Агроэкологическая оценка и разработка экологически безопасных технологий системы земледелия или её звеньев в СХП "Колос" Кусинского района

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Агроэкологическая оценка и разработка экологически безопасных технологий системы земледелия или её звеньев в СХП "Колос" Кусинского района

Агроэкологическая оценка и разработка экологически безопасных технологий системы земледелия или её звеньев в СХП "Колос" Кусинского района

11

Курсовая работа

по сельскохозяйственной экологии

Тема: Агроэкологическая оценка и разработка экологически безопасных технологий системы земледелия или её звеньев в СХП "Колос" Кусинского района

2010

Содержание

• Исходные данные
• Введение
• 1. Агроклиматические и почвенные ресурсы
• 2. Особенности формирования севооборотов
• 3. Разработка системы обработки почвы
• 4. Планирование норм удобрений под сельскохозяйственные культуры
• 4.1 Планирование урожайности
• 4.2 Расчет доз удобрений под запланированный урожай
• 5. Баланс питательных элементов в севообороте
• 6. Почвенно-экологическая оценка
• 7. Биоэнергетическая оценка эффективности технологии производства сельскохозяйственной продукции
• Литература
• Исходные данные
• 1. Почвенно-климатическая агрозона
• 1.1. Горно-лесная
• 1.2. Почвы - серые лесные оподзоленные 10 %
• 1.3. серая лесная оподзоленная 90 %
• 2. Рельеф
• 2.1. Горный
• 2.2. Склоны юго-восточной экспозиции с уклоном 30 - 80 %
• 2.3. Склоны южной экспозиции с уклоном 50 - 20 %
• Исходные показатели
• Объемная масса метрового горизонта - 1,1 г/см3
• Содержание гумуса - 3,96 %
• РНсол - 5,7
• Содержание подвижного фосфора по Чирикову - 40 мг/кг, калия - 70 мг/кг почвы
• Площадь пашни 1500 га

Основа любой системы земледелия - севооборот. Оценку и роль его в современном земледелии проводят по таким критериям: биологизация земледелия, регулирование режима органического вещества почвы и элементов питания, поддержание удовлетворительного структурного состояния почвы, регулирование водного баланса агроценозов, предотвращение эрозии и дефляции, регулирование фитосанитарного состояния посевов и почвы.

По мере роста масштабов использования научно - технических достижений в сельскохозяйственном производстве необходимость грамотного учета природной составляющей существенно возрастает. Научно - техническая революция повысила значимость квалифицированного труда как источника материального богатства, но не может устранить природу как источник естественных сил и вещественных элементов производства. Земля по прежнему остается матерью богатства.

Весьма актуальной остается задача оптимизации приемов защиты растений от сорных растений и вредных организмов. В настоящее время очевидно, что система защиты растений должна быть интегрированной, основываться на регулировании численности вредных организмов до экономически целесообразного экологически безвредного уровня.

Для почвенного покрова горно-лесной зоны Челябинской области характерно сочетание подзолистого и дерново-подзолистого почвообразовательных процессов, поэтому здесь расположены серые лесные почвы, а т.к. рельеф здесь гористый, то почвы относятся к подтипу горных серых лесных. По степени развития подзолистого и дернового процессов, и, следовательно, по содержанию гумуса в аккумулятивных горизонтах серые лесные почвы подразделяются на светло-серые, серые и темно-серые. Темно-серые разновидности залегают на пологих склонах, формируются преимущественно на делювии осадочных пород. Серые лесные почвы приурочены к более крутым склонам и вершинам холмов. Процесс оподзоливания у серых лесных почв морфологически и физико-химически выражен сильнее, чем у темно-серых. Они имеют небольшую мощность гумусового слоя - 16…20 см и низкое содержание гумуса - 3…5 %.

Серые лесные почвы занимают 10,5 % территории зоны и 67,1 % Важной особенностью почвенного покрова горно-лесной зоны является большая возможность развития процессов плоскостной (водной) эрозии. Объективной причиной этого является то, что половина пахотных земель этой природной зоны имеет крутизну склонов 3 и более при годовой сумме осадков 450…600 мм, причем летние осадки часто носят ливневый характер

Серые лесные почвы имеют слабокислую реакцию среды почвенного раствора. Более того, пахотные земли бедны азотом, фосфором, имеют низкую биологическую активность, в том числе нитрификационную способность, поэтому они нуждаются в мероприятиях по повышению плодородия, а именно в применении противоэрозионных приемов земледелия, известкования, органических и минеральных удобрений.

Почвенный покров СХП Колос представлен- серой лесной оподзоленнной. Лесные горные почвы имеют большую крутизну склона (5), что свидетельствует о значительном развитии эрозионных процессов. Поэтому на них необходимо разместить почвозащитный севооборот с исключением пропашных культур. К освоению предложен севооборот клевер - клевер - пшеница - горох - овес - ячмень. Серые горно-лесные оподзоленные имеют крутизну склонов до 5. Здесь может проявляться начальная форма линейной эрозии и требуется ограничение доли пропашных культур в севообороте. Здесь можно ввести зернопаровой севооборот пар - пшеница - ячмень.

Запасы гумуса рассчитываются по формуле (2):

Г = М * 10000 * В * Р, (2)

где Г - запас гумуса, т/га; М - мощность горизонта, см; В - объемная масса, г/см3; Р - содержание гумуса, %.

Гс.г.-л. = 0,20 * 10000 * 1,1* 3,96 / 100 = 87,12 т/га

Гс.л. = 0,35 * 10000 * 1,1 * 3,96 / 100 = 152,46 т/га

По расчетам можно сделать вывод, что серые лесные оподзоленные почвы имеют средние запасы гумуса (в метровом слое 127,4 т/га).. Поэтому на серых лесных почвах нужно вносить органические удобрения. Интенсивная обработка почвы способствует разложению органического вещества. Наиболее перспективным с точки зрения сохранения гумуса является бесплужное земледелие.

По данным расчетов органического вещества на серых лесных почвах гумуса содержится 152,46 т/га. Это низкое содержание означает, что органические удобрения вносить обязательно. Также известно, что серые лесные почвы бедны азотом, поэтому необходимо использовать минеральные азотные удобрения. Также целесообразно пополнять почву азотом с помощью зерно-бобовых культур, то есть включать в севооборот многолетние бобовые травы.

Изменения гумуса пахотных почв характеризуют его биологические потери (в результате усиления минерализации и сокращения поступления в почву растительных остатков). Более значительных по сравнению с биологическими являются потери гумуса в условиях проявления водной и ветровой эрозии.

Для борьбы с эрозией необходимо применять противоэрозионную систему земледелия. Это может быть пахота поперек склонов, посев кулис для задержания снега на склоновых землях. На склонах до 5 хорошие результаты дает гребнистая поперечная пахота.

Чтобы регулировать водный баланс агроценозов необходимо проводить ряд агротехнических, мелиоративных, лесомелиоративных приемов. Нужно проводить снегозадержание зимой, ранне-весеннее боронование, чтобы накопить, сохранить и продуктивно использовать влагу.

Борьбу с сорняками целесообразно сочетать с агротехническими приемами, направленными на создание благоприятных условий для роста и развития культурных растений. Для борьбы с сорняками используют агротехнические, биологические - с помощью фитопатогенных микроорганизмов и вредных насекомых, химические способы - гербициды.

В регулировании фитосанитарного состояния почв определяющую роль играют агротехнические методы (выбор устойчивых сортов, оптимизация севооборотов, обработка почвы, регулирование сроков посева, густоты стеблестоя, своевременная уборка), которые должны дополняться биологическими методами регулирования численности вредных организмов на уровне порога вредоносности, методами интерференции (использование феромонов, гормонов насекомых, репеллентов, аттрактантов). Химический метод связан с применением гербицидов. Без них невозможно избавиться от массового распространения карантинных вредителей.

На серых лесных почвах введен пятипольный почвозащитный севооборот:

· клевер 300 га

· пшеница 300 га

· горох 300 га

· овес 300 га

· ячмень 300 га

где Д - доза удобрения в туках, ц/га; В - вынос элемента минерального питания с планируемым урожаем, кг/га; П - содержание в посве доступного элемента питания, кг/га; Кп - коэффициент использования питательного вещества из почвы, %; Ку - коэффициент использования питательного вещества удобрений, %;С - содержание действующего вещества удобрений, %.

Содержание в почве доступного для растений элемента П в пахотном слое рассчитывается по формуле (5):

П = n d h, (5)

где n - содержание доступного для растений элемента, мг/100 г почвы; d - объемная масса почвы, г/см3; h - пахотный слой почвы, см.

Вынос элементов планируемым уроржаем (В, кг/га) рассчитывается по формуле (6):

В = У*К, (6)

где У - урожай зерна, ц/га; К - вынос азота, фосфора и калия единицей (1ц) основной продукции с учетом побочной, кг.

Таблица 6 - Расчеты доз удобрений под запланированный урожай

Из таблицы видно, что ячмень из почвы выносит больше всего калия (160 кг/га), а люцерна выносит очень много азота (351,3 кг/га), но в свою очередь люцерна также и вносит в почву много азота за счет пожнивных остатков, так как является бобовой культурой и при помощи азотфиксирующих бактерий усваивает азот атмосферы. В хозяйстве используются удобрения: аммиачная селитра, простой суперфосфат и хлористый калий. Чтобы получить высокие урожаи выращиваемых культур необходимо внести под ячмень азота 2,2 ц/га, фосфора 8,9 ц/га, калия 4,7 ц/га; под люцерну на первом поле азота 8,2 ц/га, фосфора 36,5 ц/га, калия 7,7 ц/га, на втором поле - азота 7,5 ц/га, фосфора 36,7 ц/га, калия 8,1 ц/га. Из этого следует, что ячмень нуждается больше всего в фосфоре, а люцерна также в фосфоре. В основное удобрение под ячмень вносят половину азота, половину фосфора и весь калий, затем при посеве вносят оставшийся фосфор и делают подкормку оставшимся азотом. Так как люцерну высевают под покров ячменя, то часть азота, требуемого люцерне, нужно внести под покровную культуру, а также проводить азотные подкормки после каждого скашивания для лучшего отрастания; а перед уходом люцерны в зиму делают подкормки фосфором и калием для лучшего перезимовывания и весеннего отрастания. Технология возделывания сельскохозяйственных культур на эродированных почвах должны предусматривать тщательную заделку удобрений, экологическое обоснование их доз. Увеличение урожайности растений на этих почвах способствует повышению их устойчивости к эрозии в результате лучшего развития растений, их корневых систем и большего количества растительных остатков.

Баланс питательных элементов - один из главных экономических показателей, показывающий стабильность агросистемы. Баланс складывается из приходной и расходной статей. Основными приходными статьями являются: внесение питательных веществ с органическими и минеральными удобрениями, поступление азота за счет фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями, поступление азота с осадками, внесение с семенами. Расходование питательных веществ из почвы определяется в основном выносом с урожаем, закреплением в почве, вымыванием соединений азота и калия из корнеобитаемого слоя, потерями в результате эрозии почв.

Таблица 7 - Баланс питательных веществ в севообороте

По данным таблицы видно, что баланс питательных веществ в севообороте по азоту отрицательный, а по всем фосфору и калию положительный. Это говорит о том, что существует дефицит по азоту, а по фосфору и калию дефицит отсутствует. Но расчет компенсаций элементов питания показал, что азот компенсирован в среднем на 40 %, а оптимальной является компенсация на 80 %, значит, нужно повысить дозы азотных удобрений под ячмень. Компенсация фосфора в среднем составляет 55 % при оптимальном значении 80 %, но дефицита фосфора нет, значит, дозы фосфорных удобрений можно снизить. Компенсация калия должна быть 60 %, а фактически калий компенсируется на 77 % в среднем, значит, нужно снизить дозы калийных удобрений, чтобы снизить экологическую нагрузку на почву. По данным ученых установлено, что для Челябинской области ежегодно нужно вносить от 7 до 10 т навоза на 1 га. С целью повышения роли навоза в восстановлении плодородия необходимо изменить технологию его приготовления, хранения и применения.

где Дк - дополнительный коэффициент для горно-лесной зоны составляет 5,3.

Поправка берется из таблицы и составляет 0,03, поэтому показатель (КУ-Р)=0,594-0,03=0,569.

Коэффициент континентальности КК рассчитывается (10):

КК=360(t max - t min)/У+10,

где t max - среднемесячная температура июля; t min - среднемесячная температура января; У - широта местности.

КК=360(17-(-16))/56,30+10=179.

Итоговый климатический показатель(11):

(t10(КУ-Р)/КК+100) = 2000*0,569/179+100 = 4,079.

Коэффициенты для фосфора Кр и для калия Кк находим по таблице:

Кр = 1,030; Кк = 1,020.

Почвенно-экологический индекс (12):

ПЭИ=12,5*(2-1,3)*1*1,096*0,920*4,097*1,030*1,020=37,9 баллов.

Почвенно-экологический индекс как комплексный показатель свидетельствует о том, что состояние пахотных разновидностей основных типов почв ухудшается по сравнению с целинными аналогами. Сравнивая почвенно-экологический индекс почв СХП Колос с почвенно-экологическим индексом в целом по горно-лесной зоне, можно сказать, что состояние пахотных земель в Кусинском районе ухудшилось. Использование почв в пашне приводит к деградации в первую очередь таких показателей плодородия, как сложение почвенного профиля, валовое содержание гумуса, азота, фосфора и калия, состояние почвенного поглощающего комплекса.

Проблема увеличения урожайности культур в сельском хозяйстве связана с интенсификацией производства и сопровождается увеличением затрат не возобновляемой энергии. Поэтому важно разрабатывать и использовать энергопротивозатратные технологии производства, при которых меньше расходуется энергии на производство растениеводческой продукции.

Значимость энергетической оценки возникает из диспропорции между энергопотреблением и энергопроизводством, то есть необходимо определить степень окупаемости энергетических затрат энергией, накопленной в урожае.

Таблица 8 - Расчет затрат совокупной энергии, переносимой сельскохозяйственной техникой на 1 га посевов

Затраты совокупной энергии на машины и оборудование рассчитывают с учетом времени их использования по периодам работ и в целом по возделыванию культуры.

Наибольшую долю затрат совокупной энергии занимают семена, топливо, машины и оборудование, также удобрения и пестициды. Основная часть эксплуатационных затрат совокупной энергии приходится на уборку и транспортировку урожая.

Таблица 9 - Биоэнергетическая эффективность производства сельскохозяйственной продукции севооборота

Из таблицы видно, что прирост валовой энергии в урожае, особенно по пшенице и ячменю, намного превышает затраты совокупной энергии. Это говорит о высокой биоэнергетической эффективности производства в СХП Колос, что оправдывает затраты этого хозяйства на возделывание культур по технологии и системы обработки почвы почвозащитного севооборота.

Заключение

Районы горно-лесной зоны расположены на западном предгорье Уральских гор, поэтому почвы подвержены только водной эрозии, преимущественно плоскостному смыву. Этому способствует то обстоятельство, что 90 % площади пашни имеет крутизну склонов 5, а годовая сумма осадков составляет 450-600 мм, которые в летний период часто носят ливневый характер.

В СХП Колос лесные горные оподзоленные почвы сильно подвержены эрозии. Поэтому необходимо проводить ряд почвозащитных мероприятий - плоскорезная обработка на глубину 12…14 см под зерновые, безотвальную вспашку поперек склона, чизельную обработку и минимализацию в условиях интенсивного земледелия и проявления эрозионных процессов, применять травопольные севообороты как основу растениеводства, так как при использовании многолетних трав отчуждается только треть органического вещества, а оставшаяся часть остается в почве и участвует в образовании гумуса.

Так как почвы имеют рН солевой вытяжки 4,9, то есть обладают среднекислой реакцией, можно провести известкование. Оно заметно улучшает физико-химическое состояние, структуру и водопрочность почвенных агрегатов, приводит к ускоренному росту и развитию растений. Положительное действие извести зависит от тщательности ее перемешивания с почвой.

Деградационные процессы горных лесных почв Кусинского района связаны с истощением запасов элементов питания, это можно остановить путем применения удобрений. Расчет компенсаций элементов питания показал, что азот компенсирован в среднем на 40 %, а оптимальной является компенсация на 80 %, значит, нужно повысить дозы азотных удобрений под ячмень. Компенсация фосфора в среднем составляет 55 % при оптимальном значении 80 %, но дефицита фосфора нет, значит, дозы фосфорных удобрений можно снизить. Компенсация калия должна быть 60 %, а фактически калий компенсируется на 77 % в среднем, значит, нужно снизить дозы калийных удобрений, чтобы снизить экологическую нагрузку на почву.

Для сбалансированного воспроизводства элементов питания в почве необходимо ежегодно вносить на 1 га пашни не менее 100-110 кг действующего вещества минеральных удобрений и 5-7 т органических удобрений.

Чтобы не нарушить экологическую ситуацию и гумусовое состояние почв, азотные удобрения следует применять с учетом выноса азота урожаем и его мобилизации за счет почвенного фонда.

Почвенно-экологический индекс по расчетам оказался ниже, чем у земель горно-лесной зоны в целом. Главной причиной является увеличение плотности метрового слоя, повышение кислотности, эрозионные процессы.

Также в СХП Колос оказалось экономически эффективно производство сельскохозяйственной продукции, то есть выход валовой энергии в урожае намного превышает затраты совокупной энергии.