Курсовая с практикой на тему Экологические основы повышения продуктивности и устойчивости агроэкосистем, нарушенных антропогенным воздействием.

Содержание:

Введение. 2

1.
Теоретическая часть. 5

2.
Расчетная часть. 23

Заключение. 26

Список использованной литературы   27

Введение:

Земная поверхность представлена
огромным разнообразием естественных и преобразованных (антропогенных)
экосистем. Общим свойством для каждой из них является автотрофность в
результате фотосинтеза под действием однонаправленного потока энергии Солнца,
проходящего через вещества и живые организмы как естественных, так и измененных
экосистем.

Для растения составляющие
суммарного потока энергии Солнца имеют существенное значение: благодаря
пространственно-временным изменениям они влияют на ход физиологических
процессов и др.

Для всех растительных объектов
аккумуляция энергии сопровождается формированием или накоплением биомассы,
которая служит структурным материалом для образования органов растений и
энергетическим материалом для биосинтеза, обеспечивающего существование не
только отдельного растения, но и всей сложнейшей биологической структуры.

Рост и развитие растений как
органообразовательный процесс и процесс продуцирования биомассы начинаются
после формирования оптико-фотосинтетической системы листа и дальнейшего
осуществления реакций фотосинтеза. Это единственный процесс на Земле, в ходе
которого накопление и превращение энергии простых неорганических веществ в
энергию химических связей органических веществ обеспечиваются поглощением
энергии естественного источника, лучистой энергии Солнца.

Наивысшая продуктивность
агроэкосистемы (как и экосистемы), т. е. максимальное накопление биомассы в
виде различных вегетативных и репродуктивных органов возделываемых видов
растений, определяется адаптированностью оптического аппарата к солнечной
энергии. Один из признаков такой адаптированности — максимальное
аккумулирование энергии, т. е. биомассы, растением за единицу времени. При
условии нелимитированности других экологических факторов, обеспечивающих
процесс фотосинтеза, за счет поглощенной энергии света образуется 95…97 %
органических соединений, представленных растительной биомассой. При этом,
разумеется, часть энергии расходуется на дыхание.

Для максимального использования
поступающей энергии у экосистем эволюционно сформировался ряд адаптивных
свойств (например, разнообразие видового состава). По аналогии должны
создаваться и агроэкосистемы, поскольку последние имеют ту же первооснову
производства биологической продукции. В этом отношении интересно вспомнить, что
земледельцам народности майя удалось вывести высокоурожайные сорта кукурузы,
бобовых, тыквы, а ручная техника обработки небольшого лесного участка и
сочетание на одном поле посевов нескольких культур (кукурузы и фасоли)
позволяли долгое время сохранять его плодородие и не требовали частой смены
участков.

Создание высокопродуктивных
сочетаний сельскохозяйственных культур — один из реальных и действенных путей
повышения продуктивности и эффективности затрат в агроэкосистемах. Смешанные и
совместные посевы можно использовать в агроэкосистемах при высоком уровне
механизации работ. Сельскохозяйственные культуры высевают чередующимися
полосами или рядами, а также подсевают в междурядья зерновых. В районах с
умеренным климатом используют различные комбинации культур: горох и сою с овсом
и кукурузой, сою и фасоль с кукурузой, сою с пшеницей, горох с подсолнечником,
рапс с кукурузой. При оптимальном подборе злаковых и бобовых компонентов
существенно повышаются продуктивность посевов, выход белка, причем не только за
счет зерна бобовых, но и за счет повышения содержания белка в зерне злаковых,
которые используют азот, фиксируемый бобовой культурой.

Многочисленными исследованиями
отечественных и зарубежных ученых конкретизированы оптические свойства почти
1500 видов растений (мезофитов, ксерофитов, гигрофитов и суккулентов
травянистых, кустарниковых и древесных форм) и получена средняя спектральная
кривая поглощения лучистой энергии. Согласно установленному распределению,
наименьшее поглощение лучистой энергии «средним» листом (до 20 %) наблюдается в
диапазоне длины волн 0,75… 1,30 мкм, а наибольшее (70 % и более) —в
диапазонах 0,30…0,70; 1,80…2,10 и 2,23…2,50 мкм. Энергетический баланс
экосистем, меняющийся в зависимости от климатической зоны, объективно
обусловливает формирование у экосистем приспособленности к «оптимальному»
поглощению лучистой энергии, возможному в конкретных условиях. Адаптированность
энергетического баланса экосистемы, соответствующая энергозатратам на
теплообмен и транспирацию, повсеместно определяет продукционную эффективность
как естественных, так и искусственных ценотических образований.

Заключение:

Выбросы от свиноферм характерны не только своим тошнотворным запахом,
но и высоким содержанием аммиака, сероводорода, аллергенов, промышленной пыли и
золы, а так же летучими органическими соединениями.

Исследователи отмечают, что это не может не отразиться на здоровье
людей. Уже отмечено повышение кровяного давления у тех, кто живет по соседству
с фермами.

В первую очередь, свинофермы известны огромными количествами
производимого навоза. Мы уже писали о негативном влиянии навоза, и
содержащегося в нем метана на атмосферу, а так же связанным с этим усугублением
парникового эффекта. Но непомерные объемы навоза так же чреваты для здоровья
человека. Эти отходы, содержащие множество опасных бактерий, используются в
качестве удобрений, несмотря на риск загрязнения воды, почвы и воздуха. Навоз —
это одна проблема. Другая проблема — запах. Недавнее исследование показало, что
в настоящее время на планете живет больше свиней, нежели людей. В том же
исследовании было показано негативное влияние зловония на самочувствие людей.
Ученые обнаружили прямую зависимость кровяного давления людей от силы запаха и
содержания сероводорода в воздухе. Кроме повышенного давления, люди могут
страдать от перепадов настроения, беспокойства и депрессии.

Во-первых, повышение давления отмечалось незначительное, а
психологические проблемы тяжело связать только с последствиями выбросов от
свиноферм. Во-вторых, проводимые ранее исследования, например, о влиянии
выбросов на развитие аллергии и астмы, не дали результата. Сегодня ученые
проводят дальнейшие исследования и внимательно наблюдают за самочувствием
людей.

Фрагмент текста работы:

1. Теоретическая часть Агроэкосистемы. Общие понятия

Расширение масштабов
сельскохозяйственного производства, изменение его структуры, совершенствование
и усложнение технологии как земледелия, так и животноводства сменили стереотип
сельского хозяйства как естественно-природного процесса на антропогенный
(особенно явно проявляющийся в растениеводстве закрытых грунтов). Однако в
целом для планеты развитие сельского хозяйства в ближайшей перспективе так и
будет определяться наличием природного базиса.

Для оценки сельскохозяйственной
значимости природного базиса на основе определения природно-ресурсного
потенциала в настоящее время используется ресурсный (географический) подход,
так как сложно даже для небольшой территории в идентичных единицах представить
все природное богатство с учетом его количественных и качественных
характеристик.

Потенциал природно-ресурсный
(ПРП) — это способность природных систем без ущерба для себя отдавать
необходимую человечеству продукцию или производить полезную для него работу в
рамках хозяйства данного исторического типа. Природноресурсный потенциал как
часть природных ресурсов может быть реально вовлечен в хозяйственную
деятельность при данных технических и социально-экономических возможностях
общества с условием сохранения среды жизни человечества.

Природно-ресурсный потенциал
сельскохозяйственного производства представляет собой совокупность природных
ресурсов, условий, явлений и процессов, которая является территориальной и
ресурсной базой для развития сельского хозяйства.

Территориальной базой
современного сельскохозяйственного производства в преобладающей степени
остаются земельнопочвенные ресурсы. Земельно-ресурсный потенциал — это одна из
составляющих ПРП, характеризующаяся способностью земельных площадей давать
определенную земледельческую продукцию, используемую человеком как
продовольственные, кормовые, технические, сырьевые, лекарственно-сырьевые
ресурсы. Это не единственный, но преобладающий способ (сравни аквакультура,
марикультура), основанный на биологической продуктивности, реализуемой через
включение земельно-почвенного потенциала в сельскохозяйственный оборот
(использование).

Земельные ресурсы планеты
составляют 12,9 млрд.га, или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения
в составе сельскохозяйственных угодий мира занимают около 1,5 млрд, га (10%), сенокосы
и пастбища имеют площадь 3,74 млрд, га (25%). Для сельскохозяйственного
использования главным свойством земельных ресурсов является наличие почвенного
покрова. Как важнейшее природное образование, он представляет основной источник
получения продовольственных ресурсов (95-97% продовольственных ресурсов
населения планеты). Различными исследователями общая площадь пахотнопригодных
земель планеты оценивается от 2,5 до 3,2 млрд. га.

Земельный фонд планеты — площадь
суши земного шара, доступная для хозяйственного использования. Общая площадь
суши на Земном шаре составляет 149 млн. км2, но из них 14 млн. км2 занято
ледниками. Таким образом, при современном уровне техники человечеству для
хозяйственного использования доступны 134 млн. км2 (13,4 млрд. га). Однако из
них тундровые и лесотундровые территории составляют 17 млн. км2, общая площадь
пустынь примерно равна 15-20 млн. км2 (11 — 14%). По данным ФАО, распахано и
обрабатывается около 1,5 млрд, га, т.е. 10,8% потенциально пригодной к
использованию суши. Луга и пастбища занимают почти 3 млрд, га (22,3%).

По мнению экспертов ООН, к 2000
году для сельскохозяйственного производства может быть потеряно до 650 — 700
млн. га земель, они предполагают, что, используя новейшую технику и технологию
в земледелии, человечество может ввести в активный сельскохозяйственный оборот
приблизительно такое же количество земель, какое обрабатывается в настоящее
время, доведя распаханность суши до 20 — 25%. Один из источников расширения
площадей сельскохозяйственных угодий — леса, под которыми занято 4 млрд. га.

Распаханность земель по странам и
континентам крайне неодинакова. Например, в Бразилии она составляет 1,1%, в
Австралии — 1,2, Африке — 9, Индии — 30,1, Европе — 31, на острове Ява
(Индонезия) -70%. Дальнейшее освоение земель для нужд сельского хозяйства
диктуется, прежде всего, необходимостью обеспечения быстрорастущего
народонаселения Земли продуктами питания, а также потерями части используемых в
сельскохозяйственном производстве угодий (опустынивание, деградация почв,
занятие сельскохозяйственных земель под огороды и другие населенные пункты, под
промышленные предприятия, водохранилища и др.). Однако предназначаемые под
распашку и освоение земли, как правило, малопригодны для сельского хозяйства.
Для их окультуривания требуются большие материальные затраты, сложные
мелиоративные работы. Освоение новых земель, особенно за счет сведения лесов,
сопряжено с нарушениями экологических систем, изменениями воднопочвенного
режима, а в ряде случаев с трудностями природно-климатического и
технико-экономического характера, поэтому ученые считают, что наиболее
целесообразно направлять усилия не на освоение новых земель, а на повышение
продуктивности и предотвращение потерь в сельском хозяйстве на ныне
используемых угодьях.

Пригодность земельных ресурсов
для использования под пашню определяется характером рельефа, качеством почв,
климатическими условиями. Главным ограничивающим условием можно назвать уклоны
поверхности почвы. Хотя некоторые плантационные культуры (чай) возделываются на
крутых склонах (до 20°), все основные массивы пахотных земель планеты
приурочены к равнинам и плато. В целом площадь равнинных земель, пригодных для
обработки, составляет около 40% площади суши планеты. Однако это теоретически
возможная площадь, практически распахать эти земли нет возможности и смысла,
так как часть из них занята вечной мерзлотой, с крайне недостаточными
термическими ресурсами. А наиболее благоприятная площадь должна оставаться под
лесами — основным регулятором круговорота влаги и биофильных элементов.

При характеристике
почвенно-земельных ресурсов учитывается ряд их природных свойств. При
сельскохозяйственном освоении территории особенно важна оценка качества почв,
их плодородия в сочетании с биоклиматическим потенциалом.

В расчете на душу населения в
начале 70-х годов XX века пахотные земли, луга и пастбища составляли около 1
га. Однако эта средняя величина неуклонно снижалась в связи с ростом
народонаселения планеты и выбытием части угодий из сельскохозяйственного
оборота. Ежегодные потери составляли от 5 до 7 млн. га угодий различного вида,
особенно нежелательны эти процессы в отношении пашни. Пятнадцать лет назад
душевая обеспеченность пашней населения Земли достигала 0,5 га; в настоящее
время этот показатель снизился и не достигает 0,3 га в среднем на жителя
планеты. Отмечается уровень удельной пашни на человека от очень низкого (Япония
— 0,04 га) до высокого (Канада — 1,4 га).

Для России обеспеченность пашней
достигает 0,8 га на человека. Земельный фонд Российской Федерации на начало 1993
года составлял 1709,6 млн. га. Он включает следующие составляющие:

— земли сельскохозяйственных
предприятий и граждан — 651 млн. га (38,1%);

— земли населенных пунктов — 6,2
млн. га (0,4%);

— земли промышленности,
транспорта, связи — 17,7 млн.га (1,0%);

— земли лесного фонда — 878,1
млн. га (51,4%);

— земли водного фонда — 18,1 млн.
га (1,0%);

— земли природно-заповедного
фонда — 20,7 млн. га (1.2%);

— Земли запаса — 117,8 млн. га
(6,9%).

В динамике земельных ресурсов как
потенциала сельскохозяйственного производства явно выражена тенденция
сокращения количественных параметров, также ухудшения качественных
характеристик. Так, за последние четверть века площадь сельскохозяйственных
угодий сократилась на 12,4 млн. га, в том числе пашня потеряла 2,3 млн. га
плодородных площадей. Причинами уменьшения площади сельскохозяйственных угодий
являются отвод земель под застройку городов, поселков, промышленных объектов, а
также нарушение и деградация почвенного покрова.

Площади земель, нарушенных в
результате добычи полезных ископаемых, проведения строительных и
геологоразведочных работ исчисляются миллионами гектаров, в 1991 году они
составляли 1,1 млн. га и более 50% этой площади ранее занимали
сельскохозяйственные угодья.

Высокий уровень потенциала
почвенно-земельных ресурсов России определяет площадь и состояние черноземов,
их фонд достигает 120 млн. га, здесь размещено более половины пашни и
производится почти 80% земледельческой продукции, хотя это всего 7% общей
площади. Однако год от года возрастают площади эродированных черноземов, в
последние два десятилетия эти площади расширялись на 250-300 тыс. га ежегодно,
до 25-30 тыс. га черноземов теряются в результате развития оврагов. В итоге на
многих расчлененных территориях с черноземными почвами более 50% распаханных
земель эродированы.

Процессы ухудшения качественного
состояния почв характерны для всего сельскохозяйственного массива России:
площадь эрозионноопасных и подверженных эрозии сельскохозяйственных угодий
составляет 124 млн. га, из них 87,3 млн. га пашни. Общая площадь оврагов
превысила 2,4 млн. га, 26,2 млн. га пашни расположено на смытых почвах, 2,1
млн. га подвержено совместному действию ветровой и водной эрозии, 7,9 млн. га
дефлировано, всего дефляционно-опасными являются 44 млн. га.

Картину резкого падения
потенциала почвенно-земельных ресурсов дополняет и деградация пастбищных
земель, которая происходит как в тундровой зоне, так и в южных районах.
Ненормированный выпас и перегрузка оленьих пастбищ скотом, нарушения почвенного
и растительного покрова при освоении месторождений полезных ископаемых Севера,
неконтролируемый бездорожный проезд автотранспорта за 1965-1990 гг. сократили
площадь оленьих пастбищ на 20,2 млн. га. В Астраханской области площадь
деградированных пастбищ составляет 1,3 млн. га, из них 250 тыс. га подвижных
песков. В Калмыкии более 4,9 млн. га подвержено опустыниванию, в стадии очень
сильного опустынивания находится 1,8 млн. га. Значительное снижение
природно-ресурсного потенциала сельскохозяйственного производства происходит в
результате снижения продуктивности почв на больших площадях из-за уменьшения
содержания гумуса. За последние 20 лет запасы гумуса сократились на 30%,
ежегодные его потери в целом по Российской Федерации составляют астрономическую
цифру: 81,4 млн.т = 81.400.000.000 кг в год.

Данные агрохимических
исследований свидетельствуют о катастрофичности динамики этих процессов:
гумусированность черноземов центральных черноземных областей за последнее
столетие снизилась почти вдвое — от 14 до 7%.

Формирование устойчивых агроэкосистем

Рассматривая предпосылки
формирования устойчивых агроэкосистем необходимо основываться на
ландшафтнокологическом подходе, который предполагает изучение природных явлений
и процессов и инвентаризацию их ресурсного потенциала; оценку природных систем
применительно к возможным видам использования; прогнозирование вероятных
изменений природных комплексов в результате их использования; разработку
подходов к управлению процессами изменения природных комплексов из-за
антропогенного воздействия, определение путей и способов их регулирования;
обоснование и разработку рекомендаций по оптимизации агроландшафтов.

Природные системы (экосистемы)
характеризуются рядом свойств, определяющих их (систем) отношение к внешним
воздействиям. Это — целостность, устойчивость, эластичность, инерция, емкость,
допустимые пределы изменений.

Под целостностью понимается
внутреннее единство экосистем, обусловленное тесными взаимосвязями между
составляющими их компонентами.