Оценка пахотных земель с точки зрения потенциальной опасности водной эрозии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Тульский государственный университет»

Интернет-институт ТулГУ

КУРСОВАЯ (КОНТРОЛЬНАЯ) РАБОТА

по дисциплине «ЭКОЛОГИЯ»

на тему «Оценка пахотных земель с точки зрения потенциальной опасности водной эрозии»

Выполнил: студент группы ИБ 360771 Оборин И.В.

Тула 2018г.

Содержание

1. Цель

2. Задачи работы

3. Ответы на вопросы

4. Задание

5. Индивидуальное задание

Список использованной литературы

1. Цель работы

Ознакомиться с процессами, сопровождающими региональное землепользование и снижающими почвенное плодородие;

Оценка потенциальной опасности водной эрозии пахотных земель и выбор противоэрозионного мероприятия.

2. Задачи работы

1. Ознакомиться с естественными и антропогенными факторами, влияющими на состояние земельных ресурсов.

2. Рассмотреть закономерности формирования гумусного состояния почв.

3. Ознакомиться с процессами, сопровождающими региональное землепользование и снижающими почвенное плодородие.

4. Определить эрозионные потери обрабатываемых почв региона.

5. Определить класс опасности водной эрозии почвы.

6. Подобрать противоэрозионное мероприятие, снижающее интенсивность водной эрозии почвы до фоновой величины.

3. Ответы на вопросы

1. Что называют почвой и земельными ресурсами?

Почва - поверхностный слой литосферы Земли, состоящий из органических веществ, минералов, газов и жидкостей, обладающий плодородием и способный поддерживать существование биологических форм жизни.

Земельные ресурсы - совокупность земельных массивов, используемых или доступных для использования человеком как средства производства и источник удовлетворения различных хозяйственных потребностей общества.

2. Какими факторами определяется состояние земельных ресурсов?

На состояние земельных ресурсов влияют водная и ветровая эрозия, избыточное увлажнение, уплотнение, снижение плодородности из-за потери органических веществ, засоление, повышение кислотности и щёлочности почвы, истощение запасов минеральных веществ, угнетение организмов, обитающих в почве из-за химического и радиоактивного загрязнения.

3. В чем состоит опасность снижения темпов химизации сельскохозяйственных земель?

Снижение темпов химизации сельскохозяйственных земель приводит к тому, что нарушается оптимальное соотношение биогенных элементов: на фоне возрастающей доли азота снижается доля фосфора. Это приводит к снижению урожайности выращиваемых культур. Ослабленные культуры не могу противостоять болезням и вредителям, а прекращение использования химических средств защиты растений приводит к резкому возрастанию как болезнетворных микроорганизмов, так и вредителей сельскохозяйственных культур. Это стаит под угрозу успешное ведение сельского хозяйства в целом.

4. Какие типы ландшафтов представлены на территории Тульской области?

Все ландшафты Тульской области можно разделить на две группы:

1) неизмененные и слабоизмененные ландшафты (широколиственные леса и луговые степи);

2) природно-антропогенные и антропогенные ландшафты (сельскохозяйственные угодья, населенные пункты, техногенные ландшафты).

Широколиственные леса характеризуются хорошо выраженной ярусностью, обильной подстилкой и мощным гумусовым горизонтом. Умеренно теплый климат, оптимальное соотношение тепла и влаги являются причиной большого разнообразия животного мира. В настоящее время до 80% площади широколиственных ландшафтов распахано и превращено в природно-антропогенные ландшафты, близкие по характеристикам к степным.

Восточноевропейские суббореальные ландшафты относятся к типично континентальным. Для них характерно недостаточное увлажнение, что приводит к постепенному исчезновению лесов, вытеснению их луговой растительностью. На смену серых лесных почв приходят чернозёмы. В настоящее время активное хозяйственное использование почв лесостепей привело к уничтожению растительного покрова и усилению эрозионных процессов.

Степные ландшафты имеют простое вертикальное распределение животного мира. Больше всего населен надземный ярус, для которого характерно проникновение животных в почву за счет рытья нор.

Природно-антропогенные и антропогенные ландшафты имеют слабо выраженную ярусность, низкое видовое разнообразие. Они значительно страдают от ветровой и водной эрозии.

5. Что характеризует величина коэффициента увлажнения в плане биопродуктивности ландшафтов?

Коэффициентом увлажнения называют отношение количества выпадающих на местности осадков к их испаряемости. Коэффициент увлажнения показывает, насколько осадки компенсируют испарение в данных климатических условиях. Каждая ландшафтно-климатическая зона характеризуется своим коэффициентом увлажнения. Оптимальным считается величина коэффициента увлажнения, близкая к единице. Это обеспечивает максимальную биопродуктивность ландшафта. Из ландшафтов Тульской области коэффициент увлажнения, близкий к единице, имеют широколиственные леса, что объясняет большое биологическое разнообразие этих экосистем. Если К >1, то есть осадки преобладают по сравнению с испарением, происходит заболачивание местности, биологическая продуктивность падает. При К < 1 осадки не компенсируют потерю влаги в результате испарения, интенсивность стока снижается, что отрицательно сказывается на процессах почвообразования. Развивается засоление почв, биопродуктивность падает.

6. Какова связь между климатическими особенностями территории и гумусным состоянием почв?

Климатические особенности территории влияют на процесс разложения органического вещества почвы. Слишком низкие температуры и избыточное увлажнение замедляют процессы гумификации, так как тормозят деятельность микроорганизмов, принимающих участие в переработке отмершего органического вещества. Слишком высокие температуры при недостатке влаги также снижают скорость разложения органики микроорганизмами. Чем интенсивнее происходит процесс гумификации, тем больше толщина плодородного слоя почвы. В умеренном климатическом поясе доказана связь глубины гумификации с периодом биологической активности почвы. Для двух почвенных горизонтов в условиях одинакового периода активности почвы интенсивность процесса гумусообразования определяется химическим и минералогическим составом почвы.

7. Что называют периодом биологической активности почв?

Период биологической активности почвы (ПБА) - это временной интервал, в течение которого сохраняются благоприятные условия для нормальной вегетации растений и активной деятельности микроорганизмов, биогеохимические процессы происходят с высокой скоростью. Фактически, это период года, когда температура воздуха не снижается ниже +10 ^оС, а запас продуктивной влаги в почве не снижается ниже 2%.

8. Какой компонент почвенной массы обеспечивает противодействие почв эрозии и почему?

Устойчивость почве против эрозии придает гумус. Он обеспечивает водопрочность почвенных агрегатов, улучшает механические характеристики почвы. Чем больше в почве гумуса, тем лучше развита корневая система растений, что также способствует повышению сопротивляемости эрозии.

9. Что называют водной эрозией и каковы её результаты?

Эрозия - процесс разрушения горных пород и почв грунтовыми водными потоками, выветривание компонентов почв под действием сильных ветров. В результате образуются различные типы отложений, формируется разветвленная сеть стока, меняются параметры рек, снижается общий уровень поверхности водосборных бассейнов.

4. Задание

Оценить потенциальную опасность водной эрозии пахотных земель ЕТР

Исходные данные:

Вариант 14. Столица региона ЕТР - Тула; Т_ср = 4,7 ^оС; сумма осадков IV - XI - 411 мм.

1. Расчет продолжительности периода отрицательных температур Т_<0:

;

.

2. Рассчитать показатель :

.

3. Рассчитать показатель :

.

4. Рассчитать показатель R:

R=X₁·A + X₂·B + Y₁·A·B + X₃·A² + X₄·B² + Y₂·A²·B² + X₅·A³ + X₆·B³ + Y₃·A³·B³ + X₇·A⁴ + X₈·B⁴ + Y₄·A⁴·B¹ + Z.

Значения коэффициентов выписываем из табл. 3 МУ. Подставляем в уравнение найденные значения А и В.

R= 4626,972·2,614 + (- 1734,686)·2,165 + 102,980·2,614·2,165 + (- 2981,763)·2,614² + 1260,279·2,165² + (- 17,180)·2,614²·2,165² + 848,750·2,614³ + (-418,996)·2,165³ + 0,817·2,614³·2,165³ + (- 91,679)·2,614⁴ + 53,190·2,165⁴ + 0,926·2,614⁴·2,165¹ + (- 1941,789) = 0,717.

5. Рассчитать величину эрозионных потерь ЭП почв обрабатываемых площадей в т/(га год):

ЭП = 10^R;

ЭП = 10^0,717 = 5,212 т/(га год).

Согласно ГОСТ 17.4.4.03 - 86 «Метод определения потенциальной опасности эрозии под воздействием дождей», почвы изучаемого региона относятся к IV классу опасности (величина ЭП = 5, 212 т/(га год). попадает в интервал от 5,0 дл 9,99). В работе в качестве фоновой величины водной эрозии принимается интенсивность смыва почв на Курском стационаре Института географии РАН:

ЭП_фон = 0,25 т/(га год).

Расчётная величина эрозионных потерь превышает фоновую величину в

(раз).

Коэффициент, обратный этому значению, равен

.

Подбираем коэффициент защиты Р из табл. 4 МУ так, чтобы он был несколько меньше рассчитанного значения: Р = 0,04 < 0,0480.

Этот коэффициент защиты соответствует организации травяных буферных полос шириной 2,5 м в многолетних насаждениях в каждом междурядье поперек склона.

Проверим, обеспечивает ли данное мероприятие снижение текущих эрозионных потерь до фонового значения:

ЭП·Р = 5,212·0,04 = 0,208 ? 0,25 т/(га год).

Вывод: снижение текущих эрозионных потерь до фоновых значения обеспечивает организация травяных буферных полос шириной 2,5 м в многолетних насаждениях в каждом междурядье поперек склона.

5. Индивидуальное задание

Тульская область расположена на границе лесной и степной природных зон. Здесь преобладают дерново-подзолистые, серые лесные почвы и чернозёмы (рис. 1). Незначительные по площади территории заняты пойменными, болотными почвами и торфяниками.

Рисунок 1. Почвы Тульской области

Дерново-подзолистые почвы занимают чуть более 16 %, серые лесные - около 35 %, чернозёмы - более 46 %, еще около 3 % приходится на пойменные почвы. Дерново-подзолистые почвы расположены в западном и северо-западном районах, содержание гумуса составляем 1,2 … 3,4 %, мощность гумусового слоя - 15 … 23 см [4]. Серые лесные почвы характерны для центральной, северной, северо-восточной, западной и юго-западной частей области. Они содержат от 2,3 до 6 % гумуса, мощность гумусового слоя - 25 … 45 см.

Чернозёмы - это почвы юго-восточной, южной и частично центральной частей области. Содержание гумуса составляет 6 … 9 %, мощность гумусового слоя - от 60 до 80 см.

Пойменные почвы встречаются в долинах рек, для них характерно ежегодное отложение частиц из весенних паводковых вод. Содержание гумуса в них достигает 7 %. [3]

Почвы Тульской области испытывают высокую антропогенную нагрузку в связи с сильным загрязнением атмосферного воздуха автомобильным транспортом, промышленными предприятиями. Для почв наибольшую опасность представляют нефтепродукты, хлориды, сульфаты, нитраты, фосфаты. Эти загрязняющие вещества накапливаются в верхнем плодородном слое почвы, вместе с почвенным раствором поглощаются растениями и далее по трофической цепи попадают в организмы животных и человека. Содержание в выбросах оксидов серы и азота приводит к образованию кислотных осадков, которые повышают кислотность почвы, разрушают гумусовый слой, приводят к угнетению и гибели почвообразующих микроорганизмов, переводят в растворимую форму тяжелые металлы. Все это ведет к снижению плодородия и деградации почв [1].

Уменьшение содержания гумуса приводит к снижению устойчивости почв к водной и ветровой эрозии. По данным государственной статистической отчетности к 2017 г эрозии подвержено около 45 % от общей площади сельскохозяйственных земель Тульской области, из них 27,5 % (510 тыс. га) страдают от водной и 17 % - от ветровой эрозии [2]. Нерациональное землепользование приводит к появлению оврагов, разрушается и смывается верхний плодородный слой почвы, изменяется его структура, водно-воздушные характеристики. Выявлено, что 38,5 % пахотных земель представлено среднесуглинистыми, а 52,7 % - тяжёлосуглинистыми почвами. Уничтожение естественного растительного покрова также приводит к усилению эрозионных процессов. Сильнее всего подвержены эрозии почвы Чернского, Плавского, Ленинского, Ясногорского, Щекинского, Дубенского, Одоевского, Белевского и Заокского районов. Выведены из использования более 10 % пашни, из них 46 тыс. га не используются для выращивания сельскохозяйственной продукции. Огромные территории зарастают сорняками, а затем и лесом. На 133,32 тыс. га выявлено переувлажнение, заболачивание и подтопление территории, от ветровой и водной эрозии непригодными к использованию стали более 1 тыс. га сельскохозяйственных земель. К 2015 г. овраги занимали 19 тыс. га. Ежегодно до 67 га пахотных земель изымаются из сельскохозяйственного использования в связи с ростом оврагов. Эрозионные повреждения почв приводят к ежегодным потерям до 10% урожая[3].

В настоящее время можно выявить основные проблемы в состоянии почв Тульской области:

- закисление почв (479,5 тыс. га требуют известкования);

- дефицит минерального питания (недостаток калийных и фосфорных удобрений);

- водная и ветровая эрозия (поражены 43% сельскохозяйственных угодий);

- техногенное загрязнение почв;

- снижение запаса гумуса до 4,8%.

Особое беспокойство вызывает состояние орошаемых и осушаемых участков из-за усиленного вымывания питательных веществ из почвы, изменения условий почвообразования, загрязнения поверхностных и грунтовых вод.

В 1986 г. в результате аварии на Чернобыльской АЭС произошло радиоактивное загрязнение 18 из 23 административных районов области, что составило 45,1 % территории области. Спустя 30 лет после аварии ситуация с радиоактивным загрязнением остается актуальной [4].

Негативное влияние на состояние почв оказывают несанкционированные свалки. В результате происходит не только захламление земель, выводятся из использования большие территории, но и происходит загрязнение почв и грунтовых вод широким спектром загрязняющих веществ, вымываемых с территории свалок дождями и паводковыми водами [5].

Для борьбы с эрозионными процессами и деградацией почвенного покрова необходимо максимально снизить техногенное воздействие на природную среду. Природоохранные мероприятия должны проводиться с учетом целостности экосистемы. Для снижения оврагообразования необходимо высаживать по склонам оврагов растительность с развитой корневой системой. Глубокие овраги необходимо засыпать грунтом, образовавшимся в ходе строительных работ. В верхних слоях следует складировать органические остатки для образования компоста, который будет основой для образования гумусового слоя.

Для предотвращении ветровой эрозии между сельскохозяйственными полями необходимо высаживать лесополосы с учетом преобладающей розы ветров. Для предотвращения смыва плодородного поверхностного слоя почвы необходима обработка и посев культур поперек склонов при их крутизне от 1 до 12%. В междурядьях при полосном возделывании пропашных культур необходима организация стокозадерживающих борозд, а также стокоотводящих борозд через определенные интервалы для культур сплошного полосного сева.

Для сохранения и восстановления верхнего слоя почвы эффективно проведение мульчирования полосных посевов стерневыми остатками ржи. В многолетних насаждениях рекомендуется сооружение буферных травяных полос шириной 2,5 м поперек склона. На склонах при крутизне до 12 % рекомендуется сооружение обрабатываемых валов-терасс поперёк склона.

Для борьбы с закислением необходимо проведение известкования. Для устранения дефицита минерального питания - внесение минеральных и органических удобрений. Необходимо восстановить до требуемых объёмов мелиоративные мероприятия, своевременно проводить обработку посевов средствами химической защиты для борьбы с вредителями и болезнями растений, но не превышая нормативные концентрации пестицидов. Высокие концентрации пестицидов приводят к гибели почвообразующих микроорганизмов, что негативно сказывается на процессе формирования почвенного покрова. На небольших по площади участках рекомендуется использовать средства биологической защиты растений вместо химических средств.

Необходимы законодательные решения, препятствующие переводу сельскохозяйственных земель в другие категории. Строгий контроль за размещением отходов должен быть направлен на борьбу с несанкционированными свалками. Все перечисленные мероприятия должны быть включены в муниципальную программу по охране и восстановлению почв в Тульской области.

Вывод: современное состояние почв в Тульской области близко к критическому. Необходимо срочное принятие муниципальной программы, направленной на охрану и восстановление почв региона и проведение мероприятий, препятствующих дальнейшей деградации почв, способствующих их восстановлению и охране.

эрозия пахотный гумусный земля

Список использованной литературы

1. Воробьева В.В. Экологическая проблема почв в Тульской области / В.В. Воробьева // Материалы международной научно-технической интернет-конференции «Кадастр недвижимости и мониторинг природных ресурсов». - Тула: ТГУ. - 2015. - С. 139-140.

2. Король В.В. Эрозия почв в агроландшафтах Тульской области / В.В. Король, О.В. Серегина // Материалы 3-й международной научно-технической интернет-конференции «Кадастр недвижимости и мониторинг природных ресурсов». - Тула: ТГУ. - 2018. -С. 117-121.

3. Нечаева И.А. Экологическое состояние почвенного покрова Тульской области / И.А. Нечаева [и др.] // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки.- 2015. - Вып. 4. - С. 283-293.

4. Панфилов Ю.Ю. Доклад об экологической ситуации в Тульской области за 2015: ежегодный доклад, 2015.

5. Саидов М.М. Состояние плодородия почв в Тульской области / М.М. Саидов, Г.А. Новикова, Е.М. Молчанова // Агрохимический вестник. - 2016. - № 1. - С. 8-11.

Размещено на Allbest.ru