авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Мониторинг содержания органического вещества в пахотных почвах при ландшафтно-экологическом землеустройстве в центральной лесостепи

-- [ Страница 2 ] --

Методика определения степени смытости почв по динамике содержания органического вещества на склоновых участках различной крутизны и экспозиции, апробированная нами на примере почв агроландшафтов Белгородского района Белгородской области, состоит из следующих последовательных этапов выполнения работ:

1. Агрохимические обследования пахотных почв в разрезе рабочих участков полей севооборотов сельскохозяйственных предприятий (работа проводится федеральным агентством «Государственный центр агрохимической службы «Белгородский»).

2. Составление картосхемы крутизны и экспозиции склонов пахотных полей сельскохозяйственных предприятий с помощью GiS-технологий.

3. Создание статистических рядов наблюдений с использованием выборок средневзвешенного содержания органического вещества в пахотных горизонтах почв на участках, отличающихся по крутизне и экспозиции склонов, проведение статистических операций.

4. Определение средней интенсивности эрозионных потерь органического вещества и почвенного мелкозема с учётом изменения во времени содержания органического вещества в почвах пашни на рассмотренных выше участках.

5. Составление изолинейных картосхем средневзвешенного содержания органического вещества и динамики содержания органического вещества в пахотных почвах Белгородского района.

6. Анализ полученных результатов.

В ходе исследования были использованы результаты повторных агрохимических съемок состояния пахотных горизонтов почв, проведенных в 1982, 1988, 1993, 1998 и 2003 гг. (3-7-й туры агрохимического обследования почвенного покрова Белгородского района).

На основе планов угодий сельскохозяйственных предприятий была создана бланковая основа всех действующих участков пахотных полей района (элементарных операционно-территориальных единиц). В пределах исследуемой территории площадь пахотных участков варьирует от 3 га до 296 га (средняя площадь - 61 га). Из эксперимента исключались участки, которые в какой-либо рассматриваемый тур обследования замещались другими угодьями. Кроме того, в пределах склонового типа местности выбирались поля с простой геометрией склонов: прямолинейной; поперечно-выпуклой или поперечно – вогнутой. Участки, приуроченные к неровностям рельефа со сложной геометрией склонов (холмисто-западинным поверхностям, седловинам и другим) из эксперимента также исключались. Общее количество найденных пахотных участков, данные о которых имеются по всем рассматриваемым турам агрохимического обследования почв, оказалось равным 1048 на площади 63894 га (70,6 % от общей площади агроландшафтов Белгородского района).

На исследуемой территории агроландшафтов Белгородского района преобладают черноземы типичные, которые занимают 72,8 % от общей площади пашни. Следовательно, обобщенные данные, вытекающие из проведенных нами расчетов, главным образом отражают состояние именно этих почв.

Почвенные пробы на пахотных угодьях отбирались работниками федерального агентства «Государственный центр агрохимической службы «Белгородский» методом маршрутных ходов, согласно методическим указаниям в работе (Методические указания …, 1994).

Расчеты крутизны и экспозиции поверхности каждого пахотного участка проводились на основе топографической карты масштаба 1:50000 с помощью программного комплекса Arc GIS (Рис.2. и 3).

Затем создавались статистические ряды изменения во времени содержания органического вещества в пахотных почвах, которые были определены для поверхностей всех экспозиций и отдельно для северной, восточной, южной и западной экспозиции, имеющих крутизну: 030 - 100; 101 - 130; 131 -200; 201 - 230; 231 - 300; 301 - 330; 331 - 400; 401 - 430; 530 -600.

Поскольку туры агрохимического обследования проводились приблизительно через равные промежутки времени (между 3 и 4 турами – 6 лет, 4 и 5 турами – 5 лет, 5 и 6 турами – 5 лет, 6 и 7 турами – 5 лет), четыре динамических ряда были объединены в один со средним интервалом между наблюдениями в 5 лет. Таким образом, репрезентативность выборок была увеличена в 4 раза.

Всего статистической обработке с учётом крутизны поверхности, экспозиции склонов и почвенных группировок подверглось 13000 значений. Обработка данных включала простейшие статистические операции (построение гистограмм распределения показателей, определение среднего арифметического, ошибки среднего, дисперсии, доверительного интервала).

В качестве фона сравнения с показателями на склоновых поверхностях было выбрано среднее 5-летнее изменение содержания органического вещества в почвах на участках с минимальной крутизной поверхности 030 - 100 (абсолютно ровные водоразделы). Эрозионные потери органического вещества в почвах пашни, находящихся на более крутых поверхностях, рассчитывались путем вычитания из этой величины значений, характерных для рассматриваемых поверхностей.

 Картосхема крутизны склонов пахотных полей Белгородского района (составлено-2

Рис.2. Картосхема крутизны склонов пахотных полей Белгородского района (составлено автором).

 Картосхема экспозиции склонов пахотных полей Белгородского района (составлено-3

Рис.3. Картосхема экспозиции склонов пахотных полей Белгородского района (составлено автором).

При определении средней интенсивности эрозионных потерь органического вещества и почвенного мелкозема за 1982-2003 гг. учитывались следующие сведения:

- средневзвешенное (за 3-7 туры обследования) содержание и общее (за 21 год) изменение содержания органического вещества в почвах абсолютно ровных поверхностей (где изменения во времени почвенного органического вещества не определяются эрозионными потерями);

- средневзвешенное (за 3-7 туры обследования) содержание и общее (за 21 год) изменение содержания органического вещества в почвах склоновых участков пашни (где проявляются его потери в результате эрозии);

- результаты экспликации пашни по крутизне склонов;

- величина средней объемной массы пахотных горизонтов (условно принята в 1,2 г/см);

- средняя мощность пахотных горизонтов – 25 см.

3. Результаты изучения объемов и интенсивности потерь органического вещества и мелкозема с поверхности пахотных земель на склонах различной крутизны, экспозиции и генетической принадлежности почв за период с 1982 по 2003 гг.

В пахотных почвах Белгородского района происходит вполне объяснимое возрастание потерь органического вещества по мере увеличения крутизны склонов, обусловленное эрозионными потерями (рис. 4, табл. 1). Из данных табл. 1 видно, что эрозионная убыль запасов органического вещества и мелкозема на поверхностях крутизной 4-6 (покатые и сильнопокатые склоны) превосходила соответствующие потери на очень слабонаклонных поверхностях (1-2) более чем в 5 раз. Полученная нами средняя величина ежегодного смыва почв на пахотных склонах крутизной 1-6 за 21-летний период наблюдений (1,8 мм/год, 21,5 т/га в год) в 4 раза превышает значения предельно допустимой эрозии, характерной для черноземов выщелоченных и типичных Восточно-Европейской равнины (0,40-0,45 мм/год (Геннадиев, 1987), 4,5 т/га (Бельгибаев, Долгилевич, 1970; Сурмач, 1985; Заславский, 1987; Шикула, 1991).

Проведенное исследование показало высокую активность поверхностной эрозии пахотных почв на склоновых участках лесостепи Среднерусской возвышенности, наблюдавшейся на протяжении последних десятилетий. Период наблюдения характеризовался повышенной влажностью климата (Чендев, Петин, 2009), соответствующей 35-летней фазе циклогенеза в пределах внутривекового гелиоклиматического цикла (в соответствии с представлениями Л.В. Клименко (1992)). Поэтому полученные значения эрозионных потерь органического вещества и почвенного мелкозема, вероятно, превышают среднемноголетний показатель за всю историю земледельческого освоения изучаемой территории.

Пространственно-временная картина изменения содержания органического вещества в почвах пашни Белгородского района за исследуемый период показывает, что отрицательные и нулевые значения изменения во времени содержания органического вещества наблюдались в южной и юго-восточной частях Белгородского района, тогда как положительная динамика выявляется для его северной и северо-восточной частей (рис. 5).

Рис. 4. Зависимость изменения содержания органического вещества в гор. Апах почв агроландшафтов Белгородского района от крутизны склонов (средние 5-летние значения за период 1982-2003 гг.) (составлено автором).

Таблица 1

Эрозионные потери органического вещества и почвенного мелкозема

в пахотных землях Белгородского района (1982-2003гг.) (данные автора)

Крутизна Площадь пашни Среднее содержание органического вещества в гор. Апах Потери органического вещества в гор. Апах, т/га Смытый почвенный мелкозем, т/га Слой смытого почвенного мелкозема, мм
га % 1 год 21 год 1 год 21 год 1 год 21 год
100-130 10997 12,13 5,5 0,72 15,12 13,09 274,89 1,09 22,89
131-200 16433 18,17 5,4 0,78 16,38 14,44 303,24 1,17 24,57
201-230 17016 18,18 5,3 1,02 21,42 19,24 404,04 1,60 33,6
231-300 9500 10,50 5,3 1,26 26,46 23,77 499,17 1,98 41,58
301-330 5080 5,62 5,3 2,52 52,92 47,55 998,55 3,96 83,16
331-400 1068 1,18 5,0 2,58 54,18 51,6 1083,6 4,30 90,30
401-430 1369 1,51 5,0 3,78 79,38 60,01 1200,2 5,00 105,0
530-600 74 0,08 4,9 4,56 95,76 93,06 1954,26 7,75 162,75
Средневзвешенные значения
100-600 61537 68,04 5,34 1,15 24,15 21,50 451,5 1,79 37,59

Указанное разделение территории Белгородского района находит отражение в разделении почвенного покрова на ареалы почв различного генезиса – на северо-востоке преобладают почвы, в прошлом формировавшиеся под дубово-широколиственными лесами (серые лесные почвы, черноземы оподзоленные и их проградированные разности), а на юге и юго-западе представлены, главным образом, почвы лугово-степного генезиса (черноземы типичные и выщелоченные).

На основе принадлежности пахотных почв Белгородского района к различным генетическим группам, нами были составлены две выборки, одна из которых включала почвы лугово-степного генезиса (чернозёмы типичные и чернозёмы выщелоченные), а вторая - почвы широколиственно-лесного генезиса (серые лесные почвы, тёмно-серые лесные почвы и чернозёмы оподзоленные). В агроландшафтах почвы лугово-степного генезиса в основном представлены чернозёмами типичными, а почвы широколиственно-лесного генезиса - тёмно-серыми лесными почвами. Как показывают наши расчеты, на участках, в прошлом занятых широколиственными лесами, в пахотных почвах действительно происходит более интенсивное накопление органического вещества по сравнению с пахотными почвами, возникшими на месте лугово-степных ландшафтов (табл. 2, эмпирическое значение критерия Фишера больше теоретического при 05-% уровне значимости (2,71 и 1,0 соответственно)).

 Картосхема пространственно-временных изменений содержания органического-5

Рис.5. Картосхема пространственно-временных изменений содержания органического вещества (абс. %) в почвах агроландшафтов Белгородского района за период с 1982 по 2003 гг. (данные автора).

Исследования с использованием метода почвенных агрохронорядов, проведённые Ю.Г. Чендевым (2008) также показали, что в условиях применения экстенсивной агротехники, до настоящего времени преобладающей на полях центра Восточной Европы, длительная распашка автоморфных серых лесных почв не приводит к деградации их гумусового фонда, как это происходит с лугово-степными черноземами.

Таблица 2

Среднее 5-летнее изменение содержания органического вещества (абс. %) в почвах пашни Белгородского района на участках с различными генетическими

группами почв за период с 1982 по 2003 гг. (данные автора)

Почвы различного генезиса Lim,% R,% Среднее арифметическое Мода Стандартное отклонение Доверительный интервал
лугово-степного -3,5+3,4 6,9 +0,22±0,01 +0,30 0,71 +0,21…+0,23
широколиственно-лесного -3,2+3,7 6,9 +0,34±0,06 +0,25 1,17 +0,28… +0,40

Пахотные земли сельскохозяйственных предприятий исследуемой территории по отношению к экспозиции склонов распределились следующим образом: почвы склонов северной экспозиции - 1021 га (1,6 % от всей исследуемой пахотной площади Белгородского района); почвы склонов южной экспозиции - 27213 га (42,6 %); почвы склонов западной экспозиции - 19044 га (29,8 %); почвы склонов восточной экспозиции – 16616 га (26,0 %).

Гистограммы изменения во времени содержания органического вещества в пахотных почвах на склонах разных экспозиций (рис.6), соответствуют нормальному закону распределения изучаемого показателя.

 Гистограммы среднего 5-летнего изменения абсолютного содержания органического-6

Рис.6. Гистограммы среднего 5-летнего изменения абсолютного содержания органического вещества в горизонте Апах почв на полях Белгородского района с различной экспозицией склонов крутизной более 1 (1982-2003 гг.) (данные автора).

Анализ рис. 6 позволяет заключить, что наибольшие эрозионные потери органического вещества наблюдаются на склонах южной экспозиции, а наименьшие - на склонах северной экспозиции. Промежуточное положение занимают почвы склонов западной и восточной экспозиций.

Результаты расчетов, приводимые в табл. 3, показывают, что эрозионная убыль запасов содержания органического вещества и почвенного мелкозема в почвах склонов южной экспозиции превосходила соответствующие потери на склонах северной экспозиции в 6 раз.

На пахотных склонах южной, восточной и западной экспозиций скорость поверхностной эрозии колеблется в пределах 1,64 мм/год - 2,31 мм/год, что превышает предельно допустимые нормы (0,40 – 0,45 мм/год) в 4 – 5 раз. Лишь на склонах северной экспозиции скорость поверхностной эрозии, согласно нашим расчетам, не превышала предельно допустимые нормы и составляла 0,36 мм/год.

Таблица 3

Эрозионные потери органического вещества и почвенного мелкозема

в Белгородском районе на пахотных склонах различных экспозиций

с крутизной поверхности 1-6 (1982-2003гг.) (данные автора)

Экспозиция Площадь пашни, га Среднее содержание органического вещества в гор. Апах Потери органического вещества в гор. Апах, т/га Смытый почвенный мелкозем, т/га Слой смытого почвенного мелкозема, мм
1 год 21 год 1 год 21 год 1 год 21 год
Северная 1000 5,6 0,24 5,04 4,28 90,00 0,36 7,49
Восточная 16463 5,4 1,20 25,20 22,22 466,66 1,85 38,88
Южная 27090 5,2 1,44 32,76 27,69 581,54 2,31 48,45
Западная 16984 5,5 1,08 22,68 19,63 412,36 1,64 34,35
Средневзвешенные значения
Итого: 61537 5,34 1,15 24,15 21,50 451,5 1,79 37,59


Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.