Контрольная работа: Почвоведение 2

2009 год

ПЛАН

1. Виды плодородия и его динамика. Экологические и экономические основы плодородия почв.

2. Известкование кислых почв. Принцип метода расчета доз извести.

3. Нормативы затрат питательных веществ удобрений на формирование единицы товарной продукции. Максимальные экологически безопасные дозы азота.
ВИДЫ ПЛОДОРОДИЯ И ЕГО ДИНАМИКА

К. Маркс указывал, что хотя плодородие и является объективным свойством почвы, экономически оно постоянно предполагает известное отношение к данному уровню развития земледельческой химии и механике. Плодородие - это не статическое (неподвижное) свойство, а динамическое, и при правильном разумном использовании почвы оно непрерывно возрастает.

Различают следующие виды плодородия: естественное (природное), искусственное, потенциальное, эффективное и экономическое.

Естественное (природное) плодородие – это плодородие, которым обладает почва (ландшафт) в естественном состоянии. Оно характеризуется продуктивностью естественных фитоценозов.

Искусственное плодородие (естественно-антропогенное, по В.Д. Мухе) – плодородие, которым обладает почва (агроландшафт) в результате хозяйственной деятельности человека. По многим показателям оно наследует естественное. В чистом виде – характерно для тепличных грунтов, рекультивированных (насыпных) почв.

Почва обладает определенными запасами элементов питания (запасной фонд), которые реализуются при создании урожая растений путем частичного его расхода (обменный фонд). Из этого представления вытекает понятие о потенциальном плодородии.

Потенциальное плодородие – способность почв (ландшафтов и агроландшафтов) обеспечивать определенный урожай или продуктивность естественных ценозов. Эта способность не всегда реализуется, что может быть связано с погодными условиями, хозяйственной деятельностью. Характеризуется потенциальное плодородие составом, свойствами и режимами почв. Например, высоким потенциальным плодородием обладают черноземные почвы, низким – подзолистые, однако в засушливые годы урожайность культур на черноземах может быть ниже, чем на подзолистых почвах.

Эффективное плодородие – часть потенциального, реализуемая в урожае сельскохозяйственных культур при определенных климатических (погодных) и агротехнических условиях. Эффективное плодородие измеряется урожаем и зависит как от свойств почв, ландшафта, так и от хозяйственной деятельности человека, вида и сорта выращиваемых культур.

Экономическое плодородие – это эффективное плодородие, измеряемое в экономических показателях, учитывающих стоимость урожая и затраты на его получение. Это единство естественного и искусственного плодородия. Они существуют не параллельно и не рядом друг о другом, а в органически едином процессе питания и жизни растении. С одной стороны, под воздействием труда человека естественное плодородие претерпевает соответствующее изменение, то есть как бы «окультуривается». С другой - в результате длительного активного использования земли искусственное плодородие соединяется с естественным и как бы «оприродывается». Таким образом, в процессе возделывания земли границы между естественным и искусственным плодородием стираются, и они выступают как единое целое, характеризуя качество земли каксоседство сельскохозяйственного производства.

Следовательно, только экономическое плодородие наиболее полно и всесторонне отражает производительное свойство земли. По своему существу оно предполагает сохранение, эффективное использование и повышение природного плодородия почвы. В результате дополнительных вложений и совершенствования системы ведения земледелия уровень усвоения растением питательных веществ увеличивается не только за счет их дополнительного внесения в почву, но и на основе оптимизации почвенного режима, а также улучшения состава элементов питания и структуры посевов. Отсюда повышение искусственного плодородия почвы обеспечивает возможность более эффективного использования ее естественного плодородия. Такова суть их неразрывного единства и взаимозависимости.

Кроме перечисленных законов существует ряд экологических принципов, которыми руководствуется научное земледелие: плодосмен, уничтожение и подавление конкурентов (сорных растений) возделываемых культур, защита сельскохозяйственных растений от вредителей и болезней, сохранение и восстановление структуры почвы и др., направленные на оптимизацию свойств и условий роста и развития растений, реализующихся в урожае.

Задача землепользователя - наиболее полно и рационально использовать естественное и экономическое (действительное плодородие почвы, сложившееся из естественного и искусственного плодородия, созданного под воздействием труда человека) плодородие земли, максимально новейшие достижения науки и техники в целях получения наивысшей урожайности всех культур с наименьшими затратами на единицу продукции, оптимально экологически и экономически обоснованно использовать природные и хозяйственные ресурсы, применять природоохранные энергосберегающие технологии, получать высокие устойчивые урожаи и экологически безопасную сельскохозяйственную продукцию. Поэтому все современные системы земледелия должны отвечать главному требованию - в соответствии с объективными законами научного земледелия устанавливать правильный баланс веществ и энергии в агроэкосистемах, оптимальное соотношение в структуре сельскохозяйственных угодий, не допускать перегрузок почвы и других элементов агроландшафта.

ИЗВЕСТКОВАНИЕ КИСЛЫХ ПОЧВ. ПРИНЦИП МЕТОДА РАСЧЕТА ДОЗ ИЗВЕСТИ

Внесение извести оказывает мно­гогранное и длительное влияние на плодородие кислых почв. В результате реакции нейтрализации, обменных превращений и снижения подвижности алюминия, железа, марганца резко умень­шается кислотность почв. Увеличение содержания кальция приво­дит к улучшению не только физико-химических, но и физических (водных и воздушных) свойств почвы.

Известкование значительно улучшает фосфорное и ослабляет калийное питание растений. Это обычно учитывается при внесе­нии фосфорных и калийных удобрений.

Следствием положительного действия извести является улуч­шение условий для развития полезной микрофлоры в почве (нитрификаторов, клубеньковых бактерий, свободноживущих фикса­торов азота атмосферы клостридиум), благодаря чему заметно улучшается азотное питание растений. В то же время подав­ляется активность грибной флоры, в том числе и вредных паразитирующих форм. В результате оптимизации условий корневого питания растений на известкованных почвах улучшается каче­ство продукции всех сельскохозяйственных культур.

При известковании значительно возрастает общая кормовая ценность урожая культурных сенокосов и естественных лугов и пастбищ в первую очередь за счет количества бобовых компо­нентов и ценных злаковых трав, во-вторых, за счет увеличения количества азота, кальция, фосфора в растениях.

Следует, однако, учитывать различную реакцию отдельных культур на известкование. К культурам, наиболее чувствитель­ным к кислотности почвы и положительно отзывающимся на из­весткование, принадлежат люцерна, клевер, свекла (сахарная, столовая, кормовая), капуста, горчица, ячмень. К культурам вто­рой группы по отзывчивости на известкование относятся горох бобы, пшеница, кукуруза.

Следует выделить также культуры, нуждающиеся в известко­вании при условии внесения умеренных доз извести и равномер­ного ее распределения. Сюда относятся лен-долгунец, картофель, люпин. На почвах, излишне удобренных известью, наблюдается опадение головок льна, снижение качества волокна. Картофель на переизвесткованных почвах заболевает паршой. Особенно опасно неравномерное внесение извести.

Под лен и картофель желательно вносить известь со значи­тельным содержанием магния, например доломитизированные из­вестняки (тонкоразмолотые), и применять борные удобрения.

Известно много признаков, по которым можно установить не­обходимость известкования, его очередность и даже дозу извести. Однако значительно точнее потребность в известковании опреде­ляют химическим методом.

В лабораториях нуждаемость почв в извести можно опреде­лить по величине рН солевой вытяжки, обменной и гидролитиче­ской кислотности, степени насыщенности почвы основаниями.

Наиболее распространен метод установления потребности поч­вы в извести с помощью показателя рН солевой (КС1) вытяжки из почвы. Считается, что при рН 4,5 и менее потребность в из­вести высокая, при рН 4,6—5 средняя, при рН 5,1—5,5 слабая, при рН выше 5,5 в большинстве случаев отсутствует.

Дозы извести (в т СаСОз на 1 га) на основании определения рН солевой вытяжки с учетом механического состава почвы приведены в таблице:

Дозы извести (СаСО3) в зависимости от рН солевой втяжки и механического состава почвы в т СаСО3 на 1 кг

Наиболее интенсивное действие извести на свойства почвы, а следовательно, и на урожай сельскохозяйственных культур на­блюдается в течение первых десяти лет, затем постепенно зату­хает, но остается достаточно ощутимым в течение весьма дли­тельного времени.

Поскольку известь длительно действующее удобрение, ее мо­жно вносить, не приноравливаясь к той или другой культуре се­вооборота, в любое время: осенью после уборки урожая, летом в пару, весной (перед культивацией) и даже зимой по мелкому снегу.

Выгодно вносить известь ближе к посевам клевера, люцерны (например, под покровную культуру), поскольку эти культуры очень быстро отзываются на известкование. В этом случае заде­лывать известь можно или под вспашку с осени, или под культивацию весной.

Норму извести устанавливают по гидролитической кислотности (Нг). При этом полная норма (в т СаСО₃ на 1 га) определяется по формуле:

Норма СаСо ₃ =Нг*1,5

Норму внесения извести можно определить по величине рН солевой вы­тяжки с учетом механического состава почвы. Для этого используют справоч­ные таблицы, разрабатываемые научно-исследовательскими учреждениями.

При определении норм по Нr и pH_kcl могут иметь расхождения. В таких случаях принимают более высокую норму внесения из­вести.

При определении нормы внесения известковых материалов (физическая масса) делается поправка на содержание в них действующего вещества (СаСОз), количество примесей, влажность известкового материала.

Для этого используют следующую формулу:

Н = X * (100 * 100 * 100) / П * (100 – В) * (100 – Ч)

где: Н – норма внесения известкового удобрения, т на 1 га;

X – норма внесения чистого и сухого СаСОз, установленная по значению гидролитической или обменной кислотности, т на 1 га;

В – влажность известкового материала, %;

Ч – количество частиц крупнее 1 мм для известняковой и доломитовой муки и более 4 мм для гажи, туфа, %;

НОРМАТИВЫ ЗАТРАТ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ УДОБРЕНИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ ЕДИНИЦЫ ТОВАРНОЙ ПРОДУКЦИИ. МАКСИМАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ ДОЗЫ АЗОТА

Классическим методом определения реакции культур в кон­кретных условиях на изменение дозы тех или других минераль­ных удобрений является полевой опыт. Однако подъем в послед­ние годы уровня химизации и гибкость системы севооборотов обусловливают необходимость более быстрого расчета доз удоб­рений. Достаточно надежной основой для такой работы являются данные агрохимической службы.

Имеющиеся в каждом хозяйстве данные агрохимического об­следования почв на содержание фосфора, калия и величину кис­лотности с успехом можно использовать для расчета доз удоб­рений. За основу при этом принимают средние дозы и соотноше­ния элементов питания, рекомендуемые под те или иные куль­туры местными научными учреждениями. Например, в данной зоне под кукурузу рекомендуется вносить 60 кг азота (N), 60 кг фосфора (Р2О5) и 90 кг калия (К2О). В зависимости от плодо­родия почвы эту дозу уточняют. Так, при низкой или очень низ­кой обеспеченности фосфором его дозу увеличивают соответст­венно в 1,5 или 2 раза, а при повышенной обеспеченности этим питательным веществом ее снижают в 1,5 раза, при высокой сов­сем не вносят фосфор. Такой же расчет делают и по калию: при низкой обеспеченности почвы подвижным калием рекомендуемую среднюю дозу увеличивают, а при повышенной снижают.

Другая группа методов расчета доз основана на определе­нии величин выноса питательных элементов урожаем. Известно, что в состав растений входит очень много химических элементов (свыше 60). Однако к безусловно необходимым относятся семь элементов: азот, фосфор, калий, сера, железо, кальций, магний. Кроме того, для получения высокого урожая обычно требуется обеспечить растения в небольшом количестве еще микроэлемен­тами, такими, как бор, марганец, молибден, медь, цинк.

В среднем в урожаях сельскохозяйственных культур содер­жится относительно устойчивое количество основных питатель­ных веществ. В значительных количествах растения потребляют кальций и магний. При уровне урожайности зерно­вых 20—30 ц с 1 га они выносят из почвы от 20 до 40 кг каль­ция (СаО) и почти столько же магния (Mg0), а бобовые травы и овощи потребляют кальция в 10 раз больше, чем зерновые. Много выносят растения и серы (от 15 до 75 кг на 1 га). Мик­роэлементы используются растениями в значительно меньших ко­личествах. Например, зерновые выносят бора (В) от 21 до 42 г на 1 га, марганца (Мn) 200—300 г, цинка (Zn) 300 г, меди (Си) от 25 до 160 г на 1 га.

Вынос питательных веществ урожаем основных культур

* Вынос приводится на 1 т товарного урожая зерна, сена и на 10т корне-клубнеплодов и силосной массы с соответствующим количеством нетоварной массы (соломы, ботвы и пр.). Данные по выносу могут значительно отклоняться от указанных средних величин.

Эффективность удобрений подчиняется закону минимума, а также законам равнозначности и незаменимости факторов жизни растений. Поэтому при научно обоснованной системе питания растений требуется учитывать нуждаемость их во всех питатель­ных веществах и других факторах роста растений.

В практике в подавляющем большинстве случаев возникает необходимость внесения трех основных элементов: азота, фосфо­ра и калия. Однако со временем, в особенности на песчаных, тор­фяных, карбонатных и также переудобренных (зафосфаченных) почвах, может возникнуть необходимость применения микроэле­ментов.

Имеется много методов расчета доз по выносу. Ряд методов основан на учете выноса питательных веществ всем урожаем. Так, часто, особенно для почв с низким плодородием, применяется метод, когда доза удобрений устанавливается из расчета выноса элементов питания планируемым урожаем с учетом коэффициен­тов использования питательных веществ удобрений для разных условий в пределах: азотных 40—60%, фосфорных 10—25, калий­ных 40—60%.

Существует также способ установления доз, основанный на расчете количества удобрений, необходимого для получения при­бавки к урожаю, который можно получить в данных условиях без внесения удобрений. Например, на участке можно вырастить без удобрений урожай озимой пшеницы 20 ц с 1 га. При плане 40 ц с 1 га разницу в урожае надо получить за счет использо­вания удобрений. Для дополнительного урожая потребуется 94 кг азота, 24 кг фосфора и 36 кг калия. С учетом соответст­венно коэффициентов использования питательных веществ 50, 20 и 50% получим, дозы удобрений, равные 188 кг N, 120 кг P2O5 и 72 кг K2O на 1 га.

При планировании доз минеральных удобрений необходимо учитывать и вносимые органические удобрения, рассчитав их дей­ствие также по содержанию питательных веществ. В 1 т хоро­шего навоза в среднем 5 кг азота, 2,5 кг P2O5 и 6 кг K2O В пер­вый год действия навоза из него используется азота 25%, фос­фора 40 и калия 60%.

При использовании этих методов следует учитывать возмож­ность увеличения доз удобрений для повышения почвенного пло­дородия.

Наиболее правильно определять дозы удобрений нескольки­ми различными методами. Дополняя друг друга, такие расчеты исключают возможность ошибок.

Для достижения высокой эффективности минеральных удоб­рений они должны быть внесены в рекомендуемые сроки и рав­номерно распределены по полю. Различают три способа исполь­зования удобрений: основное (допосевное), припосевное, под­кормка.

Основную массу удобрений вносят, как правило, в зону рас­пространения преобладающей массы корней. Поэтому под яро­вые культуры фосфорные и калийные удобрения вполне могут быть заделаны с осени под вспашку. Однако можно вносить эти удобрения и весной под культивацию, но на достаточно большую глубину. Более подвижные азотные удобрения можно использо­вать под яровые культуры весной, аммиачные формы и с осени. Под озимые основную массу удобрений вносят под последнюю перед посевом обработку почвы.

В качестве припосевного удобрения широко применяют гранулированный суперфосфат, сложные гранулированные удобре­ния. Вносят их в дозе 10—20 кг действующего вещества на 1 га комбинированными зернотуковыми сеялками или специальными приспособлениями к высевающим аппаратам, устанавливаемым на кукурузных сеялках, картофелесажалках, овощных и травя­ных сеялках.

Удобрения применяют и в подкормку. Наиболее оправдана ранняя весенняя подкормка озимых азотными удобрениями. Ее чаще всего выполняют с помощью сельскохозяйственной авиации. Под­кармливают и другие культуры. Так, хлопчатник удобряют за вегетацию несколько раз. Подкормка яровых неорошаемых куль­тур оказывает положительное действие только в зоне избыточ­ного увлажнения.

Иногда, например, для повышения содержания белка в зерне проводят некорневые подкормки минеральными удобрениями в фазе колошения растений и налива зерна.

Природные и особенно искусственные пастбища подкармли­вают азотными удобрениями как рано весной, так и после каж­дого укоса.

Применение удобрений в должной системе при научно обос­нованном сочетании их доз и форм, обеспечивающее получение запланированных урожаев и повышение плодородия почвы, важ­нейший путь повышения производительности сельскохозяйствен­ного производства.

Максимальные экологически безопасные дозы азота.

Источником азота в почве служит прежде всего органиче­ское вещество, в котором заключено 90% азота почвы. Содержа­ние этого элемента в гумусе различных почв измеряется нескольки­ми тоннами на гектар.

Наибольшее значение для пополнения доступного растениям почвенного азота имеют процессы аммонификации, при которой азот органического вещества превращается в аммиак, - и нитрифи­кации, при которой аммиак переходит в азотистую, а затем в азот­ную кислоту и ее соли. Развитию этих процессов способствуют оп­тимальная температура (20—30° С) и влажность почвы (60—70% полной влагоемкости), аэрация почвы, благоприятная реакция среды.

Превращение органических соединений в доступные минеральные формы азота проходит несколько последовательных стадий.

Белки и гумусовые вещества под действием ферментов превращаются сначала в аминокислоты и амиды. Микроорганизмы-аммонификаторы переводят эти соединения в аммиак, аммиачные соли и поглощенный аммоний, уже доступные растениям. Однако в дальнейшем аммиак под влиянием нитрифицирующих бактерий превращается в нитриты, а затем в нитраты, связанные с кальцием, магнием, калием и другими катионами.

При благоприятных условиях нитрификации, например в паровом поле на черноземах, может накапливаться от 30 до 50 мг и более нитратного азота на 1 кг почвы, что соответствует 90— 150 кг на 1 гаи больше. В паровом поле на дерново-подзолистых почвах также может аккумулироваться азот нитратов, хотя и в меньшем количестве.

Накопленный в почве азот нитратов легкоподвижен. При выпадении большого количества осадков он может опускаться в глу­бокие горизонты и даже вымываться в грунтовые воды, а также переходить в элементарный азот и улетучиваться в воздух. В за­сушливых условиях, например в Западной Сибири, нитраты долго (несколько лет) сохраняются в почве. Поэтому процесс разложения органического вещества и образования подвижных форм азота можно регулировать в интересах лучшей обеспеченности этим элементом растений.

Другим источником азота в почве служит азот воздуха. Его запасы действительно неисчерпаемы. Однако пути поступления азота воздуха в почву ограничены. Небольшое количество этого элемента (около 4 кг на 1 га) попадает ежегодно с осадками. Накапливают азот в почве и свободноживущие азотфиксаторы (бактерии, некоторые грибы и водоросли). Однако даже при неблагоприятных условиях они могут дать его немного (5—10 кг на 1 га в год).

Количество азота в почве необходимо пополнять внесением органических и минеральных (азотных) удобрений, а также мобили­зацией атмосферного азота путем посева бобовых растений, главным образом многолетних (клевера, люцерны), или таких одно­летних бобовых, которые запахиваются в почву (люпин). Известно, что клевер и люцерна усваивают 150—200 кг азота на 1 га. Примерно одна треть его остается в почве, а остальное количество возвращается в нее в виде навоза.

Степень обеспеченности растений азотом почвы нельзя определить по валовому содержанию гумуса или азота. Приближенно содержание этого элемента в доступной форме устанавливают химическими методами, в частности методом Тюрина — Кононовой, которым определяется в почве содержание легкогидролизуемого азота, включающего азот нитратов, аммиака и часть азота органических соединений, легко превращающегося в доступную для ра­стений форму. Для определения обеспеченности почвы азотом этим методом используют шкалу, в которой указано количество гидролизуемого азота в миллиграммах на 100 г почвы. Степень обеспеченности для разных групп культур неодинаковая. Принято считать содержание азота (в мг на 100 г почвы) до 4—6 низким, 6—8 средним, свыше 8 высоким.

Однако метод Тюрина—Кононовой пригоден не для всех почв и зон. Потребность в азоте устанавливают по содержанию нитра­тов в почве осенью и весной, (этот метод подходит для засушли­вых районов, где не наблюдается сильного вымывания нитратов в глубь почвы, например в Западной Сибири и Северном Казах­стане), а также определением нитрификационной способности почв. Наиболее точно о возможной реакции на внесение азотных удобрений на той или иной почве можно судить только на осно­вании полевых опытов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агрохимия / Б. А. Ягодин, П. М. Смирнов, А. В. Петер­бургский и др.; Под ред. Б. А. Ягодина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1989. — 639 е.: ил. — (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заве­дений).

2. Агрохимия: Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп.- М: Изд-во МГУ, Изд-во «Колос», 2004. - 720 с, ил.: ил. — (Классический уни­верситетский учебник).

3. Основы агротехники полевых и овощных культур: Учеб. пособие для учащихся 8—11 кл. сред. сел. шк. / Г. В. Устименко, П. Ф. Коненков, И. П. Фирсов, И. Ф. Раздымалин; Под ред. П. Ф. Кононкова.— 2-е изд., перераб., доп.—М.: Просвещение, 1991.—240 с.

4. Зонально-экологические особенности почв РБ и адаптация систем земле­делия к агроландшафтамФ: И.К. Хабиров, Ф.Ш. Гарифуллин, Р.А. Акбиров, СИ. Федоров.- Уфа: БГАУ, 2001. - 187 с.

5. Адаптивная технология возднлования полевых культур (учебное пособие): Исмагилов P.P., Уразлин М.Х., Гайфуллин P.P. - Уфа, 2005.- 168 с.

6. Технология производства продукции растениеводства: Фирсов И.П., Соловьев А.М., Раскутан О.А. и др.; Под ред. И. П. Фирсова. — M.: Агропромиздат, 1989.—432 с: ил. — (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).

7. Агрономия:Учеб. пособие для учреждений сред. проф. образования / Н.Н.Третьяков, Б.А.Ягодин, А.М.Туликов и др.; Под ред. Н.Н.Третьякова. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 480 с.

8. Агрохимия/методические указания по выполнению курсовой работы изд. второе, переработанное и дополненное: Середа Н.А., Алибаев А. А. Багаутдинов Ф.Я.

9. Курсовое и дипломное проектирование по систе­ме применения удобре-ний.— 2-е изд., перераб. и доп.— Л.: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1989.— 144 с.