Агроэкология черноземов южных на склонах

Агроэкология черноземов южных на склонах

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Агроэкология черноземов южных на склонах

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Формы рельефа

1.2 Рельеф как фактор почвообразования

1.3 Влияние рельефа на эрозионные процессы

2 ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТА И УСЛОВИЙ РАБОТЫ

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Методика проведения исследований

3.2 Результаты исследований

3.3 Почвенно-экологическая оценка

4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЧЕРНОЗЕМОВ ЮЖНЫХ

5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

5.1 Охрана труда

5.1.1 Требования при выполнении немеханизированных работ

5.1.2 Требования при выполнении механизированных работ

5.1.3 Требования безопасности в агрохимической лаборатории

5.2 Охрана природы

ВЫВОДЫ

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Почвы являются одним из основных компонентов природной среды, и в их свойствах отражаются сложные взаимодействия биосферы с литосферой.

Почвенные процессы влияют на растительный покров и фауну, формируют растительные ассоциации, образуют верхнюю активную оболочку земного шара. Поэтому почвы как важнейший компонент экосистем требуют бережного отношения.

В настоящее время негативному воздействию антропогенного фактора уделяется большое значение. Однако воздействие этого фактора на фоне естественных неблагоприятных условий развития почв значительно усиливается. Это совокупное влияние условий внешней среды на уровень плодородия наиболее отчетливо проявляется на примере рельефа, который в Челябинской области весьма разнообразен. Эта проблема, в связи с развитием эрозионных процессов, в настоящее время изучается.

В институте агроэкологии также имеется возможность для изучения этой проблемы. Возможность изучать ландшафты, растительность, почвы и другие естественноисторические объекты появилась благодаря организации в институте геолого-почвенных экспедиций. Первая экспедиция была организована в 2001г. в южные районы Челябинской области. В ходе этой экспедиции проведены полевые почвенные исследования лесостепной и степной зон Челябинской области.

В основу данной работы положена часть результатов полевых и лабораторных исследований, проведенных в Брединском районе. Камеральные работы проведены в 2001-2003гг.

Целью работы является изучение зональных почв степной зоны Челябинской области, находящихся на склонах.

При этом решались следующие задачи:

- изучение рельефа;

- выявление морфологических особенностей черноземов южных в зависимости от рельефа;

- изучение свойств и состава чернозема южного в пашне по геоморфологическому профилю;

- определение влияния распашки на деградацию зональных почв.

Почвы, результаты исследований которых, изложены в данной работе, представлены в геолого-почвенном музее в виде монолитов.

Поэтому актуальность данной работы связана не только с необходимостью познания процессов деградации почв, но и с созданием картотеки для почвенного музея института агроэкологии, в котором в настоящее время находится около 600 экспонатов. Это позволит будущим специалистам не только увидеть особенности почвенного покрова, но и понять экологические связи природы и человека, заставит задуматься над проблемами глобальной сегодня деградации почв.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Формы рельефа

Рельефом называется совокупность неровностей земной поверхности. Раздел геологии изучающий формы рельефа Земли и закономерности их развития, развившийся в самостоятельную отрасль знания, называется геоморфологией.

В зависимости от соотношения высот возвышенного и пониженного участков различают следующие формы рельефа:

мегарельеф - самые крупные элементы рельефа земной поверхности (материки, их составные части);

макрорельеф - крупные неровности земной поверхности с колебаниями высот до нескольких сотен и тысяч метров (равнины, плато, горные системы);

мезорельеф - неровности земной поверхности средние по размерам, с амплитудами высот до нескольких десятков метров (увалы, холмы, долины, лощины, террасы);

микрорельеф - мелкие формы рельефа, комплекс неровностей земной поверхности с колебаниями высот в пределах одного метра (западины, блюдца, бугорки);

нанорельеф - мелкие формы рельефа (кочки, неровности, связанные с обработкой почвы) высотой до нескольких десятков сантиметров (А.Т. Цуриков, 1986).

Рельеф создается в результате одновременного воздействия на земную поверхность эндогенных (тектонических) и экзогенных сил, возбуждающих деятельность денудационных процессов: текущей воды, ветра, льда, гравитационных сил и др. Эндогенные силы создают крупные неровности, а экзогенные - разрушают и понижают положительные формы рельефа, заполняют продуктами разрушения отрицательные формы.

Рельеф играет большую роль в процессах функционирования биосферы и в почвообразовании (Н.Ф. Ганжара, 2001).

Наиболее важное деление рельефа по внешним (морфологическим) признакам следующее.

Равнины - слабо расчлененные участки суши. В зависимости от абсолютной высоты различают равнины низменные, возвышенные и нагорные.

Сильно расчлененные (пересеченные) местности от равнин отличаются тем, что разности высот отдельных точек поверхности могут достигать значительных величин.

По амплитуде высот или вертикальной расчлененности рельефа выделяются местности холмистые (увалистые), гористые и горные.

Как на равнинах, так и на холмистых, гористых и горных поверхностях различают неровности или элементарные формы двух категорий: положительные или выпуклые (гривы, холмы, увалы, горы) и отрицательные или вогнутые (понижения, котловины, долины, впадины).

По высотному (абсолютному и относительному) положению поверхностей суши выделяются: депрессии - участки суши, залегающие ниже уровня моря; низменности - территории, поднятые над уровнем моря на высоту от 0 до 200м; возвышенности и низкие горы - поверхности, характеризующиеся небольшой амплитудой относительных высот (менее 500м) при небольшой абсолютной высоте; среднегорный рельеф - с глубиной расчленения от 500 до 1500-2000 м; высокогорный рельеф - характеризуется наибольшей амплитудой как относительных, так и абсолютных высот (больше 2000м). По этому же признаку всю поверхность земной суши можно разделить всего на два типа территорий: негорные территории и горы (А.Ф. Цыганенко, 1972).

1.2 Рельеф как фактор почвообразования

Рельеф выступает как главный фактор перераспределения солнечной радиации и осадков, в зависимости от экспозиции и крутизны склонов, и оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, окислительно-восстановительный и солевой режимы почв (И.С. Кауричев, 1982).

Влияние микрорельефа легко обнаруживается по величине травостоя, густоте и росту культурных растений. По микропонижениям в засушливых районах обычно наблюдается мощный травостой, в то время как на микроповышениях он менее развит. Вследствие наличия микрорельефа происходит неравномерное развитие и формирование урожаев полевых культур, поэтому на практике прибегают к нивелированию поверхности с целью создания однородных рельефных и гидрологических условий (А.Т. Цуриков, 1986).

Влияние форм мегарельефа проявляется преимущественно в регулировании распределения атмосферной влаги, переносимой крупными воздушными массами, и в изменении гидротермических условий в почвах в зависимости от абсолютной высоты (В.В. Добровольский, 1999).

Так, в горах возникает вертикальная зональность климата, растительности и почв, вследствие понижения температуры воздуха с высотой и изменения в увлажнении. Воздушные массы, приближаясь к горам, медленно поднимаются и постепенно охлаждаются, что способствует выпадению осадков. Перевалив через горы, те же воздушные массы, опускаясь, нагреваются и становятся сухими (И.С. Кауричев, 1982).

На пространствах равнин и плато происходит постепенное изменение количества атмосферных осадков по мере распространения приносящих их воздушных масс. Это создает необходимые условия для постепенной смены типов растительности и образования биоклиматических зон и подзон.

Зональное размещение этих важнейших факторов почообразования обуславливает формирование почвенных зон и подзон. Проявлению горизонтальной зональности почв благоприятствует однотипность почвообразующих пород (В.П. Ковриго, И.С. Кауричев, Л.М. Бурлакова, 2000).

Влияние форм мезорельефа и микрорельефа на почвообразование проявляется на ограниченной площади в перераспределение солнечной энергии и выпавших осадков (В.В. Добровольский, 1999).

Перераспределение солнечной энергии на поверхности зависит от расчлененности толщи, крутизны склонов и их экспозиции.

Северные склоны получают значительно меньше тепла, чем южные, поэтому хуже прогреваются, что, в свою очередь, отражается на водном режиме и характере растительности.

Выпавшие атмосферные осадки частично стекают в пониженные места. В результате почвы верхней части склонов получают меньше влаги, чем находящиеся рядом почвы понижений. Поэтому в отрицательных формах рельефа часто происходит переувлажнение и заболачивание почв.

С рельефом также тесно связан уровень грунтовых вод. На возвышенных местах они опущены на большую глубину, чем в понижениях. Близкое залегание грунтовых вод на пониженных участках приводит к образованию болот, а при засоленности грунтовых вод в условиях жаркого сухого климата - к формированию засоленных почв (А.Ф. Цыганенко, 1972).

Поэтому расположенные в одном и том же ландшафте, часто разделенные лишь десятками метров почвы отрицательных и положительных элементов рельефа существенно отличаются водно-воздушным режимом, значениями рН, содержанием подвижных форм химических элементов, особенностями большого и малого круговорота веществ.

1.3 Влияние рельефа на эрозионные процессы

Рельеф оказывает большое влияние на развитие эрозионных процессов. В условиях склоновых форм рельефа возможно проявление водной эрозии, то есть смыва и размыва почвы. Равнинные формы рельефа в районах с засушливым и континентальным климатом благоприятствуют возникновению ветровой эрозии (И.С. Кауричев, 1982).

Возникновение водной эрозии тесно связано со стоком дождевых и талых вод, которая начинает формироваться на местности, имеющей уклон. Уклон местности определяется по формуле:

, (1)

где I - уклон местности;

H - разность высот верхней и нижней частей склона (м);

L - горизонтальное проложение данной части склона (м).

Уклон выражают дробью (натуральное выражение), а крутизну в градусах.

Процессы эрозии начинают развиваться при крутизне склона 0,5-2о. С увеличением крутизны склона повышается скорость стекания поверхностных вод, а, следовательно, и интенсивность эрозии.

На склонах крутизной 2-6о эрозия заметно усиливается, а при крутизне от 6о до 10о она проявляется в полной мере (П.С. Захаров, 1971).

Эрозии в той или иной степени подвержены почвы всех природных зон Челябинской области. Общая площадь эродированных и потенциально опасных к эрозии земель составляет 1441,8 тыс. га или 43% сельскохозяйственных угодий. Водная эрозия проявляется в основном в горно-лесной зоне. На территориях районов других зон почвы также подвержены водной эрозии, так как около 1,14 млн. га земель Челябинской области имеют уклон 1-3о и 500 тыс. га - свыше 3о (Кирин Ф.Я., 1991).

Земли, подверженные дефляции, выявлены преимущественно в степной зоне. На них приходится 38% сельскохозяйственных угодий. Развитию ветровой эрозии на территории степной зоны способствуют большая распаханность почвенного покрова, его генетический состав, характер почвообразовательных пород и рельефа.

Значительное влияние на процессы смыва оказывает не только крутизна склона, но и его форма (рисунок 1). На прямых склонах процесс эрозии вниз по уклону увеличивается в связи с увеличением массы стекающей воды. Разрушающая сила стекающей воды нарастает постепенно. Выраженный смыв проявляется приблизительно от середины склона.

На выпуклых склонах эрозия сильнее выражена в нижней части, где находятся самые крутые участки склона. Здесь, кроме увеличения массы стекающей воды, происходит повышение и скорости её стекания, поэтому эрозия резко возрастает.

Склоны вогнутой формы характеризуются наиболее выраженными эрозионными процессами в верхней части склона, которая является более крутой. Книзу эрозия уменьшается, в связи с чем, здесь может происходить аккумуляция смытого выше материала.

Считается, что если у прямого склона смыв почвы принять за единицу, то у выпуклого он будет составлять одна целая пять десятых, а у вогнутого - ноль целых пять десятых (П.С. Захаров, 1971).

Сложные склоны состоят из прямых, вогнутых и выпуклых участков, эрозия здесь протекает неравномерно, в зависимости от формы участка.

На степень проявления водной эрозии оказывает влияние длина склона (таблица 1).

Таблица 1

Классификация склонов по длине

Увеличение длины склона вызывает возрастание массы воды, поступающей к нижней части склона, в связи, с чем усиливается разрушительная энергия потока.

Исследования, проведенные Новосильской опытно-овражной станцией, показали, что общий размер смыва почвы при снеготаянии увеличивается пропорционально длине склона в степени одна целая пять десятых (М.Н. Заславский, 1987).

Большое влияние на почвообразование, дифференциацию почвенного покрова и сельскохозяйственное использование почв оказывает крутизна склонов (таблица 2).

Таблица 2

Классификация склонов по крутизне поверхности

Обычно склонам в 5-8о соответствует сильная степень смытости почв, склонам в 4-6о - средняя, склонам 1-2о - слабая, а при склонах менее 1о смыв почв почти отсутствует (Н.Ф. Ганжара, 2001).

Земли, подверженные дефляции, выявлены преимущественно в степной зоне. На них приходится 38% сельскохозяйственных угодий. Развитию ветровой эрозии на территории степной зоны способствуют большая распаханность почвенного покрова, его генетический состав, характер почвообразующих пород и рельефа.

Ветровая эрозия возникает при любой форме рельефа. Ветер разносит продукты эрозии в различном направлении, даже вверх по склону. В первую очередь ветровой эрозии подвергаются выпуклые участки поверхности и ветроударные склоны. Чем круче ветроударный склон, тем больше скорость ветра и сильнее разрушение почвы (А.С. Извеков, П.Н. Рыбалкин, 1975).

Экспозиция склона определяет приток солнечной энергии, это влияет на микроклимат склона, развитие и продуктивность растительного покрова, что в свою очередь сказывается на проявлении эрозии. Южные и западные склоны больше страдают от эрозии, чем северные и восточные.

На южных склонах более резко выражены колебания температур и влажности почвы, чем на склонах других экспозиций. Летом склоны сильно нагреваются и иссушаются, а растительность на них выгорает. У почв южных склонов, как правило, гумусовый горизонт имеет меньшую мощность. Все это приводит к усилению эрозии (П.С. Захаров, 1971).

Восточные и западные склоны по проявлению эрозии занимают промежуточное положение, но западные склоны лучше освещаемые, нагреваются несколько сильнее восточных, поэтому больше подвержены эрозии.

Водная и ветровая эрозии наносят большой вред сельскому хозяйству.

Вследствие смыва водой безвозвратно теряются самые плодородные слои почвы и вымываются в реки и моря огромные количества элементов питания растений (И.С. Кауричев, 1982).

С полей бывшего СНГ ежегодно сбрасывается 3330 км3 поверхностных вод. Они смывают 2-3 млрд. т. мелкозема, а с ним теряется около 100млн. т. гумуса: 5.4 млн. т.- N; 1.8 - P; 36 млн. т. - K. В том числе 460 тыс.т. нитратного и аммиачного азота, 240 - подвижного фосфора и 480 тыс.т. - обменного калия (В.А. Беляев, 1976, С.Н. Юркин, 1978).

При эрозии резко ухудшаются водно-физические свойства почвы, что значительно сокращает их способность быстро поглощать и удерживать воду осадков. В связи с этим на склонах со смытыми почвами поверхностный сток бывает большим, особенно при выпадении ливней.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5