Прогнозная оценка состояния агроландшафта, процессов почвообразования и плодородия почв, пути их оптимизации на примере сельскохозяйственных предприятий Еткульского района Челябинской области

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время достигла той границы, за которой деградация природной среды может принять необратимый характер. Такое

Прогнозная оценка состояния агроландшафта, процессов почвообразования и плодородия почв, пути их оптимизации на примере сельскохозяйственных предприятий Еткульского района Челябинской области

Курсовой проект

Сельское хозяйство

Другие курсовые по предмету

Сельское хозяйство

Сдать работу со 100% гаранией
тительности и особенно корневой массы с образованием поверхностного темного комковатого или зернистого гумусового (перегнойного) горизонта, состоящего на половину из корневых систем растений.

Дерновый процесс почвообразования протекает под влиянием многолетней травянистой растительности в условиях умеренного влажного климата, особенно энергично на рыхлых карбонатных горных породах (лёссах). Сущность этого процесса состоит в обогащении материнской геологической породы или почвенной толщи (особенно верхней части) специфическим органическим веществом – гумусом.

Сопутствующим процессом является выщелачивание, который относится к группе элювиальных почвенных процессов. Это группа процессов, связанных с разрушением или преобразованием почвенного материала в элювиальном горизонте с выносом из него продуктов разрушения или трансформации нисходящими либо латеральными (боковыми) токами воды, в результате чего элювиальный горизонт обедняется теми или иными соединениями и относительно обогащается оставшимися на месте соединениями или минералами.

Выщелачивание – процесс обеднения того или иного горизонта или почвы в целом основаниями (щелочами и щелочными землями) в результате выхода их из кристаллической решетки минералов или из органически соединений, растворения и выноса просачивающейся водой. Частными видами выщелачивания являются:

а) декарбонатизация – разрушение и вынос извести из почвы или почвообразующей породы;

б) рассоление – освобождение почвы или почвообразующей породы от водорастворимых солей.

Выщелоченные черноземы широко распространены в лесостепи, а также частично в степях, вдали от лесов, в условиях повышенного увлажнения.

Они имеют более значительные запасы гумуса в перегнойном слое. Мощность гумусового горизонта (А+В) у выщелоченных черноземов в различных частях описываемой зоны сильно варьирует. Карбонаты в этих почвах залегают менее глубоко, чем в оподзоленных черноземах. Поэтому в выщелоченных черноземах происходит периодическое поднятие их с почвенными растворами до гумусового горизонта.

Глубина вскипания карбонатов в этих почвах сильно колеблется, но чаще всего лежит на уровне 90-120 см от поверхности, а в районах влажной лесостепи – на глубине 150-200 см.

В результате процессов выщелачивания для выщелоченных черноземов характерно также заметное уплотнение переходного горизонта, в котором обнаруживается несколько повышенное содержание коллоидных веществ и полуторных окислов. Структура этого горизонта зернистая или ореховатая.

От оподзоленных черноземов выщелоченные черноземы отличаются отсутствием в нижней части горизонта А скоплений кремнезема.

В поглощающем комплексе выщелоченного чернозема наряду с поглощенными кальцием и магнием содержится очень небольшое количество поглощенного водорода.

Умеренное увлажнение при непромывном типе водного режима, характеризующееся чередованием нисходящих и восходящих токов почвенной влаги, приводит к равномерному пропитыванию толщи гумусом и выщелачиванию легкорастворимых соединений и карбонатов кальция. Последний вымывается из верхней части профиля, переходные к материнской породе горизонты обычно обогащены карбонатами кальция (СаСО3), насыщенность коллоидного комплекса Са2+ и закрепление почвенных коллоидов (глины и гумуса) благоприятствуют созданию агрономически ценной водопрочной зернисто-комковатой структуры. Разрушения минеральной части не наблюдается [11].

Таким образом, сопутствующий процесс выщелачивание наряду с дерновым типом основного процесса почвообразования обуславливает не только интенсивное накопление гумуса, но и формирование водопрочной зернисто-комковатой структуры, что является немаловажным условием использования чернозёма выщелоченного в сельскохозяйственном производстве.

5. Описание продукционного процесса

Продукционный процесс растений – это совокупность взаимосвязанных процессов, происходящих в растении, из которых основными являются фотосинтез, дыхание, рост, формирующих урожай растений.

Многочисленные данные показывают, что продукционный процесс растений обусловлен уровнем фотосинтеза. Как в природных условиях, так и в посевах сельскохозяйственных растений главными критическими факторами для фотосинтеза обычно бывают условия освещения и количество углекислого газа в воздухе. С этой точки зрения любая популяция зеленых растений – это биосистема, главной функциональной чертой которой является поглощение солнечной радиации и усвоения углекислого газа из воздуха.

Продукционный процесс зависит от факторов внешней среды и способен сам трансформировать средообразующие факторы через изменение газообмена, транспирацию, архитектуру посевов.

1. Закон незаменимости основных факторов жизни. Этот закон утверждает, что ни один из факторов развития растений не может быть полностью заменен каким-либо другим.

2. Закон неравноценности и компенсирующего воздействия факторов среды. Действительно, основные факторы, такие как тепло, свет, воду, заменить ничем нельзя. А вот их действие как-то изменить могут другие факторы.

3. Закон минимума. Этот закон часто трактуется как закон Либиха в отношении питательных элементов для растений, и его нередко представляют в виде бочки с досками разной длины. Интенсивность продукционного процесса определяется действием того физического фактора среды, который наиболее удален по значениям от своего оптимума.

4. Закон оптимума. Этот закон гласит, что наивысшая скорость продукционного процесса достигается при достижении всеми факторами своего оптимума. Иначе говоря, максимальный урожай может быть достигнут только при оптимизации всех основных факторов жизни.

5. Закон «критических периодов». Этот закон указывает на то, что в жизни растения имеются периоды, в течение которых растение наиболее чувствительно к недостатку того или иного фактора.

Эти законы агрофизики, законы, связывающие физические факторы среды и продукционный процесс являются весьма общими, действующими в любых природных или искусственно созданных условиях. Хотя в каждом конкретном случае следует учитывать региональные особенности как внешних для растения факторов (почвенные, метеорологические и погодные условия и проч.), так и особенностей самих растений [12].

Одной из наиболее изученных областей в математической экологии является моделирование продукционного процесса растений. Это определяется практической значимостью таких моделей для оптимизации агрокультуры и тепличного хозяйства. Здесь математические модели используются для выбора оптимальной стратегии проведения сельскохозяйственных мероприятий: орошения, полива, внесения удобрений, выбора сроков посева или посадки растений с целью получения максимального урожая. Для полностью контролируемого тепличного хозяйства возможно построение модели, описывающей весь цикл процессов при заданных условиях. Тогда с помощью модели оптимальный «рецепт» управления культурой может быть задан полностью на все время вегетации.

Если же моделируется посев в открытом грунте, на который оказывают влияние непредсказуемые погодные условия, агробиоценоз нуждается в оперативном управлении, для него используются динамические модели, допускающие оперативное изменение параметров и, возможно, структуры модели в соответствии с изменениями погодных условий.

Всю систему происходящих в агробиоценозе процессов обычно представляют в виде блочной иерархической структуры. Выделяются биотический и абиотический блоки. Среди биотических процессов выделяют в отдельные блоки рост и развитие посева, функционирование почвенной микрофлоры, развитие энтомофауны, развитие болезней сельскохозяйственных культур, взаимодействие посева с сорняками и др.

Абиотические блоки включают в себя модели, описывающие формирование теплового, водного режима почвы и приземных слоев воздуха, концентрации и передвижения биогенных и токсических солей, различных остатков распада пестицидов, ростовых веществ и метаболитов в почве, концентрации углекислого газа в посеве. Пример блок-схемы модели продуктивности агроэкосистемы приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема взаимодействия процессов в агроэкосистеме пшеницы

Блочная структура позволяет изучать, изменять и детализировать одни блоки, не меняя других. Как правило, число параметров внутри блоков существенно больше числа параметров, которыми блоки соединяются между собой. На основе блоков синтезируются целостные динамические модели, способные прогнозировать изменение во времени ряда характерных параметров растений, в первую очередь биомассу всего растения и отдельных органов, начиная от всходов (иногда от момента посева) до завершения вегетации (созревания). Первые такие модели были разработаны коллективом американских авторов (SPAM – Soil-Plant-Atmosphere Model, Schaweroft et.al., 1974) и де Витом и его группой (BESCROP – Basic Crop Simulation, De Wit, 1978). В настоящее время имеется несколько десятков такого типа моделей формирования урожая, разработанных с разной степенью детализации для сои, пшеницы, трав, кукурузы, хлопчатника и других культур.

Структура и сложность модели продукционного процесса растений, степень ее детализации, форма представления процессов, происходящих в растении, определяются двумя обстоятельствами: предметом и целью моделирования. Модель роста травы, биомассу которой можно считать однородной, предназначенной для корма скота, может быть существенно проще, чем модели культур, урожай которых заключен в репродуктивных органах (злаки, бобовые) или корнеплодах. Для практических целей удобнее простая модель, позволяющая давать прогноз урожая при определенных погодных условиях или рекомендации по оптимальному режиму полива и внесения минеральных удобрений. Изучение физиологических особенностей растений и их реакций на почвенные и погодные условия требует построения сложных моделей с блоч

Похожие работы

<< < 1 2 3 4 5 6 > >>