Геохимия агроландшафтов

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Геохимия агроландшафтов

Содержание

2. Земледельческие площади (включая села и фермы) занимают около 12% суши, еще около 25% используется под пастбища.
3. Главное назначение агроландшафта — производить максимум сельскохозяйственной продукции — вступает в противоречие с использованием средств химизации,
4. Для возмещения выноса химических элементов с урожаем, повышения продуктивности агроландшафтов, борьбы с сорняками, вредными насекомыми и
5. Они делятся на две группы: стандартизованные, или традиционные - азотные, фосфорные, калийные, комплексные, микроудобрения, в которых
6. С азотными удобрениями вносится примерно 15 — 20% общего поступления азота в наземные агроландшафты. В СССР
7. Распределение средней годовой интенсивности выпадения нитратного азота, т. азота в год
8. Загрязнение агроландшафтов связано и с применением фосфорных удобрений. Среди стандартизованных удобрений они содержат наиболее широкий спектр
9. Процесс эвтрофикации и его экологические последствия.
10. В Западной Европе, США и других странах с интенсивным сельским хозяйством среди тяжелых металлов основным загрязнителем
11. Тяжелые металлы, поступающие в агроландшафты с нестандартизованными удобрениями, включаются в местные миграционные циклы и частично выносятся
12. К этому типу агротехногенеза относятся оросительные и осушительные мелиорации, в результате которых формируется новая радиальная и
13. Другое негативное следствие орошения — засоление грунтовых и поверхностных вод минерализованными (от 2 до 20 г/л)
14. В ландшафтах с избыточным увлажнением необходимы осушительные мелиорации. При этом изменяются главным образом окислительно-восстановительные условия заболоченных
15. Агроландшафты составляют особый отряд техногенных ландшафтов, важнейшей геохимической характеристикой которого, как и в большинстве природных ландшафтов,
16. Типы агроландшафтов. Каждая группа состоит из нескольких типов. В 1-й группе — это агроландшафты на месте
17. Зонально-провинциальные природные факторы определяют также фоновые содержания многих элементов. Так, в целом для гумидных агроландшафтов характерны
18. Отделы агроландшафтов. В пределах типов биологический круговорот агроландшафтов больше зависит от использования земель. Пашни, сады, огороды,
19. Антропогенное воздействие можно оценивать в баллах по соотношению доз минеральных удобрений, уровней загрязнения почв нестандартизованными удобрениями
20. Классы агроландшафтов. Как и для естественных ландшафтов, этот таксон выделяется по типоморфным элементам водной миграции, в
22. Скачать презентацию

Слайд 2

Земледельческие площади (включая села и фермы) занимают около 12% суши, еще

около 25% используется под пастбища. Наиболее освоены умеренный (26%), субэкваториальный и субтропический (17 — 18%) пояса. Относительная площадь агроландшафтов и степень изменения природной среды максимальны в Европе (32%) и Азии (21%).

Агроландшафты (Агротехногенез)

Слайд 3

Главное назначение агроландшафта — производить максимум сельскохозяйственной продукции — вступает

в противоречие с использованием средств химизации, приводящих к загрязнению среды, нередко превышающему допустимые экологические нормы. С ростом распаханности растет и загрязнение земель минеральными удобрениями, пестицидами и другими средствами химизации, особенно в развивающихся странах.

Слайд 4

Для возмещения выноса химических элементов с урожаем, повышения продуктивности агроландшафтов, борьбы

с сорняками, вредными насекомыми и микроорганизмами применяются минеральные и органические удобрения, пестициды и др. агрохимические средства.

Химизация сельского хозяйства

Слайд 5

Они делятся на две группы: стандартизованные, или традиционные - азотные, фосфорные, калийные,

комплексные, микроудобрения, в которых содержание элементов питания растений регламентируется ГОСТами, и нестандартизованные удобрения - осадки сточных вод (ОСВ), коммунальные твердые бытовые отходы (КТБО), загрязненные речные воды (ЗРВ) и т.д. без стандартизации элементов питания.
Существенно, что во всех видах удобрений не нормировано содержание большинства микроэлементов, в том числе приоритетных загрязнителей.

Минеральные удобрения

Слайд 6

С азотными удобрениями вносится примерно 15 — 20% общего поступления азота

в наземные агроландшафты. В СССР в 70 — 80-х годах эта доля достигла 25 — 35%. В агроландшафтах, удаленных от индустриальных источников, эти удобрения становятся основной причиной загрязнения окружающей среды соединениями азота. По В.Н. Башкину, в каскадных ландшафтно-геохимических системах бассейнов малых рек центра Русской равнины с азотными удобрениями поставляется до 50 — 70% от общего баланса азота. В районах интенсивного земледелия, например в Западной и Центральной Европе, эта доля увеличивается до 70 — 80%.
Вынос азота с сельскохозяйственной продукцией существенно колеблется. В Западной и Центральной Европе с урожаем удаляется 50 — 60% внесенного азота. На Русской равнине с продуктами растениеводства и животноводства отчуждается лишь 15 — 25% азота. Как и в естественных ландшафтах, с денитрификацией удаляется 20 — 25% азота. С боковым стоком из каскадных систем выносится еще 15 — 30% азота.

Слайд 7

Распределение средней годовой интенсивности выпадения нитратного азота, т. азота в год

Слайд 8

Загрязнение агроландшафтов связано и с применением фосфорных удобрений. Среди стандартизованных удобрений

они содержат наиболее широкий спектр концентрирующихся химических элементов(Cd, Cu, РЬ, Sr, F). Хотя с удобрениями вносится менее 5% природного запаса Р в почвах, но он легко усвояем (в отличие от почв). Это обеспечивает необходимый прирост урожая и одновременно ведет к загрязнению агроландшафтов.
Доля микроэлементов, поступающих с удобрениями, еще меньше. Обычно ниже и степень их усвояемости растениями. Такое поглощение этих элементов имеет как положительное (слабое загрязнение растений), так и отрицательное (загрязнение ландшафта) значение.

Слайд 9

Процесс эвтрофикации и его экологические последствия.

Слайд 10

В Западной Европе, США и других странах с интенсивным сельским хозяйством

среди тяжелых металлов основным загрязнителем является Cd, поступающий из атмосферы, вод и с фосфорными удобрениями. Несмотря на уменьшение воздушной и водной эмиссии Cd от других техногенных источников, рост количества вносимых фосфорных удобрений увеличивает загрязнение почв кадмием.
Главным источником поступления тяжелых металлов в агроландшафты являются нестандартизированные удобрения. Они используются, как правило, на локальных участках вокруг крупных промышленных центров, но высокие уровни многих тяжелых металлов в этих удобрениях создают наибольшую экологическую опасность.

Загрязнение тяжелыми металлами в агроландшафтах

Слайд 11

Тяжелые металлы, поступающие в агроландшафты с нестандартизованными удобрениями, включаются в местные

миграционные циклы и частично выносятся за его пределы. Длительное использование стоков при орошении повышает в почвах содержание Zn, Сu, Ni, Cr, Cd. Для зерновых культур особую опасность представляют Zn, Сu, Ni и Cd. Почти повсеместная загрязненность сточных вод и донных осадков серебром и оловом требует включения этих элементов в число контролируемых.

Слайд 12

К этому типу агротехногенеза относятся оросительные и осушительные мелиорации, в результате

которых формируется новая радиальная и латеральная геохимическая структура агроландшафтов.
Орошение. Это один из мощных видов антропогенного воздействия, ведущий не только к дополнительному увлажнению, но и глубокой геохимической трансформации ландшафтов. При оптимальных природных предпосылках и нормах орошения улучшаются водный и тепловой режим почв, усиливается их микробиологическая активность, выщелачивание легкорастворимых солей уменьшает засоление почв, повышается биологическая продуктивность агроландшафта.
Основное и широко-распространенное негативное геохимическое следствие орошения - поднятие уровня грунтовых вод до критической глубины, ведущее к вторичному засолению почв. В засоленных почвах формируются испарительные геохимические барьеры, на которых концентрируются не только легкорастворимые соли натрия, хлора и серы, но и Sr, Мо, F, и другие микроэлементы, что также может оказывать неблагоприятное действие на организмы.

Гидромелиорация

Слайд 13

Другое негативное следствие орошения — засоление грунтовых и поверхностных вод минерализованными

(от 2 до 20 г/л) дренажными стоками орошаемых массивов. Это привело к трансформации химического состава крупнейших рек Средней Азии.
В солонцовых агроландшафтах для снижения высокой щелочности почв применяют особую мелиорацию — гипсование, ведущее к смене содового класса водной миграции на менее щелочной — кальциево-натриевый, гипсовый. Это способствует уменьшению подвижности многих анионогенных элементов и комплексообразователей и накоплению стронция, высокие концентрации которого характерны для гипса.
В черноземных степях и лесостепях распашка и орошение автономных черноземов приводит к усилению латеральной миграции воды и “мочаризации” — появлению на склонах пятен переувлажненных почв и “висячих болот” — мочаров, с тростниками и другой влаголюбивой растительностью. Здесь формируется комплекс геохимических барьеров (окислительный, сорбционный, испарительный, биогеохимический), на которых повышается концентрация многих химических элементов.

Слайд 14

В ландшафтах с избыточным увлажнением необходимы осушительные мелиорации. При этом

изменяются главным образом окислительно-восстановительные условия заболоченных почв. Более энергичное разложение органических веществ ведет к усилению биологического круговорота, увеличению подвижных форм азота, фосфора и некоторых микроэлементов. В частности, доля нитратного азота по сравнению с аммонийным возрастает в пахотном горизонте в 20 раз. Все это сопровождается ростом минерализации грунтовых вод, снижением содержания в них разлагающих органических веществ, усилением водной миграции кальция, фосфора, натрия, калия.
После осушения некоторых болотных почв, содержащих сульфиды железа, в результате их окисления формируются резко кислые почвы с pH < 3.

Осушительные мелиорации.

Слайд 15

Агроландшафты составляют особый отряд техногенных ландшафтов, важнейшей геохимической характеристикой которого, как

и в большинстве природных ландшафтов, служит биологический круговорот атомов (бик). Но этот бик часто иной, чем в исходных биогенных ландшафтах, запасы и структура фитомассы которых полностью трансформируются.
Агроландшафты делятся на группы, типы, отделы, классы, роды и виды. Эта таксономия носит предварительный характер и нуждается в дальнейшем анализе и уточнении.
Группы агроландшафтов. По природным условиям выделяется 4 основные группы:
Агроландшафты на месте лесных ландшафтов.
Агроландшафты на месте степей, саванн и лугов.
Агроландшафты тундр.
Агроландшафты пустынь.

Геохимическая систематика агроландшафтов

Слайд 16

Типы агроландшафтов. Каждая группа состоит из нескольких типов. В 1-й группе

— это агроландшафты на месте влажных тропиков, тайги широколиственных лесов, во 2-й — агроландшафты черноземных степей, сухих степей, субтропических степей, саванн и т.д. По Т.П. Евдокимовой, эти группы и типы достаточно четко отличаются по особенностям биологического круговорота от групп и типов природных ландшафтов.
Т.е. агроландшафты природных зон различаются направленностью трансформации биологического круговорота: его скорость и интенсивность увеличиваются при замене лесных ландшафтов и уменьшаются в степях.

Слайд 17

Зонально-провинциальные природные факторы определяют также фоновые содержания многих элементов. Так, в

целом для гумидных агроландшафтов характерны фоновые концентрации азота, агротехногенные аномалии которого относительно локальны и приурочены лишь к участкам наиболее интенсивного использования азотных удобрений, коммунальных и животноводческих отходов. В аридных агроландшафтах испарительная концентрация определяет изначально высокий региональный фон нитратов в грунтовых и поверхностных водах. Поэтому внесение высоких доз азотных удобрений здесь чаще ведет к превышению ПДК нитратов.
В отличие от природных ландшафтов разделение типов агроландшафтов на семейства только по особенностям биологического круговорота нецелесообразно из-за их конвергенции в пределах природных зон и особенно подзон под влиянием, например, антропогенного опустынивания, саваннизации, формирования пирогенных комплексов и т.д.

Слайд 18

Отделы агроландшафтов. В пределах типов биологический круговорот агроландшафтов больше зависит от

использования земель. Пашни, сады, огороды, пастбища различаются интенсивностью техногенеза, количеством и составом вносимых минеральных и органических удобрений, соотношением биомассы, ежегодной продукции и изъятием химических элементов с урожаем. Под влиянием различных сельскохозяйственных культур происходит биогеохимическая трансформация форм химических элементов. Минеральные формы азота, фосфора, калия, тяжелых металлов в ходе бика переходят в биогенные и органо-минеральные формы. Под влиянием химизации может изменяться и водная миграция.
Наибольшие изменения испытывают ландшафты с многолетними культурами (сады, виноградники), некоторыми однолетними техническими культурами (хлопчатник), рисовые плантации с большим количеством вносимых удобрений и интенсивным применением пестицидов. Менее интенсивно действие агротехногенеза на полевые и огородные ландшафты, чайные, ягодные и ореховые плантации. Минимальна трансформация животноводческих пастбищных ландшафтов с наименьшей геохимической нагрузкой. К особому отделу, возможно, относятся ландшафты орошаемых и осушаемых территорий, однако их основные геохимические особенности определяются водной миграцией и эти ландшафты лучше выделять на уровне класса.

Слайд 19

Антропогенное воздействие можно оценивать в баллах по соотношению доз минеральных удобрений,

уровней загрязнения почв нестандартизованными удобрениями и количеству применяемых пестицидов (табл.11.1).
Число сочетаний этих видов воздействия, достигающее пятидесяти, можно разделить на пять градаций, соответствующих пяти основным отделам агроландшафтов:
I — со слабым — менее 3 баллов
II— средним — 3 — 4
III — высоким — 5 — 6
IV — очень высоким — 7
V — чрезвычайно высоким уровнем воздействия - 8 - 9.
Так, к первому отделу относятся агроландшафты с малыми дозами вносимых веществ (1 + 1 + 1 баллов, 1 + 2 + 0 и т.д.), а к пятому — с высокими дозами минеральных, нестандартизованных удобрений и пестицидов (2 + 3 + 3, 3 + 2 + 3 баллов ) и т.д.

Слайд 20

Классы агроландшафтов. Как и для естественных ландшафтов, этот таксон выделяется по

типоморфным элементам водной миграции, в основном по соотношению окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных условий. В ландшафтах со слабой интенсивностью химизации, без осушения или орошения, классы агроландшафтов те же, что и в исходных естественных ландшафтах. В районах интенсивного земледелия с большим количеством вносимых минеральных удобрений, осушительными или оросительными мелиорациями классы природных ландшафтов трансформируются, появляются техногенные геохимические барьеры. Степень и направленность этой трансформации зависят как от характера агротехногенеза (известкование, гипсование, виды минеральных удобрений и т.д.), так и от природных ландшафтно-геохимических условий. Например, от геохимических различий лесных и степных ландшафтов.
Критерии оценки интенсивности антропогенного воздействия
на агроландшафты (цифры — баллы)