Перспективы экологической оптимизации структуры агроэкосистем на примере колхозов Баймакского района РБ - (диплом)

Первый порядок объединяет сообщества настоящих и луговых степей. Для сообществ характерно высокое проективное покрытие и флористически богатый травостой. Видовой состав формируют Stipa pennata, St. pulcherrima, St. dasyphylla, St. tirsa, Helictotrichon schellianum, Koeleria cristata, Bromopsis inermis, Festuca pratensis, Phleum phleoides, Poa аngustifolia, Poa pratensis, Calаmagrostis epigeios, C. arundinacea, Elytrigia repens. Луговостепное разнообразие представлено исключительно большим количеством мезофитов и ксеромезофитов (Filipendula vulgaris, Galium tinctorum, Sanguisorba offiсinalis, Seseli libanotis, Anemone sylvestris и др. ).

Второй порядок Helictotricho-Stipetalia объединяет красновато-ковыльно-овсецовые континентальные настоящие и петрофитные степи. В сообществах настоящих степей доминируют Stipa pennata, Stipa zalesskii, Stipa tirsa и содоминируют Helictotrichon desertorum, Koeleria cristata, Poa angustifolia, Bromopsis inermis, Poa stepposa, Festuca valesiaca, F. pseudovina, F. rupicola, Stipa capillata, S. lessingiana и др.

Сообщества петрофитных степей формируются на каменистых субстратах с активными процессами эрозии. Во флористическом составе сообществ широко распространены виды-петрофиты (Artemisia frigida, Centaurea sibirica, Aster alpinus, Scorzonera austriaca Sedum hybridum, Tanacetum millefolium, Onosma simplicissima и др. ). Для этих сообществ характерны разреженный и низкий травяной покров, значительное снижение обилия и константности Stipa zalesskii, St. capillata, St. lessingiana и др.

    Луга

Луга Баймакского района относятся к союзу Polygonion krasсheninikovii по высокому присутствию Polygonum krasсheninikovii, Achillea vulgaris, Trifolium medium. Эти сообщества представляют остепненные луга порядка Gаlietalia veri Mirkin et Nаumova 1986, класса Molinio-Arrhenatheretea R. Tx. 1937. В луговых сообществах широко представлены виды класса (Festuсa pratensis, Achillea millefolium, Leucanthemum vulgare, Vicia cracca, Lathyrus pratensis, Phleum pratense, Trifolium pratense, Elytrigia repens, Bromopsis inermis, и класса Trifolio-Geranietea sanguinei (порядок Origаnetalia), Betonica officinalis, Origаnum vulgare, Hypericum perforatum.

    Леса

Леса сохранились главным образом в горной части Баймакского района. Основные лесообразующие породы: береза повислая (Betula pendula), береза пушистая (B. pubescens), осина (Populus tremula), сосна обыкновенная (Pinus sуlvestris), лиственница сибирская (Larix sibirica), ольха черная (Alnus glutinosa), ольха серая (A. incana), ива белая (Salix alba), тополь черный (Populus nigra). Леса Баймакского района приурочены к горным склонам, долинам рек и ручьев и болотным ландшафтам.

Вершины и склоны водораздельных хребтов, сосредоточенных в центральной и северной части района, покрыты вторичными березовыми и осиновыми лесами, пришедшими на смену богатым травяным сосново-лиственным лесам. Наиболее широко распространены леса ассоциации Calamagrostio arundianaceae-Laricetum sibiricae Schubert et al. 1979 ex. Mirkin et Solomеtch 1990, союза Lathyro-Quercion Solometch et al. 1989, порядка Quercetalia pubescentis Br. -Bl. 1931, класса Querco-Fagetea Br. -Bl. et Vlieger in Vlieger 1937. В травяном ярусе этих лесов преобладают Calamagrostis arundinacea, Brachypodium pinnatum, Rubus saxatilis, Seseli libanotis и др. (Крашенинников, Кучеровская-Рожанец, 1941; Крашенинников 1954; Schubert et al, 1979; Соломещ и др. , 1988; 1994).

В долинах рек и ручьев произрастают мезофитные широколиственные леса, в древесном ярусе которых доминируют ольха серая и черемуха. Они относятся к ассоциациям Аlnetum incanae Ludi 1921 и Humulo-Padetum Solometch in Кhaziakhmetov et al. 1989 союза Alno-Padion Knapp 1942 порядка Fagetalia Paul. 1928 класса Quereo-Fagetea.

В поймах рек Сакмара и Урал встречаются заросли ивово-тополевых лесов и кустарников с доминированием Salix alba, Populus nigra, Salix viminalis, Salix triandra. Они относятся к сообществам класса Salicetea purpureae Moor 1958. Растительность заболоченных лесных болот представлена сообществами класса Alnetea glutinosae Br. -Bl. et Tx. 1943. В сообществах заболоченных лесов в древесном ярусе доминирует Betula pubescens и Alnus glutinosa. В травяном ярусе этих сообществ доминируют осоки - Carex cespitosa, C. juncella и др. Сегетальная растительность.

Исследования сегетальной растительности Зауралья позволили выявить их классификационную принадлежность. Сообщества сегетальной растительности Баймакского района объединены в ассоциацию Lactucetum tataricae Rudakov in Mirkin et al. 1985. союза Lactucion tataricae порядка Secalietalia Br. -Bl. 1931 em J. et R. Tx. 1960 класса Secalietea Br. -Bl. 1951. Наиболее высокую представленность имеют: Sinapis arvensis, Panicum miliaceum, Chenopolium album, Thlasрi arvensis, Sonchus arvensis, Avena fatua, Laсtuca tatarica и др. Для посевов многолетных трав характерны Taraxacum officinale и Berteroa incana. Рудеральная растительность

Рудеральная растительность района исследования представлена шестью классами: Класс Artemisietea vulgaris Lohm. in R. Tx. 1947 объединяет сообщества с преобладанием высокорослых дву-, многолетних видов на богатых от сухих до умеренно влажных субстратах. Сообщества класса произрастают на пустырях, вдоль заборов, на огородных межах и старых залежах. Они приходят на смену сообществам класса Chenopоdietea и при отсутствии повторных повреждений местообитаний переходят в сообщества класса Agropyretea repentis. В сообществах этого класса наиболее широко представлены: Artemisia absinthium, Achillea millefolium, Arctium tomentosum, Carduus acanthoides, Leonurus quinquelobatus, Urtica dioica и др.

Сообщества класса Polygono-Artemisietea austriacae Mirkin, Sachapov et Solometch in Mirkin et al. 1986 формируются в местах интенсивного вытаптывания и выпаса в степной зоне низкорослыми видами: Artemisia austriaca, Atriplex tatarica, Lepidium ruderale, Polygonum aviculare. Широко распространены на пастбищах, вдоль троп, на спортивных, детских площадках и т. п. Класс Agropyretea repentis Oberd. , Th. Mьller et Gцrs in Oberd. et al. 1967 объединяет сообщества с преобладанием злаков на антропогенных и естественных местообитаниях, не подверженных частым нарушениям. Диагностические виды: Elytrigia repens, Bromopsis inermis, Convolvulus arvensis, Falcaria vulgaris и др.

Класс Bidentetea tripartiti R. Tx. , Lohm. et Prsg. in R. Tx. 1950 включaет сообщества однолетников на периодически затапливаемых, переувлажненных почвах, у воды, по берегам рек и озер. Диагностические виды: Bidens tripartita, Bidens radiata, Polygonum hydropiper, Polygonum lapathifolium.

Сообщества класса Chenopodietea Br. -Bl. 1951 em. Lohm. , J. et R. Tx. ex Matuszkiewicz 1962 распространены на интенсивно нарушаемых местообитаниях, сопровождающихся снятием, смещением или погребением верхнего слоя почвы, на промышленных отвалах, а также на богатой нитратами сильно увлажненной почве вблизи ферм, на огородах, залежах и кучках навоза. Это сообщества одно-, двулетних видов, представляющих собой первые стадии восcтановительных сукцессий. Диагностические виды: Chenopodium alba, Chenopodium glaucum, Chenopodium opulifolium, Atriplex tatarica, Amaranthus retroflexus, Polygonum lapathifolium, Urtica urens.

Класс Plantaginetea majoris R. Tx. et Prsg. in R. Tx. 1950 объединяет сообщества, формирующиеся под влиянием интенсивного вытаптывания и выпаса в условиях нормального и избыточного увлажнения. Сообщества класса встречаются вдоль дорог, троп, во дворах, на улицах населенных пунктов, на выгонах. Сообщества класса сложены видами, способными расти в экстремальных условиях вытаптывания. Диагностические виды: Polygonum aviculare, Plantago major, Poa annua. Poa pratensis, Potentilla anserina, Taraxacum officinale, Arctium tomentosum и т. п.

Основные естественные кормовые угодья Баймакского района относятся к степным сообществам класса Festuco-Brometea. На таблице 4 представлен синтаксономический анализ естествен0ных кормовых угодий района исследований.

    Таблица 4
    Синтаксономический анализ основных типов ЕКУ
    Типы пастбищ
    Синтаксономическая принадлежность
    Оносмово-типчаковый
    союз Helictotricho-Stipion класса Festuco-Brometea
    Низкотравно-типчаковый

союзы Festucion valesiaceae и Plantagini-Calamagrostion epigeii класса Festuco-Brometea

    Низкотравно-мятликовый суходольный
    союз Trifolion montani класса Molinio-Arrhenatheretea
    Низкотравно-мятликовый пойменный
    союз Trifolion montani класса Molinio-Arrhenatheretea
    Солончаки
    союз Limonion gmelinii класса Festuco-Limonietea
    Узколистно-ковыльный
    союз Festucion valesiaceae класса Festuco-Brometea

Глав 3. Содержание программы экологической оптимизации структуры агроэкосистемы При оптимизации структуры сельскозяйственных угодий хозяйств в основу положен анализ сформировавшихся критических параметров агроэкосистем и расчет тех же параметров для планируемых экосистем, которые приведены в соответствии с требованиями экологического императива. В таких оптимизированных по структуре экосистемах прекращены те негативные процессы, которые сегодня ведут к разрушению агроресурсов. В качестве критических параметров сельскохозяйственных экосистем приняты:

    А. Уровень эрозии пахотных почв;

Б. Баланс органического вещества (баланс элементов питания важен, но не в той мере, так как его легко восстановить при внедрении обоснованной системы удобрений);

    В. Пастбищные нагрузки на естественные кормовые угодья.
    3. 1. Сбор фактических данных

Сбор фактических данных производился по следующим характеристикам агроэкосистем:

а) Характеристика состояния ЕКУ. Сюда входит типология пастбищ по флористическому составу и их площадь, оценка состояния пастбищ по двухуровневой шкале (среднесбитые и сильносбитые), продуктивность различных типов по разным пастбищным периодам.

б) Характеристика поголовья скота. Сюда входят данные о структуре и количестве поголовья скота по различным хозяйствам, на какой территории они выпасаются (отмечается на карте).

в) Структура земельных угодий (экспликация) хозяйств. Сюда входят данные о площади пашни, в том числе - орошаемой и трех агрогрупп (см. гл. 4); сенокосов, в том числе - естественных, улучшенных; пастбищ, в том числе - естественных, улучшенных.

Состоянием почв в агроэкосистемах занималась отдельная группа почвоведов под руководством А. Х. Мукатанова.

    3. 2. Оптимизационная процедура

Для выполнения оптимизационных работ используется система алгоритмов, связывающих разные параметры. При составлении проекта уточнены многие константы функции агроэкосистем (вынос питательных элементов с урожаем, интенсивность эрозии при разных уклонах и под разными культурами, баланс органического вещества в почве под разными культурами, продуктивность разных типов сенокосов и емкость пастбищ по пастбищным периодам, минимальные потребности скота разных групп в пастбищном корме) и конкретные показатели хозяйств (площади угодий различных видов, поголовье скота и его структура, типы севооборотов) на основе данных литературы или исследований авторов.

Экономическая компонента в этих расчетах пока отсутствовала, так как сегодня при неустойчивости соотношения цен на горючее, технику, удобрения, пестициды, закупочные цены на продукты растениеводства и животноводства и несуразностей, которые сопровождают производство шерсти и сырья для производства кож и овчин, реализовать ее крайне сложно. Тем более, что пока нет еще и более или менее надежных экономических оценок стоимости разрушаемых ресурсов, т. е. цены смытой тонны мелкозема и гектара выбитого дочерна ковыльного пастбища. Без включения этой платы за разрушенные ресурсы экономическая оценка предлагаемых нами альтернатив может проиграть оценке сложившейся ситуации, т. к. пока еще удается поддерживать мнимую рентабельность предприятий. Однако экономические оценки, которые по-существу уже "стоят за" выполняемой нами процедурой оптимизации, вполне возможны. Данные по характеристике хозяйств в графическом варианте (с привязкой к контурам карты угодий) вводятся в компьютер, который оценивает уровень дисбаланса по каждому критическому параметру на каждом конкретном контуре угодий. После этого по программе, в которую заложено несколько альтернативных вариантов улучшения агроэкологической ситуации в режиме диалога компьютера и ЛПР (лица, принимающего решения, практически решение принимает группа специалистов), выбирается одна или несколько альтернатив для развития хозяйства.

Разработан пакет программ на языке Турбо Паскаль для ПЭВМ IBM РС. Пользователю представляется два вида расчетных данных: числовой и графический. Выделение на карте хозяйства входящих в него массивов разным цветом в зависимости от величины уровня эрозии и обеспеченности скота пастбищным кормом позволяет наглядно проиллюстрировать числовую информацию. Расчетные данные вычисляются для четырех вариантов использования пастбищ: существующего и трех перспективных, согласно схеме, представленной на рисунке 6. Материал выдается заказчикам в двух вариантах графический материал с пояснительной запиской и дискеты, которые позволяют наглядно видеть ситуацию на любом участке хозяйства в разные сезоны при различных альтернативах. Цель рекомендаций по рациональному использованию почв прекратить процесс эрозии и обеспечить поступление в почву достаточного количества органики (с навозом, соломой, остатками, на сидеральных парах с донником и т. д. ), которое остановит процесс дегумификации почв. Гумус почв - главное богатство агроэкосистемы, ее неприходящий капитал.

Суть расчетной процедуры оптимизации сводится к следующему. Все почвы делятся на три агрогруппы - I, II, III. Первая включает лучшие черноземы равнин, которые слабо подвержены эрозии , вторая - средне эродированные серые и темносерые лесные и сильно эродированные черноземы склонов, третья - слабо эродированные серые лесные и сильно эродированные горные черноземы, а также все почвы с мелким гумусовым горизонтом, пойменные почвы, использование в пашне которых нецелесообразно ввиду риска развития эрозии.

Почвы III агрогруппы выводятся из пашни и залужаются травами, для почв II агрогруппы рекомендуется щадящий режим использования, исключающий эрозию (только культуры сплошного сева и травы), почвы I группы используются для обычных зерновых севооборотов, но при этом в севооборотах доля зерновых снижается до 70% за счет увеличения доли трав и, кроме того, при освоенности в пашню на равнине более 70% почв еще 10% пашни занимается выводными полями, т. е. засевается травами для долговременного восстановления баланса органического вещества. При оптимизации поголовья скота и потенциала пастбищ определяются: - современная емкость пастбищ на основе данных о динамике нарастания зеленой массы в течение пастбищного сезона дифференцировано по разным типам пастбищ; - возможности повышения этой емкости за счет улучшения естественных кормовых угодий и за счет расширения площади

пастбищ при переводе в естественные улучшенные кормовые угодья

    СУЩЕСТВУЮЩЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАСТБИЩ
    к

урегулирование выпаса, коренное улучшение естественных пастбищ, выведение пашни третьей агрогруппы в пастбище

    к
    ПЕРВЫЙ ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ВАРИАНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
    ПАСТБИЩ
    к
    минимально допустимое использование пастбищного корма
    к
    ВТОРОЙ ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ВАРИАНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
    ПАСТБИЩ
    к
    сокращение поголовья скота на 30%
    к
    ТРЕТИЙ ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ВАРИАНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
    ПАСТБИЩ

Рисунок 6. Обобщенная блок-схема программы оптимизации структуры землепользования хозяйства (ЛПР может остановиться на любом, удовлетворяющем его варианте)

    пашни III агрогруппы;

- при уменьшении доли пастбищного корма до минимума за счет повышения доли кормов в стойлах для поголовья мясного скота.

Структура поголовья скота при этом не учитывается, т. к. все расчеты проводятся в условных головах крупного рогатого скота с соответствующими коэффициентами перевода в эти единицы овец, коров, телят, коней и т. д. Однако, в рекомендациях в зависимости от характера пастбищ содержатся пожелания хозяйствам сократить количество овец и увеличить долю коней, как менее опасных для травостоев. При определении потребностей в пастбищном или стойловом корме используются стандартные зоотехнические нормативы, которые рекомендованы в РБ.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6