Курсовая работа: 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

1.3.1. 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

1.4.2. Химический состав грунтовых вод и осадков……………..…23

1.4.3. Характеристика урожая…………………………………………26

1.4.3.1. Количественные характеристики урожая…………………...26

1.4.3.2. Качественные характеристики урожая………………………27

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

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

2.1. Теоретическая часть (обзор литературы)…………………….….34

2.2. Объект и методика исследования……………………………..….39

2.2.1. Обоснование схемы опыта………………………………….….39

2.2.2. Характеристика почвы…………………………………………40

2.2.3. Биологическая характеристика опытной культуры……...….40

2.2.4. Расчет норм удобрений и вносимых в опыте веществ…..…41

2.2.5. 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

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 10^о С равна 130-135 дням, выше 15^о С - 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

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 2400-2500^о С. Возможно производство данной культуры только на зеленый корм, потому что сформировать початок растение не успевает. Для выращивания яровой пшеницы данная величина оптимальна (700-750^о 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

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 А₁ А₂ постепенный;

А₁ А₂ – гумусово-оподзоленный. Он имеет пепельную окраску; плитчатую или пластинчатую структуру, иногда бесструктурен; пронизан корнями растений. Переход в А₂ В четкий;

А₂ В – оподзоленный; серовато-бурой, серовато-коричневой окраски с пепельным оттенком; ореховатой или ореховато-мелкопризматической структуры с обильной белёсой присыпкой по граням структурных отдельностей;

В – иллювиальный, буро-коричневой окраски, с ореховатой, ореховато-призмовидной или призмовидной структурой, затёками белёсой присыпки, с буровато-серыми, серыми и тёмно-серыми глянцевитыми иллювиальными гумусовыми плёнками по граням структурных отдельностей; плотный.

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

Состав и свойства серых лесных почв

Механический и минералогический состав . В распределении меха­нических элементов по профилю видна четкая закономерность: по сравне­нию с породой верхние горизонты обеднены илистой фракцией. В наи­большей степени это явление выражено у светло-серых почв. Такое распределение илистой фракции связано как с оподзоливанием почв, так и с проявлением лессиважа, о чем свидетельствуют данные микроморфологии. Кроме того, в иллювиальном горизонте отмечается и развитие процесса оглеения.

Минералогический состав илистой фракции представлен аморфными соединениями SiO₂ , R₂ О₃ и глинистыми минералами — гидрослюдами, вермикулитом, монтмориллонитом и хлоритом. В почвах, развитых на элювии гранита, присутствует также и каолинит.

Химический состав и физико-химические свойства. Данные валово­го анализа серых лесных почв показывают, что верхние гори­зонты их обеднены полутораокисями и обогащены кремнекислотой. Эта закономерность изменения валового состава по профилю серых лесных почв указывает на заметную оподзоленность. Наиболее четко она выра­жена у светло-серых почв и в меньшей степени у темно-серых.

Содержание по профилю гумуса и азота свидетельствует о более интенсивном проявлении дернового процесса у темно-серых лесных почв и наиболее слабом его развитии у светло-серых.

Общие запасы гумуса в метровом слое в среднем 200 т на 1 га с колебаниями от 100 — 150 т у светло-серых до 300 т у темно-серых почв.

Гумус в горизонте А1 (Ап) у светло-серых почв составляет 1,5 — 3 %. Для светло-серых и серых почв характерно резкое падение содержания гумуса с глуби­ной. По сравнению с дерново-подзолистыми почвами в составе гумуса возрастает группа гуминовых кислот, особенно их фракция, связанная скальцием.

Светло-серые и серые почвы под лесом часто в верхнем горизонте (А1) еще имеют некоторое преобладание фульвокислот над гуминовыми кислотами, но уже в горизонтах А1А₂ и В1 преобладают гуминовые кис­лоты.

Физико-химические свойства серых лесных почв хорошо отражают особенности их генезиса. Светло-серые почвы кислые, не на­сыщены основаниями (V=70—80%). Подтип светло-серые лесные почвы характеризуется кислой реакци­ей и некоторой ненасыщенностью основаниями. Емкость поглощения в зависимо­сти от механического состава и содержания гумуса в горизонте Апколеблется в пределах 18 — 30 м. экв. и возрастает в иллювиальном горизонте в связи с обогащением его илис­той фракцией.

Гидролитическая кислотность у типа серых лесных почв обычно 2 — 5 м.-экв. на 100 г почвы.

Физические и водно-физические свойства. Плотность твердой фазы серых лесных почв увеличивается вниз по профилю, что связано с умень­шением содержания гумуса. Все серые лесные почвы харак­теризуются высокой плотностью уплотненных иллювиальных горизонтов (1,5— 1,65 г/см³ ). Общая пористость изменяется от 50 — 60 % в верхних горизонтах до 40 — 45 % в иллювиальных и породе. В светло-серых поч­вах капиллярная пористость резко преобладает над некапиллярной.

Неблагоприятные физические свойства светло-серых почв опреде­ляют их заметно худшую водопроницаемость по сравнению с другими подтипами. Темно-серые почвы благодаря лучшим физическим свойст­вам характеризуются большей влагоемкостью и большим содержанием доступной для растений влаги.

Агрофизические свойства серых лесных почв, особенно светло-серых, малоблагоприятны. Невысокое содержание гумуса, обеднение илом, обогащение пылеватыми фракциями способствуют быстрому обесструк-туриванию верхнего горизонта при распашке, поэтому такие почвы за­плывают и образуют корку. Состояние спелости у серых лесных почв для условий одного и того же хозяйства и района наступает несколько поз­же, чем у черноземов.

Питательный режим. Содержание общего азота тесно связано со степенью гумусированности почв и в верхнем горизонте у светло-серых почв колеблется от 0,1 до 0,25 %, у серых — от 0,15 до 0,3 % .

Общие запасы фосфора в значительной мере определяются механическим и минералогическим составом почв, степенью их гумусированности. Содержание подвижных форм питательных веществ сильно зависит от степени окультуренности почв и систематического применения удобрений.

Особенно бедны подвижными формами азота светло-серые почвы. Содержание подвижного фосфора связано со степенью окультуренности почв. Систематическое унавоживание повышает количество подвижных фосфатов. Повышенным содержанием подвижного фосфора выделяются остаточно-карбонатные почвы.

Распределение микроэлементов и их содержание по профилю светло-серых и серых почв такие же, как и в дерново-подзолистых почвах: в гумусовом и иллювиальном горизонтах наблюдается увеличение валового содержания Zn, Сu и Со, а оподзоленные горизонты обеднены ими.

1.3.4. Тип землепользования

Тип землепользования реперного участка – пашня. Тип хозяйства – акционерное общество. Основное направление земледелия – производство кормовых культур (зернофуражных, многолетних и однолетних трав), что хорошо увязывается с защитой почв от эрозии и стимулирует развитие интенсивного животноводства. В период с 2006 по 2009 год выращивались две культуры – кукуруза на зеленый корм и пшеница яровая.

1.3.5. Потенциальные источники загрязнения

На экологическое состояние реперного участка большое влияние оказывают находящиеся в относительной близости к нему потенциальные источники загрязнения:

1)нефтеперерабатывающий завод (дистанция около 4000м), результатом работы которого является загрязнение нефтью и продуктами ее переработки;

2)животноводческая ферма (дистанция около 800м), загрязняющая реперный участок органическими веществами, а также оксидами азота и углерода;

3)федеральная трасса Москва-Казань (дистанция 3000м), выхлопные газы автомобильного транспорта содержат тяжелые металлы и их соединения, а также нефтепродукты;

4)склады минеральных удобрений (дистанция около 3000м);

5) свалка (дистанция порядка 100м).

1.4. Результаты проведенного агроэкологического мониторинга

1.4.1. Характеристика почвы

1.4.1.1. Характеристика почвенных разрезов

В полевых условиях были отобраны образцы почвы в метровом слое, в лабораторных условия был проведен анализ образцов на основные агрохимические показатели. Результаты анализов представлены в таблице 3.

На реперном участке были заложены полуяма и разрез.

Таблица 3

Анализ образцов по горизонтам

Разрез

Из данных таблицы 4 можно сделать вывод, что содержание гумуса в разрезе изменяется в значениях от 3,1 до 1,3%, при этом наблюдается постепенное снижение содержания гумуса вниз по профилю, что является характерным для серых лесных почв. Реакция среды увеличивается вниз по профилю от 4,8 до 7,2, т.е. от кислой до близкой к нейтральной. Значения гидролитической кислотности уменьшаются вниз по профилю от 1,6 мг-экв/100 г почвы до 0,2 мг-экв/100 г почвы. Емкость поглощения увеличивается вниз по профилю с 24,3 до 44,7 мг-экв./100 почвы, возрастая в иллювиальном горизонте в связи с обогащением его илистой фрацией.

Насыщенность почвы основаниями высокая во всех горизонтах от 93% до 99%. Почва не нуждается в известковании и благоприятна для развития сельскохозяйственных культур. Обеспеченность почвы фосфором повышенная, а калием – низкая. Распределение форм фосфора по профилю неравномерное, распределение калия уменьшается вниз по профилю в значениях от 66 мг/кг до25 мг/кг.

Полуяма

Содержание гумуса изменяется в пределах от 2,7 до 1,1%. Реакция среды во всех горизонтах близкая к нейтральной. Гидролитическая кислотность сначала увеличивается вниз по профилю, а затем уменьшается. Сумма обменных оснований меньше в пахотном горизонте и равна 23,2 мг-экв./100 г почвы.

Насыщенность почвы основаниями высокая во всех горизонтах от 95% до 98%. Почва не нуждается в известковании и благоприятна для развития с.-х. культур. Обеспеченность почвы фосфором повышенная, а калием – низкая. Содержание фосфора колеблется в значениях от 105 мг/кг до 246 мг/кг, распределение неравномерное. Распределение калия уменьшается вниз по профилю в значениях от 56 мг/кг до32 мг/кг.

Таблица 4

Агрохимические показатели метрового слоя почвы

Следует отметить, что с глубиной происходит подкисление почвы, снижается содержание калия, фосфора как питательных элементов. В горизонте А₂ В наблюдается снижение содержания фосфора, что может быть связано с вымыванием его в горизонт В.

Описание почвенного разреза:

А_п – пахотный слой светло-серого цвета, гранулометрический состав легкосуглинистый, структура комковато-пылеватая;

А₁ – гумусово-аккумулятивный, темно-серый, рыхлый, пронизан корнями растений, гранулометрический состав средний суглинок, переход плавный;

А₂ В – переходный, коричневый, с гумусовыми затеками, свежий, структура ореховатая, переход плавный;

В – иллювиальный, буро-коричневый, свежий, очень плотный, структура призматическая;

С – материнская порода.

Описание помуямы:

А_п – пахотный слой светло-серого цвета, мехсостав легкосуглинистый, структура комковато-пылеватая;

А₂ – гумусово-аккумулятивный, темно-серый, рыхлый, пронизан корнями растений, грансостав – средний суглинок, переход плавный;

А₂ В – переходный, коричневый, с гумусовыми затеками, свежий, структура ореховатая, переход плавный.

В - иллювиальный, бурого цвета, тяжёлый суглинок, призматическая структура.

Особенности светло-серых лесных почв:

1. Отсутствие резкой дифференциации на горизонты и постепенные переходы между ними;

2. Большая мощность почвенного профиля (1,5-2м);

3. Отсутствие подзолистого горизонта и проявление оподзоливания в виде переходных горизонтов А₂ и А₂ В;

4. Наличие ореховатой структуры по всему почвенному профилю;

5. Наличие карбонатов в почвообразующей породе, иногда в почвенном профиле на глубине 120-150см.

В составе поглощенных катионов в этих почвах кальций, магний, водород и алюминий. Степень насыщенности основаниями достигает 70-80%. В составе вторичных минералов гидрослюды, монтмориллонит, вермикулит, хлорит.

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

Таблица 5

Результаты агрохимических анализов реперного участка

Из данных таблицы 5, где представлены результаты агрохимического обследования пахотного горизонта реперного участка, можно сказать, что степень кислотности почв близкая к нейтральной и составляет 6,0, несмотря на то, что на реперном участке мелиоративные мероприятия не проводились, такое значение кислотности можно объяснить строением подстилающих и почвообразующих пород. Степень насыщенности почв основаниями почти на всех элементарных участках >80%, это говорит о том, что почва не нуждается в известковании. На некоторых участках наблюдается повышенное содержание фосфора, что может являться следствием закрепления фосфора в почве, которое происходит в результате химических реакций между отдельными растворимыми солями в почве (в результате химической поглотительной способности). Варьирование рассматриваемых показателей наблюдается в достаточно широких пределах, например, содержание калия находится в пределах от 60 до 243 при средневзвешенном значении, равном 122 мг/кг.

1.4.1.2. Агроэкологическая характеристика почвы (в динамике)

Таблица 6

Агрохимическая характеристика

метрового слоя почвы реперного участка

Анализируя данные таблицы 6, необходимо отметить, что в таблице приведена агрохимическая характеристика метрового слоя почвы за 2007 – 2009 год.

Содержание гумуса за все три года уменьшается вниз по профилю. В пахотном слое оно составляет соответственно по годам 1,4; 1,2; 1,8 %., т. е. степень гумусированности почв для данного типа почв очень низкая и низкая, что диктует необходимость мероприятий по увеличению плодородия почв (внесение органических удобрений, некоторые агрохимические и агротехнические приемы). Содержание подвижных форм фосфора и калия с 2007 по 2009 год увеличилось: содержание фосфора от 188 до 208 мг/кг в пахотном горизонте, а калия от 180 до 196 мг/кг.

Нужно отметить, что наименьшее содержание подвижных форм элементов в горизонтах 40 – 60см и 80 – 100см было в 2007 году (170 и 67мг/кг) по сравнению с 2008 годом, где в горизонте 80 – 100см Р₂ О₅ равно 98 мг/кг и К₂ О в горизонте 40-60см равно 43 мг/кг. Так же в 2009 году в горизонте 80 – 100см содержание подвижных форм составило 187 и 60 мг/кг. В 2007 и 2009 годах содержание фосфора увеличивается в иллювиальных горизонтах, что может объясниться влиянием подстилающим пород, более насыщенных карбонатами.

Почва обладает близкой к нейтральной реакцией среды, т.к. показатели в пахотных горизонтах составили: 5,6; 5,7; 6,0. В метровых слоях почвы реакция среды уменьшается от 6,5 до 4,7, т.е. от близкой к нейтральной до среднекислой.

Гидролитическая кислотность в метровом слое практически не изменяется, в 2007 году она составила 1,8-2,0, в 2008 году- 1,3-2,2, и в 2009 году - 0,7-1,2 мг-экв. /100г почвы. Следует отметить, что наименьшее значение гидролитической кислотности в 2009 году в слое 40-60 см (0,4мг-экв/100г почвы). Наибольшая гидролитическая кислотность обнаружена в слое 0-20см в 2008 году и составила 2,2мг-экв/100г почвы.

Распределение минерального азота в 2007 году уменьшается по профилю в значениях от 50,6 до 18,9 мг/кг, в 2008 и 2009 годах распределение его по горизонтам неравномерное, наибольшее значение наблюдалось в 2008 году в слое 80-100 см (128,7 мг/кг), наименьшее в 2007 году (18,9 мг/кг).

1.4.2. Химический состав грунтовых вод и осадков

Образцы воды, взятые с источника вод реперного участка (колодца), исследуются на следующие показатели:

• ХПК;

• органолептические характеристики (вкус, запах, цвет, мутность);

• БПК;

• содержание растворенного О₂ по Винклеру.

ХПК (окисляемость) – это общее количество содержащихся в воде восстановителей неорганического и органического происхождения, реагирующих с сильными окислителями, например, с дихроматом или перманганатом калия. Результаты определения окисляемости выражают в мг кислорода на 1л воды (мг О₂ /л).

Запах воды вызывают летучие, пахнущие вещества, поступающие в нее в результате процессов жизнедеятельности водных организмов, при биохимическом разложении органических веществ в анаэробных условиях, при химическом взаимодействии компонентов водоема и др. Определение запаха и вкуса воды проводиться по 6-балльной системе от 0 (отсутствие признака) до 5 (ярко выраженный признак).

Кислотность воды (рН) – одно из важнейших показателей качества воды, влияющее на развитие и жизнедеятельность животных и микроорганизмов, процессы миграции химических элементов, агрессивность воды по отношению к металлу и бетону. Происходящие в воде химические и биологические процессы приводят к заметным изменениям кислотности или щелочности воды, характеризуемым значением рН.

Содержание растворенного в воде кислорода (БПК) имеет большое значение при оценке качества воды в водоемах. Снижение его указывает на:

· резкое изменение биологических процессов в водоеме (снижение фотосинтетической активности зеленых водорослей, вызванное их угнетением в результате увеличения мутности воды, изменения рН и др.);

· загрязнение активно окисляющими веществами (например, при попадании в воду органических веществ). Определение БПК необходимо, т.к. при загрязнении водоемов хозяйственно-бытовыми и промышленными сточными водами происходит снижении концентрации растворенного кислорода за счет усиления деятельности водной микрофлоры, разлагающей органическое вещество, попадающее в воду со стоками. Для оценки их влияния на водные места обитания производиться экспериментальное определение БПК.[ 5]

Расчет БПК производится по разности между содержанием кислорода в пробе воде в первый день анализа и содержанием кислорода в пробе, поставленный на инкубацию в термостат. Обобщенные данные анализов проб воды занесены в таблицу 7.

Таблица 7

Характеристика качества грунтовых вод и осадков

По результатам таблицы 7 можно сделать вывод, об удовлетворительном состоянии воды, вода непригодна для хозяйственно-питьевого назначения, так как ХПК не соответствует ПДК (>15 мг/л), но может использоваться в культурно-бытовом назначении. ХПК составляет 20 мг/л, такое значение может говорить о величине антропогенного загрязнения воды. Загрязнение водных ресурсов исследуемого участка может происходить через грунтовые воды и поверхностный сток с прилегающих территорий.

Таблица 8

Анализ проб снеговой, дождевой и грунтовых вод за 2007-2008 годы

Из данных таблицы 8 видно, что сильное колебание значений кислотности по годам наблюдается в пробах снега ( от 4,5 до 6,2), в пробах дождевой воды и грунтовых вод за 2008 и 2009 года колебание незначительно (6,5-7,2), реакция близкая к нейтральной. Пробы снеговой , и дождевой, и грунтовых вод содержат большое количество нитратных и сульфатных групп, цинка. Это может объясниться миграцией по почвенному профилю с дальнейшим попаданием в близлежащий водоем нитратных и сульфатных групп удобрений, применяемых на реперном участке. В пробах снеговой воды наблюдается тенденция к снижению содержания никеля, цинка, свинца и кальция в период с 2007 по 2009 год, также в этот период наблюдается снижение содержания цинка, свинца и никеля в пробах дождевой воды. Колебания содержания остальных элементов в пробах дождевых и снеговых вод незначительны. В пробах грунтовой воды за 2008 год наблюдались особо высокие значения таких элементов, как сульфаты, свинец,медь и цинк, по сравнению с 2007 и 2009 года.

1.4.3. Характеристика урожая

1.4.3.1. Количественные характеристики урожая

Таблица 9

Урожайность возделываемых культур

Из таблицы 9 видно, что в 2007 году выращивалась яровая пшеница, а в 2008 и 2009 годах – кукуруза. При этом можно отметить резкое увеличение урожайности кукурузы с 236 ц/га до 500 ц/га в 2009 году. Это можно объяснить увеличением внесения почвы, более рациональной обработкой почвы, применением агротехнических мероприятий на участке.

Урожайность яровой пшеницы и кукурузы, как видно из данных таблицы 9, по величине близка к среднему значению по Кстовскому району, и превышает средние показатели по области. Урожайность яровой пшеницы больше средних показателей по области в 1,2 раза, урожайность кукурузы в 2008 году больше в 1, 18 раза, а в 2009 году – в 2, 5 раза. Исходя из этого, можно сказать, что выращивание этих культур выгодно на данной территории.

1.4.3.2. Качественные характеристики урожая

Таблица 10

Химический состав и качество урожая реперного участка

Из данных таблицы 10 видно, что содержание абсолютно сухого вещества в яровой пшенице в 2007 году составило – 91,2% , в кукурузе содержание сухого вещества снизилось с 91, 8% до 88,6% в 2009 году, что можно отметить ослаблением питательного режима культуры.

По содержанию азота, фосфора и калия яровая пшеница 2007 года имеет следующие показатели: N = 2,25; Р = 0,54; К = 0,56%, содержание протеина в пшенице составило 14, 1%, что соответствует нормативам. Содержание азота и калия в кукурузе в 2008 году повысилось с 1, 68% до 1,79% и с 1,61% до 1,78% соответственно, по сравнению с 2009 годом. Содержание же азота в кукурузе в 2009 году незначительно снизилось на 0,07%, по сравнению со значениями 2008 года. Также можно отметить незначительные колебания содержания сахара и клетчатки в кукурузе. Оценка кукурузы по содержанию клетчатки – 16 баллов.

Таблица 11

Внесение удобрений и химических мелиорантов на реперном участке

По данным таблицы 11, ассортимент применяемых на реперном участке удобрений ограничивается минеральными азотными, фосфорными и калийными удобрениями. Органические удобрения не вносились. В 2008-2009 годах вносились большие дозы азотных удобрений в дозе 150-180 кг д.в./га соответственно, чем можно объяснить большую прибавку урожая кукурузы в 2009 году (500ц/га). Судя по результатам количества и качества урожайности культур, можно сказать, что данная система применения удобрений экономически выгодна и оправдывает свое применение.

Таблица 12

Содержание остаточных количеств пестицидов в урожае

Из результатов таблицы видно, что растительная продукция абсолютно свободна от остаточных пестицидов, что делает ее пригодной для использования в пищевых и фуражных целях.

Таблица 13

Содержание тяжёлых металлов в растительной продукции и радиологические показатели

Из таблицы 13 видно, что в растительной продукции яровой пшеницы и кукурузы присутствуют и тяжелые металлы, и нитраты. Следует отметить, что наибольшее количество тяжелых металлов в растительной продукции представлено следующими металлами:

Цинк - 26; 35; 16 мг/кг; (соответственно по годам)

Медь - 6,62; 7,7; 2,54 мг/кг;

Никель - 1,29; 1,26; 2,57 мг/кг;

Свинец - 0,16; 1,44; 5,65 мг/кг.

Ртуть, мышьяк, кадмий находятся в небольших количествах и не превышают 0,1 мг/кг. Наибольшее количество радиологических показателей обнаружено в кукурузе. По содержанию нитратов с 2007 по 2009 год оно составило 119мг/кг, 366мг/кг и 253мг/кг, что связано с увеличением норм применяемых в эти годы азотных удобрений. Таким образом содержание в урожаях тяжелых металлов и нитратов может быть связано с близким расположением различных источников загрязнений: автострад, заводов, ТЭЦ , ферм.

1.5. Выводы (по агроэкологическому состоянию исследуемого участка)

На реперном участке ОАО "Новоликеевское" Кстовского района Нижегородской области был проведен агроэкологический мониторинг. Была проведена сравнительная оценка основных показателей плодородия почвы и гидрогеологической среды с целью выявления условий, влияющих на получение высоких и устойчивых урожаев хорошего качества и предотвращение загрязнения окружающей природной среды, качественная и количественная оценка урожая выращиваемых культур на данном участке. В результате данного исследования можно сделать следующие выводы:

· Степень гумусированности почв участка очень низкая, но к 2009 году содержание гумуса ежегодно увеличивалось лишь на 0,01%, то есть необходимы мероприятия по восстановлению плодородия почв, например внесение органических удобрений.

· обеспеченность почвы подвижными формами фосфора является высокой, а калия – низкой. Наблюдается тенденция повышения содержания фосфора и калия с 2008 года, что связано с внесением удобрений; тенденция повышения небольшая, поэтому все равно сохраняется необходимость внесения калийных удобрений;

· кислотности почв не соответствует оптимальным интервалам реакции почв для выращиваемых культур (яровая пшеница, кукуруза 6,3-7,5), то есть есть необходимость в известковании почв;

· содержание подвижных форм тяжелых металлов постепенно снижается, за исключением свинца, это может связано с близостью и увеличением нагрузки автомобильной автострады, проходящей поблизости от участка и представляющей реальный источник поступления свинца в почву и в растения,

· содержание нитратов в урожаях культур заметно повысилось , почти в 2 раза, что связано с увеличением доз вносимых азотных удобрений в 2008-2009 годах почти в 7 раз , по сравнению с 2007 годом;

· вода открытого водоема реперного участка является пригодной для хозяйственного использования, т.к. основные показатели качества снеговой, дождевой и грунтовых вод по данным анализов соотвествуют нормам и ГОСТу.

· выращиваемая на территории реперного участка растительная продукция является по показателям содержания остаточных пестицидов экологически чистой, полностью пригодной для использования в пищевых целях.

Эти выводы потверждают необходимость в проведении мероприятий по снижению кислотности, а именно внесение химических мелиорантов и увеличению плодородия почв на реперном участке, посредством внесения органических удобрений, использования сидератов и т.д.

Возможна необходимость более рационального применения азотных удобрений, чтобы контролировать содержание нитратов в растительной продукции в норме, а также для исключения попадания нитратов в близлежащие открытые водоемы и предотвращения их эвтрофикации;

Также в ходе исследования было отмечено, что потенциальные источники загрязнения (автодороги), находящиеся на небольшом расстоянии от реперного участка, могут оказать отрицательного влияния на состояние почв, а следовательно на качество растительной продукции, например по содержанию свинца. Можно предложить мероприятия по переводу подвижных форм тяжелых металлов в нерастворимые, недоступные для культур, посредством внесения фосфорных удобрений или органических удобрений.

2. Использование вегетационного опыта в экологических

исследованиях

Целью исследования было изучение влияния различных доз азотных удобрений на урожай и качество листового салата сорта « Изумрудное кружево».

В повышении урожаев сельскохозяйственных культур на серых лесных почвах ведущая роль принадлежит азотным удобрениям, на втором месте по эффективности стоят фосфорные удобрения, слабее действуют калийные. Недостаток усвояемого азота в почве угнетает развитие растений и приводит к снижению урожая. Избыток же его скорее, чем избыток других удобрений, оказывает вредное влияние на растения. Наиболее вредны высокие дозы азотного удобрения в период приживаемости посаженных растений и позднелетний период. При одностороннем избытке азота задерживается созревание растений, они образуют большую вегетативную массу.

Важнейшим источником питания азотом является почва. Есть почвы, где подвижного (растворимого в воде) азота мало. Меньше всего азота в подзолистых (особенно в песчаных) почвах, несколько больше в серых лесных почвах, и еще больше в черноземах. Однако нет почв, которые содержали бы такое количество растворимого азота, чтобы растения могли без внесения азотного удобрения давать высокий урожай в течение ряда лет. Поэтому на всех почвах прежде всего надо вносить азотные удобрения, но в разных дозах в зависимости от содержания в почве растворимого азота.

Действие азотных удобрений более полно проявляется на фоне фосфорно-калийных удобрений.

2.1. Теоретическая часть (обзор литературы)

Введение в биологический круго­ворот все возрастающего количества азота, фосфора, калия и других физиологически важных элементов пищи растений в условиях передовой агротехники и селекции растений, направленной на наиболее продуктивное использование элемен­тов питания, создает огромные возможности превращения не­исчерпаемой солнечной энергии в форму органического веще­ства непрерывно возрастающих урожаев.

Эффективность минеральных удобрений зависит от агроэкологических характеристик культур, уровня почвенного плодородия, погодных условий вегетационного периода и других факторов (Минеев В.Г. и др., 1993).

Особенно велика роль удобрений и в первую очередь азот­ных в районах Нечерноземной полосы на подзолистых, от природы бедных малоплодородных почвах. На таких почвах соблюдение высококачественных агротехнических приемов — своевременная и высококачественная обработка почвы, своевременный посев высококачественными семенами, хо­роший уход за растением, своевременная уборка урожая, но без внесения удобрений не дает хороших урожаев культур [5].

В последние годы в агрохимию начали широко внедрятся математические методы. Основная задача внедрения этих методов состоит в том, чтобы на базе некоторых объективных характеристик, относящихся к почве, климату, воздействию удобрений с почвой и другим условиям, дать производству рекомендации об оптимальных сочетаниях доз удобрений в расчете на максимальный эффект. Эта основная задача требует предварительного решения нескольких частных задач. Во-первых, необходимо построить математическую модель действия удобрений с их учетом взаимодействия. Во-вторых, после выбора подходящей математической модели (производственной функции) необходимо определять зависимость соответствующих параметров этой функции от агрохимических и других характеристик.

Для решения задачи прогнозирования эффективности удобрений в производстве на основе математических методов необходимо не только основываться на накопленном опытном материале, но и организовать накопление специального материала, содержащего более широкие данные – информацию о действии удобрений в зависимости от доз. Такую информацию дают результаты многолетних многофакторных опытов. В связи с этим были поставлены задачи по изучению особенностей действия и последействия различных доз удобрений на урожай и качество зерновых культур.

Были поставлены задачи по изучению особенностей действия и последействия различных доз для шести форм азотных удобрений на урожай и качество зерновых культур (ячмень «Винера», овес «Орел», пшеница «Краснозерная»). За восемь лет опыта (1967-1974 гг.), различающихся по метеорологическим условиям вегетационного периода, накоплен экспериментальный материал, характеризующий действие азота на урожай и качество продукции сельскохозяйственных культур, и установлена закономерность в действии азота в интервале доз от 0 до 120кг/га. Исследования показали, что уровень урожая зерна ячменя, овса, яровой пшеницы определяется в основном дозами азотных удобрений, а не их формами. Урожай зерна этих культур в обычных метеорологических условиях увеличивается при внесении N₃₀ - N₉₀ , и лишь в благоприятные годы урожаи зерна растут и при N₁₂₀ [10].

Рекомендуемые дозы азота являются средними, для конкретных условий их можно изменять в ту или другую сторону. Потребность растений в азоте определяется степенью окультуренности почвы, предшествующей культурой или другими факторами.

О действии различных доз азотных удобрений на урожайность с.-х. культур можно судить по ряду опытов научно-исследовательских учреждений. Так, например, по данным опытов, проведенных на Люберецком опытном поле Научно-исследовательского института удобрений и инсектофунгицидов, на легких малоплодородных почвах урожай зерна озимых без удобрений составил 6,1ц. Ежегодное применение по 30кг азота на фоне фосфорно-калийных удобрений дало возможность получить урожай по 13ц с 1га.

По данным Центральной опытной станции Всесоюзного института удобрений и агропочвоведения (ВИУА), в среднем за последние 5 лет внесение по 40кг азота в сочетании с 40кг фосфора и калия на фоне 20т навоза обеспечивало получение урожая клубней картофеля в 207ц с 1га.

В опытах Научно-исследовательского института картофельного хозяйства на супесчаных почвах внесение одного навозного удобрения в среднем за 12 лет обеспечивало урожай в 132ц, дополнительное внесение 40кг азота совместно с 50кг фосфора и калия дало возможность поднять урожай клубней картофеля до 197ц с 1га.

По эффективности минеральных и особенно азотных удобрений можно судить по опыту работы Новосельского опытного хозяйства ВИУА, расположенного в Сухиническом районе Калужской области. В среднем за 5 лет (1955-1959) в колхозах, на базе которых было создано опытное хозяйство, собрали: зерновых – по 5,1ц; картофеля – по 53,5; многолетних трав на сено – по 8,5ц с 1га. В среднем в хозяйстве применяли по 1-2ц азотных удобрений, по 2,5-3т органических удобрений на 1га пашни.. Это дало возможность увеличить урожай зерновых культур в 2,5-3 раза и значительно повысить урожайность других сельскохозяйственных культур.

В опытах Украинского Научно-исследовательского института орошаемого земледелия в 1963г на темно-каштановой почве при орошении применение ранневесенней азотной подкормки повысило урожай зерна Безостой 1 на 8,6ц при дозе 40кг азота, а при дозе 60кг азота – на 13,0ц с 1га. Абсолютный урожай зерна соответственно составил 45,9 и 50,3ц с 1га.

В этом же году в опытах Всесоюзного Научно-исследовательского института масличных и эфиромасличных культур на западном предкавказком выщелоченном черноземе весенняя азотная подкормка в дозе 30кг азота повысила урожай на 6,9ц зерна, а в дозе 60кг азота – на 10,5ц зерна. В этом случае общий урожай зерна достигал соответственно 51,3 и 54,9ц с 1га [5].

В 1985–1987гг. был заложен вегетационный опыт в сосудах, вмещающих 2,5кг сухой почвы, по следующей схеме: 1) РК; 2) N₁ РК; 3) N₂ РК. Источник азота – сульфат аммония, меченный стабильным изотопом ¹⁵ N с 50% - ным атомным обогащением. В опыте использовали две дозы азотного удобрения: N₁ - 100мг и N₂ – 200мг/кг сухой почвы. Фосфорные и калийные удобрения вносили в виде одно- и двузамещенных фосфатов калия в соотношении 1 : 1,4 в дозе 100мг на 1кг сухой почвы. В сосудах выращивался ячмень сорта «Белогорский» по 10 растений. После уборки урожая в растениях (в зерне и соломе) определяли общий азот по методу Къельдаля, в почве по методу Къельдаля – Иодельбауера. Исследования показали, что применяемые дозы азотных удобрений оказали существенное влияние на кустистость ячменя. Так, при внесении одинарной дозы азотного удобрения на дерново-подзолистой среднегумусированной почве общая кустистость увеличивается с 1,1 – 1,2 до 1,4; на высокогумусированной почве с 1,1 – 1,2 до 1.7 – 2,0 по сравнению с фосфорно-калийным вариантом. Применение же двойной дозы азотного удобрения привело к дальнейшему росту общей кустистости ячменя на среднегумусированной почве до 2,2 – 2,3; на высокогумусированной – до 2,1 -2,8. Влияние гумусированности дерново-подзолистых почв на общую кустистость проявилось только при внесении азотного удобрения, например, при внесении одинарной дозы азота удобрения на среднегумусированной общая кустистость равнялась 1,4, а на высокогумусированной – 1,7-2,0. При внесении двойной дозы азотного удобрения кустистость равнялась 2,1.Применение азотного удобрения позволило значительно увеличить продуктивность ячменя по зерну на обеих почвах. При внесении одинарной дозы урожай зерна увеличился с 3,6 – 3,7г/сосуд. Внесение двойной дозы азотногоу добрения приводит к дальнейшему росту продуктивности ячменя на среднегумусированной почве до 15,1–15,6г/сосуд, на высокогумусированной почве до 18,8–20,8г/сосуд [7].

По изучению влияния разового и дробного внесения азотных удобрений на урожайность сена костреца безостого заложено 6 опытов.

Азотные удобрения в дозах 60, 120, 180кг д. в. Вносились весной в один прием и дробно ½ весной и ½ после первого укоса. Лучшие показатели по урожайности получены при внесении азотных удобрений в один прием. Действие азотных удобрений при внесении в один прием было более сильное. Недобор урожая за счет внесения половинной дозы азота возмещался дополнительным урожаем, полученном во втором укосе за счет другой половины. Максимальный урожай был получен при внесении азота в количествн 180кг д. в. В один прием – 59,7ц/га, но максимальная прибавка сена на 1кг д. в., 39кг, получена при дозе 60кг д. в. , внесенной весной в один прием [8].

В 1997г. на опытном поле Марийского НИИСХ был заложен опыт по изучению эффективности минеральных удобрений в полевом севообороте: сидеральный пар (рапс) – озимая рожь – ячмень – овес с подсевом клевера – клевер 1г. п. – озимая пшеница – ячмень. При внесении минерального азотноного удобрения (60, 90 кг/га по азоту) урожай достоверно увеличивался, прибавки зерна в среднем по годам и изучаемым дозам азота на озимой ржи составили 36%, на ячмене – 52%.

В звене севооборота (овес с подсем клевера – клевер 1г.п. – озимая пшеница – ячмень) достоверный рост сборов зерна также связан с внесением минерального азотного удобрения. Применение азота в дозе 60кг/га увеличело урожай зерна овса Аргамак в среднем на 1,5т/га, или 59% по сравнению с контролем. Урожайность озимой пшеницы Безенчукская-380 при азотных подкормках (общая доза азота от 30 до 120кг/га) в зависимости от дозы и срока внесения возрастала в среднем на 14-21%. На ячмене Эльф применение минерального азота обеспечило рост урожая зерна в среднем на 77% при дозе 60кг/га.

Анализ урожайных данных свидетельствует об устойчивом эффекте применения азотных удобрений в дозе N₆₀ . В целом по севообороту данная доза позволяет повысить выход продукции с 1га севооборотной площади с 2,6 тыс. корм. ед. на контроле до 4 тыс. корм. ед [9].

В полевых опытах на ЦОС ИНИИА Нечерноземной зоны России, где изучалось действие различных уровней азотного питания. Исследования проводились с озимой пшеницей. Размер делянок 85м² . Повторность опыта четырехкратная. Исследования проводились в течении 3-х лет. Почва опытного участка дерново-подзолистая. Азотные удобрения вносили в виде аммиачной селитры в дозах 60, 120 и180кг/га в 2 периода: осенний и в весенне-летний. Проведенные исследования показали, что наиболее эффекивными являются дозы азота 60-120кг/га [10].

2.2. Объект и методика исследования

Для изучения влияния доз азотных удобрений на урожай и качество продукции было проведено исследование с использованием методики постановки вегетационного опыта в почвенной культуре. Опыт был заложен на культуре листового салата « Изумрудное кружево».

2.2.1. Обоснование схемы опыта

Схема составлена в соответствии с принципом единственного различия, т.е. варианты различаются одним фактором - изучаемым (в нашем случае этим фактором является доза используемого азотного удобрения).

Контрольный вариант выбран из таких соображений, что азотные удобрения на фоне фосфорно-калийных оказывают большее влияние. Для изучения влияния доз азотных удобрений на урожай и качество продукции определено, что оптимальной дозой азотных, фосфорных и калийных удобрений из расчета на 1кг почвы является 0,15г действующего вещества (д.в.). Для оценки возможности повышения урожайности в зависимости от применяемого удобрения варьируем форму азотных удобрений в сосуды, оставляя неизменным количество действующего вещества на 1кг почвы.

Схема опыта:

1. РК (фон)

2. РК(фон) + 0,1N

3. РК (фон) + 0,2N

4. РК (фон) + 0,3N

Масса почвы в сосуде: 3кг.

Число повторений: 3.

Количество сосудов: 12.

2.2.2. Агрохимическая характеристика почвы

При проведении опыта использовалась почва, отобранная из учхоза «Новинки» Богородского района Нижегородской области. Тип почвы - серая лесная, подтип – светло-серая лесная. По гранулометрическому составу почва является легкосуглинистой.

Таблица 14

Данные агрохимического анализа почвы на момент закладки опыта

Анализируя полученные данные, можно отметить, что почва используемая в опыте, имеет слабокислую реакцию среды, обладает средней поглотительной способностью, а степень обеспеченности подвижными формами фосфора и калия низкая и средняя соответственно.

2.2.3. Биологическая характеристика опытной культуры

Листовой салат - однолетнее растение семейства Капустных (Brassicaceae). Сорт – «Изумрудное кружево». Раннеспелый, высоко декоративный сорт, созревает за 45-55 дней. Для открытого грунта и пленочных укрытий. Посев в начале мая семенами в грунт на глубину 1 -1,5см. Розетка листьев мощная, полувертикальная. Лист среднего размера, маслянистый, яркий светло-зеленый, поверхность складчатая. Очень нежный, отличных вкусовых качеств, красивого ярко- зеленого цвета. Масса одного растения до 400г. Устойчив к цветушности и к низкой освещенности.

Это холодостойкая культура, оптимальная температура для ее роста около +15...18°C. К влажности салат предъявляет умеренные требования, но хороший урожай получают только на увлажненной почве. Недостаток влаги в почве и сухость воздуха способствуют быстрому образованию побега, минуя фазу розетки. В летние жаркие месяцы растения быстро переходят к стеблеванию.

2.2.4. Расчет норм удобрений и вносимых в опыте веществ

Азот вносят в виде аммиачной селитры, фосфор - в виде простого суперфосфата в сухом виде, а калий - в виде хлористого калия в растворе.

Во всех вариантах опыта норма вносимых удобрений рассчитывают, исходя из дозы удобрения 0,2г д.в./кг почвы калия, 0,15г д.в./кг почвы фосфора и 0,1, 0,2, 0,3 г д.в./кг азота :

1. В качестве азотных удобрений при закладке вегетационного опыта используется аммиачная селитра с процентным содержанием азота 34,6 %.

100 г NH₄ NO3 – 34.6г/сосуд д.в N

Х – 0,1г д.в./сосуд

X = 0,29 г/кг почвы NH4 NO3

На сосуд 0.29 · 3 = 0,86г/сосуд

Аналогично, рассчитываются варианты с нормой – 0,2г д.в./сосуд и – 0,3г д.в./сосуд

2. В качестве фосфорных удобрений при закладке вегетационного опыта использовался суперфосфат с процентным содержанием фосфора 22%.

100 гCa(H₂ PO₄ )₂ – 22 г д.в.

X – 0,15

X = 0.68 г/кг

На сосуд: 0.68 х 3 = 2.0 ^г /_сосуд

3. В качестве калийных удобрений при закладке вегетационного опыта использовался хлорид калия с процентным содержанием калия 60%.

100 г KCI – 60 г д.в К

X – 0,2

X = 0,33 г/кг почвы

На сосуд: 0,33 х 3 = 1.0 г KCI

Таблица 15

Расчетная ведомость

Таблица 16

Набивочная ведомость

2.2.5. Закладка опыта и уход за растениями в течение вегетации

Точность результата опыта во многом зависит от правильности подготовки почвы и сосудов к опыту, а также от техники проведения операций – набивки и полива сосудов, посева семян, ухода за культурой и уборки урожая.

Перед закладкой опыта, во-первых, устанавливают тип почвы. Для закладки вегетационного опыта используют пахотный слой почвы. Отбор проводят в весеннее время при достижении почвы полной спелости. Количество отбираемой почвы определяется массой почвы в сосуде и дополнительно берется 20–30% на потери. После отбора почва просеивается через грохот с отверстиями 10мм, далее почва тщательно перемешивается, и отбирается образец для анализа.

Во-вторых, проводят подготовку сосудов. Затем они моются, сушатся и комплектуются. Сосуд должен обеспечивать нормальное развитие растений. Для удобства получения информации на сосудах подписывают порядковые номера.

Комплект для сосудов Митчерлиха состоит из собственно сосуда, поддона и гребешка.

В-третьих, необходимо правильно набить сосуд. В начале набивки с подготовительными работами проводятся расчёты доз удобрений и готовят питательные смеси.

Для определения количества почвы в сосуде проводится пробная набивка. Установленную навеску почвы высыпают в эмалированный таз, тщательно перемешивают с навесками удобрений и приступают к набивке.

Набивка сосудов проводится одним человеком для обеспечения одинакового уплотнения в сосудах. При внесении жидких удобрений необходимо следить за тем, чтобы почва в сосуде не переувлажнялась.

Влажность почвы поддерживается на уровне оптимальной (60% от ПВ).

Потребность растения в воде в разные периоды жизни неодинакова и это необходимо учитывать при поливе.

Сосуды Митчерлиха поливают по заранее рассчитанному объёму. Полив проводят в утренние или вечерние часы дистиллированной или водопроводной водой. К концу вегетации за несколько дней до уборки полив прекращают.

В-четвертых, после проведения подготовительных работ производят посев опытной культуры.

Посев был проведен 18 мая 2010 года высококачественным посевным материалом, учитывалось одинаковое число растений (25 растений на сосуд) на сосуд и на одинаковую глубину (0,5мм). Посев проводился по трафарету. После посева засеянные сосуды покрывались песком. Затем покрывают толстой бумагой или плёнкой для уменьшения испарения влаги с поверхности почвы и поддержания необходимой влажности для прорастания.

Сосуды располагают на столе вегетационного домика, который сверху покрыт пленкой, чтобы избежать попадания атмосферных осадков.

Важной составляющей опыта является качественный уход за опытной культурой. В нашем случае уход состоял из таких мероприятий, как двукратное прореживание, перестановка сосудов, полива культуры по мере необходимости и уборки урожая в конце опыта.

Первое прореживание проводят через неделю после появления всходов. В сосуде оставляют наиболее выровненные растения и следят за их равномерным распределением по площади сосуда. После прореживания в каждом сосуде осталось по 10 растений салата.

Уборка урожая проводится при полном созревании растений. Растения срезают ножом или ножницами под самый корень. При этом обязательно проводят полный морфологический учёт. Растения помещают в бумажные пакеты с указанием на них номера сосуда и опыта. Растения высушивают до воздушно-сухого состояния и взвешивают общую массу.

Перед высушиванием определяют влажность растений, содержание нитратов, содержание сахаров и витамин С.

После высушивания ведут учёт сухой массы и определяют NPK.

Основные мероприятия по уходу за культурой, проводимые в ходе опыта, представлены в таблице 17.

Таблица 17

Уход за опытной культурой

Уход за посевом и уборка осуществлялась в нужные сроки, что позволило качественно обработать посевы и собрать урожай с наименьшими потерями.

2.3. Результаты вегетационного опыта

Результаты вегетационного опыта представлены в таблице 18.

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

Учет и уборка урожая является самой ответственной операцией при проведении полевых опытов с удобрениями. Данная работа требует предельной аккуратности, точности, ответственности. Это связано, прежде всего, с тем, что даже небольшая неточность может привести к значительным погрешностям.

Таблица 18

Учетная ведомость вегетационного опыта

Из таблицы 18 видно, максимальный урожай салата составляет 233,87 г в сосуде №86 , минимальный – 71,57г в сосуде №51. Самая большая масса отмечается в четвертом варианте, а самая низкая – в первом. Максимальная прибавка урожая в сравнении с фоном достигается с увеличением доз азотных удобрений.

Таблица 19

Урожайность в вегетационном опыте

Анализируя данную таблицу можно сделать вывод, что увеличение доз азотных удобрений, а именно аммонийной селитры, даёт существенный прирост зелёной массы салата.

2.3.2. Характеристика химического состава растений

и вынос элементов с урожаем

Таблица 20

Содержание нитратов в салате

Из результатов таблицы 20 видно, что значения НСР_0,5 по вегетационному опыту на содержание нитратов превышает все значения по вариантам опыта, следовательно в опыте нет достоверных результатов.

Таблица 21

Содержание сахаров в салате

В таблице 21 представлены данные по содержанию в салате сахаров. Самое большое содержание наблюдается в 3 варианте. Увеличение содержания сахаров (%) по сравнению с фоновым является недостоверным, т.к. разница между вариантами меньше НСР₀₅ .

Таблица 22

Содержание витамина C (по Плешкову)

В таблице 22 представлены данные по анализу растительных образцов на содержание в салате витамина C. Наибольшее содержание витамина С наблюдается в 1 варианте, фоне. Потом идет уменьшение содержания витамина С в образцах. Значения НСР₀₅ по вегетационному опыту на содержание витамина C превышает все значения по вариантам опыта.

При анализе салата были получены следующие данные о химических элементах и их выносе с урожаем.

Таблица 23

Содержание азота, фосфора и калия в навеске растительного материала

Из данных таблицы 23 по содержанию и выносу элементов питания с урожаем можно сделать вывод, что применение различных доз азотных удобрений влияет и на урожайность, и на качество продукции. С увеличением доз азотных удобрений, содержание азота в растительной мсассе повышается и увеличивается вынос его с урожаем. Содержание фосфора и калия увеличивается по вариантам, но незначительно, вследствие лучшего усвоения фосфора и калия растением при более насыщенном азотном питании.

2.3.3. Статистическая обработка полученных данных

Дисперсионный анализ в биологических исследованиях впервые введен английским ученым Р.А. Фишером. Основная цель анализа заключается в раскрытии смысла результатов эксперимента, т.е. в определении точности и достоверности исследования. В основе дисперсионного анализа лежит предположение, что опыт достоверен тогда, когда рассеяние между вариантами (колебания урожайности) больше, чем между повторностями одного варианта.

Дисперсионный анализ позволяет экспериментатору определить степень влияния факторов в отдельности и суммарного их воздействия на изменчивость изучаемого признака. В опытах с удобрениями таким признаком является урожайность.

Таблица 24

Статистический анализ полученных данных по урожайности:

Суммы квадратов отклонений:

С=(ΣХ)²:N=(1673)²:12=233244,08

Сy=ΣХ²-С = (7084,6 + 5118,0 + 8022,8 + 9520,0 + 10582,2 + 26299,1 + 24289,0 + 52152,8 + 23830 + 15717,6 + 27878,9 + 54695,1) – 233244,08 = 255765,3 – 233244,08 = 22521,22

Сv=ΣV²:n-C = (60176,9 + 131486 + 290423,9 + 276896,9) / 3 – 233244,08 = 19750,4

Сz=Сy-Сv= 22521,22 – 19750,4 = 2770,8

Результаты дисперсионного анализа:

Таблица 25

S_х = √S² = 18,6 / 3 = 6,22г

Sd = √2S² / n= √(2 * 346,3) / 3 = 8,72г

НСР₀₅ = t₀₅ * Sd= 2,31 * 8,7 = 20,09г

НСР₀₅ = ((t₀₅ * Sd) / х) * 100 = ((2,31 * 8,7) / 139,4) * 100 = 14,4%

Таблица 26

Статистический анализ полученных данных по содержанию сахаров в салате:

Суммы квадратов отклонений:

С=(ΣХ)²:N=( 27,4)² : 12=750,76:12=62,6

Сy=ΣХ²-С=(19,0+0,31+4,7+19,0+0,31+0,31+19,9+19,0+0,3+0,19+19,9+0,31)-62,6=103,23-62,6=40,63

Сv=ΣV²:n-C= (50,1+30,3+87,6+29,8)/3-62,6=3,3

Сz=Сy-Сv= 40,63-3,3=37,33

Таблица 27

Результаты дисперсионного анализа:

Вычисляем ошибку опыта:

S¯х=√S²:n = √4,7:3=0,72г

Sd=√2S²:n=√(2*4,7):3=1,02 г

НСР₀₅ =t₀₅ ·Sd=2,31*1,02=2,4г/сосуд

НСР₀₅ =((t₀₅ ·Sd):Х¯)·100=((4,1*1,02):2,3)*100=181,8

2.4. Выводы (по проведенному вегетационному опыту)

В ходе проведенного вегетационного опыта было изучено влияние различных доз азотных удобрений (в форме аммиачной селитры) на урожайность и качество зеленой культуры салата (содержание нитратов, содержание сахаров, содержание витамина С).

Внесение различных доз азотных удобрений дает различную прибавку урожая и влияет на качество растительной продукции. В результате опыта было определено, что внесение азотных удобрений увеличивает урожайность зеленой массы салата до определенного предела, далее (в 4 варианте) наблюдается очень незначительное снижение урожайности. Применение различных доз азотных удобрений влияет и на качество продукции. С увеличением доз азотных удобрений, содержание азота в растительной мсассе повышается и увеличивается вынос его с урожаем. Содержание фосфора и калия увеличивается по вариантам, но незначительно, вследствие лучшего усвоения фосфора и калия растением при более насыщенном азотном питании.

Исходя из данных вегетационного опыта, содержание нитратов превышает все значения по вариантам опыта, следовательно в опыте нет достоверных результатов. Увеличение содержания сахаров (%) по сравнению с фоновым является недостоверным, т.к. содержание сахаров (%) меньше НСР_0,5 .

Из результатов опыта видно, что различные дозы азотных удобрений не влияют на содержание витамина С. Наибольшее содержание витамина С наблюдается в 1 варианте, фоне. Потом идет уменьшение содержания витамина С в образцах. Значения НСР₀₅ по вегетационному опыту на содержание витамина C превышает все значения по вариантам опыта.

Список использованной литературы

1. Ефимов В.Н. Гумус и азот в земледелии Нечерноземной зоны РСФСР – ЛЕНИНГРАД, 1989Петров К.М. Общая экология.- СПб.: Химиздат, 1997,- 448 с.: ил.

2. Кореньков Д.А. Азотные удобрения.- Россельхозиздат.- Москва, 1965, - 132 с.

3. Научно – практические основы систем земледелия Нижегородской области: Учебное пособие/ Под ред. проф. В. П. Заикина/ Нижегородская гос. с.-х. академия.- Нижний Новгород, 2005 – 491 с.

4. Пискунов А.С. Методы агрохимических исследований.- М.: КолосС, 2004.- 312 с.

5. Практикум по агрохимии: Учеб. Пособие. – 2-е изд., перераб. и доп./ Под ред. Академика РАСХН В.Г. Минеева. – М.: Изд-во МГУ, 2001. – 689с.

6. Стадницкий Г. В. Родионов А. И., Экология.- М.: Высшая школа, 1998. -272 с.: ил.

7. Ягодин Б. А.,. Смирнов П. М и др. // Агрохимия, под ред. Б. А. Ягодина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989. – 639 с.

8. Агроклиматический справочник по Горьковской области

9. Агрохимический вестник №5, 2008

10. Отчеты ЦАС «Нижегородский» по агроэкологическому мониторингу реперных участков за 2006, 2007 и 2008 года

11. Справочное пособие по агрохимии и экологии / сост. Титова В.И., Бусоргин В.Г., Шафронов О.Д., Варламова Л.Д., Крымова Е.А., Дабахова Е.В., Тюрникова Е.Г., Гейгер Е.Ю., Короленко И.Д., Митянин И.О.- Н. Новгород, НГСХА, 2008.- 79 с.

12. Эффективность азотных удобрений, азотный режим почв и урожайность сельскохозяйственных растений: Сб. научн. тр./Горьк. с.-х. ин-т. – Горький, 1988