Розробка системи заходів щодо створення високопродуктивних стійких агроекосистем в господарстві

Міністерство сільського господарства і продовольства Російської Федерації

Іркутська Державна Сільськогосподарська Академія

Кафедра сільськогосподарської екології

Курсова робота

Тема: Розробка системи заходів щодо створення високопродуктивних стійких агроекосистем в господарстві ВАТ «Паризька Комуна» Тулунского району

Виконала: Сімакова А.А. студентка 4 курсу 2-ої групи

агрономічного факультету

Перевірив: академік РАЙ,

доктор с.г. наук, професор Хуснідінов Ш.К.

Іркутськ

2010

Зміст

Завдання

Введення

1 Характеристика абіотичних умов

2 едафіческіе умови району

3 Оцінка сучасного стану агроекосистем господарства

3.1 Екологічна оцінка агроландшафтів

3.2 Оцінка екологічності системи землеробства

3.3 Оцінка екологічної стійкості грунтового блоку

3.4 Проблема біологічного азоту

4 Перспективна система заходів щодо створення високопродуктивних стійких агроекосистем

4.1 Заходи щодо стабілізації ландшафтів і агроландшафтів

4.2 Заходи щодо підвищення екологічності системи землеробства

4.3 Заходи щодо підвищення екологічної стійкості грунтового блоку

4.4 Резервне використання біологічного азоту

5 Заходи з виробництва екологічно безпечної продукції рослинництва

Висновок

Список використаних джерел

ЗАВДАННЯ

Тулунскій район. Господарство ВАТ «Паризька Комуна»

Землекористування

Таблиця 1

Структура посівних площ

Таблиця 2

Врожайність

Таблиця 3

Введення

Сільськогосподарська екологія - наука про чинники зовнішнього середовища, їх вплив на організми культивованих рослин і тварин, про природних комплексах, перетворених діяльністю людини для виробництва екологічно чистої продукції рослинництва і тваринництва.

Розвиток сільськогосподарської екології проходив нерівномірно. У першій половині поточного століття були досягнуті великі успіхи у вивченні впливу умов середовища на ріст і розвиток культурних рослин, врожайність сільськогосподарських культур. У середині століття в загальній і, зокрема, у сільськогосподарській екології стали переважати системні дослідження. З'явилися фундаментальні роботи з вивчення аграрних ландшафтів, агробіоценозів, пасовищних і ферменних біогеоценозів.

Історія розвитку сільського господарства характеризується головним чином прагненням отримати як можна більш високі урожай культивованих рослин. На зміну маловрожайних культур і сортів прийшли нові, більш продуктивні. У ході штучного відбору та селекції виведені сорти рослин з максимальною часткою корисної для людини продукції (зерна, плодів, бульб тощо).

Розвиток сільського господарства породила такі негативні явища, як деградація грунтів, забруднення середовища, погіршення якості виробленої продукції, появу ряду нових хвороб рослин, тварин і людей.

Виникла необхідність екологізації сільського господарства. Для досягнення екологічної стійкості і збереження природно-ресурсного потенціалу потрібно не тільки здійснити екологізацію виробничої діяльності людини, але і забезпечити охорону природних життєзабезпечуючих систем. Для цього необхідна система заходів щодо запобігання їх забруднення, підтримці цілісності та відновлення. Вирішення цього завдання - не що інше, як повернення боргів природі та введення соціально-економічного розвитку в екологічно безпечне русло, певне можливостями природно-ресурсного потенціалу регіонів, ємністю ландшафтів, тобто здатністю їх прийняти і трансформувати певну кількість речовини та енергії при стійкому функціонуванні.

Цілі агроекології: забезпечення сталого виробництва якісної біологічної продукції, максимальне використання природного біоенергетичного потенціалу агроекосистем, збереження і відтворення природно-ресурсної бази аграрного сектора, виняток і мінімізація негативного впливу на навколишнє природне середовище.

1 Характеристика абіотичних умов

Тулунскій район розташований на Заході Іркутської області. Площа району - 13,5 тис. км ², центр - м. Тулун.

Середньорічна температура повітря змінюється від -1,8 до -3,5 º. Температури січня і липня, відповідно знаходяться в межах від - 20,5 до -22,8 і від 15,1 до 17,3 º, причому найнижчі значення температур мають місце в гірській частині Східного Саяна. Сума активних температур повітря досягає 1434-1546 º в центральній частині та на півночі району знижується до 1119 º у південній його частині. В умовах гірської тайги його величина складає всього 600-1000 º. Тривалість безморозного періоду коливається від 73 до 97 днів.

Річна кількість опадів залежно від висоти місцевості змінюється від 438 мм в Тулун до 896 мм в Білій Зимі. Основна частина опадів припадає на теплий період, за який випадає 79-83% їх річної суми. Особливо рясні дощі спостерігаються у липні-серпні і нерідко вони викликають катастрофічні паводки.

Потужність снігового покриву змінюється від 20-40 см в центральній частині району до 60-80 см в гірській. Багаторічна мерзлота поширена рідкісними островами і лінзами потужністю до 15 м у днищах долин і розпадком, заболочених ділянках долин, на північних схилах. Проте в південній частині району в міру просування до Східного Саяну кількість і розміри островів збільшуються, і у високогірній Гольцова зоні мерзлота має суцільне поширення, досягаючи потужності 800 м.

Таким чином, північна частина Тулунского району має відносно сприятливі умови для землеробства і є одним з сільськогосподарських районів Іркутської області.

Річкова частина району повністю відноситься до басейну р.. Ія, і лише у крайній південно-східній частині території знаходяться витоки р. Зима - притоки р. Ока. Густота річкової мережі нерівномірна, коливається від 0,2-0,3 до 0,8-1,0 км / км ². Найбільша кількість водотоків на одиницю площі припадає на південну частину району в межах Східного Саяна.

Тулунскій район характеризується широким розповсюдженням боліт (7,9%) і за ступенем заболоченості займає перше місце. Основні болотні масиви розташовані в центральній частині території в межах Іркутськ-Черемховский рівнини. Численні озера зустрічаються на крайньому півдні, в альпійському поясі Східного Саяна, а також серед болотних масивів Предсаянья.

Розподіл середньорічного стоку річок по території нерівномірне, від 60 до 646 мм, і в значній мірі залежить від середньої висоти басейну.

Живлення річок змішане з переважанням дощового. Його характер визначає водний режим річок. Верхів'я ІІ та її приток, що беруть початок у Східному Саяне, за типом харчування відносяться до річок з повінню в теплу частину року, так як основна частина стоку проходить влітку. Значна його частка припадає на весну (близько 36%), однак весняна повінь тут виражено слабко. У роки підвищеної водності при проходженні дощових паводків витрати води можуть у десятки разів перевищувати середні багаторічні значення. Відповідно до водного режимом спостерігаються чітко виражені коливання рівнів води, амплітуда яких на р.Ія у м. Тулуна для середнього року становить 386, а при високих підйомах досягає 540 см. Подібні стояння рівнів викликають катастрофічні наслідки, затоплюючи населені пункти, сільгоспугіддя та ін .

У зимовий меженний період водність річок сильно скорочується, багато малі річки перемерзають, широко розвинені наледние явища.

Річки Тулунского району служать не тільки основним джерелом водопостачання. Вони володіють значним гідроенергетичний потенціал, широко використовуються для лісосплаву і в якості шляхів сполучення, як в літній, так і в зимовий період.

Основними водопотребителями є промислові і сільськогосподарські підприємства. Особливу небезпеку для забруднення вод представляють Тулунскій гідролізний завод, численні тваринницькі ферми і змив добрив і отрутохімікатів з сільськогосподарських полів.

2 Характеристика едафіческіх умов господарства

Формування грунтового покриву району відбувається в умовах континентального клімату, розчленованого рельєфу, різноманітних за генезисом та складом грунтоутворюючих порід, під різними типами рослинності.

У найвищій південно-західній частині району грунтоутворення відбувається на елювії-делювії основних кристалічних і метаморфічних порід, на південно-сході - бескарбонатних пісковиків. На великих просторах Іркутськ-Черемховский рівнини почвообразующімі є суглинисто-глинисті відкладення великої потужності, на крайньому північному заході грунти формуються на елювії-делювії траппов.

У Гольцова-тундрової поясі Східного Саяна серед скельних виходів і кам'янистих розсипів поширені високощебністие малопотужні гірничо-тундрові грунти. Під рідколіссям вони чергуються з тундровими опідзоленими, гірничо-лісовими перегнійних і мерзлотно-болотними грунтами.

У гірничо-тайговому поясі грунту підзолисті, торф'яно-перегнійним мерзлоти, бурі грубогумусовие. Дерново-карбонатні опідзолені грунти властиві передгір'ях.

У предсаянской частини Іркутськ-Черемховский рівнини поширені мерзлотно-болотні і мерзлотно-лугові грунти. На підвищених ділянках річкових терас, в сухих улоговинах розвинені сезонно-мерзлоти лучно-чорноземні грунтів. Вони утворюють складні комплекси внутрішніх дельт.

Для низьких увалів межиріч Іркутськ-Черемховский рівнини характерні сірі лісові грунтів, завдяки оранці на більшій частині території вони перетворені в проградірованние сірі лісові грунтів.

Поряд з рослинністю грунтовий покрив у горах і на передгір'ях Східного Саяна виконує ландшафтно-захисні функції. Для землеробського освоєння гірські грунти не придатні.

Високими агровиробничим властивостями відрізняються грунту Іркутськ-Черемховский рівнини. Основна частина придатних для землеробства грунтів - сірих лісових, частково - дерново-підзолистих і лучно-чорноземних - уже освоєна. Близько 40% земельного фонду сільгосппідприємств району становлять орні грунти високого і середнього родючості. Лугові і лучно-чорноземні грунти використовуються в якості кормових угідь в кормових сівозмінах, розорювати їх нерентабельно через несприятливі фізичних властивостей, збереження багаторічної мерзлоти, врожаї просапних культур ан них низькі, у той час як сіножаті та пасовища відрізняються високою врожайністю. Дерново-підзолисті грунти мають гірші, ніж сірі лісові, агровиробничим властивостями. Для підвищення їх родючості необхідне внесення органічних і мінеральних добрив.

На території сільгосппідприємств району лісові масиви займають близько 47 площі. Проте лише незначна частина грунтів під лісами має гарну природну родючість, але і їх освоєння не рекомендується із-за грунтозахисної, водоохоронної рекреаційної функцій лісів. Більша ж частина грунтів під лісами - дерново-підзолистих, сірих лісових малопотужних і короткопрофільних - має низький і дуже низька природна родючість. Відтворення родючості вимагає великих зусиль і великих витрат. Більш рентабельно на лісових грунтах в природному стані здійснювати недовгочасні випаси худоби.

Резервом для розширення площі ріллі є облисіння грунту в господарствах Прісаянья і на крайній півночі району.

Внаслідок тривалого використання під ріллею сірі лісові грунти на схилах майже повсюдно в тій чи іншій мірі змиті, мають середньосуглинисті механічний склад.

У Тулунском районі переважають ліси (72%), значні площі займають болота, гірські тундри і високогірні рідколісся. У складі лісів на схилах Східного Саяна домінує кедр, зустрічаються ялиця, ялина, модрина. Дуже важливою особливістю кедрівників представляється розвиток в них ягідних чагарників - брусниці, чорниці. На рівнині поширені ліси з сосни та модрини; ялина зустрічається лише по заболочених долинах. Значна частина рівнинних лісів зведена й замінена сільгоспугіддями.

Природні ландшафти Тулунского району в значно мірою змінені антропогенною діяльністю, пов'язаною з видобуванням корисних копалин, експлуатацією лісів, промисловим виробництвом та сільським господарством.

Сприятливі грунтово-кліматичні умови рівнинної частини району визначили досить високий ступінь його освоєності (більш 12%). Велика питома вага ріллі - 9188 га, менше пасовищ (530 га) і сіножатей (28 га).

Дефіцит вологи в грунті компенсується проведенням водних меліорацій.

Природоохоронні заходи на землях сільгосппідприємств повинні бути спрямовані на вдосконалення методів обробки землі, підвищення родючості грунту, їх меліорацію, попередження ерозії, запобігання забруднення водойм. Найбільш актуальна для Тулунского району проблема рекультивації земель, порушених видобутком вугілля. Порушена поверхня являє собою систему гребенів, що піднімаються на 14-16 м над розділяють їх зниженнями. Висота бортових відвалів досягає 30 м.

Поглиблення кар'єрів викликає утворення депресійних лійок, пониження рівня грунтових вод, зниження водності річок, висушування грунтів.

Основні напрями рекультивації - лісове та водно-рекреаційне. Найбільш поширені посадки сосни, акації жовтої і верби.

Найбільш висока здатність до самоочищення від техногенних забруднюючих речовин властива ландшафтам гірської тайги, найменша - болотно-лісовим комплексам Іркутськ-Черемховский рівнини, що знаходяться в бар'єрному підніжжя Східної Саяна.

3 Оцінка сучасного стану агроекосистем господарства

3.1 Екологічна оцінка агроландшафтів

З екологічної точки зору сучасний ландшафт - це цілісна система взаємопов'язаних та взаємодіючих компонентів. Необхідно передумовою для грамотного управління процесами використання ландшафту є розробка теоретико-методичних основ вирішення конкретних практичних завдань. При цьому до питань першочергової ваги відноситься оцінка стійкості сучасного ландшафту (в тому числі і аграрного) і його оптимізації.

Агроландшафти - антропогенні ландшафти з перевагою в їх біотичної частини спільнот живих організмів, штучно сформованих людиною (антропобіоценозов) і замінили природні фіто-і зооценозу на більшій частині території. У більш вузької трактуванні під агроландшафтів розуміють ландшафт, на більшій частині якого природна рослинність замінена посівами і посадками сільськогосподарських рослин. Під агроландшафтами розуміють також пейзажі сільській місцевості.

Агроландшафти є цілісними генетично однорідними просторово-часовими одиницями, незважаючи на те, що певна частина їх природного рослинного покриву заміна агроценозами.

З позиції системного підходу, що враховує особливості формування функціонування ландшафтів, представляються можливими такі передумови оптимізації агроландшафтів.

По-перше, формування і підтримання на оптимальному рівні структури і функціонування земельних угідь, які забезпечують необхідне різноманітність і стійкість агроландшафтів.

По-друге, екологічна оптимізація агроландшафтів повинна забезпечувати відновлення і збереження місцевого генетичного фонду живої природи, а також відновлення та збереження природних ценозів.

По-третє, відновлення і збереження обводненості території, яка повинна відповідати природному фонду даного ландшафтного освіти.

По-четверте, екологічна оптимізація агроландшафтів забезпечується цілеспрямованим розвитком мережі охоронюваних природних територій різних рангів і статусу (від мікрозаказніков до заповідників).

Розглядаючи питання стійкості та оптимізації ландшафтів, дуже важливо мати системою кількісних оцінок і характеристик досліджуваних процесів. Оцінювати ступінь екологічної стійкості ландшафту необхідно за допомогою коефіцієнта екологічної стабілізації (КЕСЛ), інтегруючого якісні і кількісні характеристики абіотичних і біотичних елементів ландшафту.

Методика визначення коефіцієнтів екологічної стабілізації

Згідно В. А. Баранову, перший метод за допомогою цього коефіцієнта заснований на визначенні та зіставленні площ, зайнятих різними елементами ландшафту, з урахуванням їх позитивного чи негативного впливу на навколишнє середовище:

Де, Fcm-площі, зайняті стабільними елементами ландшафту-сільськогосподарськими культурами і рослинними співтовариствами, що надають на нього позитивний вплив;

F н cm - площі, зайняті нестабільними елементами ландшафту (щорічно оброблювані ріллі, землі з нестійким трав'яним покровом, схилами, площами під забудовою та дорогами, заростаючи або замуленими водоймами, місцями видобутку корисних копалин, іншими ділянками, що піддаються антропогенному спустошення).

Оцінку ландшафту виробляють за наступною шкалою:

КЕСЛ1 характеристика ландшафту

<0,5 нестабільність добре виражена

0,51 ... 1,00 стан стабільний

1,01 ... 3,00 стан умовно стабільне

4,51 і більше стабільність добре виражена.

Біотичні елементи ландшафту роблять неоднаковий вплив на його стабільність. Для оцінки ландшафту необхідно враховувати не тільки їх площі, а й внутрішні властивості, а також якісний стан (вологість і профіль біотопу, структура біомаси, геологічна будова, місце розташування та морфологія поверхні):

Де, fi-площа біотичного елементу;

Кез-коефіцієнт, що характеризує екологічне значення окремих біотичних елементів (наприклад, площа забудови-0; рілля-0, 14; виноградники-0, 29; хвойні ліси-0, 38; сади, лісові культури, лісосмуги-0, 43; городи- 0,5; луки-0, 62; хвойно-широколистяні ліси-0, 63; пасовища-0, 68; водойми і водостоки-0, 79; листяні ліси-1, 0);

Кr - коефіцієнт, геолого-морфологічної стійкості рельєфу (1,0 - стабільний, 0,7 - нестабільний, наприклад, рельєф пісків, схилів, зсувів);

Ft - площа всієї території ландшафту.

Оцінку ландшафту виробляють за наступною шкалою:

КЕСЛ2 характеристика ландшафту

<0,33 нестабільний

0,34 ... 0,50 мало стабільний

0,51 ... 0,66 середньо стабільний

Більше 0,66 стабільний

Розрахунки за КЕСЛ1 і КЕСЛ2 дають основну інформацію про ступінь екологічної стійкості досліджуваного ландшафту, необхідну для вибору відповідних заходів щодо його захисту і переформовування.

Коефіцієнт екологічної стабілізації - ВАТ «Паризька Комуна» Тулунского району:

Нестабільні елементи: Стабільні елементи:

F НСТ Сінокоси-28 га

Рілля-9188 га Пасовища-530 га

Пуди і водойми-22 га Ліс-11176 га

Присадибні ділянки, городи-76 га Болота-0 га

Дороги-100 га

Інші-0 га

9364 га 11756 га

Усього: 21120

КЕСЛ - коефіцієнт екологічної стабілізації

Де, fi-площа біотичного елементу;

Кез-коефіцієнт, що характеризує екологічне значення окремих біотичних елементів;

Кr-коефіцієнт геолого-морфологічної стійкості рельєфу;

Ft-площа всієї території ландшафту.

КЕСЛ2 = (9188 * 0,14) + (28 * 0,62) + (530 * 0,68) + (11176 * 0,63) + (22 * 0,79) + (76 * 0,5): 21120 = 0,41

Висновок: в результаті розрахунків КЕСЛ1, даний агроландшафт характеризується як стан умовно стабільний - 1,26, а КЕСЛ2-мало стабільний - 0,41. Отже, необхідно провести трансформацію нестабільних елементів в стабільні. Крім цього, розробити заходи щодо збільшення стабільності, які приведуть до підтримання на оптимальному рівні структури земельних угідь.

3.2 Оцінка екологічності систем землеробства

Головною турботою хліборобів світу як і раніше залишається виробництво достатньої кількість зерна та інших продуктів рослинництва для задоволення потреб все зростаючого народонаселення планети. Для досягнення високої продуктивності посівів необхідні грамотні системи землеробства та агротехнології, щоб забезпечити раціональне використання місцевих грунтово-кліматичних ресурсів, нові сорти, оптимальне постачання їх всіх необхідними елементами живлення, ефективний захист рослин від шкідників, хвороб і бур'янів.

Основні завдання, що стоять перед землеробством Росії, - отримання в необхідних обсягах рослинницької продукції, стабілізації сільськогосподарського виробництва, його інтенсифікація з метою забезпечення продовольчої безпеки країни.

Екологічна безпека - це стан, при якому відсутня загроза нанесення шкоди навколишньому середовищу і здоров'ю людини. Межі рівноважного стану екосистем та їх компонентів утворюють екологічну норму. Стан екосистем у сфері екологічної норми визначається як допустимий. Антропогенний вплив на межі допустимого і за межами призводить до стійкого погіршення стану екосистем, що закінчується їх деградацією. Деградація ландшафтів характеризується крайнім ступенем зміни їх структури, що проявляється у втраті здатності виконувати ресурсо-і средообразующее функції.

Збиток родючості грунту і навколишньому середовищу, заподіюється незбалансованим застосуванням надлишкових доз пестицидів, добрив і меліорантів, використанням важкої техніки в районах з підвищеним зволоженням, порушеннями зональних технологій обробітку культур і меліорації грунтів, характерний для нераціонального або екстремального землеробства, в якому інтенсивність спрощено розуміється як концентрація ресурсів у розрахунку на одиницю площі без врахування ступеня та якості їх використання. У дійсності в інтенсивному землеробстві підвищення врожайності культур забезпечується завдяки ефективному використанню засобів хімізації, біологічних засобів захисту рослин, меліоративних прийомів, впровадження прогресивних технологій, які враховують зональну грунтово-екологічну специфіку, що, в кінцевому рахунку, сприяє підвищенню родючості грунтів та охорони агроландшафтів від забруднення і деградації. Проте екологічна ситуація залишається досить напруженою, що дає привід засумніватися в безпеці традиційних інтенсивних систем землеробства і усвідомити необхідність розробки альтернативних виробничих систем, з яких найбільш відома біологічна система землеробства.

Сучасне управління стійкістю агроекосистеми та використання для цього практичних засобів повинні передбачати досягнення розумного компромісу між кількістю продукції, її якістю, масштабами витрачаються природних і технічних ресурсів та порушеннями в навколишньому середовищі. Ці параметри характеризують новий тип сучасного землеробства - адаптивний, під яким розуміють екологічну диференціацію агротехнологій, спрямовану на досягнення високого ступеня відповідності аграрних форм діяльності природним механізмам саморегуляції екосистем шляхом оптимізації або компенсації зовнішніх і внутрішніх факторів і властивостей, що лімітують розвиток продуцентів агроекосистеми.

Розрахунок екологічної системи землеробства

В якості критеріїв оцінки впливу сільськогосподарської діяльності на агроекосистеми запропоновано використовувати показник екологічності землеробства (Кез), для розрахунку якого служать наступні характеристики: урожай культури (У) і їх кількість (n), коефіцієнт гуміфікації рослинних залишків (До r), маса внесених органічних добрив (Мо) та коефіцієнт їх гуміфікації (Ко), маса мінералізації гумусу і кількість пожнивних залишків (ММП), маса втрат гумусових речовин за рахунок ерозії (Мев), маса витрати гумусу на формування врожаю (Мгу), коефіцієнти, що виражають повторюваність культури за ротацію сівозміни (Кр) і частку даної культури в сівозміні (Кд).

Розрахунок стійкості агроекосистем при різних системах землеробства (ланках сівозміни):

1. Ланка: пар-пшениця (з внесенням органічних добрив):

Те ж саме без внесення органічних добрив:

Висновок: при розрахунку екологічної системи землеробства на моделі пар - пшениця без внесення органічних добрив з'ясувалося, що в результаті відбувається активний витрата гумусу. Менше значення Кез свідчить про недостатню екологічності землеробства. Тому необхідно розробляти заходи щодо поліпшення екологічності за рахунок зменшення ерозійних процесів, поліпшення системи сівозмін, збільшення кількості сидеральних культур і багаторічних трав.

3.3 Оцінка екологічної стійкості грунтового блоку

Руйнування і створення органічної речовини становлять сутність грунтоутворення. З цього загальновідомого положення випливає принципово важливий наслідок - співвідношення між процесами мінералізації і гуміфікації обумовлює екологічну рівновагу в грунті. Збалансованість названих процесів відображає суть екологічної стійкості грунтового блоку, а, отже, і агроекосистеми в цілому. Визначення кількісних параметрів, відповідних стану екологічної рівноваги в грунті, розкриття його природи та розробка на цій основі методів цілеспрямованого відтворення грунтової родючості - важлива науково-практична завдання, що вимагає комплексних рішень, в тому числі з урахуванням і агроекологічних аспектів проблеми.

Досить значимим кількісним показником інтенсивності процесів мінералізації органічної речовини грунту може служити відчуження (винос) азоту з урожаєм сільськогосподарських культур. Процеси гумусообразованія, навпаки, пов'язані безпосередньо з накопиченням азоту в грунті, тому величину акумуляції його в прирості запасів гумусу можна прийняти за об'єктивний показник гуміфікації. Виходячи з даних передумов, оцінку збалансованості процесів гуміфікації та мінералізації в грунтовому блоці агроекосистеми реально проводити, грунтуючись на визначенні агроекологічного параметра - коефіцієнта біологічної утилізації азоту добрив (До N ут). Названий показник підраховують як суми коефіцієнтів засвоєння оброблюваних рослин елемента з добрива (До N усв) та акумуляції його в прирості гумусу за ротацію сівозміни по відношенню до кількості, що визначається перед закладкою досвіду (КN ак). Відношення коефіцієнта засвоєння азоту добрив до коефіцієнта його акумуляції (До N усв / К N ак) відображає ступінь збалансованості в грунті процесів мінералізації і гуміфікації, а значить, і спрямованість процесу грунтоутворення за ротацію сівозміни. Очевидно, що це ставлення поряд з іншими показниками може служити об'єктивним екологічним критерієм оцінки стійкості високопродуктивної агроекосистеми. Ступінь стійкості грунтового блоку агроекосистеми визначають за формулою:

Еуст = К N усв / К N ак

Де Еуст - інтегральний показник екологічної стійкості грунтового блоку агроекосистеми;

До N усв - коефіцієнт засвоєння азоту культурами за ротацію сівозміни,%;

До N ак - коефіцієнт акумуляції азоту в прирості гумусу за ротацію сівозміни,%.

Розрахунок показників економічної стійкості грунтового блоку при практикуються ланках сівозміни:

1. Ланка сівозміни: пар - пшениця.

Загальний витрата азоту на створення 34,2 ц / га - 123,12 кг (3,6 * 34,2)

Загальний витрата гумусу - (123,12 * 100) / 5 = 2,5 т / га

Вміст азоту в соломистая залишках - 22,5 кг / га (4500 * 0,5) / 100 =, де 4500 кг / га - біологічна маса соломи, 0,5% - вміст азоту в соломі.

Таким чином, в ланці пар - пшениця створюється негативний баланс азоту - 100,62 кг / га (123,12-22,5).

2. Ланка: люцерна - пшениця.

Прихід органічної речовини з кореневими та пожнивними залишками люцерни становить 12 т / га (3,5 т - пожнивні і 8,5 т - кореневі залишки).

Прихід азоту в ланці складе 122,2 кг / га.

Вміст азоту в рослинних залишках люцерни становить 2%.

Таким чином, у ланці люцерна - пшениця створюється позитивний баланс азоту - +21,58 кг ​​/ га (122,2 +22,5).

Еуст = 123,12 / 144,7 = 0,85

Висновок: результати розрахунків показали, що коефіцієнт екологічної стійкості грунтового блоку є досить високим. Отже, процеси гуміфікації та мінералізації, що протікають у грунті, знаходяться в екологічній рівновазі, що говорить про високу стійкість даної агроекосистеми.

3.4 Проблема використання біологічного азоту

Найважливішу проблему створення достатньої кількості білка неможливо вирішити без використання біологічного азоту в землеробстві, тому залишається актуальним широке використання унікальних здібностей бобових і мікроорганізмів фіксувати молекулярний азот атмосфери.

Мікробіологічна фіксація атмосферного азоту - екологічно чистий шлях постачання рослин зв'язаним азотом, що вимагає відносно невеликих енергетичних витрат на активізацію азотфиксаторов в грунті.

За джерелами доступної енергії азотфіксуючі мікроорганізми відносять до 2м основним групам: автотрофів і гетеротрофам, хоча такий поділ є досить умовним. Автотрофні фіксатори атмосферного азоту - ціанобактерії і фотосинтезуючі анаеробні бактерії - відіграють помітну роль лише в перезволожених і затоплених грунтах, де фіксують до 20-50 кг / га азоту на рік. У грунтах усіх типів у ризосфері і філлосфере рослин найбільш поширені і численні гетеротрофні азотфіксуючі організми. Найбільш добре відомо значення бульбочкових бактерій в азотному живленні бобових рослин і в збагаченні грунтів азотом.

Здатність до фіксації азоту виявлена ​​у великої кількості бактерій, які належать до різних систематичних груп. Крім добре відомих - азотобактера, клостридій, бульбочкових бактерій - ця здатність виявлена ​​у багатьох інших бактерій: Bacillus, Erwina, Klebsiella і ін У чистих культур еукаріотних мікроорганізмів, у тому числі у грибів і дріжджів, азотфіксуючих активність не виявлено. Однак відомо, змішані культури азотфиксаторов з еукаріотами характеризуються підвищеною нітрогеназной активністю.

Беззмінне обробіток небобових культур не призводить до істотного зниження вмісту азоту в грунті, незважаючи на щорічне відчуження його з урожаєм, тоді як в пару кількість гумусу і азоту в грунті безперервно зменшується. Хоча при асоціативної азотфіксації мікроорганізми і рослини не вступають в такий тісна взаємодія, як у симбіотичних системах, в цілому вона має приблизно ті ж екологічні особливості - активність азотфіксації змінюється в міру розвитку рослин, досягаючи максимуму в періоди бутонізації та цвітіння і знижуючись під час дозрівання.

Протягом останніх років проводилися інтенсивні дослідження нітрогенази - основного ферменту, який здійснює процес азотфіксації. У бобових культур нитрогеназа знаходиться в бульбочкових бактерій, які купують всередині бульби форму бактероїдів. Характерна особливість нітрогенази - відновлення не тільки молекулярного азоту, але й інших субстратів, що володіють потрійними зв'язками. Це дозволяє широко використовувати метод визначення азотфіксації по відновленню ацетилену в етилен.

До складу симбіотичних азотфіксуючих систем крім ферменту нітрогенази входять і інші металлсодержащих білки бактероїдів і тканин бульбочок.

Особливо слід відзначити роль залізовмісного білка - леггемоглобіна. Леггемоглобін локалізується рослинних клітинах. У бульбочках він утворюється як продукт симбіозу бактерій з вищими рослинами. Активність азотфіксації пов'язана з концентрацією леггемоглобіна в бульбочках.

Леггемоглобін, будучи переносником кисню, не бере безпосередньої участі у відновленні азоту. Завдяки наявності цього пігменту, з одного боку, бактероїди, забезпечені киснем, з іншого боку, збережені анаеробні умови для роботи нітрогенази. Нітрогеназа дуже чутлива до кисню і інактивується їм; в той же час для утворення енергії АТФ, необхідної для процесу азотфіксації, потрібний кисень. Механізм захисту нітрогенази від кисню дуже складний, і леггемоглобін, мабуть, є лише одним із численних ланок у даному процесі.

Проблема максимального використання біологічного азоту пов'язана з хімізацією сільського господарства. Практика показує, що високі врожаї бобових культур можна отримати лише при усуненні кислої реакції середовища, застосування фосфорних, калійних добрив та окремих мікродобрив.

Таким чином, можна відзначити такі найбільш важливі практичні аспекти проблеми біологічного азоту на найближче майбутнє:

1. Еколого-біологічне й агрономічне значення природного процесу дозволить більш повноцінно використовувати природну фіксацію азоту і знайти способи її інтенсифікації.

2. Знання умов зв'язування азоту біологічним шляхом у м'яких умовах дозволить розробити нові способи отримання азотних добрив.

3. Вивчення генетико-селекційних основ азотфіксуючої симбіозу бобових рослин з бульбочкових бактерій, використання генної інженерії, а також ряду досягнень біохімії і молекулярної біології будуть сприяти поширенню процесу азотфіксації на багато сільськогосподарських культур.

4. Розшифровка механізму фіксації азоту дасть можливість цілеспрямовано розробити способи впливу на цей процес у природі з метою його інтенсифікації.

4 Перспективна система заходів щодо створення високопродуктивних стійких агроекосистем

4.1 Заходи щодо стабілізації ландшафтів і агроландшафтів

Основні положення створення агроландшафтів сформульовані ще В.В. Докучаєвим, визначив головні принципи адаптивного природокористування та обгрунтував комплекс агро-гідромеліоративних заходів щодо оптимізації лісостепових ландшафтів.

Найважливішим заходом цього комплексу було створення захисних лісонасаджень. Вузькі полезахисні смуги можуть займати на рівнинах 2,5-4%, а при пересіченому рельєфі - до 5-8% ріллі.

На відміну від утилітарного підходу до полезахисному лісорозведення в основному з точки зору захисту агроценозів від несприятливих природних факторів агроландшафтних орієнтація передбачає створення стійкої агроекологічної обстановки: підвищення обводненості території за рахунок скорочення поверхневого стоку і посилення внутріпочвенного, зниження інтенсивності ерозійних процесів, ослаблення сили вітру, рівномірний снігозатримання , підвищення відносної вологості повітря, захист зрошуваних земель від заболочування, резервації для птахів, звірів, ентомофагів, створення сприятливих умов для сільськогосподарських тварин (зелені парасольки), озеленення виробничих і соціально-побутових об'єктів, залісення водойм.

Головним інструментом формування агроландшафту є адаптивно-ландшафтна система землеробства, кожен елемент якої несе відповідне навантаження в даному відношенні. Ті з них, які наближають агроландшафти по стійкості до природних і сприяють підвищенню продуктивності, заслуговують особливої ​​уваги. У числі таких прийомів в першу чергу слід відзначити мульчування поверхні грунту рослинними залишками. Цей прийом у якійсь мірі компенсує екологічну роль лісової підстилки і степового волокна. Значення його особливо велике для запобігання дефляції, надлишкового стоку води, ерозії, надмірного випаровування вологи, регулювання температурного режиму грунту, придушення бур'янів.

Рослинна мульча з пожнивних залишків, соломи і т.п. зменшує руйнування верхнього шару грунту під впливом ударів дощових крапель, вітру, розмиву, запобігає замулення пір, утворення кірки, завдяки чому збільшується водопроникність грунту і зменшується поверхневий стік.

Мульчування рослинними залишками в умовах помірного клімату створює сприятливі умови для розвитку дощових черв'яків, оскільки забезпечує їх легкодоступною їжею, захищає від надлишкового висушення, низьких температур грунту. Завдяки цьому вони швидко розмножуються і протягом більш тривалого часу залишаються діяльними в грунті.

Так як у запропонованому за завданням господарстві агроландшафт є мало стабільним, тому необхідно провести заходи щодо стабілізації агроекосистем:

1. Посадку багаторічних трав;

2. Посадку лісів;

3. Переклад нестабільних агроекосистем в стабільні.

Таблиця 4

Трансформація земельних угідь

Нестабільні елементи: Стабільні елементи:

Рілля 8488 га Сінокоси 478 га

Присадибні ділянки 76 га Пасовища 780 га

Дороги 100 га

Ставки та водойми-22 Ліс 11176 га

Інші 0 га. Болота 0 га.

8686 га 12434 га

Всього: 21120 га

Де, fi-площа біотичного елементу;

Кез-коефіцієнт, що характеризує екологічне значення окремих біотичних елементів;

Кr-коефіцієнт геолого-морфологічної стійкості рельєфу;

Ft-площа всієї території ландшафту.

КЕСЛ2 = (8488 * 0,14) + (478 * 0,62) + (780 * 0,68) + (11176 * 0,63) + (22 * 0,79) + (76 * 0,5): 21120 = 0,43

Висновки: За результатами підрахунків КЕСЛ1 = 1,43 - дана агросистема має умовно стабільний стан. Значить, заходи з переведення ріллі в стабільні агроландшафти призвели до позитивних результатів.

4.2 Заходи щодо підвищення екологічності системи землеробства

При екологічній системі землеробства допускається суворо обмежене використання пестицидів, частіше у вигляді санітарних (локальних) заходів на вогнищах розмноження шкідників і хвороб. З великою обережністю ставляться також до застосування мінеральних добрив, обмежуючи їх дози, особливо легкорозчинних форм і в рідкому вигляді. Тому прийнятним буде збалансоване сільське господарство, яке передбачає широке застосування відомих ефективних екологічних агроприйомів у поєднанні з сучасними досягненнями науки і техніки. Використання біологічного азоту в землеробстві зменшує забруднення навколишнього середовища продуктами деградації азотних добрив, сприяє збереженню відтворення родючості грунту, вирішує проблему дефіциту рослинного білка. Важливим моментом є використання органічних добрив таких, як гній, послід, пожнивні післяжнивні залишки, сидерати та ін Все це дозволяє в збалансованому сільськогосподарському виробництві вирішити проблему збереження родючості грунту, підвищення продуктивності ріллі та одержання конкурентноздатної продукції. Великий агрономічний ефект можливий від використання соломи та інших пожнивних залишків в якості органічного добрива і мульчі, а також використання біопрепаратів на основі азотфіксуючих бактерій (азотобактер, нітрагін та ін.)

Комплекс заходів з підвищення екологічності системи землеробства включає:

· Вдосконалення системи землеробства на основі агроландшафтів;

· Внесення органічних добрив, інших джерел органічної речовини;

· Раціональні прийоми застосування мінеральних добрив;

· Захист грунтів від вітрової та водної ерозії.

4.3 Заходи щодо підвищення екологічної стійкості грунтового блоку

На підставі виконаних розрахунків у розділі 3.3. можна судити про високу стійкість грунтового блоку в господарстві ВАТ «Паризька Комуна» Тулунского району. Тому для підтримки цієї стійкості потрібне проведення деяких заходів:

1. Необхідно контролювати формування збалансованих і екологічно обгрунтованих агроландшафтів з введенням грунтозахисних сівозмін та оптимізацію структури угідь на принципах агроландшафтного ведення господарства;

2. Застосовувати у повному обсязі грунтозахисні технології обробітку сільгоспкультур на основі мінімізації обробки грунтів;

3. Здійснювати заходи щодо запобігання переущільнення грунтів шляхом створення та застосування відповідної техніки.

З метою подальшого підвищення захисних функцій деревно-чагарникової рослинності, оптимального впливу її на навколишнє природне середовище передбачається:

1. створення масивних лісових насаджень на пасовищах і тимчасово підтоплюються територіях;

2. посадка полезахисних лісових смуг;

3. закладка лісових смуг уздовж автомобільних доріг.

4.4 Резервне використання біологічного азоту

Одним з резервів зниження дефіцитності балансу є вдосконалення технології застосування азотних добрив, підвищення їх окупності продукцією. Це, перш за все, запровадження такої діагностики потреби в азотних добривах і визначення оптимальних норм азоту, локалізація азотних туків, спільне застосування їх з фосфором і калієм і т.д. і т.п.

Важливим джерелом покриття дефіциту азоту є впровадження азотних добрив і розширення посівів однорічних і багаторічних бобових культур, впровадження сидеральних парів.

Покрити негативний баланс азоту можна за рахунок біологізації землеробства, що передбачає корінний перегляд структури ріллі (сидеральні пари - до 8-10, зернобобові - 8-10 і багаторічні бобові та злакові - 16-18%). Передбачаються сидеральні пари буркуновий або конюшиновий з повною заорюванням зеленої маси у фазі початку бутонізації. У бобових культур (як однорічних, так і багаторічних) використовується стерня і коріння. Крім того, бобові рослини не тільки накопичують азот, але і прискорюють мінералізацію рослинних залишків, підвищують використання грунтового азоту, збільшують врожай наступних культур, покращують структуру грунту, усувають водну та вітрову ерозію, виконують санітарну роль.

Істотним резервом глобальної азотфіксації наземних і водних екосистем є синьозелені водорості, добре вивчені як фотосинтезуючі діазотрофи. Певні види ціанобактерій формують асоціації з грибами (лишайники), вищими рослинами (наприклад, симбіотичні асоціації з водним папороттю Azolla). Таким чином, в морській і грунтовій воді, в грунтах затоплюваних рисових полів, у гарячих джерелах можуть бути цілком сприятливі умови для протікання азотфіксації у аеробних мікроорганізмів.

Тільки вміле поєднання використання мінерального і біологічного азоту дозволить здійснювати інтенсифікацію сільськогосподарського виробництва найбільш швидкими темпами. Необхідно більш точно встановити прибуткові статті балансу з урахуванням грунтово-кліматичних особливостей різних регіонів. Велике значення має одночасне комплексне вивчення живлення рослин макро, - та мікроелементами. Вирішення цієї проблеми дозволить значно знизити втрати поживних речовин, запобігти забрудненню навколишнього середовища, суттєво підвищити коефіцієнт використання кожного елемента.

5 Заходи з виробництва екологічно безпечної продукції рослинництва

Екологічна система захисту орієнтована не на окрему культуру або шкідливий об'єкт, а на весь сівозміну. Значною мірою, завдяки чому зможе реалізуватися мрія хлібороба - стабільне отримання повноцінної, екологічно безпечної біопродукції і відтворення ресурсів агросфери.

Екологічна захист рослин передбачає реалізацію ряду важливих заходів і умов. У їх числі:

1. організація агроландшафту, що передбачає максимальну мобілізацію природних біологічних ресурсів, особливо, збереження та активізацію корисної біоти;

2. система адаптивно-ландшафтного землеробства, сівозміни з довгою ротацією і великим набором культур;

3. переважне використання біологічного азоту;

4. переважне обробіток селекційних і місцевих сортів (гібридів) з груповою та / або комплексною стійкістю до шкідливих організмів;

5. утилізація рослинницьких і тваринницьких відходів, трансформованих в біоорганічної добриво;

6. рекомендації по критичних рівнів шкідливих видів, біологічним, економічним та екологічним порогах їх шкодочинності (доцільності застосування засобів захисту);

7. вдосконалення препаративних форм біопрепаратів;

8. централізоване виробництво екологічно безпечних засобів захисту, що доповнюється регіональної та місцевої їх напрацюванням; модернізація існуючої та створення спеціальної техніки для їх внесення;

9. безперервне навчання біологізації та екологізації захисту рослин фахівців усіх рівнів;

10. реалізація законодавчих пропозицій, що передбачають систему пільг для сільгоспвиробників, що використовують тільки екологічно безпечні препарати;

11. пропаганда досягнень екологізованих і біологічного захисту рослин - пріоритетних напрямків, які забезпечують сталий розвиток рослинницької галузі

Висновок

У своїй курсовій роботі мною було розглянуто абіотичні і едафіческіе умови агроекосистеми в господарстві ВАТ «Паризька Комуна» Тулунского району. Крім цього, була проведена оцінка екологічної стійкості за допомогою коефіцієнтів екологічної стабілізації (Кесл1 і Кесл2). У ході розрахунків було з'ясовано, що даний агроландшафт є мало стабільним, і для того, щоб підвищилася стабілізація, була проведена трансформація нестабільних елементів в стабільні. У підсумку ці зміни призвели до позитивних результатів. Крім цього була порушена проблема використання біологічного азоту. Комплексний підхід до вирішення цієї проблеми дозволив розробити заходи щодо зниження дефіциту азоту і досягненню стійкої продуктивності основних польових культур. Також у курсовій роботі були запропоновані заходи щодо виробництва екологічно безпечної продукції рослинництва, оскільки на сьогоднішній день виробництво високоякісної, екологічно нешкідливої ​​продукції рослинництва і тваринництва - одне з обов'язкових умов сталого розвитку суспільства.

Для гарантії екологічного благополуччя необхідно посилити екологічні аспекти у використанні землі, ввести економічні санкції за зниження грунтової родючості, перейти на адаптивно-ландшафтне землеробство, ввести методи стимулювання раціонального землекористування.

Список використаних джерел

1. Агроекологія / В.А. Черніков, Р.М. Алексахін та ін; Під ред. В.А. Чернікова, А.І. Чекереса. - М.: Колос, 2000. - 536 с.

2. Житов В.В., Долгополов А.А., Дмитрієв М.М. Агрохімія в умовах півдня Східної Сибіру. / Навчальний посібник - Іркутськ, ІрГСХА, 2003. - 336 с.

3. Кірюшин В.І. Екологічні основи землеробства. - М.: Колос, 1996.

- 367 с.

4. Мальцев В.Т. Азотні добрива в Пріангарье / РАСГН. Сиб. отд-ние. Іркут. НИИСХ, Відп. Ред. Г.П. Гамзікоов. - Новосибірськ, 2001. - 272 с.

5. Сільськогосподарська екологія / Н.А. Уразаєв, А.А. Вакулін и др. - М.: Колос, 2000. - 304 с.

6. Степановских А.С. Екологія. - Курган: ГИПП «Зауралля». - 2000. - 704 с.

7. Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.І. Агрохімія / За ред. Б.А. Ягодина. - М.: Колос, 2002. - 584 с.