Размещено на http://www.allbest.ru/

40

Содержание

Задание

Введение

Глава 1. Факторы почвообразования

Глава 2. Почвы хозяйства

Глава 3. Оптимизация основных показателей плодородия почвы

3.1 Оптимизация мощности пахотного слоя и плотности сложения почвы

3.2 Оптимизация плотности твердой фазы почвы

3.3 Оптимизация структурного состояния почвы

3.4 Оптимизация воздушных свойств почвы

3.5 Оптимизация водных свойств и расчеты водного баланса почвы

3.6 Оптимизация и балансовые расчеты питательных

элементов почвы

3.7 Балансовые расчеты гумусового состояния почвы

3.8 Оптимизация кислотности почвы и балансовые расчеты содержания кальция в почве

Глава 4. Общая модель плодородия почвы

Заключение

Задание

1.Хозяйство ОООМТК «Ермолово» район Сухинический

2.Номер почвенного разреза, индекс почвы №5 П1^дл-П

3.Культура картофель удобрение; т/га - 35т/га навоз

4.Планируемая урожайность культуры, ц/га 330

5.Предшественник озимая рожь

6.Удобрение предшественника минеральное N70 P70 K70

7.Урожайность предшественника 33 ц/га

8.Коэффициент структурности / факт./ 0,7

9.Мощность пахотного горизонта/ факт/, см 20

10.Плотность сложения почвы / факт/, г/см³ 1,38

11.Плотность сложения почвы / опт/, г/см³ 1,26

12.Плотность твердой фазы почвы /факт/, г/см³ 2,68

13.Содержание гумуса в почве/ факт/,% 0,5

14.НВ / факт/, вес. 24,3

15.МГ / факт/, вес. 2,1

16.Уровень грунтовых вод /УГВ/, м 2,2

17.Содержание легкогидролизуемого азота / факт/, мг/кг почвы 3,5

18.Содержание подвижного фосфора / факт/, мг/кг почвы 3,7

19.Содержание обменного калия / факт/, мг/кг почвы 5,3

20. рН_сол/факт/ 4,6

21.Степень насыщенности почвы основаниями, % 65,3

22.Гидролитическая кислотность, мг-экв/100г почвы 3,3

Введение

почва земля плодородие кислотность

"Агроном, - говорил В. Р. Вильямс - творец плодородия".

Каждый агроном должен знать почву, чтобы управлять ее плодородием, биологическими, физико-химическими, физическими и химическими свойствами. Под плодородием принято понимать способность почвы удовлетворять потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством кислорода и благоприятной физико-химической средой для их нормального роста и развития /И.С. Кауричев,1989, В.И.Кирюшин, 2008/. . Почва, обладая плодородием, является основным средством сельскохозяйственного производства. Поэтому каждый агроном должен уметь правильно оценить производительную способность почвы и уметь давать ей характеристику. Почва может быть охарактеризована и как плодородное образование, и как объект использования в различных направлениях. Существуют понятия: генетическая, агрономическая, лесорастительная и другие характеристики почвы.

Генетическая оценка предусматривает характеристику признаков, состава, свойств и режимов почвы, обусловленных её генезисом, т.е. развитием почвообразовательного процесса в конкретных условиях без учета возможного практического ее использования.

Агрономическая оценка почвы - это характеристика её состава и свойств с точки зрения плодородия, т.е. способности почвы удовлетворять основные потребности сельскохозяйственных растений.

После проведения генетической и агрономической характеристик почвы агроном должен уметь разрабатывать модели плодородия почвы с целью получения конкретного уровня продуктивности растений. Под моделью плодородия почвы понимается, оптимизация агрофизических, агрохимических и биологических свойств почвы для получения запланированных уровней урожайности сельскохозяйственных культур.

Целью курсовой работы является расширение, углубление и систематизация теоретических знаний по курсу "Почвоведение с основами геологии. Составление модели плодородия почв и расчет основных параметров почвенного плодородия, таких как: плотности твердой фазы почвы, оптимизация мощности пахотного слоя и плотности сложения почвы, водных свойств, воздушных свойств, оптимизация и балансовые расчеты питательных элементов, гумусового состояния почвы, содержания микроэлементов, кислотности почвы и других важных параметров.

Глава 1. Факторы почвообразования

Климат:

Район местонахождения колхоза характеризуется тёплым летом, умеренно -- холодной зимой с устойчивым снежным покровом и хорошо выраженными переходными сезонами. На территории района злаковые травы зацветают 13-15 июня, на этот период приходится начало сенокошения злаковых, а бобовых на 17-19 июня. К этому времени погодные условия складываются наиболее благоприятно для сеноуборки. Запасы продуктивной влаги в почве в начале вегетации 220-240 мм, которая в течении лета убывает, достигая минимума в конце июля (160мм). Осенью запасы влаги увеличиваются до 160-200 мм. Ветровой режим характеризуется преобладанием северо-западных и западных ветров в теплый период и юго-западных в холодный период года. Скорость ветра в холодный период года -3,5-5,0 м/сек; в теплый период -2,5-3,0 м/сек. Агроклиматические условия в целом благоприятны для сельскохозяйственных культур, возделываемых в колхозе, однако не так уж редко ощущается недостаток осадков в критические периоды их роста. (Приложение 1)

Рельеф:

По природно-географическому районированию области территория хозяйства относится к Брынско-Серенскому району Среднерусской провинции и по рельефу представляет средне, местами сильно расчлененную равнину с серыми лесными, переходными и дерново-подзолистыми почвами на покровных суглинках. Густая сеть балочных долин разделяет территорию на три крупных водораздела: муждуречье Казенка - Коша, Казенка - Селезневка, Селезневка-Устик, которые в свою очередь делятся мелкими балками и отвершками их на ряд мелких местных водоразделов.

Водоразделы плоские, выравненные, иногда с ясновыраженными блюдцеобразными западинами.

Среди склонов по форме преобладают выпуклые и прямые. На водоразделах сформировались серы и светло-серые, а также дерново-слабоподзолистые почвы. По блюдцеобразным впадинам, в условиях постоянного или временного избыточного переувлажнения поточными водами формируются глееватые почвы.

Длинные пологие и слабопологие склоны служат основным элементом рельефа для формирования слабосмытых почв. На коротких покатых склонах- среднесмытые почвы.

Скорость таяния снега и количество талых вод неодинаковы на склонах с различной экспозицией. Поэтому интенсивность зрозионных процессов наряду с другими природными факторами определяется и экспозиция склонов. Гидрографическая сеть на территории колхоза представлена реками: Коша, Селезневка, Казенка, Устик, а также их притоками(ручьями) и искусственными водоемами (прудами).

Растительность:

По геоботаническому районированию области территория колхоза входит в распаханный, на месте широколиственного, округ подзоны широколиственных лесов.

Леса и кустарники занимают в хозяйстве 2862 га, что составляет 42,7 % от общей площади землепользования. Широко распространённые в сохранившихся лесах дубы свидетельствуют, что коренными лесами здесь являлись широколиственные. В настоящее время в результате неоднократных вырубок и пожаров, на месте коренных лесов сформировались мелколиственные леса осиновые и березовые, которые называют вторичным. В составе древесного яруса здесь постоянно в качестве примеси встречаются широколиственные породы- дуб, лица, клен и т.д. Хорошо развитый подлесок образован лещиной с примесью крушины, бересклета, жимолости, рябины и т.д. В травяном покрове леса господствует виды, которые обладают широкими листьями, к их числу относятся сныть лесная, зеленчук, пролесник, копытень европейский, осока волосистая. Ранней весной травяной покров этих лесов широко представлен ветреницей лютичной, гусиным луком, хохлатками, чистяком, ветренице дубравной.

В результате отсутствия ухода и организованной пастьбы многие участки кормовых угодий покрыты кочками, поросли кустарником и лесом.

По днищам лощин, западинами, в долинах рек отмечены ивовые кустарники, которые занимаю незначительную площадь.

На полях хозяйства отмечена большая засоренность посевов- васильком синим, вьюнком полевым, лебедой, пикульником, яруткой полевой, ромашкой непахучей, льнянкой обыкновенной и другими сорными травами.

Почвообразующие породы:

Основными почвообразующими породами на территории хозяйства являются покровные лессовидные, покровные, морены и аллювиальные отложения. Покровные лессовидные отложения - характеризуются палевой и желтовото-палевой окраской, тонкостью и сортированностью материала. По механическому составу они легко и среднесуглинистые, характерным для них является преобладание пылеватых фракций (0,05-0,01 мм). Содержание илистой фракции(частицы размером менее 0,001 мм.) колеблется от 16 до 18%. Иловатая фракция состоит из минеральных продуктов выветривания. Она практически водонепроницаемая, но очень влагоемка, обладает высокой связностью, а отсюда способностью к агрегатированию. Следовательно, иловатая фракция является непосредственным условием создания почвенной структуры. С ней связан основной запас минеральной пищи растений, чем больше содержание ила, тем выше емкость поглощения, а следовательно и насыщенность поглощенными основаниями.

Илистая фракция обладает наибольшей способностью поглощения фосфорной кислоты и закреплению почвой гумусовых веществ.

В химическом отношении отложения отличаются более высокой гидролитической кислотностью (2,0 - 3,9 мг-экв.) степень насыщенности основаниями ниже (70,1 - 84,8%) Реакция почвенной среды среднекислая

Глава 2. Почвы хозяйства

Территория хозяйства относится к бореальному(умеренно холодному) поясу. Подзона дерново-подзолистых почв южной тайги, Средне-Русская провинция. Почвы хозяйства, представленные в «Почвенном очерке хозяйства» представлены в приложении 2.

Почва может быть охарактеризована и как природное образование и как объект использования в различных направлениях. В соответствии с этим существует понятие - генетическая и агрономическая характеристика почвы.

Генетическая оценка предусматривает характеристику морфологии, состава, свойств и режимов почвы, обусловленных ее генезисом, т.е. развитием почвообразовательного процесса в конкретных природных условиях без учета возможного практического ее использования.

Агрономическая оценка почвы - это характеристика ее состава и свойств с точки зрения развития основного качества почвы - плодородия, т.е. способности почвы удовлетворять потребности сельскохозяйственных растений.

Дерново-подзолистые почвы образуются под травянистыми или мохово- травянистыми лесами. Развивающаяся под их пологом травянистая растительность приводит к формированию в профиле подзолистой почвы дернового горизонта. В результате совместного проявления подзолистого и дернового процессов и формируются дерново-подзолистые почвы.

Почвы: Дерново-слабоподзолистые легкосуглинистые на покровном суглинке. Механический состав данных почв определяется по содержанию физической глины - (частицы размером мельче 0,01мм) в верхнем горизонте.

В механическом составе легкосуглинистых почв преобладает фракция крупной пыли (размер частиц от 0,05 до 0,01) , содержание от 54,6 до 58,3.

Содержание гумуса у дерново-слабоподзолистых легкосуглинистых почв от 1 до 2,8% с глубиной его содержание резко падает (0,3 - 0,9%), гидролитическая кислотность довольно высокая (1,2 - 4,7 мг-экв. на 100г. почвы), сумма поглощенных оснований невысокая (5,6-8,3 мг-экв. на 100г. почвы) с глубиной она увеличивается. Степень насыщенности основаниями от 54,4 до 87,4%. Реакция почвенной среды от среднекислой до близкой к нейтральной (велечина рН 4,6 - 6,2). Содержание калия в большинстве случаев повышенное, фосфора - низкое, в отдельных случаях обнаружены лишь его следы.

Данные почвы обладают удовлетворительными агрохимическими и агрофизическими свойствами для получения высоких урожаев, требуют постоянного внесения органических и минеральных удобрений, известкования участков с кислой реакцией почвенной среды.

Глава 3. Оптимизация основных показателей плодородия почвы

3.1 Оптимизация мощности пахотного слоя и плотности сложения почвы

Плотность сложения почвы - масса сухого вещества почвы в единице ее объема, ненарушенного естественного сложения(объема почвы включает поры). Плотность почвы зависит от минералогического и механического состава, структуры почвы и содержания органического вещества.

Большое влияние имеет обработка почвы и воздействие движущейся по поверхности почвы техники.

Наиболее рыхлой почва бывает сразу после обработки, затем он постепенно уплотняется и через некоторое время ее плотность приходит в состояние равновесной, то есть мало изменяющейся. Плотность почвы сильно влияет на поглощение влаги, газообмен в почве, развитие корневой систем растений, интенсивность микробиологических процессов. Оптимальная плотность пахотного горизонта для большинства культурных растений - 1,0 - 1,2 г/см3.

Чрезмерно рыхлое состояние почвы также неблагоприятно, так как почва при этом быстро иссушается, нарушается контакт семян, корней растений с почвой. Отрицательное влияние повышенной плотности на легких почвах (пески и супеси) сказывается слабее или вовсе не сказывается для ряда культур.

Мощный пахотный слой необходим для ведения устойчивого интенсивного высокопродуктивного растениеводства. Наличие мощного корнеобитаемого слоя, образуемого путем постепенного и интенсивного окультуривания почвы, позволяет получать высокие и устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур, более полно использовать ресурсы влаги и питательных веществ почвы, эффективнее использовать высокие дозы удобрений. При небольшом корнеобитаемом слое вносить высокие дозы удобрений малоэффективно, так как часть питательных веществ может оказаться за его пределами и станет недоступной для корней растений. Кроме того, могут происходить большие потери питательных веществ от вымывания.

1) d факт- 1,38 г/см³

d_v факт- 1,26 г/см³

h пах- 20 см

Рис.1.Схема строения пахотного слоя Где: h₁ - фактическая мощность пахотного слоя почвы(h пах), см, h₂ - величина припашки, см, h₄ - величина вспушивания, см, h₅ - оптимальная мощность пахотного слоя почвы, см.

2) Мощность пахотного слоя и плотность сложения почвы можно регулировать несколькими способами: а) механической обработкой; б) вспушиванием почвы за счет увеличения в ней содержания органических веществ (прежде всего гумуса) и её оструктуриванием; в) припашкой нижележащего подпахотного горизонта.

3) Так как подпахотный горизонт А2В1, величина припашки h2- 2 см.

4) Величина пахотного слоя вместе с припашкой:

h₃= h₁+ h₂,

h₃= 20+2=22см.

Масса почвенного слоя с припашкой

М_{пах. факт.} = d_vфакт. х h₃ х 100,(т/га)

М_{пах факт}=1,38 x 22 x 100=3036 т/га.

6) Из литературных данных известно, что 1% гумуса снижает плотность сложения почвы на 0,12 г/см³ .В заданном случае разница по плотности составляет:

? d_v= d_{v факт}- d_{v опт} ,

? d_v=1,38-1,26=0,12 г/см³

Следовательно, чтобы устранить эту разницу по плотности необходимо увеличить содержание гумуса на ? Г в почве. Для расчета составим пропорцию:

1% гумуса - 0,12 г/см³ .

Х%(? Г) гумуса - 0,12 г/см³ .

отсюда Х%(? Г) =1 х ? d_v: 0,12,

Х%(? Г)=1 х 0,12/0,12=1 %.

Рассчитываем длительность достижения оптимального показателя исходя из пропорции

1год - 0,2%

X лет - 1%,

отсюда х=1/0,2=5 лет.

Для достижения оптимального уровня плотности почвы d_{v опт} -1,26 г/см³ необходимо повысить содержание гумуса на 1%. Процесс повышения гумуса в почве носит длительный временной характер, поэтому для повышения содержания гумуса на 1% потребуется 5 лет при условии систематического внесения в почву органических веществ в расчётных нормах.

7) Масса расчётного гумуса в почве, т/га,

М_гумуса= h₃ x d_{v опт} x Г%, где

Г% - величина расчётного содержания гумуса в почве, в %

М_гумуса=22 x 1,26 x 1 =27,72 т/га.

Масса пахотного слоя после оптимизации гумуса,

М_{пах опт}= М_{пах факт}+ М_гумуса, т/га.

М_{пах опт}=3036+27,72=3063, 72 т/га.

8) Мощность пахотного слоя h₅ из соотношения

М_{пах опт}= d_{v опт} x h₅ x100, отсюда

h₅= М_{пах опт:} (d_{v опт} x 100), см,

h₅= 3063,72/(1,26 x 100)=24,32см.

9) Величина вспушивания

h₄= h₅ - h₃, cм;

h₄=24,32-22=2,3 см

При оптимизации плотности почвы произойдёт её снижение до 1,26 г/см³, это будет достигнуто за 5 лет , из-за повышения содержания гумуса в почве на 1 %. Вследствие оптимизации пахотный слой в результате припашки 2см и вспушивания 2,3 см увеличится с 22см до 24,32 см.

3.2 Оптимизация плотности твердой фазы почвы

Плотность твёрдой фазы почвы - отношение массы её твёрдой фазы к массе воды в том же объёме при 4^оС. Измеряется в г/см³ или т/м³.Ее величина определяется соотношением в почве компонентов органических и минеральных частей почвы. Так, чернозём с 10% гумуса имеет плотность твёрдой фазы около 2,4 г/см³, а дерново-подзолистая почва с 2,5% гумуса - 2,6 г/см³. У торфов плотность твёрдой фазы зависит от степени разложения и зольности торфа и колеблется от 1,4 до 1,7 г/см³. Некоторые скелетные почвы имеют плотность твёрдой фазы 3,0 г/см³. Для минеральных горизонтов большинства почв плотность твёрдой фазы колеблется от 2,4 до 2,65 г/см³, для торфяных горизонтов - от 1,4 до 1,8 г/см³. Плотность твёрдой фазы почвы имеет значение в регулировании водного и воздушного режимов почв. Плотность твёрдой фазы довольно стабильный показатель, её трудно регулировать. Основные способы - увеличение содержания гумуса в почве и изменение механического состава почвы (глинование и пескование).

Из литературных данных известно, что повышение содержания гумуса на 1% приводит к снижению плотности твердой фазы почвы (d) на 0,05 г/см³

Из 3 главы курсовой работы п. 3.1.6. известно, что содержание гумуса повысится на 1%. Следовательно, можно составить такую пропорцию:

1%гумуса - 0,05 г/см³

? Г% -? d г/см³

?d = (? Г % х 0.05): 1, г/см³

? d=(1 x 0,05): 1= 0.05 г/см³.

Тогда оптимальная плотность твердой фазы почвы (d_опт) составит величину:

d_опт = d_факт - ?d, г/см³

d_опт =2,68-0,05=2.63 г/см³.

При оптимизации плотности твёрдой фазы почвы она снизится на 0,05 г/см³ с 2,68 г/см³ до 2,63 г/см³ вследствие повышения содержания гумуса в почве на 1%.

3.3 Оптимизация структурного состояния почвы

Структурой называют отдельности (агрегаты), на которые способна распадаться почва.

Генетическая структура почвы - её характерный морфологический признак. Она различается по типу составляющих её структурных отдельностей (кубовидная, плитовидная, призмовидная), а также по роду и виду (в зависимости от размера составляющих её структурных отдельностей).

Агрономическое значение структуры заключается в том, что она оказывает положительное влияние на следующие свойства и режимы почв: физические свойства - пористость, плотность сложения: водный, воздушный, тепловой, окислительно-востонавительный, микробиологический и питательный режимы; физико-механические свойства - связность, удельное сопротивление при обработке, коркообразование; противоэрозионную устойчивость почв.

Для оценки структурного состояния почвы используется коэффициент структурности К_стр, под которым понимается отношение количества агрегатов больше 10мм (в %)- глыбистая структура от 0,25 до 10мм (в %)-- макроструктура к суммарному содержанию агрегатов меньше 0,25-грубая и тонкая микроструктура. Чем больше величина К_стр, тем лучше структура почвы. В нашем случае проводится оптимизация структуры почвы исходя лишь из одного приема - повышение содержание гумуса в почве.

Из литературных данных известно, что увеличение содержания гумуса на 1% повышает К_стр почвы на 1. По расчётам главы 3.1.6. величина увеличения гумуса Г%=1%, следовательно К_стр увеличится на такую же величину в абсолютных значениях

?К_стр = ? Г =1,

К_{стр.опт} = К_{стр.факт}+? К_стр ,

К_{стр.опт} =0,7+1=1,7.

Вследствие повышения гумусированния почвы на 1% коэффициент структурности достигнет значения 1,7, структурное состояние почвы будет оцениваться как удовлетворительное.

3.4 Оптимизация воздушных свойств почвы

Воздушным режимом почв называют совокупность всех явлений поступления воздуха в почву, передвижения его в профиле почвы, изменения состава и физического состояния при взаимодействии с твёрдой, жидкой и живой фазами почвы, а также газообмен почвенного воздуха с атмосферным.

К воздушным свойствам почвы относятся воздухопроницаемость и воздухоёмкость.

Пористость (или скважность) почвы - суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Выражают в процентах от общего объема почвы. Она зависит от механического состава, структурности, деятельности почвенной фауны, содержания органического вещества, в пахотных почвах от обработки и приемов окультуривания почвы. Различают общую пористость, капиллярную и некапиллярную.

Для создания устойчивого запаса влаги в почве при одновременном хорошем воздухообмене (аэрации) необходимо, чтобы некапиллярная пористость составляла 55-65% общей пористости. Если она меньше 50%, то это приводит к ухудшению воздухообмена и может вызвать развитие анаэробных процессов в почве. В агрономическом отношении важно, чтобы почвы имели наибольшую капиллярную пористость, заполненную водой и одновременно пористость аэрации не менее 15% объема в минеральных и 30-40% в торфяных почвах.

Н.А. Качинский предложил следующую шкалу для общей пористости пахотного слоя:

более 70 % почва вспушена, избыточно пористая

50 - 60 % почва отличная, культурный пахотный слой

50 -55 % почва удовлетворительная

менее 50 % почва неудовлетворительная

Регулируют воздушный режим с помощью агротехнических и мелиоративных мероприятий. Воздушный режим почв оптимизируется при их окультуривании. Регулирование реакции среды, применение органических и минеральных удобрений, орошение почв, активизируют биологические процессы в почвах, повышают интенсивность дыхания почв при наличии доступной влаги. Создание глубокого пахотного слоя, рыхление подпахотного, регулирование водного режима, ликвидация почвенной корки - важные приёмы регулирования воздушного режима.

1.Рассчет общей пористости фактической (Р_{общ, факт})

Р_{общ. факт} =(1-d_{v факт}/ d_факт)x100;%_об

Р_{общ. факт} =(1-1,38/ 2,68)x100=49 %_об .

2. Пористость аэрации фактическая (Р_{аэр, факт})

Р_{аэр, факт} = Р_{общ, факт} - (d_vфакт х НВ_факт), % об,где

НВ _факт - наименьшая влагоёмкость фактическая.

НВ _факт =24,3 %_вес,

Р_{аэр. факт} =49-(1,38 x 24,3)=15,47 %_об.

3. Рассчитывается общая пористость и пористость аэрации после оптимизации плотности и плотности твердой фазы почвы:

Р_{общ. опт} = (1 - d_vопт / d_опт) х 100, %об

Р_{аэр, опт} = Р_{общ, опт} - (d_vопт х НВ_опт,) %об

НВ_опт = НВ_факт х 1.1,

т.к. увеличение содержания гумуса в почве повышает наименьшую влагоемкость.

НВ _опт =24,3 x 1,1=26,73 %_об,

Р_{общ. опт} =(1-1,26/2,63) x 100=52 %_об

Р_{аэр. опт} =52 - (1,26 x 26,73)=18.3 %_об

Общая пористость после оптимизации плотности сложения и плотности твердой фазы почвы является удовлетворительной, т.к составляет 52%. Пористость аэрации составит 18,3 %. Из этого следует, что необходимо дальнейшее оструктуривание почвы. Повышение органики, создание условий для деятельности почвенной фауны.

3.5 Оптимизация водных свойств и расчеты водного баланса почвы

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 овса составляет 130(в м³/т)

СВ = У_п х К_в , м³/га,

где У_п -планируемая урожайность культуры, т/га .

СВ=33 x 130=4290 м³/га.

2.Расчёт наименьшей влагоёмкости.

Наибольшее количество воды, которое остаётся в почве после обильного увлажнения и стекания всей гравитационной воды при отсутствии слоистости почвы и подпирающего действия грунтовых вод, называется наименьшей влагоёмкостью.

НВ_опт (% вес) = НВ_факт х 1.1

НВ_факт = d_vфакт х h₁ х НВ_факт м³/га

НВ_опт = d_vопт х h₅ х НВ_опт м³/га

НВ_опт = 24,3 х 1.1=26,73 % вес

НВ_факт = 1,38 х 20 х 24,3=670,68 м³/га

НВ_опт = 1,26 х 24,32 х 26,73=819,09 м³/га

3. Расчет влажности завядания (ВЗ).

ВЗ = 1.5 х МГ,

где МГ - максимальная гигроскопичность.

ВЗ_факт = 1.5 х МГ_факт, %вес

ВЗ_опт = ВЗ_факт х 1.1, %вес,

где 1,1 - повышающий коэффициент за счет увеличения содержания гумуса в почве.

ВЗ_факт = d_vфакт х h₁ х ВЗ_факт м³/га

ВЗ_опт = d_vопт х h₅ х ВЗ_опт м³/га

ВЗ_факт = 1.5 х2,1=3,15 %вес

ВЗ_опт = 3,15 х 1.1=3,5 %вес,

ВЗ_факт = 1,38 х 20 х 3,15=86,94 м³/га

ВЗ_опт = 1,26 х 24,32 х 3,47=106,33 м³/га

4.Расчёт продуктивного запаса влаги.

Продуктивный запас влаги - это суммарное количество продуктивной, или доступной растениям, влаги в толще почвогрунта.

Рассчитываем абсолютные (м³/га) значения ПЗВ_факт и ПЗВ_опт.

ПЗВ - продуктивный запас влаги.

ПЗВ=НВ-ВЗ,

ПЗВ _факт =НВ _факт -ВЗ _факт, м³/га,

ПЗВ _опт =НВ _опт -ВЗ _опт, м³/га.

ПЗВ _факт =670,68-86,94=583,74 м³/га,

ПЗВ _опт =819,09-106.33=712,76м³/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.

ПрО в нормальный год=320x0,7=224 мм

224*10=2240м³

ПрО во влажный год=450x0,7=315 мм

315*10=3150м³

ПрО в сухой год=180x0.7=126 мм

126*10=1260м³

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:

СПЗВ_опт = ПЗВ_опт х К_пгв + ПрО, м³/га

где К_пгв - поправочный коэффициент на УГВ, значение которого 1,3.

Для влажного года:

СПЗВ_опт = ПЗВ_опт х К_пгв + ПрО, м³/га

Для сухого года:

СПЗВ_опт = ПЗВ_опт х К_пгв + ПрО, м³/га

Для нормального года:

СПЗВ_опт = 712,76 х 1,3+ 2240=3166,6 м³/га

Для влажного года:

СПЗВ_опт = 712,76 х 1,3 +3150=4076,6 м³/га

Для сухого года:

СПЗВ_опт = 712,76 х 1,3 +1260=2186,6 м³/га

8. Расчёт водного баланса почвы (ВБ).

Водный баланс характеризует приход влаги в почву и расход из неё. Это количественное выражение водного режима, то есть совокупности явлений поступления влаги в почву, её передвижения, удержания в почвенных горизонтах и расхода из почвы.

Приходными статьями водного баланса являются:

1. поступление с осадками;

2. поступление из грунтовых вод;

3. конденсация из паров воды;

4. поверхностный приток воды;

5. боковой приток почвенных и грунтовых вод.

Расходными статьями водного баланса являются:

1. физическое испарение;

2. испарение;

3. инфильтрация в почвенно- грунтовую толщу;

4. поверхностный сток;

5. внутрипочвенный сток;

Рассчитываем водный баланс по трём годам по соотношению:

ВБ=СПЗВ _опт - СВ, м³/га.

Для нормального года:

ВБ=3166,6- 4290= -1123,4м³/га

Для влажного года:

ВБ=4076,6- 4290=-213,4 м³/га

Для сухого года:

ВБ=2186,6- 4290= -2103,4 м³/га

Водный баланс в целом отрицателен, следовательно, недостаток влаги картофель будет испытывать во все года, но во влажный год недостаток влаги будет не столь значителен.

9. Расчет возможного уровня урожайности культуры по водообеспеченности.

Используя значения К_в для данной культуры и СПЗВ_опт, можно рассчитать ожидаемые уровни урожайности сельскохозяйственной культуры (У) по трем годам

У = СПЗВ_опт: К_в, т/га

В нормальный год:

У = 3166,6: 130=24,3 т/га

Во влажный год:

У = 4076,6: 130=31,36 т/га

В сухой год:

У = 2186,6: 130=16,82 т/га

Из расчётов следует, что во влажный год запланированная урожайность культуры, равная 33 т/га, практически достижима. В сухой год ожидаемая урожайность ниже запланированной на 16,18 т/га, в нормальный год ожидаемая урожайность ниже запланированной на 8, 68т/га, значит, в этом случае необходимо предусмотреть меры по предотвращению недостатка влаги в почве. Например: лесомелиоративные и агротехнические (снегозадержание, глубокое рыхление, щелевание, введение черных паров и так далее) мероприятия.

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(N_лг), подвижного фосфора(P₂O₅) и обменного калия(K₂O).

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	Год действия	Nлг	P2O5	К2О
КИП	1	20	6	15
КИМ	1 2 3	60-70 - -	15-20 10-15 5	50-60 20 -
КИО	1 2 3	20-25 20 10	25-30 10-15 5	50-60 10-15 -
КИБ	1 2 3	20-25 15-20 5-10	- - -	- - -

Таблица 2. - Баланс питательных элементов почвы для получения запланированной урожайности культуры.

Статьи баланса	Nлг	P2O5	К2О
Приходные: 1. Количество питательных элементов, используемых культурой из почвенных запасов, кг/га	19,32	6,13	21,94
2. Количество питательных элементов, используемых культурой из органических удобрений предшественника, кг/га	-	-	-
3. Количество питательных элементов, используемых культурой из минеральных удобрений предшественника, кг/га	-	13,8	14
4. Количество питательных элементов, используемых культурой из органических удобрений, внесенных под нее, кг/га	45	23,6	108,5
5. Количество биологически фиксированного азота, используемого культурой,	-	-	-
6. ИТОГО	64,32	43,53	143,5
Расходные: 7. Вынос питательных элементов с урожаем культуры, кг/га	198	66	297
8. Баланс, кг/га	-133,68	-22,47	-153,5
9. Требуется внести минеральных удобрений для покрытия дефицита баланса, кг/га по д.в.	222.8	149,8	307

Расчёт приходной статьи 1 таблицы 3.

Рассчитываем содержание доступных питательных элементов (N_лг, Р₂О₅, К₂О) в пахотном слое почвы в кг/га по формуле:

М_N,Р,К= d_{v факт} * h_факт *N,Р,К(мг/100гпочвы); кг/га,

М_N= 1,38 *20 *3,5=96,6 кг/га,

М_Р= 1,38 *20 *3,7=102,2 кг/га,

М_К= 1,38 *20 *5,3=146,28 кг/га.

Полученные результаты заносим в таблицу 3.

Таблица 3.- Содержание доступных форм питательных элементов в пахотном слое почвы и использование их культурой

Питательный элемент	Nлг	P2O5	К2О
1. Содержание питательного элемента в пахотном слое в мг/кг почвы (см. задание)	3,5	3,7	5,3
2. Запасы питательного элемента в пахотном слое на 1 га (кг/га)	96,6	102,2	146,28
3. КИП в % в долях единицы	20 0.2	6 0.06	15 0.15
4. Количество питательного элемента, используемого культурой из почвенных запасов пахотного слоя (кг/га) в долях единицы	19,32	6,13	21,94

Значения п.4 заносят в таблицу 2 п. 1.

2. Расчет приходной статьи п. 2 таблицы 2

Органических удобрений(навоз) под предшественника не вносилось.

3. Расчет приходной статьи 3 таблицы 2

Минеральное удобрение, вносимое под предшественника: N70P70K70

Таблица 4. - Количество питательных элементов, используемых культурой из минеральных удобрений предшественника.

1.Питательные элементы	P2O5	К2О
2. Внесено питательного элемента с минеральным удобрением предшественника(см.задание)	70	70
3. КИМ 2 год, (см.табл.1)	15	20
4. Количество питательного элемента, используемого культурой из минерального удобрения предшественника	13,8	14

Данные п.4 таблицы 4 заносятся в п.3 таблицы 2.

4. Расчет приходной статьи 4 таблицы 2

Рассчитываются показатели таблицы 5.

Таблица 5. - Приход питательных элементов в почву с органическими удобрениями под культуру и их использование ею

Показатели	Масса т/га	Содержание питательных элементов (в % для п.1, 3, в кг/т для п.2).	Всего вносится в почву (кг/га) и используется культурой
		Nлг	P2O5	К2О	Nлг	P2O5	К2О
1. ПЖКО*	3,34	1.5	0.2	0.2	50	7	7
2. Навоз	35	5	2.5	6	175	87,5	210
3. Итого	-	-	-	-	225	94,5	217
4. КИО 1 год (см. табл.1)	-	-	-	-	20	25	50
5. Количество элемента, используемого культурой, кг/га	-	-	-	-	45	23,6	108,5

Расчёты ПЖКО производим в соответствии с уравнением регрессии:

y=0,41 х X + 19,88,

ПЖКО=0,41 x 33+19,88=33,41 ц/га=3,34 т/га.

Данные п.5 таблицы 5 заносятся в п.4 таблицы 2.

6. Расчет приходной статьи 5 таблицы 2.

Расчет приходной статьи 5 таблицы 2.Данная культура -картофель- не является бобовой, а значит он не фиксирует азот, следовательно его количество мы не рассчитываем.

7. Расчет расходной статьи п.7 таблицы 2.

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).

М_N=330x0,6=198 кг/га,

М_Р=330x0,2=66 кг/га,

М_К=330x0,9=297 кг/га.

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. По подвижному фосфору и легкогидролизируемому азоту расходные статьи баланса превышают приходные, то есть баланс по этим элементам отрицательный. Необходимо покрыть дефицит питательного элемента с помощью соответствующего минерального удобрения.

Для определения количества минерального удобрения производим расчёты по следующей формуле:

М=А*100/КИМ,

где М - необходимое количество минерального удобрения (по тому элементу, которое находится в дефиците), кг/га.

А - количество недостающего питательного элемента (дефицит), кг/га.

КИМ - коэффициент использования питательного элемента из минерального удобрения. (КИМ 1 года из таблицы 1).

М_N=133,68x100/60=222, 8кг/га,

Мр=22,47x100/15=149,8 кг/га,

М_к=153,5х100/50=307 кг

Полученные результаты заносим в п.9 таблицы 2.

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 6.- Повышение эффективного плодородия модельной почвы за 2 года.

Показатели	Питательные элементы
	Nлг	P2O5	К2О
1. Поступление в почву питательного элемента с органическими удобрениями (кг/га): а) под культуру
	50	7	7
б) под предшественник	-	-	-
2. Поступление в почву питательного элемента с минеральными удобрениями (кг/га): а) под культуру
	222,8	149,8	307
б) под предшественник	70	70	70
3. Поступление в почву биологического азота, кг/га	-	-	-
4. Итого	342,8	226,8	384
5. Вынос питательного элемента с урожаем: а) культуры	198	66	297
б) предшественника	163,2	57,6	177,6
6. Баланс питательного элемента, кг/га	-18,4	103,2	-90,6
7. КЭП*, кг/мг	100	60	90
8. Повышение эффективного плодородия, мг/100г	-0,184	1,76	-1,1
9. КИФ**, в долях единицы	0,6	0,9	0,75
10. Повышение эффективного плодородия с учетом КИФ, мг/кг почвы	-0,110	1,6	-0,82
11. Фактическое содержание питательного элемента в почве, мг/кг почвы	3,5	3,7	5,3
12. Содержание питательного элемента в почве после уборки культуры, мг/кг почвы	3,39	5,3	4,48

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.

ВЫВОД: Из таблицы 2 следует, что дефицит в почве складывается по всем трем элементам (легкогидролизируемому азоту, подвижному фосфору и обменному калию). Для того, чтобы покрыть дефицит по этим элементам питания в почву вносят минеральные удобрения в расчётных нормах. Повышение эффективного плодородия модельной почвы за 2 года позволит увеличить фактическое содержание подвижного фосфора на 1,6 мг/100г

3.7 Балансовые расчеты гумусового состояния почвы

Гумус - основная часть органического вещества почвы, полностью утратившая свое анатомическое строение.

Гумусообразование - процесс формирования динамической системы органоминеральных соединений в профиле почвы, соответствующий условиям ее функционирования.

Все изменения условий гумусообразования, связаны с освоением почв под пашню, можно свести к общепланетарным, местным и региональным.

Общепланетарные изменения:

изменение количества и состава источников гумуса,

изменение водного режима,

постоянное отчуждение азота, углерода и зольных элементов,

действие минеральных элементов.

Региональные изменения:

орошение,

осушение,

химические мелиорации,

эрозионные потери гумуса.

Органические удобрения - второй по значению источник гумуса в пахотных почвах.

Внесение минеральных удобрений на гумусовое состояние почвы может быть прямым и косвенным.

Прямое проявляется в изменении условий гумификации; косвенное - через рост растений. При внесении минеральных удобрений увеличивается урожай и количество послеуборочных остатков, что приводит к увеличению содержания гумуса. Между тем гумус может, утрачивается, это происходит в связи с процессом минерализации, вертикальными миграциями и эрозионными потерями.

Расчет приходной статьи азота для получения урожая картофеля.

1. Количество азота постоянно изменятся. Азот поступающий из минеральных удобрений не считаем, так как минеральных удобрений не вносилось.

2. Поступление азота из органических удобрений.

В навозе содержится 0,5% азота, следовательно в 35т/га навоза- 100%.

35т/га-100%

Х- 0,5%

Х=0,17 т/га=170кг/га

Коэффициент использования азота из органических удобрений равен 25 %, следовательно:

170/100*25=42,5 растения возьмут 42,5 кг/га азота из навоза для формирования своего урожая.

3. Поступление азота из растительных остатков предшественника.

3.1.Количество растительных остатков в почве, после уборки предшественника

y=0,41*х+19,88=0,41*33+19,88=33,41

3.2 Содержание азота в растительных остатках составляет 1,5%, значит в 33ц/га-0,495 ц/га азота. Коэфициент использования азота из растительных остатков (КОРN)=50, значит из 0,495 ц/га растения возьмут 0,247 ц/га или 24,7 кг/га азота.

3.3.Поступление азота:

+ 42,5 кг/га из органических удобрений

+ 24,7 кг/га из растительных остатков

4.Итого: + 67,2 кг/га.

5.Вынос азота с урожаем картофеля.

1т-6,5 кг N

35т/га-Хкг N

Х=227,5

6. Баланс азота:

67,2 - 227,5 = -160,3 кг/га

7.Минерализация гумуса для покрытия дефицита азота (расчет по углероду гумуса).

Так как соотношение в гумусе С: N = 10:1, следовательно, для покрытия дефицит азота, необходимо, чтобы минерализовалось 160,3=1603 кг/га гумуса (по углероду). Это является расходной статьей гумуса.

8. Количество новообразованного гумуса (по углероду).

8.1. Из растительных остатков картофеля.

y=0,07 *х+ 3,54

y=0,07*330+3,54=26,64 ц/га.

В растительных остатках содержится 54 %, следовательно, в 26,64 ц/га -14,4ц/га. «С»,из этого количества в гумус превращается:

14,4 ц/га «С» - 100%

Х ц/га - 54%,

Х=7,8 ц/га «С» гумуса или +780 кг/га.

8.2. Из навоза.

Сухого вещества в навозе 25 %,значит в 35 т навоза - 8,75 т сухого вещества.

Углерода в сухом веществе навоза содержится 50%, то есть 4,37 т. . С учётом коэффициента гумификации (Кг=30%), количество новообразованного гумуса по углероду из органики составит 0,129ц/га или 1290 кг/га

8.3.Итого новообразованного гумуса (по углероду).

780+1290=2070кг/га

9. Баланс гумуса (по углероду).

Б = + приход - расход

Б = 2070 - 1603 = 467 кг/га “С” гумуса.

10. Количество чистого гумуса поступившего в почву.

467*1,724= 805,108 кг/га

1.724 - коэффициент пересчета.

Из расчетов видно, что баланс гумуса положительный, следовательно, необходимо проводить мероприятия по поддержанию и увеличению количества гумуса в почве. Так как баланс положительный то в почву поступает достаточное количество источников гумуса (растительные остатки, навоз, минеральные удобрения и т.д.).

3.8 Оптимизация кислотности почвы и балансовые расчеты содержания кальция в почве

Кислотность - это способность почвы подкислять почвенный раствор или растворы солей вследствие наличия в составе почвы кислот, а также обменных ионов водорода и катионов, образующих при их вытеснении гидролитически кислые соли (преимущественно Аl³⁺).

Выделяют актуальную кислотность, определяемую значением рН почвенного раствора или водной вытяжки, и потенциальную кислотность, носителем которой являются ионы Н⁺ и Аl³⁺, находящиеся в твердой фазе почвы в обменно-поглощенном состоянии, но подкисляющие почвенный раствор в результате обменных реакций при увеличении в нем концентрации электролитов (например, при внесении в почву удобрений).

По способу определения потенциальной кислотности различают обменную и гидролитическую кислотность.

Кислотно-основные свойства почвы: кислотность, щелочность и буферность.

Щелочность. Различают актуальную и потенциальную щелочность. Актуальная щелочность определяется содержанием в почвенном растворе или водной вытяжке гидролитически щелочных солей, преимущественно карбонатов или гидрокарбонатов щелочных и щелочноземельных металлов. Потенциальная щелочность почв определяется содержанием обменного Nа, поскольку в определенных случаях он может переходить в почвенный раствор, подщелачивая его.

Буферность почв - это способность почвы противостоять изменению концентрации почвенного раствора.

Различные почвы существенно различаются по составу катионов, находящихся в обменном состоянии. Состав обменных катионов в пахотном слое (0-21 см) светло-серой лесной почвы следующий: Са²⁺ и Мg²⁺ - 16-26 мг.экв/100 г почвы, Н⁺ и Аl³⁺ - 2-5 мг.экв/100 г почвы, ионы натрия отсутствуют.

Нуждаемость почвы в известковании определяется по следующим данным:

1. рН солевой вытяжки;

2. степень насыщенности основаниями;

3. механический состав.

Кроме этих показателей учитывается и чувствительность к кислотности возделываемых растений.

Модельная почва имеет кислую реакцию среды (рН=4,8), и степень насыщенности почвы основаниями равную 6,2%.Следует также учесть, что при одних и тех же значениях рН лёгкие почвы меньше нуждаются в известковании, чем тяжёлые. Модельная почва имеет легкосуглинистый механический состав, исходя из этого, можно сделать вывод, что данные почвы средне нуждаются в известковании.

Приходными статьями баланса кальция в почве являются:

1. кальций, содержащийся во вносимой в почву извести, доломитовой муке;

2. кальций, содержащийся во вносимых в почву органических удобрениях (навоз);

3. кальций, содержащийся в поступающих в почву атмосферных осадках.

Расходными статьями баланса кальция в почве являются:

1. вымывание;

2. вынос с урожаем.

Модельные почвы кислые (рН=5,0),поэтому нужно проводить известкование.

Д _CaCO3=Мг*А_пах*d_v*0,05, т/га

Д _CaCO3=2,0*20*1,38*0,05=2,8 т/га.

...