 |
Оценка экологического состояния почв на основе определения почвенно-экологического индекса
|
|
|
|
Почвенно-экологический индекс как комплексный показатель позволяет объективно оценивать состояния почвы, выявлять негативные процессы, которые приводят к её деградации, в том числе снижению плодородия. Так, исследования показали, что ПЭИ чернозёма выщеллочного на пашне составил 11,44, тогда как у аналога на целинном участке он был выше - 13,71. Причиной снижения почвенно-экологического индекса являются ухудшение физических свойств, гумусового состояния и уменьшение обеспеченности почвы калием.
Почвенно-экологический индекс даёт общую оценку экологического состояния и потенциального плодородия почвы. Важным (особенно для земледелия) является оценка производительной способности или уровня эффективного плодородия почвы. Методика такой работы изложена в третьем разделе [по Синявскому В. А., Синявскому И. В., 2000].
Почвенно-экологического индекса (ПЭИ) - это обобщённый экологический показатель, который рассчитывается по формуле 3:
В нашем случае ПЭИ составил: (расчёты см. в приложении 2)
ПЭИ (пашня) = 11,44
ПЭИ (целина) = 13,71
Таблица 2 - Экологическое состояние почв
| Угодья | 12,5(2-V) | КГ | 17,2*N/Г | КрН | Агрохимия | ПЭИ | |
| Р2О5 | К2О | ||||||
| Пашня | 9,38 | 0,834 | 0,86 | 0,932 | 0,980 | 0,910 | 11,44 |
| Целина | 9,75 | 0,846 | 0,67 | 0,938 | 0,926 | 0,960 | 13,71 |
Оценка эффективного плодородия почв
Продуктивность фитоценозов, прежде всего агрофитоценозов, находится в тесной зависимости от содержания в почве гумуса и подвижных, доступных растениям элементов питания. Это позволило применительно к сельскохозяйственным культурам в условиях Зауралья разработать алгоритм для определения ожидаемой продуктивности (урожайности) агрофитоценоза.
|
|
|
У = (1,06 + 0,03*Г + 0,006*NЛГ*КН + 0,0034*Р + 0,001*К)*Ку, (4)
Пашня:
У = (1,06+0,03*7,08+0,006*151,2*0,41+0,0034*54,4+0,001*10,3)*0,636 = 1,2т/га ≈ 12 ц/га
Целина:
У = (1,06+0,03*7,33+0,006*141,4*0,41+0,0034*21,6+0,001*29,6)*0,636 = 1,1т/га ≈ 11 ц/га
По данным мониторинга определён возможный уровень эффективного плодородия почв Нагайбакского района (таблица 2).
Сравнивая урожайные показатели пахотных и целинных почв, мы видим, что при освоении под пашню чернозёмов произошло повышение эффективного плодородия. Генетико-экологическая оценка почв позволяет приступить к моделированию высокопродуктивных почв на основе оптимизации почвообразовательных процессов.
Дополнительные расчеты представлены в приложение 2.
Выводы
Проведя экологическую оценку агроладшафтов сельскохозяйственных предприятий Нагайбакского района, можно сделать вывод об их нестабильности и экологической неустойчивости в целом. Так как в инфраструктуре района преобладают пашни, сенокосы, пастбища, болота, кустарники и под водой, которые делают агроландшафт в целом по району нестабильным и экологически неустойчивым.
При сравнении урожайных показателей пахотых и целинных почв, мы видим, что при освоении под пашню черноземов произошло повышение эффективного плодородия. Так как на пахоте улучшается гумусовое состояние почвы, за счет внесения удобрений, которые влияют на рост и развитие растений, а также за счет внесения органики в почву. Генетико-экологическая оценка почв позволяет приступить к моделированию высокопродуктивных почв на основе оптимизации почвообразовательных процессов.
Почвенно-экологический индекс на пахотных землях оказался ниже, чем на целинных, так как при разработке целинных земель нарушается их экологическая устойчивость.
Под агроэкологической оценкой земель понимается оценка земель как местообитаний основных сельскохозяйственных культур с учётом их требований к условиям тепло- и влагообеспеченности.
|
|
|
Агроэкологическая оценка даёт возможность более точно планировать и прогнозировать процессы, протекающие в агроэкологических системах.
Приложение 1
- площадь занятая стабильными элементами ландшафта - сельскохозяйственными культурами и растительными сообществами, оказывающими положительное влияние на него (лес, зелёные насаждения, заповедники, заказники, луга, пахотные земли под многолетними культурами);нсt - площадь занятая нестабильными элементами ландшафта (пашня, склоны, площадь под застройками и дорогами, зарастающие водоёмы, места добычи полезных ископаемых и т.д.).
Оценка ландшафта проводится по следующей шкале:ЭCЛ1 Характеристика ландшафта
≤0,5 нестабильность хорошо выражена
,51... 1,00 состояние нестабильное
,01... 3,00 состояние условно стабильное
≥ 3,00 стабильность хорошо выражена
ТОО «Арсинское»
КЭСЛ1= 3058+4825+1314/12425+36+477+227=0,70
ТОО «Астафьевское»
КЭСЛ1= 3377+3852+988/20694+5+307+9=0,39
ТОО «Нагайбакское»
КЭСЛ1 = 267+3289+682/16115+38+55+28=0,26
ТОО «Северное»
КЭСЛ1 = 709+2621+5653+144/19484+23+374=0,46
Всего по району
КЭСЛ1= 9323+17619+3128/68718+102+1213+973=0,42
- площадь биотического элемента, га; Кэз - коэффициент, характеризующий экологическое значение отдельных биотических компонентов (площадь застройки - 0; пашня - 0,14; виноградник - 0,29; хвойные леса - 0,38; сады, лесополосы - 0,43; огороды - 0,5; сенокосы, луга - 0,62; хвойно-широколиственные леса - 0,63; пастбища - 0,68; водоемы - 0,79; лиственные леса- 1,0); Кг - коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа (1,0 - стабильный; 0,7 - нестабильный, например рельеф песков, склонов, оползней); FT - площадь всей территории ландшафта, га.
Оценку ландшафта проводят по следующей шкале: КЭСЛ2 Характеристика ландшафта
≤0,33 Нестабильный
,34... 0,50 Малостабильный
,51... 0,66 Среднестабильный
≥0,66. Стабильный
ТОО «Арсинское»
Пашня = 12425*0,14*0,7=1217,65
Сенокосы = 3058*0,62*1=1895,96
Пастбище = 4825*0,68*1= 3281
Леса = 1314*0,63*1= 827,82
Кустарники = 36*1*0,7=25,2
Болота = 477*0,79*0,7=263,78
Под водой = 227*0,79*0,7=125,53
,65+1895,96+3281+827,82+25,2+263,78+125,53/23346=0,33
ТОО «Астафьевское»
Пашня = 20694*0,14*0,7=2028
Сенокосы = 3377*0,62*1=2093,74
Пастбище = 3852*0,68*1=2619,36
Леса = 988*0,63*1=622,44
Кустарники = 5*1*0,7=3,5
Болота = 307*0,79*0,7=169,77
|
|
|
Под водой = 9*0,79*0,7=4,98
+2093,74+2619,36+622,44+3,5+169,77+4,98/29708=0,25
ТОО «Нагайбакское»
Пашня = 16115*0,14*0,7=1579,27
Сенокосы = 267*0,62*1=165,54
Пастбище = 3289*0,68*1=2236,52
Леса = 682*0,63*1=429,66
Кустарники = 38*1*0,7=26,6
Болота = 55*0,79*0,7=30,42
Под водой = 28*0,79*0,7=15,48
,27+165,54+2236,52+429,66+26,6+30,42+15,48/20757=0,22
ТОО «Северное»
Пашня = 19484*0,14*0,7=1909,43
Сенокосы = 2621*0,62*1=1625
Пастбище = 5653*0,68*1=3844
Леса = 144*0,63*1=90,72
Кустарники = 23*1*0,7=16,1
Болота = 374*0,79*0,7=206,82
Под водой = 709*1*0,79=560,11
,43+1625+3844+90,72+16,1+206,82+560,11/29306=0,28
Всего по району
Пашня = 68718*0,14*0,7=6734,36/103117=0,65
Сенокосы = 9323*0,62*1=5780,26/103117=0,06
Пастбище = 17619*0,68*1=11980,92/103117=
Леса = 3128*0,63*1=1970,64/103117=0,12
Кустарники = 102*1*0,7=71,4/103117=0,0007
Болота = 1213*0,79*0,7=670,79/103117=0,007
Под водой = 973*0,79*0,7=538,1/103117=0,005
Приложение 2
Почвенно-экологического индекса (ПЭИ) - это обобщённый экологический показатель, который рассчитывается по формуле:
V - средняя плотность метрового слоя почвы, г/см3;
- максимально возможная плотность почвы, г/см3;
П - полезный объём почвы;
КГ- коэффициент на содержание гумуса;- содержание в почве азота, %;
Г - содержание гумуса, %;
КрН - коэффициент на кислотность;
КУ - коэффициент увлажнения;
Р - поправка на коэффициент увлажнения;
КК - коэффициент континентальности;
Кр - коэффициент на содержание подвижного фосфора;
Кк - коэффициент на содержание обменного калия.
Средневзвешенное
пашня
Ап = 27 = 1,12 1,12*27 = 30,24
В1 = 13 = 1,26 1,26*13 = 16,38125,42/100= 1,25
В2 =20 = 1,30 1,30*20 = 26,0
ВС=40= 1,32 1,32*40 = 52,8
целина
А1 = 20 = 0,910,91*20 = 18,2
АВ = 13 = 1,12 1,12*13 = 14,56
В1 = 17 = 1,23 1,23*17 = 20,91121,92/100 = 1,22
В2 = 25 = 1,36 1,36*25 = 34,0
ВС = 25 = 1,37 1,37*25 = 34,25
Множитель 12,5 является постоянным для всех типов почв. Величина 2-V рассчитывается на основании фактической плотности метрового слоя почвы с учётом поправки на коэффициент увлажнения,
Пашня 12,5 (2-1,25)= 9,38
Целина 12,5 (2-1,22)= 9,75
П - полезный объём почвы
Пашня П = 0,44
Целина П = 0,64
Коэффициент содержания гумуса
Пашня Кг= 7,08*10,00=70,8% (0,834)
Целина Кг =7,33*10,00=73,3% (0,846)
Роль гумуса как экологического фактора зависит от азотного фонда, точнее от обеспеченности гумуса азотом. Чтобы учесть влияние на экологическое состояние почвы качественного состава гумуса вводится поправка, которая определяется по формуле
|
|
|
.
Пашня: 17,2*0,354/7,08=0,86
Целина: 17,2*0,284/7,33=0,67
Коэффициент увлажнения (КУ) определяется по формуле
КУ = 4,9*367/2200+500=0,666
С поправкой КУ-Р = 0,666-0,03=0,636
Учитывается континентальность климата по коэффициенту континентальности (КК), который определяется по формуле
tmax + tmin - амплитуда колебания температуры; φ - широта местности (570 60' ≈ 57,60)
КК = 360(19,7+18,1)/57,6+10= 13608/67,60=201,1
Общий климатический коэффициент равен
*0,636/201,1+100=1399,2/301,1=4,65
Кр пашни = 0,980
Кр целины =0,926
Кк пашни = 0,910
Кк целины = 0,960
КрН пашни = 0,932
КрН целины = 0,938
ПЭИ пашни = 9,38*0,44*0,834*0,86*4,65*0,980*0,910*0,932=11,44
ПЭИ целины = 9,75*0,64*0,846*0,67*4,65*0,926*0,960*0,938=13,71
|
|
|
