Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Биолого-почвенный факультет

Кафедра почвоведения и оценки земельных ресурсов

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «ЭФФЕКТИВНОЕ ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ ГСУ «ЦЕЛИНСКИЙ» ЦЕЛИНСКОГО РАЙОНА РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ»

Выполнила: студентка 3 курса

очной формы обучения

Е.С. Жигалова

Научный руководитель:

доцент, к.с.-х. н. О.А. Бирюкова

г. Ростов-на-Дону 2011

Оглавление

1. Обзор литературы

1.1 Основные почвообразовательные процессы

1.1.1 Дерновый процесс

1.1.2 Образование и накопление гумусовых веществ

1.1.3 Выщелачивание и миграция растворимых солей

1.1.4 Оглинивание почвенной массы

1.2 Общая характеристика ГСУ «Целинский»

1.2.1 Географическое положение

1.2.2 Климат

1.2.3 Рельеф

1.2.4 Почвообразующие породы

1.2.5 Растительность

1.3 Мероприятия по повышению плодородия почв

1.3.1 Свойства почв в связи с питанием растений и применением удобрений

1.3.2 Потребность растений в элементах питания

1.3.3 Оптимальные соотношения питательных элементов для культурных растений

1.3.4 Система применения удобрений под полевые культуры

1.3.5 Особенности удобрения овощных культур

1.4 Природоохранные мероприятия

2. Объекты и методы исследования

2.1 Агрохимическая характеристика почв

2.1.1 Содержание гумуса и азота в почвах

2.1.2 Содержание микроэлементов и тяжелых металлов

2.2 Дистанционный почвенный экологический мониторинг

2.3 Почвенный покров ГСУ «Целинский»

Введение

Проблема охраны и рационального использования природных ресурсов стала в настоящее время одной из самых насущных проблем человечества. Охрана почв в этой проблеме занимает особое место, которое определяется прежде всего тем, что 88% пищи человечество получает в результате обработки земли. Если же учесть и продукты животноводства, использующего луга и пастбища, то эта цифра возрастет до 98%. А между тем ценность почвы определяется не только ее исключительно важным значением для сельского хозяйства, но и той великой экологической ролью, которую она играет в жизни всех организмов суши и биосферы Земли в целом.

По данным разных источников, в почвах обитает 92-93% всех известных на Земле видов растений и животных. Биологическая масса организмов суши составляет 99,8% всей биомассы Земли, хотя суша занимает менее трети ее поверхности.

Через почвенный покров суши - эту тончайшую ее поверхностную оболочку - идут сложнейшие процессы обмена веществом и энергией между земной корой, атмосферой, гидросферой и всеми живущими в почве и на почве организмами, включая и человека. Почва обладает особым свойством - плодородием, т. е. способностью обеспечивать рост и продуктивность растений, производить урожай. Плодородие почвы является основным источником существования человека и возникновения сельского хозяйства со всеми его отраслями.

Одним из важнейших показателей плодородия является гумус. Он поглощает токсические вещества и тяжелые металлы, препятствуя их поступлению в грунтовые воды и растения. В данном случае гумус выполняет санитарно-гигиеническую роль, предотвращая загрязнение биосферы. Проблема охраны почв состоит в том, что человек, применяя мощные орудия обработки почвы и средства химизации, в ряде случаев нарушает естественный ход эволюции и направляет его в иное русло. Тем самым ставя под удар свое собственное существование.

Вот почему охрана почвенного покрова, его разумное использование, повышение его биологической продуктивности так важны для всего человечества.

Целью данной работы является исследование и оценка плодородия почв ГСУ «Целинский».

минеральное питание гумус плодородие почва

1. Обзор литературы

1.1 Основные почвообразовательные процессы

Почвообразовательный процесс, или почвообразование - это сложный природный процесс образования почв из слагающих земную поверхность горных пород, их развития, функционирования и эволюции под воздействием комплекса факторов почвообразования в природных или антропогенных экосистемах Земли.

Строение и состав почвы, ее морфологический облик и особенности - это результат длительного исторического процесса почвообразования, результат односторонне направленного превращения исходной горной породы в новое природное тело - почву. С другой стороны, уже существующая почва постоянно находится в процессе эволюции, «живет» своей особой почвенной «жизнью», в ней постоянно происходят какие-то изменения и превращения, в том числе и изменения ее морфологии.

1.1.1 Дерновый процесс

Комплекс явлений дернового процесса при черноземообразовании в полной мере и наиболее ярко проявляется под целинной лугово-степной и степной растительностью при участии наземных и почвенных животных. В концентрированной форме дерновый процесс - приобретение почвой комковато-зернистой структуры и накопление органического вещества под воздействием корневых систем травянистой растительности. При этом происходит аккумуляция в верхних горизонтах азота и зольных элементов питания растений, приобретения почвами благоприятных водно-физических и физико-химических свойств. Травянистой растительности и сопутствующей ей почвенной биоте принадлежит ведущая роль в черноземообразовании. Травы на 80% своей биомассы живут в почвенных горизонтах, а черноземное прокрашивание распространяется как раз до глубины проникновения корневых систем. Ежегодный рост корней и их включение в процесс почвообразования ведет к разделению минеральной массы на агрегаты, к пропитыванию этих агрегатов гуминовыми кислотами. Минеральная масса прочно склеивается в структурные отдельности, ее объем за счет разрыхляющего действия корней увеличивается на 20 % в сравнении с исходной материнской породой. Чернозем растет в верх.

В пашне происходит деградация явлений дернового процесса и его результат, разрушается структура, ослабевают темпы гумусообразования, а скорость дегумификации возрастает. Однако черты дернового процесса под сельскохозяйственными культурами сохраняются, и тем в большей степени, чем меньше число машинных обработок. Пожнивные остатки и корневая масса культурных растений продолжают выполнять дерновую функцию почвообразования, особенно под растениями с мочковатой корневой системой (пшеница, ячмень и т.д.). При высокой урожайности растений емкость биологического круговорота приближается к естественным травяным сообществам, быстрее восстанавливается плодородие чернозема.

На пахотных землях дерновой процесс проявляется в полной мере под многолетними травами. В травопольных севооборотах при хорошем увлажнении и оптимальном развитии травостоя дерновой процесс значительно приближает черноземы, утратившие плодородие, к их естественному состоянию за 3-4 года. Многолетняя залежь восстанавливает чернозем за 15-20 лет.

1.1.2 Образование и накопление гумусовых веществ

Гумификацию растительных остатков, образование гумусовых веществ в черноземах можно рассматривать как естественную часть дернового процесса. Но гумификация вообще явление столь глобальное и специфично общепочвенное, что ее выделяют в самостоятельный почвообразующий процесс, неодинаково проявляющийся в различных почвах. Органические вещества, образующиеся в результате фотосинтеза и появляющиеся за счет потребления животными и микроорганизмами растительной органики, поступают в почву как продукты жизнедеятельности компонентов биоценоза. Вместе с растительными и животными остатками почвы получают энергию, консервированную фотосинтетическим путем, биогенные элементы, аккумулированные телами растений, а также исходные вещества для образования гумуса.

Вещества органических остатков в сложнейших процессах превращения претерпевают изменения по двум главным направлениям - минерализации и гумификации. В ходе минерализации сложные органические соединения при участии различных групп микроорганизмов превращаются в простые химические вещества - воду, углекислый газ, катионы и анионы солей. В минерализацию вовлекается большая часть органических остатков - до 80-90%. Продукты минерализации попадают в почвенные растворы и в значительной степени становятся источником питания растений, т.е. вновь включаются в биологический круговорот веществ.

Скорость минерализации и характер образующихся при этом продуктов зависит от химического состава растительных остатков и условий, в которых происходит разложение. Основной причиной, обусловливающей влияние химического состава растительных остатков на скорость их разложения, является неодинаковая устойчивость органических веществ растительного опада к ферментативному расщеплению. Наиболее быстро минерализуются легкорастворимые соединения - сахара, аминокислоты, белки, крахмал. Значительно медленнее разлагается лигнинфицированный материал и вещества типа гемицеллюлоз. Замечено, что растительные остатки с широким отношением C:N (более 20) разлагаются очень медленно. Наконец, в состав растительных остатков входят трудноразлагаемые соединения, подавляющие жизнедеятельность бактериальной и грибной микрофлоры (ингибиторы). Это воски, смолы, дубильные вещества. Процесс минерализации видимых следов в почве не оставляет. Совершенно иной результат характерен для гумификации. Гумусовые вещества образуются из частей биологических макромолекул или их мономеров, которые оказываются в почве благодаря метаболизму его живого населения. Это те же сахара, аминокислоты, белки, целлюлоза, лигнин и другие химические соединения растительных остатков, а также корневые выделения живых растений, которые, попадая в почву, могут стать источником синтеза гумуса.

Минерализация и гумификация - два противоположно направленных явления. При высокой биологической активности, которая характерна, например, для тропических стран, в почвах не остается шансов для накопления гумуса. И вновь образующиеся гумусовые вещества, и органические остатки живых организмов - все это поглощает минерализация. Чернозем - один из немногих географически зональных типов почв, в котором сбалансированный процесс гумификации и минерализации приводит к относительно стабильному обогащению почвы гумусовым веществом.

Основные продукты гумификации, от которых непосредственно зависит формирование разных свойств почв и типов почвообразования, представлены гуминовыми кислотами (ГК) и фульвокислотами (ФК). Гумусовый потенциал почв - главный показатель их плодородия. Чем выше содержание и запасы гумуса в почве, тем, как правило, выше урожайность культур. Показатели гумусового состояния оцениваются по содержанию гумуса, его запасам и соотношению между гуминовыми и фульвокислотами.

1.1.3 Выщелачивание и миграция растворимых солей

Под выщелачиванием понимается процесс выноса (вымывания) за пределы почвы или коры выветривания простых солей щелочных и щелочноземельных металлов. Обычно это миграции солей Na, K, Ca, Mg, которые или содержались в материнской породе, или неизбежно возникали при почвообразовании и выветривании. Такие явления могут происходить вместе с лессивированием, оподзоливанием, осолонцеванием, осолодением и др. Однако в черноземах процесс выщелачивания наблюдается в индивидуальном неосложненном виде. Выщелачивание как процесс выноса обязательно сопровождается явлениями вертикальной восходящей миграции солей в сухие периоды года. Это приводит к новообразованию конкреций CaCO₃, CaSO₄ и легкорастворимых солей.

Постоянная нисходящая миграция солей (выщелачивание) наблюдается в почвах с промывным водным режимом, что характерно для лесных областей. Здесь формируются разнообразные типы кислых почв, а профиль почвы и кора выветривания полностью освобождаются от простых солей. Выщелачивание и миграция солей при непромывном водном режиме являются условиями формирования солевых иллювиальных горизонтов (белоглазки, гипса, легкорастворимых солей). Подобные условия характерны для каштановых почв, обыкновенных и южных черноземов. При периодически промывном водном режиме (черноземы оподзоленные, выщелоченные, типичные) складываются следующие условия: легкорастворимые соли и гипс смываются за пределы почвы и коры выветривания, т.е. в грунтовые воды, а труднорастворимые карбонаты кальция остаются в профиле почвы и формируют иллювиально-деструктивный горизонт карбонатных новообразований (белоглазка, журавчики). Нижняя граница скопления карбонатов - это нижняя граница всего профиля чернозема.

Вынос солей и их миграция, образование иллювиальных солевых горизонтов включаются в число основных процессов, определяющих выделение генетических типов и подтипов почв. Очень часто выщелоченность от карбонатов в классификационных подразделениях становится диагностическим родовым или видовым признаком. Для черноземов южно-европейской фации выщелачивание и миграция карбонатов настолько своеобразны, что приобретают черты фациальности, одного из признаков, отличающих эти черноземы от почв других фаций. Мягкая зима, слабое зимнее промерзание, глубокое промачивание почвы, длительный теплый период, чередование восходящих и нисходящих токов влаги предопределяет значительную амплитуду миграции карбонатов по профилю и появление мицелярных новообразований, хорошо наблюдаемых на срезе высыхающее почвы. Академик К. Д. Глинка в 1933 г. отметил важнейшую способность предкавказского чернозема - присутствие, «начиная с поверхностных горизонтов, войлокообразных налетов игольчатых кристаллов углекислой кислоты…». Подобные новообразования затем получили название карбонатной плесени или псевдомицелия. Черноземы же Предкавказья в 50-60е гг. даже называли «мицелярно-карбонатными черноземами».

Главный генетический почвообразующий результат выщелачивания - формирование карбонатного профиля чернозема.

С процессами выщелачивания связано формирование в черноземах горизонта гипса и легкорастворимых солей B_CsSa (C_CsSa). Этот горизонт наблюдается обычно глубже 200 см. Появляются друзы CaSO₄, прожилки легкорастворимых солей в слабозаметной форме и просто пропитка ими массы материнской породы. Следует подчеркнуть, что не все типы черноземов имеют этот горизонт. Его нет у черноземов типичных, выщелоченных и оподзоленных.

1.1.4 Оглинивание почвенной массы

Под оглиниванием понимается процесс образования вторичных глинистых минералов типа монтмориллонита, гидрослюд, каолинита, вермикулита и других, составляющих илистую фракцию почв. Эти многослойные минералы образуются из первичных и вторичных минералов. Применительно к почвам употребительны следующие синонимы оглинивания: сиаллитизация, метаморфизация, внутрипочвенное выветривание, неосинтез глин. В почвах с невыраженными элювиально-иллювиальными явлениями в отношении алюмосиликатной части оглинивание обнаруживается по накоплению илистых частиц. Для всех почв важное значение имеют сравнительное изучение минерального состава исходной материнской породы и почвенных горизонтов, а также микроморфологические исследования.

Наиболее интенсивно оглинивание протекает при непосредственном контакте минеральной массы с биологическими системами. Кроме биологических факторов при оглинивании немаловажную роль играют химические и физико-химические процессы замещения катионов, окисления, гидролиза, гидратации, образование осадков, комплексов и т.п. Необходимые условия оглинивания - господство положительных температур и достаточного увлажнения.

1.2 Общая характеристика ГСУ «Целинский»

1.2.1 Географическое положение

Целинский район расположен на юго-востоке области в 140 км от Ростова-на-Дону. Его территория граничит с Зерноградским, Сальским, Песчанокопским и Егорлыкским районами Ростовской области и Белоглинским районом Краснодарского края.

Район протянулся на 110 км с севера на юг и на 25-40 км с запада на восток. Площадь его территории составляет 213 тыс.га., сельскохозяйственные угодья составляют 195.0 тыс.га., из них под пашню занято 177,8 тыс.га.

В районе 67 населенных пунктов, наесление которых составляет 32,8 тыс.человек.

Административный центр района - поселок Целина. Ближайшими к нему городами Ростовской области являются Сальк, Зерноград и Пролетарск.

Расстояние от Целины до Краснодара составляет 330 км, до Волгограда - 445 км, до Москвы - 1248 км.



Рис.1 Географическое положение

1.2.2 Климат

Землепользование ГСУ «Целинский» Целинского района Ростовской области по климатическим условиям можно охарактеризовать как зону недостаточного и неустойчивого увлажнения с сильно выраженным летним максимум осадков при минимуме в осенний период. Наиболее жарким месяцем является июль 22,9^оС, наиболее холодным январь -5,5^оС. безморозный период равен 180 дням, в году с колебанием в сторону увеличения или уменьшения не более 20 дней (Хрусталев, Андреев, Андриани, 2002).

Для территории ГСУ «Целинский» Целинского района Ростовской области характерно постоянное или периодическое воздействие неблагоприятных для сельскохозяйственных растений экстремальных факторов среды - недостатка или избытка влаги, экстремально высоких или низких температур воздуха и почвы, явления погоды опасные для с.- х. растений можно разделить на две группы: простые и сложные. К сложным относятся - заморозки, засухи и суховеи, пыльные бури. К простым - сильные ветры, сильные осадки, град, грозы, гололед.

В основном на территории ГСУ «Целинский» преобладают два типа ветров: восточный и северо-восточный, которые ухудшают климат, усиливая его континентальность. В зимний и весенний периоды при скорости ветра более 10-12 м/сек. возникает пыльные бури, повторяющиеся через 3-4 года. Сильный ветер при низкой относительной влажности воздуха способствует иссушению почвы, приводит к ее выдуванию.

Восточные и северо-восточные ветры в летний период при высокой температуре и низкой относительной влажности приобретает характер суховеев, что является едва ли не главным бичом для сельскохозяйственных культур. Наиболее продолжительные суховеи проявляются в июле-августе

В среднем за год выпадает 484 мм, в отдельные годы возможны резкие отклонения от средних данных. Распределение осадков по месяцам в году варьирует в широких пределах (таблица 4).

Таблица 4 Климатические условия Целинского района

Показатели	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	10	11	12
Среднемесячная температура, оС	5.5	-4.8	0.4	9,0	16,1	14,8	22,9	21,1	18,2	9,4	2,4	-2,8
Сумма осадков,мм	36	34	32	34	44	63	53	36	32	39	39	44
Относительная влажность, %	87	86	83	71	62	61	58	50	59	69	89	86

1.2.3 Рельеф

Территория Ростовской области представляет собой в различной степени волнистую равнину, прорезанную долинами реки Дон и его притоков.

По рельефу, а он является типичным для преобладающей части Целинского района и в целом, для Доно-Егорлыкской аккумулятивной равнины, это самый равнинный район области. Климат региона резко континентальный, засушливый. Годовое количество осадков составляет 450-500 мм, характерно неравномерное распределение осадков в течение года и значительные колебания по годам (Хрусталев, 2002).

Целинский район, а в частности ГСУ «Целинский» относится к Доно - Егорлыкской аккумулятивной равнине. Высоты небольшие, достигают 3-4 метра. Расчленена низменность слабо, около 0,5- 1 метров. Неглубокие речные долины почти не нарушают ее плоской поверхности. Рельеф ООО «Михайловское» носит равнинный характер. Эта особенность рельефа способствует развитию водной и эрозии почвы: на повышенных ветроударных склонах - дефляция, на земных с уклоном от 1-3^o - совместное действие водной и ветровой эрозии.

1.2.4 Почвообразующие породы

Основными почвообразующими породами на территории ГСУ «Целинский» Целинского района Ростовской области являются лессовидные глины и суглинки, а также аллювиальные глины. Они характеризуется значительным содержанием карбонатов, рыхлым сложением, пористостью.

1.2.5 Растительность

На территории ГСУ «Целинский» Целинского района Ростовской области выделено два типа степей:

1) Разнотравно-дерново злаковая степь;

2) Сухая степь выраженная в поймах рек, вдоль обочин;

В состав степной растительности входит ковыли украинский, пырей, типчак луговой, мятлик. Следует добавить, что естественная растительность распахана и заменена культурной растительностью, так на территории ГСУ «Целинский» введены 2 полевых севооборота, все они освоены. Основными сельскохозяйственными культурами являются: озимая пшеница, яровой ячмень, кукуруза на зерно и силос, подсолнечник, многолетние травы. Урожайность сельскохозяйственных культур очень неустойчива по годам.

Только на склонах встречается тысячелистник, эфедра, типчак, мятлик.

На черноземах обыкновенных встречаются дубровник, чабрец, молочай, из сорняков на полях изредка встречается овсюги, вьюнок полевой, донник, сурепка, паслен черный.

Дерново-кустарникавая растительность состоит из лесонасаждений вдоль лесополос. Основными породами в лесополосах являются ясень, абрикос, лох серебристый, гледичия, акация желтая, боярышник и другие насаждения.

1.3 Мероприятия по повышению плодородия почв

Система удобрений является одной из важнейших составных частей технологии возделывания полевых культур, она обеспечивает наибольшую эффективность при полном учете агрохимической характеристики полей и зональных особенностей природных факторов на фоне высокой культуры земледелия.

Большое значение имеет определение оптимальных норм отдельных видов удобрений при их дефиците, создание необходимого уровня сбалансированного питания растений в процессе формирования урожая, правильный выбор сроков и способов внесения удобрений.

Фосфор в питании растений играет большую роль. Он участвует в реакциях фотосинтеза и синтеза, в дыхании и делении клеток, в переносе энергии, входит в состав белков, нуклеидов и нуклеиновых кислот. Фосфор необходим растениям на всех стадиях развития, но наиболее интенсивно используется, в частности, зерновыми культурами, с начала вегетации в период от кущения до цветения, когда растения усваивают до трех четвертей нужной им фосфорной кислоты.

При фосфорном голодании в окраске листьев появляются красно - фиолетовые оттенки. В почвах с низким содержанием подвижного фосфора могут снижаться урожаи на 35 - 50% и более. На формирование 1 т урожая зерновых расход фосфорных удобрений составляет 15 - 26 кг д. в.

Калий поступает в растения с большой интенсивностью с начала вегетации до цветения. Он способствует нормальному ходу фотосинтеза, накоплению жиров и углеводов, стимулирует налив зерна, повышает устойчивость растений к полеганию, грибным заболеваниям, засухе и низким температурам. При недостатке калия снижается содержание белка, замедляется рост. Края листьев буреют, на них появляются ржавые пятна. На 1 т зерна расходуется примерно 14 - 16 кг д. в. Калийных удобрений.

Согласно «Методическим указаниям по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения» (Москва,2003) почв по содержанию в них подвижного фосфора и обменного калия подразделяются на 6 классов обеспеченности(таблица 3).

Таблица 3 Группировка почв по содержанию в них подвижного фосфора и обменного калия (метод Мачигина).

Класс обеспеченности	Степень обеспеченности	Содержание, мг/кг
		Р2О5	К2О
1	Очень низкая	До 10	До 100
2	Низкая	11-15	101-200
3	Средняя	16-30	201-300
4	Повышенная	31-45	301-500
5	Высокая	46-60	501-700
6	Очень высокая	Более 60	Более 700

Под системой удобрения следует понимать комплекс научно обоснованных агротехнических и организационных мероприятий по размещению органических, минеральных удобрений, известковых и других материалов под сельскохозяйственные культуры с учетом климата, плодородия почвы, типа севооборота, предшественников, биологических особенностей растений и сортов, состава и свойств удобрений. Основная задача системы удобрения заключается не только в обеспечении нормального питания растений в текущем году, но и в планомерном повышении плодородия почв, ее окультуривания как основы для дальнейшего роста урожайности. Правильно разработанная система удобрений обеспечивает увеличение урожайности, улучшение качества продукции, сохранение или повышение плодородия почв и предотвращения загрязнения окружающей среды остатками агрохимикатов.

Достижение высокого качества сельскохозяйственной продукции возможно при грамотном сочетании органических и минеральных удобрений, включая микроэлементы, правильных соотношениях элементов питания и выборе форм удобрений, соблюдение сроков их внесения. Например, подкормкой озимых зерновых азотом в фазе молочной спелости можно увеличить содержание белка и клейковины в зерне. Чтобы повысить сахаристость сахарной свеклы, необходимо избегать поздних подкормок азотом, а чтобы не снизить крахмалистости картофеля - избегать повышенных доз хлорсодержащих удобрений.

Рациональная система удобрения способствует повышению их эффективности и росту производительности и росту производительности труда в сельском хозяйстве. Условия питания растений в почве зависят от доз, сроков и способов внесения удобрений. Их доза, соотношение в удобрении элементов питания растений зависят не только от сельскохозяйственной культуры, почвы, но и от климата и погодных условий. Поэтому удобрения в каждой зоне имеют свои особенности.

1.3.1 Свойства почв в связи с питанием растений и применением удобрений

Общий запас питательных веществ в почве и содержание их в доступных для растений формах, интенсивность процессов перехода питательных веществ из неусвояемого состояния в усвояемое и обратно определяют условия питания растений и потребность этих растений в удобрении. При высоком содержании усвояемых питательных веществ в почве потребность в удобрениях снижается, а при низком - возрастает. В зависимости от состава и свойств почвы общий запас и количество усвояемых питательных веществ в разных почвах неодинаковы. Внесенные в почву удобрения подвергаются разнообразным превращениям, в результате чего изменяются растворимость содержащихся в удобрениях питательных веществ, способность их к передвижению в почве и доступность для растений. В разных почвах эти процессы проходят неодинаково. Вместе с тем удобрения сами оказывают сильное действие на почву: обогащают ее питательными веществами, изменяют реакцию почвенного раствора, интенсивность и характер микробиологических процессов и другие свойства, определяющие плодородие почв. Поэтому знание состава почв, ее свойств и происходящих в ней физико-химических, химических и биологических процессов очень важно для понимания характера превращений в ней удобрений, для наиболее эффективного применения удобрений в соответствии с требованиями возделываемых растений и почвенно-климатическими условиями.

1.3.2 Потребность растений в элементах питания

Для создания урожая растения потребляют большое количество питательных веществ. Потребность в элементах питания зависит от наследственной природы растения и условий внешней среды. Она определяется по выносу питательных веществ из почвы с урожаем сельскохозяйственных культур, т.е. по суммарному количеству элементов питания, сосредоточенному в различных органах растения. Вынос включает две части: хозяйственную и остаточную. Хозяйственная часть - это вынос питательных веществ основной и побочной продукцией (у зерновых - зерном и соломой, у корнеплодов - корнями и листьями и т.д.), остаточная часть выноса сосредоточена в пожнивных и корневых остатках, опавших листьях и питательных веществах, перешедших из корней в почву во второй половине вегетации. Хозяйственный вынос обычно ниже общей потребности растения в питательных веществах. Для разработки системы применения удобрений в практических целях достаточно определить хозяйственный вынос. Он выражается выносом элементов питания (N, P₂O₅, K₂O) на 1 т или в кг/га с учетом основной и побочной продукции.

Величина выноса элементов питания из почвы зависит от урожайности конкретной культуры. Культуры, создающие большую массу органического вещества на единице площади, характеризуются значительным выносом. Так, овощные, кормовые корнеплоды, картофель и технические культуры выносят больше элементов питания, чем зерновые. Многолетние травы по выносу питательных веществ превосходят зерновые и приближаются к корнеплодам и картофелю. Величину выноса используют при составлении баланса элементов питания в хозяйстве и расчете доз удобрения. Вынос одной и той же культурой изменяется в зависимости от почвенно-климатических условий.

1.3.3 Оптимальные соотношения питательных элементов для культурных растений

Наследственная природа каждого вида растения определяет не только количество выносимых элементов, но и соотношение между потребляемыми питательными веществами. Растения поглощают преимущественно те вещества, которые им необходимы, и в этом заключается избирательность поглощения. Зерновые культуры выносят больше азота, меньше калия и еще меньше фосфора.

Овощные культуры, картофель, сахарная свекла, кормовые корнеплоды, многолетние злаковые травы характеризуются повышенной концентрацией калия в сухом веществе. Вынос калия этими культурами может превышать вынос азота. Так, если соотношение N : P₂O₅ : K₂O в урожае зерновых составляет 1 : 0,5 : 0,9, то у корнеплодов это соотношение 1 : 0,35 : 1,6, а в сене многолетних трав - 1 : 0, 33 : 1,2.

Среди зерновых наибольшей потребностью в азоте отличаются озимая и яровая пшеница, затем овес, наименьшей - ячмень и рожь. Гречиха выносит калия больше, чем другие зерновые. Среди бобовых наибольшим выносом калия характеризуется люпин, меньше калия выносят горох, вика яровая, сераделла. Все клубнеплоды характеризуются повышенным выносом калия и азота. Высокой потребностью в азоте и калии отличаются также овощные культуры, многолетние травы.

При внесении удобрений вынос элементов питания с урожаем увеличивается. Улучшение условий минерального питания благодаря удобрению способствует получению урожая с повышенным содержанием в нем азота и зольных элементов.

1.3.4 Система применения удобрений под полевые культуры

Обеспечение оптимального режима питания растений зависит от естественного плодородия почвы, от видов, доз, сроков и способов применяемых в хозяйстве удобрений, а также от погодных условий, а также от погодных условий, физико-химических и биологических свойств почв, наличия сорняков, вредителей и др.

В полевых севооборотах система удобрений предусматривает распределение их между культурами с учетом их сортовых особенностей, устойчивости к экстремальным воздействиям и отзывчивости на удобрения, при котором обеспечивается получение запланированных урожаев высокого качества и поддерживания бездефицитного баланса гумума и других питательных веществ.Для рационального применения удобрений существует несколько методов расчета годовых норм внесения, из которых преимуществом пользуются балансовый и нормативный методы.

Готовые нормы внесения азотных удобрений под сельскохозяйственные культуры рассчитываются по данным почвенной и растительной диагностики - по суммарным запасам минерального азота в почве. Экспериментально установлено, что для получения урожая озимой пшеницы 30 ц\ га азота в почве должно быть 80 кг\га, а 40 ц\га - 110 кг\га.

Для расчета оптимальных доз фосфорных и калийных удобрений применяется нормативный метод, в котором учитывается величина ожидаемого урожая, обеспеченность почв питательными веществами, потребность в них и биологические особенности возделываемой культуры.

1.3.5 Особенности удобрения овощных культур

В овощных севооборотах навоз и дозы минеральных удобрений рекомендуется вносить под основную обработку почвы - осенью.

При посеве поздновозделываемых культур предпосевное удобрение применяется весной под культивацию. Для некоторых культур в определенные фазы развития предусматриваются также и подкормки.

Так, капусту подкармливают дважды - через 20 дней после посадки и в начале формирования кочанов; подкормку помидоров, баклажанов, перца проводят через 15-20 дней после посадки и в начале периода созревания плодов; лук одновременно с прорывкой и через 20-25 дней после первой подкормки.

Капуста очень отзывчива на азотные удобрения, поэтому ее лучше размещать по пласту многолетних трав.

Помидоры, баклажаны и перец размещают по обороту пласта, после капусты. Под посевы этих культур, а также под огурцы целесообразно внести навоз.

Лук выращивают на второй год после внесения навоза. Под картофель следует внести 30-40 тонн полуперепревшего навоза. Весьма эффективна местное внесение навоза при посадке картофеля. В этом случае надо использовать перепревший навоз в количестве 5-6 тонн на гектар. Вносить его через туковысевающие аппараты, смонтированные на картофелесажалках. Дозы минеральных удобрений рассчитываются по нормативному методу, а дозы азотных удобрений уточняются, кроме того, по данным почвенной и растительной диагностики.

1.4 Природоохранные мероприятия

Земля - основное богатство страны. Сохранение почвенного плодородия является естественным условием интенсификации земледелия, способствует росту урожайности и валовых сборов сельскохозяйственных культур. Оно имеет такое важное природоохранное значение, увеличивая ценность земель сельскохозяйственного назначения не только как объектов производственной деятельности, но и как компонентов биосферы. Состояние почвенного плодородия напрямую связано с продовольственной безопасностью страны.

Для предотвращения загрязнения почвы и окружающей среды средствами химизации на картосхеме полей, подлежащих химическим обработкам, в соответствии с природоохранными требованиями следует выделить зоны:

1. Водо-охранная зона на расстоянии 100 м

2. Прибрежная зона 55-60 м

3. Санитарная зона населенного пункта на расстоянии 300 м

В прибрежной зоне запрещается применение пестицидов и удобрений, в водо-охранной зоне - устройство площадок для заправки аппаратуры ядохимикатами, топливом, стоянка, мойка и ремонт сельскохозяйственной техники. Во всех перечисленных зонах запрещается складировать навоз и минеральные удобрения, применение средств химизации с помощью авиации. В природоохранных зонах следует ограничиеть дозу внесения органических удобрений до 30 тонн\ га.

Для повышения качества сельскохозяйственной продукции и предотвращения попадания в нее различных токсикантов, необходимо строго соблюдать дозы, сроки, способы и технологию применения средств химизации с учетом погодных условий и возделываемых культур.

Постоянный контроль за состоянием культурных растений позволяет выявить участки, пораженные из-за фитотоксичности агрохимикатов. Под фитотоксичностью гербицидов и других средств химизации понимается токсичное действие самих химикатов, их остатосных компонентов и метаболитов, сохранившихся от ранее проведенных обработок. Она проявляется в виде общего хлороза растений, пожелтения, скручивания кончиков и краев листьев, в отставании растений в росте, поражении всходов и др. Поражение растений может быть сплошным на всем поле или его части, по краю поля, пятнистым и полосами. Переход между пораженными и нормальными участками может быть четким или плавным.

В зависимости от свойств, степени загрязнения и способами использования угодий для снижения содержания цезия - 137 и стронция - 90 в растениеводческой продукции используют ряд приемов: агротехнические, химические и биологические. Важные значения имеет мелиорация пахотных почв и луго-пастбищных угодий, которая затрудняет переход радионуклеидов в растения и, как следствие, в рацион животных. В указанный комплекс агромелиоративных мероприятий входят, прежде всего, внесение минеральных и органических удобрений, гипсование, а также перепашка луго-пастбищных угодий и перевод их в высокопродуктивные искусственные пастбища. Специальные агромелиоративные мероприятия предусматривают селективное подавление поглощения радионуклеидов растениями, например, добавление повышенного количества калийных удобрений для ограничения накопления цезия - 137 в растениях в следствие конкуренции в усвоении элементов - аналогов калия и цезия-137. При выполнении агромелиоративного комплекса работ накопление радионуклеидов в растениях уменьшается в 2-3 раза.

Использование химических препаратов для защиты растений от насекомых, микроорганизмов, сорной растительности представляет потенциальную опасность для окружающей среды, поскольку иногда нельзя дать 100% - гарантию безопасности того или иного ксенобиотика. Наиболее часто загрязнение происходит в случае использования недостаточно изученных препаратов, либо нарушения регламентов использования, хранения и транспортировки химикатов.

2. Объекты и методы исследования

2.1 Агрохимическая характеристика почв

2.1.1 Содержание гумуса и азота в почвах

Гумус -- основа почвенного плодородия. Это часть органического вещества почвы, представленная совокупностью специфических и неспецифических органических веществ почвы, за исключением соединений входящих в состав живых организмов и их остатков. Он поддерживает и восстанавливает благоприятные агрофизические, химические и биологические свойства почвы, обеспечивает стабильную продуктивность возделываемых культур. Большое значение имеет степень гумификации органического вещества, представляющая собой отношение количества углерода гумусовых кислот к общему количеству органического углерода почвы. Гумификация -- процесс микробиологического разложения органических остатков во влажной ‚среде при затрудненном доступе кислорода. При удобрении почвы навозом, наряду с органическими компонентами в почву вносится микрофлора, которая значительно ускоряет процессы разложения органического вещества. При интенсификации сельскохозяйственного производства без должной заправки полей органическими удобрениями существенно снижаются запасы гумуса в почвах.

В процессе биохимического разложения органического вещества почвы микроорганизмами азот гумуса и растительных остатков переходит в аммиак, а затем в минеральный формы - соли азотной кислоты (нитраты), который усваиваются растениями. Распад азотных веществ в почве до аммиака называется процессом аммонификации, а окисление аммиака до нитратов - нитрификации. В окультуренных почвах процесс нитрификации идет интенсивнее, поэтому нитрификационная способность их характеризует в какой-то степени эффективное плодородие.

Наличие азота в почвах тесно связано с его расходованием культурами и степенью промывания вниз по профилю почвы, а также сильно варьирует в течение года по сезонам. Поэтому по содержанию азота картограммы не составляются.

Минеральные формы азота легко усваиваются растениями. Поздней осенью и ранней весной при низкой микробиологической активности растения ощущают недостаток азота, даже при высокой нитрификационной способности его в почве. Этим объясняется эффективностьподкормок озимых культур в осеннее-весенний период.

2.1.2 Содержание микроэлементов и тяжелых металлов

Подавляющее большинство микроэлементов, имеющих важное биологическое значение в жизни растений и микроогранизмов также относится и к тяжелым металлам, например: медь, цинк, марганец, кобальт и др. Поэтому микроэлементы и тяжелые металлы - понятия, которые подразумевают одни и те же элементы, различающиеся скорее по их количеству в объектах окружающей среды. Понятия «тяжёлые металлы» правильнее использовать, когда речь идет об опасных концентрациях элемента и говорить о нем, как о микроэлементе, когда речь идет об опасных концентрациях элемента и говорить о нем, как о микроэлементе, когда он находится в почве, растениях, воде в малых концентрациях.

Решение проблемы оптимизации минерального питания растений важно учитывать баланс не только макро-, но и микроэлементов. Микроэлементы участвуют во всех жизненно важных процессах, способствуют росту урожая и качества сельскохозяйственной продукции, повышают использование основных питательных веществ растениями особенно при высоких дозах из применения. При недостатке микроэлементов в почве сельскохозяйственные культуры дают неполноценный урожай и поражаются различными заболеваниями. Микроэлементы входят в состав ряда белковых комплексов (ферментов) и активизируют их деятельность и необходимы живым организмам в очень небольших количествах - тысячных и десятитысячных долях процента.

Повышение их концентрации выше оптимального уровня приводит к угнетению роста и развития.

Однако не все микроэлементы в токсичных концентрациях представляют одинаковую опасность.

Повышенное содержание Zn в растениях (100-400 мг/кг сухой массы растений) может вызвать хлороз и некроз листьев, задержку роста растений в целом, повреждение корней.

Содержание Со в растениях в количестве, превышающем 15-50 мг/кг сухой массы приводит к межжилковому хлорозу молодых листьев, угнетению побегов.

Содержание Mn в растениях в количестве 300-500 м/кг способствует хлорозу и некротическому поражению листьев.

Токсической концентрацией Cu в растениях различных видов является 20-100 мг/кг сухой массы.

Избыток В в растениях (50-200 мг/кг сухой массы) вызывает хлороз листьев, загнивание точек роста.

Почва - весьма специфические компонент биосферы, который не только аккумулирует компоненты загрязнений, но и служит природным буфером , контролирующим перенос химических элементов и соединений в атмосферу, гидросферу и животное вещество. Микроэлементы, поступающие из различных источников, попадают в конечном итоге на поверхность почвы, и их дальнейшая судьба зависит от её химических и физических свойств.

Для определения максимальных количеств тяжелых металлов, не вызывающих негативного прямого или косвенного влияния на природную среду и здоровье человека, установлены их предельно допустимые концентрации в почве, однако ПДК распространяются на ограниченное число тяжелых металлов (таблица 1).

Таблица 1 Предельно допустимые концентрации химических веществ, подвижные формы.

Вещество	ПДК мг/кг
Кобальт	5,0
Медь	3,0
Цинк	23,0
Хром	6,0
Свинец	6,0

Правильный выбор доз удобрений, сроков и способов их внесения, соотношения питательных элементов не только обеспечит получение высоких урожаев, но и позволит исключить риск загрязнения почвы и продукции токсичными элементами и соединениями.

Согласно принятой группировке почв по содержанию в них подвижных форм микроэлементов выделяется 3 степени обеспеченности(Таблица 2).

Таблица 2 Группировка почв по содержанию подвижных форм микроэлементов, мг/кг

Содержа-ние	Цвет окраски	Микроэлементы
		Mn	Zn	Cu	Co	B	Mo
Низкое	Красный	<10	<2	<0,2	<0,15	<0,35	<0,10
Среднее	Жёлтый	11-20	2,1-5,0	0,21-0,5	0,16-0,3	0,35-0,7	0,11-0,23
Высокое	Синий	>20	>5	>0,5	>0,3	0,7	>0,23

2.2 Дистанционный почвенный экологический мониторинг

Дистанционный почвенный экологический мониторинг - контроль состояния почв с помощью дистанционных методов. Использование результатов съемки земной поверхности из космоса и аэрофотоснимков позволяет получать информацию с больших площадей. Для дистанционного обследования территории применяют также метод лазерного дистанционного зондирования (ЛДЗ). Установки ЛДЗ могут быть размещены на самолетах или вертолетах сельскохозяйственной авиации. В этом случае обеспечивается сбор информации с больших площадей за короткий промежуток времени, методы ЛДЗ обладают высокой чувствительностью и разрешением.

С помощью дистанционных методов можно осуществлять раннюю диагностику недостаточности элементов минерального питания в почвах; диагностику состояния растительности после обработки гербицидами; диагностику недостаточности содержания влаги в почве; создавать карты текущего состояния почв (степени засоленности, кислотности в данном районе); выявлять различные виды деградации почв. Использование дистанционных методов дает возможность создавать широкомасштабные банки данных по состоянию почв, наблюдать динамику их изменения. Эффективно сочетание наземных и дистанционных наблюдений. Наземный мониторинг, включающий отбор почвенных проб и их анализ, может, как предшествовать дистанционному наблюдению, так и следовать за ним в качестве уточняющего этапа.

Дистанционные методы анализа почв основаны на спектральной отражательной способности (СОС) почв - способности почв избирательно поглощать и отражать электромагнитные излучения определенных длин волн в зависимости от химического состава и физического строения поверхности. По изменению спектральных характеристик почв можно оценивать потерю гумуса и изменение его качественного состава, проследить процессы засоления, оподзоливания, развития эрозии и т.д.

Отражение света почвами зависит от их влажности, содержания гумуса, карбонатов, железа, солей, размера агрегатов (Орлов, Суханова, Розанова, 2001). Зависимость эта описывается простыми эмпирическими уравнениями. Для каждой из такой функций общий вид уравнения не зависит от типа почвы, но значения постоянных коэффициентов закономерно изменяются для почв разного генезиса в широких пределах. Таким образом, использование спектральных характеристик позволяет оперативно и объективно оценивать содержание различных красящих компонентов, а по изменению во времени их содержания можно судить о скорости и направлении многих почвенных процессов.

В системе наземного мониторинга для характеристики СОС используют спектральные коэффициенты отражения (СКО). Спектральным коэффициентом отражения называют величину, равную отношению светового потока, рассеянного освещенной поверхностью почвы во всех направлениях, к световому потоку, падающему на эту поверхность в определенном интервале длин волн. СКО определяют в лабораторных условиях на спектрофотометрах типа СФ-10, СФ-14, СФ-18 с применением интегрирующей сферы, где учитывается весь диффузно отраженный от объекта световой поток.

В системе дистанционного мониторинга используются спектральные коэффициенты яркости (СКЯ). Спектральный коэффициент яркости равен отношению интенсивности потока излучения, отраженного поверхностью объекта в каком-либо направлении, к интенсивности потока, отраженного в том же направлении от идеально рассеивающей поверхности. Измерение СКЯ проводят, как правило, с борта самолета, космического корабля, вышки или с руки полевыми спектрометрами. Промышленный выпуск таких приборов в нашей стране, к сожалению, пока не налажен, и исследователи пользуются авторскими экземплярами, изготовленными для каждой конкретной задачи.

2.3 Почвенный покров ГСУ «Целинский»

По природно - экономическому делению хозяйство входит в южную зону обыкновенных (предкавказских) черноземов с полузасушливым климатом, умеренно жарким летом и умеренно холодной зимой. За год выпадает 410-460 мм осадков, ГТК=0,7-0,76, среднегодовая температура 8,7-,9,5 ргадусов, сумма температур за активно-вегетационный период - более 3400 градусов.

Предкавказские черноземы характеризуются значительной мощностью темно-серой с буроватым оттенком окраской гумусового горизонта (100-150 см) и невысоким содержанием гумуса (4-6%) в пахотном слое. В них преобладают мелкокомковатая и орехово-комковатая структура, сочетаемая с рыхлостью почвенных горизонтов. Они отличаются большой карбонатностью, слабым развитием горизонта белоглазки с глубины 80 - 100 - 125 см.

Для примера, описание разреза, заложенного в Целинском районе Ростовской области в целинной разнотравно-ковыльной степи.

А + В = 152 см. Почва вскипает с глубины 10 -15 см. Карбонаты в форме плесени с 45 - 150 см. Глубже 150 см встречается много прожилок СаСО₃ и едва заметной белоглазки.

А₁ 0 - 27 см.

Темно-серый с буроватым оттенком, однородный по окраске и сложению: структура зернистая; сильно пронизан корнями в виде мощной дернины; тяжелосуглинистый. Переход в горизонт А₂ постепенный.

А₂ 27 - 55 см.

Темно-серый с заметным бурым оттенком; крупнозернистый, рыхлый; много кротовин и червороин; в нижней части с глубины 45 см изредка встречается плесень. Переход в горизонт В₁ постепенный.

В₁ 55 - 90 см.

Светло-бурый, мелкоореховатый, рыхлый, с большим количеством карбонатной плесени; много кротовин и червороин; тяжелосуглинистый. Переход в горизонт В₂ постепенный.

В₂ 90 - 152 см. Светлее В₁, неоднородный по окраске, крупноореховато-комковатый; карбонаты в форме плесени в большом количестве; много кротовин и червороин; слегка уплотнен. Переход в горизонт ВС постепенный.

ВС 152 - 177 см.

Желто - бурый, комковатый, частично гумусированный, тяжелый сильнокарбонатный суглинок; много кротовин, червороин и карбонатов в форме прожилок. Переход в горизонт С постепенный.

С 177 - 200 см.

Буровато-палевый (палевый) сильнокарбонатный пористый лёссовидный суглинок; очень редко встречается слабо выраженная белоглазка; карбонаты представлены главным образом в форме прожилок.

D 200 см и глубже.

Карбонатный лёссовидный суглинок.

Рис.2. Почвенная карта-схема

Заключение

Важнейшая задача сельскохозяйственного производства на предкавказских черноземных почвах - правильное использование их высокого потенциального плодородия, сохранения гумусового слоя от разрушения. Основные пути в решении этой задачи является рациональные приемы обработки, накопление и правильное расходование влаги,- внесение удобрений, улучшение структуры посевных площадей, а также создание благоприятных условий возделывания сельскохозяйственных культур, введение высокоурожайных культур и сортов, борьба с эрозией, как с ветровой, так и дефляцией.

В последнее время очень актуальной проблемой стала дегумификация почв. Так для сохранения существующего содержания гумуса в почвах, необходимо внесение органического удобрения (полупревшего навоза) в количестве не менее 10 тонн на гектаре пашни, один раз в 5 лет, также черноземы предкавказские не смотря на высокое их потенциальное плодородие почв, хорошо отзываются на внесение минеральных удобрений.

Повышение интенсификации земледелия сопровождается явлением, которое называется выпаханностью почв. Оно заключает в себе уменьшение содержания гумуса в пахотном слое почв, увеличение всех видов почвенной кислотности от систематического применения физиологических кислых удобрений, что ведет к уменьшению степени насыщенности почв основаниями.

Потери органического вещества, связанного с наличием и увеличением доли свободной фракции гумуса в конечном итоге ведет к снижению оструктуренности почв и ухудшению их физических свойств.

На территории ГСУ «Целинский» Целинского района Ростовской области ежегодно в разной степени проявляются эрозионные процессы: на повышенных ветроударных склонах - дефляция; на землях с уклоном от 1^о до 3^о - совместное действие водной и ветровой эрозии.

...