Контрольная работа по «Земледелие с основами почвоведения и агрохимии»

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермская государственная сельскохозяйственная академия

имени академика  Д. Н. Прянишникова» 
 
 
 

Кафедра общего земледелия и защиты растений  
 
 
 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине «Земледелие с основами почвоведения и агрохимии» 
 
 
 

Выполнил  студент I курса факультета заочного обучения специальности «Экономика и управление на предприятии АПК»

гр. 11б

Шифр  Э-06-71

Батуев  Мирослав Петрович 

Проверил:

ст. преподаватель Чесноков А.В. 
 
 
 
 
 
 

Пермь 2011 

Содержание

1. Выветривание горных пород. Типы выветривания, отличие понятий материнская порода и почва.
2. Реакция почвенного раствора. Пути изменения реакции почвенного раствора.
3. Виды органических удобрений и их значение в повышении урожайности с/х культур. Навоз, зеленое удобрение, птичий помет, сапропель.
4. Причины необходимости чередования культур агробиологического порядка.
5. Приемы основной и поверхностной обработки почвы. Приемы основной обработки почвы.
6. Список использованной литературы.
 

1.Выветривание горных пород. Типы выветривания, отличие понятий материнская порода и почва.

       Выветривание-это процесс разрушения и изменения горных пород, вышедших в поверхностные слои литосферы.

       Оно протекает под воздействием различных  факторов: солнечного тепла, кислорода, углекислого газа, осадков и живых  организмов. Выделяют три типа выветривания: физическое, химическое и биологическое.

       Физическое, или механическое, выветривание представляет собой процесс механического  дробления горных пород на обломки  различной величины и формы без изменения их первоначального химического состава. Основной фактор физического выветривания-резкие суточные и сезонные перепады температур в наружных слоях горной породы. В дневные часы солнечные лучи нагревают ее поверхностные слои, которые сильно расширяются, а внутренние слои из-за плохой теплопроводности остаются холодными. В результате в породе на определенной глубине между верхними нагретыми и нижними холодными слоями возникают напряжения приводящие к образованию, параллельно поверхности, трещин. В ночные часы наружные слои породы при охлаждении сжимаются. Внутренние, менее остывшие слои породы сильно давят на внешние и разрывают их, вызывая образование трещин в радиальном глубинном направлении; массивная порода разрушается, и от нее отслаиваются скорлуповидные отдельности. Такое разрушение породы, происходящее при резком колебании температуры, называют термическим выветриванием. Оно перестает проявляться лишь в обломках породы диаметром менее 0,01мм.

       В образовавшиеся при термическом  выветривании трещины попадает атмосферная  влага, которая углубляет и расширяет  их. Это связано с тем, что в  трещинах вода развивает сильное  давление как в результате капиллярных  сил (до 1500кг/см²), так и при ее замерзании (до 890 кг/см²).

       В ряде случаев в трещины с водой  попадают соли, которые при испарении  влаги кристаллизуются и также  оказывают давление на стенки породы.

       Из-за физического выветривания горная порода разрушается на обломки различной  величины, называемые рухляком.

       Рухляк  приобретает уже принципиально  новое качественное состояние, не свойственное исходной массивно-кристаллической  породе: рыхлость и пористость, а следовательно, и способность пропускать воздух и влагу. С этого момента порода в виде рухляка начинает подвергаться усиливающемуся действию ряда других агентов, вызывающих химическое выветривание. 

       Химическое  выветривание проявляется в разрушении горной породы с изменением химического состава и образованием новых минералов, отсутствующих в первичных породах.

       Главнейшие  факторы химического выветривания-вода, кислород и углекислый газ. Особенно велика роль воды, которая не только перемещается в рухляке, но и активно растворяет минералы и горные породы.

       При химическом выветривании между водой, несущей в себе растворенные вещества, и рухляковой породой происходит ряд химических реакций, приводящих к образованию новых минералов, стойких в термодинамических  условиях поверхности земной коры. Наиболее важными из этих реакций  являются: гидролиз, окисление, гидратация, восстановление.

       В результате реакций химического  выветривания разлагаются первичные  и возникают вторичные минералы, рухляк и его отдельности еще  более разрушаются и разрыхляются, увеличивается пористость породы, она  обогащается тонкими илистыми частицами, повышается подвижность многих веществ. Все это постепенно создает благоприятные условия для поселения на такой уже резко измененной рухляковой породе живых организмов.

       Биологическое выветривание - механическое разрушение и химическое изменение породы, осуществляемое под воздействием живых организмов и их выделений. Поселяющиеся на горной породе растения оказывают на нее прежде всего механическое действие. Их корни проникают по небольшим трещинам вглубь и, развивая высокое давление, способны разрушать даже прочные породы.

       Еще большее влияние на породу и рухляк оказывают выделения растений и  микроорганизмов. Кислород, углекислый газ, органические кислоты и не которые другие соединения, выделяющиеся ими в окружающую среду, усиливают процессы растворения и гидролиза даже устойчивых к химическому выветриванию пород минералов.

       В разрушении горных пород особенно велика роль выделений низших растений, в  частности лишайников, которые способны больше, чем другие организмы, извлекать  из них необходимые для питания  элементы. После отмирания лишайников питательные вещества концентрируются  в дневных слоях породы и создают  благоприятные условия для жизни  других растений.

При разложении отмерших организмов в почве образуются гумусовые кислоты. Они еще более  усиливают разложение первичной  породы и минералов. Кроме того, микроорганизмы и низшие растения обогащают верхние  слои горной породы органическим веществом  и минеральными элементами, которые  в породе находятся в весьма рассеянном состоянии.

       Таким образом, выветривание горных пород  представляет собой сложный и  разносторонний процесс, происходящий под воздействием физических, химических и биологических факторов.

       Отличие понятий материнская порода и  почва состоит в том, что материнская  порода - это продукт разрушения горных пород, образовавшийся в результате выветривания и видоизмененный процессами денудации и аккумуляции, на котором впоследствии формируются почвы, а почва - это рыхлый поверхностный горизонт суши земного шара, способный производить урожай растений. 

2.Реакция почвенного раствора.

  Пути изменения  реакции почвенного  раствора.

       Попав в почву, вода вступает во взаимодействие с различными соединениями, обогащается  поступающими из атмосферы веществами (O₂, СO₂, NH₃, и т.п.). Поэтому почвенная влага представляет собой сложный раствор, состав и концентрация которого зависят от многих условий. Эта влага получила название почвенного раствора. Он служит основным источником обеспечения растений водой и элементами минеральной пищи в доступной форме.

       Важнейшее свойство почвенного раствора -  его  реакция. Она зависит от содержания в растворе свободных ионов водорода (H⁺) и гидроксила (OH^-). Концентрация этих ионов обусловлена находящимися в растворе органическими и минеральными кислотами, основаниями, кислыми и основными солями, а также степенью диссоциации этих соединений.

       Диссоциации подвержены и молекулы дистиллированной воды, которая имеет нейтральную  реакцию. При комнатной температуре  распадается ничтожное количество ее молекул по уравнению:

H₂O↔H⁺+OH^-

       На  единицу объема воды образуется равное количество ионов H⁺ и OH^-. Если через квадратные скобки обозначить концентрацию вещества, выраженную в грамм-ионах на 1л раствора (г-ион/л), то при температуре 22^°С

[H⁺] ∙ [OH^-]=10^-14.

       Отсюда  следует, что всякое изменение [Н⁺] повлечет за собой соответствующее изменение [OH^-] и наоборот. Но так как в дистиллированной воде [H⁺]=[OH^-], то [H+]²=10^-14 или [H⁺]=10^-7 г-ион/л. Логарифмируя последнее уравнение, получим:

lg[H⁺]=-7, или –lg[H⁺]=7.

       Обозначив –lg[H⁺] символом pH, который называют водородным показателем, можем написать: -lg[H⁺]=pH=7. Следовательно, у дистиллированной воды pH=7. Поэтому водные растворы, у которых pH=7, называют нейтральными. По кислотности почвенного раствора, т.е. по величине рН, почвы подразделяют на:

а) сильнокислые – рН<4,0;

б) кислые – рН=4,0-5,5;

в) слабокислые  – рН=5,5-6,5;

г) нейтральные  – рН=6,5-7,0;

д) щелочные – рН=7,0-8,0;

е) сильнощелочные – рН>8,0.

       Чтобы привести реакцию почвенного раствора к интервалу от слабокислой до слабощелочной, применяют химическую мелиорацию почв. Кислые почвы периодически известкуют, а щелочные и прежде всего солонцы гипсуют. 
 

2.1.Известкование кислых почв.

       Известь (СаСО₃) подщелачивает почву. При внесении карбоната кальция в почву он вступает в реакцию с углекислотой, в результате образуется водорастворимый бикарбонат кальция:

СаСО₃+Н₂О+СО₂ = Са(НСО₃)₂.

Бикарбонат  кальция – гидролитически щелочная соль:

Са(НСО₃)₂+2Н₂О = Са(ОН)₂+2Н₂О+2СО₂;

Са(ОН)₂ → Са²⁺+2ОН^-.

       В почвенном растворе ионы кальция  взаимодействуют с почвенным поглощающим комплексом и замещают в нем ионы водорода:

[ППК]  + Са(ОН)₂ =[ ППК]  +2Н₂О.

       Следовательно, известкование устраняет как  актуальную, так и потенциальную  кислотность почвы. Вследствие коагуляции почвенных коллоидов при насыщении  их катионами кальция почва приобретает  прочную структуру, поэтому улучшается ее водно-воздушный режим.

2.2.Гипсование солонцов и солонцеватых почв.

       При внесении в почву гипса ион  кальция вытесняет из почвенного поглощающего комплекса ион натрия, вследствие чего почва переходит  в структурное состояние, улучшаются ее физические и биологические свойства. Взаимодействие почвы с гипсом (CaSO₄) протекает по схеме:

Na₂CO₃+CaSO₄=CaCO₃+Na₂SO₄;

[ППК]  +CaSO₄ = [ППК]Са+Na₂SO₄.

       Одновременно  с гипсованием почву промывают  водой для удаления из пахотного  слоя накопившегося сернокислого натрия.

       Если  в солонцах на небольшой глубине  залегает слой гипса, то гипсование почвы  сводится к перемешиванию CaSO₄ вверх и перемешиванию его с солонцовым горизонтом путем глубокой ярусной обработки почвы.  
 
 
 
 
 

3.Виды органических удобрений и их значение в повышении урожайности с/х культур. Навоз, зеленое удобрение, птичий помет, сапропель.

       Органические  удобрения производятся в хозяйстве  или в непосредственной близости от него и поэтому называются местными. Питательная ценность их достаточно высока. Помимо обеспечения растений азотом, фосфором, калием, микроэлементами, органические удобрения, особенно навоз, оказывают многостороннее действие на важные свойства почвы, например улучшают ее водно-физические свойства, повышают биологическую активность, снижают кислотность.

       Систематическое унавоживание почвы значительно улучшает и условия воздушного питания растений. Доказано, что при внесении в почву 30-40 т навоза на 1 га в атмосферу приземного слоя выделяется ежедневно 100-200 кг углекислого газа. Для получения же 20-25 ц зерна с 1 га растения каждый день требуют 100 кг, а овощные при урожае 40-50 т с 1 га  - 200-300 кг СО₂.

       Органические  удобрения служат источником питания  и энергетическим материалом для  почвенных микроорганизмов. Кроме  того, некоторые из этих удобрений (навоз, фекалий, компосты) сами содержат огромное количество микробов.

       К органическим удобрениям относят навоз, навозная жижа, торф, птичий помет, компосты.

3.1.Навоз.

       Состав  подстилочного навоза. Животные выделяют с экскрементами почти все количество калия, потребленного с кормами, большую часть азота и фосфора. В этой связи состав навоза в значительной мере зависит от качества скармливаемых кормов. Кроме того, в образовании навоза участвует подстилка (солома, торф и т.п.), которая поглощает мочу животных и уменьшает, следовательно, потери из навоза калия и аммиака.

       Химический  состав твердых выделений животных различен. Если твердые выделения  лошадей и овец более концентрированы, то крупного рогатого скота и особенно свиней содержат значительно меньше органического вещества и основных элементов питания растений. Состав навоза, помимо вида животного, в значительной степени зависит от типа содержания скота, количества и качества применяемой подстилки. В конечном счете все названные условия находят отражение в составе навоза.

       Средний состав навоза обычно характеризуют  следующим показателями: содержание Н₂О-75%, N-0,5%, Р₂О₅-0,2%, К₂О-0,6%, т.е. с 1 т навоза в почву вносится 5 кг азота, 2 кг фосфора и 6 кг калия.

       Хранение  навоза. Состав навоза значительно изменяется в зависимости от длительности и способа его хранения в хозяйстве. Эти изменения в основном связаны с разложением микроорганизмами твердых и жидких частей навоза до более простых минеральных соединений (воды, аммиака, углекислого газа). Но в штабеле навоза идут и процессы синтеза сложных органических веществ типа перегнойных кислот. Большое влияние на разложение навоза оказывает степень его аэрации. В условиях свободного доступа воздуха азотсодержащие соединения быстро минерализуются до аммиака, который улетучивается в атмосферу. При анаэробном разложении навоза общие потери аммиака значительно меньше. При рыхлом хранении навоза органического вещества и азота теряется 30-50% и более от исходного содержания.

       Все виды хранения можно разделить на два типа: хранение под скотом и  в специальных навозохранилищах.

       Хранение  под скотом применяется при беспривязном его содержании. В скотный двор или на стойбище толстым слоем (30-50 см) укладывают подстилку (солома-резка, торф и т.п.), утрамбовывают ее, сверху покрывают тонким слоем верхового  торфа или соломенной резки. Периодически пот мере надобности это слой освежают. При таком способе накопления и хранения навоза твердые и жидкие экскременты полностью перемешиваются с подстилкой, причем потери органического  вещества и элементов питания  из-за анаэробных условий незначительны.

       Навоз в навозохранилищах можно хранить  тремя способами. Первый способ –  плотное хранение: свежий навоз ежедневно  вывозят в хранилище, укладывают в штабель и немедленно уплотняют.  Сверху штабель плотно укрывают слоем  земли. Навоз при плотном хранении разлагается в анаэробных условиях, и потери его происходят только за счет минимально необходимых превращений органического вещества. При таком способе хранения отмечается гибель семян сорняков и возбудителей болезней. Температура навоза не понимается выше 20-30⁰С, все поры в штабеле заполнены водой и углекислым газом, а это препятствует улетучиванию аммиака в атмосферу. Потери азота при плотном хранении не более 10-11%.

       При рыхло-плотном хранении навоз укладывают слоями без уплотнения (малосоломистый навоз) или несколько уплотняют (сильносоломистый навоз). Если  температура в штабеле поднимается выше 60⁰С (на 3-5 день), то его дополнительно сильно утрамбовывают. В первой стадии хранения навоза (до уплотнения) в штабеле протекает интенсивно аэробный процесс с участием термофильных бактерий: теряется значительная часть органического вещества и азота. Во второй стадии хранения (после уплотнения) температура в навозе снижается до 30-35⁰С, и он в дальнейшем разлагается в анаэробных условиях. Спустя 1,5-2 месяца после закладки штабеля получают полуперепревший навоз; потери органического вещества из него составляют около 25%, азота – около 15%. Большая часть семян сорняков и болезнетворные начала утрачивают жизнеспособность.

       При рыхлом способе хранения навоз укладывают в навозохранилище без уплотнения. В результате навоз разлагается в аэробных условиях. Температура внутри штабеля превышает 60-70⁰С, навоз «горит». В конце хранения получают перегной, масса которого не превышает 25% массы заложенного на хранение свежего навоза. Вследствие рыхлого способа хранения навоза происходит большая потеря органического вещества и азота.

Потери  азота, фосфора и калия при  хранении навоза уменьшаются при  плотном его складировании в  навозохранилище, правильном устройстве навозохранилищ, а также применении достаточного количества хорошей подстилки (торф, резка соломы). Уменьшить потери питательных веществ из навоза, а  иногда и повысить его питательную  ценность можно также следующими приемами: добавлением к навозу фосфоритных  удобрений, особенно фосфоритной муки, компостированием его с торфом и другими материалами.

       Использование питательных веществ  навоза. Поскольку навоз минерализуется беспрерывно в течение всего вегетационного периода, то лучше всего питательные вещества навоза используются культурами с растянутым во времени поглощением элементов питания: картофелем, сахарной свеклой, различными видами овощей. При разложении навоза концентрация почвенного раствора незначительно изменяется. Вот почему огурцы, кукуруза и другие культуры, не выдерживающие высокой концентрации почвенного раствора, очень хорошо растут и развиваются на фоне навоза.

       Навоз преимущественно калийно-азотное  удобрение. Калий его используется почти так же, как и минеральных  удобрений (50-60%).

       Техника применения навоза. Это удобрение вносят прежде всего под ценные пропашные культуры, способные более полно использовать содержащиеся в нем питательные вещества.

       Навоз следует заделывать на достаточную  глубину, которая зависит от качества навоза, механического состава почвы, сухости климата, характера возделываемой  культуры. Соломистый навоз запахивают глубже, то же относится к легкой почве и к сухим условиям местообитания. Под пропашные культуры навоз  заделывают глубже, чем под зерновые. Нормы его зависят от конкретных условий и целей и колеблются от 50-60 т до 5-10 т на 1 га.

Бесподстилочный навоз.

       На  животноводческих комплексах и крупных  фермах промышленного типа внедрена технология бесподстилочного содержания животных. Получаемый при этом бесподстилочный навоз представляет собой смесь твердых и жидких выделений животных и обладает важным технологическим свойством – текучестью.

       Бесподстилочный навоз – ценное удобрение с очень благоприятным сочетанием органических и минеральных веществ.

       Бесподстилочный навоз – быстродействующее органическое удобрение. Как источник азота он превосходит подстилочный навоз, поскольку содержание в нем минеральных форм азота значительно выше. Фосфор бесподстилочного навоза представлен в основном органическими формами: фосфатидами и нуклеопротеидами. Эти соединения в почве постепенно минерализуются, закрепляясь в виде фосфатов железа, аммония и кальция, легко доступных растениям. Фосфор бесподстилочного навоза усваивается растениями значительно лучше, чем фосфор минеральных удобрений.

       Таким образом, бесподстилочный навоз как жидкое, быстродействующее удобрение является наиболее интенсивной формой местных удобрений, особенно при применении его на культурных лугах и пастбищах.

3.2.Зеленое удобрение.

       Зеленое удобрение оказывает многостороннее действие на плодородие почвы. Бобовые сидераты вовлекают в круговорот вещества дополнительные количества азота, поглощенные из атмосферы клубеньковыми бактериями. Кроме того, люпины способны произрастать на исключительно малоплодородных песчаных почвах. Окультуривание таких почв через сидерацию – эффективный и дешевый метод. Велико значение зеленого удобрения и при недостатке в хозяйстве навоза.

       При систематической сидерации отмечается улучшение физических свойств почвы, снижаются ее кислотность, подвижность  алюминия, увеличивается емкость  поглощения. Бобовая  масса вызывает резкое повышение биологической  активности почвы, сопровождающееся выделением в приземный слой атмосферы большого количества СО₂, потребляемого в процессе фотосинтеза. Создаются благоприятные условия почвенного питания растений, прежде всего в отношении азота. Вместе с тем необходимо достаточное внесение в почву фосфорно-калийных удобрений, так как сидераты, особенно бобовые, интенсивно потребляют фосфор и калий из почвы.

       Сидеральные растения как в качестве основных (в затянутом пару), так и промежуточных культур. Сидеральные культуры можно возделывать в чистом виде (люпин, сераделла и др.) или в смеси с разными растениями.

3.3.Птичий  помет.

       Птичий  помет очень ценное удобрение, что видно из среднего состава куриного помета (в % на сырое вещество). Помет можно сушить и молоть. Питательных веществ в высушенном помете примерно в 2 раза больше, чем в сыром. В среднем за год получается помета от одной курицы 5-6 кг, утки 8-9, гуся 10-11 кг. От каждой тысячи кур хозяйство может иметь 5 т сырого помета, в котором содержится 75 кг N, 90 кг Р₂О₅, 45 кг К₂О, 150 кг CaO + MgO. Азот в свежем птичьем помете находится в устойчивой форме. При длительном хранении влажного помета азот из него может легко улетучиваться. Теряется он и при промораживании птичьего помета. Птичий помет - легкоусвояемое удобрение. На гектар его вносят 2 -  3 т, а при подкормке озимых - только 8-10 ц. При содержании птицы на торфяной подстилке птичий навоз используют в количестве до 10 т на 1 га. Его можно вносить также в борозды, гнезда при посадке картофеля, кукурузы, рассады овощных культур.

3.4. Сапропель

       Сформированный  природными физико-химическими процессами, происходящими в водоеме на протяжении десятков тысяч лет, состав сапропелей определяет его качественную и агрономическую оценку, как сырья, используемого  человечеством в качестве удобрений, мелиорантов (рекультивантов), почвообразователей.

       Сапропель состоит из минеральной и органической частей. В зависимости от состава  этих частей сапропели подразделяют на несколько видов: гранулированный  и сыпучий сапропель - кремнеземистые - известковистые смешанного типа. В зависимости от содержания в сапропелях органического вещества они делятся на: органические (зольность до 30%), органо-минеральные (зольность 30-50%), минерально-органические (зольность 50-70%), минерализованные (зольность 70-85%).

       Сапропели имеют различный химический состав и широко используются как сырье  для получения экологически чистых удобрений различного назначения. Такие  удобрения содержат комплекс органических и минеральных веществ, соединения азота, фосфора, калия, серы, меди, бора, молибдена и других микроэлементов. В составе органической части  сапропелей имеются биологически активные вещества — гуминовые кислоты, витамины. По сравнению с торфом и торфонавозными компостами, органическая масса сапропелевого удобрения отличается более высоким содержанием гидролизируемых веществ, таких, как аминокислоты, углеводы широкого спектра, гемицеллюлоза и азотосодержащие соединения.

         В результате внесения сапропелевого  удобрения в почву, улучшается  ее механическая структура, влажность  и аэрация. Удобрения из сапропеля  способствуют мобилизации почвенного  состава, приводит к самоочищению  земельных угодий и пахотных  почв от болезнетворных растений, грибков и вредных микроорганизмов.

       Наибольшая  урожайность зерновых получена при  внесении сапропеля в норме 120-145 т/га и равна 28,2 ц/га при урожайности  на варианте без удобрений 19,0 ц/га. Внесение сапропеля в пахотный слой дает повышение  урожайности картофеля. Таким образом, сапропель как удобрение эффективно применяется в количестве 30-40 т/га под зерновые культуры и 50-100 т/га под пропашные и овощные. Способы заделки сапропеля также значительно влияют на агрохимические показатели почвы в пахотном горизонте. При поверхностной заделке внесения сапропелевого удобрения отмечается возрастание содержания гумуса с 3,2% до 5,0%.