
- •Содержание
- •Введение
- •Глава 1. Предмет, принципы и законы экологии
- •1.1. Основные принципы и законы экологии
- •1.2. Обобщающая концепция лимитирующих факторов
- •Сведения для расчёта планируемой урожайности
- •Тесты и контрольные вопросы Тесты
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Факториальная экология
- •2.1. Основные понятия аутэкологии
- •2.2. Оценка биологических условий роста и развития сельскохозяйственных растений
- •Погодные условия вегетационного периода, мс «Тверь»
- •Среднедекадное количество осадков за теплый период года, мм
- •Ориентировочные календарные сроки посева (посадки) и начала уборки полевых культур в Тверской области
- •Сведения для расчета планируемой урожайности по влагообеспеченности
- •Тесты и контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Популяционная экология
- •3.1. Общие сведения о демэкологии
- •3.2. Эколого-биологическая характеристика охраняемых растений и животных
- •Представители растительного и животного мира
- •Тесты и контрольные вопросы Тесты
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Экология сообществ и экосистем
- •4.1. Понятия синэкологии
- •4.2. Оптимальная нагрузка пастбищных биогеоценозов
- •Норма потребности в пастбище (га) на одну голову взрослого крупного рогатого скота
- •Примерная суточная потребность в зеленом корме на одну голову
- •Продолжительность пастбищного периода Тп, дней
- •Критерии выбора способа улучшения естественных кормовых суходольных угодий
- •4.3. Контрастность почвенного покрова
- •Шкала контрастности почв
- •Тесты и контрольные вопросы Тесты
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Учение о биосфере
- •5.1.Биосфера – целостная глобальная экологическая система
- •Эволюция развития биосферы
- •5.2. Механическая миграция гумуса и элементов питания
- •5.3 Агроэкологическая роль биологического азота
- •Круговорот основных элементов в биосфере
- •Баланс кислорода в биосфере, млрд. Т/год
- •Тесты и контрольные вопросы Тесты
- •Глава 6. Природные ресурсы, их рациональное использование
- •6.1. Теоретические основы рационального природопользования
- •Структурная схема природных ресурсов
- •6.2. Экологическая оценка качества продуктов питания растительного происхождения
- •Содержание аминокислот в идеальном белке
- •Сводка наиболее вредных видов пищевых добавок: консервантов, красителей, эмульгаторов, разрыхлителей
- •6.3. Геохимический статус элементов рельефа
- •Тесты и контрольные вопросы Тесты
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Водные ресурсы биосферы
- •7.1. Рациональное использование водных ресурсов
- •7.2. Оценка качества поверхностных вод
- •Пдк основных загрязняющих веществ, попадающих в водный объект
- •Тесты и контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8. Земельные ресурсы биосферы
- •8.1. Экологические проблемы использования земельных ресурсов
- •Общая структура земельного фонда планеты на конец XX в.
- •Страны, наиболее «страдающие» от голода и недоедания
- •Структура почвенного покрова сельскохозяйственных угодий России
- •Распределение земель по категориям
- •Характеристика качества сельскохозяйственных угодий в рф
- •8.2. Вынос биогенных веществ из природно-аграрных экосистем
- •Вынос биогенного вещества (к) с урожаем
- •8.3. Влияние солнечной энергии на продуктивность сельскохозяйственных растений
- •Приход фар за вегетационный период в Центральном районе и теплотворная способность сухой биомассы сельскохозяйственных культур
- •Сведения для расчета планируемой урожайности по использованию фар и влагообеспеченности
- •Тесты и контрольные вопросы Тесты
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9. Экологические последствия загрязнения атмосферы
- •9.1. Воздушные ресурсы биосферы
- •Газовый состав сухого воздуха у земной поверхности (в %)
- •9. 2. Оценка загрязнения воздушной среды
- •Качественная классификация супер-экотоксикантов
- •Изменение показателей качества окружающей среды по степени опасности
- •Пдк наиболее распространённых загрязнителей атмосферы
- •Тесты и контрольные вопросы Тесты
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10. Экологическая безопасность
- •Состояние экологической безопасности
- •Особенности влияния нитратов на здоровье человека
- •Дозы азотных удобрений и содержание нитратов в продукции
- •Предельно-допустимые концентрации нитратов в кормах и в продукции
- •Оценка содержания нитратов в сельскохозяйственной продукции
- •Тесты и контрольные вопросы Тесты
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11. Основы экологического права
- •11.1. Российское экологическое законодательство
- •11.2. Характеристика охраняемых природных территорий
- •Заказники Тверской области
- •Список охраняемых растений, животных, птиц, рыб и насекомых Тверской области
- •11.3. Понятия экологический мониторинг, экологическая экспертиза и аудит
- •Контрольные вопросы
- •Глава 12. Международное сотрудничество в области экологии
- •12.1. Международное экологическое сотрудничество
- •12.2. Определение экологического ущерба от выбросов загрязняющих веществ
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
Характеристика качества сельскохозяйственных угодий в рф
Вид деградированных земель |
Сельскохозяйственные угодья |
В т.ч. пашня |
||
млн. га |
% общ. пл. |
млн. га |
% общ. пл. |
|
Засоленные |
16,3 |
8,2 |
4,5 |
3,7 |
Солоноватые |
22,9 |
11,6 |
9,9 |
8,2 |
Кислые |
51,5 |
26,1 |
41,6 |
34,4 |
Переувлажнённые |
16,1 |
8,1 |
6,8 |
5,6 |
Заболоченные |
9,6 |
4,8 |
2,2 |
1,8 |
Засорённые камнями |
12,2 |
6,2 |
3,9 |
3,2 |
По данным Росгидромета, в целом по России выявлено загрязнение почв пестицидами 21 наименования на площади 11,4% обследованной территории. Проведенные Росгидрометом в 1998-2002 гг. наблюдения за токсикантами промышленного происхождения в почвах 5-километровых зон влияния 70 промышленных центров показали, что по содержанию тяжелых металлов к опасной категории загрязнения почв относится 4,5% обследованных населенных пунктов, к умеренно опасной - 12,2%. Критические уровни содержания тяжелых металлов варьируют от 2 до 5 раз при выращивании сельскохозяйственных культур и до 30 раз при производстве кормов.
В результате аварии на Чернобыльской АЭС примерно на 15% европейской территории РФ радиационная обстановка до сих пор определяется наличием в почве долгоживущих цезия-137, стронция-90, плутония-239 и -240.
Европейской территории России плотность выпадения аммонийного азота на ландшафт оценивается в среднем в 0,3т/км2, серы - 0,25-2 т/км2. Высокие уровни загрязнения почв нефтепродуктами, превышающие фоновые в 10-100 раз и более, наблюдаются в районах добычи, транспортировки, распределения и переработки нефти.
Антропогенное воздействие на окружающую природную среду является преимущественно неуправляемым, обусловливая тем самым непредсказуемые негативные последствия. Нерациональное использование pecypсов и рост загрязнений почвы, воды и воздуха, продуктов питания отрицательно сказываются на здоровье и благосостоянии людей. По В. И. Данилову-Данильяну, химическая нагрузка на одного жителя России за время жизни составляет: углеводороды - 2,8 т; оксид углерода - 4,2 т; пестициды - 140 кг; фториды - 6,3 кг; фенол - 2,1 кг; свинец - 1 кг; ртуть -12 г; тяжелые металлы - 1 кг.
8.2. Вынос биогенных веществ из природно-аграрных экосистем
Почва природного сообщества часть экосистемы. Существует взаимная дополняющая связь между почвой, на которой существует сообщество, признаки которого зависят от характера почвы, и этим сообществом, которое развивается и в свою очередь влияет на почву.
Почвы различаются по возрасту, степени выветривания, интенсивности миграции веществ и биологического влияния на них. Можно рассмотреть вначале идеальную схему стадий выветривания и переноса веществ от поверхности в глубь почвы.
В северном еловом лесу, почва развивается в условиях холодного и умеренно влажного климата. Разложение растительных остатков происходит медленно, и поверхность почвы покрыта слоем еловой хвои, масса которой может составлять до 3-7 кг/м2. Этот покров из кислого, частично разложившегося растительного материала довольно резко отделяется от расположенной ниже почвы и представляет лесную подстилку. Постепенное разложение подстилки ведет к непрерывному образованию органических кислот, которые способствуют выносу продуктов разложения в нижние горизонты почвы. Под слоем лесной подстилки горизонт почвы выщелочен, в нем преобладает кремний, по цвету он серый или даже белесый. Это «отбеливание», характерное для такого рода почв, и было причиной того, что их назвали подзолами (от слова «зола»). Ниже выщелоченного горизонта расположен аккумулятивный горизонт, где накапливаются железисто-гумусные комплексы и другие вещества, перенесенные сюда при движении воды вниз. Гумус и окислы железа могут быть сцементированы в уплотненный горизонт, или ортштейн. В некоторых подзолах ортштейновый горизонт напоминает, скорее, скальную породу: он обладает достаточной мощностью и твердостью и потому препятствует проникновению корней растений в нижние горизонты. Ниже горизонта вмывания расположена частично выветренная материнская порода и еще ниже - не затронутые выветриванием скальные породы или другие субстраты. Подзол - это почва с отчетливо выраженной вертикальной дифференциацией на горизонты.
Выщелоченный слой подзолистой почвы имеет кислую реакцию и содержит мало нитратов и других элементов минерального питания для растений; подзолы - это в основном неплодородные почвы. В еловом лесу на подзоле большая часть циркулирующих в экосистеме запасов питательных веществ сосредоточена в биомассе растений и подстилке и относительно малая часть - в почве. Содержание питательных веществ в растительных тканях елового леса при сопоставлении с другими лесами оценивается как низкое; валовое содержание минеральных веществ (содержание золы в общей сухой надземной биомассе растительности) составляет около 0,5-0,9%, содержание азота - 0,2-0,4%. Несмотря на изобилие кремния в почве, при сравнении с некоторыми другими сообществами содержание кремния в тканях растений также низкое (2-5% общего количества минеральных веществ). Еловый лес - это экосистема с большой биомассой и большим количеством подстилки на поверхности почвы, бедной питательными веществами, с медленной циркуляцией питательных веществ из почвы в растительные ткани, с замедленным разложением опада и возвратом элементов минерального питания и с относительно экономичным использованием питательных веществ в тканях растений. Часть питательных веществ теряется из цикла в процессе выщелачивания почвы. На некоторых подзолах эти вещества не могут быть замещены продуктами выветривания материнских пород; так как перенос направлен вниз, материнский материал может быть изолирован от сообщества ортштейновым горизонтом.
В листопадном лесу в достаточно теплом умеренном климате подстилка разлагается более быстро как в результате более высокой температуры, так и от того, что листья листопадных деревьев тоньше, менее устойчивы к разложению и поеданию животными. Поверхностный слой подстилки поэтому тонок, и в нем наблюдается постепенный переход от листьев через их фрагменты к мелким частицам и коллоидам гумуса в смеси с другим почвенным материалом. В то время как в подзоле дождевые черви могут отсутствовать, в бурой лесной почве они могут быть обильны и играть важную роль в разрушении подстилки и в почвенном круговороте веществ. Хотя верхние горизонты почвы обогащены гумусом, из них вымыты кальций и некоторые другие подвижные вещества; обычно они среднекислые, с высоким содержанием кремния. Буроземы, таким образом, испытывают влияние (боле слабое) того же процесса выщелачивания, что и подзолы, поэтому их иногда называют «оподзоленными». Кислотность почвы уменьшается при повышении содержания оснований в направлении к горизонту вмывания. Последний ограничивается нечетко и может ниже постепенно переходить в подстилающие материнские породы. Буроземы в общем более плодородны, чем подзолы, в них выше содержание нитратов и других элементов минерального питания, а корни растений получают беспрепятственную возможность достигать нижних горизонтов почвы, куда питательные вещества поступают вследствие выветривания материнской породы (так же как и в результате выщелачивания).
Биомасса зрелого листопадного леса равна или больше биомассы таежного леса и богаче питательными веществами (содержание зольных элементов составляет 1,0-1,3 %, азота – 0,3 – 0,5 %). Листопадный лес, таким образом, может содержать в растительных тканях примерно в два раза больший запас питательных веществ, чем еловый лес. Содержание фосфора в листопадном лесу может быть меньше в древесине, но выше в листьях; и так как листья разлагаются быстрее, фосфор также циркулирует более интенсивно. Масса подстилки меньше, около 1-2 кг/м2, но концентрация питательных веществ в ней выше по сравнению с еловым лесом. Очевидно, что листопадный лес функционирует с более богатой экономикой элементов минерального питания, с большим запасом питательных веществ, оборачиваемых быстрее, с меньшей долей питательных веществ в растительных тканях и большей – в почве. Сообщество само способствует поддержанию высокого уровня питательных веществ в почве. Питательные вещества, выщелоченные или образующиеся при выветривании материнских пород, могут извлекаться из глубоких горизонтов почвы корнями, использоваться растениями, возвращаться в подстилку и вновь освобождаться при ее разложении на поверхности почвы. Сообщество, таким образом, «выкачивает» питательные вещества из глубины в верхние горизонты почвы.
Черноземы встречаются в условиях более сухого климата, чем тот, в котором развиваются только что описанные типы лесов. Лесные почвы подвержены воздействию процесса выщелачивания, который проявляется, когда излишек воды (при количестве осадков, превышающих эвапотранспирацию) просачивается вниз через почву. В сухом климате нет таких излишков. Вода в этих условиях имеет тенденцию, после того как она пропитает почву на некоторую глубину во время дождя, возвращаться по капиллярам, корням растений назад к поверхности, где она теряется через испарение с поверхности почвы и транспирацию растений. При этом некоторые растворимые элементы (натрий и калий) успевают переместиться вниз, менее же растворимые вещества (особенно карбонат кальция) сохраняются в почве в достаточном количестве. Поэтому почва по своей реакции является слабо щелочной, гуминовые кислоты нейтрализованы, а глинные минералы относительно стабильны. Большое количество органического вещества (8 – 10 % от массы почвы) содержится в почве благодаря отмиранию многочисленных тонких корней трав, густо пронизывающих ее, и интенсивному перемешиванию почвенного материала животными. Содержание органического вещества уменьшается с глубиной, но горизонты выщелачивания и аккумуляции не выражены столь отчетливо, как во многих лесных почвах. Тем не менее в нижнем слое почвы, переходным к материнской породе, формируются конкреции карбоната кальция, а некоторые старые почвы имеют горизонты накопления глинистых частиц. Многие обстоятельства благоприятно характеризуют черноземные почвы. Они плодородны, так как не подвержены выщелачиванию, достаточно увлажнены для обеспечения сравнительно высокой продуктивности; высокое содержание органических веществ и карбонатов кальция обусловливает их суглинистость и благоприятную зернистую структуру; глинистые и органические частицы участвуют в создании плодородия тем, что их поверхности попеременно то удерживают питательные вещества, то освобождают их, и тогда их могут использовать корни растений.
Черноземы – это прежде всего почвы, образованные как высокими, так и низкими злаками. Надземная биомасса составляет только около одной десятой или одной двадцатой от биомассы спелого леса. Масса и содержание питательных веществ в подстилке на поверхности почвы могут здесь превышать массу живых трав, кроме случаев, когда трава была выжжена. Высокий процент биомассы (45-60 %) ежегодно переходит в подстилку в противоположность лишь 1 % перехода в подстилку в спелом листопадном лесу. Несмотря на то что запас питательных веществ в тканях гораздо ниже, чем в листопадном лесу, их ежегодный возврат в почву, в подстилку может быть, напротив, выше. Содержание питательных веществ много выше на единицу массы в траве и подстилке , чем в деревьях леса, содержание азота – около 1 %, а зольных элементов 2,5-3,5 %. В составе тканей растений доля кальция ниже, чем в лесах умеренной зоны, а кремния – выше (от трети до половины). Частицы кремния, освобождающиеся при разложении подстилки, обильны в почве. Цикл питательных веществ под многолетними травами является относительно «широким», их запас в биомассе относительно меньше, чем в почве; питательные вещества сохраняются в экосистеме в большей мере функцией почвы, чем их содержанием в тканях растений.
Рыхление почвы и образование мелкокомковатой структуры в результате вспашки и боронования имеет целью удержать в почве на долгое время возможно большие количества воды, не ухудшая одновременно ее аэрации. Последнее необходимо уже хотя бы по тому, что слишком сильное обогащение почвы углекислым газом тормозит рост корней. Обработка почвы должна создавать хорошее соотношение между твердыми частицами и порами, заполненными воздухом и водой. На протяжении года изменяется не только соотношение пор, заполненных воздухом или водой в почве, но и общая скважность почвы увеличивается в засушливые периоды и сокращается в дождливые периоды. Это обстоятельство следует помнить, потому что каждая часть почвенной структуры, заселена иными организмами, так что, в зависимости от преобладающих условий, бактерии, грибы, простейшие, нематоды, клещи, ногохвостки или дождевые черви могут оказаться в благоприятном или неблагоприятном положении. Распашкой целины в тундре сначала уничтожается большая часть прежней фауны. С годами на новых окультуренных землях постепенно возникает вторичное животное население, которое в целом состоит из большего числа особей, но меньшего числа видов и включает также вредителей растений. Особенно заметно возрастает численность дождевых червей и энхитреид. И, наоборот, для пауков, многоножек, ряда жужелиц и щелкунов долгоножек, комаров, слепней, хищных мух и некоторых других видов, обитавших на первичных землях тундры, условия существования становятся невозможными.
Рассчитывается вынос биогенных веществ (фосфора, калия и азота) по уравнению:
W = V F, (8.2.1)
где W - вынос биогенных веществ, кг/год;
Р - удельное количество, вымываемых веществ из почв, для конкретной сельскохозяйственной культуры, кг/га:
F - площадь, занятая данной сельскохозяйственной культурой, га.
* ДП - дерново-подзолистые почвы, Ч - чернозем, ОП - озимая пшеница, ОР -озимая рожь.
Удельное количество вымываемого вещества из почв рассчитывается по уравнению:
Р = К Y, (8.2.2)
Где К - коэффициент выноса биогенного вещества из почв с урожаем;
Y - урожай культуры, ц/га.
Таблица 8.6.