Морфометрическая характеристика и экологическая оценка агроландшафтов

Морфометрическая характеристика и экологическая оценка агроландшафтов

Введение

Ландшафтоведение наука о природных и природно-антропогенных территориальных единствах, названных ландшафтами (геосистемами). В самом общем смысле ландшафт - это все то, что нас окружает.

Социальная значимость ландшафтоведения особенно возрастает в современную эпоху научно-технической революции. Геосистемы в совокупности составляют жизненную среду человечества, они обладают экологическим и ресурсным потенциалом. Это значит, что именно они обеспечивают как все биологические потребности людей, так и необходимые энергетические и сырьевые источники для развития производства. Поэтому именно сейчас на первый план в области ландшафтоведения выступает проблема оптимизации землепользования и сохранения экологического каркаса природных комплексов.

Ландшафтоведение тесно связано с земледелием и экологией и совместно с этими науками призвано совершенствовать методы познания ландшафта как объекта использования и охраны.

1. Морфометрическая характеристика рельефа агроландшафта

ландшафтоведение рельеф агроландшафт природный

Рельеф является важнейшим компонентом агроландшафта. Наука, занимающаяся изучением форм рельефа и законов их развития на дневной поверхности земли, называется геоморфологией.

Совокупность форм горизонтального и вертикального расчленения земной поверхности называется рельефом местности. При изучении элементов рельефа выделяют положительные (выпуклые) и отрицательные (вогнутые) формы. Положительные (выпуклые) и отрицательные (вогнутые) формы рельефа ограничены по сторонам различно ориентированными склонами.

Линия, соединяющая наиболее высокие точки рельефа, называется водораздельной линией или водоразделом. Водораздельная линия ограничивает определенную территорию, с которой вода стекает в понижения. Такую территорию называют водосборной площадью или водосбором. (Вычисленные водосборные площади - приложение 1)

Направление движения стока воды определяется от линии водораздела, перпендикулярно горизонталям. По направлению стока определяется экспозиция склона, т.е. его ориентация в отношении сторон света.

Сеть вогнутых элементов рельефа или понижений, по которым происходит сток поверхностных вод, называют гидрографической сетью. Различают древние и современные звенья гидрографической сети. К древним относят ложбины, лощины, балки, долины; к современным - промоины и овраги. Древняя гидрографическая сеть в верхних концевых частях начинается ложбиной.

Ложбина - это линейная форма рельефа древнего эрозионного происхождения с пологими склонами и невыраженными бровками глубиной до 1 м. Площадь водосброса - 50 га. Берега распахивают. Ложбина, равномерно углубляясь и расширяясь, перерастает в следующее звено сети - лощину. (Определение длины, ширины и глубины ложбины в приложение 2)

Лощина имеет ясно выраженное дно, более высокие и крутые берега. Глубина - до 8-10 м. Площадь водосброса - до 500 га. Включает несколько водосборов ложбин. Лощина по мере движения вниз по склону расширяется, углубляется и впадает в балку или сама становится балкой.

Балка также представляет собой линейную форму рельефа древнего эрозионного происхождения с выраженными бровками, широким днищем. Крутизна берега - 10-15° и более. Ширина балок - 200-300 м и более, глубина - до 15-20 м. Площадь водосбора - до 3000 га. Постоянно расширяясь и углубляясь, балки впадают в долину реки.

Промоины и овраги тесно связаны с древней сетью и входят в общую гидрографическую сеть. В зависимости от места расположения относительно древней сети различают овраги склоновые, вершинные, береговые и донные.

Морфометрические характеристики основных элементов гидрографической сети определяются с использованием геодезических инструментов. В камеральных условиях глубину ложбин и балок можно вычислить графически, используя плановую основу с горизонталями.

Важнейшими характеристиками рельефа являются крутизна, длина, форма и экспозиция склонов.

Рассчитаем уклон местности для склона c сечением рельефа 2,5 м:

J⁰(AED)=1250*2.5*100/46200*1,75=3,8⁰

J⁰(DEC)=1070*2,5*100/45500*1,75=3,3⁰

J⁰(CKB)=470*2,5*100/33500*1,75=2⁰

J⁰(BKA)=1280*2.5*100/51000*1.75=3.6⁰

Рассчитаем уклон для отрезка ED:

1)      i (ED)=2.5*100/40*1.75=3.6

2)      i (ED)=2.5*100/50*1.75=2.8

3)      i (ED)=2.5*100/35*1.75=4.1

4)      i (ED)=2.5*100/40*1.75=3.6

5)      i (ED)=2.5*100/35*1.75=4.1

6)      i (ED)=2.5*100/35*1.75=4.1

7)      i (ED)=2.5*100/40*1.75=3.6

Рассчитаем уклон для отрезка AC:

1)      i (AC)= 2.5*100/70*1.75=2.0

2)      i (AC)= 2.5*100/60*1.75=2.3

3)      i (AC)= 2.5*100/50*1.75=2.8

4)      i (AC)= 2.5*100/50*1.75=2.8

5)      i (AC)= 2.5*100/40*1.75=3.6

6)      i (AC)= 2.5*100/40*1.75=3.6

7)      i (AC)= 2.5*100/45*1.75=3.2

8)      i (AC)= 2.5*100/45*1.75=3.2

Рассчитаем уклон для отрезка KB:

1)      i (KB)=2.5*100/70*1.75=2.0

2)      i (KB)=2.5*100/75*1.75=1.9

3)      i (KB)=2.5*100/45*1.75=3.2

4)      i (KB)=2.5*100/50*1.75=2.8

Полученные данные отображены в приложении 3.

2. Экологическая оценка агроландшафтов при их устройстве

Оценка проводится в целях выбора наилучшего варианта устройства ландшафта.

Оценку можно выполнить или по всему агроландшафту в целом, или по отдельным его компонентам и элементам.

2.1 Определение соотношения угодий для оценки экологической устойчивости агроландшафтов (К₁)

Измеряем площади угодий расположенных на карте.

Рассчитываем путем сопоставления площадей, занятых различными угодьями, с учетом положительного или отрицательного воздействия их на природную среду (табл. 1).

Таблица 1. Определение соотношений угодий для оценки экологической устойчивости агроландшафтов при их устройстве

Рассчитаем К₁:

К₁=235,81/606,98=0,38

Значение коэффициента К₁ колеблется от ≤ 0,5 до ≥4,5 (ландшафт высокоустойчивый). Лучше тот вариант устройства, где коэффициент выше.

В нашем случае коэффициент меньше 0,5 значит ландшафт разрушающий.

Соотношение угодий в агроландшафте можно оценить путем сравнения существующего соотношения с рекомендуемым, приведенным в литературе.

2.2 Определений коэффициентов соотношения площадей угодий с учетом их экологической ценности и всего ландшафта (К₂)

Коэффициенты экологической устойчивости рельефа (К_р) определяются на основе картограммы классов земель по эрозионной опасности или по картограмме крутизны склонов. Величина К_р на всю площадь угодья рассчитывается средневзвешенной.

Таблица 2. Определение коэффициентов соотношения площадей угодий с учетом их экологической ценности и всего ландшафта.

Рассчитаем К₂:

К₂=301,56/842,79=0,36

Значения коэффициента К₂ колеблются от < 0,33 (ландшафт неустойчивый) до > 0,66 (ландшафт устойчивый). Лучше тот вариант устройства ландшафта, где коэффициент К₂ выше.

Значение К₂ =0,36 показывает, что критерий устойчивости агроландшафта - малоустойчивый.

2.3 Определение плотности экотонов (биологических рубежей), в полевых ландшафтах (К₃)

К числу ландшафтно-экологических элементов, оптимизирующих структуру территории, относятся опушки. Они представляют собой переходные зоны (полосы) на границе лесных растительных сообществ и других угодий - пашни, пастбища, плодовых культур, виноградников, водоемов и др.

Опушки увеличивают общую мозаичность структуры агроландшафтов, повышают эффективность принципа экологического разнообразия. Они способствуют улучшению среды, создают убежища и пути миграции для многих видов животных. В связи с изменениями абиотической среды в них изменяется число видов и плотность популяций по сравнению с граничащими сообществами, т.е. здесь наблюдается эффект опушки, или краевой эффект. Благодаря краевому эффекту многие отдельностоящие лесные биоценозы (мелкомассивные лесные сообщества - лесные колки, насаждения на оврагах и т.д.) часто содержат больше различных видов животных и растений, чем крупные массивные насаждения.

Краевым эффектом обладают не только лесопольные опушки, но и переходные полосы любых естественных и полуестественных биоценозов, а также рубежи (границы) между пашней и пастбищем, различные межи, буферные травяные полосы, береговые полосы водоемов и т.д. Опушки и рубежи, обладающие краевым эффектом, в ландшафтной экологии называются экотонами.

Роль опушек различна. Чем меньше площади естественных биоценозов и интенсивнее землепользование, тем выше экологическая роль опушек. С одной стороны, опушки защищают основное сообщество (например, полевые культуры) от внешних влияний, а с другой - через опушки происходит компенсирующее влияние естественных экосистем на окружающие агроэкосистемы.

На основе концепции экотонов и краевого эффекта может быть предложен показатель оценки (плотность) ландшафтно-экологического разнообразия агроландшафтов. Плотность выражается отношением длины экотонов (м) (Д) как естественных, так и антропогенных на площадь пашни ландшафта (га) (Р):

Таблица 3. Определение плотности экотонов (биологических рубежей) в полевых ландшафтах

К₃=23700/606,98=39,04м/га

Нормативный показатель К₃ колеблется от 25 до 100 м на 1 га: на равнинных полях - около 25 м, на крутых склонах с эрозией почв - до 100 м на 1 га пашни.

2.4 Определение экологического разнообразия (мозаичности) территории (К₄)

Определяется количеством обособленных участков (контуров) с разными по смежеству угодьями и растительностью, приходящимся на 1 км территории определенного ландшафта

Под обособленными участками понимается поле (контур) с одной сельскохозяйственной культурой, полоса при полосном возделывании культур, обособленный участок пастбища, заслуженная ложбина, лесная полоса и т.д.

Таблица 4. Определение экологического разнообразия (мозаичности) территории

К₄=30/8,4=3,6

При возрастающих значениях коэффициента К₄ улучшаются условия для повышения устойчивости ландшафта.

3. Установление водоохранных зон и прибрежных полос рек, озер, водохранилищ и прудов

Для обеспечения благоприятного водного режима и улучшения санитарного состояния рек и других водоемов вдоль их берегов создаются водоохранные зоны и прибрежные полосы.

Основная функция водоохранных зон - уменьшение эрозии почв, выноса биогенных органических и других веществ с сельскохозяйственных угодий в водные объекты, увеличение экологического равновесия в ландшафтах. Но потоковые воды формируются и загрязняются не только на примыкающих к водоемам участках, а преимущественно на приводораздельных и присетевых склонах водосборных бассейнов, то комплекс мероприятий по поддержанию благоприятного водного режима и надлежащего состояния водоемов должен осуществляться на всей площади водосбора с существенной их активизацией в водоохранных зонах. В этих зонах должен выполняться особый режим хозяйственной деятельности - комплекс агротехнических, лесомелиоративных и гидротехнических мероприятий.

В водоохранных зонах у берегов водоема выделяются водоохранные прибрежные полосы. Это залужение или посадка древесно-кустарниковой растительности.

Ширина водоохраной зоны морей, рек, ручьев, каналов, озер, (водохранилищ и ширина их прибрежной защитной полосы за пределами территорий городов и других поселений устанавливается от соответствующей береговой линии.

Ширина водоохраной зоны рек или ручьев устанавливается от их истока для рек или ручьев протяженностью:

)1 до 10 км - в размере 50 м;

2) от 10 до 50 км-в размере 100 м;

3) от 50 км и более - в размере 200 м.

Для реки, ручья протяженностью менее 10 км от истока до устья водоохранная зона совпадает с прибрежной защитной полосой. Радиус водоохраной зоны для истоков реки, ручья устанавливается в размере 50 м.

Ширина водоохраной зоны озера, водохранилища, за исключением озера, расположенного внутри болота, или озера водохранилища с акваторией менее 0,5 квадратного километра, устанавливается в размере 50 метров.

Ширина водоохраной зоны моря составляет 500 метров.

Ширинаприбрежнойзащитнойполосы устанавливается в зависимости от уклона берега водного объекта: при уклоне берега 0⁰- ширина прибрежной полосы 30 метров, от 0⁰ до3⁰ - 40 метров, и более 3⁰ - 50 метров.

Для реки указанной на плане водоохранная зона составляет 200 м, т.к. протяженность от истока до устья 75 км. Прибрежная защитная полоса - 40 м.

Длина участка реки на карте - 920м, площадь - 1,84 га.

4. Определение типов склонов на плане

Для организации ландшафтного земледелия необходима подробная классификация склонов, которая отражала бы их особенности при устройстве ландшафтов.

При определении типов склонов основными классификационными признаками является их характеристика в отношении продольного и поперечного профилей.

Классификация элементарных склонов, представлена на схеме.

Склоны группируют по типам, подтипам, видам и разновидностям. Каждый тип представляет собой определенный водосбор: прямой, рассеивающий и собирающий. Совокупность вариаций по профилям склонов позволяет выделить 9 возможных комбинаций

Для I типа независимо от разнообразия видов склонов характерно прямолинейное размещение элементов территории, для II и III типов - криволинейное, т.е. контурное (размещение по горизонталям) (рис. 4). Следует помнить, что в зависимости от типа склона степень его эрозионной опасности различна. Вместе с тем II и III типы различаются тем, что имеют различную эрозионную опасность: II тип (поперечно-выпуклый) - рассеивающий сток - менее опасен, III тип (поперечно-вогнутый) - собирающий сток -более опасен. При этом величина коэффициента эрозионной опасности продольных профилей: прямого -1,0; выпуклого - 1,21-1,50; вогнутого - 0,50-0,75; поперечных профилей: прямого - 1,0; выпуклого - 0,8; вогнутого - 1,2. Следовательно, например, при одной и той же крутизне назначаемые комплексы почвозащитной мелиорации на этих склонах должны различаться: на поперечно-вогнутых склонах они должны быть более интенсивными.

II и III типы склонов подразделяют на подтипы. Дело в том, что как поперечно-выпуклые, так и поперечно-вогнутые склоны имеют разный характер выпуклости и вогнутости: в первом случае - с одинаковой крутизной на всех скатах (экспозициях), во второй - с разной крутизной поперечных скатов. В первом случае склон изображается параллельными горизонталями, во втором -непараллельными, т.е. со сближающимися концами горизонталей или у основания склонов (у выпуклых), или у их приводораздельной части (у вогнутых).

I тип и подтипы II и III типов включают по три вида, обусловленных формами продольного профиля склонов.

Самая простая организация территории склонов I типа и самая сложная - П-го подтипа III типа.

По характеру поверхности склоны бывают следующих разновидностей (рис. 4) ровные (а), бугристые (б), микроложбинные (в) и макроложбинные (г).

В названии склона, прежде всего, следует указать характер поперечного профиля (тип, подтип), далее - характер продольного профиля (вид) и, наконец, характер поверхности склонов (разновидность); например, поперечно-выпуклый с параллельными горизонталями, продольно-прямой, ровный.

Надо различать понятия простого и сложного склонов. К простым относятся только склоны I типа, так как здесь всегда могут выполняться прямолинейное размещение элементов территории и прямолинейная технология обработки. Склоны II и III типов называют сложными. В природе преобладают сложные склоны.

Заключение

В курсовой работе были рассмотрены различные формы рельефа земной поверхности.

Приобретены навыки по вычислению водосборной площади; определению длины, ширины и глубины лощины и уклона местности.

С целью определения экологической оценки агроландшафтов при их устройстве были найдены коэффициент экологической устойчивости К₁=0,38 (ландшафт разрушающий), коэффициент соотношения площадей угодий К₂=0,36 (ландшафт малоустойчивый), определена плотность экотонов, в полевых ландшафтах К₃=39,04м/га (в пределах нормы), определена мозаичность территории К₄=3,6.

Согласно Водному Кодексу Российской Федерации была определена водоохранная зона и прибрежная защитная полоса.

Изучены основные классификационные признаки склонов.

Список литературы

1.       Водный кодекс Российской Федерации (12 .04.2006 г)