Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Современное состояние агроландшафтов и влияние сельскохозяйственной деятельности на вынос биогенных элементов в их водные системы (на примере Ленинградской области)

Специальность 03.00.27. - Почвоведение

03.00.16 - Экология

Кудряшова Вера Григорьевна

Санкт-Петербург Пушкин - 2008

Работа выполнена на кафедре почвоведения ФГОУ ВПО "Санкт-Петербургский Государственный Аграрный Университет", в лаборатории ФГУ "Ленинградского референтного центра Россельхознадзора"

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук

Мельников Сергей Петрович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Капелькина Людмила Павловна

кандидат биологических наук Суханов Павел Александрович

Ведущая организация: кафедра почвоведения и экологии СПбГУ

Защита состоится "22" января 2009 г. в "14" часов "30" минут на заседании диссертационного совета ДМ 220.060.03 в ФГОУ ВПО "Санкт-Петербургский Государственный Аграрный Университет" по адресу: 196600, Санкт-Петербург - Пушкин, Петербургское шоссе, дом 2, корп.1-а, аудитория 239. Тел. (812) 470-04-22, факс. (812) 465-05-05, e-mail: spbgau@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан "19" Декабря 2008 г.

Автореферат размещен на сайте "19" декабря 2008 г.

http://www.spbgau.ru/

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент Н.Ф. Лунина.

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации. Агроландшафт - единая, взаимосвязанная система компонентов. Воздействие на один компонент имеет отклик во всей системе. Многие исследователи отмечают, что сельское хозяйство - это один из значимых источников поступления биогенных элементов, вызывающих эвтрофикацию водоемов (Форсберг, 1996; Черкасов, 2002; Квашенинников, Караев и др., 2006). Анализ пространственного распределения сельскохозяйственных угодий Ленинградской области показал, что на расстоянии до 1000 м от водотоков расположено 64% пашни и 38% кормовых угодий. Там отмечается интенсивный поверхностный сток и затопление паводковыми водами (Иванов, 1979; Даишев, 2001). В настоящее время наиболее актуально комплексное исследование современного состояния агроландшафтов и влияния их на водные объекты.

Цель и задачи исследований. Целью исследования являлось изучение современного состояния агроландшафтов изучаемых водосборов и влияние интенсивности их использования на вынос биогенных элементов в водотоки.

В задачи исследований входило:

1. Изучить современное состояние морфологических и физико-химических свойств почв агроландшафтов.

2. Оценить состояние и изменения, произошедшие с почвенным покровом агроландшафтов изучаемых водосборов за период 1961-2003 гг.

3. Проследить изменения флористического и биохимического состава растительности агроландшафтов в зависимости от степени антропогенного воздействия.

4. Оценить вынос азота и фосфора с водосборов при различном влиянии сельскохозяйственной деятельности, а также изменение концентраций этих элементов в водных системах агроландшафтов.

Научная новизна. Впервые в условиях Ленинградской области выполнено комплексное изучение агроландшафтов водосборов малых рек, определена значимость отдельных факторов, влияющих на вынос азота и фосфора в гидрографическую сеть в результате сельскохозяйственной деятельности.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Характеристика почвенного покрова агроландшафтов водосборов.

2. Изменение показателей плодородия пахотных почв и состояние растительности агроценозов в зависимости от степени сельскохозяйственного влияния.

3. Результаты исследований по изучению выноса азота и фосфора, а также изменения их концентраций в сбросных водах при различных условиях формирования стока.

Практическая значимость. Основные положения работы по изучению влияния современного состояния агроландшафтов на вынос биогенных элементов с их водосборов могут являться научной базой для разработки конкретных мероприятий по рациональному использованию агроландшафтов и охране окружающей среды. По результатам исследований представляется возможным планирование систем земледелия с учетом современного фосфатного фона пахотных почв, который сформировался в период интенсивного сельскохозяйственного использования данной территории.

Апробация работы. Результаты исследовании, а также основные положения диссертации докладывались и обсуждались на внутривузовских конференциях СПбГАУ (в 2005-2007 гг.), на конференции "Агроэкология и научно-технический прогресс" (Санкт-Петербург, Пушкин, 2005), региональной конференции северных стран Международной ассоциации по механизации полевых экспериментов IAMFE "Полевые исследования для устойчивого сельского хозяйства в изменяющемся мире" (Санкт-Петербург, 2006), на Международном молодежном научном экологическом форуме стран Балтийского региона "Экобалтика 2008" (Санкт-Петербург).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 211 страницах, включает: введение, 6 глав, выводы, 62 таблицы, 30 рисунков и приложения. Список литературы включает 185 наименований работ, в том числе 17 на иностранных языках.

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном Аграрном университете, а также в лаборатории ФГУ "Ленинградского референтного центра Россельхознадзора" в 2004-2008 годах.

Автор выражает благодарность за помощь, оказанную в выполнении настоящей работы заведующему кафедры почвоведения к. с. х. н. Д.В. Чернову, заведующей межкафедральной лабораторией "МиРПС" СПбГПУ Н.И. Немчиновой, к. с. х. н. Е.Ф. Завьяловой, а также коллективу ФГУ "Ленинградского референтного центра Россельхознадзора".

Содержание работы

Глава 1. Глава 2. Дан литературный обзор по влиянию природных факторов и сельскохозяйственного производства на вынос биогенных элементов в водотоки, а также состоянию пахотных земель России и Ленинградской области, изменению их свойств.

Глава 3. Описаны объекты и методы исследований, условия почвообразования, гидрология изучаемых водосборов.

Объектами исследования были выбраны 4 водосбора малых рек, являющихся реками второго-третьего порядка более крупных рек, впадающих в Финский залив. Водосборы находятся на юго-западе Ленинградской области на территории Ордовикского плато, которая выделяется высокой степенью сельскохозяйственной освоенности, что обусловлено распространением плодородных дерново-карбонатных почв.

На каждом водосборе было выбрано по одному хозяйству - это ЗАО "Племзавод "Агро-Балт" (далее Агро-Балт), ГУОПХ "Суйда" (далее Суйда), ЗАО "Кипень" (далее Кипень), ЗАО "Домашово" (далее Домашово), относящихся к водосборам рек Суйда, Нейма, Сума, Стрелка соответственно. Хозяйства различаются по специализации и интенсивности ведения сельскохозяйственного производства. Каких-либо промышленных предприятий в границах выбранных водосборов нет.

Для комплексной оценки современного состояния агроландшафтов и влияния их на вынос азота и фосфора в водные объекты были изучены данные агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий рассматриваемых хозяйств за период 1961-2003 гг. Собраны сведения об урожайности сельскохозяйственных культур, о дозах органических и минеральных удобрений и структуре посевных площадей, а также количестве крупного рогатого скота, условиях его содержания в рассматриваемых хозяйствах.

Для проведения геоботанического обследования на территории хозяйств были выбраны типичные площадки с различной степенью сельскохозяйственного влияния. С целью определения влияния сельскохозяйственной деятельности на вынос азота и фосфора в водные объекты в 2004-2008 годах осуществлялся мониторинг рек Суйда, Нейма, Стрелка и Сума.

Таблица 1. Характеристика водосборов

Водный объект	Хозяйство	Средние многолетние данные количества осадков, мм	Плотность населения чел/га	Плотность поголовья скота, усл. гол/га	Площадь водосбора, га	Доля леса/ с. х. угодий,% от общей S водосбора	Преобладающий тип почв пахотных угодий, %
							Дерново-карбо-натные	Дерново-под-золистые
р. Нейма	Агро-Балт	719	0,35	0,81	2300	69/22	48,9	51,1
р. Суйда	Суйда	708	0,23	0,22	25526	60/31	29,6	63,3
р. Сума	Домашово	719	0,15	0,36	10300	74/23	7,6	92,4
р. Стрел-ка	Кипень	667	3,3	0,06	10357	42/50	41,4	57,6

Водосбор реки Нейма расположен в восточной части Кингисеппского административного района. В северной части водосбор охватывает довольно значительные территории несельскохозяйственного назначения, занятые лесом. В центральной и южной частях река протекает только по землям хозяйства Агро-Балт. Площадь сельскохозяйственных угодий 506 га (22% от общей площади водосбора). На территории сельскохозяйственных угодий распространены среднесуглинистые дерново-подзолистые (агродерново-подзолистые) и дерново-карбонатные (агрогумусовые) почвы (таблица 1)

Водосбор реки Суйда расположен на территории Гатчинского района в 30 км к югу от Санкт-Петербурга. Общая площадь сельскохозяйственных угодий в пределах водосбора до замыкающего створа (№ 5) 7945 га (31 % от общей площади водосбора), из них осушенных 6038 га. На территории хозяйства Суйда преобладают легкосуглинистые дерново-карбонатные (агрогумусовые) и дерново-подзолистые (агродерново-подзолистые) почвы.

Водосбор реки Сума находится на территории Кингисеппского района. Сельскохозяйственные угодья занимают 2337 га, т.е.23% территории водосбора и относятся к хозяйству Домашово. Значительная часть сельскохозяйственных угодий занята дерново-подзолистыми (агродерново-подзолистые) среднесуглинистыми почвами.

Водосбор реки Стрелка расположен в 5 км к западу от Санкт-Петербурга. Сельскохозяйственные угодья изучаемой территории относятся к хозяйству Кипень. Площадь сельскохозяйственных угодий до наблюдаемого створа - 2369 га (23 % от общей площади водосбора). Наиболее распространены дерново-подзолистые (агродерново-подзолистые) и дерново-карбонатные (агрогумусовые) почвы средне - и легкосуглинистого гранулометрического состава.

Наиболее интенсивно используются сельскохозяйственные угодья водосбора р. Нейма (Агро-Балт). Доля площадей, занятых картофелем и зерновыми, а также дозы удобрений больше по сравнению с остальными водосборами (таблица 3). Здесь же самая высокая плотность поголовья скота - 0,81 усл. гол/га. Сельскохозяйственные угодья водосбора р. Стрелка используются экстенсивно, дозы удобрений значительно ниже доз удобрений применяемых в среднем по Ленинградской области (таблица 2) данная территория самая густонаселенная - 3,3 чел/га.

Таблица 2. Применение минеральных и органических удобрений в среднем за период 2001-2005 гг. (данные ФГУ "Ленинградского референтного центра Россельхознадзора")

Хозяйство	Органические удобрения, т/га	минеральных удобрений, кг д. в. /га
		N	Р2О5	К2О
Агро-Балт	19,3	115,0	27,1	32,7
Суйда	7,7	23,0	10,0	35,0
Домашово	5,2	33,7	4,3	3,7
Кипень	0,8	14,0	0,4	0,4
В среднем по Ленинградской обл.	4,1	31,0	5,0	10,0

Агрохимическое обследование почв проводилось в соответствии с "Методическими указаниями по проведению комплексного агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий" (1994). Пробы растительности, их флористический состав и надземные запасы биомассы определялись укосным методом с последующим разбором на фракции и взвешиванием на электронных весах (Сумина, Ухачева, 2001). Водный мониторинг осуществлялся в соответствии ГОСТ 17.1.3.07-82, ГОСТ Р 51592-2000.

Таблица 3. Характер землепользования сельскохозяйственных угодий изучаемых водосборов в 2004 году.

Хозяйство	Картофель	Зерновые	Площадь с. х. угодий водосбора, га	Площадь с. х. угодий, занятых картофелем и зерновыми, га / %
	Площадь, га	Доза минер. Удобрений N/Р, кг д. в.	Площадь, га	Доза минер. удобрений N/Р, кг д. в.
Агро-Балт	65	95/121	47	49/49	482	112/26
Суйда	100	62/57	31	29/24	1070	131/12
Домашово	-	-	380	31/25	2337	380/16
Кипень	15	54/72	170	24/30	4060	185/5

Лабораторные анализы почвенных, растительных и водных проб выполнялись в лаборатории ФГУ "Ленинградского референтного центра Россельхозназора" согласно общепринятым для данной зоны методам установленным нормативными документами. Данные обрабатывались статистически с помощью программы "STATISTICA 5.0", стандартного пакета "Анализ данных" MICROSOFT EXCEL 7.0 для WINDOWS 2000.

Глава 4. Описание почвенного покрова и динамика агрохимических показателей почв сельскохозяйственных угодий изучаемых водосборов

4.1 Структура почвенного покрова. Согласно классификации почв 1977 года и почвенно-литологическо-геоморфологической группировке Гагариной и др. (1995) все изучаемые почвы отнесены к полуболотно-дерново-карбонатно-подзолистому суглинистому морено-равнинному типу округа. По классификации 2004 года почвы отнесены к агрогумусовым и агродерново-подзолам, агродерново-подзолистым.

Гумусовый горизонт почв представленных разрезов довольно мощный - до 41 см (таблица 4,5). Содержание гумуса в пахотном горизонте среднее и высокое. Подзолистый горизонт почвенного профиля рассматриваемых разрезов, как правило, не выражен и имеет вид переходного "АЕL", "ВЕL".

агроландшафт водосбор водоток антропогенный

Гумусовые горизонты почв, сформированных, как на карбонатных, так и на некарбонатных почвообразующих породах, имеют нейтральную реакцию. Степень обеспеченности подвижными соединениями фосфора гумусового горизонта агрогумусовых (дерново-карбонатных) почв "очень высокая" и "высокая" и остается такой до глубины 55-91 см. Обеспеченность фосфором пахотных горизонтов агродерново-подзолистых или агродерново-подзолистые (дерново-подзолистых почв) относится к градации "средняя" и "высокая". Вниз по профилю содержание подвижных соединений фосфора также остается довольно высоким.

Таблица 4. Физико-химическая характеристика почв сформированных на карбонатных почвообразующих породах

Горизонт	Мощность горизонта, см	Гумус, % *	рН (КСl) /рН (водн)	У Са2++Мg2+	Нг	V,%	У час-тиц < 0,01 мм, %	Р2О5	К2О
				мг-экв/100г почвы
							Подвижные мг/кг почвы
Агрогумусовая, глинисто-иллювиированная, насыщенная, средне-пахотная, легкосуглинистая на карбонатном моренном суглинке (разрез № 3, пашня, Суйда)
P	0-28	6,52	6,1/6,6	26,98	2,24	92,3	21	134,0	45,0
Ct	28-48	0,60	6,8/7,0	36,25	0,59	98,4	36	372,5	54,0
Ctca	48-70	0,36	7,1/7,6	49,55	0,29	99,4	37	170,5	49,0
Cca	70-110	-	7,5/8,0	49,75	0,23	99,5	35	43,5	33,0
Агродерново-глубокоподзолистая, насыщенная, среднепахотная, глубококарбонатная, легкосуглинистая на карбонатном моренном суглинке (Разрез № 4, пашня, Суйда)
P	0-21	3,44	6.8/7,1	28,45	1,89	93,8	20	306,5	132,0
AY	21-33	3,53	7,0/7,2	28,95	1,68	94,5	21	331,0	136,0
AEL	33-38	0,55	6,4/7,0	9,50	0,89	87,6	18	158,0	57,0
BT	38-91	0,52	6,6/7,3	33,50	0,75	96,4	25	213,0	90,0
Cca	91-120	-	7,5/7,9	43,00	0,23	99,5	21	-	-
Агрогумусовая (дерновая), глинисто-иллювиированная, среднепахотная, легкосуглинистая на карбонатном моренном суглинке (разрез № 6, пашня, Агро-Балт)
P	0-25	3,0	7,0/7,3	12,13	1,61	88,3	21	119,0	100,3
AY	25-31	2,9	6,5/7,0	13,02	2,10	86,1	23	125,2	113,1
Ctca	31-59	0,51	6,2/7,8	15,30	0,91	94,4	27	124,9	33,6
Cca	59-110	-	7,7/8,1	31,91	0,64	98,0	30	37,3	26,0
Агрогумусовая (дерновая), глинисто-иллювиированная, насыщенная, среднепахотная, глубокооглеённая, супесчаная на карбонатном моренном суглинке (Разрез № 7, ДКП, Агро-Балт)
Р	0-22	7,58	6,6/6,8	13,50	2,28	85,6	17	286,5	103,0
AY	22-35	6,85	6,6/6,9	18,00	2,23	89,0	17	260,5	79,0
Ct	35-54	0,46	7,2/7,7	25,47	1,12	95,8	21	377,0	31,0
Ctca	54-71	0,39	7,6/8,0	48.00	0,72	98,5	28	91,0	24,0
Ctcag	71-110	0,33	7,4/7,9	49,50	0,73	98,5	21	180,5	28,0

* содержание гумуса определялось по методу И.В. Тюрина (Аринушкина, Найденова, 1986)

Таблица 5. Физико-химическая характеристика почв сформированных на некарбонатных почвообразующих породах

Горизонт	Мощность горизонта, см	Гумус, %	рН (КСl)	У Са2++Мg2+	Нг	V,%	У час-тиц < 0,01 мм, %	Р2О5	К2О
				мг-экв/100г почвы
							Подвижные мг/кг почвы
Агродерново-подзол, иллювиально-железистый, насыщенный, среднепахотный, супесчаный, на флювиогляциальных песках (Разрез № 2, Суйда, пашня)
P	0-24	5,10	6,0	17,34	2,5	87,2	15	265,0	44,0
AY	24-36	4,80	5,7	13,28	2,0	86,7	15	320,0	18,0
E	36-55	1,60	5,2	4,71	1,4	77,1	13	249,0	8,0
EBF	55-78	0,30	4,7	5,60	1,2	82,4	14	11,4	8,0
BF	78-128	0,50	4,8	3,06	2,6	53,3	10	15,0	43,0
С	128-137	-	4,9	3,40	2,1	61,8	12	-	-
Агродерново-подзол контактно-осветленный насыщенный глубокопахотный малогумусированный супесчаный па двучленных отложениях (Разрез № 5, ДКП, Агро-Балт)
P	0-23	2,66	5,1	28,54	4,1	87,6	16	96,5	45,0
AY	23-41	2,29	5,3	19,80	3,5	85,0	16	97,0	51,0
EBF	41-58	0,47	5,0	7,01	2,2	76,0	11	190,0	53,0
BHF	58-90	0,21	5,2	8,04	1,4	85,1	12	227,5	71,0
D	90-120	-	5,1	19,00	2,1	90,0	24	-	-
Агродерново-подзолистая, насыщенная, среднепахотная, легкосуглинистая на карбонатном моренном суглинке (разрез № 8, пастбище, Домашово)
P	0-28	5,93	5,8	10,41	1,23	89,6	26	211,5	117,1
BEL	28-36	0,95	5,4	7,61	1,54	83,2	21	145,6	68,2
BT	36-64	-	5,8	12,30	1,24	90,8	38	141,2	46,7
BTCca	64-79	-	6,0	20,06	0,62	97,0	31	138,7	40,1
Cca	79-110	-	6,6	31,95	0,55	98,3	29	94,5	45,0
Агродерново-подзолистая типичная, насыщенная, среднепахотная, глубококарбонатная, глубокооглеенная легкосуглинистая на карбонатном моренном суглинке (Разрез № 9, пашня, Кипень)
P	0-22	2,50	6,3	8,06	1,6	83,4	22	78,5	22,0
BEL	22-44	-	6,5	7,94	0,4	95,2	20	56,1	56,0
BT	44-76	-	6,3	13,06	0,5	96,3	29	149,4	27,0
Ccag	76-116	-	6,5	13,01	0,4	97,0	32	-	-

* содержание гумуса определялось по методу И.В. Тюрина (Аринушкина, Найденова, 1986)

4.2 Динамика агрохимических показателей пахотных почв. Работы по окультуриванию пахотных почв изучаемых водосборов дали во многом положительные результаты. По данным ФГУ "Ленинградского референтного центра Россельхознадзора" за период 1961-2003 гг. средневзвешенная величина значения рН увеличилась по хозяйствам в среднем на 0,5 ед., в хозяйстве Домашово на 0,8 ед. (рис.1), количество подвижных соединений фосфора в пахотных почвах всех изучаемых хозяйствах увеличилось почти в 2 раза (рис.2). Снижение доз удобрений в 90-х годах в большей степени повлияло на снижение концентрации обменного калия, чем подвижных соединений фосфора (рис.3). В хозяйствах Суйда, Кипень и Домашово средневзвешенная величина обменного калия упала почти до уровня 60-х гг.

Рис. 1 Динамика изменения средневзвешенной величины рН пахотных почв хозяйств

Рис. 2 Динамика изменения средневзвешенной величины подвижных соединений фосфора пахотных почв хозяйств, мг/кг почвы

Рис. 3 Динамика изменения средневзвешенной величины обменного калия пахотных почв изучаемых хозяйств, мг/кг почвы

По последним данным агрохимического обследования почвы сельскохозяйственных угодий изучаемых хозяйств в целом имеют "нейтральную" и "близкую к нейтральной" реакцию, по обеспеченности подвижными соединениями фосфора относятся к градации "высокая" и "очень высокая", в Домашово "средняя" и "повышенная". Содержание обменного калия в пахотных почвах несколько меньше по сравнению с подвижными соединениями фосфора, особенно в хозяйстве Суйда. Обеспеченность почв органическим веществом средняя и повышенная. Средневзвешенная величина рН и подвижных соединений фосфора практически на одном уровне во всех хозяйствах, исключая Домашово. Значительно выше содержание обменного калия в почвах хозяйства Агро-Балт (таблица 7).

Таблица 6. Средневзвешенные величины основных агрохимических показателей почв сельскохозяйственных угодий (по состоянию на 2003 год)

Хозяйство	рН (КСl)	Подвижные соединения фосфора, мг/кг	Обменный калий, мг/кг	Органическое вещество, %*
Агро-Балт	6,2	289,1	200,3	3,8
Суйда	6,2	246,4	109,7	4,3
Домашово	5,7	165,2	131,1	4,1
Кипень	6,3	223,7	119,6	3,5

* содержание органического вещества определялось в соответствии с ГОСТ 26207-91

Таблица 7. Баланс питательных веществ в почвах сельскохозяйственных угодий, кг/га

Хозяйство	Год	N	Р2О5	К2О
Агро-Балт	2003	+40,6	-0,4	-23,8
	2004	+99,7	-30,9	-32,3
	2005	+26,0	+2,9	-59,9
Суйда	2003	+14,7	+6,5	-82,0
	2004	+6,5	+5,2	-15,0
	2005	-24,1	-4,4	-31,0
Кипень	2003	-3,0	-4,0	-9,0
	2004	-14,0	-21,7	-34,2
	2005	-17,7	+6,4	-9,7
Домашово	2003	-27,1	-10,2	-69,1
	2004	-12,3	-12,0	-28,3
	2005	-13,8	-32,7	-32,9

Баланс калия отрицательный в пахотных почвах всех хозяйств и особенно в Агро-Балте и Домашово. Баланс фосфора менее отрицательный, несмотря на то, что фосфорные удобрения практически не применяются. Положительный баланс азота в течение 3-х лет наблюдается в хозяйстве Агро-Балт за счет внесения органических удобрений. Согласно выполненным расчетам (по методике И.Н. Донских, 2004) питательные элементы, вынесенные с урожаем из почв, не восполняются удобрениями полностью ни в одном хозяйстве.

Глава 5. Флористическая и биохимическая характеристика растительности агроценозов.

Геоботанические площадки заложены на участках с однородной растительностью в сходных геоморфологических условиях. Трещиноватость ордовикских известняков обуславливает хорошую дренированность территории изучаемых хозяйств, поэтому почвы, на которых заложены пробные площадки, нормального увлажнения, дерново-подзолистые, дерново-карбонатные, преимущественно легкосуглинистого гранулометрического состава.

Территория изучаемых хозяйств, в основном, занята равнинными суходольными лугами злаково-разнотравными, разнотравно-мятликово-тимофеечными, есть также крупнозлаковые (сеяные).

Таблица 8. Биомасса и количество видов геоботанических площадок растительности на территории сельскохозяйственных угодий

Хозяйство	Водосбор	№ площадки	Описание площадки	Кол-во видов	Биомасса, г/м3
Агро-Балт*	Нейма	1	Контроль (травы не скашиваются)	22	312,7
		2	Травы скашиваются Перезалужения не было более 7 лет	20	290,8
		3	Вблизи с очистными сооружениями	10	280,8
		4	Вблизи фермы КРС	14	521,1
Суйда*	Суйда	1	Контроль (травы не скашиваются)	11	408,5
		2	Травы скашиваются Перезалужения не было более 7 лет	14	384,2
		3		12	429,7
		4		16	400,3
		5		10	368,1
		6	Естественный луг в пойме р. Суйда	19	701,1
Кипень	Стрел-ка	1	Контроль (травы не скашиваются)	17	507,5
		2	Вблизи фермы КРС	10	583,2
Дома-шово	Сума	1	Контроль (травы не скашиваются)	18	391,4
		2	Многолетние травы 2 года пользования	12	474,5
		3	Вблизи фермы КРС	9	545,9

Высоким видовым разнообразием отличаются площадки №1 и №2 в хозяйстве Агро-Балт - 20-22 вида (таблица 8). Количество видов во всех хозяйствах рядом с фермами и очистными сооружениями уменьшается и, в некоторых случаях, почти в 2 раза уступает видовому разнообразию контрольных площадок. На территории хозяйства Суйда, где на растительность территории не влияли стоки с ферм и очистных сооружений видовое флористическое разнообразие отличается достаточной стабильностью 10-14 видов. Несколько больше видов на естественном лугу (площадка № 6) - 19, располагающемся в устье реки Суйды.

Наибольшая биомасса растений наблюдается на объектах вблизи ферм КРС (крупного рогатого скота), наименьшая - рядом с очистными сооружениями. Биомасса площадок хозяйства Суйда отличается незначительными колебаниями в пределах 368-408 г/м², но на естественном лугу в пойме реки Суйда она значительно выше - 701 г/м².

Таблица 9. Химический состав растительных образцов

Хозяйство	№	Са, г/кг	Р, г/кг	К, г/кг	N,%	Сырая клет-чатка,%	Сырая зола,%	Гигр. влага, %	Про-теин, %	Сахар, %
Агро-Балт*	1	8,67	1,80	11, 19	1,65	33,15	5,85	11,15	10,29	9,34
	2	9,95	3,77	41,05	1,83	33,39	11,81	11,55	11,42	8,47
	3	12,99	3,93	67,18	1,59	34, 20	18,85	12,10	9,93	7,85
	4	10,87	3, 19	14,84	1,67	33,73	6,50	10,60	10,44	8,50
Суйда*	1	10,50	2,08	8, 20	1,29	33,58	7,15	11,45	8,05	10,73
	2	7,72	1,67	18,76	1,45	33,77	7,11	10,95	9,07	8,97
	3	5,40	2,09	15,52	1,11	33,57	6,25	11,15	6,94	14,44
	4	5,91	1,62	11,26	1,23	32,86	5,33	10,65	7,81	11,93
	5	7,90	2,04	12,63	1,09	34,39	5,33	10,30	6,79	14,18
	6	3,44	1,85	14,38	0,74	38,14	4,55	10,00	4,61	13,82
Ки-пень	1	5,92	2,14	8,39	1,40	31,57	5,39	10,80	8,78	10,69
	2	7,65	2,77	33,07	1,44	30,09	9,03	11,90	9,02	10,54
Дома-шово	1	5,84	2,03	30,73	1,49	31,24	7,86	11,60	9,29	11,77
	2	5,91	2,75	31,49	1,54	30,23	8,02	10,40	9,63	11,49
	3	6,66	2,79	33,37	1,59	30,33	9,52	10,50	9,92	9,88

* Данные отчета по изучению биоразнообразия Российско-Шведского проекта "Сельское хозяйство и охрана окружающей среды"

Видовое разнообразие максимально на контрольных площадках - до 22 видов. Видовой состав на участках рядом с фермами и очистными сооружениями отличаются преобладанием пырея ползучего, сныти обыкновенной, купыря лесного. На скашиваемых лугах в травостое увеличивается доля кормовых злаков.

Изменяется зольный и биохимический состав растений (таблица 9). Высоким содержанием протеина, фосфора и калия отличаются растительные пробы площадок на территории хозяйства Агро-Балт. Растительность площадок хозяйства Суйда имеют меньшую зольность и содержание Са, Р, К и N. Их биохимический состав отличается более низким содержанием протеина и более высоким - клетчатки.

Глава 6. Вынос биогенных элементов в водные системы агроландшафтов.

6.1 Расчет выноса биогенных веществ по данным урожайности сельскохозяйственных культур. Биопродуктивность агроландшафтов является интегральным показателем количества доступных питательных элементов в почве для растений, эта же форма элементов в первую очередь подвергаются вымыванию. По расчетам вынос азота и фосфора по урожайности основных сельскохозяйственных культур с водосборов рек Нейма и Сума высокий, что совпадает с данными водного мониторинга по выносу азота и фосфора (таблицы 10), но не согласуется с результатами наблюдений с водосборов рек Суйда и Стрелка. В целом, по данным мониторинга вынос биогенных элементов выше с водосборов рек Нейма и Сума, где больше плотность скота.

Таблица 10. Результаты расчета выноса биогенных веществ с сельскохозяйственных угодий, изучаемых хозяйств

Водосбор	Площадь сельскохозяйственных угодий	Расчетные данные, кг/га	Данные мониторинга, кг/га*
		Азот	Фосфор	Азот	Фосфор
р. Нейма	465	8,61	3,22	29,3-33,1	1,29-2,91
р. Суйда	7913	5,37	2,06	8,49-11,6	0,56-1,02
р. Сума	2369	8,19	3,21	16,8-47,1	1,55-5,56
р. Стрелка	5178	3,65	1,45	18,2	0,48

* Данные водного мониторинга Российско-Шведского проекта "Охрана окружающей среды и сельское хозяйство Ленинградской области"

Вынос азота по данным мониторинга значительно выше расчетных данных. Расчетные данные выноса фосфора напротив выше натурных наблюдений. Следует учесть, что вынос по данным мониторинга рассчитан на всю площадь водосбора, а вынос по урожайности только на площадь сельскохозяйственных угодий.

Как известно, вырубка лесов и сельскохозяйственное освоение водосборов изменяет водно-физические свойства почв, увеличивается поверхностный сток. По литературным данным, распашка территорий, занятых ранее лесами, в большей мере усиливает вынос фосфора - в 2 - 10 раз, чем азота - в 1,5 - 5 раз (Durum, 1982; Никитин, Спирина, 1985). По данным водного мониторинга проекта "Окружающая среда и сельское хозяйство Ленинградской области" вынос фосфора с изучаемых водосборов увеличивается вниз по течению по сравнению с верховьями рек в 5 - 13 раз, тогда как азота в 2 - 4 раза. Вероятно, это связано с его более интенсивным круговоротом в экосистемах и, следовательно, к большей способностью водоемов к самоочистке от данного элемента.

При длительном применении высоких доз удобрений возрастает вынос фосфора с поверхностным стоком (Шилькрот, 1979). Как уже отмечалось, средневзвешенная величина подвижных соединений фосфора в пахотных почвах изучаемых водосборов увеличилась почти в 2 раза за 1961-2003 гг. По нашим расчетам за этот же период в Ленинградской области с урожаем сельскохозяйственных культур было вынесено лишь 27 % фосфора удобрений. Следовательно, значительная доля фосфора удобрений накопилась в пахотных почвах.

Вынос фосфора с сельскохозяйственных угодий поверхностным стоком, в том числе с взвешенными веществами рассматривается как основной источник поступления этого элемента в водоемы. Удельный вынос взвешенных веществ вниз по течению, по мере увеличения распаханности изучаемых водосборов по сравнению с лесной частью водосбора увеличивается почти в 7,3 раза (с 2,8 до 20,6 кг/га) с водосбора Суйда, в 2,2 раза (с 9,97 до 22,02 кг/га) - Нейма, в 3,2 раза (с 18,31 до 59,51 кг/га) реки Стрелки. Установлена корреляционная зависимость между площадью сельскохозяйственных угодий водосбора и выносом взвешенных веществ (R=+0,53). Установлена достаточно тесная корреляционная связь между концентрацией общего фосфора в речных водах и степенью сельскохозяйственной освоенности водосбора. Коэффициент корреляции равен 0,84 (Суханов, Даишев и др., 2006). По данным мониторинговых наблюдений вынос фосфора в апреле-мае с фрагментов водосборов изучаемых рек, на формирование стока с которых не влияют бытовые стоки и стоки с ферм КРС, коррелирует с выносом взвешенных веществ (R=+0,96).

6.2 Внутригодовые изменения динамики выноса биогенных элементов. В летнее время увеличение выноса азота и фосфора по всем показателям наблюдалось в связи со значительным количеством выпавших осадков за короткий промежуток времени. Пики выноса зафиксированы с водосборов рек Нейма и Сума в августе-сентябре 2004 года (количество выпавших осадков 65 мм за III декаду августа и 77 за I декаду сентября), с водосборов рек Суйда и Пижма (приток р. Суйда) в июле 2005 года (выпало около 74 мм III декаду июля).

В весенний период с лесных частей водосборов (в истоках рек) выносится до 61 % азота и до 88 % фосфора от общего выноса за год. Ниже по течению с увеличением доли сельскохозяйственных угодий на водосборах с низкой плотностью скота (0,22-0,36 усл. гол. /га) в этот период выносится 51-69 % азота и 46-63 % фосфора. С водосбора р. Нейма, где плотность скота составляет - 0,81 усл. гол. /га, только 8-32 % общего азота и 4-8 % общего фосфора от суммарного выноса за год.

6.3 Изменение концентраций азота и фосфора в водах мелиоративных систем в весенний период. Средние концентрации биогенных элементов в весенний период в сбросных водах мелиоративных систем рассматриваемых водосборов представлены в таблице 11. Водные пробы отбирались в точках, водосборные участки которых прилегали к фермам КРС, а также анализировались дренажные воды, формирующиеся под влиянием поверхностного стока с осушенных территорий сельскохозяйственных угодий, занятых, в основном, многолетними травами (от 76 до 100 %). Водосборные участки большей частью заняты многолетними травами, удобрения практически не применяются.

Содержание азота значительно выше в сбросных водах мелиоративных систем загрязненных стоками ферм КРС и достигает 38-67 мг/л (таблица 11). Аммонийная форма азота преобладает над нитратной, что, как уже отмечалось, характерно при загрязнении животноводческими стоками. Концентрация нитратного азота колеблется в незначительных пределах как в водах, загрязненных животноводческими стоками, так и водах, формирующихся на сельскохозяйственных водосборах (0,53-2,2 мг/л).

Как известно, большая часть фосфора попадает в водотоки с поверхностными водами с твердым стоком и оседает в донных отложениях. Вероятно, поэтому в водах открытой мелиоративной системы концентрация фосфора колеблется в пределах 0,06-0,26 мг/л. В дренажных водах, отобранных в устье закрытых коллекторов, на состав воды которых не влияет поверхностный сток, уменьшается до 0,03-0,05 мг/л.

Таблица 11. Средние концентрации биогенных веществ в сбросных водах мелиоративных систем в весенний период (2003-2008 гг.)

Водосбор	№ створа	Тип воды	Площадь, га	Nобщ, мг/л	N-NH4,мг/л	N-NО3,мг/л	Pобщ, мг/л
р. Нейма	4А	Сбросные воды мелиоративных систем, загрязненных стоками ферм КРС	122	38,82	34, 20	1,50	4,43
р. Суйда	1А		25	6,59	4,84	0,53	1,65
р. Сума	1		65	67,46	59,50	1,44	9,50
р. Нейма	4	Сбросные воды мелиоративных систем, загрязненных поверхностным стоком с осушенных с/х угодий	185	3,56	0,48	1,70	0,06
р. Суйда	7		281	4,38	1,24	1,78	0,26
р. Суйда	1Б		78	6,07	0,37	2,59	0,08
р. Суйда	7		121	2,29	0,55	0,67	0,25
р. Сума	2		...

Подобные документы

• Влияние режима поступления биогенных элементов на функционирование экосистемы проточного водоема

  Структурно-функциональная схема северо-западной водной экосистемы. Источники поступления биогенных элементов. Морфология озёрных котловин. Имитационное моделирование экосистемы проточного водоема. Абиотические и биотические компоненты в речном стоке.
  
  дипломная работа [660,3 K], добавлен 19.11.2017
  

• Влияние деятельности угольной промышленности на состояние окружающей среды Кемеровской области

  Особо охраняемые природные территории Кемеровской области, состояние окружающей среды в регионе. Влияние деятельности угольных предприятий на атмосферный воздух, водные и земельные ресурсы, животный и растительный мир. Экологическая политика в области.
  
  реферат [543,7 K], добавлен 22.01.2015
  

• Оценка состояния агроэкосистем Гатчинского района Ленинградской области

  Проведение экологического мониторинга агроэкосистем Гатчинского района Ленинградской области. Оценка направленности и интенсивности процессов деградации почв и разработка мероприятий для снижения антропогенного воздействия на агроэкосистемы района.
  
  курсовая работа [33,3 K], добавлен 29.12.2014
  

• Влияние антропогенного фактора на загрязнение реки Ляля

  Комплексная оценка экологического состояния реки Ляля. Влияние деятельности человека на экологическое состояние реки Ляля. Экологическое состояние водных ресурсов Свердловской области, причины их загрязнения. Информационная справка о реке Ляля.
  
  реферат [149,7 K], добавлен 01.03.2011
  

• Современное состояние и изменение биогенных компонентов на территории Дрогичинского района

  Физико-географическая характеристика Дрогичинского района. Основные закономерности изменения компонентов природы района, источники загрязнения окружающей среды. Современный уровень охраны природы Дрогичинского района, охраняемые природные территории.
  
  дипломная работа [81,6 K], добавлен 28.05.2010
  

• Комплексная оценка состояния водной экосистемы урбанизированной территории на примере города Брест

  Специфичность водных экосистем Беларуси. Влияние естественных и антропогенных факторов воздействия на состояние водных экосистем. Водные экосистемы Бреста и Брестской области. Анализ их загрязнения. Карстовые озера. Озера-старицы. Водохранилища. Пруды.
  
  курсовая работа [804,8 K], добавлен 16.05.2016
  

• Ландшафтный анализ территории

  Сущность и основные задачи ландшафтного анализа территории, классификации природных ландшафтов и агроландшафтов. Природные образования нуклеарного характера. Ландшафтно-географические поля: сущность и примеры. Типы ландшафтных территориальных структур.
  
  контрольная работа [939,0 K], добавлен 24.10.2011
  

• Биогенные элементы

  Особенности формирования и изменений в изолированных островных экосистемах. Природный круговорот фосфора в биосфере. Цели, механизм действия, достоинства и недостатки монреальского протокола. Понятие и сущность биогенных элементов. Состав живого вещества.
  
  контрольная работа [396,3 K], добавлен 25.11.2012
  

• Состояние и проблемы транспортного комплекса Республики Казахстан

  Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду. Влияние автотранспорта на состояние атмосферного воздуха в г. Рудный. Методика расчета выбросов автотранспорта в районе регулируемого перекрестка. Мероприятия по снижению негативного воздействия.
  
  дипломная работа [1,6 M], добавлен 11.04.2015
  

• Влияние градостроительной деятельности на водные объекты на примере г. Ялуторовска

  Влияние антропогенной деятельности на водные объекты, регулирование стока. Географические характеристики г. Ялуторовска. Виды дамб по типу работ и материалов. Защита территории от затопления и подтопления. Благоустройство городских водоемов и водотоков.
  
  курсовая работа [2,3 M], добавлен 01.10.2014
  

• Проблемы водоснабжения России

  Формирование химического состава подземных вод. Миграция элементов в подземных водах. Водные ресурсы и баланс Кавказа. Влияние химического состава воды на здоровье населения. Методы определения показателей, гигиенические нормативы качества питьевой воды.
  
  дипломная работа [159,5 K], добавлен 14.07.2010
  

• Влияние антропогенного загрязнения на фитохимический состав листьев подорожника большого

  Биологическая роль химических элементов в растениях. Источники поступления тяжёлых металлов в экосистемы. Влияние антропогенных факторов на содержание хлорофилла. Динамика накопления хлорофилла в листьях подорожника на разном удалении от автотрассы.
  
  дипломная работа [205,5 K], добавлен 20.06.2017
  

• Природопользование и сохранение биоразнообразия

  Природопользование в историческом аспекте, изменение природных ландшафтов под влиянием деятельности человека. Проблема дефицита пресной воды, мировые водные ресурсы, доступные запасы пресной воды в мире. Современное состояние биологического разнообразия.
  
  контрольная работа [890,9 K], добавлен 26.07.2010
  

• Природоохранные мероприятия в условиях промышленного производства (на примере МУП "Калининградтеплосеть")

  Экологическое и технологическое влияние на биосферу. Обеспечение круговорота химических элементов. Основные функции биосферы. Последствия техногенного и антропогенного воздействий на биосферу. Загрязнение окружающей среды радиоактивными отходами.
  
  презентация [3,4 M], добавлен 22.12.2012
  

• "High-tech"-мусор как наиболее опасный вид антропогенного загрязнения биосферы в эпоху нанотехнологий

  Анализ наиболее значимых антропогенных факторов, влияющих на состояние биосферы. Природные и антропогенные воздействия на биосферу. Мусор эпохи технической революции. Загрязнение Мирового океана. Оценивание уровня и масштабов антропогенного воздействия.
  
  реферат [5,9 M], добавлен 10.01.2015
  

• Экологическое состояние поверхностных вод Воронежской области

  Природные и антропогенные условия, формирующие водные ресурсы Воронежской области. Экологическое состояние поверхностных вод. Обеспеченность водными ресурсами и гидрологическое районирование. Гидрологическая характеристика рек Воронежской области.
  
  курсовая работа [219,1 K], добавлен 18.02.2013
  

• Современное состояние природной среды. Атмосфера и почва как составные части биосферы

  Современное состояние природной среды, учение Вернадского. Атмосфера как внешняя оболочка биосферы. Сущность понятия "мониторинг". Кислотность почвы, методы определения, её зависимость от рН. Методика качественного определения химических элементов.
  
  презентация [671,7 K], добавлен 25.10.2013
  

• Обеспечение природоохранных мероприятий на ОАО "Тулачермет"

  Экологическая ситуация в Тульской области. Состояние атмосферного воздуха. Санитарно-экологическое состояние водоемов и водоохранных зон малых рек. Питьевое водоснабжение и качество питьевой воды. Влияние деятельности ОАО АК "Тулачермет" на экологию.
  
  курсовая работа [75,6 K], добавлен 16.10.2010
  

• Состояние природной среды Смоленской области и ее охрана

  Загрязнение атмосферного воздуха, состояние поверхностных и подземных вод, источники загрязнения. Влияние хозяйственной деятельности на геологическую среду. Характеристика состояния земель, леса, животного, растительного мира, их охрана и восстановление.
  
  курсовая работа [42,6 K], добавлен 07.06.2010
  

• Состояние воздушной среды и ее основные естественные и искусственные загрязнители

  Главные факторы, загрязняющие атмосферу, нынешнее состояние окружающей среды Калининградской области. Состояние озонового слоя над Россией и отрицательное влияние на здоровье человека веществ, загрязняющих атмосферу. Загрязнение транспортными средствами.
  
  реферат [48,5 K], добавлен 13.11.2009
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам