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
ной структурой.

На рисунке 2 представлена блок схема модели посева сои, которая представляет имитационное описание роста, развития и урожайности сои и считается наиболее подробной из разработанных к настоящему времени моделей сельскохозяйственных культур. В ней объединены несколько субмоделей и большое количество входных данных. В модели SOYMOD четыре: категории сухого вещества: структурные углеводы, доступные углеводы (неустойчивые соединения, которые могут передвигаться по растению), крахмал и белок. Эти вещества распределяются между различными морфологическими частями: пластинками и черешками листьев, плодами и корнями. Предполагается, что необходимые для процессов роста и жизнедеятельности растения материалы – это азот и углерод. Они перемещаются между морфологическими частями растения и реализуются в этих частях для роста, дыхания, образования новых органов, транспортных процессов. Соотношение между углеродом и азотом используют в качестве функций контроля за ростом различных частей растения. В этом смысле модель сои относится к моделям углеродно-азотного типа.

Рисунок 2 – Блок схема модели посева сои.

Модель агрофитоценоза пшеницы (система Симона) – наиболее детальная отечественная имитационная модель продукционного процесса сельскохозяйственных растений разработана под руководством P.А. Полуэктова в Петербургском агрофизическом институте. С математической точки зрения модель представляет собой систему из нескольких уравнений в частных производных параболического типа и нескольких десятков обыкновенных дифференциальных уравнений. При переходе к численной схеме выбирают шаг интегрирования по координате х и по времени t. Базовый временной шаг модели выбран равным одному часу, это позволяет имитировать суточный ход как абиотических (энергообмен), так и биотических (фотосинтез, метаболизм) процессов. Состояние абиотической части системы характеризуется набором вертикально распределенных переменных: радиации, температуры, и влажности воздуха в посеве, температуры и влажности почвы и др. Биологическая часть системы представлена переменными: плотность ассимилирующей поверхности фитоэлементов, поглощающей поверхности корней, плотность отдельных составляющих биомассы (углеводы, аминокислоты, белки) и фитомассы в целом и др.

В модель включено описание процессов трех типов:

1) энерго- и массообмен, происходящий в среде обитания растений (в почве и приземном воздухе) и в самих растениях;

2) совокупность биофизических и физиологических процессов в растительном покрове, определяющих прирост биомассы, рост и развитие отдельных органов растения и формирования урожая;

3) экологическое взаимодействие культурных растений с сорняками, болезнетворными микроорганизмами и вредителями.

В качестве входных переменных выступают контролируемые (агротехника) и неконтролируемые (погода) внешние воздействия. Динамика погодных условий представлена реализациями многомерного случайного процесса.

Каждый из блоков представляет собой описание группы однородных физических, биофизических, биохимических или физиологических процессов в отдельных частях системы почва-растение-атмосфера. Каждый из блоков решает свою математическую задачу, и может быть верифицирован (т.е. проведена проверка правильности его работы) на независимых массивах экспериментальных данных. Объединение блоков в целостную систему и возможная последующая редукция (упрощение) этой системы представляет собой также самостоятельную задачу из области теории сложных систем.

Модели типа SOYMOD или СИМОНА слишком сложны для использования в практике. В своем полном объеме такие модели, действительно, служат исследовательским целям, причем они непрерывно развиваются, их структура и значения параметров уточняются с использованием новейших данных о характеристиках моделируемой системы. Их тщательный анализ открывает путь и для практических применений. Потребитель может вести диалог для решения конкретных практических вопросов сельскохозяйственного производства. Например, запрашивать возможные пределы изменения урожая для конкретного поля, задавая величину и сроки выпадения осадков или решать оптимизационные задачи о сроках и дозах внесения удобрений [13].

Итак, определение оптимальных стратегий управления процессом с применением методов теории управления возможно только при наличии математической модели, описывающей процессы, которыми предполагается управлять. И поскольку агробиоценоз нуждается в оперативном управлении, для его описания используют динамические модели, позволяющие вычислять значения характеристик процесса в любой момент времени от начала до конца вегетации. Однако сложность агробиоценоза не позволяет подойти к описанию его функционирования как к единому процессу. Поэтому целесообразно представлять всю систему происходящих в агробиоценозе процессов в виде блочной иерархической структуры.


Выводы

1) Климатические условия и рельеф территории Еткульского района накладывают отпечаток на все физико-географические процессы и на почвообразование в особенности. В зависимости от климата в совокупности с другими факторами формируются весьма разнообразные почвы, преобладающими среди которых в Еткульского районе являются чернозёмы обыкновенные и выщелоченные.

2) Состояние агроландшафтов сельскохозяйственных предприятий Еткульского района характеризуется как не стабильное. Рассчитанный по биотическому методу коэффициент экологической стабильности варьирует в пределах 0,3-0,49 ед., что говорит нам о малостабильным состоянии агроландшафтов всех хозяйств района, а также в среднем по району.

В Еткульском районе коэффициент относительной напряженности меньше 1, то есть территория является экологически опасной, потому что значительная распаханность и земли промышленности служат дестабилизирующим фактором в экосистеме.

3) В качестве путей повышения устойчивости агроландшафтов можно предложить следующие мероприятия: планирование рационального размещения сельскохозяйственных культур в системе севооборотов с учетом почвенного плодородия, биологических особенностей возделываемых культур; дополнительная экологизация агроландшафтов; выявление естественных экосистем; применение рациональной системы использования сельскохозяйственных машин, схем севооборотов, оптимальных сроков и способов посева.

4) В пахотных черноземах процессы, обусловливающие формирование гумусового профиля, сохраняются, но интенсивность их меняется. Гумусообразование ослабевает в результате снижения количества растительных остатков, поступающих в почву, а также интенсивной микробиологической деятельности. С одной стороны, в пахотных черноземах в верхней части почвенной толщи процесс гумусонакопления протекает более медленно, а минерализация вновь образованного гумуса идет более быстро. С другой стороны, увеличение степени антропогенного воздействия, в частности перепашка почвы, приводит к нарушению единого процесса гумусообразования и перераспределения гумуса в верхнем почвенном горизонте.

5) 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 чернозема выщелоченного в сельскохозяйственном производстве.

6) Определение оптимальных стратегий управления процессом с применением методов теории управления возможно только при наличии математической модели, описывающей процессы, которыми предполагается управлять. И поскольку агробиоценоз нуждается в оперативном управлении, для его описания используют динамические модели, позволяющие вычислять значения характеристик процесса в любой момент времени от начала до конца вегетации. Однако сложность агробиоценоза не позволяет подойти к описанию его функционирования как к единому процессу. Поэтому целесообразно представлять всю систему происходящих в агробиоценозе процессов в виде блочной иерархической структуры.


Список литературы

1) Айдаров, И.П. Обустройство агроландшафтов Росии. М. : МГУП, 2007. 159 с.

2) Синявский, И.В. Состояние плодородия почв и экологическая устойчивость агроландшафтов Челябинской области // Агропродовольственная политика России. 2015, No1 (37), С. 2–7.

3) Воропаев, С.Б., Новоженин И.А. Природные условия и особенности факторов почвообразования Южного Урала // Вестник Оренбургского государственного университета. 2013, No10 (159), С. 241–243.

4) Глухих, М.А. Севообороты Южного Зауралья. Москва, Берлин : Директ-Медиа, 2015. 324 с

5) Левит, А.И. Южный Урал: География, экология, природопользование : учебное пособие. 2-е изд. испр. и доп. Челябинск : Юж.-Урал. кн. изд-во, 2005. 246 с.

6) Кирюшин, В.И. Экологические основы земледелия. М. : Колос, 1996. 367 с.

7) Герасименко, В.П. Практикум по агроэкологии : учебное пособие. СПб. : Издательство «Лань», 2009. 432 с.

8) Система оценки устойчивости агроландшафтов для формирования экологически сбалансированных агроландшафтов / Н.П. Масютенко [и др.]. Курск : ГНУ ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2013. 50 с.

9) Почвоведение / О.В. Кормилицына [и др.] ; под ред. В.А. Рожкова. М. : МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 290 с.

10) Щеглов, Д.И., Брехова Л.И. Агрогенная трансформация органопрофиля черноземов Центральной России // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2014, No 5 (115), С. 40–43.

11) Почвоведение / учебник для университетов Ч. 1. Почва и почвообразование / Г.Д. Белицина [и др.] ; под ред. В.А. Ковды, Б.Г. Розанова. М.: Высш. шк., 1988. 400 с.

12) Агрофизика : учеб. пособие / Е. В. Шеин [и др.] ; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столетовых. Владимир : Изд-во ВлГУ, 2

Похожие работы

<< < 1 2 3 4 5 6 >