Коэффициент биологической утилизации азота удобрений полностью определяется его выносом с урожаем возделываемых в севообороте культур. Систематическое внесение только технического азота ведет к ускорению антиэкологического процесса дегумификации почвы. Применение органических азотных удобрений в отличие от минеральных наряду с улучшением азотного питания культурных растений способствует активизации в почве процессов гумификации, что находит отражение в структуре коэффициента биоутилизации.
Как интегральный количественный показатель, характеризующий влияние внесенных удобрений на процессы минерализации и гумификации. КNут отражает изменение как эффективного. Так и потенциального плодородия почвы. Чем выше биоутилизация на фоне оптимального сочетания процессов гумификации и мине6рализации, тем рациональнее применение азотосодержащих удобрений и меньше химическая нагрузка на окружающую среду.
Однако для объективной агроэкологической оценки эффективности применения азотосодержащих удобрений важно знать не только численное значение Кут, но и соотношение между КN усв и КN ак, что особенно существенно для установления изменений устойчивости почвы. Отношение Кусв : К ак в значительной степени отражает природу взаимосвязи между процессами минерализации и гумификации. Оптимизация этих диаметрально противоположных процессов – актуальная проблема формирования экологических систем земледелия, успешное решение которое позволяет контролировать и целенаправленно воздействовать на экологическое равновесие в почвенном балансе агроэкосистемы. Именно сбалансированность процессов минерализации и гумификации обуславливается, с одной стороны, уровень продуктивности возделываемых культур, а с другой – масштабы воспроизводства контроль за этим постоянно протекающими в почве процессами достаточно значим в экологическом отношении.
Более низкое численное значение отношений КNусв : КN ак характерно для инертного органического вещества, в частности соломы, азот который слабо усваивается культурами и большей частью закрепляется в гумусе. Противоположная картина наблюдается при заделке в почву минеральных удобрений и сидеритов, которые влияют, прежде всего, на процессы минерализации.
Варьирование численного значения рассматриваемого отношения в пределах 0,5…15 вполне приемлемо. Снижение его до значения < 0,5 соответственному уменьшению продуцирующей способности растений. Повышение же его до значений > 15 нецелесообразно по экологическим причинам, поскольку в этом случае используемый показатель отражает значительное снижение воспроизводства гумуса, что в конечном итоге неминуемо ведет к опустыниванию агроэкосистем.
Таким образом, показатель биологической утилизации азота удобрений может служить важным агроэкологическим критерием устойчивости почвенного блока, позволяющим судить и об устойчивости всей агроэкосистемы. Критерии Эуст дает возможность количественно оценить степень сбалансированности в почве диаметрально противоположных процессов – минерализации и гумификации, что исключительно важно для моделирования процессов оптимизации эффективного и потенциального плодородия. Определение оптимальных значений коэффициентов биоутилизации (КNут) и устойчивости (Эуст) вносимого азота удобрений за ротацию в севооборотах должно входить в программу агроэкологического мониторинга в длительных стационарных опытах – полигонах, заложенных в различных почвенно–климатических зонах. Следует отметить, что отношение КNусв : КN ак за ротацию севооборота можно использовать в качестве критерия влияния на экологическую устойчивость почвы и агроэкосистемы не только удобрений, но и различных агротехнических приемов.
Методика определения экологической устойчивости почвенного блока.
Эуст= КN усв/ КN ак
Где : КN усв – коэффициент усвоения растениями из удобрения;
Эуст – степень устойчивости почв блока АЭС;
КN ак – коэффициент аккумуляции азота в приросте гумуса.
Рассчитываем показатели экономической устойчивости почвенного блока:
Звено севооборота: пар – ячмень
1.Общий расход азота на создание 27 ц зерна с гектара – 27*3,6=97,2 кг.
2. Общий расход гумуса – (97,2*100):5=1944 кг/га=1,9 т/га
3. Содержание азота в соломистых остатках – 3500 кг/га биологическая масса соломы; 0,5% - содержание азота в соломе;
(3500*0,5):100=17,5 кг/га
Таким образом, в звене пар – ячмень создается отрицательный баланс азота - 97,2-17,5= -79,7 кг/га.
В целом климатические условия и почвенные условия Усольского района благоприятны для возделывания сельскохозяйственных культур.
Оценивая в целом агроклиматические условия района, несмотря на стабильную и высокую для района продуктивность сенокосов решение проблемы кормопроизводства требует дальнейшего проведения водных мелиораций и 22% культурных пастбищ: под последние использовалась и 1/3 орошаемой пашни. Площадь осушенных земель довольно велика – свыше 5 тыс. га, или 32% областного фонда. Это сенокосы с коренным улучшением.
Результаты подсчетов экологической системы земледелия показали, что данная агроэкосистема характеризуется условно стабильным (КЭСЛ1=1,92) и мало стабильным (КЭСЛ2=0,46).
Результаты подсчетов экологической системы земледелия показали, что данная агроэкосистема в результате эрозии и насыщенности севооборотов техническими культурами происходит активный расход гумуса, а значение Кэз в первом звене (пар–ячмень) - 0,58 свидетельствует о умеренной экологичности используемых систем земледелия. Баланс гумуса отрицательный (79,2). Определение основных показателей и функционирование систем позволяет исследовать происходящие в них внутренние процессы формирование первичной продукции.
4 Перспективная система мероприятий по созданию высокопродуктивных агорэкосистем
4.1 Мероприятия по повышению стабилизации агроландшафтов
Конструктирование агроэкосистем в чистом виде с соблюдением всех заданных параметров и приемов осуществимо лишь при сельскохозяйственном освоении новых территорий, что при современных масштабах вовлечение земель в аграрное производство не имеет существенного практического значения. Примером могут служить распашка земель, окультуривание осушаемых болот и других почв. В используемых же почвах реализация программы конструктирование агроэкосистем подразумевает частичную и конкурентную реконструкцию для сложившихся природно-хозяйственных единиц. Предотвращение негативных процессов, таких как эрозия, дефляция, дегумификация, подкисление, засоление, переувлажнение, загрязнение способствует повышению устойчивости и продуктивности агроэкосистемы.
На первом этапе повышение устойчивости реконструируемой агроэкосистемы осуществляют глобальный, региональный и локальный почвенный мониторинг, включающий системный контроль за физической и биологической деградацией почвы, ее загрязнением и питательным режимом, начиная от источников воздействия и реакцией отдельных ее компонентов, а также за общим состоянием окружающей среды. На втором этапе осуществляют рекультивацию нарушаемых засоленных и загрязненных почв, преобразование рельефа и другие мероприятия. Одновременно видоизменяют структуру севооборотов, системы удобрения и защиты культур от вредителей и болезней, используют более мелкие агротехнические операции.
Ограничение эрозионных процессов в реконструктивных агроэкосистемах, с достаточной эффективностью можно осуществить лишь на ландшафтно-биосферном уровне, путем создания эрозионно-устойчивых ландшафтов на основе комплексного учета показателей гидрологического режима почв, морфологии, генезиса, эрозионного рельефа, пространственно-временной изменчивости противоэрозионной стойкости почв, включение антропогенного фактора в развитие ландшафтов на разных стадиях их хозяйственного освоения. Основными гидротехническими, агротехническими, технологическими мероприятиями по созданию эрозионно-устойчивых ландшафтов является регулирование поверхностного стока, планировка поверхности, посев многолетних трав и промежуточных культур, создание контурных буферных полос, сохранение на поверхности почвы растительных остатков и оптимизация противодефляционной способности растений.
Так как в предложенном по заданию хозяйстве агроландшафт является мало стабильным, поэтому необходимо провести мероприятия по стабилизации агроэкосистем:
1. Посадку многолетних трав.
2. Посадку лесов.
3. Перевод нестабильных агроэкосистем в стабильные.
Поэтому для повышения стабилизации агроландшафтов в хозяйстве производим трансформацию земель.
Были проведены следующие преобразования: из пашни в сенокосы 500 га (из них паров 100, из кормовых 200, из зерновых 300). Также в сенокосы были переведены болота (осушение) 49 га и прочие 74 га. В пастбища были переведены прочие земли 100 га, в многолетние травы из кормовых 250 га и однолетние травы 100 га.
Трансформация земельных угодий
| Пашня | 3662 | -500 в сенокосы | Пашня после трансформации | 3162 |
| Сенокосы | 418 | + 500 из пашни +49 из болота +74 из прочих | Сенокосы | 1041 |
| Приусадебные участки | 258 | - | Приусадебные участки | 258 |
| Пастбища | 80 | +100 из прочих | Пастбища | 180 |
| Лес | 7400 | - | Лес | 7400 |
| Дороги | 29 | - | Дороги | 29 |
| Болота | 49 | -49 в сенокосы | Болота | 0 |
| Прочие | 174 | -100 в пастбища -74 в сенокосы | Прочие | 0 |
Нестабильные элементы: Стабильные элементы: