ГOУ ВПО «Тульский государственный университет»
Интернет-институт TyлГУ

КОНТРОЛЬНО-КУРСОВАЯ РАБОТА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭКОЛОГИЯ»

«ОЦЕНКА ПАХОТНЫХ ЗЕМЕЛЬ
С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ОПАСНОСТИ ВОДНОЙ ЭРОЗИИ»

Выполнил: студент
Проверил: доцент ТулГУ Волков А.Б.

ТУЛА 2015
1. Цели контрольно-курсовой работы «Оценка пахотных земель с точки зрения потенциальной опасности водной эрозии»:
– ознакомиться с естественными и антропогенными факторами, влияющими на состояние земельных ресурсов;
– рассмотреть закономерности формирования гумусного состояния почв;
– ознакомиться с процессами, сопровождающими региональное землепользование и снижающими почвенное плодородие;
– оценить потенциальную опасность водной эрозии пахотных земель и подобрать противоэрозионные мероприятия.
2. 1) Почва — особое естественноисторическое тело, обладающее плодородием; многофункциональная природная система, обеспечивающая циклический характер воспроизводства жизни на суше; является важнейшим фактором устойчивого развития биосферы.
Земельные ресурсы — это совокупность земельных массивов, используемых или доступных для использования человеком в качестве средства производства и источника удовлетворения разнообразных хозяйственных потребностей общества.
2) Факторы, определяющие состояние земельных ресурсов
Площадь пашни в течение последних десятилетий менялась незначительно. Так как наряду с этим происходил рост численности населения планеты, это привело к сокращению запасов земли в расчете на человека.
Выделяют три основных вида землепользования: леса, пашни и постоянные пастбища. При современном состоянии сельского хозяйства для обеспечения приемлемого уровня жизни на одного человека должно приходиться 0,5 га, а приходится – 0,23 га. Наряду с этим наблюдается и качественная деградация земельных ресурсов.
Антропогенная деградация почв обусловлена такими факторами, как водная и ветровая эрозия, избыточное увлажнение и уплотнение, потеря органических веществ, засоление, повышение кислотности и щелочности, истощение запасов минеральных веществ, угнетение почвообитающих организмов вследствие химического и радиоактивного загрязнения.
3) Снижение применения удобрений и средств защиты растений способствует развитию эрозионных процессов, дальнейшей деградации почв и снижению урожаев. В почве нарушается оптимальное соотношение биогенных элементов: увеличивается доля азота о сокращается доля фосфора. Отсутствие мероприятий по борьбе с вредителями и болезнями растений, по существу, эквивалентно применению компонентов биологического оружия. Так, снижение химизации привело к резкому распространению в посевах простейших грибов, выделения которых не только фитотоксичны, но и канцерогенны и генотоксичны для человека.
4) Тульская область расположена в двух природных зонах: широколиственных лесов и лесостепной, соответственно здесь представлено два типа ландшафтов:
Восточноевропейские широколиственнолесные ландшафты (умеренно теплый климат и близкое к оптимальному соотношением тепла и влаги). В настоящее время до 80 % площади этих ландшафтов распахано, что сближает их со степными ландшафтами по характеру многих природных процессов, в том числе, эрозионных.
Восточноевропейские суббореальные лесостепные ландшафты (по термическому режиму относятся к типично континентальным; коэффициент увлажнения ниже 1,0). Это ведет к постепенному исчезновению лесов и преобладанию луговостепной растительности, а также смене серых лесных почв черноземами.
5) Коэффициент увлажнения (К) — это отношение количества выпадающих на данной территории осадков к испаряемости. Оно показывает, в какой мере выпадающие осадки возмещают испарение, возможное с открытой водной поверхности при данных климатических условиях. Коэффициент увлажнения является одним из индексов распознавания ландшафтно-климатических зон. Количество осадков определяет запасы активной влаги в геосистеме, а испаряемость характеризует потребность во влаге для эффективного ее функционирования при имеющихся запасах тепла. Величина К, близкая к единице, соответствует оптимальному соотношению тепла и влаги – выпадающие осадки полностью испаряются – и обеспечивает наибольшую биопродуктивность. Поэтому максимальная биологическая продуктивность и запасы биомассы приходятся на границу широколиственных лесов и лесостепи, а также на границу экваториальной зоны.
6) Термический режим территории определяет особенности формирования органической части почв. Направление процесса гумификации обусловлено отбором наиболее устойчивых в почвенной биотермодинамической обстановке органических веществ и их соединений с минеральными компонентами почвенной массы. Степень переработки растительных остатков в гуминовые вещества (глубина гумификации) зависит от скорости и длительности процесса гумификации. В свою очередь, скорость разложения органики обусловлена почвенно-химическими и климатическими характеристиками, стимулирующими или тормозящими деятельность микроорганизмов. В гумусных горизонтах почв умеренного климатического пояса глубина гумификации связана с продолжительностью периода биологической активности почв и может быть спрогнозирована по величине ПБА.
7) Период биологической активности почв (ПБА) – это отрезок времени, в течение которого сохраняются благоприятные условия для нормальной вегетации растений и активной микробиологической деятельности, а также высокая скорость биогеохимических процессов. В сущности – это период года, в течение которого температура воздуха устойчиво превышает 10 оС, а запасы продуктивной влаги в почве составляют не менее 2 %.
8) Содержание гумуса является важным фактором, контролирующим скорость эрозии почв и грунтов, так как наличие в составе почвенной массы гумуса обеспечивает водопрочность почвенных агрегатов и реализацию других физических и химических свойств почвы.
9) Эрозия — это процесс разрушения горных пород и грунтов водными потоками, что ведет к образованию различных генетических типов отложений, формированию разветвленной сети стока, изменению параметров рек как динамических систем, общему снижению уровня поверхности водосборных бассейнов.

3. Оценка потенциальной опасности водной эрозии пахотных земель ЕТР
Исходные данные для проведения расчета
№ варианта Регион ЕТР СНиП 23-01-99

Тср, оС осадков IV-XI, мм
3 Элиста (Калмыкия) 8,9 229

3.1 Продолжительность периода отрицательных температур вычислим по формуле:
T≤0 = 165,874 × lg(–1,669×Tср + 22,628) – 47,714
Tср = 8,9 ⁰С;
T≤0 = 100
Тогда B = lg(T≤0) = 2,0

3.2 Сумма осадков за апрель-ноябрь = 229 мм.
A = lg(Σ осадков IV–XI) = 2,360

3.3 Рассчитаем показатель R по формуле:
R = X1×A + X2×B + Y1×A×B + X3×A2 + X4×B2 + Y2×A2×B2 + X5×A3 +
+ X6×B3 + Y3×A3×B3 + X7×A4 + X8×B4 + Y4×A4×B1 + Z
Для упрощения вычислений, разложим многочлен на слагаемые и вычислим каждое из них по отдельности:
m1 = X1×A = 4626,972×2,360 = 10919,654
m2 = X2×B = – 1734,686×2,0 = –3469,372
m3 = Y1×A×B = 102,980×2,360×2,0 = 486,0656
m4 = X3×A2 = – 2981,763×2,3602 = –16607,227
m5 = X4×B2 = 1260,279×2,02 = 5041,116
m6 = Y2×A2×B2 = –17,180×2,3602×2,02 = –382,743
m7 = X5×A3 = 848,750×2,3603 = 11156,187
m8 = X6×B3 = – 418,996×2,03 = –3351,968
m9 = Y3×A3×B3 = 0,817×2,3603×2,03 = 85,911
m10 = X7×A4 = – 91,679×2,3604 = –2843,923
m11 = X8×B4 = 53,190×2,04 = 851,040
m12 = Y4×A4×B1 = 0,926×2,3604×2,0 = 57,450

Z = – 1941,789
Тогда
R = 0,401

3.4 Величину эрозионных потерь, т/(га·год) определим по формуле:
ЭП = 10R
В нашем случае получим ЭП = 100,401 = 2,518 т/(га·год)

3.5 Согласно ГОСТ 17.4.4.03 – 86 «Метод определения потенциальной опасности эрозии под воздействием дождей», почвы изучаемого региона относятся к ІІІ классу опасности.
3.6 В качестве фоновой величины водной эрозии примем интенсивность смыва почв на Курском стационаре Института географии РАН:
ЭПфон = 0,25 т/(гагод)

Определим, во сколько раз расчетная величина эрозионных потерь ЭП превышает фоновую величину ЭПфон:
k = ЭП / ЭПфон
k = 2,518 / 0,25 = 10,072

Тогда величина, обратная k:
k = 1 / k
k = 1 / 10,072 = 0,0993

3.7 Подберем коэффициент защиты Р, обеспечиваемый противоэрозионным мероприятием, так, чтобы он был несколько меньше, чем величина k.

k = 0,0993. Принимаем Р = 0,07.

3.8 Снижение текущих эрозионных потерь до фоновых значений обеспечивает применение следующего противоэрозионного мероприятия: мульчирование полосных посевов стерневыми остатками ржи
Действительно:
ЭП×Р = 2,518×0,07 = 0,176 ЭПфон = 0,25 т/(гагод).

4. Индивидуальное задание
Почвы республики Калмыкия

На западе — плодородные тёмнокаштановые, в центральной части светлокаштановые с обширными участками солонцов, на востоке — бурые пустынно-степные (преимущественно песчаные) почвы с участками солонцов [4].

Содержание гумуса основных типов почв [3]
Основные типы почв Содержание гумуса, %
Западная зона
Черноземы обыкновенные карбонатные слабогумусированные среднемощные тяжелосуглинистые 3,1
Темно-каштановые почвы солонцеватые тяжелосуглинистые 2,8
Центральная зона
Каштановые солонцеватые, тяжело и среднесуглинистые 2,3
Светло-каштановые солонцеватые среднесуглинистые 1,7
Солонцы каштановые, полупустынные солончаковатые тяжело- и среднесуглинистые 1,5
Восточная зона
Бурые полупустынные солонцеватые супесчаные 0,8
Бурые полупустынные солонцеватые среднеэродированные супесчаные 0,3
Солонцы каштановые, полупустынные солончаковатые, глубокие и средние легкосуглинистые, супесчаные 0,8

Проблема опустынивания и деградации земель в Республике Калмыкия является одной из самых актуальных, так как это связано с происходящими необратимыми изменениями природного потенциала территории и экологической деградацией жизненного пространства. Наряду с природными предпосылками существенную негативную роль в развитии многообразных и усиливающихся процессов опустынивания в аридных условиях республики играет хозяйственная деятельность человека, зачастую сопровождающаяся нерациональным использованием почвенных и растительных ресурсов.
Наиболее подвержена процессам опустынивания восточная зона республики, которую отличают весьма жесткие природно-климатические условия.
Критическая экологическая ситуация, сложившаяся на Черных землях, связана, в первую очередь, с длительным экстенсивным природопользованием, когда антропогенные нагрузки на природные ландшафты намного превышали допустимый уровень. В настоящее время проблема опустынивания земель и экологической дестабилизации природных ландшафтов давно вышла за рамки восточной зоны и является наиболее острой в республике. Опустынивание и деградация земель в Калмыкии имеют не только экологическое, но и негативные социально-экономические последствия [2].
Регион Черные земли относится к полупустынной зоне Прикаспийской провинции и пустынной Арало-Каспийской провинции примерно равными частями и занимает площадь 3,5 млн. га, в границах Республика Калмыкия, что составляет 47,3 % территории республики. В условиях остро засушливого климата и неурегулированного выпаса скота, а также распашки песчаных земель впервые в Европе образовалась антропогенная пустыня в регионе Черных земель.
Анализируя опыт организации агролесомелиоративных работ на деградированных пастбищах в последние двадцать лет, можно сделать вывод, что основной причиной невыполнения намечаемых мероприятий являлось отсутствие рационального механизма их реализации, адаптированного к системе управления пастбищным хозяйством.
В рамках реализации Генеральной схемы по борьбе с опустыниванием Черных земель и Кизлярских пастбищ выполнен значительный объем работ по предотвращению дальнейшего опустынивания на территории. Благодаря ранее выполненным работам на территории республики были остановлены движущиеся пески на площади 350 тыс. га. Деградированные земли трансформированы в высокопродуктивные пастбища. Предпринятые меры способствовали прекращению лавинообразного наступления песков, повышению продуктивности пастбищ.
До 2010 г. в Республике Калмыкия действовала республиканская целевая программа «Возрождение традиционного пастбищного животноводства», целью которой ставилось внедрение ресурсосберегающего адаптивного ведения животноводства на основе соблюдения пастбищеооборота, оптимизации поголовья и выдерживания экологической структуры стада. Программа завершена в 2010 г. Финансирование осуществлялось из федерального и республиканского бюджетов в рамках ФЦП «Юг России» [2].
Из-за недофинансирования работы по фитомелиорации проводились в неполном объеме, что значительно ухудшило экологическую ситуацию в регионе.
Ветровая эрозия в условиях Калмыкии наносит сельскому хозяйству огромный ущерб, который выражается в первую очередь в развеивании и уносе верхнего плодородного слоя почв (пыльные бури) и движении песков.
Подтопление земель вызывается двумя причинами: хозяйственной деятельностью человека (техногенное) и проявлением природных процессов.
Техногенное подтопление в своем развитии имеет латентный (скрытый) характер и поэтому особенно опасно. На территории республики техногенное подтопление связано главным образом с орошением земель в условиях сложной почвенно-мелиоративной обстановки и слабой дренированности.
До настоящего времени в республике отсутствует объективная достоверная информация об истинных размерах проявления данных опасных процессов. Имеющиеся разрозненные устаревшие данные на отдельные земельные участки никем не систематизировались.
Основными источниками отходов производства и потребления являются предприятия газонефтедобычи, пищевого и перерабатывающего комплекса, промышленного и автодорожного строительства, жилищно-коммунального хозяйства.
Основные негативные процессы, ухудшающие состояние земель: эрозия почв (смыв и дефляция); дегумификация, переуплотнение и слитизация почв пашни; засоление, осолонцевание, заболачивание, переувлажнение орошаемых земель; загрязнение земель; опустынивание территорий; деградация природных кормовых угодий; подтопление земель сельскохозяйственного назначения и земель поселений [1].
Список литературы

Доклад «О состоянии и использовании земель в республике Калмыкия в 2013 году».- Элиста, 2014.
Доклад об экологической ситуации на территории республики Калмыкия в 2013 году. — Элиста, 2014.
Парсункова, С.А. Состояние почвенного покрова Калмыкии и пути его оптимизации / С.А. Парсункова, Д.С. Гучунова URL: asu.edu.ru/images/File/ilil_new/sbornik.pdf
Республика Калмыкия URL: http://www.mgimo.ru/russia/kalmykia/

ГOУ ВПО «Тульский государственный университет» Интернет-институт TyлГУ КОНТРОЛЬНО-КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭКОЛОГИЯ» «ОЦЕНКА ПАХОТН