Разработка системы мероприятий по рациональному использованию пахотных земель и создание высокопродуктивных устойчивых агросистем в хозяйстве "Хайтинское", Усольского района (стр. 3 из 5)

КЭСЛ2 характеристика ландшафта

<0,33 нестабильный

0,34…0,50 мало стабильный

0,51…0,66 средне стабильный

Более 0,66 стабильный

Расчеты по КЭСЛ1 и КЭСЛ2 дают основную информацию о степени экологической устойчивости исследуемого ландшафта, необходимую для выбора соответствующих мероприятий по его защите и переформированию.

Коэффициент экологической стабилизации хозяйство «Хайтинское», Усольский район.

Нестабильные элементы: Стабильные элементы:

Fнст Сенокосы-418

Пашня-3662 га Пастбища-80 га

Пуды и водоемы-0 га Лес-7400 га

Приусадебные участки, огороды-258 га Болота-49 га

Дороги-29 га

Прочие-174 га

4123 га 7947 га

Всего: 12070

КЭСЛ - коэффициент экологической стабилизации.

Где, fi-площадь биотического элемента;

Кэз- коэффициент, характеризующий экологическое значение отдельных биотических элементов;

Кr- коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа;

Ft- площадь всей территории ландшафта.

КЭСЛ2=(3662*0,14)+(418*0,62)+(80*0,68)+(7400-0,63)+(258*0)+(29*0)+(49*0,79)+(174*0):12070= 0,46

Вывод: в результате расчетов КЭСЛ1, данный агроланшафт характеризуется в 1,92 - состояние условно стабильное.

КЭСЛ2-0,46 мало стабильный.

3.2 Оценка экологичности системы земледелия

Разнообразие форм техногенного и аграрного воздействий, увеличивающееся масштабы и объемы антропогенной нагрузки, наличие многочисленных негативных изменений в почвах, свойства, режим и функции которых стали отличаться от аналогичных показателей реликтовых или эталонных почв, послужили основанием говорить о патологии почвы. Не мене справедливым будет утверждение о патологическом состоянии большинства современных агроэкосистем, основные компоненты, которых подвержены той или иной форме антропогенного воздействия и находятся в конечных зонах устойчивости, граничащих с потерей этого качества. Подобное состояние агроэкосистемы напрямую связано со стратегическими и тактическими издержками, которые характерны для аграрной деятельности человека и появляются в характере землепользования и культивирования агроэкосистемы.

Ущерб плодородию почвы и окружающей среде, причиняемый несбалансированным применением избыточных доз пестицидов, удобрений и мелиорантов, использованием тяжелой техники в районах с повышенным увлажнением, нарушениями 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 агроланшафтов от загрязнения и деградации. Однако экологическая ситуация остается достаточно напряженной, что дает повод усомниться в безопасности традиционных интенсивных систем земледелия и осознать необходимость разработки альтернативных производственных систем, из которых наиболее известна биологическая система земледелия.

На первых этапах развития такой системы земледелия приоритетным направлением было получение высококачественной растениеводческой продукции главным образом благодаря отказу от использования инсектицидов и применению биологических и агрономических способов защиты растений. В последние годы биологическую систему земледелия рассматривают в более широком плане – как составную часть концепции экологически чистой окружающей среды, расширяя тем самым круг ограничений на применение агрохимикатов, включая и синтетические удобрения. Введение элементов биологического земледелия, как правило, приводит к снижению экономических показателей производства, росту энергозатрат на получение единицы продукции, увеличению объема работ и их усложнению по сравнению с традиционной системой.

Учитывая преимущества и недостатки этих двух противоположных концепций, многовариантность форм антропогенного давления на агроэкосистемы и стремление интенсифицировать все стадии производства сельскохозяйственной продукции, а также принимая во внимание значительное ухудшение качества окружающей среды, следует признать необходимой разработку новой адаптивной системы земледелия, эффективность которой соответствовала бы более широкому спектру критериев.

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

В отличие от альтернативного земледелия, которое предполагает приоритет какого-либо одного критерия, адаптивно-компромиссное направлено на достижение рациональной сбалансированности критериев и представляет собой промежуточную форму между биологическим и традиционными типами земледелия.

Расчет экологической системы земледелия.

В качестве критериев оценки влияния сельскохозяйственной деятельности на агроэкосистемы предложено использовать показатель экологичности земледелия (Кэз), для расчета которого служат следующие характеристики: урожай культуры (У) и их количество (n), коэффициент гумификации растительных остатков (Кr), масса вносимых органических удобрений (Мо) и коэффициент их гумификации (Ко), масса минерализации гумуса и количество пожнивных остатков (Ммн), масса потерь гумусовых веществ за счет эрозии (Мэв), масса расхода гумуса на формирование урожая (Мгу), коэффициенты, выражающие повторяемость культуры за ротацию севооборота (Кр) и долю данной культуры в севообороте (Кд).

Расчет устойчивости агроэкосистем при различных системах земледелия (звеньях севооборота).

Звено: пар-ячмень с внесением органических удобрений):

То же самое без внесения органических удобрений:

Вывод: в результате эрозии и насыщенности севооборотов происходит активный расход гумуса, а значение Кэз в первом звене - 0,58 свидетельствует о умеренной экологичности используемых систем земледелия.

3.3 Устойчивость почвенного блока

Разрушение и создание органического вещества составляют сущность почвообразования. Из этого общеизвестного положения вытекает принципиально важное следствие – соотношение между процессами минерализации и гумификации обуславливает экологическое равновесие в почве. Сбалансированность названных процессов отражает суть экологической устойчивости почвенного блока, а следовательно, и агроэкосистемы в целом. Определение количественных параметров, соответствующих состоянию экологического равновесия в почве, раскрытие его природы и разработка на этой основе методов целенаправленного воспроизводства почвенного плодородия – важная научно-практическая задача, требующая комплексных решений, в том числе с учетом и агроэкологических аспектов проблемы.

Достаточно значимым количественным показателем интенсивности процессов минерализации органического вещества почвы может служить отчуждение (вынос) азота с урожаем сельскохозяйственных культур. Процессы гумусообразования, наоборот, связаны непосредственно с накоплением азота в почве, поэтому величину аккумуляции его в приросте запасов гумуса можно принять за объективный показатель гумификации. Исходя из данных предпосылок, оценку сбалансированности процессов гумификации и минерализации в почвенном блоке агроэкосистемы реально проводить, основываясь на определении агроэкологического параметра – коэффициента биологической утилизации азота удобрений (КNут). Названный показатель подсчитывают как суммы коэффициентов усвоения возделываемыми растениями элемента из удобрения (КN усв) и аккумуляции его в приросте гумуса за ротацию севооборота по отношению к количеству, определяемому перед закладкой опыта (КN ак). Отношение коэффициента усвоения азота удобрений к коэффициенту его аккумуляции (КN усв/КN ак) отражает степень сбалансированности в почве процессов минерализации и гумификации, а значит, и направленность процесса почвообразования за ротацию севооборота. Очевидно, что это отношение наряду с другими показателями может служить объективным экологическим критерием оценки устойчивости высокопродуктивной агроэкосистемы. Степень устойчивости почвенного блока агроэкосистемы определяют по формуле:

Эуст= КN усв/ КN ак

Где Эуст – интегральный показатель экологической устойчивости почвенного блока агроэкосистемы;

КN усв – коэффициент усвоения азота культурами за ротацию севооборота, %;

КN ак – коэффициент аккумуляции азота в приросте гумуса за ротацию севооборота, %.

Величина биологической утилизации азота напрямую связана с особенностями их влияния на эффективное и потенциальное плодородие почвы, а также на урожайность и вынос азота возделываемыми на полях севооборота культурами. Многолетними полевыми опытами установлено, что больше азота удобрений утилизируют растения за ротацию, тем меньше его аккумулируется в ноогумусе и тем выше доля коэффициента усвоения (КN усв) в коэффициенте биоутилизации (КNут). Это особенно наглядно прослеживается, например, при заделке в почву зеленого удобрения, богатого легко минерализирующимся веществами (белки, углеводы и т.д.). обратная зависимость наблюдается при запашке в почву инертного органического вещества – соломы, азот ко торой в гумусных веществах минерализуется медленно. Поэтому в коэффициенте биоутилизации азота соломы основная доля приходится на коэффициент его аккумуляции в приросте гумуса за ротацию севооборота.