Влияние различных форм обработок биопрепаратом на урожай и качество кукурузы

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

 

Департамент научно-технической политики и образования

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия

• Кафедра "Агрохимия и агроэкология"

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по методам экологических исследований

на тему: «Влияние различных форм обработок биопрепаратом на урожай и качество кукурузы»

 

 

Выполнила:

студентка 4 курса, 136 группы

факультета почвоведения,

агрохимии и агроэкологии

Роганова А.С.

Проверила:

ассистент Вершинина И.В.

 

 

Н.Новгород, 2013

Содержание

Введение                 4

1 раздел. Агроэкологический мониторинг  сельскохозяйственных угодий    5

1.1. Цели и задачи агроэкологического  мониторинга                   5

1.2. Методика проведения агроэкологического  мониторинга        5

1.3. Характеристика объекта исследования           8

1.3.1. Климатические условия             8

1.3.2. Топографические условия             8

1.3.3. Почвенные условия              9

1.3.4. Тип землепользования             10 

1.3.5. Потенциальные источники загрязнения          10 

1.4. Результаты агроэкологического  мониторинга         11 

1.4.1. Характеристика почвы             11

1.4.1.1. Характеристика почвенных  разрезов          11 

1.4.1.2. Агроэкологическая характеристика  почвы         14

1.4.2. Химический состав грунтовых  вод и осадков         17

1.5. Выводы по состоянию исследуемого  участка         19 

2 раздел. Использование вегетационного  опыта в агроэкологическом мониторинге               21 

2.1. Обзор литературы              21

 2.2. Объект и методика обследования           24

2.2.1. Обоснование схемы опыта            24  

2.2.2. Характеристика почвы             24 

2.2.3. Биологическая характеристика  опытных культур        25 

2.2.4. Расчет норм удобрений и  вносимых в опыте веществ        26

2.2.5. Закладка опыта и уход  за растениями в течение вегетации       28

2.3. Результаты вегетационного опыта           30

2.3.1. Учет урожая в опыте. Агрономическая  оценка полученных данных  30

2.3.2. Характеристика химического  состава растений         31 

2.3.3. Статическая обработка данных           33

2.4. Выводы              35

Список литературы             37

Приложение              38

 

Введение

Агроэкологический мониторинг представляет 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.

Мониторинг осуществляют учреждения Агрохимслужбы, которые периодически (через 5…10 лет) обследуют почвенный покров. 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.

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 Ново-Ликеево Кстовского района Нижегородской области.

Целью исследования, результаты которого представлены во второй части данной курсовой работы, является сравнительная оценка влияния различных форм обработок биопрепаратом на урожайность кукурузы. Для этого  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.

 

1 раздел. Агроэкологический мониторинг  сельскохозяйственных угодий

1.1. Цели и задачи  агроэкологического мониторинга

  Экологический мониторинг — комплекс наблюдений за происходящими изменениями в окружающей среде, оценка ее состояния, прогноз на будущее.

Таким образом, его цель - создание высокоэффективных, экологически сбалансированных агроценозов на основе рационального использования и расширенного воспроизводства природно-ресурсного потенциала, грамотного применения средств химизации.

 В задачи агроэкологического мониторинга входят:

· организация наблюдений за состоянием агроэкосистем;

· получение систематической объективной и оперативной информации по регламентированному набору обязательных показателей, характеризующих состояние и функционирование основных компонентов агроэкосистем;

· оценка получаемой информации;

· прогноз возможного изменения состояния данного агроценоза или системы их в ближайшей и отдаленной перспективе;

· выработка решений и рекомендаций; консультации;

· предупреждение возникновения экстремальных ситуаций и обоснование путей выхода из них;

· направленное управление эффективностью агроэкосистем.

Таким образом, мониторинг необходим для наблюдений за изменениями в биосфере и выявления антропогенных явлений.

 

1.2 Методика проведения  агроэкологического мониторинга

В систему мониторинга должны входить следующие основные процедуры:

1) определение объекта наблюдения;

2) составление информационной модели  для объекта наблюдения;

3) планирование наблюдений;

4) оценка состояния объекта наблюдения;

5) прогнозирование изменения состояния  объекта наблюдения.

Для оценки состояния необходимо: исследовать образцы почв и воды и  провести анализ полученных данных в сравнении с санитарными нормативами. Согласно методике отбора проб обследуемая территория делится на элементарные участки правильной формы, с точными географическими координатами и привязкой к постоянным ориентирам на местности. 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.

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. 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.

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.

Исследования осуществлялись на реперном участке с. Ново-Ликеево, который разделен на 28 элементарных участков, на которых проводился отбор образцов и дальнейший анализ почвы, снега, воды. Номер реперного участка - 4, площадь участка -  55га.

Рисунок 1

Схема реперного участка

9	10	19
8	11	20
7	12	21
6	13	22
5	14	23
4	15	24
3	16	25
2	17	26
1	18	27
		28

 

1.3. Характеристика объекта исследования

1.3.1. Климатические условия

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. Заморозки весной прекращаются к 10 мая. Первые заморозки осенью начинаются 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.

Агроклиматические показатели региона, проведенные центром «Нижегородский» в 2012 году, представлены в таблице 1.

Таблица 1

Агроклиматические условия территории реперного участка

Наименование агроклиматических показателей	Значение показателя
Теплообеспеченность: сумма температур более 10°С, °С	2620
Основной период вегетации с температурой более 10°С, дн	135
Средняя температура самого тёплого месяца, °С	20,3
Средняя температура самого холодного месяца, °С	-14,3
Время наступления устойчивой температуры воздуха более 10°С	25.04.14
Влагообеспеченность: Среднее количество осадков, мм	450 - 500
Гидротермический коэффициент	1,2
Средняя высота снежного покрова, см	42
Сумма  осадков за период вегетации растений, мм	250-300

 

 

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 участка: широта — 56°05', долгота — 44°20'.

Кстовский район относится к Приволжской возвышенности. Эта территория сильно рассечена реками, балками, оврагами, рельеф крупно-увалистый.

 

1.3.3 Почвенные условия

Данный район расположен в лесостепной зоне среднерусской провинции. Почвы данного участка относятся к типу серые лесные почвы, подтипу – светло-серые лесные, по гранулометрическому составу – легкосуглинистые, по степени эродированности — слабосмытые почвы. Угол наклона составляет 2 — 5°, что способствует развитию водной эрозии. Почвообразующими породами являются лессовидные суглинки.

Современное понимание генезиса серых лесных почв заключается в том, что этот тип почв сформировался под преобладающим влиянием дернового процесса в сочетании со слабым развитием подзолистого процесса при участии лессиважа.

Гумусовый горизонт маломощный— 15—20 см, светло-серого цвета, как и гумусово-элювиальный, отличающийся сланцеватой или плитчатой структурой; иллювиальный горизонт хорошо выражен, очень плотного сложения, ореховатой структуры. Содержание гумуса от 1,5—3% до 5%, в его составе преобладают фульвокислоты, что обусловливает кислую реакцию почв данного подтипа. Профиль серых лесных почв представлен следующими горизонтами:

A0—маломощная  лесная подстилка (до 3—5 см).

A1—гумусовый горизонт серого цвета, комковато-мелкозернистой или комковато-зернисто-пылеватой структуры, маломощный(15—30 см), густо пронизан корнями растений.

A1A2—гумусово-элювиальный горизонт, светло-серого цвета, комковатой или комковато-плитчатой структуры, с обильной белёсой кремнеземистой присыпкой; в тёмно-серых лесных почвах может отсутствовать.

A2В—элювиально-иллювиальный  горизонт серовато-бурого или серовато-коричневого цвета, мелкоореховатой структуры, поверхность отдельностей покрыта слоем кремнезёмистой присыпки.

B—иллювиальный  горизонт, буровато-коричневого цвета, хорошо выраженной ореховатой  или призмовидно-ореховатой структуры. Поверхность отдельностей покрыта тёмно-бурыми или тёмно-коричневыми глянцевидными плёнками органического или органоминерального состава. По степени выраженности названных признаков может подразделяются на горизонты B1 и B2.

BС—переходный  горизонт от иллювиального к материнской породе. Характеризуется меньшим количеством иллювиальных плёнок, менее чёткой структурой и меньшей плотностью, чем горизонт B. Часто присутствуют псевдомицелия, журавчики, белоглазки и нечёткие пятна.

С—материнская порода, характеризуется однородной окраской, отсутствием иллювиальных плёнок, бесструктурен.

 

1.3.4 Тип землепользования

Тип землепользования реперного участка – пашня. Основное направление земледелия – производство кормовых культур (зернофуражных, многолетних и однолетних трав). До 2010 года здесь выращивали кукурузу на силос. Реперный участок на данный момент представляет собой многолетнюю залежь.

 

1.3.5. Потенциальные источники  загрязнения

На экологическое состояние реперного участка большое влияние оказывают потенциальные источники загрязнения:

нефтеперерабатывающий завод («Норси-Ойл»), дистанция около 3 км, результатом работы которого является загрязнение нефтью и продуктами ее переработки;

животноводческая ферма, дистанция около 1 км, загрязняющая реперный участок органическими веществами, а также оксидами азота и углерода;

федеральная трасса Москва-Казань, дистанция 1 км, выхлопные газы автомобильного транспорта содержат тяжелые металлы и их соединения, а также нефтепродукты;

склады минеральных удобрений, дистанция около 3 км;

ТЭЦ села Ново-Ликеево, дистанция 4 км;

свалка бытовых отходов, площадью 10 кв.м.;

жилой массив, расположенный вплотную к участку.

 

1.4. Результаты агроэкологического  мониторинга

1.4.1. Характеристика почвы

1.4.1.1 Характеристика почвенных  разрезов

На реперном участке были заложены полуяма и разрез. В полевых условиях были отобраны образцы почвы, в лабораторных условиях был проведен анализ образцов на основные агрохимические показатели. Результаты анализов представлены в таблицах 2 и 3.              Таблица 2

Анализ образцов по горизонтам

	Горизонт, глубина (см)	рН, ед	Hr	S	T	V,%	Р2О5	К2О
			Мг-экв/100 г почвы				Мг/кг
Разрез	Апах, 7-18	6	0,96	10,49	11,45	92	175,2	153,9
	А1А2, 18-25	6,2	2,11	7,56	9,67	78	128	466
	А2В, 25-29	6,6	0,8	4,3	5,1	84	42	26
	В, 29-53	6,5	0,8	18,9	19,7	97	50	468,5
	С, 53	6,3	1,77	15,83	17,6	90	242,3	26,9

Из данных таблицы 2 можно сделать вывод,  что кислотность находится в диапазоне от 6,0 до 6,6 ед,  что характеризует почву как нейтральная. Значения гидролитической кислотности находятся в диапазоне от 0,8 мг-экв/100 г до 2,11 мг-экв/100 г почвы, минимальное значение в горизонте А2В и В, максимальное значение кислотности в горизонте А1А2, что соответствует этому типу почв. Сумма обменных оснований варьирует в пределах с 18,9 до 4,3 мг-экв./100 почвы, возрастая в иллювиальном горизонте в связи с обогащением его илистой фракцией.

Насыщенность почвы основаниями высокая во всех горизонтах от 78% до 97%. Почва не нуждается в известковании и благоприятна для развития сельскохозяйственных культур. Распределение форм фосфора и калия по профилю неравномерное, что связано с неравномерным внесением органических удобрений на поле.

Описание почвенного разреза:

Ад — 0-7 см серого цвета, пронизан корнями растений, беструктурный;

Ап – 7-18 см буроватого цвета, пронизан корнями растений, плотный, структура ореховато-комковатая, гранулометрический состав легкий суглинок оглеение по граням, переход плавный;

А1А2 – 18-25 см коричневато-бурого цвета, плотный, структура ореховато-комковатая, ярко выраженные гумусовые затеки, гранулометрический состав средний суглинок, переход плавный;

А2В – 25-29 см темно-бурого цвета, плотный, с гумусовыми затеками, структура ореховато-комковатая, четкие признаки оподзоливания, по граням структурных отдельностей белесая присыпка, переход плавный;

В – 29-53 см голубовато-серого цвета, плотный, бесструктурный, присуствуют рыжие пятна оксидов железа, гранулометрический состав легкий суглинок;

С – 53 см рыжего цвета, структура призматическая, сырая.

 

 

Таблица 3

Анализ образцов по горизонтам

	Горизонт, глубина (см)	рН, ед	Hr	S	T	V,%	Р2О5	К2О
			Мг-экв/100 г почвы				Мг/кг
полуяма	Апах, 7-26	6,1	0,97	8,47	9,44	90	50	468,5
	АВ, 26-40	5,8	0,97	6,68	7,65	87	67,8	175,2
	В, 40	5,9	1,13	6,48	7,61	85	106,9	191,4

Из данных таблицы 3 реакция среды во горизонтах различна: в пахотном слое составляет 6,1 ед, что характеризует почву как нейтральная. Остальные горизонты характеризуются близко к нейтральной среде. Гидролитическая кислотность сначала увеличивается вниз по профилю. Сумма обменных оснований больше в пахотном горизонте и равна 8,47 мг-экв./100 г почвы.

 Насыщенность почвы основаниями высокая во всех горизонтах от 85% до 90%. Почва не нуждается в известковании и благоприятна для развития  с.-х. культур. Обеспеченность почвы фосфором средняя, а  калием – очень высокая. Содержание фосфора колеблется в значениях от 50 мг/кг до 106,98 мг/кг, распределение неравномерное. Распределение калия неравномерное по профилю в значениях от 175,2 мг/кг до 468,5 мг/кг, что связано с неравномерным распределением удобрений по полю.

Описание полуямы:

Ад – 0-7 см светло-бурого цвета, пронизан корнями растений,  бесструктурный;

Апах – 7-26 см коричневого цвета, пронизан корнями растений, свежая, плотная, структура ореховато-комковатая, гранулометрический состав легкий суглинок, переход плавный;

АВ – 26-40 см бурого цвета, с гумусовыми затеками, структура ореховато-комковатая, плотная, гранулометрический состав средний суглинок, переход ярко выраженный;

В — 40 см, темно-бурого цвета,  структура ореховато-комковатая, гранулометрический состав средний суглинок.

1.4.1.2. Агроэкологическая характеристика  почвы

Одной из важной составляющей агроэкологического мониторинга является агрохимическое обследование почв. В таблице 4 представлены агрохимические показатели за последние 3 года.

Таблица 4

Средняя агрохимическая характеристика

пахотного слоя почвы реперного участка

Год	рН, ед	Нr	S	Р2О5	К2О
2011	5	3,26	12,4	185	160
2012	5,7	2,3	13,5	341	216
2013	5,7	2,03	10,3	142.6	302

Кислотность можно охарактеризовать как среднекислую. За эти годы там происходили следующие изменения: в 2011 году в реперный участок внесли навоз, следовательно благодаря второму году действия кислотность в 2013 году снижается, так как содержащееся органическое вещество способствует снижению кислотности. Обменная кислотность в 2012 году повышается вследствие выбросов серной кислоты заводом «Норси-Ойл», расположенного недалеко от участка, которые подкисляют почву. С гидролитической кислотностью происходят колебания в связи с внесением навоза и выбросов завода. Снижение суммы обменных оснований связано в основном с действием навоза и техногенными выбросами. Общая диагностика по содержанию фосфора и калия за последние 3 года малообъяснима, что связано с неравномерным внесением удобрений и погрешностью проведенных лабораторных анализов.  

В таблице 5 представлены результаты агроэкологического мониторинга реперного участка, состоящего из 28 элементарных участков.

 

 

 

Таблица 5

Результаты агрохимических анализов реперного участка

№ элементарного участка	рНKCl	Нг	S	Т	V, %	Р2О5,	К2О
		мг экв. /100 г почвы				мг/кг
1	4,85	1,94	7,14	9,08	79	161	462,5
2	5,2	2,11	6,25	8,36	75	215	432
3	5,05	2,11	6,84	8,95	76	178	202
4	5,75	1,78	6,52	8,3	79	222	524
5	5,95	1,62	10,31	11,93	86	197	396,5
6	6,25	2,43	7,73	10,16	76	130	214,9
7	6,1	1,78	7,72	9,5	81	71	127,7
8	5,4	1,93	19,7	21,63	91	160	392
9	5,2	3,2	12,2	15,4	79	44	205
10	6,3	2,4	17,6	20	88	71	305
11	5,3	2,7	13,4	16,1	83	67	97
12	5,5	1,6	15,3	16,9	91	76,5	211
13	6,4	0,8	22,9	23,7	97	84	271
14	5,9	1,77	18	19,77	91	71	443
15	5,7	2,89	8,56	11,45	75	148,3	507,7
16	5,6	2,41	8,68	11,09	78	137	477,5
17	5,7	3,88	8,74	12,62	69	153,5	393
18	6,5	1,77	13,9	15,67	89	251,7	450
19	5,8	0,96	10,68	11,64	92	304,6	526,4
20	6,25	1,28	13,81	15,09	91	472,9	487
21	6,1	1,93	9,94	11,83	84	311,7	291,7
22	4,95	1,78	7,02	8,8	79	140,4	368,4
23	5,25	1,94	3,58	5,52	68	68,5	159,8
24	5,7	1,46	6,18	7,64	80	56,3	135,1
25	4,65	2,43	6,48	8,91	72	48,6	127,3
26	5,6	1,62	5,38	7	76	56,1	44,9
27	5,55	1,78	5,88	7,66	76	52	101,8
28	5,5	1,94	4,38	6,32	69	17,9	67,3
Средневзве-шенное	5,7	2,03	10,3	12,33	81,8	142,6	302