4.2. Оценка биоэнергетического потенциала и экологической емкости территории агроландшафта

Сельскохозяйственный ландшафт является одним из видов техногенного ландшафта, в котором при преобладающем значении техногенной миграции продолжает существовать биологический круговорот элементов и его роль иногда достаточно велика.

К сельскохозяйственным ландшафтам относятся земельные участки, используемые в животноводстве (различные помещения и окружающая их территория, выгоны, пастбища, зоны утилизации отходов и т.д.) и растениеводстве (сады, виноградники, поля и т.д.).

Под экологической емкостью агроландшафта (Протасов В.Ф., Матвеев А.С.,2001) понимается способность агроландшафта принять и трансформировать определенное количество вещества и энергии при устойчивом его функционировании в заданном режиме.

Эта энергия накапливается в виде массы органического вещества в течение года (вегетационного периода) – ежегодный прирост; в многолетних частях растений (древесина, корни, корневища), в органическом веществе (гумусе) почвы, в энергии минеральных элементов питания и выражается в гигаджоулях.

Экологическая емкость территории агроландшафта (Э) равна:

Э=БЭПТ + Е,

где Е-энергия минеральных элементов питания (подвижных форм) в слое почвы 0-30 см;

БЭПТ – биоэнергетический потенциал территории (часть энергии, заключенная в фитомассе и органическом веществе почвы).

Оценка биоэнергетического потенциала территории позволит определить ее ресурсное состояние, сравнить экологическую емкость и пространственную изменчивость, выявить сходные категории земель, их группировки, проводить ресурсно-экологическое районирование и, что самое главное, определять структуру угодий (пашня, лес, луг, водные источники) агроландшафта . поскольку он включает различные средопреобразующие компоненты, в том числе и разные типы растительности, то в основном от их соотношения и зависит производительность ландшафта (В.М.Володин, 1997).

ДОННИК

Сухого вещества 20 %, то есть 25 т/га*0,20=5т/га

Т.к. вся масса донника запахивается, то побочной продукции нет, вся продукция является основной.

Определение растительных остатков

а) поверхностных остатков:0,1*50+10=15 (ц/га), т.е. 1,5 т/га

б) корней:1,0*50+15=65 (ц/га), т.е. 6,5 т/га

І.Энергосодержание надземной фитомассы

Эф=Зф*Qф,

где Эф- энергия фитомассы, ГДж/га,

Зф – запас фитомассы, т/га,

Qф – энергосодержание фитомассы, ГДж/т

Эф=(5,0+1,5)*17,18=111,67 (ГДж/га)

Энергосодержание подземной фитомассы

Эф=6,5*16,17=105,11 (ГДж/га)

Энергосодержаниенадземной и подземной фитомассы

Эф=111,67+105,11=216,78 (ГДж/га)

ІІ.Энергосодержание органического вещества почв (ОВП)

ОВП=Зг±ΔЗг,

где Зг – запас гумуса,

±ΔЗг – ежегодное приращение (или убыль) гумуса

Запасы гумуса: Зг=Г*V*30,

где Г – содержание гумуса в почве, %,

V– объемный вес почвы, г/куб.см.,

30 – пахотный слой почвы, см.

Зг=8,6*1,35*30=348,3 (т/га)

Запасы энергии органического вещества почвы:

Еовпз=Зг*Qг,

где Qг – энергосодержание гумуса.

Еовпз=348,3 т/га*23,045 ГДж/т=8026,57 ГДж/га

Прирост или убыль энергии органического вещества за вегетационный период (год): ±ΔЕп=[(Зф*Кг)+(Зк*Кг)]*Qг – Зг*Км*Qг,

где ±ΔЕп – прирост или убыль энергии органического вещества почв,ГДж/га,

Зф – количество пожнивных остатков, т/га,

Зк – количество корневых остатков во всех ценозах,

Кг – коэффициент гумификации растительных остатков,

Км – коэффициент минерализации гумуса под данной культурой,

Зг – запас гумуса в почве под данным видом фитоценоза, т/га,

Qг – энергосрдержание гумуса.

Епочвы=Еовпз+Еовпп

±ΔЕп=[(1,5*0,3)+(6,5*0,3)]*23,045-348,3*0,0040*23,045=55,31-32,11=23,2 (ГДж/га)

Епочвы=8026,57+23,2=8049,77 (ГДж/га)

ІІІ.Энергия элементов минерального питания (подвижные формы)

включают запас энергии (Еэмп) и прирост или убыль ее (±ΔЕэмп) на единицу площади.

Запасы подвижных питательных форм веществ в пахотном слое почвы (кг/га):

Зэмп=WPK*V*30,

где WPK– содержание элементов питания в пахотном слое, мг/100 г почвы,

V– объемный вес почвы, г/куб.см.,

30 – глубина пахотного слоя, см.

Зэмп(P) = 15.3*1.35*30 = 619.65 (кг/га)

Зэмп(K) = 15,2*1,35*30 = 615,60 (кг/га)

Содержание общего азота:

Nобщ = (Г*25)*А / 100, т/га,

где Г – содержание гумуса в почве, %,

А – содержание азота в гумусе, %,

30 – глубина пахотного слоя, см.

Nобщ = 8,6*30*5/100 = 12,9 (т/га)

Количество легкогидролизуемого азота (5% от общего) :

12,9*0,05 = 0,645 (т/га) или 645 кг/га

Запасы энергии элементов питания :

Еэмп = (N*QN+P*QP+K*QK) / 1000 , ГДж/га,

где Еэмп – энергия элементов минерального питания в пахотном слое почвы (подвижные формы),

NPK– количествоN,P,Kв пахотном слое почвы, кг/га,

QN– энергетический эквивалент азота – 86,8 МДж/кг д.в.

QP– энергетический эквивалент фосфора – 12,6 МДж/га д.в.

QK– энергетический эквивалент калия – 8,3 МДж/кг д.в.

Еэмп = (645*86,8+619,65*12,6+615,6*8,3) / 1000 = 68,9 (ГДж/га)

Прирост (или убыль) запасов элементов минерального питания на единицу площади:

Баланс питательных элементов

NPK	Приход NPK (кг/га)					Вынос NPK (кг/га)			Баланс (кг/га)
	с удобрен.	с осадками	с семенами	азотфиксац.	всего	с урожаем	потери с пов.стоком	всего
N	-	4,6	-	100	104.6	110,0	-	110,0	-5,4
P	-	0,2	-	-	0,2	27,5	5,5	33,0	-32,8
K	-	7,5	-	-	7,5	131,25	39,4	170,65	-163,15

Вынос с урожаем.

Урожайность 25 т/га.

N. 4,4 кг/т*25т/га = 110 кг/га

Р. 1,1 кг/т*25т/га = 27,5 кг/га

К. 5,25 кг/т*25т/га = 131,25 кг/га

Потери с поверхностным стоком.

Wi=Ri*αi*η

где Wi– масса естественных потерьi-гоNPK, кг

Ri– массаNPK, вынесенного с урожаем сельскохозяйственных культур,кг

αi– коэффициент естественных потерь

η – коэффициент перехода от среднего по водности периода к расчетному.

Для упрощения опустим коэффициент η.

N:W= 110*0 = 0 (кг/га)

Р: W= 27,5*0,2 =5,5 (кг/га)

К: W= 131,25*0,3 = 39,4 (кг/га)

Значение баланса подставим в формулу :

±ΔЕэмп = [(-5,4)*86,8 + (-32,8)*12,6 + (-163,15)*8,3] / 1000 = -2,2 (ГДж/га)

Общая энергия элементов минерального питания:

Е = Еэмп + ΔЕэмп

Е = 68,9 – 2,2 = 66,7 (ГДж/га)

Итак, экологическая емкость территории агроландшафта: Э = І+ІІ+ІІІ

Э = 216,78+8049,77+66,7 = 8333,25 (ГДж/га)

БЭПТ = 216,78 + 8049,77 = 8266,55 (ГДж/га)