Geum.ru

10. Загрязнение почвенного покрова

Вид материалаДокументы

Содержание


При конструировании агроландшафтов следует учитывать коэффициент эрозионной устойчивости типов и подтипов почв, величину допусти
Поля необходимо формировать агротехнически однородными и равнокачественными по плодородию. По площади поля по возможности должны
Для условий Центрального района Российской Федерации О.А. Захаровой (2006) разработана следующая схема почвозащитного травянопро
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
Адаптивно-ландшафтное земледелие призвано посредством воздействия на исходные (природные) свойства ландшафта обеспечить более полное соответствие ландшафтных условий землепользования агробиологическим требованиям культурных растений к среде произрастания, а также технологическим требованиям их возделывания.
В условиях ландшафтного земледелия учитываются особенности каждого ланшафтного выдела, которые должны способствовать улучшению использования земель в соответствии с природным назначением. Комплекс мероприятий для каждой ландшафтной единицы должен диктоваться, прежде всего, требованиями адаптивной системы земледелия по приведению в соответствие ландшафтных условий. Так, например, в рамках одного поля могут изменяться параметры плодородия почвы (N,P,K, pH, гумус и др.) Поэтому дифференцированный подход с учетом дефицита веществ позволит бороться с пестротой плодородия почвы, повысить эффективность производства, снижая при этом опасность загрязнения окружающей среды.
Учет плодородия отдельных участков поля при выполнении сельскохозяйственных операций способствует: увеличению производства сельскохозяйственной продукции, оптимальному использованию ограниченных ресурсов и в первую очередь удобрений, снижению загрязнения окружающей среды, более рациональному использованию современной техники, улучшению управления сельскохозяйственным производством.
Переход от технологий, базирующихся на усредненных показателях параметров плодородия и других характеристик состояния поля и посевов к дифференцированному воздействию на систему "почва-растение" обеспечивает адаптивно-ландшафтная система земледелия. Однако для успешного применения этой системы требуется использование новых машин и оборудования, отвечающих новым тенденциям в развитии технологии.
Основными отличительными особенностями адаптивно-ландшафтного земледелия являются: комплексность (для каждого участка или поля существуют оптимальные наборы мероприятий); экологичность (учет их; ресурсосбережение, снижение энерго- и материалоемкости, трудовых затрат и пр.).
Адаптивная роль ландшафтного земледелия на мелиорируемых землях, представляет собой сочетание земельной, водной, биологической, химической и др. мелиораций, применяемых на одном поле в целях создания и сохранения высокой и устойчивой продуктивности сельскохозяйственных угодий при получении экологически безопасной продукции, повышения плодородия земель с учетом природных условий конкретного агроландшафтного выдела.
Состав и объем необходимых мероприятий определяется природно-климатическими условиями района их проведения и требованиями ландшафтных систем земледелия в части рационального использования природно-ресурсного потенциала агроландшафтов, повышения их продуктивности, устойчивости и экологической безопасности.
При создании агромелиоративных ландшафтов приоритетными являются методы и способы борьбы с засухой. В этих условиях основой комплексных мелиораций, придающих устойчивость и стабильность функционирования агроэкосистем, является орошение, сочетающееся с агролесомелиоративными мероприятиями, биологическими, химическими мелиорациями и др. В гумидной зоне к числу приоритетных относятся: осушение заболоченных и переувлажненных земель, обеспечивающее нормированное понижение уровня грунтовых вод в корнеобитаемом слое почвы и поддержание в нем необходимого водно-воздушного режима, культуртехнические, химические (известкование кислых почв) мелиорации, а также так называемые почвоулучшающие мелиорации, включающие внесение органических и минеральных удобрений и биопрепаратов.
В первую очередь требуется для каждой природно-климатической зоны провести типизацию агроландшафтов с целью формирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия; разработать оптимальные параметры агрофизических и агрохимических характеристик плодородия почв различных агроландшафтов, которые должны обеспечивать освоение адаптивно-ландшафтных систем земледелия; агротребования к технологии их осуществления; составить структурно-функциональную схему оптимизации условий произрастания отдельных сельскохозяйственных культур, которая отражает содержание и последовательность проведения агротехнических и агромелиоративных мероприятий по оптимизации всех свойств почв, определяющих уровень продуктивности культур. При этом технология расчетов должна базироваться на результатах анализа лимитирующих факторов среды произрастания культур на конкретном поле и сопоставления их с реально оптимальными параметрами плодородия для данного типа агромикроландшафта, на основе чего подбирается соответствующий состав технологических приемов и средств для условий данного поля.
За основу разработки структуры ландшафтно-экологической системы земледелия необходимо взять балансовые расчеты по затратам и выходу энергии, балансу питательных веществ, экологическому изменению всех элементов землепользования, качественным показателям сельскохозяйственных продуктов, питьевой воды, изменениям в животном и растительном мире окружающей природы.
Потенциальные возможности каждого ландшафта определяются количеством приходящей солнечной энергии, которая обеспечивает растения фотосинтетически активной радиацией и теплом. Эти нерегулируемые компоненты природной среды служат основным источником энергии для систем земледелия.
Для каждого элемента агроландшафта должны быть разработаны экологически обоснованные технологии возделывания сельскохозяйственных культур. На основании сопоставление агроэкологических характеристик агроландшафтов, лимитирующих факторов условий произрастания растении, определяются мероприятия, обеспечивающие устойчивую продуктивность, сохранение (улучшение) агроландшафта и его экологическую безопастность. Составляются адаптивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур, и дается примерная энергетическая и экономическая эффективность ландшафтно-адаптивных систем земледелия.
При разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия желательно пользоваться специальными почвенно-мелиоративными картами, в которых отражена информация о необходимых агромелиоративных и агрономических мероприятиях по оптимизации свойств и режимов почв, применительно к каждому типу агроланшафта с учетом структуры почвенного покрова.
Важная составная часть формирования агроландшафта и освоения ландшафтно-экологической системы земледелия - система экологического контроля. Оптимальное соотношение сельскохозяйственных, лесных, водных и других угодий во многом определяет эффективность и экологическую чистоту агроландшафтной системы земледелия. Поэтому структура землепользования и ее основа - почвенные ареалы занимают в данной системе важнейшие позиции, и с ними тесно связаны звенья системы земледелия. На ее основе формируются такие ведущие звенья системы земледелия, как природоохранная и почвозащитная системы землеустройства хозяйства, структура посевных площадей, система севооборотов, система окультуривания лугов и пастбищ, мелиоративные системы, комплекс по защите почвы от эрозии и т.д.
В зависимости от рельефа местности изменяются конструкции типов агроландшафтов, состав культур севооборота. Например, для степной и тропической зон саванн можно использовать следующие конструкции агроландшафтов.
Экологическая основа равнинного полевого агроландшафта может быть представлена полезащитными лесными полосами и структурой посевных площадей. В севооборотах возделываются любые культуры, в том числе и с низкой почвозащитной способностью, такие как свекла, кукуруза, картофель, подсолнечник. Здесь применяют зональную технологию обработки почв и передовые приемы агротехники с чередованием в севообороте по годам направление вспашки и посева. Площадь пашни может достигать 75-80 %.
В склоново-ложбинном почвозащитном агроландшафте (1°-3°) со слабой эродированностью почв экологическим каркасом являются стокорегулирующие лесные и буферные полосы которые размещают поперек основного склона в зернопаровых и зерно-паропропашных севооборотах. Площадь пашни не более 60-70 %.
Экологический каркас склоново-овражного буферно-полосного агроландшафта включает стокорегулирующие лесные полосы в сочетании с простейшими гидротехническими устройствами, горизонтальные или наклонные валы-террасы на поле, распылители стока, водоотводящие и водозадерживающие валы-канавы. Почвозащитная технология обработки почв должна включать приемы глубокого рыхления, вспашки и щелевания поперек склона или по горизонталям. Площадь пашни не более 45-60 %. На водосборах с сильными эрозионными процессами применяют контурно-полосное размещение культур.
Экологическая база балочно-овражного контурно-мелиоративного агроландшафта также включает стокорегулирующие лесные полосы в сочетании с простейшими гидротехническими устройствами, горизонтальные или наклонные валы-террасы на поле, распылители стока, водоотводящие и водозадерживающие валы-канавы. Здесь применяют почвозащитные севообороты, в структуре которых не менее 50 % занимают многолетние травы. Площадь пашни не должна превышать 35-50 %. Все технологические операции в рабочих контурах и полосах выполняются преимущественно по горизонталям местности. При крутизне склонов более 8 градусов рекомендуется сплошное залужение многолетними травами и лесолуговое освоение.
Экологическая база мелиоративно-ирригационного агроландшафта обеспечивается современной оросительной сетью, водосбросами и лесонасаждениями. Здесь проводится интенсивная обработка почвы, технология которой принята для орошаемых севооборотов (кормовые, овощные, специальные). Ирригационную эрозию не допускают с помощью нормированных поливов. Площадь пашни 60-80 %.
При конструировании агроландшафтов следует учитывать коэффициент эрозионной устойчивости типов и подтипов почв, величину допустимых потерь от эрозии.
В адаптивно-экологическом земледелии отправным положением противоэрозионной организации территории является установление по категориям земель рациональных расстояний между водорегулирующими рубежами, которые одновременно служат границами между полями и рабочими участками в полевых и почвозащитных севооборотах, представляют рубежи первого порядка и являются начальными линиями обработки почвы. Ширину рабочих участков по линии стока или ширину ландшафтной полосы следует устанавливать дифференцированно в зависимости от типов, подтипов почв и категорий.
Учитывая эрозионную опасность отдельных полей и угодий (пар, поля под пропашными и поздними культурами, многолетние травы первого года использования), где на отдельных участках смыв и дефляция почвы превышают допустимый предел, при организации территории внутри ландшафтных полос формируют рубежи второго порядка в виде валов-террас, буферных полос из однолетних и многолетних трав. Ширину рабочих участков между валами-террасами и буферными полосами определяют, исходя из эрозионной опасности почвенного покрова и величины допустимых потерь почв.
Конструирование агроландшафтов и освоение систем земледелия на территории землепользования любой формы собственности создает благоприятные условия для предотвращения эрозии и дефляции почв, рационального использования влаги и почвенного плодородия.
Эффективность ведения хозяйства возрастает за счет более дифференцированного и продуктивного использования ресурсного потенциала в пределах выделенных типов агроландшафтов. Поэтому для каждого из них разрабатываются основные адаптированные компоненты и модульные схемы почвозащитных систем, включая организационно-хозяйственные, агролесомелиоративные и гидротехнические мероприятия.
Природоохранная направленность, экологическая безопасность и пониженная энергозатратность в ландшафтных системах земледелия реализуется путем создания надежного экологического каркаса, строгого ограничения максимальной площади пашни по типам агроландшафта (от 10 до 80 %) и дифференцированного применения отвальных, безотвальных, плоскорезных, комбинированных, рыхлящих и мульчирующих обработок с факультативным почвоуглублением или щелеванием.
Первым звеном системы земледелия, закладывающим организационно-технологическую основу экологически безопасного использования агроландшафта, являются ландшафтно-экологичеокая организация территории землепользования хозяйства и система севооборотов. Система севооборотов призвана наиболее рационально размещать культуры на территории хозяйства с учетом экологических ограничений, а также оптимально использовать биологические особенности культур. Она не требует дополнительных капиталовложений, но агрономическая, экологическая и экономическая эффективность ее высока.
Неотъемлемой частью организации территории в условиях адаптивно-ландшафтной системы земледелия является также правильное размещение линейных рубежей (границ хозяйств, угодий и полей, дорог, лесных полос, канав, валов-террас и др.) для максимального регулирования стока воды и предотвращения смыва и размыва почвы. Они должны пролегать по горизонталям местности и уменьшать сток воды с пашни.
Размеры сторон (длину, ширину) и форму полей устанавливают исходя из требований производственного использования сельскохозяйственных машин, а также в зависимости от особенностей территориальных условий, площади полей и внутриполейной организации территории. Длина полей определяет собой длину рабочего хода машинотракторного агрегата и относительную величину потерь на холостые заезды и повороты машинотракторных агрегатов.
Поля необходимо формировать агротехнически однородными и равнокачественными по плодородию. По площади поля по возможности должны быть равновеликими.
Для разработки и конструирования оптимальных эрозионноуотойчивых агроландшафтов необходимо осуществлять почвенно-эрозионное районирование территории с учетом природных и антропогенных факторов. В основу создания эрозионно устойчивых агроландшафтов должны быть положены следующие принципы: системный подход, зональность, адаптивность к условиям местности, комплексность, экологическая устойчивость, технологическая и техническая обоснованность, природоохранная направленность и социально-экологическая целесообразность.
Для поддержания экологического равновесия в используемых эрозионных ландшафтах наилучшей формой организации земельной территории необходимо считать землеустройство в рамках целых водосборных бассейнов с нарезкой полей севооборотов с учетом рельефа местности (крутизны, экспозиции склонов, состояния и пестроты почвенного покрова, подверженности водной и ветровой эрозии). Оптимальными формами организации территории могут быть контурная, контурно-полосная, а в районах со сложным рельефом и высоким удельным весом смытых почв - контурно-мелиоративная, способная улучшить эрозионно-гидрологический режим и значительно повысить продуктивность склоновых земель.
Основными свойствами агроландшафтов, оказывающими влияние на формы организации землепользования, являются: длина, крутизна, форма и экспозиция склонов, гидрологический режим; типы, разновидность и плодородие почвы, литология, удаленность от хозяйственных центров.
Дифференцированное использование каждого земельного участка с учетом особенности его рельефа, микроклимата, почвенного покрова, закономерности формирование склонового стока, смыва, гидрологического режима почвы и биоклиматического потенциала - одно из важнейших направлений противоэрозионного земледелия агроландшафтной системы.
Важнейшими элементами проектирования организации территории являются дифференциация сельскохозяйственных угодий по группам использования, а также оптимальное размещение их и севооборотов, элементов инженерно-биологического обустройства.
Оптимально спланированная в ландшафтно-экологическом отношении структура посевных площадей должна обеспечить высокопродуктивное использование пахотных земель при оптимальном сочетании экономических и экологических целей и быть органически увязана с системой севооборотов.
При оптимальной структуре посевных площадей решается задача малозатратного производства в первую очередь за счет повышения эффективности использования экологических ресурсов продуктивности пашни, таких, как тепло и влага.
При определении оптимального соотношения сельскохозяйственных культур наряду с хозяйственными потребностями необходимо учитывать: адаптивную способность возделываемых культур, их почвозащитную роль и реакцию на степень эродируемости почв; продуктивность различных видов, сортов и гибридов растений; средообразующие особенности культивируемых видов растений (влияние их на свойства почвы, фитосанитарные условия); особенности пахотных почв и социально-экономические ресурсы предприятия; дифференциацию почв по рельефу, почвенному плодородию, способам его восстановления.
В основу конструирования систем севооборотов должны быть положены неодинаковая почвозащитная способность полевых культур, а также деление пахотных почв на категории по интенсивности использования. При формировании почвозащитных севооборотов в них необходимо включать поля с почвами одинаковой степени эродированности для более равномерного повышения плодородия.
В специальные почвозащитные севообороты, как правило, вводят 3-4 поля многолетних трав с их использованием от 2 до 5 лет. С учетом специализации хозяйств почвозащитные севообороты могут иметь различное назначение, но во всех случаях севооборот прежде всего должен выполнять функции защиты почв от деградации.
На техногенно загрязненных почвах почвозащитный севооборот следует формировать из культур-фиторемедиантов. Технология фиторемедиации позволяет посредством введения в севооборот сельскохозяйственных культур интенсивного типа в течение одного вегетационнго периода снижать уровень загрязнения почвы. На загрязненных почвах выращивают специальные виды растений, которые накапливают ТМ в тканях и способствуют очищению. Большую роль играют севообороты, управляющие почвенными процессами.
Для условий Центрального района Российской Федерации О.А. Захаровой (2006) разработана следующая схема почвозащитного травянопропашного 5-ти
польного севооборота: 1. Многолетние травы 1 г.п., 2. Многолетние травы 2 г.п., 3. Многолетние травы 3 г.п., 4. Кукуруза на ранний силос+озимая рожь на зеленый корм, 5. Овес. Внедрение севооборота позволило в условиях техногенного загрязнения агроландшафта улучшить агрохимические и мелиоративные показатели почвы, снизить содержание ТМ в почве, увеличить урожайность сельскохозяйственных культур. За ротацию произошло снижение концентрации ТМ в почве за счет выноса их из почвы с урожаем.
Важную роль в почвозащитном земледелии играют возделываемые промежуточные культуры. Правильное использование возделываемых культур позволяет уменьшить развитие водной эрозии, повышает плодородие смытых почв, что обусловливается дополнительным покрытием почв растительностью, улучшением водно-воздушного режима, увеличением плодородия смытых почв при помощи улучшения структуры и аэрации, скважности и плотности сложения почвы, увеличения влажности, а также обогащения азотом.
В качестве пожнивных посевов на зеленое удобрение рекомендуется возделывать вигну, маш, горчицу белую, рапс, редьку масличную и сурепицу. Эти культуры дают большой урожай зеленой массы, которая отличается высоким качеством и используется на корм и как удобрение. При правильном их возделывании повышается культура земледелия и улучшается плодородие почвы, поскольку имеется дополнительный источник растительных остатков. Запашка органических остатков пожнивных культур улучшает агрофизические и агрохимические свойства почвы.
Таким образом, разработка и реализация адаптивных ландшафтных систем земледелия на деградированных почвах будет наиболее полно отвечать экономическим и экологическим интересам общества, будет способствовать обеспечению сохранения воспроизводства плодородия почв и рационального использования природных ресурсов, и на этой основе росту производства сельскохозяйственной продукции для удовлетворения возрастающих потребностей населения развивающихся стран в продуктах питания, а промышленности в сырье.