содержится больше в менее карбонатных суглинках.
На территории плато преобладают сильнокарбонатные суглинки и глины с нейтральной или слабощелочной реакцией среды и высокой степенью насыщенности Са и Mg поглощающего комплекса породы. Довольно высоко содержание в этих породах доступных растениям форм калия и особенно фосфора.
Некарбонатные или глубоковыщелоченные моренные суглинки отличаются слабокислой реакцией среды, меньшей насыщенностью основаниями и бедностью подвижными соединениями фосфора и калия.
Песчаных и супесчаных водно-ледниковых и моренных отложений на ордовикском плато мало; они нередко залегают на равнинах под чехлом валунных суглинков. Ими сложены зандровые и камовые области.
Преобладают еловые сложные леса с дубравно-травяным покровом. В таких лесах часто встречаются молодые клены, липы, нередко дубы, в подлеске много жимолости, альпийской смородины, орешника.
Холмистые территории с наиболее сухими дерново-карбонатными почвами заняты еловым редколесьем с сосной, кустарниками и травами, среди которых много засухоустойчивых видов.
Так же как и лесная растительность, растительный покров лугов и их качество тесно связаны с типами почв, на которых они формируются. На дерново-карбонатных сухих и хорошо прогреваемых почвах преобладают остепненные богатые луга. Они состоят из трясунки, горного клевера, кульбабы копьелистной, манжетки и крупных злаков - овсеца пушистого, луговой овсяницы, тимофеевки.
На территории присутствуют бедные луга, сформированных на дерново-подзолистых почвах. Это колосковые, щучковые и белоусовые луга. Для их улучшения необходимо рыхление дернины, внесение удобрений, подсев трав.
1.4 Экология
Серебряное озеро - это то самое озеро, где испытывалась первая в России подводная лодка Степана Карловича Джевецкого. Гатчинские озера образовались во время отдыха последнего ледника. Объектом нашего внимания послужили озера Белое и Серебряное. Эти озера имеют мощные подземные ключи. Наиболее глубоким является озеро Серебряное (до 15 м), а наибольшая глубина в Белом озере достигает 8 метров. На Серебряном озере производится водозабор, а Белое озеро впадает в речку Гатчинку (Теплая). В 1959 году в Белом озере производили очистку, откачивали ил. К сожалению, в результате работ, состояние озера ухудшилось, так как одновременно был откачан слой белой глины, которая не давала разрастаться водным растениям. Также была нарушена взаимосвязь между Белым и Черным озерами, что привело к уменьшению глубины Белого озера и активному зарастанию озер. Очень страшен такой антропогенный фактор, как мусор. По берегам Белого озера он буквально кишит в воде. Особенно около пристани, острова Топкого, острова Захарова, острова Любви и в водном лабиринте. В основном среди мусора преобладают пластиковые бутылки, жестяные банки, большое количество бумаги, сигаретных пачек и тому подобное. Это подтверждается большим количеством чаек, так как эти птицы преобладают в районах экологического загрязнения и являются живыми показателями загрязнения окружающей среды. В гораздо лучшем состоянии находятся наши родники на острове Топкий и Иорданский колодец. Наибольшей популярностью среди гатчинцев пользуется вода из родника на острове Топком. Согласно результатам исследований, качество воды соответствует требованиям гигиенических нормативов лишь в озере Черное (г.Гатчина). Тем не менее, несмотря на то, что вода здесь отвечает качественным характеристикам, территории данных «исторически» пляжей все же не имеют соответствующего санитарно-эпидемиологического заключения для разрешения купания. Причина в том, что места массового купания тут не благоустроены, отсутствует необходимое оборудование, а акватория дна водоемов не обследована. Таким образом, воды основных рек в Гатчинском районе классифицируются как загрязненные. В значительной степени это обусловлено тем, что на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях района происходит сброс значительных объемов недостаточно очищенных сточных вод. В то же время следует отметить, что повышенная концентрация в речных водах железа, марганца и отчасти тяжелых металлов имеет природный характер и связана с тем, что в питании рек участвуют болотные воды. Кроме твердых бытовых отходов на свалках могут быть отходы, содержащие радиоактивные вещества, ядохимикаты, золошлаковые отходы, галитовые отходы и др. вещества. В г.Гатчина накопление твердых бытовых отходов составляет 128,7 тыс.куб.м. в год. Захоронение отходов осуществляется на городской мусорной свалке, расположенной в 5 км. от города. Площадь свалки - 10 га. Территория свалки огорожена. Организована послойная загрузки свалки, изолирующим слоем служит строительный мусор.
2. Оценка продуктивности агросистемы
2.1 Расчет величины потенциального урожая (ПУ), который может быть теоретически достигнут при соблюдении агротехники и оптимальных почвенных условиях
Определение ПУ озимой пшеницы, если Q = 3,0*109 ккал
ПУ =Q*Kq/100*q*100, ц/га ПУ =3,0*3,0/100*4450*100=40,05 ц.
Определение ПУ, если Km = 0,45 абс. сухой массы и стандартной влажности 0,5
ПУ тов=40,05*0,45=18,02 ц/га - на сухую биомассу
ПУ тов =40,05*0,5=20,025 ц/га - на станд. влажность
2.2 Определение КОУ по влагообеспеченности посевов
КОУ=100*W/Kw, ц/га
W - ресурс продуктивной влаги, мм
Kw - коэффициент водопотребления мм/ц
W=W1+P, мм
P - сумма осадков, испарения растениями, мм
W1 - ресурс прод. влаги, которая есть в почве
P=D*К, мм
D - количество осадков на данной территории, мм К - коэффициент испарения
Р=594*0,7=415,8 мм
W=200+415,8 =615,8 мм
КОУ=100*615,8/510=120,74 ц/га
КОУтов. прод.=120,74*0,45=54,33 ц/га - на сухую биомассу
КОУтов. прод.=120,74*0,5=60,37 ц/га - на станд. влажность
2.3 Определение действительно возможной урожайности (ДВУ)
Лимитирующий фактор - обеспеченность элементами питания.
ДВУ=Д/В, ц/га
Д - количество элементов питания, которые могут быть получены растениями из почвы
В-вынос элементов питания на формирование продукции
Гумус - 5,0%
К2О - 220 мг/кг
Р2О5 - 200 мг/кг- 26 см (0,26 м)
Плотность - 1,12 г./см3
М (пах. слоя)=10000*1,12*0,26=2912 т
Расчет ДВУ по N, P, K
Определение запасов N по содержанию гумуса:
Запасы гумуса (х) 100 кг - 5,2 х= 2912000*5,0/100=145600 кг
-х
а) Запасы N: в гумусе №5%
кг - 5 кг N х= 145600*5/100=7280 кг - общий запас N 145600-х
б) Минерализуется №1,5%
кг - 1,5 кг х=7280*1,5/100=109,2 кг
-х
в) Усвоение N - 40%
кг - 40 кг х= 109,2*40/100=43,68 кг - количество N, который может быть
,2-х усвоен из почвы озимой пшеницей
г) ДВУ= 43,68 /3 (вынос оз. пшеницей N)=14,56 ц/га
ДВУ Р2О5:
а) 1 кг - 200 мг/кг х = 2912000*200/1000=582,5 кг/га
-х
б) К исп.
- 5 х=582,4*5/100=29,12 кг
-х
в) ДВУ=29,12/1,1(вынос оз.пшен. Р) =26,47 ц/га
ДВУ К2О
а) 1 кг - 180 х=2912000*180/1000=524 кг
-х
б) Кисп.
кг - 10 х= 524*10/100=52,4 кг 524-х
в) ДВУ=52,4/2,5(вынос оз.пшен К) =20,96 ц/га N (14,56) P (26,47) K (20,96) Продуктивность лимитирует в первую очередь N, затем К2О.
Действительно возможный урожай учитывает большее количество факторов, чем ПУ и КОУ, следовательно, эти расчёты наиболее приближены к действительности. Лимитирующим фактором в получении хорошего урожая является обеспеченность почв элементами питания. Перед посевом или посадкой культур необходимо обязательно внести удобрения для удовлетворения потребностей растений и поддержания почвенного плодородия.
2.4 Определение продуктивности при помощи почвенно-экологических индексов
ПЭИ= 12,5 (2-V)*M*D∑t›10˚C*(Kувл. - р) / КК+100,
V - плотность почвы, средняя для метрового слоя- коэффициент по гран. составу- дополнительный поправочный коэффициент
∑t›10˚среднегодовая сумма активных температур
р - та влага, которая сущ. в почве
КК = 360 (tmax - tmin)/Ш+10,
tmax - средняя температура теплого месяца- средняя температура холодного месяца
Ш - широта местности
ПЭИ=12,5*0,8*0,75*1*68,2*(1,1-0,5)/144,4+100=102,12
Перевод в бал бонитета: 102,12*0,92=93,95 балла
,95*0,17(цена балла)=15,97 ц/га
3. Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию
Устойчивость - способность почвы сохранять производительную способность при антропогенном воздействии и восстанавливать свои свойства после его прекращения.
.Почвообразующие породы:
)0 баллов - морена, флювиогляциальные отложения, аллювиальные, пески.
)1 балл - моренные и флювиогляциальные отложения на выровненных депрессиях, маломощные пески и супеси, подстилаемые мореной.
)2 балла - легкие суглинки, подстилаемые мореной.
)3 балла - моренные суглинки и глины.
)4 балла - карбонатные, покровные суглинки и глины.
.Рельеф:
)0 баллов - сильноволнистая территория › 10º.
2)1 балл - средневолнистая 3-10º.
3)2 балла - устойчивая не более 3º.
3.Увлажнение:
)0 баллов - подзолы и дерново - подзолистые почвы на песках.
)1 балл - супеси.
)2 балла - суглинистые почвы, дернорво - карбонатные.
)3 балла - аллювиальные дерново - глеевые почвы.
)4 балла - аллювиально - луговые, болотные.
.Теплообеспеченность:
)0 баллов - Северные склоны.
)1 балл - Восточные склоны.
)2 балла - Западные склоны.
)3 балла - Ровные склоны, суглинистые и легкие почвы.
)4 балла - Почвы южной экспозиции, суглинистые.
.Гумусированность (запасы гумуса в Апах. - 0 - 20 см):
)0 баллов - ЗГ ˂10 т/га - крайне неустойчивые почвы.
)1 балл - ЗГ 10-20 т/га - неустойчивые.
)2 балла - ЗГ 20-40 т/га - малоустойчивые.
)3 балла - ЗГ 40-60 т/га - относительно устойчивые.
)4 балла - ЗГ 60-80 т/га - устойчивые.
)5 баллов - ЗГ˃80 т/га - высокоустойчивые.
.Кислотность:
)0 баллов - сильнокислые и кислые почвы рН˂4,5 - неустойчивые.
)1 балл - средне- и слабокислые с рН 4,5-5,5 - относительно неустойчивые.
)2 балла - нейтральные, близкие к нейтральным - устойчивые.
.Степень насыщенности почв основаниями (V):
)0 баллов - V ˂20% - неустойчивые.
)1 балл - V 20-40% - малоустойчивые.
)2 балла - V 40 - 60% - относительно устойчивые.
)3 балла - V 60-80% - устойчивые.
)4 балла - V 80-100% - высокоустойчивые.
.Первичная биопродуктивность (по неотчуждаемой биомассе сухого вещества, ц/га):
)0 баллов - ˂ 40 - неустойчивые.
)1 балл - 40-60 - малоустойчивые.
)2 балла - 60-80 - относительно устойчивые.
)3 балла - 80-100 - устойчивые.
)4 балла - ˃100 - высокоустойчивые.
.Степень сельскохозяйственной освоенности:
)-3 балла - слабоокультуренные почвы ˂5т/га (слабая агротехника, низкая насыщенность органическими и минеральными удобрениями (˂60 кг/га)).
)-2 балла - среднеокультуренные почвы 5-10 т/га (оптимальная агротехника, минеральные удобрения (60-180 кг/га).
)-1 балл - высокоокультуренные почвы ˃10 т/га (высокий уровень агротехники, минеральные удобрения (˃180 кг/га).
.Оценка почв по ∑ баллов:
)Крайне неустойчивые - 0-4 балла.
)Неустойчивые - 5 - 9 баллов.
)Малоустойчивые - 10 - 14 баллов.
)Относительно устойчивые - 15 - 19 баллов.
5) Устойчивые - 20 - 24 балла.
Оценка дерново-среднеподзолистой среднесуглинистой почвы
Рельеф1 баллУвлажнение2 баллаТеплообеспеченность4 баллаГумусированность3 баллаКислотность3 баллаСтепень насыщенности основаниями4 баллаПервичная биопродуктивность3 баллаСтепень с/х освоенности2 балла∑ балл22 балла - устойчивые
4.Оценка степени и периода деградации
Деградация - совокупность процессов, которые приводят к изменению функции почв, ухудшают их свойства, снижают природно-хозяйственное значение.
В зависимости от факторов выделяют 4 типа деградационных ландшафтов:
1.Земли технологической, или эксплуатационной деградации. Земли не пригодны без рекультивации (карьеры, торфопредприятия, земли под строительство).
а) Физическая деградация - это итог процессов нарушения сложения почвы, нарушение комплекса физических свойств. Причины: низкая культура земледелия.
б) Агроистощение - это потеря плодородия в результате потери элементов питания, ухудшения реакции среды, ППК. Причина: нарушение систем земледелия.
Эрозия - нарушение покрова почв поверхностными стоками вод. Причины:
Осадки ливневого характера;
Изреженное проективное покрытие;
Породы, подверженные размыванию;
Гран. состав.
Засоленные почвы - избыточное накопление легкорастворимых солей.
Заболоченные почвы - изменение водного режима, выражается во временном переувлажнении, подтоплении или затапливании почв.
Степень деградации определяется по баллам:
0 - недеградированные почвы - продуктивность соответствует оптимальному плодородию;
- слабо деградированная почва - снижение продуктивности не более 25%;
- средне деградированная почва - 20 - 25%;
- сильно деградированная почва - 50 - 75%;
- очень сильно деградированная почва - более 75%.
Если деградация почвы характеризуется увеличением значения показателя (плотность почвы, содержание тяжелых металлов и т.д.), то период деградации рассчитывается по формуле:
Td= (Xmax - х0)*∆T/x1 - x0, лет
Xmax - значение характерное для 4 балла деградации;
х0 - предыдущее значение деградации почвы;
∆T - временной промежуток между двумя обследованиями (в годах);
x1 - значение критерия деградации почвы при текущем обследовании.
Плотность:
) 1,2/1,12=1,07 - 0 степень деградаци
2) xmax=1,2*1,3=1,56
3) Td=(1,56-1,12)/12/1,2-1,12=108 лет
Физическая деградация почвы составит 4^108, то есть при сохранении данной тенденции через 108 года почва достигнет 4-ого балла деградации.
Гумус
Если деградация почвы характеризуется уменьшением значения показателя (плотность почвы, содержание тяжелых металлов и т.д.), то период деградации рассчитывается по формуле:
Td= (х0 -Xmin)*∆T/ x0-x1, лет
1) 5,0/4=1,25
2) Xmin =5/2=2,5
3) Td =(5-2,5)*12/5,2-4,0=25 лет.
Физическая деградация почвы составит 4^25, то есть при сохранении данной тенденции через 25 года почва достигнет 4-ого балла деградации
К2О, Р2О5
Td= (х0 -Xmin)*∆T/ x0-x1, лет
1)220/100=2,2 - 3-ая степень деградации
2)Xmin =220/5=44
)Td=(200-44)*12/220-100=15,6 года
При сохранении данной тенденции через 15,6 лет почва достигнет 4-ого балла деградации.
Р2О5
1) 200/100=2 - 2 степень деградации
) Xmin = 200/5=40
) Td=(200-40)*12/200-100=19.2
Через 19,2 года почва достигнет 4-ой степени деградации.
Металлы
Сd=2,3 мг/кг (х1), фон - 0,4 мг/кг (х0)
∆Т=12 лет
ОДК=2,0 мг/кг
) 2,3/2=1,15 0-ая степень деградации
) Хmax=2*5=10
) Тd=(10-2,3)*12/(2,3-0,4)=49 лет
Сr=14,2 мг/кг (х1), фон=8,1 мг/кг (х0)
∆Т=12 лет
ПДК=6 мг/кг
) 14,2/6=2,4
) Хmax=6*5=30
) Тd=(30-14,2)*12/(14,2-8,1)=31 год
Коэффициент технического загрязнения (Кс)
Кс=Кобщ / Кфон
Кс(Cd) = 2,2 мг/кг/0,3=7,3
Кс(Cr) = 14,2 мг/кг/8,1=1,75
Суммарный показатель загрязнения (Zс)
Zc=(7,3+1,75) - (2-1)=8,05 - низкий показатель загрязнения (0-16 - низкий; 16-32 - умеренно-опасный; 32-128 - высокий; более128 - очень высокий)
Индекс приоритетности (fn)= (С/ПДК(ОДК)/Сj /ПДКj(ОДК)=(2,2/2,0)/14,2/6,0=0,01, след - но компонент i не имеет приоритетного значения.
4.1 Классификация агроландшафтов
Различают несколько классификаций агроландшафтов.
Типы агроэкосистем по размеру: агросфера - весь комплекс территорий на планете, которые вовлечён в сельскохозяйственное производство; аграрный ландшафт - они приурочены к определённым природным зонам; сельскохозяйственная экологическая система - соответствует какому-либо определённому хозяйству, комплексу; агробиогеоценоз - отдельное поле, теплица, сад и т.д.
Классификация ФАО по специализации: земледельческие (полевые) - различные системы пашни; плантационно-садовые - ягодники, сады, виноградники, чайные плантации и т.д.; пастбищные - тундровые, горные, пустынные луга; производственные (агропромышленные) - используются для производства мяса, молока, яиц; смешанного типа - сочетание нескольких видов использования. По характеру воспроизводства почвенного плодородия: природоёмкий тип - не полный характер воспроизводства почвенного плодородия, плодородие снижается; природоохранный - простой характер воспроизводства почвенного плодородия, плодородие не двигается; природоулучшающий - расширенный характер почвенного плодородия, плодородие почв растёт. По интенсивности антропогенного воздействия:
1 тип - экстенсивный - с низким уровнем антропогенного воздействия. Продуктивность низкая, высокая специализация. Наблюдается высокое обеспечение севооборотов залежно-переложной стадии, балласт между продуктивностью и поголовьем скота.
2 тип - интенсивный - агроэкосистемы с высоким уровнем антропогенного воздействия. Продуктивность и специализация высокие. В растениеводстве применение севооборотов с травами и сидератами, в животноводстве утилизация навоза (возврат его на пашню).
3 тип - адаптивный - системы с умеренным антропогенным воздействием. Умеренно высокая продуктивность с высокой степенью адаптивности. В растениеводстве применение севооборотов с травами и сидератами, в животноводстве обеспечение адаптивной структуры за счёт сохранения биологического разнообразия: луг - пашня - скот.
4.2 Возможные негативные экологические риски
В Гатчинском районе в результате выведения почв из сельскохозяйственного использования возможны процессы дегумификации, подкисления, уплотнения, а следовательно и ухудшения всех физических свойств; почвы со временем переходят в естественное состояние. На склонах также возможна водная эрозия почв различной степени смыва пахотного горизонта.
ПоказательДерново-подзолистая почваПочвообразующие породы3Рельеф2Увлажнённость3Теплообеспеченность2Запасы гумуса3Кислотность0Степень насыщенности почв основаниями2Биологическая продуктивность2Степень освоения-2Интегральная оценка15
5. Определение степени возможной деградации почв
Td = [(x0 - xmin)ΔT] / (x0 - x1)
Дерново-подзолистая на карбонатных отложениях почва
Период деградации по гумусу
ΔT = 5 лет; х0 = 1,8; х1 = 1,5;
кратность 1,8/1,5 = 1,2 - 1-я степень деградации; xmin = 1,8/2 = 0,9= [(1,8 - 0,9)5] / (1,8 - 1,5) = 15 лет
При имеющейся тенденции через 15 лет почва перейдёт в разряд очень сильно деградированной. Химическая деградация почвы по содержанию гумуса может быть обозначена 115.
Период деградации по К2О и Р2О5
Кратность снижения по калию - 8/5,6 = 1,42 - 1-й балл деградации
ΔT = 5 лет; х0 = 8; х1 = 5,6; xmin = 8/5 = 1,6 = [(8 - 1,6)5] / (8 - 5,6) = 13 лет
Кратность снижения по фосфору - 4,5/3,2 = 1,4 - 1-й балл деградации
ΔT = 5 лет; х0 = 4,5; х1 = 3,2; xmin = 4,5/5 = 0,9 = [(4,5 - 0,9)5] / (4,5 - 3,2) = 14 лет
Химическая деградация почвы по содержанию калия обозначается 113, а фосфора - 114.
6. Заключение
Анализ агроэкосистем Гатчинского района показал, что исследуемые агроэкосистемы (а именно агроэкосистемы на дерново-подзолистых почвах требуют разработки мероприятий по повышению плодородия почв и оптимизации агроэкосистем, так как без этого с течением времени почвы могут ухудшить свои агрохимические показатели. Оптимизация функционирования агробиогеоценоза проводится на нескольких уровнях.
. Уровень растительного организма и входящих в него подсистем. Представляет собой «конструирование» растения с целью обеспечения высокой продуктивности при хорошо выраженной конкурентоспособности и устойчивости к неблагоприятным факторам среды. Одна из возможностей решения этой проблемы - в биотехнологии.
. Уровень популяции растений. Прежде всего, обращают внимание на её плотность, которая во многом определяет взаимоотношения растений между собой. В связи с этим необходимо проводить мероприятия по оптимизации плотности популяций культурных растений, которая должна быть такой, чтобы не было взаимного угнетения культурных растений, не снижался уровень их продуктивности и не возникало массового развития сорняков.
. Уровень сообщества (агрофитоценоза). Для достижения цели создания оптимальных условий жизни агрофитоценоза необходимо предусмотреть обеспечение культурных растений необходимыми им экологическими факторами (как средообразующими, так и ресурсными). Для этого следует количественно оценить потенциальные возможности почвы в удовлетворении потребностей растений в питании, возможности усвоения культурой питательных веществ из ранее внесённых в почву удобрений, следует попытаться разумно соотнести потребности культур с возможностями почв и дать рекомендации по оптимальному распределению их как в пространстве, так и во времени. Это позволит экономно расходовать имеющиеся природные ресурсы и максимально уменьшить объёмы рекомендуемых к внесению удобрений, обеспечив получение планируемых урожаев.
. Уровень агробиогеоценоза. В дополнении к рассмотренным процессам следует добавить оптимизацию почвенных процессов. Прежде всего, полевой участок готовят к посеву, продумывая способы обработки почвы. Большую роль играет регуляция и оптимизация водного режима почв. Проводят работы по активизации внутрипочвенных биологических процессов, а также по максимизации уровня содержания диоксида углерода в приземном слое воздуха при помощи внесения органических удобрений и органосодержащих отходов, необходимых для обеспечения питания культурных растений. Отдельно рассматривается комплекс мероприятий по повышению плодородия почв и, прежде всего, по увеличению запасов органического вещества и гумуса в почвах. Среди последних наибольшее значении имеют внесение органических удобрений, в том числе сидератов, а так же учёт количества корневых и послеуборочных остатков растений, возделываемых или произрастаемых в поле.
деградация почва мониторинг агроэкосистема
Список использованной литературы
1. Кауричев И.С. Почвоведение
. Бархатова М.Р. Агроклиматический справочник по Ленинградской области / Москва: Гидрометеоиздат, 1959. - 176 с.: табл.
. Муха, Макаров «Плодородие почв и устойчивость земледелия»
. Черников В.А. «Устойчивость почв к антропогенным воздействиям»
. Титова Д.Р. «Агроэкосистемы: проблемы и функционирование и сохранение устойчивости»
. Черников В.А. «Агроэкология»
. Титова Д.Р., Добахов «Основы экологической оценки функционирования агроэкосистем»
. Почвоведение/И.С. Кауричев, Л.Н. Александрова, Н.П. Панов и др.; Под ред. И.С. Кауричева. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос,1982.
9. Пестряков В.К. Почвы Ленинградской области.,1973.
10.Практикум по методике составления и использования крупномасштабных почвенных карт/Л.Н. Александрова, А.А. Коротков, М.В. Новицкий и др.; Под ред. Л.Н. Александровой. - М.: Колос, 1983.