Сравнительная оценка влияния различных доз азотных удобрений на урожай и качество салата

Министерство  сельского хозяйства Российской Федерации  

Департамент научно-технической политики и образования

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования  

Нижегородская государственная  сельскохозяйственная академия 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по методам  экологических исследований

на тему:

«Сравнительная  оценка влияния различных  доз азотных удобрений  на урожай и качество салата» 
 
 
 
 

      Выполнила:

студентка 4 курса, 32 группы

факультета  почвоведения, агрохимии и агроэкологии

Малафеева Я.О.

Проверила:

доцент  Тюрникова Е.Г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Нижний  Новгород, 

2010 год

      Содержание:

      Введение……………………………………………………………………….4

1. Агроэкологический  мониторинг сельскохозяйственных  угодий………...…6

  • 1.1.  Цели  и задачи агроэкологического  мониторинга…………………...…6

  • 1.2.  Методика  проведения агроэкологического  мониторинга…………..…8

  • 1.3.  Характеристика  объекта исследования………………………………..11

      •   1.3.1.  Климатические условия…………………………………….…11

               1.3.2.   Топографические условия……………………………………….12

        1.3.3.   Почвенные условия………………………………………………13

           1.3.4.  Тип землепользования …………………………………..……15

           1.3.5. Потенциальные источники загрязнения…………………..…15

        1.4. Результаты  проведенного агроэкологического  мониторинга……16

          1.4.1. Характеристика почвы……………………………………..…16

        1.4.1.1. Характеристика  почвенных разрезов……………………….16

        1.4.1.2. Агроэкологическая  характеристика почвы (в динамике)…..21

    1. Химический состав грунтовых вод и осадков……………..…23
    2. Характеристика урожая…………………………………………26
     
       
    1. Количественные  характеристики урожая…………………...26
    2. Качественные характеристики урожая………………………27

        1.5. Выводы (по  агроэкологическому состоянию исследуемого  участка)………………………………………………………………31

       2. Использование  вегетационного опыта в экологических  исследованиях…………………………………………………………………....33

    1. Теоретическая часть (обзор литературы)…………………….….34
    2. Объект и методика исследования……………………………..….39
     
           
    1. Обоснование схемы опыта………………………………….….39
    2. Характеристика почвы…………………………………………40
    3. Биологическая характеристика опытной культуры……...….40
    4. Расчет норм удобрений и вносимых в опыте веществ…..…41
        1. Закладка опыта и уход за растениями

                    в течение      вегетации…………………………………………42

           2.3.    Результаты вегетационного опыта……………………...……….45

        2.3.1.   Учет урожая в опыте. Агрономическая  оценка полученных данных………………………………………………………….…….…45

        2.3.2.   Характеристика химического состава растений и вынос элементов с урожаем………………………………………………….46

        2.3.3.    Статистическая обработка полученных данных………………49

        2.4. Выводы (по проведенному вегетационному опыту) ………………..51

        Список использованной литературы…………………………..…...53

     

        Введение

        Экосистемы, измененные деятельностью человека, называют агроэкосистемами (полезащитные лесные полосы, поля, занятые сельскохозяйственными  культурами, сады, огороды, виноградники и др.). Их основой являются культурные фитоценозы — многолетние и однолетние травы, зерновые и другие сельскохозяйственные культуры. Они получают дополнительную энергию в виде обработки почвы, внесения удобрений, пестицидов, мелиорации и от других мероприятий, что существенно преобразует почвы, изменяет видовой состав, структуру флоры и фауны. В результате взамен устойчивых экосистем формируются менее устойчивые. Таким образом, отрицательное воздействие сельского хозяйства на биосферу стало приобретать глобальный характер.

        Для поддержания экологического равновесия и сохранения потенциала самоочищения и самовосстановления пахотных угодий от воздействия антропогенных факторов, которые вызывают деградацию почвы и потерю ее плодородия, необходимо постоянно проводить наблюдения за состоянием сельскохозяйственных земель.

        С этой целью осуществляется агроэкологический  мониторинг, представляющий собой систему наблюдений и контроля за состоянием и уровнем загрязнения агроэкосистем для своевременного выявления их изменений, оценки состояния, прогноза, предупреждения и устранения последствий негативных процессов.

        Единая  система агроэкологического мониторинга  позволяет сосредоточить усилия различных организаций для всесторонних наблюдений и последующей пространственной оценки экологического состояния земель и других базовых элементов агроэкосистем.

        Сплошной  агроэкологический мониторинг осуществляет учреждения Агрохимслужбы и др., которые периодически (через 5…15 лет) обследуют почвенный покров (рН, содержание гумуса, эродированность, засоленность, содержание подвижных форм N, Р, К). По данным обследований составляют почвенные и агрохимические очерки, в которых дают всестороннюю характеристику землепользования хозяйств и рекомендации по его улучшению. Составляют также картограммы и карты. При проведении таких обследований можно выявить антропогенные, техногенные, эрозионные и другие изменения свойств почв и состояния почвенного покрова [1].

        Для проведения мониторинга на типичных по почвенному покрову полях с  разной интенсивностью  химических нагрузок выделяют реперные участки, на которых изучают динамику широкого набора показателей, служащих основой для последующей экологической оценки применяемых технологий. В первой части курсовой работы представлены данные о результатах агроэкологического мониторинга реперного участка села Новоликеево Кстовского района Нижегородской области.

        Целью исследования, результаты которого представлены во второй части данной курсовой работы, является сравнительная оценка влияния различных доз азотных удобрений на урожай и качество салата.

        Для изучения влияния доз азотных  удобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур использовался вегетационный метод.

        Вегетационный опыт- это выращивание культур  в искусственных условиях: вегетационных  сосудах, наполненных различными субстратами, с целью изучения закономерностей питания, роста и развития растений.

    Вегетационный метод в отличие от полевого позволяет  более детально расчленять и выявлять значение отдельных факторов роста  в жизни растений, позволяет поддерживать в более постоянных и благоприятных границах внешних условий (одинаковые условия водного режима, освещения, температуры, корневого питания и т.д.). Также данный метод позволяет устанавливать размеры и характер реагирования растений на отдельные воздействия. Существенным недостатком вегетационного метода является небольшое количество почвы в вегетационных сосудах — причина того, что выращиваемые в них растения значительно сильнее отзываются на недостаток того или иного элемента, чем растения, выращиваемые в полевых условиях. Поэтому получаемые данные о потребности в удобрении нередко оказываются преувеличенными. Другой недостаток вегетационного метода — разрушение почвенной структуры при высушивании и просеивании почвы перед набивкой в сосуды, поэтому получаемые результаты следует рассматривать как предварительные и очень осторожно переносить на полевые условия. 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

        1. Агроэкологический  мониторинг сельскохозяйственных  угодий

        1.1. Цели и задачи  агроэкологического  мониторинга

          Агроэкологический мониторинг является важной составляющей общей системы мониторинга и представляет собой общегосударственную систему наблюдений и контроля за состоянием и уровнем загрязнения агроэкосистем в процессе сельскохозяйственной деятельности.

          Основная  конечная цель его - создание высокоэффективных, экологически сбалансированных агроценозов на основе рационального использования и расширенного воспроизводства природно-ресурсного потенциала, грамотного применения средств химизации [2].

          В задачи агроэкологического мониторинга  входят:

          - организация наблюдений за состоянием агроэкосистем;

          - получение систематической объективной  и оперативной информации по  регламентированному набору обязательных  показателей характеризующих состояние и функционирования основных компонентов агроэкосистем;

          - оценка получаемой информации;

          - прогноз возможного изменения  состояния данного агроценоза  или системы их в ближайшей  и отдалённой перспективе;

          - выработка решений и рекомендаций;

          - предупреждение возникновения экстремальных ситуаций и обоснования путей выхода из них.

        Задачи  мониторинга заключаются в контролировании, оценке, прогнозировании и управлении состоянием основных показателей плодородия почвы и гидрогеологической среды  с целью получения высоких  и устойчивых урожаев хорошего качества при минимальных расходах воды и удобрений на единицу продукции, а также предотвращения загрязнения окружающей природной среды [3].

        Агроэкологический мониторинг необходимо внедрять во всех зонах земледелия с учётом внутризональных почвенных и гидрогеологических особенностей. Для изучения динамики содержания подвижных форм элементов питания в почве почвенные образцы необходимо отбирать в основные фазы развития тех или иных культур.

        Из  сказанного следует, что только агроэкологический  мониторинг в условиях высокой антропогенной нагрузки может стать основой для решения следующих эколого-экономических проблем:

        1) воспроизводство плодородия почвы с учетом реализации потенциальной продуктивности сельскохозяйственных культур, использование экологически безопасных агрохимических средств;

        2) разработка новых и совершенствование существующих методов мониторинга состояния почвы, растений, гидросферы (агроландшафтов) при оценке различных направлений развития земледелия;

        3) разработка модели плодородия почв, баланса питательных веществ и рационального использования удобрений с учетом охраны окружающей среды в условиях орошения;

        4) исследование возможности увеличения  прихода биологического азота  и фосфора в орошаемом земледелии  и снижение доли минеральных  удобрений при формировании требуемого количества и качества урожая;

        5) разработка системы контроля  химического загрязнения сельскохозяйственной  продукции.

         Таким образом, агроэкологический мониторинг должен обеспечивать регулярно выполняемые  по заданной программе наблюдения природной  среды в условиях орошаемого земледелия, что позволяет выделить происходящие в них процессы под влиянием антропогенной деятельности.

        1.2. Методика проведения  агроэкологического  мониторинга

        В систему мониторинга должны входить  следующие основные процедуры:

        1) выделение (определение) объекта наблюдения;

        2) обследование выделенного объекта  наблюдения;

        3) составление информационной модели  для объекта наблюдения;

        4) планирование наблюдений;

        5) оценка состояния объекта наблюдения;

        6) прогнозирование изменения состояния  объекта наблюдения.

        При проведении агроэкологического мониторинга  используются следующие методы:

        1) наблюдение за источником антропогенного  воздействия;

        2) наблюдение за фактором антропогенного  воздействия;

        3) наблюдение за состоянием природной  среды под влиянием антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.

        При разработке агроэкологического мониторинга  необходима следующая информация:

        1) источник поступления загрязняющих  веществ в среду – биосфера, почва, растительность;

        2) объемы и характеристика загрязняющих веществ;

        3) объемы сбросов сточных вод  в водные объекты и их химический  состав;

        4) инфильтрация в почвенный слой  загрязняющих и биогенных веществ  вместе с удобрениями и ядохимикатами  при сельскохозяйственной деятельности;

        5) процессы ландшафтно-геохимического  перераспределения загрязняющих  веществ (миграция загрязняющих  веществ по почвенному профилю,  миграция загрязняющих веществ  по ландшафтно-геохимическому сопряжению  с учетом геохимических барьеров  и биохимических круговоротов).

         Согласно  методике отбора проб обследуемая территория делится на элементарные участки  правильной формы размером 1-2 га. Каждый элементарный участок характеризуется одним смешанным образцом, составленным из 15-20 индивидуальных образцов, отобранных по методу конверта. Чтобы дополнить результаты изучения почвенного покрова данными по профильному распределению анализируемых элементов, закладывается почвенный разрез и производится отбор образцов послойно (из слоев 0-20, 20-40, 40-60, 60-80,80-100 см. Затем образцы почвы для анализа просушивают до воздушно-сухого состояния, растирают и просевают через сито. Потом образцы анализируют на содержание гумуса, подвижного фосфора и обменного калия, минерального азота и микроэлементов. Проводят оценку физико-химических показателей: обменная и гидролитическая кислотность,  сумма поглощенных оснований, степень насыщенности почв основаниями.  Кроме того, определяют основные элементы – загрязнители: тяжелые металлы в валовых и подвижных формах.

         Одним из основных блоков – компонентов агроэкосистем являются растения. В процессе мониторинга фиксируют как количество, так и качество урожая. Растительные образцы отбираются в местах закладки полуям, после чего проводится анализ на содержание нитратов и  тяжелых металлов в продукции растениеводства.

         Наряду  с изучением химического состава  почв и растений в процессе агроэкологического мониторинга проводят анализ грунтовых, снеговых и дождевых вод.

         Грунтовые воды отбираются в ближайших к  реперным участкам колодцах или родниках. Дождевые воды собираются в емкости на реперном участке в июле, а пробы снега отбирают в начале снеготаяния. Воду анализируют на кислотность, содержание сульфат - и нитрат-ионов, тяжелые металлы.

         По  данным обследования составляют почвенные  и агрохимические очерки, в которых дают всестороннюю характеристику реперного участка и рекомендации по его улучшению.

    Для реализации агроэкологического мониторинга определены следующие задачи:

        1) исследовать образцы почв, воды, произрастающей растительности  на основные характеристики

        2) провести анализ полученных данных  в сравнении с санитарными  нормативами.

        Для осуществления поставленных задач  использовались методики определения  необходимых характеристик почвы, воды, собранного урожая.

        Исследования  осуществлялись на реперном участке с. Новоликеева.

        Реперный  участок – это поле или его  часть площадью не более 40 и не менее 2га, типичный для данного региона, с точными географическими координатами и привязкой к постоянным ориентирам на местности), расположенных в различных почвенно-климатических и агрохимических зонах, а также вблизи крупных промышленных предприятий, транспортных магистралей, аэродрома.

        При размещении и исследовании реперных участков учитывается целый комплекс определяющих факторов, в т.ч. влияние  техногенных процессов на экосистемы, природно-экономическая зональность, тип и подтип почв, гранулометрический состав их и подстилающие породы, мощность и лабильность гумусового горизонта и др. Учитываются также районирование территории области и степень насыщенности почв валовыми формами тяжелых (токсичных) металлов [4].

        1.3. Характеристика объекта  исследования

        1.3.1. Климатические условия

        Исследования  проводились на реперном участке села Новоликеево Кстовского района Нижегородской области, ОАО "Новоликеевское". Реперный участок разделен на 28 элементарных участков, на которых проводился отбор образцов и дальнейший анализ почвы, снега, воды и урожая. Номер реперного участка - 4, площадь участка - 55га.

        По  климатическим условиям Кстовский район относится к четвертому агроклиматическому району, - умеренно теплому, который занимает большую часть Правобережья. В этом районе сумма среднесуточных температур воздуха за период с температурой   выше 10°С составляет 2100-2200°С, выше 15°С - 1500-1600°С. Продолжительность периода с температурой выше 10оС равна 130-135 дням, выше 15оС - 80-90 дням. Заморозки весной прекращаются несколько раньше, чем в заволжских районах, к 10 мая. Первые заморозки осенью начинаются позднее, чем в Заволжье, 25-30 сентября. Продолжительность безморозного периода составляет 135-140 дней.

        Устойчивый  снежный покров образуется в третьей  декаде ноября, продолжительность его  залегания равна 140-145 дням. Годовая  сумма осадков составляет 450-500мм, за период вегетации 250-300мм.

        Таблица 1

        Агроклиматические условия территории реперного участка

    Наименование  агроклиматических показателей Значение показателя
    Теплообеспеченность:

    сумма температур более 10°С, °С

    		 2086
    Основной  период вегетации с температурой более 10°С, дн 127
    Средняя температура самого тёплого месяца, °С 19,5
    Средняя температура самого холодного месяца, °С - 14,2
    Время наступления устойчивой температуры  воздуха более 10°С 07.05
    Влагообеспеченность:

    Среднее количество осадков, мм

    		 450 - 500
    Гидротермический  коэффициент 1,1
    Средняя высота снежного покрова, см 45
    Сумма  осадков за период вегетации растений, мм 250-300
     

          Согласно  таблице 1, можно сделать следующие  выводы для выращивания сельскохозяйственных культур (яровая пшеница, кукуруза) на данной территории:

          - величина теплообеспеченности  Кстовского района мала для выращивания кукурузы, так как для нее необходимо 2400-2500о С. Возможно производство данной культуры только на зеленый корм, потому что сформировать початок растение не успевает. Для выращивания яровой пшеницы данная величина оптимальна (700-750о С);

          - дата последнего весеннего заморозка  не влияет на посев яровой  пшеницы, потому что она способна  выдерживать короткие отрицательные  температуры. А вот кукурузу  необходимо сеять позднее, так  как ее всходы не обладают  устойчивостью к заморозкам. Это вторая причина, по которой выращивание культуры возможно только на зеленую массу;

          - величина влагообеспеченности территории  хорошо подходит для выращивания  яровой пшеницы (200-220 мм), а для  кукурузы недостаточна (350-400 мм), поэтому  она очень сильно иссушает ниже лежащие горизонты, за счет развития мощной корневой системы.

          Таким образом, климатические условия  для выращивания яровой пшеницы  оптимальны, а вот для кукурузы соответствуют мало, так как культура не может полностью раскрыть свой потенциал на данной территории.

          1.3.2. Топографические  условия

          Кстовский район расположен в центральной  части Нижегородской области, простирается вдоль правого берега реки Волги  и находится к юго-востоку от г. Н. Новгорода. На севере район граничит с Борским районом, на востоке – с Лысковским, на юго-востоке - с Большемурашкинским, на юге - с Дальнеконстантиновским, на западе – с Богородским и на северо-западе - с г. Н. Новгородом. Географические координаты реперного участка: широта - 56°06´, долгота - 44°14´.

          Кстовский район относится к Приволжской  возвышенности. Эта территория сильно рассечена реками, балками, оврагами, рельеф крупно-увалистый. Увалы имеют абсолютные высоты до 160–200 м, а относительные – до 50–100 м. Склоны увалов длинные, составляющие  1–3 км и более. Преобладают выпуклые склоны. Экспозиция уклона 1–20, почвы слабосмытые, преобладает водная эрозия. В результате данного процесса вымывается илистая фракция, что ведет к снижению плодородия почвы и ее устойчивости, и как следствие – к снижению урожая. Поэтому хозяйству необходимо проводить следующие противоэрозионные мероприятия:

        - регулирование стока талых и  ливневых вод;

        - создание водоустойчивой поверхности  и предотвращение смыва почвы;

        - создание лесополос;

        - введение почвозащитного севооборота;

        - полосное размещение культур.

        1.3.3. Почвенные условия

        Почвы данного участка относятся к типу серые лесные почвы, подтипу – светло-серые лесные, по гранулометрическому составу – легкосуглинистые. Почвообразующими породами являются лессовидные суглинки, легко подвергающиеся водной эрозии.

        Таблица 2

    Характеристика  реперного участка локального мониторинга

    Год обследования Почвенная Тип почвы Под-тип почвы Гранулометричес-кий состав Эродирован-ность
    зона провинция тип Сте-пень
    2006 Лесостеп-ная Среднерус-ская серые лесные светло-серые  лесные Легкосуглинис-тые Слабо-смытые
    2007
    2008
     
     

        Серые лесные почвы формировались в  условиях периодически-промывного водного режима под широколиственными лесами примерно в течение пяти тысяч лет.

        Профиль серых лесных почв представлен следующими горизонтами:

        А1 – гумусовый (гумусово-аккумулятивный), окрашенный в серый цвет разной интенсивности, комковато-порошистой или комковато-зернистой структуры, густо пронизан корнями древесной и травянистой растительности, образующими в верхней части горизонта дернину. Переход в А1А2 постепенный;

        А1А2 – гумусово-оподзоленный. Он имеет пепельную окраску; плитчатую или пластинчатую структуру, иногда бесструктурен; пронизан корнями растений. Переход в А2В четкий;