Почвенно экологические условия выращивания сахарной свеклы в рязанской области

Введение

Цель работы: почвенно-экологические  условия выращивания сахарной свеклы на территории Рязанской области  Ухоловского района.

В своей курсовой работе я хочу подробно изучить строение, состав и свойства почв Ухоловского  района Рязанской области, используемых для выращивания сахарной свеклы.

Рязанская область сегодня  – это регион с развитым сельским хозяйством. Удельный вес агропромышленного комплекса в валовом региональном продукте составляет около 20 процентов. В отрасли занято около 30 тыс. человек, работает 400 сельхозпредприятий различных форм собственности, 2414 крестьянских (фермерских) хозяйств, около 300 предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности. В ходе уборочной кампании 2009 года собрано более полутора миллионов тонн зерна. По урожайности свеклы регион занимает первое, а картофеля – четвертое место в Центральном федеральном округе. Такие результаты были бы невозможны без комплексной поддержки со стороны государства и региональных властей, считает губернатор Рязанской области Олег Ковалев.

Сахарная свекла, будучи разновидностью обыкновенной корнеплодной свеклы, считается высокопродуктивным культурным растением, корни которого содержат большое количество сахарозы. Эта культура является технической  и выращивается в основном для  сахарного производства, реже – для корма животных.

1. Природные условия почвообразования

1.1 Климат

Ухоловский район – административная единица на юге Рязанской области России. Административный центр – поселок городского типа Ухолово.

Климат Рязанской  области, расположенной в умеренном климатическом поясе, умеренно-континентальный с теплым летом и умеренно-холодной зимой. Региональные климатические условия определяются величиной солнечной радиации, особенностями циркуляции воздушных масс, характером подстилающей поверхности, а на отдельных участках и хозяйственной деятельностью человека.

Как и везде в умеренном  поясе, на территории области четко  выражены сезоны года.

За начало и конец зимы обычно принимают устойчивый переход  средне – суточных температур через 0°С или -5°С. В первом случае продолжительность зимнего периода почти совпадает со временем существования снежного покрова, однако в начало и конец этого периода включают дни с переходом температур через О°С, что более характерно для осени и весны. Во втором случае – это период с устойчивыми морозами. Он примерно на 30 дней короче, чем первый.

Средняя температура самого холодного  месяца – января – понижается с запада на восток от -10,5°С. Январские изотермы, как и на Русской равнине в целом, вытянуты в меридиональном направлении. Это связано с тем, что при отрицательном радиационном балансе зимой тепло на Русскую равнину выносится с Атлантики. Характерно, что в юго-западной, наиболее приподнятой части области средние январские температуры относительно понижены, до -11°С -11,2°С. Эффект понижения температуры связан с высотой. В среднем температура с высотой снижается на 0,6°С на каждые 100 м. Средняя температура самого теплого месяца – июля – повышается с северо-запада па юго-восток от +18,5°С до +19,5°С. На большей части области она составляет +19,0°С – +19,2°С.

Среднегодовая температура воздуха  положительная. Продолжительность  безморозного периода в среднем  составляет от 134 дней в северной части  области до 150 дней в южной. На отдельных  участках в зависимости от местных  условий могут быть отклонения от характерных средних величин.

Из-за положения Русской равнины  в умеренном поясе для территории области характерен общий перенос  воздушных масс с запада на восток. Вместе с тем в центр Русской  равнины поступает не только морской  умеренный воздух (МУВ) с Атлантики, но и морской арктический воздух (МАВ) с Баренцева моря и тропический  воздух со Средиземного моря и Средней  Азии. Направление ветра в приземном  слое меняется в широких пределах, что связано с сезонным изменением положения областей с высоким  и низким давлением и перемещением циклонов и антициклонов.

Зимой, когда над Баренцевым морем  давление относительно пониженное, а  на юге Русской равнины – повышенное, на территории Рязанской области преобладают ветры южных румбов (48% от числа наблюдений без учета штилей). Довольно характерны западные и северо-западные ветры (24%).

Летом, в связи с убылью массы  воздуха над континентом, в западном секторе Арктики давление выше, чем  над Русской равниной. Поступление  относительно более холодного воздуха  с Атлантики и из Арктики приводит к охлаждению поверхности. Поступление  МАВ происходит в тыловых частях циклонов и сопровождается ростом атмосферного давления и прекращением осадков. МАВ  быстро прогревается и трансформируется в континентальный умеренный  воздух (КУВ). При относительно более  редком поступлении тропического воздуха  с юго-востока Русской равнины  происходит значительное повышение температуры до +30°С и выше и понижение относительной влажности воздуха до 30% и ниже.

Основная часть влаги в воздушных  массах, приходящих в Рязанскую область, – адвективная, меньшая (около 10%) – результат испарения с поверхности. Основной поставщик влаги – МУВ, поступающий с Атлантики. Около 70% осадков выпадает в теплый период – с апреля по октябрь, причем больше всего к северу от долины Оки.

Зимой на всей территории области  формируется снежный покров. Среднее  количество осадков за холодный период (с ноября по апрель) колеблется от 120 до 160 мм. Устойчивый снежный покров образуется в конце ноября и держится до конца марта, иногда до второй декады апреля, т.е. от 145 дней на севере до 136 дней на юге. Мощность его к концу зимы достигает 0,3 -0,5 м.

Годовая сумма осадков па территории области составляет от 600 мм в северной части и на возвышенном юго-западе до 500 мм и менее на юге. В Рязани в среднем за год выпадает 500 мм осадков. В отдельные годы их может быть больше или меньше. Осадки являются необходимым условием увлажнения поверхности. Однако степень увлажнения определяется не только их количеством, но и соотношением суммы осадков и испаряемости. При превышении осадков над испаряемостью увлажнение избыточное, при обратном соотношении – недостаточное. Северная часть нашей области, расположенная на левобережье Оки и на правобережье Мокши, характеризуется избыточным увлажнением. К югу от Рязани (примерно южнее 54°30′ с.ш.) увлажнение становится недостаточным. Исключение составляет юго-западная возвышенная часть области, где коэффициент увлажнения равен примерно 1.

В Рязанской области, как и везде  в умеренном поясе, вегетация  наиболее активно идет при суточных температурах выше +10°С. Максимума фотосинтез достигает при температуре +20°С – +25°С. Продолжительность периода активной вегетации в области увеличивается с севера на юг от 134 до 145 – 147 дней. На севере переход среднесуточных температур через +10°С весной происходит к концу первой декады мая, осенью – к концу второй декады сентября, на юге соответственно 2 – 5 мая и 25 – 28 сентября. Сумма среднесуточных температур выше +10°С (сумма «активных» температур) увеличивается с севера на юг области от 21,55°С (Тума) до 23,55°С (Ряжск). В юго-западной возвышенной части области сумма активных температур относительно понижена (Павелец -21,65°С).

Таблица 1. Потребность некоторых сельскохозяйственных культур в тепле

1.2 Рельеф и почвообразующие породы

Ухоловский  район расположен на юге Рязанской области, в 123 километрах от города Рязани. С запада граничит с Ряжским районом Рязанской области, с юга – с Новодеревенским районом Рязанской области и Тамбовской областью, с востока – с Сараевским, с севера – с Кораблинским и Сапожковским районами Рязанской области. Протяженность территории с севера на юг – 51 км, с запада на восток – 29 км. Включает 5 муниципальных образований – 1 городское и 4 сельских поселения.

В северной части – Мещёрская низменность (120–125 м), рассечённая вдоль границы с Владимирской областью Касимовской моренной грядой (130–136 м), в Касимовском районе гряда заканчивается на тектоническом Окско-Цнинском валу (высшая точка 171 м), протянувшемся через всю восточную часть области в меридиональном направлении, на юго-западе – до Среднерусской возвышенности (высота до 236 м). Самая низкая высотная отметка находится на берегу Оки у границы с Владимирской областью – 76 метров.

В целом, территория Ухоловского района представляет пологоволнистую равнину. От мелких балок и ложбинок, как  правило, отходят их продолжения  в виде не глубоких промоин, которые  имеют, в основном, слабую смытость. Это объясняется значительной мощностью  гумусового горизонта и пологостью склонов.

1.3. Поверхностные  и грунтовые воды

Подземные воды находятся  в верхней части земной коры в  жидком и парообразном состоянии, где  они частично или полностью заполняют  поры в рыхлых и связанных горных породах, а также трещины в  скальных осадочных породах. Залегающие ниже юрские глины (там, где они не размыты) образуют первый от поверхности  региональный водоупорный слой. Каменноугольные  отложения представлены чередованием пластов водопроницаемых трещиноватых известняков и практически непропускающих воду плотных пластов кремнистых известняков, доломитов, мергелей и  глин. Чередование водопроницаемых  и водонепроницаемых пластов  характерно и для нижележащих  девонских, преимущественно карбонатных, толщ. Часть пор в толще водопроницаемых  четвертичных отложений занята капельножидкой водой, часть – воздухом, содержащим водяной пар. Это так называемая зона аэрации. В ней происходит просачивание (инфильтрация) воды с поверхности. Часть этой воды потребляется растениями, часть связывается глинистыми минералами, часть просачивается вниз и на некоторой глубине полностью заполняет все поры. Таким образом, над региональным водоупором образуется первый от поверхности, постоянно существующий, водоносный горизонт грунтовых вод. Уровень грунтовых вод меняется в течение года; при обильной инфильтрации с поверхности он повышается, в засушливые периоды летом и при отсутствии инфильтрации зимой понижается. Глубина залегания грунтовых вод увеличивается с севера на юг. Именно в районе она приблизительно равна 9 – 20 мм.

Грунтовые воды пресные (минерализация 0,2 – 0,5 г/л), холодные (температура их примерно соответствует среднегодовой  температуре воздуха в приземном  слое). В пределах междуречий они  стекают (фильтруются) в направлении  долин и балок, в днищах которых  происходит их «разгрузка» – высачивание на поверхность. Зимой, во время ледостава, грунтовые воды являются основным источником питания рек.

1.4 Растительность и ведущие сельскохозяйственные  культуры

Ухоловский район расположен в подтаёжной (левобережье Оки) и лесостепной (правобережье Оки) зонах. Луговая растительность представлена разно-травно-злаково-бобовой смесью: полевица, пырей, осот, ромашка, вьюнок, марь белая, овсюг, скрепица, горец, пастушья сумка.

Основные сорняки – осот полевой, лопух паутинистый, бодяк полевой, ястребинка волосистая, клевер луговой, лебеда садовая, тимофеевка луговая и пырей ползучий. Из дикорастущих лекарственных растений широко распространены: одуванчик обыкновенный, ромашка аптечная, тысячелистник обыкновенный, крапива двудомная, подорожник большой.

На северных окраинах лесостепи  в пределах Рязанской области  травянистая растительность в прошлом  была представлена в основном остепненными лугами, где преобладали виды разнотравья  и бобовых; ковыли или отсутствовали, или их участие было весьма незначительно. Из злаков типичны мятлик узколистный (Poa angustifolia), кострец береговой (Bromopsis riparia), вейник наземный (Calamagrostis epigeios), полевица виноградниковая (Agrostis vinealis) и другие корневищные и рыхлодерновинные виды.

2. Почвенный покров

2.1 Почвенно-географическое  районирование региона (области)

Ухоловский муниципальный  район – административная единица на юге Рязанской области России. Площадь составляет 956 км².

Муниципальное образование – Ухоловский муниципальный район расположен на территории Рязанской области  в 123 километрах от города Рязани. Центром  муниципального образования является р.п. Ухолово.

Рязанская область расположена  в трех природных зонах. Это является причиной разнообразия почв.

Основные почвы сельскохозяйственных угодий области:

• черноземы выщелоченные и оподзоленные – 855 тыс. га;
• серые лесные – 770 тыс. га;
• дерново-подзолистые – 372 тыс. га; аллювиальные – 360 тыс. га.

2.2 Систематика почв

На территории хозяйства  выделяют оподзоленный чернозем тяжелый  по механическому составу.

Такие почвы сформировались под широколиственными травянистыми лесами, которые к настоящему времени  в большинстве вырублены. Сохранились  лишь отдельные лесные массивы. Рельеф территории отличается чередованием сильнорасчлененных возвышенностей, где хорошо развиты  эрозионные процессы, и низменных  равнин. Почвообразующие породы представлены преимущественно лёссами, лёссовидными суглинками и покровными тяжелыми суглинками.

Профиль имеет следующее  морфологическое строение:

А – гумусовый горизонт мощностью 30–70 см, иногда до 120 см, серый или темно-серый, комковато-зернистый пороховато-зернистой структуры (при распашке структура становится комковатой или глыбисто-комковатой), переход постепенный;

А’’ – переходный гумусовый  горизонт, темно-серый с седоватым  оттенком, зернистой, книзу ореховатой структуры, по граням структурных отдельностей мучнистая белесоватая присыпка, наибольшее количество которой обнаруживается у нижней границы гумусового горизонта;

А’’B – переходный горизонт бурого цвета с многочисленными потеками гумуса, ореховатой и тонко-призматической структуры, по граням структурный отдельностей белесоватая присыпка;

В-бескарбонатный переходный горизонт мощностью до 70 см, бурого цвета с темными пятнами и потеками гумуса, ореховато-призматической структуры, по граням структурных отдельностей коричневые пленочки; горизонт имеет несколько более плотное сложение и более тяжелый механический состав, чем вышележащие горизонты; встречаются кротовины;

(В) – карбонатный горизонт, начинается с глубины 100–125 см и глубже, пылевато-бурый, призматической структуры, содержит многочисленные жилки и твердые карбонатные конкреции – журавчики.

2.3 Гранулометрический  состав почв

Гранулометрический состав черноземов оподзоленных на лесах отличается своеобразием, заключается преобладанием  крупнопылеватой фракции, на долю которой  приходится более половины всей почвенной  массы. В то же время в них практически  отсутствует фракция размером 1–0,25 мм. В соответствии с классификацией Н.А. Качинского (1958) эти черноземы относятся к среднесуглинистым иловато-крупнопылеватым. Фракции механических элементов распределены по вертикальному профилю равномерно. Среди них на долю крупной пыли приходится 54–57%, ила – 20–24%.

Таблица 2. Гранулометрический состав почвы

2.4 Минералогический и химический  состав почв

В состав почв входят почти  все элементы периодической системы  Менделеева. Однако подавляющее их большинство встречается в почвах в очень малых количествах, поэтому  в практике приходится иметь дело всего с 15 элементами. К ним принадлежат  прежде всего четыре элемента органогена, т.е. С, N, О и Н, как входящие в состав органических веществ, затем из неметаллов S, Р, Si и С1, а из металлов Na, К, Са, Mg, AI, Fe и Мn.

Перечисленные 15 элементов, составляя основу химического  состава литосферы в целом, в то же время входят в зольную часть растительных и животных остатков, которая, в свою очередь, образуется за счет элементов, рассеянных в массе почвы. Количественное содержание в почве этих элементов различно: на первое место надо поставить О и Si, на второе – А1 и Fe, на третье – Са и Mg, а затем – К и все остальные.

Нормальный рост растений обусловлен содержанием в  почве доступных форм зольных  элементов и азота. Обычно растения усваивают из почвы N, Р, К, S, Са, Mg, Fe, Na, Si в достаточно больших количествах и эти элементы называются макроэлементами, а В, Mn, Mo, Сu, Zn, Со, F используются в ничтожных количествах и называются микроэлементами. К важнейшим из них относятся элементы, без которых невозможно образование белков, – N, Р, S, Fe, Mg; такие элементы, как К, Сu, Mg, Na, оказывают огромное влияние на регуляцию работы клеток и формирование различных тканей растений.

Элементы питания, содержащиеся в почвах, находятся в различных минеральных и органических соединениях, и запасы их обычно значительно превышают ежегодную потребность. Однако большая часть их находится в форме, не доступной для растений: азот – в органическом веществе, фосфор – в фосфатах, железо, алюминий, кальций, калий – в поглощенном состоянии, кальций и магний – в форме карбонатов, т.е. в не растворимой в воде форме. Процесс усвоения растениями элементов питания происходит благодаря обменному поглощению. Формы соединений и биологическое значение химических элементов различны. Элементы входят в состав почв в форме различных химических соединений, характеризующих тип почвы, и имеют разное биологическое значение.

Кремний входит в состав силикатов, т.е. солей кремниевых, алюмокремниевых и феррокремниевых кислот, а также встречается в виде кремнезема, как кристаллического (кварц), так и аморфного. Биологическое значение кремния не выяснено, но он всегда содержится в золе растений (в особенности камыша и тростника) и, по-видимому, необходим для образования клеток и тканей более твердых частей организмов.

Алюминий входит в состав алюмосиликатов, глинозема и гидратов глинозема. Биологического значения он не имеет.

Железо входит в состав ферросиликатов и других солей, как окисных, так  и закисных, а также в состав гидратов железа. Биологическое значение его велико: с ним связано образование  хлорофилла в зеленых растениях.

Кальций встречается преимущественно  в виде солей разных кислот, чаще всего угольной. Он очень важен  для растений, так как входит в  состав стеблей, и обычно находится  в растительных клетках в виде кристаллов щавелевокислого кальция.

Магний, как и кальций, встречается  в виде аналогичных соединений. Он важен для растений, так как  входит в состав хлорофилла.

Натрий и калий входят в состав солей различных кислот, причем натрий биологического значения не имеет, тогда  как калий является одним из основных элементов питания растений и, в  частности, играет большую роль в  крахмалообразовании.

Фосфор входит в состав почвы  в виде фосфатов и в виде различных  органических соединений. Он содержится в ядре растительных клеток. Известно, что недостаток в почве фосфора  отражается на качестве зерна. Он является одним из основных питательных элементов  и необходим для развития растений так же, как и азот.

Азот – исключительно важный для питания растений, элемент – органоген, входящий в состав молекулы белков основы растительной и животной клетки, Встречается в почве в форме различных органических соединений, аммиачных солей и солей азотной и азотистой кислот.

Сера также входит в состав молекулы белков. В почвах встречается в  форме сульфатов, сернистых солей, сероводорода и различных органических соединений.

Водород важен для растений как  органоген. Входит в состав воды, гидратов, разнообразных свободных кислот и их кислых солей.

Хлор биологического значения не имеет. В почве встречается в виде хлористых солей.

Углерод входит в состав растительных остатков и составляет в среднем 45% их массы. Как основа всех органических соединений он имеет исключительно большое значение. Встречается в почве также и в форме минеральных соединений углекислого газа и солей угольной кислоты.

Марганец, как предполагают, играет роль катализатора. Определенное биологическое  значение имеют также и многие другие химические элементы, встречающиеся  в почвах в очень малых количествах (например, медь, цинк, фтор, бор и  другие), так называемые микроэлементы. Некоторые из них используются в  качестве минеральных удобрений. Однако наибольшее значение для питания  растений имеют соли калия, кальция, магния, железа и кислот – азотной, фосфорной, серной и угольной.

2.5 Гумусовое  состояние почв

Для характеристики плодородия почвы наибольшее значение имеет содержание гумуса, азота, фосфора и калия. Определение содержания в почве тех или других химических элементов и форм их соединений является задачей химического анализа почв.

Содержание гумуса в верхнем  горизонте почв разного типа колеблется в широких пределах, но для каждого  типа и подтипа почвы оно является достаточно устойчивым и поэтому  характерным показателем. Для остальных  элементов, наряду с их валовым содержанием (которое свидетельствует о той  или иной степени плодородия почвы), необходимо знать содержание их форм растениями.

Валовое содержание в почвах азота  и фосфора (в верхнем горизонте) обычно выражается в десятых долях  процента, калия содержится до двух и более процентов. Содержание же их усвояемых форм не превышает тысячных долей процента и его принято выражать в миллиграммах на 100 г. почвы.

Таблица 3. Гумусовое состояние почвы

Эти почвы пережили степную и  лесную стадии развития. Об этом свидетельствуют, с одной стороны, частые кротовины, глубокая гумусированность профиля, довольно высокое, почти как в черноземах типичных, содержание гумуса, в составе  которого также преобладают гуминовые  кислоты (Сгк: СфК>1), связанные с кальцием, а с другой, – глубокая выщелоченность, кислотность, пониженная насыщенность основаниями, отчетливая, хотя и слабая, дифференциация профиля по элювиально-иллювиальному типу. Их образование возможно под широколиственными лесами паркового типа с густым травостоем. 
Неоднородность климатических условий и почвообразующих пород обусловило формирование различных как по морфологическим признакам, так и по уровню плодородия оподзоленных черноземов. Они разделяются на три группы: буроземовидные, влажные и обычные.

2.6 Физико-химические и агрохимические свойства почв

Использование черноземов в  сельскохозяйственном производстве ставит проблему об экологической безопасности одного из важнейших природных ресурсов – почвы. Антропогенные изменения  агрогенетический характеристик черноземов в процессе сельскохозяйственного производства носят противоречивый характер и в ряде случаев определяют отрицательные последствия. Широко известны такие формы деградации почв как эрозия, подкисление, разрушение структуры и т.д., что резко снижает ценность почвы как среды обитания. В итоге, падение почвенного плодородия и разрушение почвы как природного тела. Особенно это касается черноземов – эталона плодородной почвы. Занимая около 9% площади нашей страны, черноземы составляют 60% пашни, на которых производится 80% товарного зерна. Поэтому исследование воздействия сельскохозяйственного производства на трансформацию важнейших агрогенетических свойств черноземов является весьма актуальным и имеет большое производственное значение.

В условиях лесостепи Среднерусской  возвышенности наиболее распространенными  почвами являются черноземы оподзоленные и выщелоченные, которые при длительном сельскохозяйственном использовании  существенно изменяют морфологические, химические, физико-химические, физические и другие свойства. В морфологическом  отношении это отразилось на снижении глубины залегания карбонатов в  черноземе оподзоленном в пределах 40 см, в черноземе выщелоченном – около 10 см. Данный процесс сопровождается также снижением содержания .

2.7 Физические  и водно-физические свойства почвы

Водно-физическим свойствам  почвы называют совокупность свойств, определяющих поведение грунтовой  воды в его толще. Наиболее важными  водными свойствами являются: водоудерживающая способность почвы, ее влагоемкость, водоподъемная способность, потенциал  почвенной воды, водопроницаемость.

Водоудерживающая  способность – это способность почвы удерживать воду, которая содержится в нем, от стекания под действием силы тяжести; количественной характеристикой водоудерживающей способности является влагоемкость.

К общим физическим свойствам  относятся плотность почвы, плотность  твердой фазы и пористость.

Плотность твердой фазы почвы – отношение массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при 4°С.

Ее величина определяется соотношением в почве компонентов  органических и минеральных частей почвы. Для органических веществ (сухой  опад растений, торф, гумус) плотность  твердой фазы колеблется от 0,2–0,5 до 1,0–1,4, а для минеральных соединений – от 2,1–2,5 до 4,0 – 5,18 г./см³. Для минеральных горизонтов большинства почв плотность твердой фазы колеблется от 2,4 до 2,65 г./см³, для торфяных горизонтов – от 1,4 до 1,8 г/см³.