Агроэкологическая группировка земель для обоснования адаптивно-ландшафтного земледелия Учхоза №1 Омского района

Социально - экономические условия, сложившиеся к настоящему периоду, требуют более дифференцированного учета, инвентаризации и оценки почвенно

– земельных ресурсов. Адаптация земледелия к природным и производственным условиям предполагает сопоставление требований растений и их адаптивных возможностей с фактическим состоянием агроландшафта и возможностью его регулирования. Ответственная роль здесь отводится созданию контурной сети аэроландшафтных выделов, экологически однородных по условиям возделывания определенных сельскохозяйственных культур и их групп.

Для обоснования адаптивно-ландшафтного земледелия необходимо уметь разрабатывать и реализовывать в своей работе различные программы, схемы и проекты по экологически безопасному производству сельскохозяйственной продукции, самостоятельно управлять ходом технологического замысла, обосновывать новые экологические направления и инвестиционные программы использования и моделирования процесса организации почвенного и растительного покрова агроландшафта, рассчитывать параметры моделей и оптимизировать их. Суть новых подходов к оптимизации использования сельскохозяйственных земель сформулирована в концепции адаптивно-ландшафтного земледелия, которое в первую очередь базируется на использовании агроэкологических карт, отражающих пространственную дифференциацию агроэкологических условий в пределах конкретной территории с учётом требований основных сельскохозяйственных культур. Агроэкологические карты и пояснительные очерки к ним являются основой для последующих разработок систем земледелия.

Отсюда практическое составление агроэкологических карт и написание пояснительных записок к ним, является весьма актуальным.

Цель курсовой работы: Приобрести опыт составления агроэкологической карты и написания очерка к ней, сделать комплексную оценку использования почвенных ресурсов и определить возможности перехода к адаптивно-ландшафтному земледелию сельскохозяйственных предприятий.

Задачи курсовой работы:

- дать агроэкологическую характеристику природным условиям изучаемой территории;

- выявить особенности структуры почвенного покрова и охарактеризовать элементарные почвенные единицы;

- сделать агроэкологическую оценку почв и почвенного покрова;

- выделить агроэкологические группы и дать им эколого-производственную характеристику;

- провести инвентаризацию элементарных ареалов агроландшафта;

- составить агроэкологическую карту земель изучаемой территории;

- разработать рекомендации по переходу к адаптивно-ландшафтному земледелию.

1. Описание объекта

Учхоз №1 омского района находится Западно─Сибирской лесостепной провинции чернозёмных, серых лесных автоморфных и полугидроморфных почв, лугово─черноземных и луговых почв, комплексов солонцов, в южной части лесостепи. Учхоз №1 находится недалеко от областного центра и связано с административным центром автомагистралью.

2. Характеристика агроэкологических условий

2.1 Климат

Территория Учхоза №1 по типу природных условий и почвенного покрытия находится в зоне южной лесостепи.

Для территории хозяйства, как и для всей территории Омской области характерен резкоконтинентальный климат с малым количеством осадков и резкими колебаниями температур в течение года. Среднегодовая температура воздуха составляет 0,2° С, среднегодовая сумма осадков колеблется от 260 до 320мм. Зима суровая, продолжительная (150-160 дней) и малоснежная. Толщина снежного покрова составляет 18-24 см. Средняя температура зимнего периода -19°С, а минимальная -40 °С. При средней высоте снежного покрова 22 см, глубина промерзания почвы достигает 130 – 160 см. Весна довольно засушливая и характеризуется незначительным количеством осадков. Как правило, апрель и май в лесостепных районах сухие, ветреные. Запас продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см на начало вегетации составляет 110-150 мм. Дата перехода среднесуточных температур выше 5°С наступает 22 апреля. Лето продолжительное и тёплое. Средняя температура июля +23 °С, а самый жаркий период приходится на вторую – третью декады июля. Сумма положительных температур составляет 1918 °С. Безморозный период составляет 115 дней. Основная масса осадков выпадает в период июнь – август, но первая половина лета более засушливая. Наиболее влажный за вегетацию период – первая декада июля. В это время выпадает в среднем 2,3 мм осадков за день. территория Учхоза №1 относится к умеренно засушливой зоне, поэтому ГТК=1,27. Осень непродолжительная и увлажнённая. Дата перехода средней суточной температуры ниже 0°С приходится по среднемноголетним данным на 21 октября, а ниже 10°С – на 23 ноября. Устойчивый снежный покров устанавливается в третьей декаде октября.

Весной для данной территории характерны сильные юго-западные ветры, вызывающие пыльные бури. Средняя скорость ветра в зоне южной лесостепи составляет 4,9 м/с, а число дней в году со скоростью ветра более 15 м/с – 19.

2.2 Рельеф

Западно-Сибирская низменность, в состав которой входит Омская область, сложная по рельефу и представляет собой огромный тектонический прогиб, длительное время аккумулировавший в себе разнообразные рыхлые наносы, оставляемые морем, текучими водами и ветром. котловинный характер рельефа Западно-Сибирской низменности обусловливает ее плохую дренированность, высокий уровень стояния грунтовых вод и аккумуляцию солей, что нарушает географическую закономерность формирования зональных автоморфных почв и сдвигает процесс почвообразования в сторону развития почв полугидроморфного и гидроморфного ряда. Территория Учхоза №1 представляет собой плоскую водораздельную равнину, имеющую сложный микрорельеф с большим количеством мелких понижений различного размера - от нескольких квадратных метров до нескольких гектар. Понижения рельефа в основном заняты берёзовыми или березово–осиновыми колками, нередко заболоченными.

2.3 Гидрология и гидрография

Гидрографическая сеть на территории Омской области выражена слабо. Из крупных рек протекает Иртыш, остальные относятся к его бассейну. Дренирующая роль Иртыша, Оми и их притоков, а также озер в связи с особенностями геологического сложения пород на прилегающих территориях весьма незначительная. Многие озера являются аккумуляторами солей как современного, так и более древнего почвообразования. Воды озёр характеризуются различным засолением – от пресных до горько-солёных, от хлоридного и сульфатного типов засоления до содового.

Особенную роль в почвообразовательных процессах и земледелии играют грунтовые воды: глубина их залегания, солевой состав и динамика. Минерализация грунтовых вод незначительная и составляет 0,1-0,5 г/л. химический состав вод различен, встречаются гидрокарбонатные, гидрокарбонатно-сульфатные и кальциево-магниевые. Грунтовые воды распространены спорадически на глубине 2-5 м. в хозяйстве грунтовые воды способствуют формированию гидроморфных и полугидроморфных минеральных почв.

2.4 Литология

Главными почвообразующими породами, на которых образуются почвы хозяйства, являются преимущественно четвертичные образования разного возраста, происхождения и литологического состава. Сведения о составе и размещении у поверхности земли литологически разнообразных отложений чрезвычайно важны не только для понимания направленности и активности процессов почвообразования, но и для рационального использования земельных ресурсов. Они необходимы для решения теоретических и практических вопросов при проведении гидролого- мелиоративных изысканий, разработке противоэрозионных мероприятий, при составлении планов использования органических и минеральных удобрений и др.

Фундамент материнских пород сложен сильно смятыми в складки метаморфическими, интрузивными и эффузивными породами палеозойского возраста. Покровом (чехлом) палеозойского фундамента служит горизонтально залегающие мезозойско-кайнозойские платформенные отложения континентального и морского происхождения. Мощность рыхлых осадочных толщ этих отложений составляет 2300-3100м.

Состав отложений тесно связан с тектоническими процессами. Среди мощных осадочных толщ представляют интерес самые молодые морские отложения Чеганской свиты палеогенового возраста, богатые легкорастворимыми солями, за счет которых оказываются засоленными глубокие горизонты грунтовых вод. широко распространены неогеновые отложения, они представлены континентальными, в основном пестроцветными песчано-глинистыми отложениями, содержащими гипс и карбонаты в виде конкреций. Отложения четвертичного периода характеризуются значительной мощностью, довольно разнообразны по генезису, возрасту и литологии. Образование же современных форм мезо- и микрорельефа (грив, лощин, западин, болотных котловин и т.д) происходило в результате деятельности внешних сил - речных, ледниковых и подземных вод, ветра и т.д.

Почвообразующие породы южной лесостепи преимущественно тяжелого гранулометрического состава и представлены третичными глинами, сильно карбонатными (иногда засоленными), и их делювием, а также лессовидными тяжелыми суглинками и легкими глинами. На данной территории преобладает среднее (0,3-0,5%) и слабое, главным образом, хлоридно-сульфатное засоление пород.

2.5 Растительность

Согласно ботаническому районированию, на территории Омской области выделяются три растительные зоны: лесная, лесостепная и степная. Территория Учхоза №1 расположена в лесостепной растительной зоне. Характерная для данной местности растительность – это березовые рощи и колки. Они чередуются с остепненными лугами, в составе которых много степных видов растений (овсяница ложноовечья, тимофеевка степная, люцерна серповидная, лабазник, морковник Морисона, зопник клубненосный). Зональные типы растительности здесь приурочены к хорошо дренируемым местообитаниям: приречным увалам и грива. На водораздельных пространствах широко распространены засоленные почвы и болота с характерной для них интразональной растительностью.

2.6 Почвенный покров

По выраженности природных условий и по приуроченности почв к ландшафтам территория Учхоза №1 относится зоне южной лесостепи, к Западно–Сибирской лесостепной провинции серых лесных автоморфных и полугидроморфных почв, выщелоченных и обыкновенных черноземов, лугово-черноземных и луговых почв, комплексов солонцов.

При ведущих зональных факторах почвообразования немаловажную роль здесь играют интразональные: микрорельефность и бессточность территории, близкое залегание уровня грунтовых вод, многочленность почвообразующих пород. Эти отклонения вызывают развитие солонцового интразонального процесса и его наложение на ведущий черноземный зональный процесс. Список почвенных разновидностей представлен в таблице 1.

Таблица 1. Список почвенных разновидностей территории Учхоза №1

3. Подготовительный период

3.1 Подготовка материалов

Обоснование адаптивно-ландшафтных систем земледелия, изучаемой территории, включает картографирование, агроэкологическую группировку и оценку земельного фонда.

Полевое картографирование при выполнении курсовой работы исключается в связи с отсутствием такового в программе. Поэтому необходимо сделать копию почвенной карты с предложенной территории. Подсчитать площади почв и составить экспликацию почв с указанием площади и доли (%) каждой почвы (Таблица 2). Итоговым документом курсовой работы является карта агроэкологических групп земель и легенда с почвенно-ландшафтной характеристикой выделенных групп и их оценкой по отношению к различным видам использования сельскохозяйственными культурами.

Таблица 2. Площади и доли почв территории Учхоза №1

3.2 Почвенная характеристика элементарных единиц

Первичная исходная единица почвенного покрова названа В. М. Фридландом элементарным почвенным ареалом (ЭПА), под которыми понимается участок территории, занятый одной почвой, относящейся к какой-либо классификационной единице наиболее низкого ранга. То есть ЭПА – это почвенный покров, внутри которого отсутствуют какие-либо почвенно-географические границы.

Наиболее широко на территории Учхоза №1 представлены черноземные почвы (их доля составляет около 45%). Черноземы считаются лучшими в агрономическом отношении, это высоко плодородные типично автоморфные (с уровнем грунтовых вод ниже 6 м) почвы, с высоким содержанием гумуса, образовавшиеся под степной и лугово-степной растительностью в условиях оптимального атмосферного увлажнения под действием дернового процесса в сочетании с выщелачиванием.

Также в Учхозе №1 имеются почвы лугово-чернозёмные и луговые.

Лугово-чернозёмные почвы формируются при уровне грунтовых вод от 3 до 6 м. По морфологическим признакам в пределах первого метра они не отличаются от чернозёмов. Для них характерен тоже гумусовый профиль небольшой мощности с низким и средним содержанием гумуса. В Учхозе №1 лугово-черноземные почвы обладают солонцеватостью с характерной для них мелкоореховатой или глыбистой структурой сохранившемся при вспашке гор. АВ или гор. В.

Луговые почвы относятся к интразональным почвам и развиваются на недренированных территориях – плоских равнинах, в межгривных понижениях с близким уровнем грунтовых вод (1-1,5 м). Они формируются обычно на карбонатных породах под воздействием луговой растительности, повышенного поверхностного обводнения и постоянной связи с минерализованными грунтовыми водами.

На территории хозяйства значительную долю почвенного покрова занимают солонцы. Формированию солонцовых почв способствуют: нерасчлененность и микрорельефность территории, засоленность пород, близкое залегание водоупора и минерализованных грунтовых вод. В связи с высокой гидроморфностью территории автоморфных солонцов нет. Основное развитие получили полугидроморфные и гидроморфные солонцы. они развиваются на субаэральных и озёрно-болотных отложениях, образовавшихся при выветривании нижележащих глинистых пород.

Наименьшую площадь распространения в хозяйстве имеет темно - серая лесная почва – это типичная почва лесостепной зоны, формируется под мелколиственными березовыми лесами при ведущем дерновом процессе почвообразования и элювиально-иллювиальном расчленении профиля и уровне грунтовых вод ниже 6 м. наличие подтипа темно-серых почв свидетельствует о благоприятных условиях развития дернового процесса здесь в прошлые климатические периоды и о медленном выщелачивании карбонатов при тяжелом гранулометрическом составе.

В почвенном покрове хозяйства выделяется 11 почвенных разностей. Пестрота почвенного покрова вызвана микрорельефом, а также различным уровнем залегания грунтовых вод, степенью их минерализации и засоленностью почвообразующих пород.

Пестрота непосредственным образом сказывается на состоянии и урожайности растительных ассоциаций. На солонцовых и переувлажненных почвах формируется характерная интразональная растительность. На зональных почвах урожай полевых культур значительно выше, чем на менее плодородных интразональных почвах.

Исходя из размера ЭПА, их геометрии, расчлененности, формы, места залегания, параметров почвенных разностей было выделено 52 элементарных почвенных ареала. На изучаемой территории преобладают элементарные почвенные ареалы с вытянутой и изоморфной формой рельефа.

3.3 Инвентаризация элементарных ареалов агроландшафта (ЭАА)

Элементарный ареал агроландшафта (ЭАА) – это участок на элементе мезорельефа, ограниченный элементарным почвенным ареалом или элементарной почвенной структурой, при одинаковых геологических, литологических и микроклиматических условиях.

Информация, полученная при дифференциации территории на элементарные ареалы агроландшафта по рельефу, геометрии, почвенно-литологическим характеристикам и агрономической оценке почв сводится в специальную ведомость, состоящую из блоков. Сводная ведомость по всем контурам приводится в приложении А (блок 1).

Блок 2 включает характеристику геометрии ареала и ЭАА, занимающих наибольшие площади в районе.

Характеристика геометрии ареала проводится следующим образом: форма ЭАА – характеризуется соотношением длин наибольшей и наименьшей осей ареала (контура). Если это отношение не превышает двух, то по форме ЭАА, относится к изоморфным; 2-5 – к вытянутым; более 5 – к линейным. Если ЭАА состоит из системы линейных форм, то они относятся к разветвлённым; из системы изоморфных и вытянутых форм – к лопастным. Результаты анализа заносятся в таблицу путем указания формы каждого ЭАА. Степень расчленения ЭАА определяется изрезанностью границ. Её показателем является коэффициент расчленения (Кр), который рассчитывается по формуле:

Кр = Р / 3,54 √ S,

где Р - длинна границы ЭАА, см;

S – площадь ЭАА, см2;

3,54 – коэффициент пропорциональности.

Длина границы ЭАА определяется с помощью курвиметра. Площадь ЭАА определяется палеткой и переводится в га. В сводную таблицу (приложение 2) занести по каждому ЭАА длину границы (Р) и Кр.

По коэффициенту расчленения ЭАА делят на:

- нерасчленённые Кр менее 2;

- слабо расчленённые Кр 2 – 4;

- средне расчленённые Кр 4 – 6;

- сильно расчленённые Кр более 6.

На изучаемой территории преобладают нерасчлененные ЭАА с вытянутой, лопастной и изоморфной формой и площадью от 63,5 до 673 га.

В блоке 3 отражена информация о рельефе ЭАА (Приложение А, таблица А 2). На территории Учхоза №1 преобладают ЭАА, принадлежащие к равнинному типу мезорельефа и занимающие в ландшафте равнинное положение. В основном по форме в плане ЭАА представлены прямыми контурами, а по форме в профиле – прямыми. При этом на большинстве ЭАА микрорельеф отсутствует.

В блоке 4 представлена почвенно-литологическая характеристика ЭАА (таблица А 3). На изучаемой территории преобладают почвы полугидроморфного ряда, гранулометрический состав ЭАА преимущественно тяжелосуглинистый.

В блоке 5 указана агрономическая характеристика участка (таблица А4).

4. Агроэкологическая группировка ЭАА и составление агроэкологической карты

4.1 Выделение агроэкологических групп и составление агроэкологической карты

Агроэкологическая группировка заключается в объединении ЭАА по сходству условий возделывания основных сельскохозяйственных культур, а также с учетом территориальной близости ЭАА.

Внутри ландшафтная дифференциация агроэкологических условий, связанная с природными факторами, для почв описывается в общем виде. Согласно этой схеме три основные позиции ландшафта (водораздельные поверхности – склоны – подножья склонов, с прилегающими участками террас, ручьев, малых рек и других водоемов) подразделяется по условиям на две категории: дренированные и дренируемые. Такое разделение отчетливо отражается в особенностях почвенного покрова.

Границы между группами земель рассматриваются как «агроэкологические рубежи», фиксирующие изменение агроэкологических условий. Они устанавливаются в результате сопряженного изучения почвенно-ландшафтных характеристик лимитирующих факторов и данных учетов урожая. Диагностируются по ЭПС (элементарным почвенным системам), составу и соотношению компонентов. Группам земель присваивается название преобладающего класса ЭПС.

Для выделения агроэкологических групп и составления агроэкологической карты необходимо определить к какой почвенно-экологической зоне принадлежат земли ключевого участка. Устанавливают агроэкологический коэффициент, характерный для района.

Агроэкологический коэффициент рассчитывается по формуле:

АЭб = Б * Каэ;

где Б - балл бонитета;

Каэ - коэффициент пересчета в агроэкологический балл (для Омского района Каэ = 1,33 )

Рассчитанные агроэкологические баллы группируются в агроэкологические группы:

до 10 баллов – I агроэкологическая группа

10-20 баллов – II агроэкологическая группа

20-30 баллов – III агроэкологическая группа

80-90 баллов - IX агроэкологическая группа и так далее

Агроэкологическая группировка элементарных ареалов агроландшафтов представлена в приложении Б, таблице Б 1.

из таблицы Б 1 видно, что лучшими почвами в Учхозе №1 являются: чернозём обыкновенный среднемощный тяжелосуглинистый с агроэкологическим баллом 143,6 и чернозем обыкновенный солонцеватый среднемощный среднегумусовый с агроэкологическим баллом равным 137. Исходя из этого, можно сказать, что такие почвы пригодны для возделывания широкого набора культур без специальных агроприемов.

агроэкологический адаптивный ландшафтный земледелие

4.2 Описание агроэкологических групп и их сравнительная оценка

В соответствии с полученными агроэкологическими группами земель, им присваивается название преобладающего класса ЭПС и проводят описание.

Агроэкологические группы земель Учхоза №1 Омской области представлены двумя категориями: дренированными и слабодренированными.

Категория дренированных земель представлена зональными землями. Они располагаются на слабовыпуклых водораздельных поверхностях с преобладающим уклоном 1-2°, пологих участках склона со слабовыраженным микрорельефом и расположением грунтовых вод ниже 6 м. В Учхозе №1 такие земли представлены такими почвами, как темно-серая лесная среднемощная, чернозем выщелоченный маломощный среднегумусовый, чернозём обыкновенный среднемощный тяжелосуглинистый и чернозем обыкновенный солонцеватый среднемощный среднегумусовый.

Из категории слабодренированных земель на территории присутствуют полугидроморфно-зональные и полугидроморфные подчиненных элементов ландшафта.

Полугидроморфно-зональные земли представлены лугово-черноземной солонцеватой глубокой почвой с уровнем грунтовых вод от 3 до 6 м. Полугидроморфно-зональные земли распространены на слаборасчлененных равнинах и водораздельных поверхностях, высоких террасах, плоских вершинах холмов, где занимают пониженные слабовогнутые элементы. Характерны для территорий с западинным микрорельефом просадочно-термокарстового или аккумулятивно-денудационного генезиса. Больше всего они распространены на поверхностях, сложенных покровными пылеватыми суглинками, склонными к просадкам, к двучленным отложениям с застоем влаги в профиле почв. Ограничения в использовании связаны с повышенным увлажнением, которое влияет на технологические условия из-за различия сроков готовности почв разных компонентов ЭПС. Агроэкологическое значение этих ЭПС в ландшафте очень велико. Ареалы полугидроморфно-зональных земель обычно внедряются в зональные, нарушая их целостность и монолитность. Их наличие снижает агрономическую ценность земельных массивов равнинных водораздельных территорий, а значит, и агроэкологическую оценку всего ландшафта.

Полугидроморфные земли подчиненных элементов ландшафта формируются в различных западинах, ложбинах стока, понижениях при ведущем интразональном процессе почвообразования. на территории Учхоза №1 эти земли представлены солонцами лугово-черноземными корковым и средним. Данные земли обладают неблагоприятными агрофизическими свойствами и агрономической оценкой, низкой урожайности солеустойчивых культур.

Гидроморфные земли, развиваются в отрицательных формах рельефа (западины) под березовыми и осиновыми колками при залегании грунтовых вод на глубине 1-3 м. Земли представлены такими почвами, как луговая карбонатная среднемощная среднегумусовая, луговая солонцеватая среднемощная среднегумусовая, солонец черноземно-луговой корковый и солонец черноземно-луговой глубокий. Поскольку данная почва обладает низким потенциальным плодородием (неблагоприятный для сельскохозяйственных культур водный режим, бедность элементами питания), то она должна оставаться в естественном состоянии либо под пастбищами и сенокосами.

После описания агроэкологических групп проводят сравнительную качественную оценку.

Сравнительная качественная оценка агроэкологических групп целесообразна по следующим причинам:

1. Недостаток фактических данных для непосредственной количественной характеристики лимитирующих факторов.

2. Отсутствие в настоящее время разработанной системы оценок категорий земель. Прежние оценки (бонитировки) опирались не на территориальные единицы, а на генетические выделы почв.

3. Земли конкретного хозяйства не могут представлять весь спектр присущих зоне (региону) агроэкологических условий. В хозяйстве могут отсутствовать земли, пригодные для возделывания тех или иных культур, необходимых для хозяйства по экономическим соображениям. Сравнительная оценка позволяет решать вопросы оптимизации земледелия, исходя из реального фонда земель конкретного хозяйства.

4. При сравнительной оценке упрощается интерпретация справочных материалов, литературных данных, состав дополнительных экспериментальных исследований.

5. Агроэкологическая оценка и использование земель