- •Министерство высшего образования и науки
- •Предисловие
- •Глава I. Методы изучения агрофизических и водных
- •1. Определение агрегатного состава и водопрочности почвы
- •Степень структурности почвы по с.И. Долгову и п.У. Бахтину
- •Определение структурного состава почвы
- •2. Оценка структурного состояния почвы по результатам сухого и мокрого просеивания [12]
- •3. Оценка водопрочности агрегатов почвы методом качания сит (по и.М. Бакшееву)
- •4. Результаты анализа водопрочности почвы
- •2. Определение устойчивости почвы против ветровой эрозии.
- •5. Пороговые скорости ветра на высоте 0-15 см, (по а.И.Бараеву и э.Ф.Госсену [3])
- •6. Шкала оценки ветроустойчивости почвы
- •9. Классификация почв по степени эродированности
- •7. Значение коэффициентов эродируемости почв.
- •8. Классификация почв по степени развеваемости
- •9. Классификация почв по степени эродированности
- •3. Плотность почвы и ее определение
- •10. Оценка уплотненности почвы по величине объемной массы (г/см3)
- •4. Определение строения пахотного слоя почвы
- •5. Водные свойства почвы и методы их определения
- •11. Количество воды, необходимое для прорастания семян основных культур
- •12. Величина коэффициента роста (кр) по зонам увлажнения (по д.И.Шашко [27])
- •13. Шкала биологической продуктивности по условиям климата (по д.М.Шашко [27])
- •14. Категории, формы почвенной влаги и почвенно-гидрологические
- •Максимальная гигроскопичность
- •15. Максимальная гигроскопичность почв разного механического состава по с.И.Долгову [7]
- •Влажность устойчивого завядания растений
- •16.Влажность устойчивого завядания различных по механическому составу почв по с.А. Вериго и л.А. Разумовой [4]
- •Влажность разрыва капиллярной связи (врк)
- •Наименьшая влагоемкость (по п.С.Коссовичу)
- •Предельно полевая влагоемкость
- •Определение влажности почвы
- •7. Шкала оценки запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы [4]
- •Выполнение заданий
- •3.Определение ожидаемых запасов влаги в метровом слое почвы к началу наступления физической спелости.
- •4.Определение суммарного водопотребления и коэффициента водопотребления:
- •5.Определение потребности растений яровой пшеницы в воде и влагообеспеченности.
- •6. Действительно возможный урожай культуры (дву) исходя из влагообеспеченности определяется по формуле:
- •8. Номера заданий для выполнения лабораторных работ по водным свойствам почвы
- •19. Исходные данные для выполнения заданий по водным свойствам почвы
- •Глава II. Сорные растения и меры борьбы с ними
- •Вред от сорняков и их биологическая особенность
- •Классификация сорных растений и характеристика их наиболее распространенных представителей
- •3. Методы учета и картирования засоренности сельскохозяйственных угодий
- •Определение запасов семян и вегетативных органов размножения сорных растений в почве.
- •Форма 6
- •20. Оценка засоренности почвы семенами сорняков
- •Определение запасов семян сорных растений в органических удобрениях
- •21. Шкала оценки органических удобрений по запасам всхожих семян сорняков
- •Учет вегетирующих сорняков
- •Ведомость глазомерного учета сорняков
- •Область _________________________________________________________
- •Район ___________________________________________________________
- •Хозяйство _______________________________________________________
- •22. Шкала глазомерной оценки засоренности полей
- •Количественный метод учета засоренности полей
- •Форма 9
- •23. Оценка засоренности сельскохозяйственных угодий
- •Количественно - весовой метод учета засоренности полей
- •Форма 11
- •Методика составления карты засоренности полей
- •4. Меры борьбы с сорной растительностью
- •24. Трудноотделимые семена сорняков в посевном материале различных культур
- •Истребительные меры борьбы
- •Характеристика наиболее распространенных гербицидов
- •25. Норма расхода водного раствора гербицидов, л/га
- •26. Номера сорняков для описания мер борьбы
- •27. Сорные растения для описания мер борьбы
- •Форма 8 Разработка агротехнических и химических мер борьбы с сорняками.
- •Вопросы для самостоятельной подготовки
- •Глава III. Севообороты
- •Общие понятия и характеристика основных предшественников
- •28. Предшественники основных сельскохозяйственных культур
- •29. Оценка предшественников для основных полевых культур Северного Казахстана
- •Принципы построения схем севооборотов и их классификация
- •30. Классификация севооборотов
- •Севообороты, рекомендованные для различных зон
- •31. Размещение культур и пара в пятипольном почвозащитном севообороте
- •Методика составления схем севооборотов, планов перехода и ротационных таблиц
- •32. Структура использования пашни
- •33. Группировка культур и их удельный вес в % от севооборотной площади
- •34. Формирование полей
- •35. Исходные данные для составления зерновых и технических севооборотов
- •36. Исходные данные для составления кормовых и зерно-кормовых севооборотов
- •38. Исходные данные по истории полей для составления планов перехода к севооборотам
- •39. Ротационная таблица
- •Оценка севооборотов
- •Глава IV. Обработка почвы Задание:
- •Задачи и технологические операции обработки почвы
- •2. Приемы и орудия обработки почвы
- •3. Принципы минимализации обработки почвы
- •4. Разработка осенней и предпосевной обработки почвы
- •40. Исходные данные для разработки осенней и предпосевной обработки почвы
- •41. Шифры заданий по осенней и предпосевной обработке почвы
- •Форма 14 Осенняя и весенняя предпосевная обработка почв
- •42. Варианты осенней и весенней обработки почвы
- •5. Разработка технологии обработки пара
- •43. Исходные данные для составления технологии обработки паров
- •44. Шифры исходных данных для составления технологии обработки пара
12. Величина коэффициента роста (кр) по зонам увлажнения (по д.И.Шашко [27])
Зона увлажнения |
Показатель годового увлажнения КУ = О:Σd |
Коэффициент роста (Кр) |
Влажная лесная |
0,50 |
1,0 |
Полувлажная лесостепная |
0,45 |
0,97 |
Полузасушливая степная на обыкновенных черноземах |
0,30 |
0,79 |
Засушливая степная на южных черноземах |
0,25 |
0,69 |
Очень засушливая степная на темно-каштановых и каштановых почвах |
0,20 |
0,57 |
Полусухая полупустынная |
0,15 |
0,41 |
Пустынная |
0,1 |
0,19 |
Переход к урожайности культур осуществляется по формуле:
УБИОЛ = β х БПК, (34)
где УБИОЛ - потенциальная урожайность по биоклиматическому потенциалу при КПД ФАР, равному 1%, ц/га;
β - коэффициент продуктивности, равный 23 ц/га (1% ФАР);
Отсюда биологический урожай зерна яровой пшеницы будет равен 23,7 ц/га (У=23 х 1,03 = 23,69).
Урожайность зерна (У) при 14% влажности составит:
100 · УБИОЛ 2369
У = ------------------ = ------------- =15,3 ц/га
(100-14) ·1,8 154,8
Сравнительную оценку биологической продуктивности почв (Бк), имеющих различный уровень плодородия, целесообразно проводить в баллах. При этом средняя продуктивность зерновых культур соответствует значению БКП 1,90, которое принято за 100 баллов. Переход от БКП к баллам осуществляется умножением значения БПК на коэффициент пропорциональности 55 (100 : 1,9). В нашем примере Бк = 55 х 1,03 = 56,65 баллов.
В целом расчеты биологической продуктивности растений (Бк) удобно проводить по формуле:
Σt > 10оС
Бк = 55 Кр ------------------. (35)
1000оС
13. Шкала биологической продуктивности по условиям климата (по д.М.Шашко [27])
Биологическая Продуктивность |
Группа Продуктивности |
Балл (Бк) |
Уровень урожая зерновых при цене балла 0,23 ц/га |
Очень низкая БКП 0,80 |
I |
40 |
9 |
Низкая БКП 0,8-1,2 |
II |
41-60 |
9-14 |
Пониженная БКП 1,2-1,6 |
III |
61-85 |
14-19 |
Средняя БКП 1,1-1,2 |
IV |
86-120 |
19-27 |
Повышенная |
V |
121-155 |
27-35 |
Высокая |
VI |
156-190 |
35-43 |
Очень высокая |
VII |
191 и выше |
43 и более |
Большую, а иногда и решающую роль в формировании урожая играют солнечные лучи, тепло, влага и почвенные условия в комплексе. Взаимоотношение этих факторов выражается формулой, которая с высокой точностью позволяет определить биогидротермический потенциал продуктивности (Кр) в конкретных условиях:
WTv
Кр = -------------- , (36)
36R
где W - продуктивная влага (суммарное водопотребление), мм;
Tv - период вегетации растений, декада;
R - радиационный баланс, ккал/см2;
36 - число декад в году.
Радиационный баланс обычно на 4-5% выше ФАР и составляет 52% от суммарной (прямая + рассеянная) радиации.
Так, например, при суммарной радиации за год 117,62 ккал/см2 (г. Астана) радиационный баланс составляет 61,2 ккал/см2. При этом продуктивной влаги для растения накапливается 260 мм (запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы 120 мм + 140 мм летние осадки). Подставив значения в формуле получим:
260 х 9,0
Кр = -------------- = 1,06
36 х 61,2
Для перехода от баллов на урожай абсолютно сухой биомассы потенциал продуктивности (Кр) умножают на коэффициент продуктивности (b):
Убиол = b Кр = 23 х 1,06 = 24,4 ц/га
После перевода урожая сухой биомассы на основную продукцию при стандартной влажности (14%) урожайность зерна составит 15,7 ц/га.
Усвоение воды почвой происходит благодаря проявлению различных сил: сорбционных, осмотических, менисковых и гравитационных. Способность почвы поглощать воду, всасывать в себя, принято называть ее сосущей силой, или всасывающим давлением (термин "сосущая сила" был предложен В.Г.Корневым). Она измеряется в сантиметрах водяного столба или в атмосферах. В настоящее время чаще используют показатель PF - логарифм потенциала почвенной влаги. Давление водяного столба 1033 см (1 атмосфера) соответствует PF = 3. Чем выше PF, тем более прочно вода удерживается почвой.
Величина сосущей силы почвы зависит от количественного содержания воды в ней и от концентрации почвенного раствора. Чем выше влажность почвы и чем меньше в ней солей, тем меньше ее всасывающая сила. Она повышается по мере иссушения почвы. Всасывающее давление полностью насыщенной водой почвы равно нулю. Для сухой почвы оно достигает величины 104 атмосфер.
Всасывающее давление почвы зависит также от механического и структурного состава ее, температуры, наличия легкорастворимых солей, от размера капиллярных промежутков.
По данным С.А.Вериго и П.А.Разумовой [4], сосущая сила почвы при влажности устойчивого завядания соответствует значению PF, равному 4,2 (15 атмосфер), влажности разрыва капиллярной связи - 3,5 (3 атмосферы), наименьшей влагоемкости - 2,7 (0,5 атмосфер).
Почвенная влага, удерживаемая различными силами, характеризуется неодинаковой подвижностью, обладает разными свойствами. Водоудерживающие силы в свою очередь изменяются в зависимости от форм связи воды в почве. Различают следующие формы воды в почве, которые отличаются между собой как прочностью связи с твердой фазой почвы, так и степенью подвижности, т.е. доступностью их растениям:
а) кристаллизационная - входит в состав минералов в виде отдельных молекул, например в состав гипса - СаSO4 · 2Н2О;
б) конституционная - молекулы воды прочно связаны с кристаллической решеткой минерала, обычно в виде гидроксильной группы, например FеОН3.
Эти формы воды не имеют практического значения для растений и не оказывают существенного влияния на физические свойства почв.
В составе сорбированной воды различают прочносвязанную, или гигроскопическую, и рыхлосвязанную, или пленочную.
в) гигроскопическая - удерживается на поверхности почвенных частиц силами молекулярного притяжения порядка 10-30 тысяч атмосфер, относится к категории прочносвязанной воды
При соприкосновении с воздухом, содержащим пары воды, сухая почва поглощает часть этой воды. Способность почвенных частиц поглощать воду из атмосферы окружающего воздуха называется гигроскопичностью. Гигроскопичностью обладают лишь коллоидные частицы почвы. Количество гигроскопической влаги зависит от механического состава почвы, температуры и относительной влажности воздуха, упругости водяного пара, содержания органического вещества.
г) пленочная - после полного насыщения почвенного воздуха парами воды по мере дальнейшего увеличения количества воды сверх максимальной гигроскопичности поверхность почвенных частиц покрывается водяной пленкой. Прочность связи ее с почвенными частицами, особенно наружных слоев, гораздо меньше, чем прочность связи гигроскопической воды. Она передвигается не сплошной массой, а от частицы с большей толщиной водяной пленки к частицам с меньшей толщиной водяной пленки до тех пор, пока толщина пленок вокруг обеих частиц не будет одинаковой. Ее значение состоит в том, что передвигаясь снизу вверх, она может приблизить к поверхности легкорастворимые соли. Она относится к категории рыхлосвязанной воды.
д) парообразная - водяной пар является неотъемлемой составной частью почвенного воздуха. При повышении температуры почвы часть свободной, а также сорбированной воды переходит в парообразное состояние, которое заполняет поры, свободные от жидкой воды. И, наоборот, при понижении температуры водяной пар переходит в капельно-жидкое состояние и становится доступной для растений. Содержание парообразной влаги в почве составляет порядка 0,001% от массы сухой почвы [6]. Движение парообразной влаги в почве происходит за счет изменения ее упругости вследствие температурного градиента. Пары воды перемещаются от мест с большей упругостью (с повышенной температурой) к местам с меньшей упругостью, т.е. в сторону понижающихся температур. Зимой, когда верхние слои почвы оказываются более холодными, чем нижние, происходит перегонка парообразной влаги из низших слоев в верхние. При ее конденсации верхние слои почвы дополнительно увлажняются. Аналогичное явление наблюдается в ночное время летом, когда верхние слои почвы охлаждаются и упругость водяных паров падает. По некоторым данным, в песчаных почвах пустынной зоны величина конденсации достигает за ночь до 8 мм. В степной и сухостепной зонах республики парообразная вода не имеет существенного значения в водном балансе ввиду сухости воздуха.
д) твердая вода (лед) - образование льда сопровождается увеличением его объема на 1/11 часть, что способствует разрыхлению и расчленению почвы на агрегаты. При этом крупные глыбы, образованные при механической обработке почвы, распадаются на более мелкие. Кристаллы льда способствуют также образованию трещин в почве, что повышает ее водопроницаемость и аэрацию. При 0оС плотность льда равна 0,9168 г/см3, а воды - 0,999968 г/см3 (максимальная плотность воды при 4оС составляет 1 г/см3);
е) капиллярная - занимает тонкие промежутки между почвенными частицами, получившими название капилляров. Она подразделяется на капиллярно-подвешенную, капиллярно-подпертую. Капиллярная влага является основным источником снабжения растений и почвенных микроорганизмов водой. Она относится к категории физически свободной воды. Капиллярная влага удерживается и передвигается в почве под влиянием капиллярных (менисковых) сил, которые начинают проявляться в порах с диаметром менее 8 мм. Особенно сильно выражены менисковые силы в порах с диаметром от 3 до 100 мк. А в порах крупнее 8 мм капиллярный момент не выражен, а слишком мелкие поры диаметром менее 3 мк заняты адсорбированной водой, вследствие чего передвижение в них капиллярной воды сильно затруднено. Наиболее подвижна капиллярная влага в средних по механическому составу почвах.
На направление и интенсивность передвижения капиллярной влаги оказывают влияние градиенты влажности и температуры почвы, химического потенциала: она передвигается из зоны большего увлажнения в зону меньшего увлажнения, из более нагретой в менее нагретую зону ( в зону повышенного поверхностного натяжения и вязкости воды), с участка с меньшим осмотическим давлением в места с высоким осмотическим давлением.
В условиях Северного Казахстана, где грунтовые воды залегают глубоко, а глубина промачивания незначительная, формирование урожая происходит за счет капиллярно-подвешенной влаги.
ж) гравитационная - при увеличении влажности почвы до предела, когда капиллярные силы не в состоянии удерживать влагу, она стекает в нижние горизонты или по уклону под влиянием сил гравитации. Для растений гравитационная вода доступна, но вследствие кратковременного нахождения ее в корнеобитаемом слое почвы она непосредственно в снабжении растений водой участвует в ограниченном количестве, но является источником образования капиллярной влаги в почве.
Вся влага, которая удерживается силами большими, чем сосущая сила корневых волосков, не доступна растениям. Сосущая сила корней у большинства сельскохозяйственных культур составляет не более 15 атмосфер. Значения влажности почвы, при переходе которых резко меняется степень связности, подвижности и доступности ее для растений принято называть почвенно-гидрологическими константами. Различают максимально адсорбционную влагоемкость (МАВ), максимальную гигроскопичность (МГ), влажность устойчивого завядания (ВУЗ), влажность разрыва капиллярной связи (ВРК), наименьшую влагоемкость (МВ), капиллярную влагоемкость (КВ) и предельно полевую влагоемкость (ППВ) (таблица 14, рисунок 10).