Оптимизация мощности пахотного слоя и плотности сложения почвы
В этом параграфе вначале раскрываются теоретические аспекты: понятие плотности сложения почвы, зависимость свойств почвы от величины этого показателя, оптимальные значения этого показателя, последствия чрезмерно уплотненной и рыхлой почвы, понятие равновесной плотности почвы, роль плотности и мощности пахотного слоя в обеспечении продуктивности сельскохозяйственных культур. Объем теоретической части не более 1 страницы. Далее переходят к расчетной части данного раздела. Расчеты: 1) выписываются из задания исходные данные: dv факт – фактическая плотность сложения почвы, г/см3 dv факт – заданная оптимальная плотность сложения почвы, г/см3 h пах – фактическая мощность пахотного слоя почвы, см 2) приводится схема строения пахотного слоя
Рис.1.Схема строения пахотного слоя Где: h1 – фактическая мощность пахотного слоя почвы(hпах), см h2 – величина припашки, см h3 = h1+h2, см h4 – величина вспушивания, см h5 – оптимальная мощность пахотного слоя почвы, см. 3) указывается о том, что мощность пахотного слоя и плотность сложения почвы можно регулировать следующими приемами: а) механической обработкой; б) биологическим воздействием корневых систем сельскохозяйственных культур (в особенности многолетних бобовых культур); в) изменением гранулометрического состава почвы (глинованием, пескованием); г) вспушиванием почвы за счет увеличения в ней содержания органических веществ (прежде всего гумуса) и её оструктуриванием; д) припашкой нижележащего подпахотного горизонта. Отмечаем, что в курсовой работе для оптимизации пахотного слоя почвы выбираем приемы, указанные в пунктах а, г, д; 4) делается анализ подпахотного горизонта с целью определения величины возможной припашки по следующим критериям: - если подпахотным горизонтом является подзолистый (А2), то величина припашки составляет не более 1см в год; если переходный или иллювиальный, то величина припашки допускается соответственно 2 - 3см в год. Исходя из такого анализа подпахотного горизонта заданной почвы, студент определяет величину припашки h2. 5) рассчитывается масса пахотного слоя вместе с припашкой (h3 = h1 +h2) по формуле: Мпах. факт. = dvфакт. х h3 х 100,(т/га) 6) из литературных данных известно, что повышение содержания гумуса на 1% приводит к снижению плотности сложения почв на 0,12 г/см3. В заданном случае, разница по плотности ∆dv составляет dvфакт. - dvопт.. Значит, чтобы устранить эту разницу по плотности необходимо увеличить содержание гумуса на ∆ Г в почве. Для расчета этой величины составляется пропорция: 1% гумуса – 0.12, г/см3 Х%(∆ Г) гумуса - ∆dv,г/см3 Х %(∆ Г) гумуса = (1х ∆dv): 0.12 Делается вывод такого содержания: для достижения такого оптимального уровня плотности почвы необходимо повысить содержание гумуса на такую-то величину. Процесс повышения гумуса в почве носит длительный временной характер, поэтому для достижения гумуса такой-то величины потребуется столько-то лет (из расчета 0,1-0,2% в год) при условии систематического внесения в почву органических веществ в расчетных дозах. 7) рассчитываются запасы гумуса и масса пахотного слоя (т/га) после оптимизации гумуса. Мгумуса = h3х dvопт х ∆ Г, Где ∆ Г - величина расчетного содержания гумуса в почве, %. Мпах, опт = Мпах, фак + Мгумуса, т/га 8) определяется оптимальная мощность пахотного слоя (h5) из соотношения: Мпах, опт = dvопт х h5 х 100, отсюда h5 = Мпах, опт: (dv.опт х 100), см 9) рассчитывается величин вспушивания (h4) почвы по разнице h4 = h5 – h3, см Делается краткий вывод по параграфу 3.1. (1-2 предложения)
3.2. Оптимизация плотности твердой фазы почвы Дается теоретическое обоснование плотности твердой фазы почвы, значение этой величины в регулировании водного и воздушного режима (порового пространства) почв, зависимость этой величины от состава почвы. Следует понимать, что плотность твердой фазы довольно стабильный показатель, её трудно регулировать. Укажите основные способы регулирования плотности твердости фазы (объем – не более 0,5стр).
Расчеты: Из литературных данных известно, что повышение содержания гумуса на 1% приводит к снижению плотности твердой фазы почвы (d) на 0,05 г/см3. Из предыдущего раздела курсовой работы известно, что содержание гумуса должно повыситься на определенную величину. Следовательно, можно составить пропорцию: 1% гумуса – 0.05 г/см3 ∆ Г % - ∆d г/см3 ∆d = (∆ Г % х 0.05): 1, г/см3 Тогда оптимальная плотность твердой фазы почвы (dопт) составит величину: dопт = dфакт - ∆d, г/см3 Делается краткий вывод по параграфу 3.2.(1предложение).
3.3. Оптимизация структурного состояния почвы В этом параграфе вначале раскрываются понятия: структура почвы, генетическая и агрономическая структура; влияние структуры на свойства и режимы почвы; приемы, направленные на улучшение структурного состояния почвы и Кстр. Объем теоретической части не более 1страницы. В нашем случае проводится оптимизация структуры почвы исходя лишь из одного приема – повышение содержание гумуса в почве. Расчеты: Из литературных данных известно, что увеличение содержания гумуса на 1% повышает Кстр почвы на 1. Следовательно, Кстр увеличится на такую же величину в абсолютных значениях (∆Кстр = ∆ Г). Производятся расчеты для конкретного значения: Кстр,опт = Кстр,факт + ∆Кстр. Дается оценка структурного состояния почвы после оптимизации, при этом можно пользоваться оценочными таблицами [1,2,4]. Делается краткий вывод по параграфу 3.3. (1-2предложения).
3.4. Оптимизация воздушных свойств почвы
Раскрываются понятия: воздушные свойства и воздушный режим почвы; пористость и виды пористости; указываются оптимальные значения общей пористости и пористости аэрации; приемы регулирования воздушных свойств почвы. Объем теоретической части не более 1 страницы. Расчеты: 1.Рассчитывается общая пористость фактическая (Робщ, факт) Робщ, факт = (1 – dvфакт / dфакт) х 100, %об 2.Рассчитывается пористость аэрации фактическая (Раэр, факт) Раэр, факт = Робщ, факт – (dvфакт х НВфакт ), % об, где наименьшая влагоемкость фактическая (НВфакт) берется из задания. Проводится оценка Робщ.факт. 3. Рассчитывается общая пористость и пористость аэрации после оптимизации плотности и плотности твердой фазы почвы: Робщ. опт = (1 – dvопт / dопт) х 100, %об Раэр, опт = Робщ, опт – (dvопт х НВопт,) %об НВопт = НВфакт х 1.1, т.к. увеличение содержания гумуса в почве повышает наименьшую влагоемкость (НВ). Делается краткий вывод по параграфу 3.4.(1-2 предложения).
3.5. Оптимизация водных свойств и расчеты водного баланса почвы
В теоретической части параграфа раскрываются понятия водных свойств, роль почвенной влаги в питании растений и направленности процессов почвообразования. Объем теоретической части не более 1 страницы. Расчеты: 1. Расчеты водопотребления заданной сельскохозяйственной культурой. Для получения запланированных уровней урожаев сельскохозяйственных культур требуется определенное количество влаги, называемое суммарным водопотреблением (СВ). Суммарное водопотребление складывается из испарения влаги с поверхности почвы и транспирации почвенной влаги непосредственно самими растениями. Для расчетов (СВ) необходимо знать коэффициент водопотребления (Кв), т.е. количество влаги в м3, необходимое для создания 1т продукции.
Коэффициент водопотребления для основных сельскохозяйственных культур составляет (в м3/т):
озимая пшеница 1050 ячмень 850 многолетние травы 850 кукуруза на силос 140 вико - овсяная смесь 150 картофель 130 СВ рассчитывается по формуле: СВ = Уп х Кв, м3/га, где Уп –планируемая урожайность культуры, т/га. 2. Расчет наименьшей влагоемкости (НВ). Дается определение понятия наименьшая влагоемкость. Далее рассчитываются относительные (%) и абсолютные (влагозапасы) значения НВфакт и НВопт НВопт (% вес) = НВфакт х 1.1 НВфакт (м3/га) = dvфакт х h1 х НВфакт (%вес) НВопт (м3/га) = dvопт х h5 х НВопт (%вес) 3. Расчет влажности завядания (ВЗ). Дается определение понятия влажность завядания. Ведутся расчеты относительных (%) и абсолютных (м3/га) значений ВЗфакт и ВЗопт. ВЗ = 1.5 х МГ, где МГ – максимальная гигроскопичность (указано в задании). ВЗфакт = 1.5 х МГфакт, %вес ВЗопт = ВЗфакт х 1.1, %вес, где 1,1 – повышающий коэффициент за счет увеличения содержания гумуса в почве. ВЗфакт (м3/га) = dvфакт х h1 х ВЗфакт (%вес) ВЗопт (м3/га) = dvопт х h5 х ВЗопт (%вес) 4. Расчет продуктивного запаса влаги (ПЗВ) Дается определение продуктивного запаса влаги почвы. Ведутся расчеты абсолютных значений (м3/га) ПЗВфакт и ПЗВопт. ПЗВ = НВ – ВЗ ПЗВфакт = НВфакт – ВЗфакт, м3/га ПЗВопт = НВопт – ВЗопт, м3/га 5. Расчет продуктивных осадков (ПрО). Из агроклиматического справочника известно, что средняя величина осадков за вегетационный период в Калужской области составляет 320мм, 450мм, 180мм соответственно для нормального, влажного и сухого года. Но необходимо учесть потери на поверхностный сток и инфильтрацию осадков. Для расчета ПрО в нормальный, влажный и сухой годы, необходимо средние величины осадков умножить на поправочный коэффициент 0.7. 6. Расчет поступления влаги за счет пропитывания из грунтовых вод (ПГВ). Известно, что корневые системы сельскохозяйственных культур могут проникать на значительную глубину и потреблять влагу из нижележащих горизонтов и материнских пород (грунтов). Принято считать, что если уровень грунтовых вод (УГВ) составляет менее 2,5м, то следует учитывать приходную статью "подпитывание грунтовыми водами". Для этого продуктивный запас влаги в почве (ПЗВ) увеличивается на 20 – 40 % соответственно для УГВ = 2,5 – 0,5м. 7. Расчет суммарных продуктивных запасов влаги (СПЗВ). Для нормального года: СПЗВопт = ПЗВопт х Кпгв + ПрО, м3/га где Кпгв – поправочный коэффициент на УГВ, значение которого лежит в пределах 1,2 – 1,4. Для влажного года: СПЗВопт = ПЗВопт х Кпгв + ПрО, м3/га Для сухого года: СПЗВопт = ПЗВопт х Кпгв + ПрО, м3/га 8. Расчет водного баланса почвы (ВБ). Дается понятие водного баланса почвы, и указываются расходные и приходные статьи баланса. Водный баланс рассчитывается по трем годам по следующему упрощенному соотношению: ВБ = СПЗВопт – СВ, м3/га По полученным результатам делают выводы. 9. Расчет возможного уровня урожайности культуры по водообеспеченности. Используя значения Кв для данной культуры и СПЗВопт, можно рассчитать ожидаемые уровни урожайности сельскохозяйственной культуры (У) по трем годам У = СПЗВопт: Кв, т/га Полученные возможные уровни урожайности заданной культуры по водообеспеченности трех лет сравнивают с запланированной урожайностью и делают соответствующие выводы. Делается краткий вывод по параграфу3.5.(2-3 предложения)
3.6. Оптимизация и балансовые расчеты питательных элементов почвы
Урожайность сельскохозяйственных культур зависит от уровня плодородия почвы, который определяется, прежде всего, содержанием в ней доступных форм легкогидролизуемого азота(Nлг), подвижного фосфора(P2O5) и обменного калия(K2O). Прежде чем приступить к оптимизации содержания соответствующих питательных элементов оцениваются фактические значения Nлг, P2O5, K2O (см. задание) в соответствии с градациями по обеспеченности почв подвижными формами. После этого приступают к расчетной части, основу которой представляет таблица 2 с указанием приходных и расходных статей баланса питательных элементов почвы. Для формирования своего урожая сельскохозяйственные культуры используют определенное количество доступных питательных элементов из почвенных запасов, органических и минеральных удобрений, а также из биологически - фиксированного азота бобовых культур. Доля доступного питательного элемента, использованная растениями из разных источников для создания урожая, называется коэффициентом использования (КИ). Различают следующие коэффициенты использования (КИ): КИП – коэффициент использования питательных элементов из почвы. КИМ – коэффициент использования питательных элементов из минеральных удобрений. КИО – коэффициент использования питательных элементов из органических удобрений. КИБ – коэффициент использования биологически фиксированного азота. Фосфорные, калийные, органические удобрения и биологический азот обладает последействием в течение 3-х лет. Поэтому в балансовых расчетах учитывается коэффициенты использования питательных элементов из этих источников в течение этого срока. В таблице 1 представлены значения коэффициентов использования доступных форм питательных элементов из почв, удобрений и биологического азота. Таблица 1. - Коэффициенты использования доступных форм питательных элементов из почвенных запасов, удобрений и биологического азота (%).
Таблица 2. - Баланс питательных элементов почвы для получения запланированной урожайности культуры.
1. Расчет приходной статьи 1 таблицы 2. Рассчитываются запасы доступных питательных элементов (Nлг, P2O5, К2О) в пахотном слое по формуле: МN,Р,К = dvфакт х hфакт х N,Р,К (мг/100), кг/га Полученные результаты заносятся в таблицу 3.
Таблица 3.- Содержание доступных форм питательных элементов в пахотном слое почвы и использование их культурой
Производят расчет п.4 с использование КИП и полученные результаты заносят в таблицу 2 п. 1. 2. Расчет приходной статьи п. 2 таблицы 2 Рассчитываются показатели таблицы 4 Таблица 4.- Приход питательных элементов в почву с органическими удобрениями предшественника и использование их культурой.
Данные п.3 таблицы 4 заносятся в п.2 таблицы 2. 3. Расчет приходной статьи 3 таблицы 2 Рассчитываются показатели таблицы 5. Таблица 5. - Количество питательных элементов, используемых культурой из минеральных удобрений предшественника.
Данные п.4 таблицы 5 заносятся в п.3 таблицы 2. 4. Расчет приходной статьи 4 таблицы 2 Рассчитываются показатели таблицы 6. Таблица 6. - Приход питательных элементов в почву с органическими удобрениями под культуру и их использование ею.
Где, * - расчеты ПЖКО проводятся в соответствии с уравнениями регрессии, представленными в "Рабочей тетради по почвоведению", Данные п.5 таблицы 6 заносятся в п.4 таблицы 2. 5. Расчет приходной статьи 5 таблицы 2. Рассчитываются показатели таблицы 7 Таблица 7.- Количество биологически фиксированного азота и использование его культурой.
Данные п.7 таблицы 7 заносятся в п.5 таблицы 2. 6. Расчет расходной статьи п.7 таблицы 1. Вынос питательных элементов с урожаем культуры определяют по формуле (рассчитывается для каждого питательного элемента): М = У * B, где М - вынос питательного элемента с урожаем культуры, кг/га У - урожайность культуры, ц/га В - вынос питательного элемента с единицей урожая культуры, кг/ц (см. "Практикум по агрохимии" под ред. Е.А. Ягодина). Полученные значения по азоту, фосфору и калию заносятся в таблицу 2, п.7. 7. Расчет баланса питательных элементов и потребности в минеральных удобрениях. Под балансом понимается разница между приходной и расходной статьями питательных элементов. Если приходная статья превышает расходную, т.е. баланс положительный по какому – либо элементу, то минеральное удобрение может не вносится. Если же расходная статья по какому – либо элементу превышает приходную, т. е. баланс отрицательный, то в этом случае необходимо покрывать дефицит питательного элемента внесением в почву соответствующего минерального удобрения. Для определения количества минерального удобрения необходимо произвести следующие расчеты: М = (А х 100): КИМ, где: М – необходимое количество минерального удобрения (по тому элементу, который находится в дефиците), кг/га А – количество недостающего питательного элемента (дефицит), кг /га (см. таблицу 2, п.8). КИМ – коэффициент использования данного питательного элемента из минерального удобрения (КИМ 1 года из таблицы 1). Полученные результаты заносятся в п.9 таблицы 2. На этом завершаются расчеты, связанные с балансом питательных элементов. 8. Расчеты повышения эффективного плодородия почвы. Под эффективным плодородием почвы понимается содержание в почве доступных питательных элементов, обеспечивающих урожайность культуры в данный год. Нашей задачей является обеспечение расширенного воспроизводства эффективного плодородия. Для проверки решения этой задачи и проводятся расчеты показателей таблицы 8
Таблица 8.- Повышение эффективного плодородия модельной почвы за 2 года.
Где: КЭП* - коэффициент эффективного плодородия почвы, он показывает, какое количество в кг/га питательных элементов необходимо внести в почву, чтобы содержание этого элемента повысилось на 1 мг/100г. почвы; КИФ** - коэффициент инфильтрации, он показывает вынос питательного элемента за пределы корнеобитаемого слоя почвы с инфильтрующейся почвенной влагой и поверхностным стоком. Необходимо сделать вывод по результатам расчетов, указать уровень обеспеченности модельной почвы питательными элементами.
3.7. Балансовые расчеты гумусового состояния почвы
В этом параграфе дается теоретическое обоснование понятия гумуса; указываются источники повышения гумуса в почве; раскрываются причины, вызывающие потери гумуса и пути их устранения. Объем теоретической части не более 1 страницы. Далее приступают к расчетной части данного параграфа. Балансовые расчеты гумусового состояния почвы производят по дефициту азота (см. «Рабочую тетрадь по почвоведению»). После завершения расчетов, необходимо сделать соответствующие выводы по полученным результатам.
3.8. Оптимизация кислотности почвы и балансовые расчеты содержания кальция в почве В этом параграфе дается теоретическое обоснование понятия кислотности почвы и дается обоснование степени нуждаемости почвы в известковании. Объем теоретической части 0,5 страницы. После этого приступают к расчетам. Если почва нуждается в известковании, то необходимо рассчитать дозу извести и соответственно изменение величины рНсол. (см. "Практикум по почвоведению", под редакцией Н.Ф.Ганжары; "Рабочую тетрадь по почвоведению"). Далее производятся балансовые расчеты содержания кальция в почве, аналогично расчетам, указанным в "Рабочей тетради по почвоведению". После этого необходимо оценить полученные расчетные значения: достигнут ли желаемый уровень по кислотности почвы, достаточно ли поступает кальция в почву.
ГЛАВА 4. ОБЩАЯ МОДЕЛЬ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ
В теоретической части главы раскрывается понятие модели плодородия почвы. Указываются приемы оптимизации основных показателей почвенного плодородия. Объём теоретической части 1-1,5 страницы. В таблицу 9 заносятся полученные в результате расчетов показатели почвенного плодородия. Таблица 9.- Модель плодородия ______________________________почвы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Проводится сравнительная оценка фактических значений основных параметров плодородия почвы и полученных значений в процессе оптимизации. Указывается, построена ли модель плодородия данной почвы для получения запланированной урожайности культуры или же требуется дальнейшая оптимизация некоторых параметров плодородия. Соответствуют ли полученные количественные уровни параметров плодородия их оптимальным значениям для данной почвы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Указываются литературные источники, которые использовались при написании курсовой работы. Список литературы составляется в алфавитном порядке с указанием автора (авторов), названия источника, издательства, года издания в соответствии с требованиями ГОС. Рекомендуется список для написания курсовой работы, который может быть значительно расширен исполнителем. 1. Ганжара Н.Ф. Почвоведение /Н.Ф.Ганжара. М.: Агроконсалт, 2001. – 343с. 2. Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А., Байбеков Р.Ф. Практикум по почвоведению /Н.Ф.Ганжара, Б.А.Борисов, Р.Ф.Байбеков. М.: Агроконсалт, 2002.-275с. 3. Каштанов А.Н. Параметры плодородия основных типов почв / А.Н.Каштанов. М.: Агропромиздат, 2003.- 310с. 4. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия/ В.И.Кирюшин. М.: Колос, 2005.- 367с. 5. Кирюшин В.И. Агрономическое почвоведение /В.И.Кирюшин. М.:КолосС, 2010. – 687с. 6. Ковриго В.П., Кауричев И.С., Бурлакова Л.М. Почвоведение с основами геологии / В.П.Ковриго, И.С.Кауричев. М.: Колос, 2000. – 458с. 7. Наумов В.Д. География почв. Общая часть: учебное пособие/В.Д. Наумов.: Изд-во РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева, 2010.- 342с. 8. Практикум по агрохимии. Под ред. Б.А. Ягодина, М., Агромиздат, 1987.- 2003с. 9. Положениео курсовом проектировании в Калужском филиале ФГОУ ВПО "Российский государственный аграрный университет – МСХА 10. Почвоведение /Под ред. И.С. Кауричева М.: Агропромиздат, 1989.-719с. 11. Савич В.И.,Сюняева О.И.. Интегральная оценка плодородия почв: монография /В.И.Савич, О.И.Сюняева. М.: Изд-во РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева, 2010.- 347 с. 12. Савич В.И.,Сюняев Н.К. Энергетическая оценка плодородия почв: монография / В.И.Савич, Н.К.Сюняев. М.: Изд-во ВНИИА, 2007.- 500с. 13. Сюняев Н.К., Сюняева О.И. Методическое пособие (рабочая тетрадь) для выполнения лпз по разделам дисциплины«Почвоведение с основами геологии»: учебное пособие /Н.К.Сюняев, О.И.Сюняева. Калуга: Изд-во КФ РГАУ-МСХА, 2010.-53с. 14. Сюняев Н.К., Сюняева О.И. Агроэкологическое исследование параметров плодородия почв Калужской области: монография/ Н.К.Сюняев, О.И.Сюняева. Калуга: Изд-во ЦНТИ, 2004.-184с. 15. Требования к оформлению курсовых, выпускных квалификационных работ (проектов) и других письменных работ студентов / УМК Калужского филиала РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева. Калуга, 2010. – 24с.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Здесь можно поместить дополнительную информацию по разделам курсовой работы в виде таблиц, графиков (н.п. характеристика климатических условий по обеспеченности влагой и др.).
|
