Избыточное орошение в засушливых районах: Ваш браузер устарел

Приведите примеры негативных последствий к которым может привести избыточное орошение в

Вариант 1 помогите пожалуйста сделать задание

решите пожалуйста!!!!!!!

Школьник написал сочинение о метеорологическом явлении. Определите какое явление погоды образуется при таких условиях. Предложите две рекомендации по
…

защите населения от этого неблагоприятного атмосферного явления. «Зимняя вьюга царила вчера в нашем городе. Еще утром, во время уроков в школе я обратил внимание, что погода портится. Сначала за окном стали падать отдельные снежинки, затем снег повалил гуще, а ветер становился всё сильнее. Небо затянули тяжелые серые тучи, на улице стало пасмурно. Когда после уроков я вышел на крыльцо, то порыв ветра бросил мне снег прямо в лицо. Ветер сдувал снег с сугробов и осыпал им прохожих. Мелкая снежная крошка больно била лицо. Прохожие отворачивались от встречного ветра….» 1.Явление- _________________________________________________________________ Рекомендации:1:2:​

Привести примеры меры безопасности при неблагоприятных климатических явлений.
ДАЮ 100Б!!

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА БУДУ ОЧЕНЬ БЛАГОДАРНА ДАМ МНОГО БАЛЛОВ Установите соответствие между видами горных пород и их примерами. Запишите в таблицу соотве
…

тствующие номера. А) Магматические Б) Осадочные В) Метаморфические 1.песок2.известняк 3.мрамор 4.гранит5.глина6.кварцит​

решите пожалуйста!!!!!!!!!

Подземное оледенение, при котором горные породы сцементированы замёрзшей влагой, — это…​

16:08 | 0,0 КБ/сwill 4Строение речной долиныСоотнеси названия и определения.Количество соединений: 4Речная системаПониженная частьдолины,выработаннаяп
…

отоком воды.Устье рекиФорма рельефа соднообразнымпадением.Речной бассейнВключает реку и еепритоки.Долина рекиМесто впаденияреки.​

Яка різниця між фактичною і оптимальною лісистістю у Рівненській області?

вопрос 1: Линей делящий земной шар на восточное и западное полушария называют
1)экватор 2)южный тропик
3)нулевой меридиан 4) северный полярный круг
…

2 вопрос : как называется угол между направлением на север и искомым объектом ?
3 вопрос: Отрезком наименьшей длины расстояния между городами Сочи и Москва показано на карте масштаба:
1)1:100 000 2)1:5 000 000 3)1:40 000. 4)1:20 000 000
4 вопрос: К группе среднемасштабных карт относиться карта масштаба
1)1:2 000. 4)1:20 000
2)1:20 000 000
3)1:200 000
5 вопрос: Укажите неверное обозначение географических координат.
1)185* в.д 10*с.ш
2)90*в.д 60* с.ш
3)135*з.д 40* с.ш
4)120*з.д 5* ю.ш

Рациональное и нерациональное природопользование

Рациональное природопользование

Высаживание деревьев и кустарников на склонах оврагов, холмов, гор и берегах рек

Способствует закреплению грунта, препятствует эрозии, образованию оврагов на склонах, схождению селей и снежных лавин с горОборотное водоснабжение (замкнутый водооборот) на промышленных предприятиях и водоёмких производствах
Циклы многократного использования и очистки воды на производстве экономят водный ресурс, снижают выбросы загрязненной воды в водоёмыПолное извлечение и комплексное использование добываемых полезных ископаемых (минерального сырья)
Предотвращает потери сырья, уменьшает количество отходовРекультивация земель в районах добычи угля и других полезных ископаемых, рекультивация карьеров, терриконов (отвалов) горных пород
Земли становятся пригодными для сельского хозяйства, либо восстанавливается естественный ландшафт, происходит озеленение.

Создание защитных лесополос (например, на полях в степи)
Уменьшается ветровая эрозия почв, сохраняется больше влаги в почвеСанитарная рубка леса (очистка от сухостоя), очистка полей от валунов, очистка русел рек
Улучшает качество средыСоздание водоохранных зон по берегам рек
Способствует улучшению качества воды в реке и в водоемах ниже по течению, что необходимо для сохранения биоразнообразия в нихПеревод ТЭС с угля на природный газ
Сжигание газа экологичнее использования угольного топливаРазвитие систем переработки отходов производства (например, отходов пищевой промышленности для получения биотоплива или производство удобрений и кислот из отходов металлургии),
Использование вторичного сырья, производство бумаги из макулатуры, выплавка металла из металлолома (использование металлолома в качестве сырья в металлургии)
Предотвращают загрязнение окружающей среды отходами, экономят природные ресурсыИспользование биотоплива
Экономия минеральных ресурсов

Капельное орошение полей (капельный полив)
Экономия воды, предотвращение эрозии почвыТеррасирование склонов холмов или берегов рек
Несмотря на видоизменение ландшафта, организация «ступенчатых» склонов для сельскохозяйственных посадок рациональнее продольной распашки, т.к. не приводит к эрозии почв

Заготовка древесины с последующими лесопосадками
Предупреждает сокращение площадей лесных массивовОграничение использования удобрений в бассейнах рек
Сохраняет чистоту водных ресурсов рекСтроительство приливных электростанций
ПЭС имеют высокую экологичностьСоздание и развитие особо охраняемых природных территорий
Сохранение видового разнообразия растений и животных в естественной среде обитанияЛесопосадки, лесовосстановление (после вырубки или пожара), в т.ч. в долинах рек
Улучшение качества воздуха, восстановление среды обитания для животных, защита ландшафта от эрозии и т.д.
Посадки лесов в речных долинах могут остановить обмеление малых рек и способствовать возрождению пересохших водотоковИспользование попутного нефтяного газа в качестве сырья для химической промышленности или в качестве топлива на ТЭС,
производство электроэнергии из попутного нефтяного газа при добыче нефти
Предотвращает потерю сырья, экономит другие минеральные ресурсыИспользование возобновляемых источников энергии в электроэнергетике,
развитие ветровой и солнечной энергетики,
развитие альтернативной электроэнергетики
Экологическая чистота и экономия минеральных ресурсов

Проведение снегозадержания на полях
Уберегает корни растений от промерзания весной, в засушливых районах способствует увлажнению почвыСтроительство малых ГЭС,
строительство ГЭС на горных речках
Малые ГЭС на небольших реках, в особенности на горных, не вызывают обширного затопления территорий и оправданы в экологическом плане.

ОГЭ. Задание №15.

выучить ↓ Задания 15 (12). ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ выбрать 2 ответа

• Главными загрязнителями атмосферы являются отрасли, сжигающие топливо. К ним относятся химическая промышленность и черная металлургия (ХП, ЧМ), в городе – автомобильный транспорт.

• Э розия почв — это их разрушение под действием воды и ветра. Поэтому лучшей защитой является укрепление почвы лесопосадками.

полезные ископаемые — минеральные ресурсы

1. Выберите два примера нерационального природопользования. —

2. Не­га­тив­ное вли­я­ние на со­сто­я­ние окру­жа­ю­щей среды ока­зы­ва­ет …

3. Выберите два примера рационального природопользования. +

Загрязнение атмосферы

1. Умень­ше­нию вы­бро­сов в ат­мо­сфе­ру уг­ле­кис­ло­го газа спо­соб­ству­ет

2. При раз­ви­тии ка­ко­го из пе­ре­чис­лен­ных видов эко­но­ми­че­ской де­я­тель­но­сти вы­бро­сы в ат­мо­сфе­ру за­гряз­ня­ю­щих ве­ществ будут наи­боль­ши­ми?

3. К уси­ле­нию пар­ни­ко­во­го эф­фек­та в ат­мо­сфе­ре при­во­дит уве­ли­че­ние со­дер­жа­ния в ней

1) во­до­ро­да 2) уг­ле­кис­ло­го газа 3) азота 4) кис­ло­ро­да 5) метана

По­яс­не­ние. Пар­ни­ко­вые газы за­дер­жи­ва­ют сол­неч­ную ра­ди­а­цию, дей­ствуя как плен­ка на пар­ни­ках. К пар­ни­ко­вым газам от­но­сят уг­ле­кис­лый газ и метан.

4. Какой из перечисленных газов является парниковым? — угарный газ / углекислый газ / кислород / азот / метан

5. Какие два из перечисленных видов хозяйственной деятельности больше всего способствуют увеличению доли парниковых газов в атмосфере?

1) капельное орошение 2) работа автомобильного транспорта

3) запуск искусственных спутников Земли 4) добыча железных руд открытым способом

5) работа ТЭС с использованием мазута

1. Какие две из перечисленных мер способствуют уменьшению выбросов в атмосферу парниковых газов?

7. К образованию кислот в атмосфере и выпадению кислотных дождей ведет прежде всего:

1) сжигание угля 2) внесение органических удобрений в почву

3) удобрение почв 4) создание свалок бытового мусора

5) работа предприятий цветной металлургии

8. Что из перечисленного может привести к образованию кислотных дождей? Выберите два варианта ответа.

1) перевод ТЭС с природного газа на каменный уголь 2) использование минеральных удобрений

3) осушение болот в долинах рек 4) массовая вырубка лесов

5) работа медеплавильного завода

9. Какое утверждение о влиянии человека на атмосферу является верным?

1) Сжигание ископаемого топлива является одной из причин повышения содержания углекислого газа в атмосфере. 2)  Использование угля в качестве топлива вместо природного газа на ТЭС позволяет снизить вредные выбросы в атмосферу.

3)  Атомная энергетика является главным источником развития «парникового эффекта» в атмосфере.

4) Создание крупных водохранилищ приводит к уменьшению годового количества атмосферных осадков на близлежащих территориях.

Защита почв

1. За­щи­те зе­мель от вет­ро­вой эро­зии / эрозии/ спо­соб­ству­ет

2. При создании полезащитных лесополос в степной зоне:

3. Какие две из перечисленных мер способствуют защите почв от водной эрозии на возвышенностях?

1) распашка склонов 2) террасирование склонов

3) осушение болот в верховьях малых рек 4) посев многолетних трав на склонах

5) создание карьеров на склонах

4. Какие две меры из перечисленных являются мерами по предотвращению образованию оврагов на склонах холмов в зоне лесостепей и степей?

1) продольная распашка 2) высаживание деревьев 3) выпас скота

4) посев многолетних трав 5) добыча песка

Загрязнение гидросферы

1. Охра­не реч­ных вод / водных ресурсов / от за­гряз­не­ния спо­соб­ству­ет ! замкнутый водооборот

Какие из сле­ду­ю­щих вы­ска­зы­ва­ний о природопользовании верны?

1.

1. Какой из пе­ре­чис­лен­ных видов при­род­ных ре­сур­сов от­но­сит­ся к ис­чер­па­е­мым воз­об­но­ви­мым?

2. Какой из перечисленных природных ресурсов относится к исчерпаемым невозобновимым?

3. Какой из перечисленных видов природных ресурсов относится к неисчерпаемым?

Д/З

1. Уменьшению выбросов в атмосферу углекислого газа способствует

1) интенсивное развитие нефтяной промышленности

2) уменьшение доли АЭС в структуре производства электроэнергии

3) развитие нетрадиционных отраслей электроэнергетики

4) строительство крупных ТЭС, работающих на каменном угле

5) увеличение объемов производства электроэнергии на приливных электростанциях

2. Охране внутренних вод способствует

1) ограничение использования удобрений в бассейнах рек

2) сплав леса по рекам

З) размещение водоемких производств на берегах рек

4) создание систем замкнутого водооборота

5) осушение болот в верховьях рек

3. Защите почвенных ресурсов от эрозии в зоне степей способствует

1) посадка лесополос 2) интенсивный выпас скота

3) распашка склонов холмов 4) добыча полезных ископаемых открытым способом

5) высадка кустарников и трав

4. Причинами глобальных изменений климата считается повышение содержания в атмосфере

1) водорода 2) кислорода З) азота 4) углекислого газа 5) метана

5. Какие из перечисленных видов природных ресурсов относится к исчерпаемым возобновимым?

1) лесные ресурсы 2) железные руды 3) энергия приливов и отливов

4) почвенное плодородие 5) природный газ

6. Какие из перечисленных видов природных ресурсов относится к исчерпаемым невозобновимым?

1) лесные ресурсы 2) водные ресурсы 3) каменный уголь

4) энергия приливов и отливов 5) железные руды

7. Какие из перечисленных видов природных ресурсов относится к неисчерпаемым?

1) почвенные ресурсы 2) водные ресурсы 3) ветровая энергия

4) энергия Солнца 5) каменный уголь

8. Что яв­ля­ет­ся при­ме­ром не­ра­ци­о­наль­но­го при­ро­до­поль­зо­ва­ния?

1) использование ядохимикатов на полях для борьбы с вредителями

2) ис­поль­зо­ва­ние при­род­но­го газа вме­сто угля на ТЭС

3) со­зда­ние си­сте­мы обо­рот­но­го во­до­снаб­же­ния на про­мыш­лен­ных пред­при­я­ти­ях

4) сброс сточных вод в проточные водоемы

5) про­ве­де­ние сне­го­за­дер­жа­ния в зим­нее время

9. При­ме­ром ра­ци­о­наль­но­го при­ро­до­поль­зо­ва­ния яв­ля­ет­ся

1) стро­и­тель­ство ГЭС на рав­нин­ных реках 2) осу­ше­ние болот в вер­хо­вьях малых рек

3) ре­куль­ти­ва­ция зе­мель в рай­о­нах до­бы­чи угля 4) рас­паш­ка зе­мель вдоль скло­нов

5) использование отходов пищевой промышленности для получения биотоплива

10. При­ме­ром не­ра­ци­о­наль­но­го при­ро­до­поль­зо­ва­ния яв­ля­ет­ся

1) ре­куль­ти­ва­ция зе­мель в рай­о­нах до­бы­чи угля

2) ис­поль­зо­ва­ние при­род­но­го газа вме­сто угля на ТЭС

3) за­хо­ро­не­ние ток­сич­ных от­хо­дов в гу­сто­на­селённых рай­о­нах

4) применение ядохимикатов для борьбы с сорняками и вредителями культурных растений на сельскохозяйственных угодьях

5) ком­плекс­ное ис­поль­зо­ва­ние до­бы­ва­е­мо­го сырья

11. При­ме­ром ра­ци­о­наль­но­го при­ро­до­поль­зо­ва­ния яв­ля­ет­ся

1) из­вле­че­ние од­но­го ком­по­нен­та при пе­ре­ра­бот­ке по­ли­ме­тал­ли­че­ских руд

2) использование отходов пищевой промышленности для получения биотоплива

3) из­бы­точ­ное оро­ше­ние в за­суш­ли­вых рай­о­нах

4) со­зда­ние по­ле­за­щит­ных ле­со­по­лос в степ­ной зоне

5) рас­паш­ка зе­мель вдоль скло­нов

12. При раз­ви­тии ка­ко­го из пе­ре­чис­лен­ных видов эко­но­ми­че­ской де­я­тель­но­сти вы­бро­сы в ат­мо­сфе­ру за­гряз­ня­ю­щих ве­ществ будут наи­боль­ши­ми?

1) об­ра­бот­ка дре­ве­си­ны и про­из­вод­ство из­де­лий из де­ре­ва

2) про­из­вод­ство транс­порт­ных средств и обо­ру­до­ва­ния

3) про­из­вод­ство элек­тро­энер­гии на ТЭС с ис­поль­зо­ва­ни­ем угля

4) тек­стиль­ное про­из­вод­ство

5) медеплавильный завод

13. Не­га­тив­ное вли­я­ние на со­сто­я­ние окру­жа­ю­щей среды ока­зы­ва­ет

1) про­ве­де­ние сне­го­за­дер­жа­ния на полях 2) со­зда­ние ле­со­по­лос в степ­ной зоне

3) пе­ре­вод ТЭС с угля на при­род­ный газ 4) стро­и­тель­ство ГЭС на рав­нин­ных реках

5) распашка крутых склонов

14. Какие два из перечисленных процессов являются причинами усиления парникового эффекта в атмосфере?

1. уменьшение содержания в атмосфере озона 2) увеличение содержания азота в атмосфере

3). увеличение содержания углекислого газа в атмосфере 4) увеличение содержания метана в атмосфере

5). уменьшение содержания кислорода в атмосфере

15. Какие две из перечисленных мер способствуют сокращению выбросов в атмосферу парниковых газов?

1. строительство газовых ТЭС вместо угольных 2) вывод из эксплуатации действующих АЭС

3). сжигание попутного нефтяного газа 4) отказ от строительства ГЭС на равнинах

5). развитие транспорта на электрической тяге

16. Выберите два варианта ответа. Негативное влияние на состояние окружающей среды оказывает

1) развитие ветровой и солнечной электроэнергетики 2) создание лесополос в степной зоне

3) сжигание попутного нефтяного газа 4) создание терриконов

5) перевод ТЭС с угля на природный газ

Сохранить и приумножить: 5. Здоровье почвы

Для устойчивой интенсификации
необходимы более рациональные,
прецизионные ирригационные технологии
и сельскохозяйственные методы с
использованием экосистемного подхода
к сбережению воды.

Растения выращивают в широком диапазоне условий рационального использования водных ресурсов, от простой обработки почвы, позволяющей улучшить проникновение осадков, до сложных технологий орошения и управления водными ресурсами. Из 1,4 млрд. га посевных площадей в мире около 80 процентов находятся в неорошаемых условиях, обеспечивая около 60 процентов всего сельскохозяйственного производства в мире¹. В условиях богарного земледелия управление водными ресурсами пытается контролировать количество доступной растению влаги посредством перенаправления дождевой воды в корневую зону – зону максимальной доступности влаги для растений. Однако режим внесения воды по-прежнему определяется не фермером, а количеством и распределением осадков, выпадающих на данной площади ежегодно.

Около 20 процентов посевных площадей в мире орошается и производит около 40 процентов от общего объема аграрной продукции¹. Такая производительность объясняется сочетанием более интенсивного земледелия и более высокой средней урожайностью. Контролируя и объем, и режим внесения воды, орошение способствует и облегчает концентрацию потребляемых факторов, повышающих производительность земель. Фермеры используют полив, чтобы стабилизировать и повысить урожай и увеличить число культур, выращиваемых в течение года. В мировом масштабе урожаи на орошаемых площадях в два-три раза превышают урожаи, полученные в условиях богарного земледелия. Однако
экономический риск также намного выше, чем при менее ресурсоемких
системах богарного земледелия. Кроме того, орошение может привести к
негативным последствиям для окружающей среды, включая засоление почвы и загрязнение нитратами водоносных горизонтов.

Растущее давление конкурирующих потребностей в воде вместе с экологическими императивами, означает, что сельское хозяйство должно работать по принципу «поливай меньше, собирай больше» и с меньшим воздействием на окружающую среду. Это серьезная проблема, и ее решение подразумевает, что для управления водными ресурсами для устойчивой интенсификации растениеводства потребуется более «интеллектуальное», прецизионное сельское хозяйство. Кроме того, потребуется, чтобы само управление водными ресурсами в земледелии стало гораздо более ответственным в водоиспользовании в экономическом, социальном и экологическом отношении.

Перспективы для устойчивой интенсификации значительно варьируют в зависимости от типа производственной системы и внешних двигателей спроса. В целом, однако, устойчивость интенсифицированного земледелия, будь оно богарным или орошаемым, будет зависеть от внедрения экосистемных подходов, таких как почвозащитные методы ведения сельского хозяйства, наравне с другими ключевыми методами, включая использование высокоурожайных сортов и семян хорошего качества и комплексную борьбу с вредителями.

Богарные системы земледелия

Многие сорта сельскохозяйственных культур, возделываемых в богарных системах, адаптированы к тому, чтобы использовать влагу, содержащуюся в корневой зоне. Богарные системы можно усовершенствовать, например, использованием в севообороте растений с глубокой корневой системой, адаптируя культуры к развитию более глубокого укоренения, увеличивая потенциал почвы к сохранению влаги, улучшая водопроницаемость почвы и минимизируя поверхностное испарение использованием органической мульчи. Перехват поверхностного стока с прилегающих незасеянных земель также может продлить сроки доступности почвенной влаги.

Повышение производительности богарного сельского хозяйства во многом зависит от усовершенствования всех аспектов растениеводства. Такие факторы, как вредители и ограниченная доступность питательных веществ почвы, могут уменьшить урожай больше, чем доступность воды сама по себе per se^{2, 3}. Принципы ограниченной обработки почвы, органического мульчирования и использование природного и управляемого биоразнообразия (описанные в главе 2, Системы ведения сельского хозяйства) являются основоположными для рационализированного земледелия.

В связи с этим масштаб применения УИР в богарных условиях будет зависеть от использования экосистемных подходов, которые максимизируют запас доступной растениям влаги в корневой зоне. Притом что такие подходы могут облегчать интенсификацию, сельскохозяйственная система по-прежнему зависит от капризов погоды. Изменение климата повысит риски для растениеводства, и нигде проблема выработки эффективных стратегий адаптации к изменению климата не стоит так остро, как в богарном земледелии⁴.

Поэтому нужны иные меры, чтобы снизить нежелание фермеров рисковать. Они включают более точные сезонные и годовые прогнозы осадков и доступности воды и управление паводками, для того чтобы смягчить последствия изменения климата и, в более обозримом будущем, повысить устойчивость производственных систем. Более сложные способы управления водными ресурсами, возможно, уменьшат производственный риск, но не обязательно, что они интенсифицируют богарное земледелие. Например, возможно перевести некоторые богарные системы растениеводства в системы низкозатратного вспомогательного орошения, чтобы справиться с короткими периодами засухи во время критических фаз роста⁵, но они по-прежнему будут зависеть от времени и интенсивности осадков.

Управление поверхностным стоком в полевых условиях, включая использование водоудерживающих валиков на возделываемых площадях, успешно применяется в переходных климатах, включая Средиземноморье и части Сахеля, для того чтобы продлить доступность почвенной влаги после каждого дождя. Управление поверхностным стоком за пределами поля, включая сбор склонового стока в неглубоко залегающие грунтовые воды или резервуары, может обеспечить ограниченное дополнительное орошение. Однако эти тактики, будучи распространены на большие площади, отражаются на последующих потребителях и суммарных водохозяйственных балансах речных бассейнов.

Что касается технологий, распространение выгод для окружающей среды и сохранения влаги в почве, которые обеспечивают экосистемные подходы, часто будет зависеть от уровня механизации сельского хозяйства, которая требуется для того, чтобы пользоваться дождевой водой. Более простые технологии, в том числе ситуационно-обусловленное земледелие с использованием поверхностного стока, будут оставаться по-прежнему рискованными, особенно в условиях более хаотического режима осадков. Кроме того, они требуют больших трудозатрат.

Директивным органам будет нужно точно оценить относительный вклад в национальную экономику продукции богарного и орошаемого земледелия. Если богарное производство возможно стабилизировать с помощью улучшенного сохранения запаса почвенной влаги, необходимо тщательно идентифицировать и определить физические и социально-экономические обстоятельства, при которых это можно осуществить. Сравнительные преимущества небольших инвестиций в УИР экстенсивных систем богарного земледелия и крупных локализованных инвестиций в системы неограниченного орошения нуждаются в тщательной социально-экономической оценке в контексте задач развития.

Что касается структур и институтов, существует необходимость реорганизации и усиления консультационной помощи фермерам, зависящим от богарного земледелия, и возобновления работы по продвижению страхования урожая среди мелких производителей. Для стабилизации производства в существующих богарных системах в условиях воздействия изменения климата потребуется более пристальный анализ характера распространения осадков и местностей с недостатком почвенной влаги.

Системы орошаемого земледелия

Мировая площадь земли, оборудованной для орошения, сегодня превышает 300 млн. га⁶, при этом фактическая уборочная площадь больше, благодаря двум и трем урожаям в год. Больше всего орошение развито в Азии, где производство риса практикуется на площади около 80 млн. га, со средней урожайностью в 5 т/га (по сравнению с 2,3 т/га, получаемых от богарного рисоводства в низменностях на площади в 54 млн. га). Напротив, орошаемое сельское хозяйство в Африке практикуется всего лишь на 4 процентах культивируемых земель, главным образом по причине нехватки финансовых инвестиций.

Орошение повсеместно используется как платформа для интенсификации сельского хозяйства, поскольку оно предлагает точку концентрации инвестиций. Будет ли такая интенсификация устойчивой, зависит, однако, от места водозабора и внедрения являющихся основой УИР экосистемных подходов, таких как охрана почв, улучшенные сорта и комплексная борьба с вредителями. Равномерность распределения и эффективность применения орошения варьируют в зависимости от технологии доставки воды, уклона местности, типа почвы и, самое важное, ее проницаемости для влаги и качества управления водными ресурсами.

Поверхностное орошение с помощью поливных полос, водосборных бассейнов или поливных канав часто менее эффективно и обеспечивает менее равномерный полив, чем дождевальное орошение (например, с помощью дождевальных установок и капельных лент и капельных шлангов). Микроорошение считалось техническим решением проблемы неудовлетворительных характеристик полевого орошения и способом экономить воду. В настоящее время его все больше применяют в коммерческом садоводстве как в развитых, так и в развивающихся странах, несмотря на высокие капитальные затраты.

Ограниченное (дефицитное) орошение и его разновидности, такие как регулируемое ограниченное орошение (РОО), завоевывают позиции в коммерческом садоводстве и коммерческом производстве некоторых полевых культур, которые положительно реагируют на регулируемый водный стресс на критических стадиях роста. РОО часто применяют вместе с микроорошением и «фертигацией», или удобрительным орошением, при котором удобрения вносят непосредственно в зону, где развивается большая часть корней растений. В Китае этот метод адаптировали к более простому бороздному поливу. Выгоды, выраженные в сокращении потребления воды, очевидны, но получить их можно только при условии высокой надежности водоснабжения.

Основанное на знаниях точного орошение предлагающее фермерам надежный и удобный в применении способ внесения воды, станет главной площадкой для УИР. Прошли испытания автоматизированные системы орошения с использованием стационарных дождевальных установок и устройств микроорошения, включающие применение датчиков содержания влаги в почве и температуры растительного покрова, чтобы определить глубину внесения воды в разных частях поля. Точное орошение и точное внесение удобрений вместе с поливной водой – перспективные возможности для полеводства и садоводства, но здесь есть и потенциальные ловушки. Компьютерное моделирование показывает, что в садоводстве решающим фактором устойчивости является управление солевым составом почвы.

Экономические характеристики орошаемого земледелия значительны. Использование дождевальных установок и технологий микроорошения, так же как и автоматизация систем поверхностного полива, требует долгосрочных капиталовложений и бюджета текущих затрат. «Водяные пушки» представляют одно из самых малозатратных по капиталовложениям решений для дождевального орошения больших площадей, но, как правило, требуют высоких текущих затрат. Другие системы дождевального орошения требуют высоких капиталовложений и без программ субсидий на сельскохозяйственное производство не подходят для мелкомасштабных систем растениеводства.

Предоставление услуг многими государственными системами орошения далеко от оптимального по причине недостатков в структуре, техническом обеспечении и управлении. Эти системы, равно как и их управление, нуждаются в серьезной модернизации, посредством как организационной реформы, так и отделения функции предоставления услуг орошения от более широких функций контроля и регулирования водных ресурсов.

Дренирование является существенным, но часто недооцениваемым, дополнением к орошению, особенно там, где уровень грунтовых вод высок и засоленность почвы сдерживает интенсификацию сельского хозяйства. Потребуются инвестиции в дренирование, чтобы повысить производительность и устойчивость оросительных систем и обеспечить эффективное управление потребляемыми факторами сельского хозяйства. Однако увеличенный дренаж повышает риски выноса загрязняющих веществ за пределы водосбора, что влечет деградацию водных путей и связанных с ними водных экосистем.

Возделывание культур в защищенном грунте, главным образом в холодных рассадниках, пользуется растущей популярностью во многих странах, включая Китай и Индию, главным образом для производства фруктов, овощей и цветов. В долгосрочной перспективе распространенность высокоинтенсивных производственных систем замкнутого цикла, использующих традиционное орошение или гидропонные и аэропонные установки, будет возрастать, особенно в пригородных районах с устойчивыми рынками и растущим дефицитом воды.

Забор воды из рек для орошения уменьшает водоток, нарушает его сезонность и создает условия для экологических шоков, таких как токсическое цветение воды, вызванное массовым размножением водорослей. Вторичные воздействия включают засоление и загрязнение водотоков и водоемов удобрениями и пестицидами. Есть и другие экологические плюсы и минусы орошаемого земледелия; почвы «падди», орошаемых рисовых полей связывают больше органического вещества, чем почвы засушливых земель, и генерируют меньший вынос нитратов за пределы системы и меньшие выбросы закиси азота (N₂O). С другой стороны, падди генерируют относительно высокие выбросы метана (от 3 до 10 процентов всех мировых выбросов) и аммиака.

В обычных условиях растения используют менее 50 процентов получаемой поливной воды, и эффективность систем орошения, использующих распределенные и сверхраспределенные объемы воды из речных бассейнов, низка. В терминах бухгалтерского учета необходимо различать, сколько воды используется, продуктивно и непродуктивно. «Полезное списание» воды растениями – эвапотранспирация (суммарное испарение) является целью орошения: в идеале, все списание должно происходить за счет транспирации (испарение воды растениями), с нулевым испарением с поверхности почвы и воды. Таким образом, есть определенный потенциал для улучшения производительности водных ресурсов путем снижения непроизводительных потерь на испарение.

Соответственно, улучшение продуктивности водных ресурсов на уровне водного бассейна сосредоточено на минимизации непродуктивного расхода воды⁷. При этом воздействие на последующих пользователей увеличенного расхода воды на нужды сельского хозяйства никак нельзя назвать нейтральным: есть свидетельства больших сокращений в годовом стоке в отдельных районах полуостровной Индии из-за экстенсивного забора в воды в верховьях⁸.

Управление водными ресурсами – ключевой фактор в минимизации потерь азота и его выноса за пределы ферм. В свободно дренируемой почве нитрификация частично прерывается, что ведет к выбросам N₂O, в то время как в условиях насыщения влагой (бескислородных), что характерно для рисоводства, соединения аммония и мочевина частично превращаются в аммиак. Поэтому потери мочевины за счет улетучивания происходят при выделении аммиака и N₂O
во время циклов увлажнения-высушивания в орошаемых системах. N в форме нитратов необходим для поглощения корнями растений, но в водном растворе легко выносится за пределы хозяйства. В настоящее время в разработке находится ряд композитных удобрений пролонгированного действия, пригодных для разных ситуаций (см. главу 3во время циклов увлажнения-высушивания в орошаемых системах. N в форме нитратов необходим для поглощения корнями растений, но в водном растворе легко выносится за пределы хозяйства. В настоящее время в разработке находится ряд композитных удобрений пролонгированного действия, пригодных для разных ситуаций (см. главу 3, Здоровье почвы).

Динамика мобилизации фосфатов и их миграции в дренажные системы и водотоки сложна. В орошаемых системах вынос фосфатов за пределы хозяйства возможен, если полив по бороздам ведется с размывающей скоростью потока или при распылении содовых почв. Фосфаты, и в меньшей степени нитраты, могут удерживаться буферными полосами, расположенными на границах полей и вдоль рек, не позволяющим им попасть в водные пути. Таким образом, сочетание хорошего управления орошением, повторного использования возвратных вод и фиксации фосфатов в почве может снизить вынос фосфатов с орошаемых земель до значений, близких к нулевым.

Устойчивость интенсифицированного орошаемого сельского хозяйства зависит от минимизации ущерба, причиняемого сельскохозяйственной деятельностью за пределами фермы, таких как засоление и вынос загрязняющих веществ, и обеспечения здоровья почвы и условий роста растений. Это обстоятельство должно быть в центре внимания при выборе методов и технологий на уровне фермерского хозяйства и принятия решений на более высоких уровнях, и усиливает необходимость учета производительного и непроизводительного расхода воды, более разумного распределения воды в масштабах бассейна и водозабора, и лучшего понимания гидрологического взаимодействия между различными системами производства.

Скачать рекламный проспект (PDF, 646Kb)

Информационный листок № 4

Управление водными ресурсами: Технологии, позволяющие
«сохранять и приумножать»

• Сбор дождевой воды
• Ограниченное орошение для повышения урожайности и обеспечения максимума чистой прибыли
• Дополнительное орошение в зонах богарного земледелия
• Многоцелевое использование водных систем

Путь вперед

Устойчивое сельское хозяйство на орошаемых землях и в системах богарного и усовершенствованного богарного земледелия включает учет всех взаимосвязанных процессов в землепользовании, совместное пользование водой в самом широком смысле слова и управление вспомогательными экосистемными услугами. Эти взаимосвязи становятся более сложными и имеют большое социальное, экономическое и политическое значение.

Суммарное управление распределением земельных и водных ресурсов будет сильно влиять на масштаб долгосрочных инвестиций в орошаемую УИР, особенно если принимать во внимание большие капитальные вложения и большую стоимость потребляемых факторов, связанных с орошаемым земледелием. Конкуренция с потребностями в воде других секторов экономики и экологических услуг продолжит расти. Орошаемому сельскому хозяйству придется обходиться меньшим количеством воды на гектар, а также интернализировать стоимость загрязнения окружающей среды за пределами хозяйства.

Что касается политических мер, то по мере того как растут темпы миграции населения из сельских районов и урбанизации, природа сельского хозяйства во многих странах меняется. Политика стимулирования, которая сосредоточится на снижении самых острых внешних последствий сельскохозяйственной деятельности, при этом используя материальные рычаги воздействия на фермеров, имеет большие шансов на успех.

Например, там, где загрязнение агрохимикатами рек и водных экосистем достигло критического момента, запрет на применение опасных химических веществ мог бы сопровождаться повышением цен на удобрения, предоставление фермерам объективной информации об оптимальных дозах удобрений и отменой вредных субсидий, стимулировавших избыточное применение удобрений. Последующие мероприятия могли бы стимулировать внесение удобрений в «требуемых или рекомендованных» количествах и поиск альтернативных путей получения высокой урожайности при более умеренном использовании внешних потребляемых факторов. В этом случае потребовалось бы больше государственных инвестиций в мониторинг состояния экосистемы.

В будущем фертигационные технологии (включая использование жидких удобрений), ограниченное орошение и повторное использование сточных вод будут лучше интегрированы в системы орошения. Хотя внедрение новой технологии в орошаемые системы растениеводства требует высоких начальных вложений и организационных мероприятий для эксплуатации и обслуживания, использование прецизионного орошения сегодня является глобальным вопросом. Фермеры в развивающихся странах уже применяют системы капельного орошения с малым напором воды в тех случаях, когда конъюнктура благоприятствует занятиям садоводством. Кроме того, доступность дешевой продукции из литого пластика и полимерной пленки для возделывания растений в сооружениях из пленки будет, по всей вероятности, расти. Однако широкомасштабное внедрение альтернатив, таких как использование солнечной энергии или отказ от загрязняющих технологий, должно поддерживаться регулятивными мерами и эффективными мерами обеспечения соблюдения нормативных требований.

Недостатки в управлении отдельными инвестициями в орошение привели к злоупотреблениям в капитальном финансировании, коррупции среди руководства и управленческого персонала, и плохой координации действий учреждений, ответственных за предоставление фермерам услуг орошения. Требуются инновационные подходы, чтобы усовершенствовать институциональные структуры, которые содействуют развитию сельского хозяйства и водных ресурсов, в то же самое время охраняя окружающую среду. Имеется значительный потенциал для того чтобы использовать местные инициативы в организационном развитии и учиться у них, управлять внешними последствиями интенсификации и сокращать или избегать операционных издержек. Видимо, решения будут скорее основанными на глубоких знаниях и опыте, чем высокотехнологичными.

Список литературы

1. IIASA/FAO. 2010. Global
agro-ecological zones (GAEZ
v3.0). Laxenburg, Austria, IIASA
and Rome, FAO.

2. French, R.J. & Schultz, J.E.
1984. Water use efficiency of
wheat in a Mediterranean type
environment. I: The relation
between yield, water use and
climate. Australian Journal of
Agricultural Research, 35(6):
743–764.

3. Sadras, V.O. & Angus, J.F.
2006. Benchmarking water use
efficiency of rainfed wheat in
dry environments. Australian
Journal of Agricultural Research,
57: 847–856.

4. UNDP. 2006. Human
Development Report 2006. New
York, USA.

5. Wani, S.P., Rockstrom, J. &
Oweis, T., eds. 2009. Rainfed
agriculture: Unlocking the
potential. Comprehensive
Assessment of Water
Management in Agriculture
7. Wallingford, UK, CABI
Publishing.

6. FAO. 2011. AQUASTAT
statistical database (www.fao.
org/nr/water/aquastat/main/
index.stm).

7. Perry, C., Steduto, P., Allen,
R. & Burt, C. 2009. Increasing
productivity in irrigated
agriculture: Agronomic
constraints and hydrological
realities. Agricultural Water
Management, 96(2009): 1517–
1524.

8. Batchelor, C., Singh, A., Rama
Rao, M.S. & Butterworth, J.
2005. Mitigating the potential
unintended impacts of water
harvesting. UK, Department for
International Development.

Капельный полив растений на полях приводит к развитию водной эрозии

Капельный полив растений на полях приводит к развитию водной эрозии

РАЦИОНАЛЬНОЕ И НЕРАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

Природопользование изучает взаимоотношения общества и природы при использовании природных ресурсов для нужд человека.

Рациональное природопользование направлено на эффективное использование природных ресурсов при нанесении наименьшего вреда окружающей среде, что обеспечивает комфортные экологические условия для проживания населения.

Сюда относится полное использование добытого сырья, максимально безотходное производство и использование вторсырья (производство замкнутого цикла), бережное отношение к природе.

Рациональное природопользование соответствует современным принципам охраны окружающей среды и геоэкологии.

Нерациональное природопользование — потребительское использование природных ресурсов, приводящее к их истощению и образованию большого количества отходов, ухудшению экологической обстановки и, как следствие, ухудшению качества жизни населения.

Извлечение сиюминутной прибыли и экономической выгоды при нерациональном природопользовании и пренебрежительном отношении к природе приводит к серьезным экологическим бедствиям в будущем и колоссальным усилиям и затратам для их устранения.

Высаживание деревьев и кустарников на склонах оврагов, холмов, гор и берегах рек

Способствует закреплению грунта, препятствует эрозии, образованию оврагов на склонах, схождению селей и снежных лавин с гор

Оборотное водоснабжение (замкнутый водооборот) на промышленных предприятиях и водоёмких производствах

Циклы многократного использования и очистки воды на производстве экономят водный ресурс, снижают выбросы загрязненной воды в водоёмы

Полное извлечение и комплексное использование добываемых полезных ископаемых (минерального сырья)

Предотвращает потери сырья, уменьшает количество отходов

Рекультивация земель в районах добычи полезных ископаемых, карьеров, рекультивация терриконов (отвалов) горных пород

Земли становятся пригодными для сельского хозяйства, либо восстанавливается естественный ландшафт, происходит озеленение.

Создание защитных лесополос (например, на полях в степи)

Уменьшается ветровая эрозия почв, сохраняется больше влаги в почве

Санитарная рубка леса (очистка от сухостоя), очистка русел рек

Улучшает качество среды

Перевод ТЭС с угля на природный газ

Сжигание газа экологичнее использования угольного топлива

Развитие систем переработки отходов производства (например, отходов пищевой промышленности для получения биотоплива или производство удобрений и кислот из отходов металлургии),

Использование вторичного сырья , производство бумаги из макулатуры, выплавка металла из металлолома (использование металлолома в качестве сырья в металлургии)

Предотвращают загрязнение окружающей среды отходами, экономят природные ресурсы

Экономия минеральных ресурсов

Капельное орошение полей (капельный полив)

Экономия воды, предотвращение эрозии почвы

Террасирование склонов холмов или берегов рек

Несмотря на видоизменение ландшафта, организация «ступенчатых» склонов для сельскохозяйственных посадок рациональнее продольной распашки, т.к. не приводит к эрозии почв

Заготовка древесины с последующими лесопосадками

Предупреждает сокращение площадей лесных массивов

Ограничение использования удобрений в бассейнах рек

Сохраняет чистоту водных ресурсов рек

Строительство приливных электростанций

ПЭС имеют высокую экологичность

Создание и развитие особо охраняемых природных территорий

Сохранение видового разнообразия растений и животных в естественной среде обитания

Лесопосадки, лесовосстановление (после вырубки или пожара), в т.ч. в долинах рек

Улучшение качества воздуха, восстановление среды обитания для животных, защита ландшафта от эрозии итд.

Посадки лесов в речных долинах могут остановить обмеление малых рек и способствовать возрождению пересохших водотоков.

Использование попутного нефтяного газа в качестве сырья для химической промышленности или в качестве топлива на ТЭС

Предотвращает потерю сырья, экономит другие минеральные ресурсы.

использование возобновляемых источников энергии в электроэнергетике, развитие ветровой и солнечной энергетики,

развитие альтернативной электроэнергетики

Экологическая чистота и экономия минеральных ресурсов.

Проведение снегозадержания на полях

Уберегает корни растений от промерзания весной, в засушливых районах способствует увлажнению почвы

Осушение болот в верховьях рек

Приводит к обмелению реки

Продольная распашка, рытье карьеров, выпас скота, вырубка деревьев и кустарников на склонах оврагов, холмов, гор и берегов рек

Способствуют ветровой и водной эрозии, вырубка деревьев на склонах гор приводит к усилению селей, оползней, снежных лавин.

Вырубка деревьев в верховьях рек и долинах рек, бассейнах малых рек

Приводит к обмелению рек, пересыханию малых водотоков

(Чрезмерное) применение удобрений на полях в бассейнах рек

Молевой сплав леса (сплав отдельными бревнами)

Засоряет русла рек, часть бревен тонет

Использование тяжёлой сельскохозяйственной техники

Приводит к нарушению структуры почвы, её уплотнению и снижению плодородия

Сжигание попутного нефтяного газа в факелах

Загрязняет атмосферу и нерационально, ввиду возможности применения попутного газа, например как топлива.

Строительство (каскадов) ГЭС на равнинных реках

Приведет к затоплению обширных участков местности

Захоронение токсичных отходов вблизи крупных городов и густонаселенных районов

Риск образования вредных испарений и просачивания опасных веществ в грунтовые воды, реки и системы водозабора городов.

Избыточное орошение в засушливых районах

Приводит к засолению почв, снижает их плодородность

Перевод ТЭС с природного газа на уголь

Перевод на менее экологичное топливо (с большим количеством выбросов в атосферу продуктов сгорания)

Интенсивный выпас скота

Приводит к опустыниванию (выедаются и вытаптываются растения), к эрозии почв, гибели насекомых — кормовой базы птиц.

Добыча полезных ископаемых (например руды) открытым способом

Загрязнение грунтовых вод, вырубка леса, разрушение ландшафта.

Создание терриконов (например в местах добычи угля)

Отвалы (насыпи) из пустых пород изменяют естественный ландшафт, сокращают площади лесных массивов или сельскохозяйственных угодий

Неполное извлечение металла из руды, извлечение одного компонента при переработке полиметаллических руд

Потеря части добытого ресурса, его неполное и неэффективное использование

Захоронение ядерных отходов в пригородных зонах

Опасность ввиду возможности попадания радионуклидов в грунтовые воды и реки, на сельскохозяйственные поля и продукцию, выращиваемою на них.

Избыточное применение гербицидов и пестицидов

Губительное влияние на природу, в т.ч. на птиц

Размещение крупных животноводческих комплексов вблизи водоёмов

Сброс сточных вод предприятий в естественные водоемы и реки

Приводит к загрязнению акватории, рационально подвергать отходы предварительной тщательной очистке, а также использовать системы замкнутого водооборота.

Посадка культур, на предварительно выжженом от леса участке. Приводит к уменьшению лесных угодий, имеется риск распространения пожара на большие территории.

Истребление отдельных видов животных, редких растений

Уменьшение видового разнообразия, нарушение флоры и фауны

ОГЭ География 2020. Задание 15 с ответами

Добавляйте авторские материалы и получите призы от Инфоурок

Еженедельный призовой фонд 100 000 Р

Задание 15. Влияние деятельности человека в природе.

1. Выберите два примера нерационального природопользования.

1) проведение снегозадержания в зимнее время

2) использование природного газа вместо угля на ТЭС

3) создание системы оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях

4) осушение болот в верховьях малых рек

5) строительство ГЭС на равнинных реках

2. Выберите два примера нерационального природопользования.

1) рекультивация земель в районах добычи угля

2) использование природного газа вместо угля на ТЭС

3) захоронение токсичных отходов в густонаселённых районах

4) комплексное использование добываемого сырья

5) распашка земель вдоль склонов

3. Выберите два примера нерационального природопользования.

1) рекультивация земель в районах добычи угля

2) использование на ТЭС каменного угля, вместо природного газа

3) избыточное орошение в засушливых районах

4) комплексное использование добываемого сырья

5) перевод ТЭС на природный газ, вместо каменного угля

4. Выберите два примера рационального природопользования.

1) строительство ГЭС на равнинных реках

2) осушение болот в верховьях малых рек

3) рекультивация земель в районах добычи угля

4) распашка земель вдоль склонов

5) заготовка древесины с последующими посадками леса

5. Выберите два примера рационального природопользования.

1) извлечение одного компонента при переработке полиметаллических руд

2) распашка земель вдоль склонов

3) избыточное орошение в засушливых районах

4) создание системы оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях

5) создание полезащитных лесополос в степной зоне

6. Выберите два примера нерационального природопользования.

1) рекультивация земель в районах добычи угля

2) распашка склонов на возвышенностях

3) заготовка древесины с последующими посадками леса

4) сплав леса по рекам отдельными брёвнами

5) комплексное использование добываемого сырья

7. Какие два из перечисленных видов природных ресурсов относятся к исчерпаемым возобновимым?

1) рыбные ресурсы

2) каменный уголь

4) энергия ветра

5) лесные ресурсы

8. Выберите два варианта ответа. Защите земель от ветровой эрозии способствует:

1) распашка склонов

2) вырубка зарослей кустарников в оврагах и балках

3) посадка лесополос

4) интенсивный выпас скота

5) террасирование склонов

9. Выберите два варианта ответа. Уменьшению выбросов в атмосферу углекислого газа способствует:

1) развитие ветровой и солнечной энергетики

2) сокращение площади тропических лесов

3) ограничение дальнейшего развития атомной энергетики

4) перевод тепловых электростанций с каменного угля на природный газ

5) строительство новых ГРЭС в малонаселённых районах

10. Выберите два примера рационального природопользования.

1) использование в чёрной металлургии только обогащённой руды

2) перевод ТЭС с природного газа на уголь

3) комплексное использование добываемого сырья

4) осушение болот в верховьях малых рек

5) создание системы оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях

11. Выберите два примера нерационального природопользования.

1) проведение снегозадержания в зимнее время

2) использование природного газа вместо угля на ТЭС

3) создание системы оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях

4) осушение болот в верховьях малых рек

5) создание свалок бытового мусора

12. Выберите два варианта ответа. К образованию кислот в атмосфере и выпадению кислотных дождей ведет прежде всего

1) сжигание угля

2) внесение органических удобрений в почву

3) удобрение почв

4) создание свалок бытового мусора

5) работа предприятий цветной металлургии

13. Какие два из перечисленных видов природных ресурсов относится к исчерпаемым невозобновимым?

1) лесные ресурсы 2) нефть 3) энергия солнца 4) каменный уголь 5) плодородие почвы

14. Какие два из перечисленных видов природных ресурсов относится к неисчерпаемым?

1) энергия солнца

2) биологические ресурсы

3) природный газ

4) энергия ветра

5) урановая руда

15. Выберите два варианта ответа. Негативное влияние на состояние окружающей среды оказывает

1) развитие ветровой и солнечной электроэнергетики

2) создание лесополос в степной зоне

3) сжигание попутного нефтяного газа

4) строительство ГЭС на равнинных реках

5) перевод ТЭС с угля на природный газ

16. Выберите два примера рационального природопользования.

1) рекультивация земель на месте карьеров

2) создание лесополос в зоне степей

3) вырубка лесов в долинах рек

4) осушение болот в верховьях рек

5) создание терриконов в местах добычи угля

17. Выберите два варианта ответа. Охране речных вод от загрязнения способствует

1) вырубка лесов в долинах рек

2) создание системы оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях

3) размещение водоёмких производств на берегах рек

4) осушение болот в верховьях рек

5) ограничение использования удобрений в бассейнах рек

18. Выберите два примера нерационального природопользования.

1) рекультивация земель в районах горных выработок

2) создание полезащитных лесополос в степной зоне

3) добыча полезных ископаемых открытым способом

4) сжигание попутного нефтяного газа в факелах в районах добычи нефти

5) использование биологических способов борьбы с сельскохозяйственными вредителями

19. Выберите два примера нерационального природопользования.

1) подсечно-огневое земледелие

2) выращивание мальков ценных видов рыб на рыбозаводах для дальнейшего выпуска их в водоёмы

3) вырубка лесов в долинах рек

4) санитарная вырубка леса

5) функционирование мусоросортировочных станций

20. Что из перечисленного является примером рационального природопользования? Выберите два варианта ответа.

1) подсечно-огневое земледелие

2) выращивание мальков ценных видов рыбы на рыбозаводах для дальнейшего выпуска их в водоёмы

3) осушение болот в верховьях малых рек

4) развитие ветровой и солнечной электроэнергетики

5) добыча полезных ископаемых открытым способом

21. Выберите два примера рационального природопользования.

1) рекультивация земель на месте угольных терриконов в Кузбассе

2) создание полезащитных лесополос в степной зоне

3) разработка железных руд в КМА открытым способом

4) строительство каскада ГЭС на Волге

5) осушение болот в верховьях Волги

22. Выберите два примера нерационального природопользования.

1) заготовка древесины с последующими посадками леса

2) сплав леса по рекам отдельными брёвнами

3) добыча полезных ископаемых открытым способом

4) рекультивация земель в районах добычи угля

5) комплексное использование добываемого сырья

23. Выберите два примера рационального природопользования.

1) вырубка лесов в бассейнах рек

2) осушение болот в верховьях рек

3) создание терриконов в местах добычи угля

4) рекультивация земель на месте карьеров

5) санитарная вырубка леса

24. Что из перечисленного может привести к образованию кислотных дождей? Выберите два варианта ответа.

1) перевод ТЭС с природного газа на каменный уголь

2) использование минеральных удобрений

3) осушение болот в долинах рек

4) массовая вырубка лесов

5) работа медеплавильного завода

25. Выберите два примера рационального природопользования.

1) производство бумаги из макулатуры

2) распашка земель вдоль склонов

3) создание полезащитных лесополос в степной зоне

4) избыточное орошение в засушливых районах

5) извлечение одного компонента при переработке полиметаллических руд

1. Осушение болот в верховьях рек может привести к их обмелению, опусканию уровня грунтовых вод; при строительстве ГЭС на равнинных реках затапливаются для создания водохранилища земли в долине реки. Кроме прямого уничтожения ценных пойменных земель затопление вызывает повышение уровня грунтовых вод, заболачивание берегов. Ответ: 45.

2. Захоронение токсичных отходов может привести к загрязнению окружающей среды, что особенно опасно в густонаселенных районах; распашка земель вдоль склонов приводит к развитию водной и ветровой эрозии и разрушению склона. Ответ: 35.

7. Природные ресурсы — важнейшие компоненты окружающей человека среды, используемые для удовлетворения всевозможных материальных и культурных потребностей общества. Природные ресурсы делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемые ресурсы подразделяются на возобновимые и невозобновимые. К возобновимым природным ресурсам относятся чистый воздух, пресная вода, плодородие почв, растения и животные. Полезные ископаемые, добываемые человеком, являются невозобновимыми природными ресурсами. Ответ: 15.

15. Негативное влияние на состояние окружающей среды оказывает сжигание попутного нефтяного газа, так как в атмосферу выбрасываются парниковые газы; при строительстве ГЭС на равнинных реках затапливаются для создания водохранилища земли в долине реки. Кроме прямого уничтожения ценных пойменных земель затопление вызывает повышение уровня грунтовых вод, заболачивание берегов. Ответ: 34.

ЕГЭ по Географии 11 класс 2020. Типовой тренировочный вариант от 29 июня №200629 (задания и ответы)

Новый тренировочный (типовой) вариант для подготовки к ЕГЭ по географии 2020. Формат задания составлен в соответствии с требованиями ФИПИ. Экзаменационная работа состоит из двух частей, включающих в себя 34 задания. Часть 1 содержит 27 заданий с кратким ответом. Часть 2 содержит 7 заданий с развёрнутым ответом. На выполнение экзаменационной работы по географии отводится 3 часа (180 минут).

Скачать работу по географии 11 класс: скачать

Смотреть работу по географии 11 класс:

Задания, которые могут показаться вам интересными:

1. Населённый пункт Ижма имеет географические координаты 65° 01` с.ш. 53° 55` в.д. Определите, на территории какого субъекта РФ находится этот населённый пункт.

3. Какие из следующих высказываний верны?
1) Запрет на захоронение твёрдых коммунальных отходов без предварительной обработки на свалках является примером
рационального природопользования.
2) Рекультивация земель — одна из причин сокращения продуктивных сельскохозяйственных угодий.
3) Избыточное орошение в засушливых районах может стать причиной засоления почв.
4) Строительство новых угольных ТЭС вместо газовых способствует сокращению выбросов углекислого газа в атмосферу.
5) Использование тяжёлой сельскохозяйственной техники — одна из причин снижения почвенного плодородия в степной зоне.

5. Расположите перечисленные ниже города в порядке увеличения среднегодового количества атмосферных осадков, выпадающих в них, начиная с города с самым маленьким количеством осадков.
1) Калининград
2) Волгоград
3) Сочи

6. Расположите перечисленные параллели в порядке увеличения продолжительности дня 10 декабря, начиная с параллели с наименьшей продолжительностью дня.
1) 35° ю.ш.
2) 15° с.ш.
3) 35° с.ш.

7. Расположите перечисленные моря с юга на север в том порядке, в котором они располагаются на карте мира, начиная с самого южного.
1) Берингово
2) Жёлтое
3) Охотское

8. Расположите перечисленные страны в порядке возрастания в них показателя доли лиц младше 1515 лет в общей численности населения, начиная со страны с наименьшим значением этого показателя.
1) Танзания
2) Германия
3) Австралия

9. Какие три из перечисленных регионов России имеют наибольшую среднюю плотность населения?
1) Камчатский край
2) Республика Коми
3) Республика Татарстан
4) Тамбовская область
5) Республика Бурятия
6) Кемеровская область

13. В каких трёх из перечисленных регионов России ведётся добыча природного газа?
1) Курская область
2) Республика Карелия
3) Республика Коми
4) Иркутская область
5) Тверская область
6) Сахалинская область

14. Прочитайте приведённый ниже текст, в котором пропущен ряд слов (словосочетаний). Выберите из предлагаемого списка слова (словосочетания), которые необходимо вставить на места пропусков. Климат и внутренние воды Восточной Сибири
В Восточной Сибири преобладает ________ (А) климат, и область распространения ________ (Б) заходит далеко на южную часть территории района. Район обладает огромными водными и гидроэнергетическими ресурсами. На его территории находится Байкал – глубочайшее озеро мира. Главными водными артериями Восточной Сибири являются Енисей и его крупные притоки – Нижняя Тунгуска, Подкаменная Тунгуска и ________ (В) Выбирайте последовательно одно слово (словосочетание) за другим, мысленно вставляя на места пропусков слова (словосочетания) из списка в нужной форме. Обратите внимание на то, что слов (словосочетаний) в списке больше, чем Вам потребуется для заполнения пропусков. Каждое слово (словосочетание) может быть использовано только один раз. Список слов (словосочетаний):
1) резко континентальный
2) умеренно континентальный
3) покровное оледенение
4) многолетняя мерзлота
5) Лена
6) Ангара

15. В каких из высказываний содержится информация о международной экономической интеграции?
1) Страны ОПЕК и Россия достигли продления сроков действия соглашения об ограничении объёмов добычи нефти.
2) Лидеры стран — участниц Ассоциации государств Юго-Восточной Азии согласовали план, предусматривающий создание в регионе единого рынка.
3) Китай, являющийся крупным мировым производителем природного газа, одновременно является крупным его импортёром.
4) Более половины продукции машиностроительных предприятий таких стран, как Германия, Япония и Южная Корея, предназначается для поставки на международный рынок.
5) Рост численности населения США в значительной степени обеспечивается за счёт иммигрантов из самых разных стран мира.

23. Расположите перечисленные периоды геологической истории Земли в хронологическом порядке, начиная с самого раннего.
1. палеогеновый
2. ордовикский
3. юрский

Если нужен формат Word (doc) пишите в комментарии, отправим.

Вам будет интересно:

Тренировочная работа по Географии 11 класс

* Олимпиады и конкурсы
* Готовые контрольные работы
* Работы СтатГрад
* Официальные ВПР

Поделиться:

ОГЭ 9 кл. зад.№12 рац. природопольз с ключом. | Материал для подготовки к ЕГЭ (ГИА) по географии (9 класс) на тему:

В-1                        зад. 12. Рациональное использование. Геоэкология.

1. Примером рационального природопользования является

1) извлечение одного компонента при переработке полиметаллических руд

2) распашка земель вдоль склонов

3) избыточное орошение в засушливых районах

4) создание полезащитных лесополос в степной зоне

2. Какой из перечисленных видов природных ресурсов относится

 к исчерпаемым возобновимым?

1) каменный уголь            2) медные руды

3) энергия ветра               4) лесные ресурсы

3. К образованию кислот в атмосфере и выпадению кислотных дождей ведет

прежде всего

1) сжигание угля              2) внесение органических удобрений в почву

3) удобрение почв            4) создание свалок бытового мусора

4. Для предотвращения образования оврагов на склонах холмов следует

1) высаживать деревья и кустарники          2) орошать склоны

3) распахивать склоны                               4) вносить в почву химические удобрения

В-2                        зад. 12. Рациональное использование. Геоэкология.

1. Примером нерационального природопользования является

1) рекультивация земель в районах добычи угля

2) комплексное использование добываемого сырья

3) заготовка древесины с последующими посадками леса

4) сплав леса по рекам отдельными брёвнами

2. Какой тип электростанций использует исчерпаемые природные ресурсы?                              

          1) ветровые                 2) тепловые            3) приливные           4) солнечные

3. При сжигании какого из перечисленных видов топлива выделяется наименьшее

количество веществ, загрязняющих атмосферу?

1) каменный уголь               2) мазут

3) природный газ                 4) торф

4. Полезащитные лесополосы в зоне степей создаются для защиты сельско-

хозяйственных угодий от

      1) биологических вредителей                  2) избыточной солнечной радиации

3) ветровой эрозии почв                         4) расхитителей урожая

————————————————————————————————————

В-3                                  зад. 12. Рациональное использование. Геоэкология.   

1. Примером рационального природопользования является

1) использование в чёрной металлургии только обогащённой руды

2) перевод ТЭС с природного газа на уголь

3) осушение болот в верховьях малых рек

4) создание системы оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях

2. Какой из перечисленных видов природных ресурсов относится к исчерпаемым                                 возобновимым?        

           1) каменный уголь             2) нефть           3) почвенные                 4) энергия солнца

3. Большое количество парниковых газов выбрасывается в атмосферу в результате работы

1) ГЭС                2) ТЭС                3) ПЭС                  4) АЭС

4. Охране речных вод от загрязнения способствует

1) вырубка лесов в долинах рек

2) размещение водоёмких производств на берегах рек

3) осушение болот в верховьях рек

4) ограничение использования удобрений в бассейнах рек

В-4                    зад. 12. Рациональное использование. Геоэкология.

1. Примером рационального природопользования является

1) распашка склонов на возвышенностях

2) создание лесных полезащитных полос в степной зоне

3) захоронение токсичных отходов вблизи крупных городов

4) осушение болот в верховьях малых рек

3. Какое изменение газового состава атмосферы считают причиной усиления

парникового эффекта?

1) увеличение содержания азота                       2) увеличение содержания метана

3) уменьшение содержания кислорода              4) уменьшение содержания озона

4. Какое из перечисленных мероприятий применяется для борьбы с эрозией почв в

зоне степей?

1) распашка склонов холмов                        2) создание полезащитных лесополос

3) осушение болот в долинах рек                 4) химическая мелиорация

_____________________________________________________________________________________В-5                                   зад. 12. Рациональное использование. Геоэкология.

1. Негативное влияние на состояние окружающей среды оказывает

1) проведение снегозадержания на полях             2) создание лесополос в степной зоне

3) перевод ТЭС с угля на природный газ               4) строительство ГЭС на равнинных реках

3. Какой из перечисленных газов является парниковым?

           1) угарный газ             2) углекислый газ            3) кислород             4) азот

4. Создание крупных водохранилищ в умеренном климатическом поясе оказывает

         заметное влияние на климат прилегающих к ним территорий. Каково это влияние?

      1) уменьшается среднегодовое количество атмосферных осадков

      2) увеличивается абсолютная влажность воздуха

      3) увеличивается разница зимних и летних температур воздуха

      4) уменьшается количество облачных дней

——————————————————————————————————————

В-6                       зад. 12. Рациональное использование. Геоэкология.

1. Примером рационального природопользования является

1) вырубка лесов в бассейнах рек

2) осушение болот в верховьях рек

3) создание терриконов в местах добычи угля

4) рекультивация земель на месте карьеров

2. Какие из перечисленных ресурсов относятся к числу неисчерпаемых?

           1) почвенные              2) геотермальные              3) лесные               4) рыбные

3. При развитии какого из перечисленных видов экономической деятельности выбросы в атмосферу загрязняющих веществ будут наибольшими?

1) обработка древесины и производство изделий из дерева

2) производство транспортных средств и оборудования

3) производство электроэнергии на ТЭС с использованием угля

4) текстильное производство

4. Какое из перечисленных мероприятий способствует защите почвы от эрозии?

    1) регулярная распашка склонов                                           2) интенсивный выпас скота

   3) посев зерновых без предварительной вспашки           4) сведение естественной растительности

Ключ к зад. 12. Рациональное использование. Геоэкология.

В-1

1-4                             2-4                           3-1                        4-1

В-2

1-4                             2-2                             3-3                       4-3

В-3

1-4                           2-3                           3-2                          4-4

В-4

 1-2                          2-2                          3-2                         4-2

В-5

1-4                        2-1                          3-2                           4-2

В-6

1-4                          2-2                          3-3                           4-3

Dryland Farming — обзор

11.20.2 Антропогенная ветровая эрозия — глобальная перспектива

Основные регионы с антропогенной ветровой эрозией в Северной Америке находятся в США, Канаде и Мексике. Ветровая эрозия в США является серьезной проблемой для сельскохозяйственных минеральных почв, в орошаемых засушливых и полузасушливых сельскохозяйственных регионах, а также в некоторых влажных районах с очень песчаными или органическими почвами. Около 700 миллионов метрических тонн почв размывается ветром в США ежегодно (Рисунок 4; USDA-NRCS, 2007).В Канаде ветровая эрозия чаще всего встречается на песчаных почвах канадских прерий, на острове Принца Эдуарда, в некоторых частях южного Онтарио и в некоторых районах торфяных почв (Wolfe, 2001; Agric. And Agri-Food Canada, 2007). Изучение отчетов 31 метеостанции с 1977 по 1987 год показало, что центральная часть сельскохозяйственных угодий в Саскачеване была районом с высокой частотой пыльных бурь (Wheaton and Chakravarti, 1990). Хотя было невозможно точно измерить степень или серьезность ветровой эрозии в Канаде (Sparrow, 1984), ежегодная потеря почвы из-за ветровой эрозии в южных провинциях Прерий Канады, по оценкам, на треть больше, чем из-за к водной эрозии (Wolfe, 2001).Полузасушливые засушливые районы часто дают ограниченное количество пожнивных остатков, имеют плохо структурированные почвы и подвержены сильным ветрам. Кроме того, они могут иметь небольшую шероховатость поверхности (микрорельеф) из-за чрезмерной обработки почвы. В США эти районы включают штаты, расположенные на Великих равнинах, плато Колумбия на западе центрального Вашингтона, юго-востоке Айдахо и северной Монтане. Мичиган, Флорида, Нью-Йорк, Висконсин, область пятки ботинок штата Миссури и южный Техас являются более влажными регионами с почвами, подверженными значительной ветровой эрозии.В Мексике возделываемые земли в северной пустыне Чиуауа (например, в долине Рио-Касас-Грандес) были подтверждены как источники, способствующие возникновению крупных пыльных бурь, происходящих в этом регионе. Для пяти значительных пылевых явлений, произошедших в 2002 и 2003 годах, 23% источников, выявленных с помощью анализа дистанционного зондирования, были охарактеризованы как сельскохозяйственные земли (Rivera Rivera et al., 2010). В качестве конкретного примера влияния человека на частоту пыльных бурь, потребность в воде на озере Тескоко возле Мехико означала, что озеро высохло к концу 1950-х годов и составляло примерно 40% пыльных бурь в мегаполисе в 1971 году.К 1984 году количество пыли было уменьшено до нуля благодаря согласованным усилиям по орошению и восстановлению растительного покрова (Goudie and Middleton, 1992), хотя территория озера и близлежащие сельскохозяйственные угодья теперь снова признаны источниками пыли, влияющими на Мехико (Díaz-Nigenda et al., 2010). ).

Рисунок 4. Расчетная среднегодовая ветровая и водная эрозия пахотных земель в США, оцененная в Национальном реестре ресурсов за 2003 год (воспроизведена из USDA-NRCS, 2007. Национальная инвентаризация ресурсов за 2003 год. USDA, Служба сохранения природных ресурсов.Доступно по адресу http://www.nrcs.usda.gov/technical/NRI/2007/nri07erosion.html (по состоянию на май 2011 г.).

Основные области антропогенной ветровой эрозии в Южной Америке расположены в более засушливых районах бассейна Дель-Плата, включая полузасушливые зоны биомов Гран-Чако и Пампас (Viglizzo and Frank, 2006), другие возделываемые на сухих землях пахотные земли в Аргентина, Боливийские Высокие равнины, Парагвайский Чако (Buschiazzo, 2006) и Патагония (Del Valle, et al., 1998). В Аргентине находятся самые большие регионы, затронутые ветровой эрозией в Южной Америке, где она затронула 9% территории страны (Chisari et al., 1996). Ветровая эрозия является особенно важной причиной деградации почв в полузасушливых аргентинских пампасах (SAP) (Buschiazzo et al., 1999; Buschiazzo, 2006), где потенциальная скорость ветровой эрозии, по оценкам, колеблется от 24 Mg ha ^-1 лет. ⁻¹ в северо-восточной части до 179 Mg га ⁻¹ лет ⁻¹ в юго-западной части провинции Ла-Пампа (Michelena, Irutia, 1995). Из примерно 565 000 га, затронутых ветровой эрозией в SAP, более 60% подвержены риску ветровой эрозии от умеренного до сильного (Covas and Glave, 1988 из Buschiazzo, 2006).Buschiazzo и Taylor (1993) показали, что в некоторых районах ветровая эрозия превратила почвы из моллизолей в инцептисоли из-за потери органического вещества и уменьшения толщины поверхностного горизонта.

В связи с большой протяженностью засушливых земель в северном Китае и значительным населением, взаимодействующим с этой окружающей средой, были проведены обширные исследования, направленные на понимание влияния человека на ветровую эрозию в этом регионе. По оценкам, 91 миллион гектаров пострадал от ветровой эрозии за последние 50 лет по всему Китаю, при этом почти 7 миллионов гектаров подверглись вторжению подвижных дюн, мобилизация которых обычно вызвана чрезмерным выпасом растительного покрова (Zhao et al., 2006).

Количество пыльных бурь, наблюдаемых в северном Китае, в последнее время в целом снизилось, особенно с середины 1980-х годов, несмотря на рост опустынивания, связанный с антропогенной деятельностью (Zhang et al., 2003). Zhang et al. (2003) сообщил, что площадь пустынь Китая увеличилась на 2–7% за последние 43 года. Их исследование показывает, что влияние человека может быть особенно заметным, поскольку в наиболее сильно пострадавших от человека районах, включая песчаные земли Хоркин и пустыню Му Ус, за последние 20 лет общее количество пыли увеличилось.Картирование опустыненных земель в бассейне Чайдма показало, что с 1959 по 1994 год площадь деградированных земель увеличилась почти вдвое, и в этом регионе четко прослеживается тенденция к увеличению запыленности в отличие от тенденции северного Китая (Wang et al., 2004). Тем не менее, до сих пор остаются споры о значении антропогенных источников на деградированных пастбищах или возделываемых землях северного Китая по сравнению с вкладом естественных пыленосных территорий (Wang et al., 2004).

Чтобы противодействовать непредвиденным последствиям усиления ветровой эрозии, в Китае были предприняты значительные усилия по снижению эоловой активности: например, Великая зеленая стена (Parungo et al., 1994). Также было много примеров попыток стабилизировать движение песчаных дюн, например, для защиты транспортных маршрутов с использованием шахматных досок растительности (Qiu et al., 2004). В других частях Центральной Азии за последние 25 лет произошло высыхание водно-болотных угодий Хамун в бассейне Систана на юго-востоке Ирана и юго-западе Афганистана. Забор воды из-за расширенного орошения и перекрытия притока рек (например, Гильменда) в верхнем течении усугубился недавней сильной засухой, и эти высохшие заболоченные земли в настоящее время являются значительным региональным источником пыли (Walker et al., 2009).

В Африке естественные выбросы пыли из Сахары имеют наибольшие глобальные масштабы, и понимание роли человека в выбросах аэрозолей, особенно в регионе Сахеля, было основной целью. Одно недавнее исследование кернов отложений из океана под североафриканским пылевым коридором связывало рост отложений пыли, датируемый началом девятнадцатого века, с началом коммерческого сельского хозяйства в регионе Сахеля (Mulitza et al., 2010). Мулен и Чиапелло (2006) обнаружили, что фоновые уровни пыли над Атлантикой увеличились в два раза с середины 1960-х годов на основе независимых измерений концентрации пыли и оптической толщины пыли.Они предположили, что после учета воздействия климата антропогенная деградация почвы, связанная с ростом населения Сахеля, была причиной повышенной активности пыли. На основании наземного исследования развития дюн набха во Внутренней дельте Мали, появление этих форм на заброшенных полях было напрямую связано с усилением ветровой эрозии на местных возделываемых землях, особенно во время засух (Nickling and Wolfe, 1994).

Антропогенное давление также может влиять на динамику песчаных дюн.В преимущественно неактивном дюнном поле Калахари на юге Африки адекватный растительный покров является основной причиной устойчивости дюн в периоды, когда сила современного ветра достаточна для переноса песка. Уменьшение растительности в результате выпаса скота привело к нескольким локальным увеличениям поверхностной активности линейных дюн на юго-западе Калахари (Thomas and Twyman, 2004) (Рисунок 5). Важное значение для сдвигов в активности дюн, приписываемых человеку, имеет короткий временной масштаб, в котором может действовать антропогенный эффект, в отличие от более долгосрочных изменений, связанных с изменением климата (Thomas and Leason, 2005).

Рис. 5. Интенсивный выпас скота на линейных дюнах на юго-западе пустыни Калахари, Ботсвана. Фото Паоло Д’Одорико.

Большая часть полузасушливых земель в Австралии, используемых для возделывания сельскохозяйственных культур и выпаса скота, подвержена высокому риску ветровой эрозии, которая сильно увеличивается из-за засухи (McTainsh and Leys, 1993). Сельское хозяйство сыграло важную роль в превращении региона Малли на северо-западе Виктории и на юго-западе Нового Южного Уэльса в зону постоянного источника пыли, где в среднем пыльные дни составляют не менее 5 дней в году (McTainsh and Pitblado, 1987), а следы аэрозолей легко узнаваемы на местности. на глобальном уровне (Prospero et al., 2002). Первоначальная расчистка от растительности и возделывание сельскохозяйственных культур на мелкозернистых почвах региона Малли стимулировали ветровую эрозию, при этом неправильное управление земельными ресурсами при последующей культивации еще больше увеличивало ветровую потерю почвы (Leys, 1990). Лейс (1999) подчеркивает, что большая часть засушливой Австралии производит значительно меньше пыли, чем некоторые регионы с более высоким уровнем осадков, где преобладает сельское хозяйство, а эрозия там «вызвана хозяйственной деятельностью». С 1960-х годов в полузасушливых регионах Австралии произошли значительные изменения в типе растительности, в результате чего увеличилось количество древесных сорняков, не съедобных домашним скотом.Следствием этого стал более устойчивый почвенный покров на многих пастбищах, подверженных ветровой эрозии, изменение, которое использовалось для частичного объяснения снижения частоты широкомасштабной ветровой эрозии (McTainsh and Leys, 1993).

Ветровая потеря почвы также ускорилась из-за землепользования человеком в полузасушливых регионах Европы (Lopez et al., 1998; Gomes et al., 2003), тогда как возникновение локальной ветровой эрозии в более влажных районах континент почти полностью вызван деятельностью человека из-за возделывания легких почв (Bärring et al., 2003; Funk et al., 2008). Выбросы пыли в Нижней Саксонии, Германия, были в 6,6 раз выше из-за обработки почвы по сравнению с эрозией пахотных почв (Goossens et al., 2001). В другом исследовании Риксен и де Грааф (2001) сообщили, что примерно 3,5 миллиона гектаров песчаных, торфяных или лессовых почв уязвимы для ветровой эрозии как пахотные земли в Северной Европе. В этих областях, по их оценкам, самые высокие затраты на месте, вызванные ветровой эрозией в связи с потерей урожая и необходимым повторным посевом, составляли до 500 евро за гектар один раз в 5 лет.

Засушливые земли и деградация земель | МСОП

Биоразнообразие
Засушливые земли поддерживают впечатляющее разнообразие биоразнообразия. Сюда входят дикие эндемичные виды, такие как антилопа сайгак в азиатских степях и американский бизон на пастбищах Северной Америки, которые не встречаются больше нигде на земле, а также культурные растения и разновидности домашнего скота, известные как агробиоразнообразие. Биоразнообразие засушливых земель также включает организмы, обитающие в почве, такие как бактерии, грибы и насекомые, известные как биоразнообразие почвы, которые уникальным образом адаптированы к условиям.Биоразнообразие почв включает в себя самое большое разнообразие видов в засушливых районах, определяющих углеродный, азотный и водный циклы и, следовательно, продуктивность и устойчивость земель. Утрата биоразнообразия засушливых земель является одной из основных причин и следствий деградации земель.

Обеспечение продовольствием и водой
Низкое количество осадков и продолжительные засушливые сезоны в засушливых районах могут привести к нехватке воды и ограничить продуктивность сельского хозяйства и объем производства. Биоразнообразие засушливых земель поддерживает плодородие и влажность почвы для обеспечения роста сельского хозяйства и снижает риск засухи и других экологических опасностей.Например, растительность разлагается в желудках крупных травоядных в засушливых районах, после чего навоз бактериями почвы превращается в питательные вещества, которые усваиваются растениями. Бактерии и другие микробы также расщепляют растения и животных на остатки разложения — органическое вещество почвы, которое помогает почве легко поглощать дождевую воду и удерживать влагу. Каждый грамм органического вещества может увеличить влажность почвы на 10-20 граммов, а каждый миллиметр дополнительной инфильтрации воды в почву представляет один миллион дополнительных литров воды на квадратный километр.

Плохое управление урожаем и почвой, а также разрушение среды обитания подрывают способность биоразнообразия засушливых земель обеспечивать рециркуляцию питательных веществ, а также услуги по хранению и фильтрации воды. На сильно деградированных землях, лишенных биоразнообразия, можно продуктивно использовать лишь 5% от общего количества осадков. По оценкам, 20 миллионов гектаров плодородных земель ежегодно деградируют, и в следующие 25 лет мировое производство продуктов питания может упасть до 12% в результате деградации земель, что поставит под угрозу продовольственную и водную безопасность растущего населения.

Смягчение последствий изменения климата и адаптация к ним
Почвы мира содержат 1 500 миллиардов тонн углерода в форме органических веществ — в два-три раза больше углерода, чем содержится в атмосфере. Углерод, хранящийся в почве, выбрасывается в атмосферу при деградации земель, и около 60% органического углерода Земли теряется в результате деградации земель. Это представляет собой значительный вклад в антропогенные выбросы парниковых газов. Увеличение количества углерода, содержащегося в почве, например, с помощью методов ведения сельского хозяйства и управления пастбищами, которые увеличивают содержание органического вещества в почве, может снизить ежегодное увеличение содержания углекислого газа в атмосфере.Подсчитано, что улучшенное управление пастбищными угодьями домашнего скота потенциально может улавливать еще 1300–2000 миллионов метрических тонн углекислого газа к 2030 году.

Изменение климата также повлияет на засушливые районы, поскольку модели предсказывают еще большую изменчивость климата и экстремальные температуры. Биоразнообразие засушливых земель на протяжении тысячелетий адаптировалось к сезонности, редкости и изменчивости осадков и может быть полезным в помощи людям в адаптации к изменению климата. Например, уникальные виды засушливых земель являются генетическим резервуаром для новых разновидностей культурных растений и пород домашнего скота, устойчивых к климатическим изменениям.

Почвенное бактериальное сообщество засушливых земель подвержено влиянию изменений в землепользовании и различных методов орошения в долине Мескитал, Мексика

Изменение землепользования и использование качества воды для орошения изменяют свойства почвы

Мы проанализировали почву по пяти системам землепользования: ксерофитный кустарник (S ), сельскохозяйственных угодий под неорошаемыми землями (R), орошением пресной водой (FW), орошением сточными водами из плотины (DWW) и орошением неочищенными сточными водами (UTWW) (Рис. 1). Почвы относятся к феоземам с высокой глинистостью (в среднем 44.7%). Свойства почвы значительно различались в зависимости от системы землепользования, а некоторые свойства, такие как влажность, электрическая проводимость и содержание фосфора, также значительно различались в зависимости от сезона (рис. 2 и дополнительный материал, рис. S1). Влажность почвы была выше в почвах, орошаемых DWW и UTWW — более 30%, в то время как в остальных системах землепользования — менее 19%. На богарных и FW влажность была выше во время сезона дождей. Уровень pH колебался от 7,1 до 7,8, являясь самым низким для кустарников и самым высоким в богарных и ЗП.Ранее сообщалось о повышении и понижении pH почвы из-за орошения различными типами сточных вод ^8,37 . Увеличение вызвано дополнительным поступлением обменных катионов, в основном натрия ³⁸ , и уменьшением большого количества аммоний-азота. В богарных условиях содержание азота и углерода в почве было самым низким (1,6 и 12 г ^-1 кг соответственно) по сравнению с другими системами (в среднем 2,1 и 25 г ^-1 кг соответственно). Концентрация кальция в ионообменном комплексе почвы снизилась в почве, орошаемой неочищенными сточными водами, поскольку высокое поступление натрия вытесняет кальций из почвы ⁶ .Некоторые свойства почвы показали тенденцию к увеличению от богарных к UTWW, такие как электропроводность и количество натрия, калия, магния и фосфора. Ранее сообщалось, что паводковое орошение и использование различных типов сточных вод увеличивают засоленность почвы ^8,39 . Электропроводность была значительно ниже в сезон дождей в почвах, орошаемых сточными водами (DWW и UTWW), что можно объяснить разбавлением сточных вод. P был выше во время сезона дождей в FW, вероятно, из-за внесения удобрений.

Рис. 1

Расположение участков исследования в долине Мескиталь (Мексика). Карта была создана с помощью ESRI 2011. ArcGIS Desktop: Release 10. Redlands, CA: Институт исследования экологических систем.

Рис. 2

Свойства почвы в системах кустарниковых земель (S), богарных (R), пресных (FW), плотинных (DWW) и неочищенных сточных вод (UTWW) в течение засушливого и дождливого сезона. Прямоугольник расширен от 25 ^-го до 75 ^-го процентилей, линия в прямоугольнике нанесена на медианное значение.Усы представляют собой наименьшее и наибольшее значение. Тесты Краскела-Уоллиса и Данна использовались для определения различий между системами землепользования и теста перестановок для различий между сезонами. Показаны только параметры, существенно различающиеся между сезонами в каждой системе землепользования, если они не различались, выборки обоих сезонов были объединены.

Общие характеристики наборов данных 16S рРНК

Для анализа структуры и разнообразия бактериального сообщества ДНК и РНК были выделены из 80 образцов почвы, взятых из всех проанализированных систем.Мы выделили ДНК из всех 80 образцов и РНК из 52. Несмотря на несколько попыток с измененными условиями, выделение высококачественного синтеза РНК или кДНК в достаточном количестве из четырех кустарников, 13 богарных, двух FW, восьми DWW и одного UTWW образцов не удалось. После удаления низкокачественных последовательностей и одиночных ампликонов анализ области V3-V4 16S рРНК дал 5 040 696 (ДНК) и 3 370 420 (РНК) последовательностей высокого качества. Количество последовательностей на образец варьировалось от 18 976 до 299 941 (ДНК) и от 19 618 до 487 021 (РНК).После анализа разрежения с минимальным количеством последовательностей на образец (18 900 ДНК, 19 600 РНК) мы получили 12 854 ОТЕ из ДНК (2544 ± 238 на образец) и 12 182 из РНК (2590 ± 337 на образец). Индекс покрытия Good для ДНК и РНК, равный 0,95 (± 0,007), указывает на то, что наборы данных охватывают все основные группы бактерий, населяющих изучаемые системы землепользования. Кривые разрежения можно найти в дополнительном материале на рис. S2. Поскольку 13 образцов с богарных земель отсутствовали на уровне РНК, было невозможно сделать выводы об активном бактериальном сообществе между сезонами для этой системы землепользования.

Системы землепользования влияют на разнообразие бактерий

Разнообразие бактерий (индекс Шеннона H ’и индекс филогенетического разнообразия Фэйта PD) реагировало на изменение землепользования и воды, используемой для орошения (p ≤ 0,05, рис. S3). Тотальные (основанные на ДНК) и потенциально активные сообщества (основанные на РНК) не показали одинаковой картины. Разнообразие всего бактериального сообщества было выше в FW ( H ’9,67, PD 143), чем в соответствующих активных сообществах ( H ’ 9.3, ПД 135). Противоположное было зарегистрировано для UTWW (всего: H ’9,4, PD 134; активный: H ’ 9,5, PD 145,5). В отличие от нашей гипотезы (c), разнообразие естественного сообщества засушливых земель было только выше по сравнению с разнообразием богарных систем, но не по сравнению с другими системами. Эти результаты частично согласуются с предыдущими исследованиями, в которых сообщалось о более высоком разнообразии сельскохозяйственных почв, чем естественных засушливых земель ²⁴ . Кроме того, почва, орошаемая сточными водами, ранее показывала более высокую бактериальную и ферментативную активность в результате поступления питательных веществ и органических веществ со сточными водами ²⁹ .В предыдущей работе, посвященной изучению почвы ¹⁹ долины Мескитал, не было обнаружено значительных различий в общем бактериальном богатстве и разнообразии между богарными и UTWW, но было обнаружено более богатое бактериальное сообщество почвы во время засушливого сезона. Наши результаты показывают, что только FW демонстрировали более богатое бактериальное разнообразие в течение засушливого сезона, что было связано с доступным P (r _s = -0,24, p ≤ 0,05). Различия между обоими исследованиями могут быть связаны с меньшим размером опроса и меньшим количеством проанализированных образцов в другом исследовании.

Влияние параметров почвы на состав и разнообразие бактериального сообщества

Как показал тест ANOSIM (p = 0,01), состав общих и активных бактериальных сообществ различается в зависимости от системы землепользования. (Не) сходство вызвано преобразованием кустарников в сельскохозяйственные системы землепользования, особенно тех, которые подвергаются ежемесячному орошению. Мы могли наблюдать, что сообщества из кустарниковых и богарных систем похожи, в то время как сообщества, орошаемые сточными водами (DWW и UTWW), даже больше похожи друг на друга, поскольку они группируются рядом (рис.3). Сообщество FW распределялось между этими двумя группами, представляя промежуточную систему землепользования, как мы и предполагали. Несмотря на то, что кластеризация РНК была менее плотной, общая картина для ДНК и РНК оставалась неизменной. Важно отметить, что тип культуры или растительный покров является следствием системы землепользования и сезона. Почва кустарников представляет собой один и тот же растительный покров в течение всего года, в то время как сельскохозяйственные системы обрабатывают кукурузу в сезон дождей, а в засушливый период участки остаются под паром или засеваются овсом, травой или люцерной.Следовательно, после оценки структуры сообщества, дифференцирующейся по сезонам, мы наблюдали более сильное влияние типа сельскохозяйственных культур / растительного покрова в сухой сезон, чем в сезон дождей (дополнительный материал, рис. S4). Мы наблюдали различия между сезонами (тест ANOSIM, p = 0,01) в структуре общего и потенциально активного сообщества системы FW и в структуре потенциально активного сообщества системы UTWW. На эти результаты повлияли различные свойства почвы, а в случае потенциально активных сообществ — тип сельскохозяйственных культур, присутствующих в разные сезоны (дополнительный материал, рис.S5). Покровные культуры изменяют микробное сообщество почвы ²⁸ .

Рисунок 3

Неметрическая многомерная шкала (NMDS) общего ( a ) и потенциально активного ( b ) состава бактериального сообщества всех образцов из систем землепользования, кустарников, богарных, пресных вод, сточных вод плотин и неочищенных орошение сточными водами, засушливый и дождливый сезон на основе взвешенных матриц расстояний Unifrac ⁸⁷ . Параметры окружающей среды, которые достоверно коррелировали (p ≤ 0.05) к структуре бактериального сообщества обозначены стрелками.

Мы проверили корреляцию характеристик почвы и применили их к ординации, чтобы определить, какие свойства коррелировали с составом бактериального сообщества. Наибольшее влияние на общее бактериальное сообщество оказало обменное содержание натрия (R ² = 0,504, p = 0,001), за которым следовала влажность почвы (R ² = 0,416, p = 0,001; рис. 3а). На структуру потенциально активного сообщества влияли влажность почвы и pH (R ² = 0.557, 0,553 соответственно, p = 0,001), затем следует содержание натрия (R ² = 0,48, p = 0,001; рис. 3б). Эти результаты согласуются с предыдущими отчетами о микробных сообществах почвы в засушливых районах ^24,40 , в которых содержание воды было определено как лимитирующий фактор для роста и активности бактерий ⁴¹ . Кроме того, содержание воды резко изменилось при введении орошения сельскохозяйственных культур, избыточное содержание влаги в почве приводит к ограниченной диффузии O ₂ , что снижает аэробную активность микробов, но может увеличить активность анаэробов ⁴² .Считается, что pH почвы является сильнейшим фактором структуры бактериального сообщества ^43,44,45 . В почвах долины Мескиталь эта тенденция сохраняется, несмотря на небольшой диапазон pH (от 7,1 до 7,8). PH прямо или косвенно связан со многими характеристиками почвы, включая влажность почвы, засоленность и доступность питательных веществ ⁴³ . Предыдущие исследования ⁴² показали, что высокие концентрации растворимых в почве солей, таких как Na, влияют на структуру микробного сообщества, поскольку они снижают осмотический потенциал микробных клеток.Следовательно, они могут адаптироваться к низким осмотическим потенциалам за счет накопления осмолитов, что является энергетически затратным ⁴² . Сообщалось, что более высокое содержание натрия в почве, орошаемой сточными водами, оказывает негативное влияние на базальное дыхание и энергетический заряд аденилата (AEC), в то время как способность денитрификации увеличилась на ²⁹ . Они демонстрируют способность некоторых таксонов бактерий адаптироваться к стрессу, вызываемому содержанием натрия в почве, или выдерживать его.

Индекс Шеннона положительно коррелировал с pH почвы на уровне всего сообщества (r _s = 0.34, p ≤ 0,05; Таблица дополнительных материалов S2). Об этом влиянии pH почвы на разнообразие бактерий сообщалось ранее в исследовании нескольких типов экосистем ⁴³ и в почве лесов и лугов ⁴⁵ ; последнее исследование показало более высокое разнообразие в слабощелочных условиях, подобное тому, что мы наблюдали. Насколько нам известно, влияние pH почвы на ирригационные системы ранее не проявлялось. Интересно, что разнообразие активного сообщества положительно коррелировало с влажностью почвы и содержанием натрия (r _s = 0.36 и 0,41 соответственно; р ≤ 0,05; Таблица дополнительных материалов S2).

Общая структура почвенных бактериальных сообществ

OTU во всех образцах были отнесены к 45 типам бактерий и более чем 390 порядкам на уровне ДНК и РНК. Доминантными типами (> 0,5% всех последовательностей) были Actinobacteria (30% ДНК и РНК), Planctomycetes (23% ДНК, 14% РНК), Proteobacteria (16% ДНК, 38% РНК), Acidobacteria (11% ДНК, 5,9% РНК), Chloroflexi (11% ДНК, 1.4% РНК), Gemmatimonadetes (3,4% ДНК и РНК), Verrucomicrobia (2,3% ДНК, 3,3% РНК), Bacteroidetes (1,2% ДНК, 1,7% РНК), Firmicutes (1% ДНК, 0,9% РНК) и Nitrospirae (1% ДНК, 0,5% РНК) (рис. 4 и 5). Эта высокая численность Planctomycetes (23% ДНК, 14% РНК), обнаруженная в наших образцах, находится в том же диапазоне, что и в других семиаридных регионах ⁵ . На уровне заказа Planctomycetales (8,7% ДНК, 4.1% РНК), группа-кандидат WD2101, которая недавно была отнесена к порядку Tepidisphaerales ⁴⁶ (8,3% ДНК, 2,1% РНК), были многочисленны как в целом, так и в активном сообществе. На уровне ДНК также были многочисленны подгруппы 6 ( Acidobacteria ) (5,3%) и Frankiales (3,3%) и на уровне РНК Myxococcales (7,9%) и Rhizobiales (2,5%).

Рис. 4

Относительная численность отрядов почвенных бактерий, полученных на основе ДНК. Системы землепользования: Кустарники (S), богарные (R), пресноводные (FW), сточные воды плотин (DWW) и неочищенные сточные воды (UTWW), орошаемые в засушливый и дождливый сезон.Визуализируются отряды бактерий со средней относительной численностью> 0,5%; отряды с вкладом ≤ 0.5% суммированы как редкие таксоны.

Рис. 5

Относительная численность отрядов почвенных бактерий, производных от РНК. Системы землепользования: Кустарники (S), богарные (R), пресноводные (FW), сточные воды плотин (DWW) и неочищенные сточные воды (UTWW), орошаемые в засушливый и дождливый сезон. Визуализируются отряды бактерий со средней относительной численностью> 0,5%; отряды с вкладом ≤ 0.5% суммированы как редкие таксоны.

Преобладающие отряды протеобактерий, такие как Caulobacterales , Rhizobiales , Bdellovibrionales , Desulfobacterales и Myxococcales ; и веррукомикробный отряд Opitutales и группа OPB35 показали более высокие относительные количества на уровне РНК, чем на уровне ДНК. Acidobacteria (подгруппы 4 и 6), Chloroflexi , Nitrospira и Planctomycetes (группа кандидатов WD2101 и Planctomycetales ) показали противоположную тенденцию.Возможно, это связано с разными жизненными стратегиями этих таксонов. Proteobacteria проявляют копиотрофную активность и высокие темпы роста, когда ресурсы изобилуют и предпочитают лабильное потребление органического углерода ⁴⁷ . Acidobacteria , Chloroflexi , Nitrospirae и Planctomycetes были отнесены к олиготрофам с медленными темпами роста и способностью к процветанию в бедных питательными веществами средах ^26,47,48 . Verrucomicrobia следуют олиготрофным стратегиям ⁴⁹ , однако указано, что их оппортунистическое поведение, связанное с водой, ³⁵ оказывает сильное влияние на их активность, поскольку в нашем исследовании они более активны в почве, орошаемой сточными водами.

Системы землепользования формируют бактериальное сообщество

Чтобы определить порядки, которые в значительной степени были связаны с одной, двумя или более системами землепользования, мы провели корреляционный анализ ассоциаций. В анализ были включены все бактериальные отряды: 362 на уровне ДНК и 371 на уровне РНК. В среднем 56% заказов существенно не различались (p ≤ 0,05) по относительной численности в отношении системы землепользования.

Корреляционный анализ ассоциации (рис.6) согласуется с многомерным анализом (рис.3). Бактериальные сообщества из кустарниковых участков и богарных систем показали сходство, в среднем они делили 3,2% бактериальных порядков. Еще более похожи были почвенные сообщества, орошаемые сточными водами (DWW и UTWW), они разделяли 7,5% бактериальных заказов. FW сгруппированы между этими двумя группами, разделяя 3,8% бактериальных заказов с более сухими системами (кустарниковыми и богарными) и 5,5% с системами с ежемесячным орошением.

Рисунок 6

Сеть ассоциаций на основе корреляции на уровне порядка общих ( a ) и потенциально активных ( b ) бактериальных сообществ среди систем землепользования: кустарниковые, богарные, пресноводные, сточные воды плотин и орошаемые неочищенные сточные воды.Визуализируются только статистически значимые бактериальные порядки (p ≤ 0,05). Размер каждого узла пропорционален относительной численности таксона, а ширина края соответствует силе ассоциации каждого таксона с системой землепользования.

Группы Chthoniobacterales и подраздел III ( Microcoleus ) были связаны исключительно с почвой кустарников. Microcoleus видов устойчивы к высыханию и фотосинтезируют и встречаются в засушливых почвах по всему миру ⁵⁰ .Только два таксона альфа-протеобактерий ( Rhizobiales и Sphingomonodales ), а также Pseudonocardiales , Micromonosporales , Euzebyales и Kallotenuales были связаны с кустарниками и богарными почвами. Последние два, похоже, активны только на богарных почвах. Rhizobiales и Sphingomonadales ранее ассоциировались с засушливыми почвами ⁵¹ . Системы без сточных вод, которые также являются самыми засушливыми (кустарниковые, богарные и ЗП), разделяют 23 группы бактерий, большинство из них актинобактериальные ( Rubrobacterales , Frankiales , Pseudonocardiales , Streptosporangiales , Streptomycetalesir и ).В целом, мы наблюдали, что орошение и преимущественно орошение сточными водами уменьшило численность актинобактерий . Этот тип известен засухоустойчивыми группами, в частности, классом Rubrobacteridae , численность которого увеличивается во время высыхания ³⁵ . Группы, связанные исключительно с FW, были Planctomycetales и отряд II ( Cytophagia ). Tepidisphaerales (ранее WD2101) был одним из самых массовых отрядов, но проявлял активность только в FW.Системы землепользования при ежемесячном орошении (FW, DWW и UTWW) разделяли 27 заказов, лишь немногие из них были активными, среди них были Cytophagales , Nitrosomonadales и две группы кандидатов Gemmatimonadetes (SO134 и BD2.11). Наконец, системы орошения сточными водами разделили 30 заказов, большинство из них были активны в одной или обеих системах. Эти отряды принадлежали, в основном, Proteobacteria ( Xanthomonadales , Burkholderiales , Synthrophobacterales , Anaeroliniales , Rickettsiales ) и Bacteroidetes ( Sphingobacteriales95obacteria, а также Flamingobacteria 900obacterium as и Phycisphaerales .Известно, что некоторые из этих отрядов содержат патогенных представителей. Сточные воды явно переносят в почву представителей Bacteroidetes и Proteobacteria (дополнительный материал, рис. S6), такие отряды, как Flavobacteriales , Rhodospirillales , Burkholderiales , Syntrophobacterales и Pseudomonadales, были обнаружены в соответствующих Pseudomonadales. сточными водами орошаемые почвы. Было показано, что Bacteroidetes более многочисленны в сельскохозяйственных системах, чем в естественных, и их численность также связана с удобрением почвы ⁵² .Ранее сообщалось, что семейство Xanthomonadaceae демонстрирует более высокую численность в очищенных сточных водах орошаемой почвы ²⁵ . В целом, мы наблюдали, что орошение увеличивало численность Planctomycetes , Proteobacteria , Bacteroidetes и Gemmatimonadetes . Кроме того, орошение сточными водами увеличило численность хламидий . Эти результаты согласуются с предыдущими исследованиями на засушливых почвах ⁵ и на обработанных ²⁵ и необработанных ¹⁹ почвах, орошаемых сточными водами.

И, наконец, корреляция индексов разнообразия со свойствами почвы предполагает адаптацию к конкретным линиям, таксоны бактерий, связанные с орошаемой сточными водами, адаптированы к более высоким концентрациям ионов натрия и соответствующему солевому стрессу, создаваемому сточными водами. Таксоны, связанные с почвой, орошаемой сточными водами, также могут быть адаптированы к поверхностно-активным веществам и тяжелым металлам, присутствующим в сточных водах ²⁹ , которые не отслеживались в этом исследовании. Отряды бактерий, связанные с кустарниками, богарными землями и частично FW, адаптированы к засухе, следовательно, чувствительны к содержанию натрия и, возможно, другим загрязнителям.

Системы землепользования и сезонность определяют функциональный профиль бактерий

Функции бактериальных сообществ участвуют в важнейших процессах, необходимых для поддержания качества почвы и функционирования экосистемы. Мы предсказали функциональные возможности потенциально активных бактериальных (основанных на РНК) сообществ в отношении циклов C, N, S и P, используя Tax4Fun ⁵³ . Количество важных генов, кодирующих ферменты, участвующих в разных путях в этих циклах, различается в зависимости от системы землепользования и сезона (p ≤ 0.05; Рис.7). Гены, участвующие в нитрификации и денитрификации, были более распространены в почве, орошаемой сточными водами (DWW и UTWW). Этот эффект может быть связан с высоким поступлением азота со сточными водами (аммоний и органический N) ³⁷ и более высокой численностью таких родов, как Nitrosospira , Nitrosomonas ( Nitrosomonadales ), Nitrospira ( Nitrospirae ). ), Nitratireductor ( Rhizobiales ) и Massilia ( Burkholderia ).Friedel et al. ²⁹ сообщили о более высокой способности к денитрификации в почве, орошаемой сточными водами, чем в неорошаемой почве в долине Мескиталь. Кроме того, выбросы закиси азота от орошаемых сточными водами полей, засеянных кукурузой, в 10 раз больше, чем от богарных полей ⁵⁴ . Гены метаболизма метана также были более распространены в почве при орошении сточными водами, это может быть связано с высоким содержанием метана в сточных водах ⁵⁵ и более высокой численностью Verrucomicrobia и Gammaproteobacteria в почвах, орошаемых сточными водами, поскольку они включают метанотрофные таксоны, например, Methylacidiphilum и Methylococcacea , соответственно ⁵⁶ .Обилие генов, связанных с диссимиляционным восстановлением сульфата, также было выше в системах орошения сточными водами, вероятно, из-за большего количества сульфата, присутствующего в неочищенных сточных водах. Гены, связанные с фиксацией азота, были менее распространены в FW по сравнению с системами орошения сточными водами, вопреки общей тенденции, согласно которой высокое содержание нитратов снижает эффективность фиксации азота и неблагоприятное влияние засоления на развитие клубеньков ³⁹ . Кроме того, увеличение количества генов, связанных с распадом лигнина и хитина, наблюдалось в кустарниковых и богарных почвах, что, вероятно, вызвано более высокой численностью таких родов, как Arthrobacter ( Micrococcales ) и Streptomyces ( Streptomycetales ), которые известны. разлагать ароматические субстраты с одним кольцом ⁵⁷ и содержать большее количество генов, кодирующих хитиназу, на геном ⁵⁸ .Эти результаты соответствуют анализу качества почвенного органического вещества, выполненному в тех же системах землепользования ⁵⁹ , который свидетельствует о гораздо более сильной микробной деградации лигнина в кустарниках с ограниченным количеством питательных веществ, чем на полях, орошаемых сточными водами. Обилие генов, связанных с диссимиляционным восстановлением нитратов и аннамоксом, также было выше в почве кустарников и ниже в UTWW. Диссимиляционные нитратредуцирующие бактерии обычно встречаются в зонах с низкой или ограниченной доступностью нитратов ⁶⁰ , в полузасушливых кустарниках и на богарных почвах.Гены фосфатазы (щелочная фосфатаза и кислая фосфатаза) показали наименьшую распространенность в кустарниках и в FW, соответственно. Мы предполагаем, что это связано с разницей в pH почвы, так как FW показал самый высокий pH (7,8), а кустарник — самый низкий pH (7,1).

Рис. 7

Относительное содержание ключевых ферментов, рассчитанное по потенциально активному бактериальному сообществу в каждой системе землепользования. Кустарники (S), богарные (R), пресноводные (FW), плотинные сточные воды (DWW) и неочищенные сточные воды (UTWW) в сухой и дождливый сезон.Ключевые гены были объединены, и показана их средняя численность. Прямоугольник расширен от 25 ^-го до 75 ^-го процентилей, линия в прямоугольнике нанесена на медианное значение. Усы представляют собой наименьшее и наибольшее значение. Тесты Краскела-Уоллиса и Данна использовались для определения различий между системами землепользования и тест перестановки для различий между сезонами. Показаны только параметры, существенно различающиеся между сезонами в каждой системе землепользования, если они не различались, выборки обоих сезонов были объединены.Ферменты, включенные в анализ, приведены в таблице дополнительных материалов S3.

Мы наблюдали сезонные эффекты на функциональный профиль бактерий в период между засушливым и дождливым сезоном. Как было показано ранее, сообщества FW и UTWW значительно различались по составу между сезонами (p ≤ 0,01), а сообщество DWW показало сезонные различия в разнообразии. Как и ожидалось, несколько путей (распад гемицеллюлозы и хитина, нитрификация, диссимиляционное восстановление нитрата и сульфата, а также кислотная и щелочная фосфатазы) были затронуты в FW, что позволяет предположить, что это сообщество таксономически и функционально восприимчиво к изменениям окружающей среды.Однако не было зарегистрировано сезонного влияния на функциональные особенности почвенных сообществ, подверженных влиянию DWW и UTWW. Это говорит о том, что бактериальные сообщества почвы, орошаемой сточными водами, функционально избыточны. Избыточность функционального разнообразия позволяет сообществам почвенных бактерий адаптироваться к изменяющимся параметрам окружающей среды ⁶¹ . Наши результаты показывают, что изменение землепользования и орошение с разным количеством и качеством воды не только влияет на состав бактерий, но и влияет на их функциональные возможности.Каждое сообщество по-разному реагирует на изменение параметров, которое может иметь последствия для качества почвы и функционирования экосистемы.

Обнаружение патогенных бактерий в сточных водах орошаемых почв

Для определения потенциального риска для здоровья человека и растений ⁸ внесения патогенных бактерий в почвы с использованием сточных вод для орошения сельскохозяйственных культур, особенно неочищенных сточных вод, мы проанализировали наличие нескольких распространенных бактериальных бактерий. родов, содержащих патогенные элементы в почве (на основе ДНК и РНК) и образцах сточных вод (на основе ДНК).В сточных водах, используемых для орошения в долине Мескитал, обитают известные патогенные виды бактерий, такие как Acinetobacter baumannii , A . июнь , А . johnsonii , A . lwoffii , Bacillus thuringiensis / cereus / anthracis , Citrobacter freundii , Clostridium perfringens , Corynebacterium ulcerans , Enterococcus faecium , Klebsiella 900isoxytoca , Klebsiella oxytoca , Klebsiella oxytoca , osloensis , Mycobacterium cosmeticum , M . terrae , Shigella dysenteriae / flexneri / sonnei , Staphylococcus hominis , Streptococcus anginosus , S . lutetiensis и S . пневмония . Shigella dysenteriae / flexneri / sonnei и A . johnsonii были самыми многочисленными бактериальными ОТЕ в пробах сточных вод (таблица дополнительных материалов S4).Различные виды этих родов обычно присутствуют в сточных водах и считаются патогенами, передающимися через воду ^62,63 . В почвах долины Мескитал мы обнаружили восемь видов с повышенной численностью в DWW и UTWW (p ≤ 0,05), у семи из них активность указывалась встречаемостью на уровне РНК: Acinetobacter baumanni , A . soli , А . июнь , А . гемолитический , А . schindleri , Bacillus thuringiensis / anthracis / cereus и Nocardia flavourosea (дополнительный материал, рис.S7). Об этих микроорганизмах ранее сообщалось в связи с обработкой и использованием сточных вод для орошения ^63,64,65 . В . anthracis , B . cereus , и B . thuringiensis являются членами группы Bacillus cereus; В . anthracis вызывает смертельную болезнь сибирской язвы, B . thuringiensis продуцирует токсичные белки для некоторых личинок насекомых, поэтому его обычно используют в качестве биологического пестицида. В . cereus — это повсеместная почвенная бактерия и условно-патогенный микроорганизм, который обычно вызывает пищевое отравление ⁶⁶ . Acinetobacter и Виды Nocardia часто обнаруживаются в почве, воде и гниющих фекальных отложениях и признаются условно-патогенными микроорганизмами в основном у пациентов с ослабленным иммунитетом ^67,68 . В орошаемой сточными водами почве долины Мескитал Бросзат и его коллеги ¹⁹ получили изоляты Acinetobacter и Bacillus spp .устойчивы к антибиотикам. Наши результаты показывают, что только несколько патогенов, передающихся через воду, выживают в почвенных условиях: Acinetobacter , Bacillus и Norcadia spp . имеют низкую численность, но они потенциально активны и вредны, представляя потенциальную проблему для здоровья, в основном в районах долины Мескитал, где сточные воды используются для орошения сельскохозяйственных культур.

Фитопатогены Acidovorax valerianellae и Rhizorhabdus argentea были обнаружены в поступающих сточных водах; виды этих родов ранее встречались на очистных сооружениях ⁸ .В почве мы обнаружили девять видов патогенов растений из родов Pseudomonas , Streptomyces , Pantoea , Ralstonia и Rhodococcus , из которых только R . фашистов были потенциально активными. Rhodococcus fascians вызывает аномальный рост многих растений ⁶⁹ . Представители родов Pseudomonas , Ralstonia и Xanthomonas ранее были обнаружены в оросительных системах ⁷⁰ .Эти результаты свидетельствуют о том, что орошение сельскохозяйственных культур сточными водами может оказывать пагубное воздействие на рост определенных видов растений. Однако в этой области основными культурами являются кукуруза и люцерна, которые не являются мишенью обнаруженных фитопатогенов.

Вода | Бесплатный полнотекстовый | Повышенная зависимость от производства орошаемых культур в Конусе (1945–2015 гг.)

2.1. Данные и обработка

Мы начали с того, что сгруппировали штаты КОНУС в одну из трех категорий: (1) засушливые земли, (2) орошаемые земли или (3) смешанные.Государства были определены как «засушливые» или «орошаемые» с использованием порогового значения орошения менее 200 л в день на гектар пахотных земель или более 20 000 л / день / га, соответственно [7]. Если орошение упало между 200 и 20 000 л / день / га, штат относился к категории «смешанный» или незначительно зависимый, с использованием как засушливых земель, так и орошаемых земель. Эти пороговые значения были выбраны для отражения оценок орошения Геологической службой США (т.д., чтобы нормализовать водозаборы по общей посевной площади). Важно отметить, что в орошаемых штатах преимущественно орошается, а не орошается полностью. То же самое и в засушливых странах; смешанные практики могут наблюдаться в небольшой степени в обеих группах конечных членов. Согласно этой классификации, существует 11 засушливых земель, 8 орошаемых и 29 смешанных штатов, удовлетворяющих естественному делению на основе общих климатических условий, необходимых для основных пропашных культур. Единственным исключением была Флорида, которая классифицируется как «орошаемая», но была переключена на «смешанную», поскольку большая часть ее ирригации используется для выращивания товарных и специальных культур за пределами пяти основных товарных культур, проанализированных в этом исследовании.Сводка классификаций штатов показана на Рисунке 1. Доступные данные об урожайности и площади для каждого товара были загружены на уровне штата из Национального обследования сельскохозяйственной статистики [13]. Несколько штатов зарегистрировали урожай и площади орошаемых и засушливых земель, хотя эти данные изолированы от штатов, расположенных над основными водоносными горизонтами подземных вод (в первую очередь, в государствах водоносного горизонта Высоких равнин). Доступные данные об урожайности и площади орошаемых и засушливых земель также были загружены и включены в построение модели для каждого конечного элемента.Данные о водопользовании, используемые для определения орошаемых, смешанных и засушливых земель, были загружены из Геологической службы США за 2010 год, последний год с такими данными [7]. Все данные были обработаны и смоделированы с помощью MATLAB R2018a (MathWorks, Натик, Массачусетс, США).

2.2. Повышение урожайности при орошении

1940-е годы ознаменовали начало новой эры в сельском хозяйстве, поскольку значения годовой урожайности резко выросли по сравнению с постоянными урожаями, наблюдавшимися в предыдущие 80 лет. Столь быстрое увеличение урожайности после 1945 года можно увидеть в каждом штате КОНУС, но отчетливое изменение темпов увеличения урожайности очевидно в штатах с интенсивной ирригационной практикой по сравнению с теми, в которых используются традиционные методы засушливых земель.

Чтобы продемонстрировать эту разницу в урожайности, мы построили график урожайности кукурузы для засушливых земель и орошаемых земель за период 1866–2015 гг., А затем средневзвешенные по площади, нормированные на 1945 г. и сглаженные с использованием сглаженной функции локально взвешенного графика рассеяния (минимума) в MATLAB (рис. 2). Лоуэсс использует весовую функцию регрессии, чтобы подогнать сглаженную поверхность к годовым пределам текучести, аналогично полиномиальной линии тренда наилучшего соответствия, чтобы уменьшить шум в данных и лучше уловить долгосрочные тенденции. Затем были сопоставлены нормализованные тенденции в орошаемых и засушливых штатах.Начиная с 1950 года, наблюдались значительные расхождения в темпах увеличения урожайности между орошаемыми и засушливыми странами; к 2015 году средняя урожайность в орошаемых штатах увеличилась на 48% больше, чем в засушливых штатах. Теоретически обе группы государств должны иметь схожие тенденции урожайности после 1945 года, как это наблюдалось до 1945 года, при условии, что все государства имели доступ к одним и тем же инновационным сельскохозяйственным технологиям. что существовало. Исключением из этого предположения является доступ к искусственному поливу посредством орошения большого объема (т.е. факторы, помимо ирригации, были одинаковыми для разных популяций). Государства с засушливыми землями климатически подвержены как наводнениям, так и засухе, что может снизить урожайность. Однако орошаемые государства, которые подвержены засухе, но менее подвержены наводнениям, могут дополнять сезонное водоснабжение, чтобы уменьшить влияние засухи, ограничивающее урожай. Это оставляет широкое использование орошения в качестве единственной уникальной переменной между засушливыми и орошаемыми государствами после 1945 года. Результатом является более стабильная среда выращивания, в которой вода как основной фактор ограничения урожайности снижается по сравнению с засушливыми штатами.Разница между тенденциями урожайности для орошаемых и засушливых земель может тогда рассматриваться как улучшение орошения (то есть увеличение урожайности за счет орошения по сравнению с производством того же товара в засушливых странах). Усовершенствованию орошения способствовало широкомасштабное внедрение централизованного кругового орошения, начавшееся в 1950-х и 1960-х годах после внедрения этой технологии в середине века. Впоследствии орошение продолжало приводить к более быстрому увеличению урожайности на протяжении более 50 лет.К 2015 году усовершенствование орошения привело к увеличению производства в среднем на 545% по сравнению с уровнем 1945 года, в то время как в неорошаемых штатах средний рост составил 366% (Рисунок 2).

2.3. Оценка годовой продукции орошаемых и засушливых земель

Мы разработали смешанную линейную модель конечных членов для оценки урожайности засушливых и орошаемых земель для каждого штата и применили эту модель для получения более подробной статистики урожайности и площадей в смешанных штатах, зависящих как от засушливых земель, так и от методов орошения.Каждой группе конечных членов был назначен ряд переменных-предикторов для корреляции урожайности орошаемых и засушливых земель с характеристиками, характерными для конкретного штата. Переменные-предикторы включали время (показатель улучшений в технологиях, управлении и генетике сельскохозяйственных культур), количество осадков и температуру в период вегетации (март – октябрь [22]), широту и долготу, ориентированные на штат, среднегодовое пополнение запасов (рассчитанное в ArcGIS как общегосударственное значение). средний уровень подпитки ниже сельскохозяйственных земель [23,24]), а также средняя по штату урожайность других основных пропашных культур [13].Затем была запущена модель множественной линейной регрессии между переменными-предикторами и конечными значениями урожайности для получения коэффициентов, которые будут использоваться для оценки урожайности засушливых земель и орошаемых земель для каждого смешанного штата на основе его переменных-предикторов.

Переменные, используемые в линейной модели для получения коэффициентов прогноза для оценки урожайности орошаемых и засушливых земель для смешанных государств, представляли собой комбинацию переменных, которые отвечали трем критериям: (1) в совокупности давали самую сильную корреляцию, (2) были индивидуально значимы при 95 % доверительного интервала и (3) были статистически значимыми как группа с доверительным интервалом 95%.Мы также потребовали, чтобы переменные-предикторы возвращали полный список оценочных значений. Например, в каждом штате есть данные о сене, но менее половины имеют данные о хлопке. В результате сено можно было использовать в качестве прогнозирующей переменной для хлопка, но нельзя было сделать обратное. Когда данные об урожайности орошаемых и засушливых земель из сельскохозяйственного обследования были известны для смешанных государств, они были включены в соответствующие группы конечных членов.

Таким образом, наша модель оценила четыре основных значения на государственном уровне: (1) урожайность орошаемых земель, (2) урожайность засушливых земель, (3) площадь орошаемых земель и (4) площадь засушливых земель.Поскольку общий объем сельскохозяйственного производства можно рассчитать путем умножения урожайности на площадь, мы также смогли оценить (5) производство орошаемых земель и (6) производство засушливых земель для каждого штата.

Наблюдаемые тенденции доходности для каждого штата и товара были сглажены с использованием сглаженной функции локально взвешенной диаграммы разброса (lowess), как описано выше. Мы предположили, что до 1945 года не было значительного увеличения объема ирригации, поэтому оценочные значения орошаемых и засушливых земель были скорректированы на наблюдаемое значение 1945 года в качестве отправной точки.Если наблюдаемые тенденции урожайности упали ниже расчетного нижнего предела (расчетные засушливые районы) после 1945 года, тренду урожайности было присвоено нижнее предельное значение. Если наблюдаемые тенденции урожайности превышают расчетный верхний предел (расчетный орошаемый), тренду урожайности присваивается значение верхнего предела. Затем тренды урожайности для каждого штата и товара умножались на общую площадь в пределах штата для соответствующего товара, чтобы количественно оценить общий объем производства. Расчетные верхний и нижний пределы урожайности также были умножены на соответствующие площади для количественной оценки верхнего и нижнего пределов добычи.

Расчетная урожайность засушливых земель, расчетная урожайность орошаемых земель и наблюдаемое производство использовались для количественной оценки засушливых земель и орошаемых земель с использованием уравнения (1) — уравнения (3), где PT — общее (наблюдаемое) производство товаров, YD — урожайность засушливых земель, AD — площадь засушливых земель. , YI — поливная урожайность, AI — поливная площадь, AT — общая товарная площадь.

AI = PT − YD × ATYI − YD

(3)

Уравнение (1) суммирует общее производство как засушливых земель, так и орошаемых земель, тогда как уравнение (2) представляет собой простое суммирование засушливых земель и орошаемых сельскохозяйственных угодий.Уравнение (3) представляет собой производную форму для орошаемой площади с использованием системы уравнений (уравнения (1) и (2)), которые также можно переписать для решения для засушливых земель. Наша модель оценивает урожайность, и наблюдаемая добыча известна. Таким образом, наши оценки площадей основаны на наблюдаемых значениях добычи и расчетной урожайности. Эта система уравнений применялась к каждому смешанному государству для оценки засушливых и орошаемых земель. Затем рассчитанные засушливые земли и орошаемые площади для каждого смешанного штата были суммированы, чтобы количественно определить общие засушливые и орошаемые площади для каждого товара за период 1950–2015 годов.

2,5. Количественная оценка экономической ценности ирригации: доминирование, зависимость и общий доход

Доминирование ирригации для каждого смешанного штата было рассчитано с использованием уравнения (4):

IDOM = PT − YD × ATYI × AT − YD × AT = YT − YDYI − YD

(4)

где IDOM — доминирование орошения, PT — общая (наблюдаемая) продукция, YD — (оценочная) урожайность засушливых земель, AT — общая (наблюдаемая) площадь, YI — (оценочная) урожайность орошения, а YT — общая средняя (наблюдаемая) урожайность. Зависимость от орошения для каждого смешанного состояния была рассчитана с использованием уравнения (5):

IDEP = PT-YD × ATPT = AI (YI-YD) PT

(5)

где IDEP — зависимость от орошения.Затем значения как доминирования, так и зависимости были взвешены по площади по всем смешанным состояниям для оценки общих значений для отдельного товара с использованием уравнений (6) — (8):
где WS — вес отдельного состояния, ATAS — общая товарная площадь по штату, а ATAM — общая товарная площадь во всех смешанных штатах,

где VWS — значение, взвешенное по состоянию, SV — значение состояния для зависимости или доминирования, и

где VC — общая стоимость товара для зависимости или доминирования. Значения общего доминирования и зависимости для каждого товара затем были взвешены по площади по всем смешанным состояниям для оценки общего доминирования и зависимости по всем товарам с использованием уравнений (9) — (11):
где WC — вес отдельного товара,

где VWC — взвешенная стоимость товара, а

где VS — общее значение смешанного состояния.Общий доход от орошения был рассчитан с использованием всех штатов со значительной практикой орошения (смешанный + орошаемый) и описан в уравнении (12):

RIE = (YT − YD) × AT × MA

(12)

где RIE — это доход от усовершенствования орошения, а MA — рыночная цена, скорректированная на 2015 год. Этот процесс был суммирован по всем штатам, чтобы получить совокупную стоимость для каждого товара. Ограничения модели описаны в дополнительном S1.

Сельское хозяйство на засушливых землях зависит от экономии воды

Сельское хозяйство засушливых земель — это именно то, на что это похоже.Это метод ведения сельского хозяйства, при котором выращиваются культуры без орошения. Сухое земледелие существует уже много веков, и фермеры продолжают успешно вести свою деятельность, используя эти старинные методы. Некоторые даже переходят от более современных методов орошаемого земледелия к этой устойчивой альтернативе.

Влажное время года, сухое время года

Сухое земледелие осуществляется в засушливых районах, где обычно бывает прохладная влажная погода и теплый и сухой сезон. Значительный сезон дождей важен для наполнения земли влагой.Культуры будут полагаться на воду, хранящуюся в почве, для роста в сухой сезон. Если используются плохие методы ведения сельского хозяйства в засушливых районах, фермеры будут более уязвимы для ущерба от пыльных бурь. Для богарного земледелия важно включить период без обработки почвы в севооборот. Это означает, что почва не всегда защищена покровной культурой и более подвержена эрозии.

Сохранение влаги

Сухопутные фермеры уделяют приоритетное внимание сохранению влаги после зимнего сезона дождей.Чтобы максимально использовать влажность почвы, фермеры увеличивают расстояние между растениями и минимизируют вспашку на своих полях. Применяются строгие меры борьбы с сорняками, потому что сорняки крадут воду у культурных растений, которые в ней нуждаются. Эффективность является ключевым моментом для фермеров на засушливых землях. Они должны использовать осадки в сезон дождей, чтобы помочь растениям пережить вегетационный период. Фермеры готовятся к годам засухи, откладывая часть своей годовой прибыли после многих лет высокой урожайности.

Сухое земледелие

Некоторые зерновые культуры засушливого земледелия могут процветать, если выпадает всего несколько дюймов в год. Чем больше годового количества осадков получает область, тем больше будет урожайных культур. Озимая пшеница, кукуруза, фасоль и арбуз — популярные продукты богарного земледелия. Сроки влажных и засушливых сезонов также влияют на то, какие культуры вы можете выращивать с помощью сухого земледелия.

Фермеры в Соединенных Штатах и ​​во всем мире полагаются на методы ведения сельского хозяйства на засушливых землях.Фермеры на засушливых землях полагаются на страхование урожая, чтобы защитить свои инвестиции. Эти операции должны выдерживать периодические низкие урожаи и неурожаи. Сухое земледелие требует тщательного рассмотрения выращиваемых культур и климата, в котором они выращиваются. Фермеры должны постоянно контролировать уровень влажности, чтобы понять цикл урожая. Чтобы быть успешным в качестве фермы на засушливых землях, вы должны использовать годы с высокими урожаями и выдерживать годы со слабым урожаем.

Сравнение затрат

Затраты на орошение исключаются с помощью методов богарного земледелия, но другие операционные расходы, связанные с сельским хозяйством на засушливых землях, компенсируются.Хотя засушливое земледелие дает более низкие урожаи, чем орошаемое земледелие, многие фермеры начинают переключаться. Обеспокоенность по поводу систем управления водными ресурсами и истощения грунтовых вод затруднила и удорожала закачку воды на поля по всей стране. Сельское хозяйство на засушливых землях является решением проблемы воды для орошения.

Орошаемое земледелие

Орошаемое земледелие полагается на контролируемые методы снабжения сельскохозяйственных культур водой. Вода подается на посевы через дождеватели, системы поверхностного орошения и другие системы.В течение всего вегетационного периода орошение регулярно обеспечивает влагу, которая способствует росту сельскохозяйственных культур, предотвращает уплотнение почвы, защищает растения от заморозков и подавляет рост сорняков на полях. На протяжении тысячелетий фермеры по всему миру использовали ирригационные системы для увеличения урожайности. Сегодня фермеры могут перекачивать грунтовые воды быстрее, чем их заменяют осадки. Это означает, что для выращивания доступно меньше воды.

Страхование урожая покрывает как орошаемое, так и засушливое земледелие от засух, низких урожаев и потери инвестиций.В условиях такой неопределенности фермеры отдают предпочтение поиску лучшего страхового полиса с правильной суммой покрытия. Независимо от того, ведете ли вы сельское хозяйство с использованием сухой или поливной техники, страхование урожая предотвратит истощение ваших финансов.

Высокие равнины Техаса готовятся к ведению сельского хозяйства без орошения

Южные фермеры сейчас вносят изменения, чтобы отлучить себя от водоносного горизонта Огаллала, источника воды, который положил начало промышленному сельскому хозяйству и современной жизни на равнинах Америки.

Фото © Brett Walton / Circle of Blue

Исследовательская лаборатория сельскохозяйственных систем, исследовательская группа Министерства сельского хозяйства США в Лаббоке, штат Техас, изучает влияние теплового и водного стресса на посевы. Хлопок слева получал оптимальное количество воды, в то время как растения справа полагались на осадки — всего 25 сантиметров (10 дюймов) в 2012 году, что составляет одну треть от того, что получено на оптимальном участке. Щелкните изображение, чтобы увеличить.

Бретт Уолтон
Голубой круг

Лаббок, Техас — Выращивание хлопка в западном Техасе, одном из самых засушливых регионов страны, возможно только потому, что там есть вода — миллионы галлонов из скважин, пробуренных в водоносный горизонт Огаллала, который течет отсюда в Небраску.Свидетельством ценности знаменитого водоносного горизонта является румяная почва за федеральным центром сельскохозяйственных исследований, где на орошаемом поле хлопка вырастает до бедра, густо покрытое пухлыми узлами белого волокна, что свидетельствует о том, что он готов к сбору урожая в конце октября.

Но во втором поле к востоку контраст поражает. Растения на соседнем участке имеют скелетную форму и едва достигают человеческого колена. Несколько коробочек хлопка с бутонами выглядели так же жалко, как лысая рождественская елка Чарли Брауна, увешанная горсткой украшений.

Второй график отражает давно прогнозируемое изменение водоснабжения, которое имеет тревожные последствия для сельского хозяйства в одном из важных хлопковых и пшеничных поясов страны. После десятилетий перекачки водоносный горизонт Огаллала, водоснабжение, от которого этот регион зависит с 1950-х годов, постепенно осушается. Хлопковое поле в засушливых районах является частью программы исследований, проводимых здесь учеными и фермерами, которые стремятся выяснить, как быть продуктивными в засушливую эпоху, когда используется гораздо меньше грунтовых вод и больше зависит от непостоянных дождей.

Падение водоносного горизонта Огаллала неудивительно. Ученые, специалисты в области сельского хозяйства и исследователи на протяжении десятилетий утверждали, что объем воды в водоносном горизонте, как и нефти в скважине, конечен. Тем не менее, несмотря на наличие времени на подготовку, срочность поиска решений реальна, и специалисты по водным ресурсам только сейчас тестируют новые ограничения на откачку, которые призваны продлить жизнь водоносного горизонта. Все 1,8 миллиона гектаров (4,4 миллиона акров), орошаемых на высокогорных равнинах Техаса, впадают в Огаллалу.

Чтобы поддерживать экономику, основанную на сельском хозяйстве, водные районы на высокогорных равнинах Техаса ограничивают забор воды из водоносного горизонта. Заглядывая вперед, проповедники энергии видят новое экономическое начало в обильных ветровых течениях в регионе. Но экологические, правовые и культурные препятствия на пути к такой адаптации показывают, насколько трудным будет переход от орошаемого земледелия.

Техас не одинок. Этот штат является лишь одним из первых в экономическом и социальном плане, с которым в ближайшие десятилетия столкнутся некоторые из сельскохозяйственных «горячих точек» мира.Центральная долина Калифорнии, Гангская равнина в Индии, Северо-Китайская равнина и Аравийский полуостров — все это ключевые сельскохозяйственные районы, все они высасывают грунтовые воды с неустойчивой скоростью. Согласно недавнему исследованию, проведенному в Nature , около 1,7 миллиарда человек, примерно четверть населения мира, живут в районах, где водоносные горизонты находятся под нагрузкой.

«Как мы в Лаббоке, штат Техас, сегодня, так и вы будете в будущем», — сказал Джеймс Махан Circle of Blue. Махан — физиолог растений из U.S. Министерство сельского хозяйства (USDA), изучающее стресс сельскохозяйственных культур в исследовательском центре. «Глобальный водный кризис реален, и из него нет скрытого выхода».

Регулирование в стрессовые времена

Три пятых из 3 миллионов гектаров (7,5 миллиона акров), возделываемых на высокогорных равнинах Техаса — центре производства хлопка в США — в настоящее время орошаются, что на 25 процентов ниже пикового значения 1974 года. однако только от 10 до 20 процентов орошаемых в настоящее время земель можно орошать устойчивым образом, утверждает Государственное агентство Техасский совет по развитию водных ресурсов.

«Я не хочу наносить больше воды, чем нужно. Это не только экологическая проблема; это проблема экономической устойчивости — каждый сэкономленный акр — это деньги в мой карман ».

— Гленн Шур, председатель
Техасский альянс по охране водных ресурсов

Кроме того, глубина водоносного горизонта неоднородна, поэтому последствия падения уровня грунтовых вод более серьезны в определенных областях. Благодаря сельскому хозяйству, на которое приходится 96 процентов всех водозаборов в высокогорных равнинах Техаса, половина воды в мелководном южном конце водоносного горизонта была израсходована с начала интенсивной откачки после Второй мировой войны.В ближайшие несколько десятилетий водные менеджеры говорят, что воды останется так мало, что стоимость ее извлечения из все более и более глубоких подземных вод превысит любую прибыль, которую можно получить от ее применения для сельскохозяйственных культур. Для некоторых фермеров это уже так.

Хотя зерновые культуры могут расти на высоких равнинах без орошения, земледелие в засушливых районах более рискованно и менее прибыльно, поскольку осадки здесь очень редкие. В целом, если оставить поля на произвол матери-природы, урожайность может снизиться вдвое по сравнению с поливной культурой.И если недостаточное количество осадков соответствует чрезвычайно высоким температурам, фермер может производить только грязь, как это было в 2011 году, когда рекордная жара и скудная влажность привели к падению производства хлопка в Техасе на 55 процентов, согласно данным Министерства сельского хозяйства США.

Небольшую определенность — или столько, сколько возможно на равнинах — вот что пытается обеспечить Водный округ Высоких равнин, который охватывает 16 округов, использующих Огаллалу.

В 2005 году законодательный орган Техаса потребовал, чтобы 16 районов управления подземными водами штата согласовали с 96 районами водоснабжения новый процесс планирования.Каждый район должен был представить план того, сколько грунтовых вод останется через 50 лет, стандарт, названный «желаемые условия в будущем».

Район High Plains Water District решил, что он хочет забрать не более половины существующей воды — которая сама по себе составляет половину того, что было в водоносном горизонте, когда промышленное сельское хозяйство началось в 1950-х годах — к 2060 году. снижение годовых лимитов откачки.

Фото © Brett Walton / Circle of Blue

Техасский фермер Гленн Шур рассказывает журналистам о своих методах ведения сельского хозяйства.«Экономия воды имеет решающее значение для работы каждого», — говорит он. Щелкните изображение, чтобы увеличить.

Предполагалось, что ограничения вступят в силу в прошлом году, но совет директоров округа отложил введение правил до 2014 года.

«Правление посчитало, что отсрочка необходима для того, чтобы производители могли привыкнуть к процедурам отчетности и могли приступить к рутинной работе», — сказал Кармон Маккейн, представитель района High Plains Water District.

Вскоре отчетность о водозаборе может стать требованием по всему штату.Сенатор штата из равнинного города Амарилло внес в законодательный орган в феврале законопроект, который заставит большинство фермеров отслеживать использование подземных вод и сообщать об этом штату.

Между тем, первый крайний срок для предоставления данных в High Plains Water District наступил в марте этого года.

Что справедливо?

Раздражающие и сложные переговоры между настоящим и будущим проявляются в Барри Эвансе, который выращивает хлопок, пшеницу и сорго на своей ферме в часе езды к северу от Лаббока.

Эванс — бывший президент промышленной группы Plains Cotton Growers — читает Дарвина и книги по почвоведению. Почти два десятилетия назад он начал сажать семена, не вспахивая поле, — метод нулевой обработки почвы, позволяющий сохранить драгоценную влажность почвы и органический материал.

«Теперь мы улучшаем нашу почву, а не насилуем ее», — говорит он, проходя по рядам хлопчатника.

«Наряду с сохранением почвы, сохранение водных ресурсов проходит через всю бизнес-модель», — сказал Гленн Шур в интервью Circle of Blue.По словам Шура, фермера и председателя Техасского альянса по водосбережению, энергия становится важным компонентом управления водными ресурсами, особенно по мере сокращения водоносного горизонта. Счета за электроэнергию выросли втрое по сравнению с тем, что было десять лет назад, теперь, когда воду нужно забирать из более глубоких подземелий.

«Я не хочу наносить больше воды, чем нужно», — сказал Шур. «Это не только экологическая проблема. Это вопрос экономической устойчивости. Каждый сэкономленный акр-дюйм кладет деньги в мой карман.”

Эванс и Шур — современные фермеры, образованные, разбирающиеся в технологиях и ориентированные на чистую прибыль. Эванс знает, что Огаллала заканчивается, поэтому в 1996 году он решил перейти на нулевую обработку почвы. Тем не менее, он не полностью поддерживает план района High Plains Water District по ограничению водозабора.

«Я вижу необходимость и не против соблюдения правил», — сказал он. «Но вы должны делать это так, чтобы это не было обременительным для фермеров».

На вопрос, как лучше распределить этот нормативный вес, Эванс ответил: «Я не знаю.Это непросто.

Опасения сообщества по поводу ограничений на воду в районе — лишь один из источников неуверенности; другой источник — легальный.

Эми Хардбергер, доцент права в Университете Святой Марии, сказала, что районы подземных вод в этой части Техаса являются одними из самых дальновидных районов штата. Однако недавнее судебное дело ставит под угрозу требование об измерении и ограничении объемов водозабора, которые ввели несколько районов.

В 2011 году Верховный суд Техаса постановил, что у землевладельцев есть претензии в отношении грунтовых вод под их землей. Хардбергер сказал, что никто не уверен в конституционных последствиях этого дела.

Фото © Brett Walton / Circle of Blue

рядов хлопка и сорго растут на испытательном поле за Исследовательской лабораторией сельскохозяйственных культур, исследовательской группой Министерства сельского хозяйства США в Лаббоке, штат Техас. Щелкните изображение, чтобы увеличить.

«Где право на регулирование наталкивается на пункт о сборах пятой поправки?» — размышлял Хардбергер во время панельной дискуссии на конференции Общества экологических журналистов в Лаббоке в октябре.Пункт о выкупе требует, чтобы правительство выплатило владельцу компенсацию в случае наложения ареста на частную собственность. «Это решение оказало сдерживающее воздействие на районы подземных вод, потому что они не хотят быть тестовым примером для заявления о выкупе».

В округе Хай-Плейнс-Уотер слышны угрозы судебного иска, сказал Маккейн Circle of Blue, хотя ничего не было подано.

Ветры перемен

То, что Texas Panhandle не хватает в воде, компенсирует ветер. По безлесным равнинам нисходят сильные, вызывающие от волнения порывы ветра.Карты Национальной лаборатории возобновляемой энергии оценивают этот регион как один из лучших в Соединенных Штатах по ветровым ресурсам. По состоянию на октябрь 2012 года на Техас приходился 21 процент установленных ветряных мощностей страны.

Еще лучше для засушливых регионов, ветряные турбины не требуют воды для выработки электроэнергии. Ветер, конечно же, принес поселенцам на равнинах первый запах жизнеспособной аграрной жизни. Задолго до того, как электрические линии проходили через сельские земли, фермеры использовали ветряные мельницы для забора воды снизу.Некоторые утверждают, что сегодня ветер снова может стать двигателем процветания.

По мере падения уровня грунтовых вод, безусловно, потребуется капитальный ремонт экономики. По оценкам Техасской службы распространения знаний AgriLife и Техасского технологического университета, преобразование всех орошаемых акров в акры засушливых земель — крайний пример, безусловно, — приведет к ежегодным чистым потерям в размере 1,6 миллиарда долларов США и почти 7300 рабочих мест в регионе. Сильнее всего удар нанесут сельские общины, где сельское хозяйство составляет примерно 75 процентов экономической деятельности.

Для некоторых из этих фермеров энергия ветра является спасением даже сейчас.

Выгоды распространяются и на сообщества, утверждает Кен Старчер, заместитель директора Института альтернативной энергии в Университете A&M Западного Техаса.

«Используя энергию ветра, генерируемую в экономически депрессивных округах, — сказал он Circle of Blue, — вы можете стабилизировать налоговую базу для всех».

Wind был бы лишним ресурсом, если бы не некоторые значительные государственные инвестиции в инфраструктуру.Техас находится в процессе реализации проекта стоимостью 5 миллиардов долларов по строительству новых линий электропередачи, которые дадут энергию ветра с бурного запада штата в быстрорастущие города востока, где есть спрос. Плательщики пошлин покроют стоимость проекта, который возник на основе законопроекта о возобновляемых источниках энергии, принятого законодательным собранием штата в 2005 году.

Starcher считает, что ветряные турбины быстро последуют за линиями электропередачи, если у разработчиков есть доступ к кредитам, а энергетические компании будут готовы добавить ветряную энергию в свой состав.

Ветер может и не спасти здесь сельское хозяйство, но он может позволить сельским общинам выжить.

К кирпичной стене

Закат медленно истекает кровью на равнинах. Мармеладное небо надолго задержится после того, как село солнце. То же самое можно сказать и о сельском хозяйстве: уведомление о смерти фермеров все время откладывается. Когда в 1970-х годах прозвенел сигнал предупреждения об использовании воды, фермеры стали более эффективными, отдав предпочтение поворотным системам низкого давления и датчикам почвы, а не элементарному поливу паводками.Урожайность увеличилась, и сельское хозяйство стало более прибыльным, хотя водозабор оставался постоянным.

«Люди говорят, что у нас закончится вода в течение 40 лет».

— Стив Веретт, исполнительный вице-президент
Plains Cotton Growers

«Люди говорят, что у нас закончится вода в течение 40 лет, — сказал Стив Веретт, исполнительный вице-президент Plains Cotton Growers. «Мне 60 лет, а вода все еще здесь».

Но наибольший выигрыш от эффективности в основном был получен.Осталось переоборудовать несколько расточительных ирригационных систем. Установка капельного орошения под землей может повысить эффективность водопользования на пару процентных пунктов, но скачок невелик по сравнению с отказом от паводкового орошения. Инновации могут появиться в результате экспериментов с генетикой для производства культур, способных процветать в условиях засухи, и исследователи и семеноводческие компании усердно работают над этим.

Например, исследователи из лаборатории Лаббока изучают различные стратегии орошения и посадки, которые дают лучшие урожаи с наименьшим количеством воды.Они также исследуют генетический материал на предмет признаков, позволяющих растениям пережить засуху, и проверяют, можно ли «обучить» растения переносить засушливые периоды, подобно альпинисту, акклиматизирующемуся к разреженному альпийскому воздуху.

Фото © Brett Walton / Circle of Blue

Кувшин с питьевой водой из водоносного горизонта Огаллала стоит на подпорной стене возле дома Барри Эванса в Крессе, штат Техас.

Кроме того, исследовательский консорциум, в который входят Министерство сельского хозяйства США, Техасский совет по развитию водных ресурсов и Техасский технический университет, изучает, попадет ли больше осадков в водоносный горизонт, если будут восстановлены тысячи небольших водно-болотных угодий на равнинах, называемых «озерами Плайя». .Эти эксперименты по пополнению запасов озера Плайя могут помочь отдельным фермерам улавливать больше осадков.

«Исследования засухи пугающе сложны», — сказал Махан во время телефонного интервью через неделю после того, как Circle of Blue посетил его лабораторию в Лаборатории исследований систем земледелия Министерства сельского хозяйства США в Лаббоке.

Новые вызовы, такие как жара и засушливость климатических изменений, витают в воздухе. Более высокие средние температуры добавят стресса уже подвергшейся нагрузке сельскохозяйственной системе. Если количество осадков также уменьшится, земледелие в засушливых районах станет еще более трудным.Здесь вода есть и будет пределом.

«Мы движемся со скоростью 80 миль в час к кирпичной стене с использованием воды», — сказал Махан. «Изменение климата прямо сейчас — это несколько веток, ударяющих в окна».

Бретт пишет о сельском хозяйстве, энергетике, инфраструктуре, а также политике и экономике водных ресурсов в Соединенных Штатах. Он также пишет Federal Water Tap, еженедельный дайджест новостей правительства США о воде. Он является лауреатом двух премий Общества журналистов-экологов в области репортажей, одной из высших наград в американской экологической журналистике: первое место за пояснительные репортажи в серии статей о загрязнении септических систем в США (2016) и третье место за репортажи об избиениях в рейтинге. малый рынок (2014).В 2018 году он получил награду Sierra Club за выдающиеся заслуги. Бретт живет в Сиэтле, где он гуляет по горам и печет пироги. Связаться с Brett Walton

% PDF-1.6
%
180 0 объект
>
эндобдж

xref
180 79
0000000016 00000 н.
0000002516 00000 н.
0000002654 00000 н.
0000003079 00000 н.
0000003141 00000 п.
0000003707 00000 н.
0000003828 00000 н.
0000003950 00000 н.
0000004072 00000 н.
0000004610 00000 н.
0000004752 00000 п.
0000004919 00000 н.
0000005170 00000 н.
0000005738 00000 н.
0000005765 00000 н.
0000006371 00000 п.
0000006483 00000 н.
0000006597 00000 н.
0000007944 00000 н.
0000008860 00000 н.
0000009796 00000 н.
0000010593 00000 п.
0000010947 00000 п.
0000011192 00000 п.
0000011508 00000 п.
0000012469 00000 п.
0000012916 00000 п.
0000013169 00000 п.
0000013659 00000 п.
0000014560 00000 п.
0000014709 00000 п.
0000015731 00000 п.
0000016565 00000 п.
0000066759 00000 п.
0000067027 00000 п.
0000067098 00000 п.
0000067585 00000 п.
0000159805 00000 н.
0000160391 00000 н.
0000160660 00000 н.
0000160730 00000 н.
0000160879 00000 н.
0000160906 00000 н.
0000161580 00000 н.
0000161852 00000 н.
0000161922 00000 н.
0000162110 00000 н.
0000162137 00000 н.
0000164213 00000 н.