прак.пр агрол
.pdf
При расчете ПВР экспозицию не учитывают. > ,
ПВР = (0 +0,98-44,2 + 0,92*26,5 + 0,73-17,2 + 0,45-12,5 t 0)/100 ПВР = 0,86
Вывод: профиль, изучаемый нами, относится к разряду достаточно пересеченных (ПВР рззен 0,86), что определяет некоторую сложность при планировании системы земледелия. Наиболее крутые участки {до 6°) , встречаются в средней части склона юго-западной экспозиции, а также в нижней части склона северо-восточной экспозиции. На это необходимо обратить внимание при разработке земледельческих мероприятий. Не рекомендуется располагать там пропашные культуры, требующих интенсивной механической обработки поче.
Лабораторная работа №4
Изучение характера перераспределения тепла и влаги рельефом
Основным источником энергии в агроландшафтах является Солнце. Солнечные лучи, падая на земную поверхность, не одинаково прогревают ее различные участки. Основным перераспределителем солнечного тепла является рельеф. В зависимости от экспозиции и крутизны склона меняется угол падения солнечных лучей, что приводит к неравномерному прогреву земной поверхности. Как правило, склоны, обращенные на юг и запад, прогреваются сильнее восточных и северных склонов.
Кроме солярной (солнечной) экспозиции, зависящей от ориентации склона по сторонам горизонта, определяют и ветровую экспозицию склонов. Различают наветренные (повернутые к ветру) и подветренные склоны. В Нечерноземной зоне южные и западные склоны, как правило являются наветренными, а северные и восточные - подветренными, Хотя наветренные склоны получают больше влаги, чем подветренные, испарение с их поверхности также происходит интенсивнее.
И.И. Кармановым (1997) предложены эмпирические формулы расчета трансформации суммы эффективных температур за счет перераспределения рельефом потока солнечных лучей (инсоляции). Эта формула учитывает характер перераспределения тепла только в дневное время, в то время как после захода солнца, распределение тепла подчиняется механизму образования инверсий, который значительно сложнее рассчитать.
Расчет поправок к сумме температур >10° (Pt) на склонах различной крутизны и экспозиции проводится по формуле:
Р.=Ш>'<о-К'уо'7)/(75-Ш),
где Xt>io - среднемногопетняя сумма температур больше 10° в плакорных условиях (условия ровных возвышенностей) (в данном случае =1900°),
у- крутизна склона в градусах,
Ш- широта местности (в данном случае - 56°),
К - коэффициент пропорциональности. Для южного склона К=+0,40, для северного К=-0,35; для западного К=+0,08, для восточного К=-0,07.
|
Расчет поправок к коэффициенту увлажнения (Ps) производится по |
|
формулам: |
Ps = г£Ку- (0,5у + 2^у)1 /100; |
|
- |
для южных склонов |
|
- |
для северных склонов |
Ps =[w_(1,3y+ 3,6Г'/)]./100; |
- для западных и восточных склонов |
Ps = [VK/ (0,3y + Vy)] /100; |
|
где Ку - коэффициент увлажнения для плакорных условий (в данном случае 0,5); у - крутизна склона в градусах.
25
Совокупное влияние солярной и ветровой экспозиций приводит к тому, что для склонов южной, восточной и западной экспозиции поправки всегда имеют отрицательное значение, а для северных склонов - положительное (Карманов, Булгаков, 1997).
Рассчитанные суммы температур и коэффициенты увлажнения заносятся в таблицу
На гипсометрическом профиле откладываются дополнительные вертикальные оси для суммы температур и коэффициентов увлажнения. Строятся графики их пространственного изменения. Студенты анализируют графики (отмечаются места с максимальными и минимальными значениями изучаемых параметров, определяются преобладающие в пределах изучаемой территории значения, объясняются причины подобного распределения характера увлажнения и прогрева территории).
Примервыполненияработы
Расчетсуммыэффективныхтемпературдляэлементарельефа№1.
Так как этот элемент рельефа имеет северо-восточную экспозицию, то для него необходимо вычислить поправки к сумме температур для восточной и северной экспозиции, а затем определить среднее арифметическое этих значений.
Коэффициент пропорциональности для северной экспозиции равен -0,35, а для восточной - -0,07. Поправка для северной экспозиции равна
(1900> (-0,35) • 2,2а?)/(75 - 56) = - (1900* 0,35- 1,72)/19 = - 60,8°. Поправка для восточной экспозиции равна
(1900* (-0,07) • 2,2°7)/(75 - 56) = - (1900-0.07- 1,72)/19 = -12,8°. Значение у0 7 находят в приложении А. Средняя поправка равна
((-60,8)+(-12,8))/2=36,8°.
Следовательно, сумма эффективных температур для элемента рельефа №1 равна 1863,2° (1900 - 36,8).
Точно так же производят расчет суммы температур для всех остальных элементов рельефа (если поправка отрицательна, ее отнимают от 1900°, а если положительна, то ее прибавляют). Данные записывают в таблицу.
26
Расчет коэффициентов увлажнения для элемента рельефа №1.
Поправка для северной экспозиции равна [0.7- (2,2- 1,3 + 3,6« 1,74)]/100 = =+0,06,
для восточной экспозиции равна [0,7* (0,3* 2,2 + 1,48)]/100 = -0,015. Средняя поправка для этого элемента рельефа равна
+0,023 (0,06 +(-0,015))/2.
Следовательно, коэффициент увлажнения для этого элемента рельефа равен 0,523 (0,5 + 0,023).
Таким же образом рассчитываются значения коэффициентов увлажнения для всех остальных элементов рельефа (если поправка отрицательна, ее отнимают от 0,5, а если положительна - ее прибавляют). Данные заносятся в таблицу.
Пример заполнения таблицы в работе №4
Итак, анализируя таблицу и график, построенный на ее основе
0,3 до 0,5 на уклон в степени 1,4 - 1,5. В настоящей работе определяется по номограмме (рис. 21).
К- почвозащитный коэффициент растительности. Растительность
испособы обработки почв оказывают очень большое влияние на смыв почвы. Так, под лесной и луговой растительностью смыв исчисляется десятками и первыми сотнями килограммов почвы с 1 га, почвозащитные свойства полевых культур значительно слабее, так как, в связи с кратковременностью цикла развития и постоянной обработкой почвы они не образуют сплошного слоя дернины и опада. Если рассматривать полевые культуры изолированно от агротехники, то их почвозащитная эффективность определяется биологическими особенностями. Так, мелкостебельные культуры, образующие сплошной покров, лучше защищают почву от смыва, чем крупностебельные растения. Многолетние культуры лучше защищают почву от смыва, чем однолетние. В целом растения, образующие обильную растительную массу, имеют более высокие почвозащитные свойства. Коэффициенты почвозащитных свойств растительности даны в приложении.
После определения модулей стока, рассчитывают баланс вещества в каждом элементе рельефа по формуле:
где U - баланс почвенной массы в конкретном элементе рельефа (если 1_Су> С*, то баланс положительный, если LCy< Cx, - баланс отрицательный); L - коэффициент пропорциональности, рассчитываемый как отношение площади вышележащего элемента рельефа к площади нижележащего
<Sy/Sx-};
Су - модуль смыва вышележащего элемента рельефа; Сх - модуль смыва элемента рельефа, для которого рассчитывается баланс вещества.
Сопоставление данных по балансу (U) и эрозионному потенциалу рельефа (Р) в каждом элементе рельефа позволяет определить его геохимический статус. Существуют следующие соотношения U и Р.
1.Р=0, U=0 - элемент рельефа, характеризующийся такими параметрами является элювиальным элементарным геохимическим ландшафтом (ЭГЛ). Для элювиального ЭГЛ характерно отсутствие механического перемещения почвенных масс. Эти ландшафты, как правило, располагаются на плоских вершинах холмов.
2.Р=О, U>0 - такой элемент рельефа является аккумулятивным ЭГЛ.
Вего пределах наблюдается только приход почвенной массы с выше лежащих позиций. Аккумулятивные ЭГЛ, как правило, располагаются в пониженных плоских равнинах.
3.Р> О, U<0 - такой элемент рельефа относится к транзитным ЭГЛ. В его пределах наблюдается интенсивная потеря вещества. Транзитные ЭГЛ располагаются, как правило, в средних частях склонов.
4.Р>0, U>0 ~ этот элемент рельефа приобретает вещества больше, чем теряет. Он является транзитно-аккумулятивным ЭГЛ. Эти ЭГЛ, как правило, занимают нижние части склонов.
29
5. РЮ, U^O - такой элемент рельефа характеризуется слабым отрицательным балансом вещества, вследствие малого эрозионного потенциала рельефа. Он может быть назван трзнзитно-элювиальным ЭГЛ. Они располагается, как правило, в верхних частях пологих склонов.
|
Примервыполненияработы |
|
Вариант №8 |
' |
. • • |
Гумус- 1,5%, |
|
|
0,1-0,001 =60% |
(пыль) |
|
0,1-1.0 = 5% (песок) Картофель, К= 0,76;
Определениесмываемостипочвы(П):
На левой шкале номограммы (рис. 20), откладывают количество пыли (60%) и от этой точки проводят горизонтальную линию до пересечения с кривой, обозначающей 5% содержания песка. Из точки пересечения горизонтальной прямой и пяти процентной кривой восстанавливают перпендикуляр до точки, расположенной между кривыми 1 и 2%% гумуса. Из этой точки проводят горизонтальную прямую до правой шкалы, по которой определяют значение П. Для нашего примера П = 2,10 т/га.
Определениеэрозионногопотенциаларельефа(Р): |
|
Уклон рельефа определяется по формуле: |
|
'/(%} = (А/Б)-100, |
. .. |
где У - уклон рельефа, %; |
|
А - разность высот в пределах элемента, измеренная по профилю, м; Б - длина склона в пределах элемента, м;
Длина склона определяется по формуле:
Б = Т-М, где Т - длина элемента, измеренная по карте (см);
М - масштаб карты (в данном случае масштаб карты А - 1см = 170 м, масштаб карты Б - 1 см = 278 м).
Параметры элементов рельефа записываются в таблицу.
Для определения А находят самую верхнюю и самую нижнюю точки элемента рельефа. Определяют их разницу по высоте.
Для определения Б по карте находят длину (в см) конкретного элемента рельефа и умножают ее на масштаб карты (в данном случае 170).
Для определения У величину А делят на величину Б и частное умножают на 100. Полученные числа округляют до целых значений.
Для определения Р величину Б откладывают на горизонтальной оси номограммы (рис.21.). Из точки горизонтальной оси восстанавливают перпендикуляр до пересечения с косой линией со значением конкретного У{%). Из точки пересечения перпендикуляра и косой линии проводят горизонтальную прямую до левой шкалы, при пересечении с которой и находят Р.
Определение модуля смыва почвы (С):
Для конкретного элемента рельефа С = 4-2,1-РОт76 Для элемента №! С = 4*2,1 «2,4-0,76 = 15,32 т/га Для элемента №Н С = 4*2,1 -г.г-О^б = 14,04 т/га Для элемента №Ш С = 4*2,1-0,55-0,76 = 3,51 т/га Для элемента №!V С = 4*2,1 -5,5-0,76 = 35,11 т/га Для элемента №V С = 4-2,1 -2,8*0,76 = 17,87 т/га Для элемента №VI С = 4-2,10,55-0,76 = 3,51 т/га
Определение баланса почвенной массы (U):
"Площади элементов рельефа определены в работе №3. Модуль смыва рассчитан выше. Для определения величины L и вывода формул баланса необходимо анализировать расположение элементов рельефа на профиле. Возвышенные элементы рельефа, занимающие крайние положения на профиле, предположительно относят к местам с потерей вещества (так как у нас нет информации о местности за пределами профиля). Расчет величины L для них не производят. Если же крайний элемент профиля не занимает возвышенных позиций то значение L для него рассчитывается, так же как и для любых других элементов путем деления площади вышележащего элемента на его площадь.
Величина L вводится потому, что площади элементов рельефа не одинаковы, а модуль смыва (С) дает представление только о потере вещества с одного гектара. Если элемент А, отдающий свое вещество элементу Б, вдвое больше его по площади, то один га площади элемента Б получит количество вещества равное удвоенному модулю смыва в элементе А (то есть 2СА). Таким образом, формула расчета баланса вещества на 1 га площади элемента Б будет иметь следующий вид: 2 С А - СБ, так как кроме приобретения вещества из элемента А, он будет терять вещество за счет эрозии. Потери с одного гектара равны модулю смыва (в данном случае = СБ)-
31
Последовательные стадии расчета баланса почвенной массы записываются в таблицу.
Исходя из расположения элементов рельефа на нашем профиле (рис. 18), получаем формулы расчета балансов вещества, записываем их в таблицу и рассчитываем конкретные значения балансов.
Вывод:
В пределах нашего профиля наблюдаются места потери и накопления почвенной массы в результате эрозионных процессов. Максимальная потеря вещества отмечена в верхней части северо-восточного и в центральных частях юго-западного склонов (в среднем 13,72 т/га), вследствие либо большой крутизны, либо значительной длины склонов. Эти элементы рельефа имеют значительный Р и резко отрицательный и..Они являются транзитными ЭГЛ. Незначительная потеря почвенной массы наблюдается в верхней части склона юго-западной экспозиции (3,51 т/га), так как этот склон характеризуется малой крутизной (1.5°), то есть этот элемент рельефа характеризуется РгО, й<0 и является транзитноэлювиальным ЭГЛ.
Места накопления вещества расположены в нижних частях склонов обоих экспозиций в долине реки Андога. Здесь накапливается в среднем 58.8 т/га почвенной массы в год. Характеризуясь Р>0, U>0, они могут быть названы транзитно-аккумулятивными ЭГЛ.
'...-- |
Лабораторная |
работа |
N96 |
Изучение процессов деградации почвенного покрова
(проводится на основе результатовработ №№ 3 и 5)
Процессы эрозии, перемещая почвенные массы в пределах агроландшафта, способствуют трансформации почвенных профилей. В результате эрозии, протекающей, как правило, в пределах сельскохозяйственных угодий, в одних местах формируются смытые почвы, а в других намытые При этом почвенный покров агроландшафта становится намного пестрее по своим свойствам, чем исходный (который был под лесом). Процесс формирования эродированных (смытых) почв, является одной из сторон деградации почвенного покрова под воздействием антропогенных (обусловленных человеком) факторов.
В данной работе проводится определение темпов деградации почвенного покрова под воздействием эрозии.
Зная баланс почвенной массы в пределах конкретного элемента рельефа, объем пришедшей или ушедшей почвы рассчитывается по формуле:
V = U/O (м3);
где V - объем пришедшей или ушедшей почвенной массы, м3; U - масса пришедшей или ушедшей почвы (баланс), т;
0 - объемный вес (плотность) почвы, т/м3.
Зная объем почвенной массы можно рассчитать толщину слоя, ежегодно сносимого или приносимого в конкретное местоположение на 1 га за счет эрозии:
AroA = V/10(MM),
где Агод - толщина слоя почвы, ежегодно смываемого или намываемого вследствие эрозионных процессов;
V - высота призмы с основанием 1 м2 при данном объеме почвенной массы.
Зная толщину почвенного слоя, смываемого или намываемого ежегодно, можно определить степень эродированности почвы, которую она достигнет через определенный промежуток времени. Для этого определяется мощность слоя почвы, смываемого или намываемого за определенный период по формуле:
А — АГОд* I ,
где А - толщина слоя почвы размытого или намытого за определенный промежуток времени; Агод - толщина слоя почвы, ежегодно смываемого или намываемого
вследствие эрозионных процессов; Т - время в годах
Зная мощность слоя почвы, смытой за определенное время, можно определить степень эродированности почвы, которую она может достичь,
32 |
33 |
|
исходя из того, что дерново-подзолистые почвы относятся к слабосмытым, если вспашкой затронута самая верхняя часть горизонта А2В, у среднесмытых почв в пахотный слой вовлечена большая часть горизонта А2В,. Сильносмытые почвы характеризуются вовлечением в пахотный горизонт верхней и средней части горизонта Вь
В местах аккумуляции почвенной массы будет происходить увеличение мощности гумусового горизонта на величину А, в результате чего образуются намытые почвы.
Для каждого элемента рельефа определяют степень эродированности почв, затем подсчитывают суммарную площадь элементов со слабоэродированными почвами, затем со среднеэродированными, а потом с сильноэродированными. Рассчитывают показатель эродированности земель по формуле:
ПЭС = (S* - 0.14S, - 0.32S2 - 0.54S3)/Sx, где ПЭС - показатель эродированности склоновых земель; Sx - общая площадь всех элементов профиля (100%);
51 - площадь элементов со елабоэродированными почвами;
52 ~ площадь элементов со среднеэродированными почвами;
53 - площадь элементов с сильноэродироваиными почвами.
Значения ПЭС изменяются от О до 1. Чем выше ПЭС, тем меньше степень эродированности земель (Методическое пособие..., 2001).
Далее рассчитывают обобщенный показатель качества рельефа (ПКР) по формуле:
ГЖР = (2'ПВР*ПЭС)/(ПВР + ПЭС), где ПКР - показатель качества релвефа; ПВР - показатель выравненное™ рельефа;
ПЭС - показатель эродированности склоновых земель.
Величина ПКР колеблется от 0 до 1. Чем выше ПКР, тем более удобны условия для земледелия (Методическое пособие..., 2001).
Примерный вывод:
Мой профиль, являясь чередованием элювиальных, транзитных и аккумулятивных ландшафтов, характеризуется неоднородностью процессов размыва и аккумуляции почвенных масс. В элювиальных ландшафтах не происходит механическая потеря вещества. Они находятся ...
Транзитно-элювиальные ландшафты, занимающие ..., характеризуются слабой потерей вещества (из них ежегодно выносится слой почвы ... мм). В транзитных ландшафтах, преобладающих на..., наблюдается значительное развитие процессов размыва почв (они теряют в год слой почвы
... мм). В аккумулятивных (транзитно-аккумулятивных) ландшафтах, расположенных в ..., наблюдается увеличение мощности гумусовых горизонтов за счет процессов намыва (ежегодно он увеличивается на ,..мм).
За контрольный период времени (...лет), некогда однородный почвенный покров на моем профиле (дерново-подзолистая почва с пахотным горизонтом = ... см, подзолистым = ... см, А2В = ...см, Вт = ...см) превратился бы в сочетание (вариацию) дерново-слабоэродированных, находящихся в .., и занимающих ...% площади профиля, дерново-
•-.
среднеэродированных, находящихся в..., и занимающих...% профиля, дерново-сильноэродированных, находящихся в..., и занимающих...% профиля и дерново-намытых почв, находящихся в .., и занимающих...% . профиля.
За ...лет в результате сельскохозяйственного использования (культура?) мой профиль перешел в категорию ...эродированных земель (ПЭС =...}. Обобщенный показатель качества рельефа (ПКР) равен...
Примервыполненияработы
Вариант №8 0=1,1 г/см3; А2 =3см; А2 В=8см; В, =40см
Для каждого элемента рельефа рассчитывается объем почвы, смываемой за 1 год с гектара, затем этот объем представляется в виде призмы с основанием 1 м2 и высотой, численно равной значению объема.
Для определения мощности слоя почвы, ежегодно сносимого (или приносимого) с 1 га площади, высота призмы, выраженная в миллиметрах, делится на 10 000.
Для определения мощности слоя почвы, снесенного (или накопленного) на 1 га площади за определенное количество лет, мощность ежегодно сносимого (или накапливаемого) слоя умножают на это количество лет.
Результаты записывают в таблицу.
Пример заполнения первой таблицы в работе №6
Исходя из предположения о неизменности мощности пахотного горизонта (22 см), можно начертить схему исходного почвенного профиля, изначально одинакового для всех элементов рельефа (предположение Для модельных условий) и поместить ее в следующую таблицу.
В эту таблицу помещают также схемы строения почвенных профилей для каждого элемента рельефа после заданного количества лет эксплуатации. Схемы рассчитывают исходя из мощности смытого или намытого слоя, предполагая при этом, что мощность пахотного горизонта
3 |
4 |
35 |
остается неизменной. Определяют степень эродированности почв и заносят их в таблицу.
Пример заполнения второй таблицы в работе №6
Подсчитывают площади, занятые почвами разной степени эродированности. Для данного примера они таковы:
S, = 33,0%; S2 = 13,0%; S3 = 39,0%
Отсюда, ПЭС - (Sx - 0,14Si - 0,32S2 - 0,54S3)/Sx, = (100 - 0,14-33,0 - 0,32*13,0 - 0,54-39,0)/100 = 0,70
Используя значение ПВР, рассчитанное в работе №3, определяем ПКР = (2-ПВР-ПЭС)/(ПВР + ПЭС) = (2-0,86-0,70)/(0,86 + 0,70) = 0,77
Вывод:
Изучаемый профиль, являясь чередованием транзитно-элювиаль- ных, транзитных и транзитио-аккумулятивных ландшафтов, характеризуется неоднородностью процессов размыва и аккумуляции почвенных масс. Транзитно-элювизльный ландшафт, находящийся в верхней части склона юго-западной экспозиции, характеризуется слабой потерей вещества (из него ежегодно выносится слой почвы 0,3 мм)..В транзитных ландшафтах, занимающих центральные части склона юго-западной экспозиции и верхнюю часть склона северо-восточной экспозиции, наблюдается значительная интенсивность процессов размыва почвенных масс (в среднем они теряют в год слой почвы 1,24 мм). В транзитно-аккумуля- тивных ландшафтах, тяготеющих к долине реки Андога, наблюдается увеличение мощности гумусовых горизонтов за счет процессов намыва (ежегодно, в среднем, они увеличивается на 5,3 мм).
За контрольный период времени (100 лет), при неизменном антропогенном воздействии, некогда однородный почвенный покров на анализируемом профиле (дерново-подзолистая почва с пахотным горизонтом равным 22 см, подзолистым равным 3 см, А2В = 8 см, В* = 40 см) превратился бы в сочетание дерново-слабоэродированных почв, находящихся в транзитно-элювиальном ЭГЛ и занимающих 33,0% площади профиля, дерново-среднеэродированных, находящихся в верхней части транзитного ЭГЛ юго-западного склона и занимающего 13,0% профиля, дерново-
сильноэродированных. находящихся в транзитном ЭГЛ северо-восточ- ного склона и в нижней части транзита юго-западного склона и занимающих 39,0 % площади профиля и дерново-намытых, находящихся в тран- зитно-аккумулятивных ЭГЛ, и занимающих 15% профиля.
За 100 лет в результате сельскохозяйственного использования (картофель) мой профиль перешел бы в категорию сильноэродированных земель (ПЭС = 0,70). Обобщенный показатель качества рельефа (ПКР) равен 0,77, что говорит о недостаточной комфортности данных агроландшафтов для производства картофеля. Эту культуру рекомендуется исключить из севооборота в пределах транзитных ЭГЛ и значительно снизить площадь его посадок в транзитно-элювиальном ландшафте. В транзитных ЭГЛ основные площади должны занимать многолетние травы В пределах транзитно-элювиального агромикроландшафта необходимо проводить почвозащитные мероприятия, препятствующие интенсивному смыву почвенного материала. Основной почвозащитный прием - минимализация обработки почв, отвальная вспашка должна применяться только под отдельные культуры в севообороте. Она должна проводиться поперек склона.
36