанием и выносом биогенных элементов в агрофитоценозах.

4. Интегральным показателем при расчете КУЕ на уровне агроценозов озимой пшеницы и ярового ячменя является урожайность. Уравнение регрессии для озимой пшеницы -Rx = 0,49+0,008(Х-47,88), для ярового ячменя Rx = 0,36+0,008(Х - 37,05).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены на Международных научных конференциях РГУ (Ростов-на-Дону в 20042005 гг.), ВГАУ (Воронеж, 2004 г.), ПГСХА (Пенза, 2005 г.); Всероссийской научно-производственной конференции, РИПКА, Новочеркасск, 2005 году; Ежегодных молодежных научных конференциях ДонГАУ, п. Персиановский в 2003,2004 годах..

Публикация результатов исследований. Результаты исследований опубликованы в 11 печатных работах.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав и выводов. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, включает 17 рисунков, 50 таблиц и 24 приложения. Список литературы включает 135 источников, из которых 12 — иностранных.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА АГРОЛАНДШАФТА И МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ

В разделе дан литературный обзор, характеризующий понятия агроланд-шафта и его свойств, биоэнергетический потенциал (БЭП). Проведен подробный анализ существующих методик оценок БЭП, агроэкологической и почвенно-экологической оценки агроландшафтов. Практически все применяемые методы ориентированы на определение прямых затрат энергии при расчетах эффективности: всего сельскохозяйственного производства; отдельной отрасли (Володин, Еремина, 1991); технологий приемов и процессов некоторых элементов системы земледелия, удобрений (Дашкова,1991); севооборотов (Коринец, 1992). Расчет ведется не только с учетом продукции, но и с позиций влияния их на почвенное плодородие (Булаткин,1987; Володин, Еремина, Федорчен-ко,2000; Медведев, Шешкин,1991; Панус,1983).

На кафедре агроэкологии ДонГАУ предложена оригинальная методика диагностики состояния агроландшафта, основанная на сравнении с эталоном, которым может служить природный ландшафт со структурой биоэнергетического потенциала территории, позволяющей максимально реализовать экологическую емкость. Основой сравнения является коэффициент уровня естественности.

Коэффициент уровня естественности - величина, отражающая долю экологических функций, которые выполняет агроэкосистема, заменившая природную экосистему (Удалов, Назаренко, 2003).

В диссертационной работе углублено теоретическое обоснование КУЕ и на основе полевого экспериментального материала предложен метод количественного расчета этого показателя для агрофитоценозов и агроландшафтов с разной антропогенной нагрузкой.

2. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследования являются агроландшафты (агроэкосистемы) территории Приазовской природно-хозяйственной зоны Ростовской области, которые представлены: 1) эталонным целинным участком травянистой степной растительности — разнотравно-дерновиннозлаковая степь — сохранённым в заповеднике «Персиановская степь»; 2) учебно-опытным хозяйством «Донское»; 3) СПК Племзавод «Россия». Преобладающий тип почв — чернозем обыкновенный теплый кратковременно промерзающий карбонатный среднемощный среднегу-мусный тяжелосуглинистый на лессовидных суглинках. Для отдельно взятых разрезов характеристика представлена в таблице 1.

Полевой экспериментальный материал собирался за период 2003-2005 гг. -в учхозе «Донское» и 2004-2005 гг. - в СПК «Россия». Биометрические исследования проводились в четырехкратной повторности по предшественникам: озимая пшеница по многолетним травам, пару, гороху, кукурузе на силос, озимой пшенице; яровой ячмень по кукурузе на силос, озимой пшенице, подсолнечнику, ячменю. Биологическую продуктивность посевов определяли методом взятия растительных образцов в фазу восковой спелости и сбором опада. Корневые системы анализировалась методом взятия монолитов по Н.Б. Станкову

(1964). Корневые выделения и опад рассчитывались по рекомендациям М.М. Умарова (1986), Н.И. Базилевич и Л.Е. Родина (1965).

1. Физико-химическая характеристика чернозема обыкновенного карбонатного исследуемых агроландшафтов

Агроландшафт Гумус, % о. а! <1 Обменные основания, мг-экв/100 г о^ (5 о Ч» £

« а Са м*" N3* £ ©

Учхоз "Донское" (пашня) 3,9 7,2 3,2 32,8 29 4 0,1 1,1 53,1 32,4

Заповедник (целина) 6,3 7,0 1,6 22,8 31 4,5 0,1 0,1 48,1 28,6

СПК "Россия" (пашня) 3,7 7,2 1,9 28,2 30 4,5 0,1 0,9 52,4 31,8

Эталонные показатели биопродуктивности и энергии самоорганизации рассчитаны на кафедре агроэкологии и физиологии растений на основе теоретических обоснований Ю. Одума (1975). Агрофизические исследования почвенных образцов - агрегатный (структурный) состав почвы методом Н.И. Савинова; устойчивость почвенных агрегатов методом П.И. Андрианова. Агрохимические исследования - содержание гумуса по методу И.В. Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91); содержание подвижных форм калия (К20) и фосфора (Р2О5) по методу Б.П. Мачигина в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26205-84; нитратного азота при помощи ионоселективного электрода (ГОСТ 26961-86) и аммиачного азота (ГОСТ 26489-85).

Определение экологических коэффициентов по результатам биометрических, агрофизических и агрохимических исследований основных сельскохозяйственных культур и сравнение их со стандартом (заповедник «Персиановская степь»).

3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТОВ УРОВНЯ ЕСТЕСГВЕННОСГИАГРОФИТОЦЕНОЗОВ

В разделе 3.1.1. охарактеризованы погодные условия 2002-2005 годов для роста и развития ярового ячменя и озимой пшеницы.

3.2. Обоснование расчета коэффициента уровня естественности.

Обоснована, созданная нами, единая структура необходимых показателей, используемых при расчете коэффициента уровня естественности для агрофито-ценоза: биометрические показатели, содержание и вынос биогенных элементов, агрофизические и агрохимические показатели почвенного плодородия. Схема расчета для них будет одинакова, приведем ее на примере биометрических показателей (табл. 2).

2. Критерии расчета и расчет КУЕ по биометрическим показателям фитоценоза

Критерии расчета Формула Показатели Примечания

1. Урожайность, т/га к У*Фд Уэтал Ку -коэффициент соответствия эталону по урожайности Уафц - урожайность агрофитоценоза Уэтал - урожайность эталона Показатель Ку для эталона - отрицательная величина, т.к. деление ценоза на структурные части условно и необходимо для сравнения агрофитоценоза с естественной экосистемой.

2. Побочная продукция, т/га Показатель Кп.п. для эталона не определяется, т.к. в его структуре побочной продукции нет.

3. Поверхностные остатки, т/га „ Мпх>. Кпю --- Мп.о.эт. Кп.о. - коэффициент соответствия эталону по массе поверхностных остатков АФЦ • . , Мп.о. - масса поверхностных остатков АФЦ Мп.о.эт. - масса поверхностных остатков эталона

4. Корни, т/га йс = Ш Мкзт. Кк. - коэффициент соответствия эталону по массе корней АФЦ Мп.о. - масса корней АФЦ Мп.о.эт. - масса корней эталона

5. Корневые выделения, т/га „ Мкл Ккя -- Мкязт. Кк. - коэффициент соответствия эталону по массе корневых выделений АФЦ Мп.о. - масса корневых выделений АФЦ Мп.о.эт. - масса корневых выделений эталона Величина корневых выделений за период вегетации составляет треть от биомассы растений и имеет важное значение в снабжении растений готовыми питательными элементами в период вегетации.

6. Продуктивность, т/га Пфц = £Уафц+Мил.+Мпо.+Мк. + Мк.в. Кпр.= Пафц Пэт. Пафц - продуктивность агрофитоценоза (рассчитывается суммированием всех частей ценоза) Пэт. - продуктивность эталонного участка Кпр. - коэффициент соответствия эталону по продуктивности

7. Соотношение надземной и подземной частей фитоценоза (Сн/п) Сн1и = , 2_МклМк&. Си 1 п.эт. Сн/п - соотношение надземной части фитоценоза подземной Кн/п - коэффициент соответствия эталону по соотношению частей фитоценоза

7. Энергоемкость, ГДж/га £фц=Уафц*Еу+Мпп. *Еп.п. +Мп.о. *Епо. +Мк*Ек+Мк.в. *Ек.е. ^Еафц Еэт. Кэ - коэффициент соответствия эталону по энергоемкости фитоценоза; Ефц - энергоемкость фитоценоза Е - количество энергии (в 1 кг сух.в-ва, ГДж) - табличная величина

Продолжение таблицы 2

8. Е выноса, % Ев.эт Еафц _ Уэт *Еу + Мгьо.эт * Упо. + Мкзт. * Екзт Ев.эт -- Еэт Кв - коэффициент соответствия эталону по выносу энергии; Ев - энергия выноса фитоценоза. Для агрофитоценоза - только урожай; для эталона -вся надземная масса и масса корней (за исключением корневых выделений в случае изъятия ценоза).

9. Б фар афц, % Ефар.эт Ефарг Кфар - коэффициент соответствия эталону по использованию ФАР агрофишценозом я эталоном. Ефар(афц; эт) - энергия, усвоенная АФЦ и эталоном. Ефар - количество ФАР, поступающей на 1 га за период вегетации эталонного участка и агрофитоценоза.

10. Вынос Е фар, % Кефар=Евфарлфц-,ЕвафЦ = Уафч'Еу Евфар.эт Ефар „ , Уэт *Еу + Мпозт * Уп.о. + Мк.эт. * Екзт Евфар.эт =--- Ефар

И. Длина вегетационного периода (ДВПфц), дней Кдт^ВПофц ДВПэт ДВП для эталонного участка 198-200 дней (начало апреля - середина октября - срок перехода ^С воздуха через +5°С); ДВП для озимой пшеницы 136-140 дней (посев - 5-15 сентября, прекращение осенней вегетации - конец оюября, возобновление вегетации -первая декада апреля, восковая спелость -первая декада июля); ДВП для ярового ячменя 70-73 дня (посев 7-10 апреля; всходы 20 - 21 апреля, начало вегетации; конец молочной спелости, осветление посева 1 июля)

12. Период 100% почвенного покрытия (П100), дней шоо=я,00а^ тООэт. 100% покрытие эталонного участка практически на всем протяжении года (это связано с тем, что на целинном участке постоянно происходит опад вегетативной массы в период активной вегетации, а в период покоя сохраняются накопленная отмершая масса растений, включая степной войлок). 100% покрьггие озимой пшеницы наступает в фенологической фазе выход а в трубку - начала цветения, гонец апреля-началомая,следовательно, длительность 60-63 для.. Наступление 100% покрытия ярового ячменя • конец мая - начало июня, следовательно, 25-30 дней.

13. Скорость роста, г/см2/сутки к,р.- пф1< ДВПфч Кс.р. - коэффициент соответствия эталону по скорости роста, ДВП фц - длина вегетационного периода АФЦ или эталонного участка.

КСЭ КСЭ - коэффициент соответствия эталону по биометрическим показателям рассчитывается как среднее значение всех перечисленных коэффициентов

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.3. Биометрические показатели фитоценозов

Определение среднего значения максимальной продуктивности степного эталонного участка за 2003 — 2005гг. показало, что наземная биомасса составляет 487,4 г/смг или 390 г/см2 сухого вещества. Основные показатели эталона представлены в таблице 3.

3. Структура эталонного ценоза заповедника «Персиановская степь»

Биометрические показатели Надземная часть Подземная часть

основная побочная поверхно- корни корневые

продукция продукция стные остатки выделения

Масса, т/га 2,57 - 1,33 7,80 3,86

Продуктивность, т/га ■ 15,56

Энергоемкость частей, ГДж/га 48,5 | 24,98 141,41 70,00

Энергоемкость всего, ГДж/га 284,89

Энергия выноса, % 17,02 | 8,77 49,64

Энергия выноса всего, % 75,43

НадзУподз. 0,33

Отличие эталонного ценоза от агрофитоценоза в том, что деление на урожай и поверхностные остатки гипотетично. Что касается структуры подземной массы, то они одинаковы: корни и корневые выделений.

При расчёте коэффициента использования энергии ФАР эталонного участка, за вегетационный период берётся промежуток от 1 апреля до середины июля.

Сумма ФАР эталонного участка за время формирования максимальной биомассы 11130 ГДж/га.

. КФАР „олноо= (284,89/11130) * 100 = 2,57%

Кфар кор». = (70,00/11130) * 100 = 0,57%

Кфдрубяр. частя = (214,89/11130) * 100 = 2,0%

Скорость роста выражается в граммах сухого вещества, образовывающегося на 1м2 фитоценоза за сутки. Скорость роста эталонного участка 14,68г/м2/сутки.

Биометрические показатели фитоценозов озимой пшеницы и ярового ячменя. Величина всех структурных частей агрофитоценоза значительно превышает показатели эталонного участка, за исключением массы корней. Это связано с особенностью функционирования агрофитоценоза, когда рост его направлен на формирование биомассы урожайной части, что подтверждается соотношением надземной и подземной частей агрофитоценоза - от 1,01 (озимая пшеница по кукурузе учхоза «Донское») до 1,47 (озимая пшеница по многолетним травам СПК «Россия», табл. 4).

Агрофитоценоз ярового ячменя за годы исследования, в силу особенностей погодных условий, высокой продуктивности не дал, только в учхозе «Донское» по кукурузе величина ее превысила эталонные показатели. Однако масса основной продукции ярового ячменя остается выше эталона (табл. 3-4).

4. Показатели продуктивности агрофитоценозов озимой пшеницы и яро_вого ячменя после различных предшественников_

Предшественник Масса основной продукции, т/га Масса надземной часта, т/га Корневых остатков, т/га Соотношение надаЛгода

Учхоз (2003-2005 гг.) СПК (2004-2005 гг.) Учхоз СПК Учхоз СПК Учхоз СПК

озимая пшеница

мн.травы 7,80 4,82 13,00 7,78 15,21 8,55 1,37 1,47

пар 6,83 4,47 1105 6,25 13,75 8,28 1,30 1,29

горох 5,48 4,16 8,55 5,97 10,01 8,02 1,40 1,26

кук/силос 4,02 3,50 5,38 5,19 9,33 6,92 1,01 1Д6

оз.пшен. 3,49 3,30 4,74 4,57 7,46 6,50 1,10 1,21

*HCPi 05 U1 0.94

*НСР2 05 Ц9-

яровой ячмень

ячмень 3,29 - 3,46 - 4,60 - 1,47 -

оз.пшен. 3,94 3,61 4,45 2,80 5,41 4,26 1,55 1,50

подсоли. 3,73 3,03 4,29 2,58 6,26 4,05 1,28 1,39

кукуруза 4,32 4,02 4,50 3,69 7,21 6,45 1,22 1,20

«НСР, 05 0,62 Ofi 9

*НСР2 05 а, 26

♦HCPi - НСР урожайности по предшественникам;

*НСР2 - НСР урожайности по хозяйствам

Энергоемкость ценоза не превышает эталонные показатели ни по одному предшественнику, ни в одном из хозяйств. Интересной особенностью ярового ячменя является увеличение доли выноса урожая с полей по сравнению с озимой пшеницей — от 28,1% в учхозе до 36,1% в СПК. Это связано с величиной побочной продукции — в большинстве случаев она ниже величины урожайности, особенно в СПК «Россия».

Энергетические показатели и коэффициент использования ФАР агро-фитоценозом озимой пшеницы и ярового ячменя. Приход ФАР (ГДж/га/месяц) в Приазовской природно-хозяйственной зоне Ростовской области за период вегетации озимой пшеницы составляет 11634 ГДж/га (11634000 МДж/га).

Величина коэффициента использования ФАР агрофитоценозом КФАР АФ|( озимой пшеницы от 2,06% до 4,71% в учхозе и 1,89%-2,76% в СПК.

Энергия ФАР агрофитоценоза ярового ячменя за период вегетации составляет 8090 ГДж/га.

Коэффициент использования ФАР (КФАР АФц) по большинству предшественников учхоза «Донское» (кукуруза, подсолнечник, озимая пшеница) выше эталонного, лишь ячмень как предшественник имеет низкие потенциальные возможности (Кфарафц ячменя —2,14% против КФдр афц эталона— 2,57%),

Что касается территории выращивания ярового ячменя в СПК «Россия» - то Кфлр афц лишь по кукурузе выше эталонного и составляет 2,69%, остальные значительно ниже.

Продолжительность вегетационного периода, 100% покрытия и скорость роста как интеграционные показатели агрофитоценозов. Продолжи-

тельность вегетационного периода озимой пшеницы составляет 136-140 дней. Длительность периода 100% покрытия доится 60-63 дня.

Скорость роста дает возможность ценить противоэрозионные и почвосбсрегаю-щие свойства агрофитоценоза, т.е. с увеличением биомассы растений наступает 100% покрытие почвенного покрова.

Скорость роста по основным предшественникам в учхозе «Донское» (многолетие травы - 26,48 г/м5/сутки, пар - 23,26 г/м2/сутки, горох -17,42 г/м^сутки) выше скорости роста эталонного участка (14,7 г/м2/сутки), и лишь по кукурузе на силос и озимой пшенице скорость роста ниже: 13,48 и 11,21 г/м^сутки. В СПК «Россия» выше эталонного значения скорость роста лишь по такому предшественнику, как многолетие травы (15,55 г/м^/сутки). По остальным предшественникам скорость роста значительно меньше (10,27-13,97 г/м'/сутки) скорости роста эталона (14,68 г/м2/сутки).

Период вегетации ярового ячменя составляет 70-73 дня. Наступление 100% покрытия - конец мая — начало июня и длится 25-30 дней.

Скорость роста агрофитоценоза в учхозе «Донское» по всем предшественникам значительно выше эталонного участка заповедника (16,2-22,3 г/м2/сутки против 14,68 г/м2/сутки эталона).

4. ЭКОЛОГО-ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ АГРОЛАНДШАФТА 4.1. Расчет КСЭ по результатам биометрических показателей

Основные критерии расчета коэффициентов соответствия эталону (КСЭ) и механизм расчета подробно рассматривался выше.

Результаты биометрических исследований свидетельствуют о высоких потенциальных возможностях агрофитоценоза озимой пшеницы учхоза «Донское» (рис.1).

Рис. 1. Коэффициент соответствия эталону агрофитоценоза озимой пшеницы по предшественникам и по хозяйствам

Величина коэффициента по таким предшественникам как многолетние травы выше 1, а по пару приближаются к 1. Эта величина - лишь один из показателей соответствия агрофитоценоза естественной экосистеме, свидетельст-

вующий о том, что эти предшественники создают наиболее оптимальные условия для рост и развития культуры озимой пшеницы в учхозе «Донское». Но вымоды о конечном значении коэффициента соответствия эталону можно делан. только после анализа всех показателей - содержания и выноса биогенных элементов, агрофизических и агрохимических характеристик почвенного плодородии.

Различие и значениях коэффициента соответствия для представленных сельскохозяйственных предприятий обусловлены, в первую очередь, величинами продуктивности.

Коэффициенты соответствия эталону агрофитоценоза ярового ячменя по биометрическим показателям значительно ниже коэффициентов для озимой пшеницы. Значения выше 0,5 свидетельствуют о наличии средостабилизирую-пцих свойств агрофитоценоза (рис. 2).

учхоз "Донское" СПК "Россия"

Хозяйства

Рис. 2. Коэффициенты соответствия эталону агрофитоценоза ярового ячменя по предшественникам и по хозяйствам

Полученные коэффициенты для ярового ячменя учхоза «Донское» и СПК «Россия» практически не отличаются друг от друга и имеют одни и те же закономерности распределения значений. Основное влияние на них оказывает величина продуктивности.

4.2. Расчет КСЭ но содержанию и выносу биогенных элементов

фитоценозом

Агрофитоценозы, в отличие от природных травянистых экосистем, не имеют замкнутого круговорота биогенов. Величина содержания и выноса при этом напрямую зависит от продуктивности агрофитоценоза и уровня почвенного плодородия.

Для сравнения роли различных агрофитоценозов в выносе вовлеченных в круговорот биогенных элементов необходимо рассчитать относительный пока-

затель, отражающий долю изымаемого их количества к общей массе биогенов, содержащихся в растительной массе агрофитоценозов. В таблице 5 представлен механизм расчета этих показателей на примере эталонного участка.

5. Содержание и коэффициент выноса основных биогенных элементов в

естественной экосистеме

Масса, ц/га Урожайность, к/га Содержание в 1 ц, кг Содержание в массе с 1 га, кг

N РзО$ к2о N Р2О5 к2о

Урожай 25,74 2,6 0,65 1,5 66,9 16,7 38,6

Пов.ост. 13,26 2,6 0,65 1,5 34,5 8,6 19,9

Корни 78,00 1.8 0,4 0,9 140.4 31,2 70,2

К.выдел. 38,61 1,8 0,4 0,9 69,5 15,4 34,7

ВСЕГО 155,61 311,3 72,0 163,4

КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЫНОСА Км КР Кк * -0,777 -0,785 -0,787

*К„= ЯСк ур+Сл. пов.ост.+С к ком1Ей/ВСЕГО„=66,9+34,5+140,4/311,3=0,777 КР= 2Ср ур+С.р. новосг.+С р ,сорнкй/ВСЕГОр=16,7+8,6+31,2/72,0=0,785 Кк=2Скур+Скпов.ост.+Сккорней/ВСЕГОк=38,6+19,9+70,2/163,4=0,787

Преобладающее содержание всех биогенных элементов сосредоточено в корнях - 43-45 %. Примерно половина от этой массы приходится на корневые выделения и вегетативную массу, и лишь 11-12 % биогенов содержится в поверхностных остатках.

Вынос из естественной экосистемы возможен только при ее изъятии - это гипотетическая величина, следовательно, коэффициент соответствия эталону по этому показателю берется с отрицательным знаком.

Содержание в озимой пшенице основных биогенных элементов азота и фосфора сосредоточено главным образом в урожае. Калия больше в побочной продукции, корнях и корневых выделениях.

Содержание азота в частях агрофитоценоза озимой пшеницы по разным предшественникам составляет от 193,1 кг/га до 461,6 кг/га. При этом практически половина накапливается в урожае. Коэффициент выноса варьирует от 45,2 до 49,4 %.

Величина фосфора в урожае составляет 50-60 % по сравнению с другими частями агрофитоценоза. Коэффициент выноса его 55,8-58,7 %. Сохраняется и прямая зависимость от предшественника.

Наибольшее содержание калия наблюдается не в урожае, а в надземной (побочной продукции и поверхностных остатках), а так же подземной (корнях и корневых выделениях) частях, поэтому и коэффициент выноса снизился до 14,4-15,9 %. Коэффициент соответствия эталону для показателя содержания и выноса основных элементов питания озимой пшеницей находится в пределах от (-0,02) до 0,45.

Коэффициенты выноса азота и фосфора озимой пшеницей и яровым ячменем практически одинаковы. В то же время вынос калия яровым ячменем в два раза больше. Это связано' с максимальным его содержанием в надземной вегетативной массе, как раз той части, которая обычно с поля изымается. Соотвст-

стоеипо, коэффициент выноса азота колеблется в пределах 43,8-52,8 %, фосфора -51,3-60,3 %, калия - 25,2-33,0 %

4.3. Расчет КСЭ по агрофизическим свойствам почв

Влияние культур на сложение и структурное состояние почв связано с биологическими особенностями самих растений (развитие корневых систем, их уплотняющая способность, корневые выделения, поступление растительных остатков и их химический состав). Агрофизические исследования почв под основными сельскохозяйственными культурами и эталонным участком заповедника «Персиановская степь» ставили перед собой цель определить, являются ли эти показатели индикационными при расчете коэффициентов уровня естественности.

Наиболее благоприятно влияют на агрофизические свойства почв растения с хорошо развитой корневой системой, высокой продуктивностью и проективным покрытием поверхности (Кирюшин, 1996). Такими условиями обладает естественная экосистема (эталонный участок заповедника «Персиановская степь»).

За все годы исследований, агрофизическое состояние почв эталонного участка изменилось незначительно. Сумма агрономически ценных агрегатов 10-0,25 мм превышает 80 %, что свидетельствует об отличном структурном состоянии почвенного покрова. Количество агрегатов менее 1 мм (33,7-35,1 %) подтверждает устойчивость ночи к ветровой эрозии. Высокий процент агрегатов размером 3-0,25 мм более 40 % характеризует наилучшие водно-воздушные свойства почв степной зоны.

Величина водопрочных агрегатов эталона колеблется в пределах 84,07-84,6 %. По шкале И.В. Кузнецовой (1990) - это отличная водопрочность, устойчивость и плотность сложения структуры почв заповедника. Эти характеристики почв взяты за эталон, по которому и сравниваются почвы под основными сельскохозяйственными культурами — озимой пшеницей и яровым ячменем.

В почве за все годы исследований озимой пшеницы, независимо от предшественника, наиболее стабильно распределялись фракции размером 10-0,25 мм - значения находятся в пределах от 60,1 до 67,3 %, наименее однородна фракция < 0,25 мм. Содержание частиц размером менее 1 мм изменялось от 22,9 до 39,1 %, что еввдегельствуст о ее устойчивости к ветровой эрозии (Ревут, 1972).

В таблице 6 представлены основные критерии расчета коэффициента соответствия эталону шрофитоценоза озимой пшеницы по агрофизическим характеристикам почв.

В производственных условиях независимо от предшественника ухудшается структурное состояние почв: увеличивается глыбистость и распыленность почв, снижаются агрономически ценные агрегаты по сравнению с целинным участком, что наглядно демонстрируется уменьшением коэффициентов структурности. Это онредеияегся величиной антропогенной нагрузки на агролавдшафт.

Содержание водопрочных агрегатов под озимой пшеницей было практически в равных пределах от 64,0 до 68,0 % под всеми предшественниками хозяйств, за исключением озимой пшеницы по озимой пшенице, где оно составляет 51,6 и 59,7 %. однако эти показатели ниже по сравнению с целиной (эталоном). Очевидно, это связано с различным поступлением растительных остатков (табл. 4) и с неравномерной степенью их минерализации в производственных условиях.

6. Критерии расчета КСЭ озимой пшеницы учхоза «Донское» и СПК «Россия»

Предшественники Агрегаты, % Коэф. Водопроч. КСЭ

- >10 мм 10-0,25 мм <0,25 мм 3-0,25 мм стр-ти асрсгаты, %

Мн. травы 21,12 67,15 11,73 34,50 2,04 65,18 0,253

со о gfl Пар 22,73 67,28 9,99 26,42 2,06 65,48 0,163

Горох 27,55 66,09 6,36 34,39 1,95 65,05 0,022

Кук/с 24,08 64,69 11,22 15,74 1,83 60,57 0,109

Оз.лшен 26,47 60,05 12,55 20,41 1,55 51,59 0,261

ЭТАЛОН 8,41 82,39 9,21 47,33 4,68 84,08

Мн.травы 22,48 66,44 10,16 18,09 2,01 68,00 0,143

« 1 R § Пар 20,38 66,53 13,10 40,98 1,99 66,03 0,314

Горох 19,64 66,18 14,18 34,36 1,96 65,63 0,322

Кук/с 22,59 65,91 11,50 32,35 1,93 64,53 0,054

Оз.пшен 26,82 61,19 12,00 18,76 1,70 59,70 0,204

Все эти различия в структурном состоянии почв оказали влияние на коэффициент соответствия эталону по агрофизическим показателям. Развитие физической деградации почв связано с наличием большого количества глыбистых агрегатов, поэтому КСЭ по этому показателю был взят с отрицательным знаком, что повлияло на общий разброс значений итогового коэффициента.

Все показатели агрофизических свойств почв под яровым ячменем по всем показателям ниже эталонных и показателей почв под озимой пшеницей. Сумма агрономически ценных агрегатов 10-0,25 мм превышает 60 % (табл.7).

7. Критерии расчета и расчет КСЭ ярового ячменя по предшественникам

Предшественники Агрегаты, % Коэф. строги Водопроч. агрегаты, % КСЭ

>10 мм 10-0,25 мм <0,25 мм 3-0,25 мм

Учхоз 1 «Донское» Кукуруза 24,10 65,82 10,09 39,35 1,93 65,98 0,176

Озлшеница 28,42 61,64 9,94 40,88 1,69 64,12 0,073

Подсолнечник 26,83 63,06 10,11 43,97 1,66 58,30 0,109

Ячмень 28,86 59,12 12,02 47,96 1,24 53,73 0,085

ЭТАЛОН 8,41 82,39 9,21 47,33 4,68 84,08

СПК «Россия» Кукуруза 22,32 66,% 10,71 41,52 2,03 64,00 0,232

Оз.пшеница 23,67 65,68 10,65 35,25 1,91 62,87 0,174

Подсолнечник 25,00 60,90 14,10 42,95 1,56 61,87. 0,212

Исключение составляет ячмень как предшественник, содержание агрономически ценных агрегатов под ним составляет 59,1 % (учхоз «Донское»).

Высокий процент агрегатов размером 3-0,25 мм - более 40 % - характеризует наилучшие водно-воздушные свойства почв степной зоны. Лишь по предшественникам кукуруза в учхозе «Донское» и озимая пшеница в СПК «Россия» значения содержание этих агрегатов ниже оптимальных — 39,4 и 35,3 %.

Количество фракций менее 1 мм (21,9-50,6 %) свидетельствует об устойчивости к ветровой эрозии. Наличие их в почве выше 50,0 % свидетельствуют об опасности развития ветровой эрозии. В СПК «Россия» по предшественнику подсолнечнику количество агрегатов менее 1 мм составляет 50,6 %, что усиливает предрасположенность к ветровой эрозии.

Полученные значения КСЭ ярового ячменя по агрофизическим свойствам почв аналогичны и зависят от количества агрегатов >10 мм и взяты с отрицательным знаком.

4.4. Расчет КСЭ по агрохимическим характеристикам почвенного

плодородия

Плодородие почв - интегральная экологическая функция почв, обеспечивающая формирование биомассы растений, имеющая относительный, нединамичный характер, и обусловленная взаимодействием различных свойств и функций. Органическое вещество почв в большой мере определяет пищевой режим почв, оказывая на него прямое влияние как источник элементов питания и косвенное, обусловленное действием органических веществ на физико-химические и водно-физические свойства ночв.

Агрохимическое обследование почв заповедника "Персиановская степь", как и почв учхоза «Донского» и СПК «Россия» проводилось ежегодно одномоментно перед уборкой урожая озимой пшеницы и ярового ячменя (начало июля) в трехкратной повторности на содержание гумуса, калия, фосфора, аммиачного и нитратного азота.

По общепринятой классификации содержания гумуса черноземов, почвы заповедного участка относятся к V классу (очень высокое содержание) обеспеченности. По классификации содержания в почве подвижных форм фосфора (Р2О5), почвы эталонного участка относятся к III классу обеспеченности — со средним его содержанием. Кроме того, почвы естественной травянистой растительности по содержанию в них обменных форм калия, нитратного и аммиачного азота относятся к III (среднему) классу обеспеченности (табл. 8).

В почвах под озимой пшеницей учхоза «Донское» содержание |умуса колеблется от 3,3 до 4,2 % и 3,5-5,1 % в СПК «Россия».

Содержание калия - в пределах 329-373 мг/кг в учхозе «Донское» и 280350 мг/кг в СПК «Россия».

В Учхозе «Донское» поля под озимой пшеницей по многолетним травам и гороху имеют: III (средний) и IV (повышенное содержание) класс обеспеченности почв подвижными формами фосфора. Почвы СПК «Россия» низко обеспечены (озимая пшеница по пару и гороху) и средне обеспечены (по многолетним травам, кукурузе и озимой пшенице) этим элементом (табл.8).

Все почвы учхоза «Донское» и СПК «Россия» со средним классом обеспеченности нитратной формой азота (8,1-15,0 мг/кг почвы). Обеспеченность почв аммиачной формой азота учхоза следующая: I класс (очень низкое содержание) обеспеченности почв под озимой пшеницей по кукурузе и озимой пшенице, II (с низким содержанием) класс обеспеченности - почвы по предшественникам многолетние травы и пар, III (средний) класс обеспеченности — по предшественнику гороху.

8. Критерии расчета КСЭ озимой пшеницы по предшественникам

Предшественники Гумус, % К20, мг/кг Р205, мг/кг N-N03, г/кг N-NH4, г/кг КСЭ

Л Мн.травы 4,1 370,7 29,6 12,3 35,2 1,13

8 S Пар 4,2 373,3 31,7 11,8 34,4 1,15

й g Горох 4,1 341,8 26,7 13,0 42,6 1,12

Кук/с 3,3 320,2 30,4 12,6 16,3 1,00

Оз.пшен 3,4 329,1 41,2 9,8 10,2 1,08

ЭТАЛОН 6,25 286,7 15,0 13,0 44,2

Мн.травы 4,4 341,7 19,3 12,3 23,3 0,93

_ i Пар 3,9 323,3 11,5 11,4 28,0 0,81

Горох 5,1 350,0 13,7 12,7 25,3 0,90

Кук/с 4,0 280,0 16,0 12,7 10,3 0,78

Оз.пшен 3,5 350,0 20,2 12,5 29,8 0,95

Зависимостей КСЭ от показателей агрохимической характеристики почв под озимой пшеницей нет.

Почвы учхоза «Донское» под яровым ячменем с низким (от 3,4 до 4,0 %) и средним (4,5 %) уровнем содержания гумуса. Все почвы СПК «Россия» с низким его содержанием - от 3,3 до 4,1 %.

Содержание калия в почвах учхоза «Донское» колеблется от 353 до 464 мг/кг- повышенное содержание и от 501 до 618 мг/кг- высокое содержание подвижных форм калия. В почвах СПК «Россия» - среднее содержание - 283 мг/кг и повышенное - 353-450 мг/кг (табл. 9).

Обеспеченность почв учхоза «Донское» фосфором неравномерна. Содержание его повышенное и очень высокое; почв СПК «Россия» - среднее, повышенное и высокое (соответственно 17,8 мг/кг; 35,8 мг/кг и 52,7 мг/кг).

Все почвы, подлежащие обследованию, имеют среднее содержание нитратных форм азота - от 9,2 мг/кг до 13,8 мг/кг и очень низкое содержание аммиачных форм азота (30 мг/кг) - таблица 9.

9. Критерии расчета и расчет КСЭ ярового ячменя учхоза «Донское» и СПК «Россия»

предшественники гумус, % К20, мг/кг Р205, мг/кг N-NO3, мг/кг N-NII4, мг/кг КСЭ

Учхоз «Дон-| ское» Кукуруза 4,5 618,9 79,6 13,5 7,7 1,88

Оз.пшен. 3,4 353,3 35,8 9,2 8,4 1,01

Подсоле. 4,0 501,5 43,0 10,2 9,2 1,25

Ячмень 3,5 464,8 63,7 10,4 21,5 1,54

ЭТАЛОН 6,25 15,0 286,7 13,0 44,2

СПК «Россия» Кукуруза 4,1 283,3 52,7 13,8 6,4 1,27

Оз.пшен. 3,3 450,0 35,8 10,2 3,9 1,07

Подсолн. 3,7 353,3 17,8 11,5 3,2 0,79

Никаких закономерностей распределения гумуса и основных биогенных элементов в почвах под яровым ячменем но предшественникам не обнаружено.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЛЯ РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТОВ УРОВНЯ ЕСТЕСТВЕННОСТИ АГРОФИТОЦЕНОЗА

На основании описанных результатов исследований эталонного участка заповедника «11ерсиановская степь» и основных сельскохозяйственных культур - озимой пшеницы и ярового ячменя создана программа определения коэффициента уровня естественности для этих культур на базе Microsoft Excel. Формула расчета КУК - среднее значение коэффициентов соответствия эталону по четырем рассмотренным параметрам.

В расчете коэффициентов уровня естественности исходили из линейной зависимости КУЁ от всех параметров. Чтобы проверить эту связь, проведено определение коэффициента корреляции между этими коэффициентами и основными параметрами (табл. 10). По итогам проведенного статистического анализа конечными параметрами дин расчета КУЕ озимой пшеницы и ярового ячменя являются: биометрические показатели; содержание и вынос биогенных элементов; агрофизические показатели.

10. Результаты статистической обработки основных параметров расчета КСЭ

1 Г* 1 tr** 1 tz*** 1 tos 1 toi

Озимая пшеница

Продуктивность, т/га; кфар афц, е афц, ГДж/га 0,98 12,74-12,96 6,50 2,31 3,36

Содержание биогенных элементов, кг/га 0,98 12,58-13,67 6,50

Агрегаты 10-0,25 мм 0,72 2,91 2,57

Коэффициент структурности 0,63 2,32 2,10

Водопрочные агрегаты более 0Д5 мм,% 0,59 2,08 1,92

Агрохимические показатели 0,28 0,81 0,81

Яровой ячмень

Продуктивность, т/га; КФЛр л<и;, %; е лфц, ГДж/га 0,98 9,84-10,31 5,14 2,57 4,03

Агрегаты 10-0,25 мм, % 0,78 2,79 2,34

Коэффициент структурности 0,77 2,70 2,28

водопрочные агрегаты более 0,25 мм,% 0,76 2,61 2,23

Содержание N. кг/га 0,94 6,11 3,89

Содержание Р2О5, кг/га 0,93 5,60 3,71

Содержание К20, кг/га 0,92 5,11 3,55

Агрохимические показатели 0,75 2,54 2,18

*г- коэффициент корреляции;

** 1г- критерий (Стыодснта) достоверности коэффициента корреляции; *** и - достоверность (но критерию Фишера) коэффициента корреляция.

Таким образом, тесная линейная корреляционная связь между коэффициентом соответствия эталону и показателями состояния агроэкосистем существует только для продуктивности и содержания биогенов. Из этих двух показателей более доступен показатель урожайности, поэтому он взят за основу для расчета уравнения регрессии (рис. 3).

а б

Рис. 3. Уравнение регрессии зависимости КУЕ от урожайности для озимой пшеницы (а) и ярового ячменя (б) агроландшафтов Приазовской зоны

Ростовской области

Итоговые значения коэффициентов уровня естественности агрофитоцено-зов представлены в таблице 11.

11. Общие коэффициенты уровня естественности озимой пшеницы

и ярового ячменя

Показатели Учхоз «Донское» СПК «Россия» Приазовская зона

КУЕ озимой пшеницы Мн.травы 0,75 0,50 0,62

Пар 0,66 0,49 0,58

Горох 0,50 0,47 0,49

Кукуруза 0,42 0,41 0,41

Оз.пшеница 0,36 0,36 0,36

КУЕ ярового ячменя Кукуруза 0,42 0,39 0,41

Оз.пшеница 0,38 0,33 0,36

Подсоли. 0,37 0,32 0,35

Ячмень 0,33 - 0,33

Таким образом, полученные коэффициенты уровня естественности несколько отличаются от ранее предложенных В.В. Удаловым (2003): для озимой пшеницы величина КУЕ составляла 0,3-0,5, по результатам проведенных исследований КУЕ уточнены по предшественникам и варьируют от 0,36-0,62. КУЕ ярового ячменя изменились в большей степени от 0,2-0,25 до 0,33-0,41.

Благодаря полученным уравнениям регрессии, зная урожайность озимой пшеницы и ярового ячменя в агроландш афтах Приазовской зоны Ростовской области можно рассчитать КУЕ агроэкосистемы и использовать его в расчетах комплексной экологической оценки аграландшафта. Программа расчета КУЕ агрофи-тоценоза реализована на базе Microsoft Excel.

6. ПРАКТИЧЕСКАЯ АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСЛЕДОВАНИЙ 6.1. Экологическая оценка структуры агроландшафта с использованием коэффициентов уровня естественности (КУЕ)

Основой оценки экологической ситуации в агрландшафте, согласно методике (Удалов, Назаренко, 2003), является доля условно-естественной части агроландшафта, которая складывается из КУЕ элементов агроландшафта: паш-нии, лугов, сенокосов, пастбищ, лесов, под водой, нарушенных земель, земель, занятых инфраструктурой. Шкала оценки представлена в таблице 12.

12. Шкала оценки экологической ситуации в агроландшафте на основе КУЕ

Доля условно-естественной части агроландшафта, % Экологическая ситуация

Более 70 Удовлетворительная

60-70 Напряженная

50-60 Критическая

40-50 Кризисная

Менее 40 Катастрофическая

Наиболее динамичным является коэффициент уровня естественности пашни, который рассчитывается исходя из КУЕ сельскохозяйственных культур на основе структуры посевных площадей. Он позволяет оценить экологическое значение пашни в структуре землепользования хозяйства от средоразрушающе-го до средоулучшающего. Чем выше коэффициент уровня естественности пашни, тем больше средостабилизирующих элементов находится в его составе.

Нами проводилась экологическая оценка на уровне хозяйства для учхоза «Донское», СПК «Россия», ФГУСП «Кадамовское» СКВО, ТнВ «Касьянов и К», ФГУП Племконзавод «Зимовниковский», СПК "Целинский".

Например, для ФГУСП «Кадамовское» СКВО Приазовской зоны доля условно-естественной части составляет 40,8 %, что определяет- ситуацию как кризисную, при этом КУЕ пашни составляет 0,34. Данный коэффициент свидетельствует об интенсивном использования пашни, сопровождающимся средними темпами разрушения природной среды и, прежде всего, почвы. Рекомендуется оптимизировать структуру посевных площадей (табл. 13).

13. Рекомендуемые изменения структуры посевных площадей

ФГУСП «Кадамовское»____

Структура посевных площадей Существующие Рекомендуемые Изменения, га

га % отпосева га % от посева

Площадь пашни 5031 100 5007 100 -24

В т.ч. пар 837 16,6 605,9 12,1 -231,1

оз.пшеница 1300 25,8 1115 22,3 -185

оз. ячмень 200 4,0 200 4,0 -

яр.ачмепь 820 16,3 820 16,3 -

зернобобовые - - 213,3 4,3 + 213,3

подсолпсчник 900 17,9 751,3 15,0 - 148,9

кукуруза па силос 309 6,1 365,5 7,3 +56,5

многолетние травы 200 4,0 490,6 9,8 +290,6

однолетние травы 300 6,0 225,3 4,5 -55,3

картофель 108 2,2 121,2 2,4 +13,2

овощи 57. 1.1 99,1 2,0 +42,1

При этом КУБ пашни изменится до 0,56. и повысится эффективность использования природно-ресурсного потенциала, что обеспечит для ФГУСП «Кадамовское» СКВО переход от кризисной к удовлетворительной экологической ситуации в агроландшафте.

Определение экологической ситуации с помощью расчета доли условно-естественной части агроландшафта, является одним из показателей Комплексной экологической оценки.

6.2. Программа расчета Комплексной экологической оценки

Методика комплексной экологической оценки структуры агроландшафта, включает определенные параметры, представленные на рисунке 4.

иьатЛ вывод об экологическом состоянии исследуемого агроландшафта

Рис. 4. Модуль расчета комплексной экологической оценки структуры землепользования

Для удобства пользования этой методикой была разработана программа на базе Microsoft Excel, рассчитанная на широкий круг пользователей от студентов (использование программы для обучения) и до любого заинтересованного человека.

При работе с ней вводятся: уровень расчета (хозяйство, район, зона, область), временной период и желательная форма расчета. Результат при этом будет выдан а виде сводной таблицы по группе коэффициентов за определенный промежуток времени.

На основании проведенной оценки выдаются рекомендации по улучшению экологической ситуации путем поэтапной оптимизации структуры посевных площадей и землепользования за определенный промежуток времени.

Данная методика комплексной экологической оценки позволяет специалисту aipoiiOMy, проведя оценку, сделать выводы об экологическом состоянии территории хозяйства и получить рекомендации по улучшению или преобразованию структуры агроландшафта, в том числе структуры посевных площадей. .

7. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АГРОЛАНДШАФТОВ

Биоэнергетический потенциал территории (БЭПТ) агроландшафта характеризуется количеством энергии фитомассы и органического вещества почвы агроэкосистем и экосистем агроландшафта (Володин, 2000).

Биоэнергетический потенциал агроэкосистем включает величины:

БЭПТ = (Зэф + Его) + (Еовп ± ДЕп), ГДж/га, где

БЭПТ - биоэнергетический потенциал территории агроландшафта: Зэф - запасы энергии общей фитомассы (надземной и подземной); Ею - ежегодный прирост энергии фитомассы;

Eomi - запасы энергии органического вещества почвы (энергопотенциал почвы):

:1:ДКи - прирост или убыль энергии органического вещества почвы.

По итогам определения биоэнергетического потенциала агроэкосистем озимой пшеницы, ярового ячменя и целинного эталонного участка заповедника «Нерсиановская степь» в Приазовской зоне Ростовской области получены следующие результаты. Наибольший энергопотенциал почвы наблюдается у эталонного участка (2880,63 ГДж/га), несмотря на более высокие запасы энергии общей фитомассы и ежегодного прироста энергии фитомассы озимой пшеницы по многолетним травам (434,44 и 143,37 ГДж/га), пару (385,65 и 127,26 ГДж/га) и гороху (321,37 и 106,05 ГДж/га); наименьший у ярового ячменя по озимой пшенице (1543,00 ГДж/га).

Прирост энергии органического вещества почв получен для эталонного участка (8,32 ГДж/га) и озимой пшеницы по многолетним травам (5,75 ГДж/га) и пару (3,24ГДжА-а). Максимальная убыль энергии органического вещества наблюдается в агроэкосистеме ярового ячменя по кукурузе на силос (-11,50 ГДж/га), минимальная в почвах под озимой пшеницей по кукурузе на силос (3,55 ГД>к/га). По величине БЭПТ исследованные arpo- и экосистемы образовали р;яд: "эталонный участок, озимая пшеница по гороху, многолетним травам и пару, яровой ячмень по кукурузе, озимая пшеница по кукурузе, яровой ячмень по подсолнечнику, озимая пшеница по озимой пшенице, яровой ячмень ячменю ■

и озимой пшенице. Определяющим показателем при этом является качество послеуборочных остатков предшественника, влияющих на процессы структу-рообразования почвенного покрова, азотфиксацию, превращение элементов питания и усиление биологических процессов в почве.

ВЫВОДЫ

1. Экологическое состояние агроландшафтов черноземов обыкновенных в процессе интенсивного использования подверглись существенным негативным изменениям: уменьшилось содержание гумуса (с 6,25 до 3,3%) и агрономически ценных агрегатов (с 15 до 20%), увеличилась глыбистость (в 2,5-3,5 раза) и распыленность почв (на 0,95 - 4,97 %).

2. Интенсификация земледелия требует разработки методов диагностики состояния агроэкосистем и мероприятий для экологической стабилизации агроландшафтов.

3. Диагностика состояния агроэкосистем в антропогенно-измененной среде должна базироваться на показателях доступных для использования и отражающих, как положительные, так и негативные процессы, происходящие в агроэко-системах при их использовании.

4. Показателем, характеризующим состояние агроэкосистем в антропогенно-измененной среде, является доля условно-естественной (средостабилизи-рующей) части агроландшафта (луга, сенокосы, пастбища, леса, под водой к т.д.), которая рассчитывается с использованием коэффициентов уровня естественности элементов агроландшафта.

5. Расчет коэффициента уровня естественности агрофитоценоза основывается на определении коэффициента соответствия агрофитоценоза эталону по следующим показателям: биометрические показатели фитоценоза, содержание и вынос биогенных элементов, агрофизические свойства почв.

Коэффициент соответствия эталону по биометрическим показателям составил для озимой пшеницы 1,074-0,621, что объясняется величиной основной продукции (3,3-7,8 т/га). Для ярового ячменя КСЭ 0,679-0,544 при урожайности 3,0-4,3 т/га.

По содержанию и выносу основных биогенных элементов коэффициента варьируют в пределах - 0,02-0,45, определяющим фактором для которых является количество выноса: азота фитоценозом озимой пшеницы 45,2-49,4%, ярового ячменя 43,8-52,8%; фосфора выносится озимой пшеницей 55,8-58,7%, яровым ячменем 51,3-60,3%; калия 14,4-15,9% и 25,2-33,0% соответственно (это связано с наибольшим его содержанием не в урожае, а надземной и подземной частях фитоценоза).

КСЭ по агрофизическим свойствам почв колеблется от 0,022 до 0,322 для озимой пшеницы и 0,073-0,232 для ярового ячменя, его величина при этом определяется количеством глыбистых агрегатов.

6. Расчетные коэффициенты уровня естественности для озимой пшеницы Приазовской природно-хозяйственной зоны Ростовской области в зависимости от предшественника имеют следующие значения: по многолетним травам — 0,62; пару — 0,58: гороху - 0,49; кукурузе - 0,41 и озимой пшенице - 0,36. Для

ярового ячменя показатели КУЕ ниже: по кукурузе - 0,41; озимой пшенице -0,36; подсолнечнику - 0,35 и ячменю - 0,33.

7. Уравнения регрессии, рассчитанные для каждой из культур, позволяют оперативно рассчитать КУБ по данным их урожайности. Дня озимой пшеницы уравнение имеет вид: Rx=0,49+0,008*(X-47,88), где X - урожайность озимой пшеницы. Для ярового ячменя: Rx=0,36+0,008*(X-37,05), где X - урожайность ярового ячменя.

8. На основе этих параметров разработана программа на базе Microsoft Excel, позволяющая рассчитывать коэффициент уровня естественности любой сельскохозяйственной культуры.

9. Установлены параметры комплексной экологической оценки структуры агроландшафтов, включающие в себя: определение КЭСЛ1И КЭСЛ2; определение балла антропогенной нагрузки на агроландшафт; оценку экологической ситуации агроландшафта по степени распаханносги территории; оценка экологической ситуации в агрсшандшафте по доле элементов с высоким уровнем естественности; определение лесистости территории, облесенности пашни и сельскохозяйственных угодий; определение соотношения пашни и травянистой степной растительности в их общей площади.

10. Коэффициенты уровня естественности агроэкосистем и элементов агроландшафта взяты за основу комплексной экологической оценки структуры агроландшафта в виде компьютерной программы.

11. Разработанная программа комплексной экологической оценки позволяет специалисту любого иерархического уровня, проведя оценку, сделать выводы об экологическом состоянии территории хозяйства и получить рекомендации по улучшению или преобразованию структуры агроландшафта, в том числе структуры посевных площадей.

12. Расчетные величины БЭПТ агроэкосистем озимой пшеницы и ярового ячменя колеблются в пределах от 3267,85 ГДж/га у эталона и 2547,56 ГДж/га у озимой пшенице по гороху до 1772,50 ГДж/га ярового ячменя по озимой пшенице. Определяющим показателем при этом является качество послеуборочных остатков предшественника, влияющих на процессы структурообразования почвенного покрова, азотфиксацию, превращение элементов питания и усиление биологических процессов в почве.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для общей оценки экологической ситуации в агроландшафте использовать методику Комплексной экологической оценки.

2. Заключение об экологической ситуации в агроландшафте основывать на расчете доли условно-естественной территории, с использованием коэффициентов уровня естественности агроэкоситем и элементов агроландшафта.

3. При неблагоприятной экологической ситуации мероприятия по оптимизации агроландшафта должны в первую очередь включать систему оптимизации структуры посевных площадей, а также мероприятия по увеличению сре-достабилизирующих элементов агроландшафта (табл. 19).

14. Оптимизация агроландшафта при различных экологических ситуациях

Ситуация Рекомендации по оптимизации агроландшафта

Катастрофическая Поэтапное изменение структуры землепользования в сторону увеличения площадей со средостабилизирующими свойствами: лугов, сенокосов, пастбищ, лесополос за счет изъятия из оборота доли пашни. В структуре посевных площадей снизить площади, занятые чистыми парами (заменить их занятыми парами) и орошаемыми культурами, увеличить площади с многолетними, однолетними травами и бобовыми культурами, использовать современные энергосберегающие технологии.

Кризисная Доведение площади пашни до экологически целесообразного уровня и изменение структуры посевных площадей. В структуре посевных площадей заменить чистые пары на занятые, уменьшить площади пропашных культур, увеличить долю многолетних и однолетних трав, использовать технологии биологического земледелия.

Критическая Расширение сети полезащитных лесополос, создание буферных полос из многолетних трав, особенно по периметру полей и в виде экотонов вдоль полезащитных лесных полос. Целесообразно зал ужение крутых склонов балок и участков между бровкой балки и прибалочной лесной с последующим использованием под кормовые угодья. Сохранение и улучшение естественных сенокосов, пастбищ, многолетних насаждений за счет зал ужения днищ балок для сенокосного использования многолетними травосмесями. На пастбище в течение всего сезона нужно иметь злакобобовый травостой с разновременно созревающими культурами (люцерна желтая + люцерна синегибридная + житняк + пырей сизый + кострец). Оптимизация структуры посевных площадей.

Удовлетворительная Поддерживать сложившуюся структуру землепользования.

Рекомендуемые изменения позволят значительно улучшить экологическую обстановку в агроландшафте и способствовать устойчивости растениеводческой отрасли.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Чеботникова Е.А. Агроэкологическая оценка структуры землепользования ФГУСХП «Кадамовское» СКВО. / Чеботникова Е.А., Удалов В.В. И Стратегия развития АПК. Материалы научно-практической конференции.- п. Персиановский, Дон-ГАУ, 2004,- С. 23.

2. Чеботникова Б.А. Влияние основных сельскохозяйственных культур на состав и структуру почвенного покрова. / Чеботникова Е.А., Назаренко О.Г., Удалов В.В. // Современные проблемы устойчивого развития АПК России. Материалы II Всероссийской дистанционной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - п. Персиановский, ДонГАУ, 2004. С. 50-52.

3. Чеботникова Е.А. Определение биологической продуктивности агрофитоценозов. / Чеботникова Е.А., Удалов В.В. // Стратегия развития АПК. Материалы научно-практической конференции.- п. Персиановский, ДонГАУ, 2004. С, 22-23.

4. Чеботникова Е.А. Результаты оценки выноса энергии в посевах ярового ячменя ФГУП учхоз «Донское». / Чеботникова Е.А., Назаренко О.Г. // Стратегия развития АПК. Материалы научно-практической конференции.-п. Персиановский, ДонГАУ, 2004. С. 26-27.

5. Чеботникова Е.Л. Анализ выносимых и оставляемых энергии и биогенных элементов агрофитоценозами озимой пшеницы и ярового ячменя. / Чеботникова Е.А., Наза-ренко О.Г. // Экология и биология почв. Материалы Международной научной конференции. Ростов н/Д: изд-во ООО «ЦВВР», 2004,- С. 318-321.

6. Чеботникова Е.А. Выбор показателей для теоретического обоснования коэффициента уровня естественности (КУЕ) при экологической оценке агрол андшафта. / Чеботникова Е.А., Назарекко О.Г., Удалов В.В. // Экологические проблемы сельскохозяйственного производства. Материалы Международной научно-практической конференции. - Воронеж: ВГАУ, 2004.-С. 329-333.

7. Чеботникова Е.А., Энергетическая оценка структуры сельскохозяйственных культур. / Чеботникова Е.А. Назаренко О.Г., Пуголовка В.Е. // Актуальные проблемы экологии в сельскохозяйственном производстве. Материалы ежегодной молодежной научной конференции. - п. Персиановский, ДонГАУ, 2004.- С. 75-76.

8. Чеботникова Е.А. Информационные технологии в методике комплексной экологической оценки агроландшафта. / Чеботникова Е.А., Назаренко О.Г., Удалов В.В., Назаренко Г.И., Богачев А.Н. // Информационные технологии в образовании и консультационной деятельности: Материалы Всерос. науч.-произв. конф., Новочеркасск, 2627 апреля 2005 г.: РИПКА. - Новочеркасск, 2005.- С. 144-148.

9. Чеботникова Е.А. Комплексная экологическая оценка структуры агроландшафта. / Чеботникова Е.А., Назаренко О.Г., Удалов В.В., Назаренко Г.И., Богачев А.Н. // Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие: Материалы международной научно-практической конференции. Пенза, 5-10 сентября 2005 г.-Пенза: РИО ПГСХА, 2005.- С. 280-282.

10. Чеботникова Е.А. Комплексная экологическая оценка агроландшафта . / Чеботникова Е.А., Назаренко О.Г., Удалов В.В., Назаренко Г.И., Богачев А.Н. // Опустынивание и ООПТ. Материалы научно-практической конференции. Ст. Вешенская, 2005-С.

71-79-

И. Чеботникова Е.А. Индикационные показатели экологической емкости агроландшафта. / Чеботникова Е.А., Назаренко О.Г. // Экология и биология почв. Материалы Международной научной конференции. Ростов н/Д: изд-во Росиздат, 2005.-С. 530531.

Чеботникова Елена Андреевна

ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ АГРОЭКОСИСТЕМ ПРИАЗОВСКОЙ ЗОНЫ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Подписано в печать 1.06.06. Печать оперативна*. Объем 1 усл. печ. л. Тираж 100. Заказ № 2677/2.

Издательско-полиграфнчсское предприятие ООО "МП Книга". г.Ростов-на-Дону, Таганрогское шоссе, 106

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Чеботникова, Елена Андреевна

Введение

1. Характеристика агроландшафта и методы экологической оценки

1.1. Понятие агроландшафта и его свойства

1.2. Биоэнергетический потенциал (БЭП) агроландшафта

1.3. Анализ оценок БЭП и экологической ситуации в агроландшафте

1.4. Оценка методики комплексной экологической оценки структуры 24 агроландшафта

2. Методика и условия проведения исследований

2.1. Объект исследования

2.2. Методы исследования

3. Методика расчета коэффициентов уровня естественности агрофи- 38 тоценозов

3.1. Погодные условия 2002-2005-х. гг. и их влияние на посевы яро- 38 вого ячменя и озимой пшеницы

3.2. Обоснование расчета коэффициента уровня естественности

3.3. Биометрические показатели фитоценозов

4. Эколого-диагностическая оценка почв агроландшафта

4.1. Расчет КСЭ по результатам биометрических показателей

4.2. Расчет КСЭ по содержанию и выносу биогенных элементов

4.3. Расчет КСЭ по агрофизическим свойствам почв

4.4. Расчет КСЭ по агрохимическим характеристикам почвя

5. Определение интегральных показателей для расчета коэффициен- 102 тов уровня естественности агрофитоценоза

6. Практическая апробация результатов иследований

6.1. Экологическая оценка структуры агроландшафта с использова- 105 нием коэффициентов уровня естественности (КУЕ)

6.2. Компьютерная программа расчета комплексной экологической 113 оценки

7. Биоэнергетическая оценка агроландшафта 118 Выводы и предложения 121 Список использованной литературы 126 Приложения

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Диагностика состояния агроэкосистем Приазовской зоны Ростовской области"

Актуальность. Основным целевым свойством ландшафта является экологический потенциал территории, который определяется биотическими и абиотическими компонентами (Жученко А.А., 1999). Функционирование агро-ландшафта и агроэкосистем во многом определяется степенью антропогенного воздействия на почвенно-биологический комплекс. Почвы выступают в качестве связующего звена, регулятора и преобразователя, различных вещественно-энергетических потоков, играют основную роль в стабилизации природной среды. Отсюда вытекает первостепенное значение сохранения и поддержания саморегулирующихся свойств почв, напрямую зависящих от средостабилизи-рующих и средоразрушающих элементов агроландшафта.

Соотношение средостабилизирующих и средоразрушающих элементов определяется структурой землепользования и структурой посевных площадей. Именно эти параметры использованы при разработке методики оценки экологического состояния агроландшафтов на основе коэффициентов уровня естественности, выполненной на кафедре агроэкологии ДонГАУ (Удалов, Наза-ренко, 2003). Однако при ее создании использовались логические рассуждения, основанные на литературном материале. Возникла необходимость уточнения количественных характеристик используемых параметров, создания схемы расчета, применимой для любого уровня - агрофитоценоза, агроэкоси-стемы и агроландшафта.

Задачи, необходимые для достижения намеченной цели:

1. Оценить существующие методики агроэкологической и почвенно-экологической оценки агроландшафтов.

5. Разработать программу расчета комплексной экологической оценки агро-ландшафтов и агроэкосистем с использованием коэффициентов уровня естественности на базе Microsoft Excel.

Научная новизна исследований. Впервые дано теоретическое обоснование расчета Коэффициента Уровня Естественности (КУЕ), даны определения и методика расчета параметров коэффициента уровня естественности: биометрических показателей и энергетических показателей, коэффициента использования ФАР; продолжительности вегетационного периода, 100% покрытия почвы и скорости роста растений, как интегральных показателей агрофи-тоценоза; содержания и коэффициента выноса биогенных элементов агрофитоце-нозом; агрофизических и агрохимических характеристик почв агроэкосистем.

Практическая значимость работы. Методика комплексной экологической оценки агроландшафта может быть использована для проведения оценки стабильности состояния агроландшафтов при экологической паспортизации и экологической экспертизе проектов сельскохозяйственных предприятий. Позволяет объективно обозначить факторы дестабилизации агроэкологической ситуации в агроландшафте и выработать основные направления его оптимизации. Представляет собой систему из шести методик, основывается на доступных показателях состояния агроландшафта - структура землепользования, структура посевных площадей сельскохозяйственного предприятия и их коэффициентах уровня естественности (КУЕ).

Основные положения, выносимые на защиту:

4. Интегральным показателем при расчете КУЕ на уровне агроценозов озимой пшеницы и ярового ячменя является урожайность. Уравнение регрессии для озимой пшеницы - Rx = 0,49+0,008(Х - 47,88), для ярового ячменя Rx =

0.36.0,008(Х- 37,05).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены на следующих международных, всероссийских и региональных конференциях:

1. Международной научной конференции, РГУ, Ростов-на-Дону в 2004-2005 гг.;

2. Международной научно-практической конференции, ВГАУ, Воронеж в 2004 году;

3. Международной научно-практической конференции, ПГСХА, Пенза в 2005 году;

4. Всероссийской научно-производственной конференции, РИПКА, Новочеркасск в 2005 году;

5. Ежегодных молодежных научных конференциях ДонГАУ, п. Персиановский в 2003,2004 годах.

Публикация результатов исследований. Результаты исследований опубликованы в 11 печатных работах.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав и выводов. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, включает 17 рисунков, 50 таблицы и 24 приложения. Список литературы включает 135 источников, из которых 12 - иностранных.

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Чеботникова, Елена Андреевна

ВЫВОДЫ

1. Экологическое состояние агроландшафтов черноземов обыкновенных в процессе интенсивного использования подверглись существенным негативным изменениям: уменьшилось содержание гумуса (с .6,25 до 3,3%) и агрономически ценных агрегатов (с 15 до 20%), увеличилась глыбистость (в 2,5-3,5 раза) и распыленность почв (на 0,95 - 4,97 %).

3. Диагностика состояния агроэкосистем в антропогенно-измененной среде должна базироваться на показателях доступных для использования и отражающих, как положительные, так и негативные процессы, происходящие в аг-роэкосистемах при их использовании.

4. Показателем, характеризующим состояние агроэкосистем в антропогенно-измененной среде, является доля условно-естественной (средостабили-зирующей) части агроландшафта (луга, сенокосы, пастбища, леса, под водой и т.д.), которая рассчитывается с использованием коэффициентов уровня естественности элементов агроландшафта.

По содержанию и выносу основных биогенных элементов коэффициенты варьируют в пределах - 0,02-0,45, определяющим фактором для которых является количество выноса: азота фитоценозом озимой пшеницы 45,2-49,4%, ярового ячменя 43,8-52,8%; фосфора выносится озимой пшеницей 55,8-58,7%, яровым ячменем 51,3-60,3%; калия 14,4-15,9% и 25,2-33,0% соответственно (это связано с наибольшим его содержанием не в урожае, а надземной и подземной частях фитоценоза).

6. Расчетные коэффициенты уровня естественности для озимой пшеницы Приазовской природно-хозяйственной зоны Ростовской области в зависимости от предшественника имеют следующие значения: по многолетним травам -0,62; пару - 0,58: гороху - 0,49; кукурузе - 0,41 и озимой пшенице - 0,36. Для ярового ячменя показатели КУЕ ниже: по кукурузе - 0,41; озимой пшенице -0,36; подсолнечнику - 0,35 и ячменю - 0,33.

7. Уравнения регрессии, рассчитанные для каждой из культур, позволяют оперативно рассчитать КУЕ по данным их урожайности. Для озимой пшеницы уравнение имеет вид: Rx=0,49+0,008*(X-47,88), где X - урожайность озимой пшеницы. Для ярового ячменя: Rx=0,36+0,008*(X-37,05), где X - урожайность ярового ячменя.

9. Установлены параметры комплексной экологической оценки структуры агроландшафтов, включающие в себя: определение КЭСЛ1И КЭСЛ2; определение балла антропогенной нагрузки на агроландшафт; оценку экологической ситуации агроландшафта по степени распаханности территории; оценка экологической ситуации в агроландшафте по доле элементов с высоким уровнем естественности; определение лесистости территории, облесенности пашни и сельскохозяйственных угодий; определение соотношения пашни и травянистой степной растительности в их общей площади.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

3. При неблагоприятной экологической ситуации мероприятия по оптимизации агроландшафта должны в первую очередь включать систему оптимизации структуры посевных площадей, а также мероприятия по увеличению средостабилизирующих элементов агроландшафта (табл. 50).

Ситуация

Характеристика

Рекомендации по оптимизации агроландшафта

§ а о

U V х ео g

Практически полное разрушение экосистем. Устойчивое загрязнение среды. Многократное превышение предельных норм нагрузки. Углубление процессов деградации почв. Гибель растительного и животного мира, отсутствие питьевой воды. Высокий уровень смертности и заболеваемости населения

Поэтапное изменение структуры землепользования в сторону увеличения площадей со средостабилизирующими свойствами: лугов, сенокосов, пастбищ, лесополос за счет изъятия из оборота доли пашни. В структуре посевных площадей снизить площади, занятые чистыми парами (заменить их занятыми парами) и орошаемыми культурами, увеличить площади с многолетними, однолетними травами и бобовыми культурами, использовать современные энергосберегающие технологии. св I о я м я а

Начало процесса разрушение экосистем. Загрязнение окружающей среды, многократное превышение ПДК, антропогенной нагрузки. Дефицит пресной воды, истощение поверхностных и подземных вод. Потеря плодородия почв. Истощение растительного и животного мира.

Доведение площади пашни до экологически целесообразного уровня и изменение структуры посевных площадей. В структуре посевных площадей заменить чистые пары на занятые, уменьшить площади пропашных культур, увеличить долю,^многолетних и однолетних трав, использовать технологии биологического земледелия.

§ а о

U V X н я а

Развитие устойчивых процессов разрушения экосистем. Повышенная загрязненность среды. Нарастание антропогенной нагрузки. Угроза дефицита пресной воды, нарастание процессов истощения растительного и животного мира. Потеря плодородия почв. Уровень заболеваемости населения достигает критической отметки, рост смертности.

Расширение сети полезащитных лесополос, создание буферных полос из многолетних трав, особенно по периметру полей и в виде экотонов вдоль полезащитных лесных полос. Целесообразно залужение крутых склонов балок и участков между бровкой балки и прибалочной лесной с последующим использованием под кормовые угодья. Сохранение и улучшение естественных сенокосов, пастбищ, многолетних насаждений за счет залужения днищ балок для сенокосного использования многолетними травосмесями. На пастбище в течение всего сезона нужно иметь злакобобовый травостой с разновременно созревающими культурами (люцерна желтая + люцерна синегибридная + житняк + пырей сизый + кострец). Оптимизация структуры посевных площадей.

Повышенный уровень загрязнения природной среды. Повышенная антропогенная нагрузка. Угроза дефицита пресной воды, снижение растительного и животного мира. Снижение плодородия почв.

Поддерживать сложившуюся структуру землепользования.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Чеботникова, Елена Андреевна, п. Персиановский

1. Агроэкология./ В.А. Черников, P.M. Алексахин, А.В. Голубев и др.; Под редакцией В.А. Черникова, А.И. Чекереса. М.: Колос, 2000.

2. Алексахин P.M., Каштанов А.Н., Романенко Г.А. и др. Ландшафтное земледелие, М., 1994.-90 с.

3. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник. М.: Логос, 2000.

4. Арманд А.Д. Самоорганизация и саморегулирование географических систем. М.: Наука, 1988. 264 с.

5. Ацци Д. Сельскохозяйственная экология, М. 1959, 234 с.

6. Белолинский В.А. Прикладные подходы к ландшафтному земледелию. // Аграрная наука. 1998. №1. С. 9-11.

7. Берг Л.С. Ландшафтно- географические зоны СССР. 4.1. М.; Л.: Сельхоз-гиз, 1931,401с.

8. Беручашвили Н.Л. Геофизика ландшафта. М.: Высш. школа, 1990. 287 с.

9. Бондарев А.Г., Кузнецова И.В. Проблема деградации физических свойств почв России и пути ее решения. // Почвоведение, 1999, №9, с. 1126-1131.

10. Ю.Булаткин Г.А., Ларионов В.В. Основы энергетической концепции агротехнической нагрузки. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1992

11. П.Булаткин Г.А. Энергетические аспекты воспроизводства почвенного плодородия // Вестник с.-х. науки. 1987. №1.

12. Булгаков Д.С. Агроэкологическая оценка пахотных почв. М., РАСХН, 2002,251 с.

13. З.Буров Д.И. Испарение воды парующей почвой и под растительным покровом в условиях Заволжья // Почвоведение. 1952. №1. С. 45-50.

14. Н.Вавилов Н.И. Мировые ресурсы сортов хлебных злаков, зерновых, бобовых, льна и их использование в селекции. М.-Л., 1957. -531с.

15. Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии. М.: Наука, 1980,250с.

16. Викторов А.С. Математическая морфология ландшафта. М., 1998. -192с.

17. Вол один В.М., Еремина Р.Ф., Михайлова Н.Ф. Методика определения экологической емкости и биоэнергетического потенциала территории агроландшафта. Курск: МУ Издательский Центр "ЮМЭКС", 2000

18. Володин В.М., Еремина Р.Ф. Оценка эффективности растениеводства на биоэнергетической основе // Земледелие. 1991. №9

19. Володин В.М., Еремина Р.Ф., Федорченко А.Е. Методика ресурсно-экологической оценки эффективности земледелия на биоэнергетической основе.- Курск: МУ Издательский Центр "ЮМЭКС", 2000

20. Володин В.М., Федорченко А.Е., Бирюкова Л.И. Способ оценки эффективности систем земледелия / Патент РФ № 1836883 от 10.10.1992.

21. Ганжара Н.Ф. Гумусообразование и агрономическая оценка органического вещества подзолистых и черноземных почв еропейской части СССр: Дис. .доктора с.-х. наук. М., 1988.

22. География и земельный кадастр. // Вопросы географии. Сб. 67. М., 1965. -216 с.

23. География и использование земельных ресурсов. // Вопросы географии. Сб. 54.-М., 1961.- 180 с.

24. Герасимов И.П. Конструктивная география. Избр. Труды. М.: Наука, -1996. 142с.

25. Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-энергетической устойчивости почв к техногенным воздействиям. М.: Изд-во МГУ, 1997, 102с.

26. Голубев B.C. Устойчивое развитие: новая парадигма. // Вестн. РАН. 1997. Т. 67. №12. С. 1104-1107.

27. Дашкова Н.А. Энергетическая эффективность применения минеральных удобрений // Земледелие. 1991. №7.

28. Державин Л.М., Фрид А.С. Модели комплексной оценки плодородия пахотных почв. // Агрохимия, 2002, №8, с. 5-13.

29. Державин Л.М., Фрид А.С. О комплексной оценке плодородия пахотных земель. // Агрохимия, 2001, №9, с. 5-12.

30. Демек Я. Теория систем и изучение ландшафта. М.: Изд-во «Прогресс», 1977

31. Дмитренко В.А., Махортов Ю.А. Оптимизация агроландшафтов. // Земледелие. 1998. №3. С. 18-19,

32. Добровольский Г.В. Биосферно-экологическое значение почв. М.: Колос, 1996. С. 5-10.

33. Дональд С. Конкуренция за свет у сельскохозяйственных культур и пастбищных растений. В кн.: Механизмы биологической конкуренции. М., «Мир», 1964.

34. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985, 351с.

35. Дудкин В.М. Эффективность севооборотов и направления их совершенствования. // Агроэкологические принципы земледелия. М.: Колос, 1993.

36. Исаченко Г.А. Культурный ландшафт как объект дискуссии // Материалы юбилейной научной конференции "Культурный ландшафт: теория и практика" М., МГУ, 2003.

37. Исаченко А.Г. Природное ландшафтоведение. Л.: Изд-во ЛГУ, 1976.

38. Исаченко А.Г. Система основных понятий современного ландшафтоведе-ния. // География и современность. Л.: Изд-во ЛГУ, 1982, с. 17-50.

39. Карманов И.И. Методика и технология почвенно-экологической оценки и бонитировки почв для сельскохозяйственных культур. М., ВАСХНИЛ, 1990,114с.

40. Карманов И.И., Фриев Т.А. Бонитировка почв на основе почвенно-экологическихпоказателей. //Почвоведение, 1982, №5, с.13-21.

41. Карпачевский Л.Ю. Зеркало ландшафта. М.: Мысль. 1983. С. 149-156.

42. Кауричев И.С. Агрономическая характеристика почв. М.: Изд-во МСХА, 1989.

43. Кауричев И.С., Александров Л.Н., Панов Н.П. и др. Почвоведение. Учебник для с.-х. вузов. М., 1982. 496 с.

44. Керженцев А.С., Зеленская Н.Н. Роль почвы в структуре и функциях природных экосистем Информац. проблема изучения биосферы. Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1986. С. 62-77.,

45. Кирюшин В.И. Концепция адаптивно-ландшафтного земледелия. Пущино, 1993

46. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. М.: Колос, 1996.

47. Кононова М.М. Органическое вещество почвы. М.: Изд-во АН СССР, 1963, 314с.

48. Коринец В.В. Системно-энергетический подход к оценке севооборота // Межд. С.-х. журнал. 1992. №1.

49. Кузнецова И.В. О некоторых критериях оценки физических свойств почв // Почвоведение. 1979. №3

50. Кузнецов М.С., Базаров О.А., Якутилов М.Р. Противоэрозионная стойкость главных типов почв. // Вестн. МГУ (сер.17.Почвоведение).1992.№4.С.62-70.

51. Левин Ф.Н. Продуктивность почв культурных ландшафтов Европейской J части СССР / Почвы и продуктивность растительных сообществ. Вып. 1.1. М.: МГУ, 1972

52. V 58.Лобанов В.М., Чешев А.С., Цвылев А.С., Шмаков Н.М. Состояние и ис• ф пользование земельного фонда Ростоской области. Ростов н/Д: Изд-во1. СКНЦВШ, 1997,232с.

53. Лопырев М.И., Рябов Е.И. Защита земель от эрозии и охрана природы. М.: Агропромиздат, 1989

54. Медведев Н.В., Шешкин И.А. Об энергетической оценке мер по охране пов //Земледелие. 1991. №11

55. Методика определения оптимального соотношения земельных угодий для агроландшафтов лесостепи ЦЧЗ на биоэнергетической основе. Курск,1. ВНИИЗиЗПЭ, 2005.

56. Методика оптимизации структуры угодий в агроландшафтах на боэнергетческой основе. Курск. 2000. 52с.

57. Методическое пособие и нормативные материалы для разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Курск: Чу До, 2001.-95 с.

58. Методические указания к практическим занятиям курса «Сельскохозяйственная экология» п. Персиановский, 2002.

59. Милащенко Н.З., Анохин B.C. Агрегатный состав оверхности почвы и ис-^ парение влаги // Научные труды СО ВАСХНИЛ. Новосибирск, 1974. Т. 22.1. С. 113-116.

60. Милащенко Н.З., Соколов О.А., Брайсон Т., Черников А.В. Устойчивое развитие агроландшафтов. В 2-х тт. Т. 1. Пущино:ОНТИ ПНЦ РАН, 2000,316 с.

61. Милащенко Н.З., Соколов О.А., Брайсон Т., Черников А.В. Устойчивое развитие агроландшафтов. В 2-х тт. Т.2. ПущиноЮНТИ ПНЦ РАН, 2000,282 с.

62. Мильков Ф.Н. Человек и ландшафты. М., 1973. - 56 с.

63. Миркин Б.М. Хазиахметов P.M. Устойчивое развитие и агроэкология. // Экология и жизнь, 2, 2000.

64. Модина С.А., Долгов С.И., Польский М.Н. Сложение и структурное состояние почвы // Агрофизические методы исследования почв. М.: Наука, 1966. С. 42-71.

65. Морозов Н.Н. Экологизация степного природопользования. С чего начинать? // Земледелие. 1992. №1.

66. Надежкина Е.В., Толочек Н.Н., Надежкин С.М. Эколого-экономическая и энергетическая оценка агроэкосистем. Пенза.: РИО ПГСХА, 2003-159 с.

67. Николаев В.А. Адаптивная пространственно-временная организация агроландшафта // Вестник МГУ, сер. геогр. 1999. №1. - с.22-26.

68. Николаев В.А., Жучкова В.К., Волкова Н.И. Рекомендации к ландшафтному обоснованию природоохранных систем земледелия, ВАСХНИЛ.-М.,1990.-60 с.

69. Николаев В.А. Концепция агроландшафта. // Вест. МГУ. География. 1987. N1, с.23-38.

70. Николаев В.А. Основы учения об агроландшафтах //Агроландшафтные исследования. М., 1992. - 56 с.

71. Ничипорович А.А. О путях повышения продуктивности фотосинтеза растений в посевах. В кн.: Фотосинтез и вопросы продуктивности растений. М., Изд-во АН СССР, 1963.

72. Основы научных исследований в агрономии / В.Ф. Моисейченко, М.Ф. Трифонова, А.Х. Заверюха, В.Е. Ещенко. М.: Колос, 1996, 136с.

73. Панус Ю. Модель затрат энергии в сельскохозяйственном производстве // Экономика сельского хозяйства, 1983, №12.

74. Перельман А.И. Геохимия. М.: Высшая школа, 1989.

75. Перельман А. И. Изучая геохомию.(о методологии науки). М.: Наука, 1987. 152 с.

76. Раменский Jl.Г. Введение в комплексное почвенно-геоботаническое исследование земель. М.: Сельхозгиз, 1938.

77. Ревут И.Б. Физика почв. Л.: Колос, 1972,368с.

78. Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности земного шара. М., «Наука», 1965.

79. Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот в основных типах растительности. М. Л., 1969, с. 147.

80. Сельскохозяйственная экология. / В.В. Удалов, О.Г. Назаренко, А.Н. Бога-чев, А.В. Удалов, Т.М. Минкина. / Учебное пособие к практическому курсу. П. Персиановский, 2003,136с.

81. Сергеев М.Г. Экология антропогенных ландшафтов: Учебное пособие. Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 1997.

82. Снакин В.В., Кречетов П.П., Кузовникова Т.А. и др. Система оценки степени деградации почв. Пущино: ПНЦ РАН, 1992,21с.

83. Солнцев В.Н. Системная организация ландшафтов. М.: Мысль, 1981.239 с.

84. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978. 319 с.

85. Станков Н.З. Корневая система полевых культур. М., «Колос», 1964.

86. Титлянова А.А, Тихомирова Н.А., Шатохина Н.Г. Продукционный процесс в агроценозах. Новосибирск: Наука, 1982

87. Тишлер В. Сельскохозяйственная экология, М., 1971. 238 с.

88. Трофимов С.Я., Седов С.Н. Функционирование почв в биогеоценозах: подходы к описанию и анализу. // Почвоведение. 1997. №6. С. 770-778.

89. Тышкевич Г.Л. Экология и агрономия. Кишинев: Штиинца, 1991.

90. Тюрин И.В. Органическое вещество почвы и его роль в плодородии почв. М.: Наука, 1965,320 с.

91. Удалов А.В. Экологические аспекты роста и развития озимой пшеницы в условиях Ростовской области. пос. Персиановский, Донской ГАУ, 2005. -152 с.

92. Умаров М.М. Ассоциативная азотфиксация. М.; Изд-во МГУ, 1986

93. Фокин А.Д. О роли органического вещества в функционировании природных и сельскохозяйственных систем // Почвоведение, 1994, №4.

94. Фокин А.Д. Роль растений в перераспределении вещества по почвенному профилю. //Почвоведение. 1999. №1. С. 125-133.

95. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. М., «Мысль», 1967.

96. Чеботникова Е.А. Агроэкологическая оценка структуры землепользования ФГУСХП «Кадамовское» СКВО. / Чеботникова Е.А., Удалов В.В. // Стратегия развития АПК. Материалы научно-практической конференции.-п. Персиановский, ДонГАУ, 2004.- С. 23.

97. Чеботникова Е.А. Определение биологической продуктивности агрофи-тоценозов. / Чеботникова Е.А., Удалов В.В. // Стратегия развития АПК. Материалы научно-практической конференции.- п. Персиановский, ДонГАУ, 2004. С. 22-23.

98. Чеботникова Е.А. Результаты оценки выноса энергии в посевах ярового ячменя ФГУП учхоз «Донское». / Чеботникова Е.А., Назаренко О.Г. // Стратегия развития АПК. Материалы научно-практической конференции.-п. Персиановский, ДонГАУ, 2004. С. 26-27.

99. Чеботникова Е.А. Комплексная экологическая оценка агроландшафта . / Чеботникова Е.А., Назаренко О.Г., Удалов В.В., Назаренко Г.И., Богачев А.Н. // Опустынивание и ООПТ. Материалы научно-практической конференции. Ст. Вешенская, 2005.-С. 71-79.

100. Чеботникова Е.А. Индикационные показатели экологической емкости агроландшафта. / Чеботникова Е.А., Назаренко О.Г. // Экология и биология почв. Материалы Международной научной конференции. Ростов н/Д: изд-во Росиздат, 2005.-С. 530-531.

101. Черников В.А., Милащенко Н.З., Соколов О.А. Экологическая безопасность и устойчивое развтие. Книга 3. Устойчивость почв к антропогенному воздействию. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2001,203с.

102. Чупахин В.М. Разработка региональных схем комплексного хозяйствен-ф ного развития на ландшафтно-экономической основе //Мелиорация ландшафтов, МФГО. М., 1988, с. 3-17 .

103. Шарков И.Н. Азотные удобрения, минерализация и баланс органического вещества в почве. // Почвенно-агрохмические проблемы интенсификации земледелия. Новосибирск: СО ВАСХНИЛ, 1989.

104. Шашко Д.И. Межрегиональная оценка земель по относительным величинам биоклиматического потенциала. // Почвоведение, 1982, №7, с. 38-48.

105. Шишов Л.Л., Дурманов Д.Н., Карманов И.И., Ефремов В.В. Теоретические основы и пути регулирования плодородия почв. М., Агропромиздат, 1991,304с.

106. Щербаков А.П., Володин В.М., Михайлова Н.Ф. Земледелие и агробиоэнергетика // Земледелие. 1994. №2. С. 6-7 и №3 с. 12-13.

107. Щербаков А.П., Швебс Г.И. Ландшафтный подход в земледелии // Земледелие. 1992. №6. С. 14-16.

108. Evans Т.Р., Kelleya Н. Multi-scale analysis of a household level agent-based model of landcover change // Journal of Environmental Management. v. 72, is. 1-2 , August 2004, pp. 57-72.

109. Forman R.T. Т., Gordon M. Landscape ecology. N.Y.: John Wiley & Sons. 1986.619р.

110. Fuller R.M., Groom G.B., Jones A.R. The Land Cover Map of Great Britain:an automated classification of Landsat Thematic Mapper data // Photogrammetric Engineering & Remote Sensing. 2002 № 60.-pp. 553-562.

111. Hartshorne R. The nature of geography // Ann. Assoc. Amer. Geog. 1939. Vol. 29,34. P. 171-658.

112. Kanoe S., Takanashi M. The development of rice grains under controlled environment. I. . The effects of temperature, irs daily range photoperiod during ripening an grain development. Tonoku J. Agric. Res., 22, 57-68. 1971.

113. Kanoe S. The development of rice grains under controlled environment. II. The effects of temperature combined with air humidity and light intensity durung ripening on grain development. Tonoku J. Agric. Res., 22, 69-19, 1971.

114. Lambin Eric F., Turner B. L., Geist Helmut J., Agbola Samuel В., et al. The causes of land-use and land-cover change: moving beyond the myths // Global Environmental Change, v. 11, is. 4, December 2001, pp. 261 -269.

115. Meffe G.K., Carroll C.R. Principles of conservation biology. Sunderland, Massachusetts: Sinauer, 1994.600p.

116. Naveh Z., Lieberman A.S. Landscape ecology: Theory and application. N.Y.: Springer Verlag. 1994. 356 p.

117. Pickett S.T.A., Cadenasso M.L. Landscape ecology: spatial heterogeneity in ecological systems // Science. 1995. Vol. 269. P. 331-334.

118. Sauer C.O. The morphology of landscape // Univ. Of California Publ. In Geography. 1998. Vol. 3. P. 19-54.

Информация о работе

Чеботникова, Елена Андреевна
кандидата сельскохозяйственных наук
п. Персиановский, 2006
ВАК 06.01.03

Диссертация

Диагностика состояния агроэкосистем Приазовской зоны Ростовской области - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы