1

Размещено на http://www.allbest.ru/

ландшафтно-экологическая роль пойменного луга малых рек лесостепной зоны республики марий Эл

Специальность 03.00.16 - Экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

МИХАЙЛОВА Светлана Ивановна

Саратов 2009

Работа выполнена на кафедре природообустройства ГОУ ВПО «Марийский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Мазуркин Петр Матвеевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Кшникаткин Сергей Алексеевич

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Кузнецов Александр Николаевич

Ведущая организация: Марийский государственный университет

Защита диссертации состоится « 24 » декабря 2009 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.06 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410012, Саратов, Театральная пл., д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова».

Автореферат помещен на сайте www.sgau.ru

Автореферат разослан « 21 » ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Н. Н. Гусакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В России происходит постепенный переход на адаптивно-ландшафтные системы земледелия, обеспечивающие уменьшение стока воды в 1,5-2,0 раза и смыв почвы в 3-8 раз, повышение урожайности культур на 25-30 % и рентабельности сельскохозяйственного производства на 8-20 %.

Эти системы должны включать рациональное использование не только пахотных земель, но также лугов, защитных насаждений и иных компонентов ландшафта. Однако в настоящее время большой прогресс достигнут в разработке научных основ создания искусственных агроэкосистем, формирующихся на пахотных землях, принципов и методов управления их функционированием. Значительно меньше исследований посвящено изучению особенностей функционирования таких экосистем как пойменные луга малых рек, роль которых в снабжении животноводства кормами трудно переоценить, особенно в условиях переживаемого страной экономического кризиса.

В этой связи весьма актуальными становятся исследования по изучению влияния топографических и почвенных условий прирусловых территорий на пространственную структуру видового состава трав и продуктивность пойменных лугов и разработке методов ее определения, обеспечивающих применение экологически обоснованных норм воздействия хозяйственной деятельности человека на живую природу в бассейне малых рек.

Цель работы - изучение особенностей экосистем пойменных лугов малых рек лесостепной зоны Республики Марий Эл и разработка методов оценки их продуктивности, нарушения экологического равновесия сельскохозяйственных территорий, обеспечивающих экологически обоснованное воздействие человека на состояние природной среды.

Для достижения поставленной цели были решены задачи:

1) изучить особенности пространственного изменения видового состава и продуктивности травяного покрова (зеленой массы и сена) в прирусловой пойме на равнинных участках малых рек;

2) дать теоретическое обоснование влияния параметров поймы реки на продуктивность пойменного луга и динамики массы травы;

3) разработать способ отбора и высушивания проб травяных растений и изучить волновую динамику процесса их обезвоживания в процессе естественной сушки; пойменный луг река прирусловый

4) разработать модели продуктивности пойменного луга в разных его точках по створам малой реки в зависимости от элементов рельефа (расстояния от левого края створа и уреза воды в реке);

5) изучить особенности пространственного изменения агрохимических свойств почв поймы малых рек и их влияние на химический состав луговых трав;

6) разработать способ оценки нарушения экологического равновесия территорий сельхозпредприятий.

Научная новизна. Впервые для условий лесостепной зоны республики Марий Эл установлены закономерности пространственного изменения видового состава травяного покрова и агрохимических свойств почв в пойме на равнинных участках малых рек; разработаны модели продуктивности пойменного луга в разных его точках по створам малой реки в зависимости от элементов рельефа; предложена система критериев оценки нарушения экологического равновесия сельскохозяйственных территорий.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

- характер пространственного изменения видового состава и продуктивности травяного покрова в пойме на равнинных участках малых рек;

- закономерности волновой динамики обезвоживания проб травы;

- модели продуктивности пойменного луга в зависимости от элементов рельефа по створам малых рек;

- особенности пространственного изменения агрохимических свойств почв поймы малых рек и их влияния на химический состав луговых трав

- способ оценки нарушения экологического равновесия на территориях сельхозпредприятий.

Практическая значимость. Использование установленных особенностей пространственного изменения видового состава травяного покрова в поймах малых рек лесостепи Марий Эл и разработанных моделей продуктивности пойменного луга в зависимости от элементов рельефа по створам рек делает возможным прогнозирование валовых сборов кормов с этих видов сельхозугодий и их изменения при проведении мелиоративных работ по улучшению состояний гидротехнических сооружений на малых реках. Применение предложенного способа оценки нарушения экологического равновесия территорий сельхозпредприятий позволит разработать систему мероприятий по стабилизации сельских ландшафтов и повышению продуктивности земель сельскохозяйственного назначения.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку в СХПК «Знамя» Параньгинского района Республики Марий Эл. Для широкого пользования выпущена монография по методикам измерения пойменного луга. На основе глубокой ретроспективы с 1996 г. по продуктивности лугов выполнены прогнозы урожайности сена в Республике Марий Эл до 2011 года.

Апробация результатов. Результаты исследования и основные положения диссертации докладывались на международной научно-методической конференции (Белгород, БелГТАСМ, 2002); II международной научно-практической конференции (Белгород, БГТУ, 2004); международной научно-практической конференции (Москва. МГУП, 2006); межвузовской научно-технической конференции (Воронеж, ВГЛТА, 2007); международной научно-практической конференции «Роль мелиорации и водного хозяйства в реализации национальных проектов» (Москва, МГУП, 2008); международного научно-промышленного форума «Великие реки - 2008» (Н. Новгород, ВВБВУ, 2008); заочных электронных конференциях (РАЕ, 2008, 2009); научно-технических конференциях (Йошкар-Ола, МарГТУ, 2001-2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 21 печатная работа, в том числе в изданиях, рекомендованном ВАК РФ - 3, общий объем публикаций равен 86,55 п.л. с авторским вкладом 32,97 п.л.

Личный вклад автора состоит в проведении в 2001-2005 гг. поисковых и в 2006-2009 гг. основных полевых экспериментов. Автор участвовала в разработке способов и методик изучения динамики сушки, разнообразия травяных растений, оценки экологического неравновесия растительного покрова по сельхозпредприятиям Параньгинского района Республики Марий Эл. Она внедрила результаты исследовании на предприятии «Знамя» ЗАО агрофирмы “Параньгинская".

Структура и объем. Диссертация содержит введение: 6 глав, выводы, предложения производству, список литературы, приложения. Содержание диссертации изложено на 148 стр. с 120 рис. и 56 табл., а также приложения на 39 стр. Список использованной литературы включает 332 назв., в т.ч. 53 иностранных источника.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель, научная новизна и практическая ценность диссертации, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» выполнен обзор работ отечественных и зарубежных авторов, раскрывающих экосистемные свойства ландшафтов и влияние природно-хозяйственной деятельности: И.П. Айдарова, Н.Г. Андреева, Ю.В. Бондаренко, В.Р. Вильямса, А.И. Голованова, А.А. Горелова, А.Н. Каштанова, Н.Г. Ковалева, Д.А. Иванова, В.Н. Макаревича, В.П. Мосолова, С.И. Новоселова, И.С. Румянцева, Т.А. Гуровой, Т.А. Работнова, Л.Е. Родина, Т.И. Суриковой, Ю.И. Сухарева, И.Е. Тимашева, Ф.М. Зимина, Н.А. Семенова, Н.К. Дегембаевой, А.С. Кружилина, А.Е. Михалевой, О.А. Нестеровой, Б.Б. Потапова и В.А. Ковды, Т.Г. Руновой, И.Г. Серебрякова, В.Б. Сочава, В.С. Шарашовой, Айвенса, Гамса, Мак-Микена, П.И. Янссенса, Angus Davies, A.S. Moretto, Р.А. Distel, T. Austin Campbell, Baldock, L. Diarra и других.

На основе анализа литературных данных и изученности вопроса определена актуальность и направление исследований.

В главе второй «Теоретическое обоснование динамики массы срезанной травы и влияния параметров поймы реки» предлагается расширить схему В.Б. Сочава до логического предела, которым является масса высушенной пробы травы до состояния готового сена (рис. 1) во времени естественной сушки происходит снижение по закону гибели (спада) массы свободной влаги, содержащейся в срезанной сырой траве. При этом гигроскопическая (связанная) влага остается вместе с массой высушенной травы. График на рис. 1 имеет закономерность вида

, (1)

где - масса пробы травы с площадки размерами 1,01,0 м или урожайность травы в данной точке координат створа малой реки, г/м²;

- удельная масса сена или урожайность травы по сену, г/м²;

- масса влаги, г/м²; - массы влаги при срезания пробы травы, г/м²; - время сушки на воздухе, ч;

- активность спада влагоудерживающей способности;

- интенсивность спада.



Рис. 1 Динамика массы свободной влаги в пробах травы при естественной сушке

Концепция о теснейшей связи растительности лугов и условий ее местообитания позволила разработать теоретические основы ландшафтно-биохимической оценки участков малой реки на пойменных лугах, находящихся на территории водозащитной полосы. Для соблюдения постоянных условий проведения полевых опытов водный режим и феноэкологический спектр Гамса пойменного луга принимаются в один период летней межени реки.

В третьей главе «Методика экспериментальных исследований в полевых и камеральных условиях» изложены методические особенности изучения влияния рельефа на урожайность луговой травы. Основные полевые опыты проводились в 2006-2009 гг. на участке реки Ировка СХПК «Знамя» Параньгинского района Республики Марий Эл.

Объект исследования расположен на территории Илетьского возвышенно-равнинного южнотаежного района с развитием современного карста. Этот географический район целиком находится в бассейне реки Илеть. Рельеф территории отличается сложностью. Глубина эрозионного расчленения составляет 125-160 м, местами возрастает до 175 м. Густота овражно-балочной сети колеблется в пределах 100-1300 м/км².

Полевые опыты проводились в 2006-2009 гг.

Опыты проведены на 18 пробных площадках (рис. 2 - 4) около д. Яндемирово вдоль реки с северо-востока на юго-запад. Участок реки выбран в соответствии с нашим патентом 2293290; створы до, в черте и после деревни заложены по патенту 2269775.

Рис. 2 Створы I, II и III на пойменном лугу с номерами пробных площадок

Параметрами рельефа становятся расстояние (м) от левого края трех створов и высота (м) от уреза воды. Эти створы показаны на рис. 2. Нами предложен способ испытания пробы травяных растений, по которому вначале отмечают контуры пробной площадки 1,01,0 м, затем траву срезают на высоте 2-4 см и помещают в бумажный мешок. Пробу сразу же взвешивают на переносных весах, а после этого её размещают на естественную сушку в сухом и безветренном месте.

По рекомендуемой нами методике пробу травы взвешивали в следующем режиме: а) после первого взвешивания не менее трех суток пробу травы взвешивают не менее 10-12 раз в сутки; б) в течение последующей недели пробу травы взвешивают не менее 5-6 раз в сутки; в) в конце опыта пробу взвешивают не менее одного раза в сутки.

Для изучения волновой динамики обезвоживания пробы идентифицируют, усложненную по сравнению с (1), закономерность (положительные решения 2008141341/12(053598) и 2008141345/12(053602)):

, (2)

, , ,

, ,

, , ,

Где - масса пробы травы в динамике естественной сушки, г/м²,

- масса сухого сена, г/м², - масса воды в динамике, г/м²,

- колебательное возмущение еще не умерших клеток травы, г/м²,

- колебательная отдача свободной воды клетками травы, г/м²,

- время естественной сушки с момента срезания пробы травы, ч,

- масса исходной влаги в данной точке травяного покрова, г/м²,

- амплитуда колебательного возмущения клеток травы, г/м²,

- амплитуда колебательного возмущения на минералы, г/м²,

- полупериод возмущения клеток на потерю растением влаги, ч,

- полупериод возмущения на отсутствие обмена минералами, ч,

- параметры модели (2) динамики обезвоживания пробы.

Показатели сушки и потери влаги рассчитывают по динамике:

- расчетная динамическая влажность ; - максимальная расчетная влажность в процессе естественной сушки

, (3)

где , , - начальные расчетные значения, г/м²;

- коэффициент динамичности естественной сушки пробы травы

; (4)

- коэффициент динамичности высыхания травы до сена при активном сопротивлении умирающих клеток показывается выражением

; (5)

- коэффициент динамичности сопротивления пробы травы потерям межклеточной влаги и сохранения капиллярного эффекта

; (6)

- коэффициент динамичности извлечения внутриклеточной воды

. (7)

Опыты сопровождалась сопутствующими наблюдениями и исследованиями, которые выполнялись по следующим методикам:

- высушивание травы - по методике В.И. Филатова (2004);

- время взятия проб - по циклам Гамса;

- видовое разнообразие - по методике И.В. Борисовой (1972);

- содержание доступных для растений элементов питания в слое почвы 5-30 см: нитратный азот - по методу ЦИНАО (ГОСТ 26488-85): доступный калий и фосфор по методу Кирсанова (ГОСТ 26207-81);

- содержание в пробах травы: азота - посредством реактива Несслера (ГОСТ 50466-93); фосфора - фотометрическим методом (ГОСТ 26657-97); калия - по методу пламенной фотометрии (ГОСТ 30504-97);

- сырая и сухая масса травы - взвешиванием пробных снопов с 1 м² в двукратной повторности;

- обработка данных проводилась по методике Б.А. Доспехова, 1985, с помощью программной среды CurveExpert-1.3;

- экономическая эффективность от расчистки русла реки - по методике, утвержденной РАСХН (1991).

В главе четвертой «Результаты экспериментов по изучению динамики массы проб травы на пойме реки» показано, что по первому створу на правой стороне находится частично используемое пастбище, а на левой стороне Ировки - сенокосный луг сельхозпредприятия.

Рис. 3 Снимок со спутника на деревню Яндемирово и реку Ировка

Снимок со спутника дан на рисунке 3. На снимке видно, что земельные участки вокруг деревни распаханы. Растительность находится только в водоохранной зоне реки Ировка.

Мелиоративные запруды строятся на речках для водопользования, в том числе и для повышения урожайности травы на сенокосном или пастбищном лугу. Речка Ировка относится к слабоволнистому типу поймы. Поля и луга д. Яндемирово, а также растительности на водоохранной зоне, образуют ландшафтно-мелиоративную систему. Влияние расстояния по створу на высоту расположения точки рельефа с травой над рекой получает зависимость типа (табл. 1). По этим данным были получены эмпирические уравнения. Оказалось, что высота пробной площадки над урезом воды значимее влияет на урожайность травы и содержание в ней питательных веществ, чем расстояние по створу реки.

Таблица 1

Параметры рельефа луга по створам реки и пробным площадкам

Первый створ	Второй створ	Третий створ
Номер пробной площадки	Расстояние по створу , м	Высота от реки , м	Номер пробной площадки	Расстояние по створу , м	Высота от реки , м	Номер пробной площадки	Расстояние по створу , м	Высота от реки , м
1	10	2.00	7	0	1.10	13	10	1.20
2	20	1.85	8	10	1.07	14	20	1.14
3	30	1.68	9	20	1.03	15	30	1.07
4	57	1.65	10	58	1.15	16	53	1.30
5	67	1.85	11	68	1.32	17	63	1.60
6	77	2.00	12	78	1.50	18	73	1.90

Рис. 4. Мелиоративная запруда, плотина и мост, три створа

Все три створа (рис. 4) образуют среднюю высоту рельефа, которая определилась уравнением вида

. (8)

Нами был введен параметр проб луговой травы - средняя скорость обезвоживания , г/(м² ч)

. (9)

Как пример, приведена динамика массы пробы № 1 (рис. 5а) по модели (2) на первой площадке

, (10)

,,, ,

,,

, .

Уравнение (10) показывает, что из пробы № 1 сырой травы массой 248,20 + 656,39 - 25,35 = 879,24 (фактически 880 г/м²) через 454,5 ч свободная вода испаряется полностью, и после этого времени остаются только первая и третья составляющие (2). Изменение характеризует кризис, когда вода отнимается из клеток быстрее, через 5,0 ч переходит в так называемый адаптационный режим влагоудерживания.

а)	б)

Рис. 5 Графики динамики массы пробы срезанной травы на створе I и площадке № 1: а - экспериментальные точки и график уравнения (10); б - остатки от модели (10)

Полная корреляционная матрица факторных связей дана в таблице 2.

Таблица 2

Корреляционная матрица связей

Влияющие Переменные	Зависимые показатели травы
	, г/м2	, г/м2	, г/м2	, %	, г/м2
, г/м2	0,9888	0,9315	0,9919	0,384	0,582
, г/м2	0,9318	0,9896	0,8794	0,021	0,518
, г/м2	0,9918	0,8781	0,9924	0,495	1,0000
, %	0,383	0,013	0,482	0,9773	0,297
, г/(м2 ч)	0,9808	0,515	1,0000	0,320	0,9898

Максимальное значение коэффициента корреляции равно 0,9924 для рангового распределения удельной массы влаги в траве, а минимальное 0,013 соответствует бинарной связи .

Данные для многофакторных моделей даны в таблице 3.

Таблица 3

Сводные данные по 18 площадкам на трех створах малой реки

Высота от уреза воды , м	Рассто-яние по створу , м	Ранг створа	Ширина реки , м	Масса пробы травы, г/м2	Влаж-ность травы , %	Средняя скорость обезвожив., г/(м2 ч)
				сырой травы	сухого сена	влаги в траве
2.00	10	0	7	880	248.2	624.5	251.6	1.870
1.85	20	0	7	580	174.7	403.9	231.2	0.889
1.68	30	0	7	420	149.5	273.8	183.1	1.037
1.65	57	0	7	475	138.0	338.5	245.3	1.282
1.85	67	0	7	600	179.9	416.8	231.7	1.579
2.00	77	0	7	440	125.6	318.4	253.5	1.206
1.10	0	1	8	340	105.7	232.0	219.6	0.879
1.07	10	1	8	390	111.3	277.0	248.8	1.049
1.03	20	1	8	780	192.2	577.1	297.1	1.270
1.15	58	1	8	630	155.3	478.3	308.0	1.812
1.32	68	1	8	490	125.4	365.6	291.5	1.385
1.50	78	1	8	315	91.0	225.2	247.5	0.853
1.20	10	2	3	565	186.2	378.5	203.2	1.434
1.14	20	2	3	460	123.7	335.1	270.8	1.269
1.07	30	2	3	380	119.8	260.6	217.5	1.816
1.30	53	2	3	595	150.4	437.8	291.1	1.658
1.60	63	2	3	415	114.7	307.1	267.7	1.163
1.90	73	2	3	430	126.3	305.9	242.3	1.159

Поверхности отклика для наглядности приведены на рисунке 6.

а)	б)

Рис. 6 Поверхность двухфакторных изменений массы проб сырой травы (а) и массы после сушки (б) на первом створе реки Ировка

Например, удельная масса сырой травы зависит от трех факторов:

, (11)

,

, ,

, .

Динамику массы травы нужно изучать на площадках 1,01,0 м весами погрешностью не более 5 г или 0,50,5 м с погрешностью 1 г.

В пятой главе «Результаты анализа проб травы и почвы на участке реки Ировка» вначале рассматривается влияние видов травяных растений по трем створам реки на площадках 2,02,0 м (табл. 4).

Таблица 4

Удельная масса срезанной травы с пробных площадок 22 м, 0,25 г/м²

Вид травяных растений	Факт , г	Расчет , г	Составляющие, г	Влажность , %	Параметры модели
			сено	влага
Первый створ
Белоус	940	940.2	351.3	588.9	167.6	0.39787	0.91989
Ромашка	320	319.8	79.8	240.0	300.8	0.94639	0.64031
Мать и мачеха	535	534.8	109.2	425.6	389.7	0.37898	1.35412
Тысячелистник	195	195.3	60.6	134.6	222.1	0.86632	0.92799
Клевер	165	165.0	44.9	120.1	267.5	0.97820	0.86720
Хвощ	55	55.0	15.0	40.0	266.7	0.85330	1.28761
Подорожник	35	35.3	9.8	25.5	260.2	1.09811	1
Всего	2245	2244.8	670.4	1574.4	234.8	0.57027	0.90081
Второй створ
Белоус	2300	2303.2	719.7	1583.5	220.0	0.24841	0.95572
Клевер	465	465.7	142.7	323.0	226.3	0.61901	0.94889
Одуванчик	52	52.2	9.7	42.4	437.1	1.35431	1
Подорожник	22	22.1	4.9	17.2	351.0	1.33088	1
Всего	2829	2843.1	875.8	1967.4	224.6	0.32438	0.87795
Третий створ
Белоус	710	710.6	192.1	518.5	269.9	0.47105	1.04908
Нивяник обыкн.	85	84.8	19.4	65.4	337.1	0.68807	0.56124
Ромашка	70	70.0	19.8	50.1	253.0	1.57086	0.64168
Клевер	185	185.4	30.9	154.5	500	0.72374	0.56612
Тысячелистник	145	145.0	40.1	104.9	261.6	0.97894	0.93854
Всего	1195	1195.5	306.1	889.4	290.6	0.61712	0.87695

Моделирование (корреляция 0,99) дается законом (рис. 7)

, (12)

где - масса всех видов растений в траве и по видам; - масса влаги, содержащейся в траве; - масса сена; - время сушки, сутки.

первый створ	второй створ	третий створ

Рис. 7 Поверхности отклика у массы проб срезанной травы по видам растений

Полный факторный анализ измеренных значений по шести факторам и 18 площадкам был проведен по общей формуле (табл. 5)

, (13)

где - зависимый фактор; - влияющий фактор.

Таблица 5

Полная корреляционная матрица факторного анализа проб травы

Влияющие факторы	Зависимые факторы
	, г/м2	, г/м2	, г/м2	, мг/г	, мг/г	, мг/г
, г/м2	0,9887	0,9248	0,9916	0,569	0,030	0,510
, г/м2	0,9254	0,9913	0,8680	0,7278	0,179	0,632
, г/м2	0,9913	0,8662	0,9915	0,495	0,047	0,441
, мг/г	0,542	0,673	0,478	0,9471	0,111	0,306
, мг/г	0,205	0,118	0,228	0,111	0,9849	0,594
, мг/г	0,390	0,504	0,338	0,342	0,564	0,9951

Результаты агрохимического анализа проб почвы по первому створу даны в таблице 6.

Таблица 6

Результаты агрохимического анализа почвы под площадками I створа

Расстояние по створу , м	Расстояние по створу , м	Высота от уреза воды , м	Толщина слоя почвы , см	Кислотность почвы	Содержание веществ в почве, мг/г
Оптимальные значения показателей почвы	6,0-7,0	30	250	320
0	-60	-	32	7.0	11.00	69	42
70	10	2.00	35	6.6	4.40	168	24
80	20	1.85	33	6.9	3.00	167	60
90	30	1.68	40	7.0	1.55	124	74
117	57	1.65	25	6.7	1.95	53	64
127	67	1.85	32	7.0	1.32	47	69
137	77	2.00	35	6.9	2.90	28	20
207	147	-	30	7.0	5.00	108	84

В таблице 7 приведена матрица по формулам с волновыми частями. Кислотность почвы под пробными площадками находится в интервале оптимума. Однако почва бедная по азоту нитратному в 2,7…22,7 раза, калию подвижному (оксиду калия) в 1,5…8,9 раз, а по подвижному фосфору (оксиду фосфора) в 3,8…16,0 раз.

Таблица 7

Корреляционная матрица влияния почвы на пробы травы

Влияющие факторы рельефа и толщины слоя почвы	Зависимые химические факторы почвы
	Кислотн.	Азот	Калий	Фосфор
Расстояние по створу , м	0,129	0,9571	1	1
Высота от уреза воды , м	0,640	0,751	0,098	0,9854
Толщина слоя почвы , см	1	0,217	0,357	0,246

Агрохимические свойства почв поймы малой реки сильно варьируют по ее территории: коэффициенты вариации для нитратного азота и доступного калия составляют 0,46, обменного калия - 0,64 (табл. 8).

Таблица 8

Вариация свойств почвы

Почва	Корреляция с травой	Вариация
азот	0,754	0,46
фосфор	-0,15	0,46
калий	0,21	0,64

Тесная корреляция между содержанием элементов питания в почве и луговой траве установлена только для азота - коэффициент корреляции составил 0,75.

В главе шестой «Эффективность способа испытания проб травы пойменного луга малой реки» обоснована модель суммарного эффекта для Европейской части России (по Реймерсу Н.Ф.) по изменению относительного общего эффекта от активности растительного покрова по формуле вида

, (14)

Объект опытов находится на землях СПК «Знамя» ЗАО агрофирмы «Параньгинская» (табл. 9), куда входит шесть сельхозпредприятии.

На агрофирме “Параньгинская" отношение площади пастбищ к сенокосам равно 7204 / 206 = 34,97. Это указывает на то, что пастбищ очень много, это в 35 раз превышает норму, которая равна единице. Поэтому рекомендуется уменьшить количество пастбищ, увеличить сенокосы. Лучшее соотношение пастбищ и сенокосов для предприятия «Знамя», равное 74 / 107 = 0,692.

Таблица 9

Сведения о наличии земель у предприятий, занимающихся производством сельхозпродукции в РМЭ на 1 января 2007 года, га

Административное Образование	Общая площадь СХЗ	В том числе	Итого с/х угодий	Орошаемых угодий	Осу-шенных угодий
		пашни	мн. насаж.	залежей	сено- косов	пастбищ
ЗАО агрофирма “Параньгинская"	23 329	12 790	0	0	276	7 204	20 270	0	62
в т.ч.: им. Калинина	2 752	2 019			20	355	2 394
"Знамя"	3 090	2 619			107	74	2 800
"Мурзанаево“	1 721	1 187			80	380	1 647
"Дружба“	3 409	1 408			3	1 415	2 826
"Илеть"	5 876	1 157			54	3 257	4 468
"Ляжмаринское“	6 481	4 400			12	1 723	6 135	0	62

Примечание: Категории земель растительного покрова выделены.

Исторически известно еще в XIX веке, что общая площадь сенокосов и пастбищ должна быть не меньше одной трети от площади пашни. Однако уже в 1902 году соотношение было всего один к десяти. Ныне показатель равен (2126 + 6516) / 51949 = 0,17 вместо одного к трем.

На территории ЗАО агрофирма “Параньгинская" будет (276 + 7204) / 12790 = 0,585, что соответствует норме. А для предприятия «Знамя» соотношение (сенокосы + пастбища) / пашни будет равно (107 + 74) / 2619 = 0,068 и в 14,7 раза большую пашню.

Для сравнения сельских районов и сельхозпредприятий предложены семь критериев, обоснованы риски и прогнозы урожайности сенокосов:

а) антропогенных изменений по Н.Ф. Реймерсу:

- доля земель сельскохозяйственного назначения (СХЗ) по первой категории земельного кадастра в общей площади земель;

- доля сельхозугодий (СХУ) в СХЗ;

б) аграрного ландшафта - состояния структуры сельхозугодий:

- доля сильных антропогенных изменений аграрного ландшафта как отношение площади пашни (П) к площади сельхозугодий;

- активность растительного покрова (РП) как отношение общей площади многолетних насаждений, сенокосов и пастбищ к СХУ;

- активность проектируемого растительного покрова аграрного ландшафта при вовлечении в растительный покров залежей (З);

в) лесоаграрности в пределах аграрного ландшафта:

- экологический коэффициент аграрного ландшафта, показывающий отношение площади РП к площади пашни;

- экологический коэффициент проектируемого аграрного ландшафта - отношение проектируемого РП к пашне.

Все 14 районов РМЭ располагаются по формуле распределения урожайности сена с естественных сенокосов по двухчленной формуле

, (15)

где - урожайность сена с естественных сенокосов, ц/га; - ранг , причем ранги даются по убыванию урожайности сена.

Экономический эффект. Использование результатов исследований, прежде всего моделей продуктивности пойменного луга в разных его точках по створам малой реки, дало возможность прогнозировать урожайность луга после улучшение его экологических условий (табл. 10).

Таблица 10

Эффективность пойменного луга по делянкам с пробными площадками

Номер пробной площадки	Расстояние по створу , м	Площадь делянки , га	Урожайность сена , т/га	Валовой сбор , т	Цена сена , руб./т	Стоимость сена, руб.
			до расчистки русла	после расчистки русла	до рас-чистки русла	после рас-чистки русла		до расчистки русла	после расчистки русла
1	10	0,95	2,45	5,86.	2,328	5,567	500	1163,8	2783,5
2	20	0,27	1,70	4,63	0,459	1,250	500	229,5	625,0
3	30	0,50	1,40	3,66	0,700	1,830	500	350,0	915,0
4	57	0,50	1,35	3,04	0,675	1,520	500	337,5	760,0
5	67	0,27	1,70	3,55	0,459	0,959	500	229,5	479,5
6	77	1,22	1,15	4,01	1,403	4,892	500	701,5	2446,0
7	0	0,60	1,00	2,48	0,600	1,488	500	300,0	744,0
8	10	0,23	1,10	2,28	0,253	0,524	500	126,5	262,0
9	20	0,67	1,85	2,08	1,240	1,394	500	619,8	697,0
10	58	0,32	1,45	2,84	0,464	0,909	500	232,0	454,5
11	68	0,23	1,15	2,05	0,265	0,472	500	132,3	236,0
12	78	1,04	0,85	2,30	0,884	2,392	500	442,0	1196,0
13	10	0,65	1,80	2,55	1,170	1,658	500	585,0	829,0
14	20	0,26	1,15	2,27	0,299	0,590	500	149,5	295,0
15	30	0,43	1,15	2,04	0,495	0,877	500	247,3	438,5
16	53	0,43	1,45	2,20	0,624	0,946	500	311,8	473,0
17	63	0,26	1,05	2,80	0,273	0,728	500	136,5	364,0
18	73	1,17	1,20	3,63	1,404	4,247	500	702,0	2123,5
Всего:	10,00	24,95	54,27	138,6	32,243	500	6930	16121,5
В среднем на участок:	0,56	1,386	3,015	7,7	1,791	500	385	895,64

На основании прогнозной урожайности луга была рассчитана экономическая эффективность от расчистки русла реки Ировки в районе изучавшихся створов, необходимой для ликвидации наметившегося процесса заболачивания поймы (табл. 11).

Таблица 11

Экономический эффект от расчистки русла реки Ировки

Показатель	Значение
Стоимость расчистки 100 м русла, руб.	1120
Протяженность расчищаемого участка реки, м	1220
Затраты на расчистку реки, руб.	13664
Стоимость сена, руб./т	500
Прямые сельскохозяйственные затраты до проведения мелиоративных работ, руб.	3100
Прямые затраты после расчистки (с дисконтом 18%), руб.	5560
Урожайность луга до проведения работ, т/га сена	1,39
Урожайность луга после расчистки русла реки, т/га сена	2,81
Условно-чистый доход до проведения работ, руб.	3850
Условно-чистый доход после расчистки русла, руб.	8490
Дополнительный доход, руб.	4640
Уровень рентабельности, %	83,5
Срок окупаемости, лет	2,9

В связи с тем, что расчистка русла реки приведет к улучшению мелиоративного состояния пойменного луга, его продуктивность увеличится в 2 раза. Это будет способствовать получению дополнительного дохода в размере 4640 руб.

ВЫВОДЫ

1. Флористический состав растительных сообществ поймы малой реки представлен луговыми видами; его разнообразие и продуктивность луга зависят от степени антропогенного влияния: большее разнообразие видов (7) и урожайность 1,63 т/га отмечено вдали от населенного пункта - 1 створ, меньшее (4) и самая низкая урожайность 1,23 т/га - вблизи автомобильного моста через реку и населенного пункта Яндемирово - II створ.

2. Для соблюдения постоянных условий отбор проб на пойменном лугу малой реки предложено проводить в период созревания травы с учетом летней межени уровня реки, на пробных площадках размером 1х1 м, расположенных в створах реки. Режим высушивания: первое взвешивание - сразу после срезания растений, в течение последующих трех суток - не менее 10-12 раз в сутки; в течение последующей недели - не менее 5-6 раз в сутки; в конце опыта - не менее одного раза в сутки.

3. Процесс обезвоживания проб срезанной травы характеризуется законом экспоненциального спада с волновыми составляющими, показывающими динамику колебательного возмущения клеток на растущий дефицит влаги.

4. Разработаны модели зависимости урожайности зеленой массы и сена в разных точках пойменного луга по створам малой реки (m и m_c) от элементов рельефа - расстояния от левого края створа (L) и уреза воды в реке (H):

;

.

5. Агрохимические свойства почв поймы малой реки сильно варьируют по ее территории: коэффициенты вариации для нитратного азота и доступного калия составляют 0,46, обменного калия - 0,64. Тесная корреляция между содержанием элементов питания в почве и луговой траве установлена только для азота - коэффициент корреляции составил 0,75.

6. Разработан способ оценки нарушения экологического равновесия территорий сельхозпредприятий. В качестве коэффициентов экологичности предложены семь относительных показателей землепользования:

- доля земель сельхозназначения в общей площади земель;

- доля сельхозугодий в площади земель сельхозназначения;

- доля сильных антропогенных изменений аграрного ландшафта как отношение площади пашни к площади сельхозугодий;

- активность растительного покрова как отношение суммарной площади многолетних насаждений, сенокосов и пастбищ к площади сельхозугодий;

- активность проектируемого растительного покрова аграрного ландшафта при вовлечении в растительный покров залежей;

экологический коэффициент аграрного ландшафта, показывающий отношение площади растительного покрова к площади пашни;

- экологический коэффициент проектируемого аграрного ландшафта - отношение проектируемого растительного покрова к пашне.

7. Использование прогнозной урожайности, определенной по разработанным моделям продуктивности пойменного луга, при технико-экономическом обосновании в проекте расчистки русла реки Ировки, необходимой для ликвидации наметившегося процесса заболачивания поймы, дало возможность определить экономическую эффективность приема: в том числе получение дополнительного дохода 4640,48 руб. при уровне рентабельности 83,5%.

Предложения производству

Для прогнозирования изменения продуктивности пойменных лугов на малых реках Республики Марий Эл, при реорганизации структуры земель сельскохозяйственного назначения и обоснования показателей проектной урожайности, в результате проведения мелиоративных мероприятий целесообразно использовать разработанные модели продуктивности луга по ст...