2. Обзор литературы

2.1 Понятие плодородия почвы и виды почвенного плодородия

плодородие почва агрохимический мелиорация

Поверхностный слой земли, несущий растительный покров и обладающий плодородием, представляет собой почву. Основатель научного почвоведения В. В. Докучаев считал, что почва есть самостоятельное природное тело, образовавшееся из поверхностных слоев горных пород под совместным действием воды, воздуха и различных организмов.

Плодородие почвы, - это ее способность обеспечивать растения питательными веществами, создавать для них определенный водный, воздушный и тепловой режимы и тем самым формировать урожай.

При хозяйственном использовании почвы фактором почвообразования становится деятельность человека, в результате которой выполняется комплекс агротехнических и организационных мероприятий.

Различают потенциальное (естественное и искусственное) и эффективное (экономическое) плодородие почвы. Потенциальное плодородие почвы определяется запасом в почве гумуса, питательных веществ и другими условиями жизни, являясь основным средством сельскохозяйственного производства. Проявление потенциального плодородия в производственной деятельности, характеризующееся возможностью использования растениями элементов питания для создания урожаев, находит свое выражение в эффективном плодородии почв.

2.2 Основные показатели почвенного плодородия

Оптимальный уровень плодородия той или иной почвы определяется таким сочетанием ее основных свойств и показателей, при котором могут быть наиболее полно использованы все жизненно важные для растений факторы и реализованы возможности выращиваемых сельскохозяйственных культур.

К основным показателям плодородия почв на основе обобщения многочисленных научных исследований можно отнести следующие:

агрохимические: гумус, рН водной и солевой суспензии, показатели почвенного поглощающего комплекса (S, Т, V), валовое содержание и формы соединений макро- и микроэлементов, необходимых для питания растений;

агрофизические: гранулометрический состав, структурное состояние, плотность сложения и общая пористость почвы, ее водные, воздушные, тепловые свойства и режимы;

биологические (микробиологические и биохимические) - общее число микроорганизмов и их отдельных групп, ферментативная активность почвы, интенсивность разложения целлюлозы в почве, «дыхание» почвы (выделение СО2).

Наиболее полно изучены агрохимические показатели почв, значительно меньше - агрофизические и биологические.

При рассмотрении почвенных факторов, оказывающих отрицательное влияние на уровень плодородия почвы, отмечаются уплотненность, сцементированность почвенных горизонтов, наличие песчаных или тяжелосуглинистых слоев на небольшой глубине, оглеенных и глеевых почвенных горизонтов, присутствие щебнисто-каменистого материала в верхней части профиля и токсичных для растений легкорастворимых солей.

2.3 Гумус - важнейший показатель плодородия почв и его изменение при интенсивном сельскохозяйственном использовании

Чернозём - это уникальные природные образование с помощью человека постепенно превращается в малогумусные почвы с низким естественным плодородием.

В результате исследований по гумусовому режиму выщелоченного чернозёма в условиях опытного поля кафедры агрохимии были сделаны следующие выводы:

1) - длительное применение удобрений и мелиорантов существенно влияет на гумусное состояние чернозёма выщелоченного.

2) - максимальные прибавки содержание гумуса наблюдаются на вариантах с органическими и минеральными удобрениями. Внесение органических и минеральных удобрений повышает содержание и подвижного гумуса по всему профилю и увеличивает мощность гумусового горизонта за счёт миграционных форм гумуса.

3) - внесение дефеката на органическом фоне повышает содержание гумуса преимущественно в пределах гумусового горизонта и минерализует содержание миграционных форм гумуса. Дефекат на минеральном фоне менее эффективен.

4) - аккумуляция гумуса на вариантах с удобрениями наблюдается преимущественно в нижней части профиля, а на вариантах с мелиорантами в верхней полуметровой части профиля.

5) - длительное применение удобрений обуславливает деструкцию периферической части молекул гумусовых веществ, внесение дефеката компенсирует этот процесс.(6)

Проблема воспроизводства почвенного плодородия стала перед человеком с самого начала его земледельческой деятельности. Поэтому основная задача современного земледелия - приостановить сокращение запасов гумуса в почве, обеспечить бездефицитный баланс органического вещества.

Исследованиями установлено, что путём запахивания навоза в почву можно компенсировать потери гумуса и несколько увеличить содержание «прогумусовых» веществ в почве. Положительное влияние навоза на гумусовое состояние почвы возрастало с увеличением нормы удобрения. В первый год взаимодействия навоза с почвой - год парования поля содержание гумусовых веществ в почве с учётом компенсации их потери, равной уменьшению в неудобренной почве, в зависимости от нормы навоза повысилось на 0,09% при дозе навоза 40т/га. Максимальное увеличение гумусовых веществ (0,26%) произошло при 80т/га. Дальнейшее повышение дозы не привело к пропорциональному росту количества гумусовых веществ в почве.(8)

Тяжёлый механический состав, разложение большого количества корневых остатков лугово-степных трав в условиях весеннего максимума влаги и наступающей летом относительной сухости способствовали накоплении больших количества гумуса в типичных чернозёмах. Степень выраженности процесса гумусонакопления в них очень высокая, чем обусловлена большая мощность гумусового горизонта (75-105см), интенсивная гумусовая окраска, высокое содержание гумуса и азота во всей гумусированной толще и весьма постепенное уменьшение его с глубиной. В современный период после длительного использования типичных чернозёмов Липецкой области таковы: содержание гумуса высокое (6-10%), запасы его высокие у среднегумусных (470-560т/га) и очень высокие у тучных (650-750т/га) почв. Для чернозёмов типичных легкосуглинистых и тяжелосуглинистых характерны повышенные содержания и запасы органического вещества высокого качества, что положительно влияет на накопление и закрепление в почвенном профиле ряда физических макро- и микроэлементов, водный и тепловой режимы и в конечном итоге на плодородие этих почв.(3)

3. Специальная часть

3.1 Общие сведения о хозяйстве

Землепользование ЗАО Заря ЗАО Добринский сахарный завод расположено в северо-западной части Добринского района. Административно-хозяйственный центр находится на ст. Хворостянка, в 30км от районного центра п. Добринка и в 3км от ближайшей железнодорожной станции. Ближайшие перерабатывающие предприятия -это Добринский сахарный завод и Плавицкий спиртовый 11км от административного центра хозяйства.

В хозяйстве организованы 4 севооборота, 3 полевых- зернопаропропашных и один кормовой -прифермский.

За хозяйством закреплено 4798га земель, из них пашни 4398га.

Данное хозяйство специализируется на выращивании растениеводческой продукции, а именно зерновых и сахарной свеклы. Урожайность озимой пшеницы в среднем за три года равна 34 ц/га; сахарной свеклы -338 ц/га; ячменя - 32 ц/га; кукурузы на силос - 287ц/га; многолетних трав - 37 ц/га. Поголовье КРС составляет: взрослые-680 голов, молодняк-595; свиньи взрослые-85, молодняк-1748 Насыщенность органическими удобрениями на 1га пашни равна 2,0т.

Возьмем для дальнейшей трансформации полевой севооборот №2:

Чистый пар 5. Многолетние травы

Озимая пшеница 6. Озимая пшеница

Сахарная свекла 7. Сахарная свекла

Ячмень +мног.травы 8. Ячмень

9. Кукуруза на силос

3.2 Характеристика почвенно-климатических условий хозяйства

Климат

Основные агроклиматические показатели приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристика метеорологических условий по Грязинской метеостанции.

Срок последних заморозков весной -5 мая

срок первых заморозков осенью 1 октября

продолжительность вегетационного периода 184-190 дней

сумма активных биологических температур 2400-2600

В целом агроклиматические показатели соответствуют всем биологическим требованиям большинства сельскохозяйственных культур, что дает возможность делать вывод о получении высоких и устойчивых урожаев в хозяйстве.

Урожайность сельскохозяйственных культур зависит от влажности и теплообеспеченности растений. Относительные показатели снижения урожайности в условиях дефицита влаги, является коэффициент продуктивности, показывающий, во сколько раз в данных условиях влагообеспеченности снижается урожай относительно его максимума в условиях оптимального увлажнения. Для условий хозяйства коэффициент увлажнения составляет 0,41 и коэффициент биологической продуктивности 0,87. Биоклиматический потенциал = 119 баллов.

Почвы

Сочетание факторов почвообразования обуславливает формирование почвенного покрова хозяйства. Территория хозяйства расположена в зоне чернозёмов: чернозёмы выщелоченные, чернозёмы типичные, чернозёмно-луговые почвы.

Чернозёмные почвы имеют довольно высокое содержание гумуса, реакция почвенного раствора нейтральная, обеспеченность подвижными формами фосфора высокая, калия очень высокая, обеспеченность микроэлементами низкая, только по Мn средняя.

В общем, чернозёмы имеют хорошие физические и химические свойства, обладают довольно высоким плодородием, пригодны для использования, в полевых и других севооборотах.

3.3 Агрохимическая характеристика полей севооборота

Таблица 2 - Агрохимическая характеристика полей севооборота №2

3.4 Химическая мелиорация почвы

Известкованию подлежат все почвы, pH_Kcl<5,5; Н_г >3 мг-экв. 100г почвы при степени насыщенности основаниями <90%. В севооборотах с сахарной свеклой его проводят при рНкcl <6,0; Н_г >1.8 мг-экв на 100г почвы, степени насыщенности основаниями <95%.

Dдеф = Dопт *100*100/60(100-20); где:

Dдеф- норма извести в физической массе при использовании дефеката, т/га

Dопт- норма извести, т/га

60- содержание CaCO3, в известковом материале,

20-содержание влаги, %

1. D деф= 5,06*100*100/4800=10,5 т/га

2. D деф= 5,94*100*100/4800=12,4 т/га

3. D деф= 6,45*100*100/4800=13,4 т/га

6. D деф= 3,85*100*100/4800=8 т/га

7. D деф= 5,5*100*100/4800=11,5 т/га

8. D деф=5,7*100*100/4800=11,8 т/га

9. D деф= 4,07*100*100/4800=8,5 т/га

Гипсованию подлежат почвы, содержащие более 10% поглощённого натрия. В данном севообороте таких почв нет, а следовательно в проведении гипсовании также нет необходимости.

3.5 Расчет баланса гумуса и определение потребности в органических удобрениях

Таблица 3 - Расчет баланса гумуса в почве севооборота и потребности в органических удобрениях

В нашем севообороте 9 полей, распределим рассчитанное количество потребности пашни в органических удобрениях на два поля. Внесем навоз в чистый пар, располагающийся в поле №1 севооборота и под озимую пшеницу, располагающуюся в поле №6. Рассчитаем сначала расход удобрений под озимую пшеницу:

П₂=H2*S₂,

где Н₂-оптимальная норма под озимую пшеницу (30-40 т/га), S₂ - площадь поля озимой пшеницы.

П₂=40*102=4080

Теперь найдем Н1 - норму для внесения в поле чистого пара

Н_г= (П_c-П₂)/S1 , где S1 - площадь чистого пара

Н₁=(6181-4080)/115=18 т/га

3.6 Биологизация земледелия - важнейший фактор воспроизводства плодородия почвы

Для снижения потребности в органических удобрениях нужно совершенствовать структуру посевных площадей путем замены чистого пара сидеральным, а также введением в севооборот многолетних трав. /2/

Возьмем для дальнейшей трансформации полевой севооборот №2:

1. Чистый пар-102га

2. Озимая пшеница-115га

3. Сахарная свёкла-97га

4. Ячмень+мног. Травы-115га

5. Многолетние травы-107га

6. Озимая пшеница-100га

7. Сахарная свёкла-125га

8. Ячмень-110га

9. Кукуруза на силос-101га

Общая площадь севооборота №2 - 972га

Внесем в данный севооборот некоторые изменения с целью повышения его биологизации. Разместим дополнительно второе поле многолетних трав, заменим чистый пар, сидеральным.

1. Сидеральный пар (горчица) - 102га

2. Озимая пшеница- 115га

3. Сахарная свекла - 97га

Ячмень +многолетние травы - 115га

5. Многолетние травы 1г - 107га

6. Многолетние травы 2г - 100га

7. Озимая пшеница - 125га

8. Сахарная свёкла - 110га

9. Ячмень- 101га

Таблица 4 - Расчет баланса гумуса почве трансформированного севооборота и потребности в органических удобрениях

Дефицит гумуса снизился на 409 т, а потребность в органических удобрениях уменьшилась на 4544 т. В новом усовершенствованном севообороте распределим рассчитанное количество потребности пашни в органических удобрениях. Так как рассчитанная потребность в органических удобрениях не очень большая, внесем все количество навоза в поле сидерального пара:

П=1637/102=16 т

От имеющегося поголовья скота в хозяйстве можно получить:

КРС взрослые: 680*9=6120т

КРС молодняк: 595*6=3570т

Свиньи взрослые: 85*1,75=148т

Свиньи молодняк: 1748*1,2=2097т

Итого в пересчете на подстилочный =9108т

фактическая насыщенность 1га пашни составляет 2т

Из этого количества на севооборот №2 приходится 1944т

Этого количества достаточно чтобы обеспечить бездефицитный баланс.

3.7 Использование нетрадиционных форм органических удобрений и расчёт их потребного количества

Высокую ценность как органическое удобрение представляет собой солома. Излишки соломы обогащают почву и возделываемые на ней культуры органическим веществом и питательными элементами. Солома при влажности 16% содержит в среднем 0,5% азота, 0,25% фосфора, 1,0% калия и 35-40% углерода, а также небольшие количества кальция, магния, серы и микроэлементов.

Каждая тонна соломы эквивалентна 3-4 тоннам навоза. В севообороте имеется 2 поля озимой пшеницы общей площадью 240га, при средней урожайности за 3 года - 34ц, мы получаем:

34*1,5=51ц соломы с 1га

240*51=12240ц или 1224т

Умножим это число на коэффициент гумификации соломы:

1224*0,3=367т органического вещества образуется.

При запахивании соломы к ней следует добавлять азотные удобрения в количестве 8-10кг д.в. на 1 тонну соломы.

Дополнительно в качестве органических удобрений можно использовать торф: в качестве подстилки для животных, компонента различных компостов и как самостоятельное удобрение и т.д.

Также в виде органических удобрений можно использовать: сапропель, городской мусор, осадки сточных вод, отходы перерабатывающей промышленности, зелёные удобрения (сидераты).

3.8 Разработка системы применения удобрений в севообороте

При разработке системы применения удобрений следует соблюдать следующие принципы:

В первую очередь получают удобрения основные культуры севооборота (в зависимости от специализации);

Максимально полно используются все виды местных удобрений;

Основная часть удобрений (80-85%) вносится в основной прием;

При составлении системы применения удобрений учитываются особенности питания сельскохозяйственных культур;

Под культуры, не получившие основного удобрения необходимо вносить удобрения при посеве.

Разработанная нами система применения удобрений представлена в таблице - 5.

Таблица 5 - Системы применения удобрений в полях севооборота №2 на 2009г

3.9 Расчет годовой потребности в удобрениях

Исходя из системы применения удобрений, рассчитаем годовую потребность в удобрениях.

Таблица 6 - Расчёт годовой потребности в удобрениях в севообороте

3.10 Календарный план применения удобрений

Таблица 9 - Календарный план применения удобрений в севообороте на 2009 -2010гг

3.11 Баланс питательных веществ - основа правильности разработанной СПУ

Основной статьей расхода всех элементов питания является вынос их урожаем сельскохозяйственных культур. Он рассчитывается как произведение показателя выноса с 1 тонной основной продукции на планируемую урожайность культур в т/га.

При определении выноса азота урожаем зернобобовых культур следует помнить, что эти культуры выносят из почвы только 1/3 его общего выноса. Вместе с послеуборочными остатками зернобобовых культур в почву поступает также 1/3 от общего выноса. Поэтому суммарный вынос азота из почв будет равен нулю. Под многолетними бобовыми культурами в почве накапливается азот.

Следовательно, вынос его из почвы также можно принять за ноль, а поступление в почву зависит от урожая и определяется из расчета, что на 1 тонну сена приходится 10 кг азота. Поступление азота в среднем на 1га рассчитывается по формуле: N=(10*Y*Sб)/S_c, где Y - урожай сена, т/га; Sб S_c - площадь поля под бобовыми травами и всего севооборота, соответственно, га. /7/

Приход элементов питания в почву определяется количеством применяемых минеральных и органических удобрений, в среднем на 1га севооборота. При этом поступление элементов питания с навозом рассчитывается исходя из того, что в 1 тонне навоза в среднем содержится 5 кг азота, 2,5 кг фосфора и 6 кг калия.

Сопоставляя приход и расход элементов питания рассчитаем баланс (в кг/га) и интенсивность баланса (%)

ИБ=(П*100)/Р,%,

где ИБ - интенсивность баланса, %

П и Р - соответственно приход и расход элементов питания, кг/га

Таблица 10 -- Вынос питательных веществ с урожаем.

Таблица 11 - Баланс питательных веществ в севообороте (в кг/га в год)

3.12 Предложения по повышению почвенного плодородия

В связи со сложившейся ситуацией повышенного техногенного воздействия на почву и постоянном систематическом снижении почвенного плодородия особую актуальность приобретают мероприятия, направленные на повышение почвенного плодородия. Для повышения почвенного плодородия следует использовать внесение навоза, соломы и других органических удобрений. Следует применять биологизацию земледелия, включать в состав севооборота многолетние травы, заменять чистые пары сидеральными, а также учитывать при расчете норм внесения удобрений вынос питательных элементов с урожаем.

В нашем усовершенствованном севообороте мы ввели дополнительное поле многолетних трав, обычный пар заменили сидеральным. для обеспечения бездефицитного баланса гумуса рассчитали норму внесения органических удобрений. Она составила 1637 т на весь севооборот или 1,7 т/га. Минеральные удобрения определили вносить в соответствии с потребностями культур севооборота. Таким образом, при повышенной обеспеченности почв фосфором и калием нам удалось создать положительный баланс гумуса.

Список литературы

Агрохимия / Под ред. Б.А. Ягодина. - М.:Колос, 2002.-584 с.

Ахтырцев Б.П. , Ахтырцев А.Б. Почвенный покров Среднерусского Черноземья. Воронеж : Издательство ВГУ, 1993 г.

Ахтырцев Б.П. , Сушков В.Д. Почвенный покров Липецкой области 1983 г

Издательство ВГУ

Буханисшова А.Н. Гумусное состояние и особенности распределения, журнал Почвоведение 2006 №9

Ефимов В.Н. Система удобрения / В.Н. Ефимов , И.Н. Донских, В.К. Царенко.-М.: Колос, 1984-208 с

Калинина А.А. Влияние системы применения удобрения на гумусное состояние чернозема выщелоченного, 2008

Методические указания для написания курсовой работы по спецкурсу «Агрохимические пути управлением плодородием почв» / Крутских Л.П. , Луценко Р.Н., 2009-19 с

Подколзин А.И. Современные приемы регулирования плодородия, журнал Агрохимический вестник, 2005 №6

Шишов Л.Л. Критерии и модели плодородия почв / Л.Л. Шишов, И.И. Карманов-М.: 1987-184 с

Щербаков А.П. Плодородие почв, круговорот и баланс питательных веществ-М.: Колос 1983-189 с