Агроэкологическая оценка почв учхоза "Удрайское" Великолукского района Псковской области

Возникновение земледелия было связано с ростом численности человеческой популяции и необходимостью устойчивого снабжения членов общества продуктами питания. Земледелие сильнее, чем другие виды деятельности человека, связано с выживанием. Именно для этой цели, сформировавшиеся в результате длительной эволюции саморегулируемые природные экосистемы, были заменены на агроэкосистемы.

Агроэкосистемы — измененные природные системы, которыми управляют для повышения продуктивности.

История мирового земледелия — это история совершенствования различных агроприемов, применения их в комплексе с другими, что позволило разработать системы земледелия, конкретные мероприятия, в которых учитывают различия почвенных и климатических условий той или иной местности. Системный подход дает возможность земледельцу добиваться максимальной продуктивности агроэкосистемы. С другой стороны, чем более интенсивно человек эксплуатирует агроэкосистему, тем большие суммарные энергетические затраты необходимы на ее поддержание в продуктивном состоянии. Источником дополнительной энергии служит преобразованная энергия топлива, тягловая сила животных и труд человека.

Сорта культурных растений подвергаются искусственному, а не естественному отбору и, следовательно, сами по себе также неустойчивы и энергозатраты. Растущее население, ориентация экономики на экспорт продовольствия, развитие сельскохозяйственного машиностроения и индустрии химизации сельского хозяйства приводит к тому, что агроэкосистемы становятся более искусственными и, соответственно, неустойчивыми, существующими только лишь за счет растущих энергетических дотаций.

Перспектива потери плодородной земли — основного средства производства в сельском хозяйстве — заставляет все большее количество людей, занятых в этой сфере деятельности, искать варианты выхода из сложившейся ситуации, обращая внимание не только на отдельные приемы природоохранной агротехники, но и на концептуально новые системы земледелия, основанные на учете законов природы, круговоротов веществ. Эти системы земледелия ориентируются на сохранение почвы как живой системы, природную регенерацию воды и воздуха, получение экологически чистой продукции, экономное расходование энергетических и сырьевых ресурсов. Выход возможен в экологической ориентации всего агроландшафта, в совмещении функций.

Цель данной курсовой работы – оценка конкретной агроэкосистемы учхоза «Удрайское» Великолукского района Псковской области с учетом возможности ее оптимизации для получения наибольших урожаев сельскохозяйственных культур.

Глава 1. Характеристика агроэкосистемы

1.1 Географическое положение и климат учхоза «Удрайское»

1.2 Великолукского района Псковской области

Учхоз «Удрайское» расположен на территории Горицкой волости Псковской области, в северной части Великолукского района в 30 км от районного центра и 350 км от областного центра.

Вся территория учхоза имеет вытянутую с севера на юг форму протяженностью 18 км. Общая земельная площадь составляет 773 га, в том числе сельхозугодий 5363 га, из них пашня 5363 га.

По агроклиматическим ресурсам территория района относится к 4 центральному агроклиматическому району Псковской области. Район выделяется меньшим количеством осадков при достаточно тёплом о продолжительном вегетационном периоде. Условия для возделывания сельскохозяйственных культур вполне благоприятные.

Средняя температура января от —7 до —8 °С, июля — от 17 до 17,5 °С. Сумма эффективных температур 1479°С. Количество осадков 550—650 мм в год, в основном в летний и осенний периоды, значительно превышает испарение, около 400 мм. Продолжительность вегетационного периода до 144 суток.

В целом климат можно охарактеризовать как умеренно-континентильный, но с заметным влиянием Атлантического и Северного Ледовитого океанов. Общая годовая сумма притока тепла на 1 см² горизонтальной поверхности около 80 ккалорий. В целом по году радиационный баланс положительный, но с ноября по февраль отрицательный.

Кроме солнечной радиации большое значение на климат области оказывает повышенная циклоническая деятельность атмосферы. В среднем за год проходит 129 циклонов, а антициклонов около 50.

Данный район благоприятен для выращивания разных овощных и кормовых корнеплодов, ранних и средних сортов картофеля, льна, капусты белокочанной, озимой ржи, овса, ячменя.(3)

1.2 Рельеф

Территория учхоза «Удрайское» расположена на Волхов-Ловатской низменности, представляющей заболоченную озерно-ледниковую равнину (Понизовщину). На общем низинном фоне на ней возвышаются «острова», так называемые «увалы», имеющие тоже весьма равнинный рельеф. Таким образом, на всей площади преобладает достаточно равнинный рельеф.(3)

В целом рельеф территории не препятствует широкой механизации полевых работ.

1.3 Условия почвенного покрова

Основными почвообразующими породами на Ловатской низменности являются маломощные озерно-ледниковые отложения разного механического состава, покрывающие морену.

Большая часть пахотных угодий приурочена к довольно равнинным моренным поднятиям, так называемым «увалам». Почвы на них формируются моренные суглинки и различные двучленные отложения. На пашне преобладают среднеокульуренные некислые почвы. В целом же преобладают дерново-слабоподзолистые легкосуглинистые и супесчаные почвы.(3)

Если анализировать данные таблицы 1, можно сделать вывод, что в целом на почвах с подобными агрохимическими показателями невозможно получить, хотя бы средний урожай. Для получения урожаев близких к возможным необходимо повышение уровня плодородия почв. Причем на таких почвах не достаточно одной компенсации выноса элементов питания. Необходимо внесение удобрений с таким расчетом, чтобы баланс питательных элементов складывался с профицитом.

Таблица 1. Характеристика почв хозяйства

По классификации Н.Л.Благовидова, специально разработанной для почв северо-запада, почвы хозяйства относят к средне- и слабоокультуренным.

1.4 Условия почвообразования

В основу почвенно-географического районирования Северо-Запада Европейской части РФ положена схема почвенно-географического районирования, разработанная Почвенным институтом имени В.В. Докучаева.

Согласно этой схеме территория учхоза «Удрайское» относится к почвенно-биоклиматической подзоне южной тайги и широколиственных лесов.

1.5 Физико-химическая характеристика двух разновидностей почв

Таблица 2. Физико-химические свойства дерново-слабоподзолистой

среднесуглинистой почвы

Таблица 3. Физико-химические свойства дерново-подзолистой

легкосуглинистой глееватой почвы

1.6 Антропогенное использование территории

Таблица 4. Экспликация земель хозяйства

Численность работников предприятия составляет 235 человек. Учебно-опытное хозяйство имеет мясомолочное направление. Поголовье КРС составляет 1374 голов, в том числе 560 коров. Поголовье свиней-1174 голов, в том числе 135 голов основных свиноматок.

В растениеводстве преобладают такие культуры как зерновые, многолетние травы, картофель. Их урожайность соответственно в среднем составляет 20 ц/га, 150 ц/га, 169 ц/га.

1.7 Возможные негативные экологические факторы

В настоящее время состояние атмосферы в районе зависит от наличия в ней загрязняющих веществ, поступающих от различных источников, находящихся как на сопредельных территориях, так и на собственной территории. Источниками выбросов специфических загрязняющих веществ 1 и 2 классов опасности являются предприятия химической промышленности. Нынешнее состояние промышленности позволяет сделать вывод о том, что средний уровень загрязненности воздуха пылью и оксидами азота в целом по району находится в пределах ПДК.

Значительный вклад в загрязнение атмосферы вносит автотранспорт. Автомобильными двигателями выделяется в воздух более 95 % оксида углерода, около 65 % углеводородов и 30 % оксидов азота.

Исследование природных вод позволило выявить некоторые загрязнения нитратами, аммонием, железом и марганцем. Многие из этих загрязнений не имеют отношения к деятельности сельского хозяйства. Очаговые загрязнения почв тяжелыми металлами, в основном, приурочены к пригородной зоне и связаны, как правило, с выбросами транспорта, промышленных предприятий, бытовыми отходами.

Высокие цены на удобрения, известковые материалы, пестициды в значительной степени ограничили их использование производителями товарной сельскохозяйственной продукции. Качество и безопасность агрохимикатов, применяемых в области, их транспортирование и применение находится под контролем многих контролирующих и инспектирующих организаций. Поэтому загрязнение почв и водных объектов сельским хозяйством в настоящее время уменьшилось. Но это не означает, что опасность отсутствует. Загрязнение есть и со временем оно будет увеличиваться. Поэтому существует большая обеспокоенность проблемами экологического характера со стороны иностранных и российских организаций.

Глава 2. Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию

Таблица 5. Оценка степени устойчивости почв

1-я почва: 47 баллов / 14 = 3 категория

2-я почва: 42 баллов / 14 = 3 категория

Почвы относятся к среднеустойчивым к антропогенному воздействию. Необходимы специальные мероприятия для их коренного улучшения.

Глава 3. Оценка продуктивности

Продуктивность фитоценоза можно оценить теоретически по количеству ФАР и рассчитать по КОУ (климатически обеспеченный урожай).

ПУ - потенциальная урожайность - это продуктивность биоценоза, которая теоретически могла бы быть достигнута при соблюдении всех правил агротехники в индивидуальных почвенных и агрометеорологических условиях. Лимитирующими факторами являются приход ФАР и генетические возможности. (3)

ПУ = Q * Kq / 100 * q * 100,

где ПУ - потенциальный урожай;

Q - сумма ФАР за период вегетации культуры, ккал/га;

Kq - коэффициент усвоения ФАР посевами, % ;

q - калорийность органического вещества ккал/кг.

ПУт = ПУ * Км,

где ПУт – потенциальный урожай товарной продукции;

Км – коэффициент хозяйственной эффективности урожая.

Расчет по картофелю:

Q = 2,1 млрд. ккал/га

Kq -3,0 %

q - 4300 ккал/га

Км - 2,941

ПУ = 2,1 * 10⁹ * 3 / 100 * 4300 * 100 = 146,5 ц/га

ПУт = 146,5 ц/га * 2,941 = 430,8 ц/га.

Расчет по овсу:

Q = 2,3 млрд ккал/га

Kq -3,0 %

q - 4400 ккал/га

Км - 0,506

ПУ = 2,3 * 10⁹ * 3 / 100 * 4400 * 100 = 156,8 ц/га

ПУт = 156,8 ц/га * 0,506 = 79,3 ц/га.

КОУ (климатически обеспеченный урожай) – продуктивность биоценоза, которая теоретически может быть достигнута при соблюдении всех правил агротехники на идеальной почве при реально складывающихся метеорологических условиях. (3)

КОУ = 100 * W / Kw,

где КОУ - климатически обеспеченный урожай;

W – ресурсы продуктивной влаги, мм;

Kw – коэффициент водопотребления, мм га/ц.

W = W₁ + P,

где W₁ – запас влаги в почве перед посевом культуры, мм;

Р – сумма осадков, используемых растениями за период вегетации, мм

Р = W_год * Х,

где W_год – годовое количество осадков, мм

Х – коэффициент использования осадков растениями

Расчет по картофелю:

W_год – 600 мм;

W₁ – 120 мм;

Х – 0,7;

Kw – 185 мм га/ц.

Р = 600 * 0,7 = 420 мм.

W = 120 + 420 = 540 мм

КОУ = 100 * 540 / 185 = 292 ц/га

а) Товарная продукция в пересчете на абсолютно сухую массу равна

292 * 0,588 = 171,7 ц/га

б) Товарная продукция в пересчете на стандартную влажность равна

292 * 2,941 = 858,8 ц/га.

Расчет по овсу:

W_год – 600 мм;

W₁ – 120 мм;

Х – 0,7;

Kw – 500 мм га/ц.

Р = 600 * 0,7 = 420мм.

W = 120 + 420 = 540 мм

КОУ = 100 * 540 / 420 = 128,6 ц/га

а) Товарная продукция в пересчете на абсолютно сухую массу равна

128,6 * 0,435 = 55,9 ц/га

б) Товарная продукция в пересчете на стандартную влажность равна

128,6 * 0,506 = 65,1 ц/га.

Выводы: 1) Потенциальная урожайность картофеля в пересчете на стандартную влажность составила 430,8 ц/га, овса – 79,3 ц/га.

2) Климатически обеспеченный урожай картофеля позднего в пересчете на абсолютно сухую массу составил 171,7 ц/га, в пересчете на стандартную влажность - 858,8 ц/га. Климатически обеспеченный урожай овса в пересчете на абсолютно сухую массу составил 55,9 ц/га, в пересчете на стандартную влажность - 65,1 ц/га.

ДВУ (действительно возможный урожай) – это урожай, полученный за счет почвенного плодородия. ДВУ характеризует продуктивность агроэкосистемы, которая теоретически достижима при соблюдении агротехнологии в реально складывающихся метеорологических условиях на конкретном поле.

ДВУ определяется элементом, находящимся в минимуме и находится по формуле:

ДВУ = Д / В, ц/га,

где Д – количество элементов питания, которое могло быть использовано из почвы, кг/ц/га;

В – вынос элементов питания единицей продукции, кг/ц.

Расчет:

Пахотная дерново-слабоподзолистая легкосуглинистая почва, Содержание элементов питания: Р₂О₅ – 195,1 мг/кг, К₂О – 168,3 мг/кг. Содержание гумуса 2,9 %. Апах – 18 см. Плотность 1,25 г/см³.

Культура – овес.

Масса пахотного слоя равна 10000 кв.м * 0,18 м * 1,25 т/м³ = 2250 т.

Определение ДВУ по азоту:

100 кг почвы - 2,9 % гумуса

2250000 кг - х

х = 65250 кг гумуса.

Содержание азота в гумусе 5 %

65250 * 0,05 = 3262,5 кг азота.

Минерализация азота 1,5 %

3262,5 * 0,015 = 48,9 кг азота.

Растениями усваивается из почвы 40 % азота

48,9 * 0,4 = 19,6 кг азота.

ДВУ = 19,6 / 3,7 = 5,3 ц/га.

Определение ДВУ по фосфору:

Запасы Р₂О₅ в Апах = 2,25 * 195,1 = 439 т/га.

Усваивается растениями 5 %

439 * 0,05 = 21,9 т

ДВУ = 21,9 / 1,3 = 16,8 ц/га.

Определение ДВУ по калию:

Запасы К₂О в Апах = 2,25 * 168,3 = 378,7 т/га.

Растениями усваивается 10 % из почвы

378,7 * 0,1 = 37,9 кг/га.

ДВУ = 37,9 / 2,6 = 14,6 ц/га.

Вывод: ДВУ овса составляет 5,3 ц/га.

Глава 4. Стратегия использования территории с точки зрения

устойчивого развития сельской местности

Устойчивое развитие сельской местности – это любые формы освоения сельских территорий, связанные с их развитием, которое обеспечивает длительную сохранность природных ресурсов, культуры и является социально, экономически, экологически приемлемым и справедливым. (4)

В настоящее время сельская местность и сельское хозяйство как отрасль промышленности пришли в упадок. В первую очередь это связано с глобальными экономическими реформами, которые произошли в нашей стране на рубеже 20 века.

Первым этапом устойчивого развития сельской местности должно стать восстановление крупных с.-х. предприятий, которые, во-первых, обеспечат население России дешевыми и качественными продуктами питания, а во-вторых, дадут рабочие места большому количеству людей.

Следует запретить продажу земель, предназначенных для с.-х. использования под другие цели, а также перевод этих земель в другие категории землепользования. На современном этапе все это чрезвычайно важно для обеспечения продовольственной безопасности и независимости России.

Заключение

Агроэкологическая оценка учхоза «Удрайское» Великолукского района Псковской области показала, что почвы данной территории относительно устойчивы к антропогенному воздействию и независимо от этого требуют разработки мероприятий по повышению плодородия почв и оптимизации агроэкосистемы, так как без этого с течением времени эти почвы могут ухудшить свои агрохимические показатели.

Можно рекомендовать следующие мероприятия:

1. Правильная организация территории.

2. Разработка рациональной структуры посевных площадей и системы севооборотов на основе установленной специализации и концентрации сельскохозяйственного производства.

3. Научнообоснованный севооборот.

4. Правильная система обработки почвы, углубление пахотного слоя.

5. Мелиоративные мероприятия (известкование)

6. Система мероприятий по борьбе с сорняками, болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур.

7. Научнообоснованная система удобрений. Систематическое внесение органических и минеральных удобрений улучшит пищевой режим растений, активизирует деятельность почвенной микрофлоры, обогатит почву органическим веществом и увеличит содержание в ней гумуса, придаст почве более благоприятные физико-химические свойства.

8. Предотвращение загрязнения почв агрохимикатами.

9. Насаждение полезащитных лесных полос.

10. Проведение культуртехнических мероприятий.

Список использованной литературы

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

2. Афанасьев В.Н. Практическое руководство для сельскохозяйственных предприятий по охране окружающей среды. - СПб.: Сельхоз. издательство, 2005.

3. И.А. Иванов, В.П. Спасов, А.И. Иванов Почвы Псковской области и их сельскохозяйственное использование. - Великие Луки:1997.

4. Мельников С.П. Конспект лекций.

5. Пестряков В.К. Окультуривание почв Северо-Запада. Л.: Колос, 1977

6. Титов В.Н., Добахов М.В. Агроэкосистемы. Проблемы функционирования и сохранения устойчивости. - Нижний Новгород: издательство Нижегородской сельскохозяйственной академии, 200г.

7.Черников В.А., Милощенко Н.З., Соколов О.П., Устойчивость почв к антропогенному воздействию. - Пущино: Издательство Институт агропочвоведения и удобрений, 2001.