Курсовая Влияние белого шлама на урожайность зерна ячменя на почве, загрязненной медью
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
ФГОУ ВПО «Уральская Государственная Сельскохозяйственная академия»
Агрономический факультет
Кафедра растениеводства
Работа проверена
«….»……….. 200.. г.
Оценка………….
(подпись проверяющего)
Мамаева Арина Алексеевна
Влияние белого шлама на урожайность зерна ячменя на почве, загрязненной медью
(Курсовая работа)
Руководитель,
к. с. х. н., Мингалев С. К.
Екатеринбург
Содержание
1. Введение.. 3
2. Обзор литературы... 5
3. Гипотеза.. 10
4. Программа и методика исследования.. 11
4.1.Цель исследования.. 11
4.2. Задачи исследования. 11
4.3 Схема опыта. 11
4.4 Агротехника вариантов в опыте. 11
4.5. Выбор земельного участка и подготовка его к закладке опыта. 13
4.5.1. История земельного участка. 13
4.5.2. Подготовка участка к закладке опыта. 13
4.6. Расчет конструкции опыта. 14
4.6.1. Определение направления длинной стороны опытной делянки. 14
4.6.2 Определение повторности опыта. 16
4.6.3. Определение минимальной ширины опытной делянки. 17
4.6.4. Расчет площади и длины опытной делянки. 17
4.6.5. Определение места на участке под опыт. 17
4.6.6. Конструкция опытной делянки. 18
4.6.7. Конструкция опыта. 19
5. Наблюдения и учеты в опыте. 20
6. Статистическая обработка данных проведенного опыта. 21
6.1. Подготовка данных к статистической обработке. 21
6.2. Дисперсионный анализ урожайных данных. 22
7. Результаты исследования. 24
Список используемой литературы. 25
1. Введение
Для гарантированного получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходимо обеспечить благоприятные экологические условия для роста и развития растений. Но, к сожалению, насыщенность Свердловской области промышленными и перерабатывающими предприятиями способствует формированию на значительной части территории сложной экологической ситуации. Поверхностный слой почвы подвергается как локальному, так и региональному загрязнению вследствие воздушного переноса поллютантов на большие расстояния. При этом происходит загрязнение не только почв в промышленных регионах, но и в сельскохозяйственных. Поэтому необходимо, чтобы уровни содержания тяжелых металлов антропогенного происхождения находились в почвах и сельскохозяйственных культурах в количествах, не приводящих к негативным последствиям.
Среди загрязняющих веществ по масштабам загрязнения и воздействию на биологические объекты особое место занимают тяжелые металлы (ТМ). В принципе многие из них необходимы живым организмам, однако в результате интенсивного атмосферного рассеивания в биосфере и значительной концентрации в почве они становятся токсичными для биоты.
Основными источниками атмосферного загрязнения, связанного с деятельностью человека, являются тепловые и иные электростанции, предприятия черной металлургии, предприятия по добыче и переработке нефти, транспорт, предприятия цветной металлургии, а также предприятия по добыче и изготовлению строительных материалов.
Так, на пример, медь, которая для растений является существенно важным элементом питания в высоких концентрациях может оказывать токсическое действие, которое вдвое выше, чем у цинка. Симптомы избытка меди проявляются в виде хлороза и образования многочисленных окрашенных в коричневый цвет боковых корней.
В данном исследовании будет рассмотрено влияние белого шлама на урожайность зерна ячменя на почвах, загрязненных медью. Актуальность исследований подобного плана не вызывает сомнений, так как при современном состоянии окружающей среды сельскохозяйственные (с/х) культуры испытывают дефицит необходимых для нормальной жизнедеятельности минеральных веществ и, одновременно перегружены токсическими веществами - что оказывает влияние на урожайность. Исходя из экономических соображений, нельзя допускать, чтобы недостаток относительно недорогих элементов минерального питания ограничивал зерновую продуктивность
Работа основана на материалах, выданных преподавателем, а также используются самостоятельные разработки и доводы
2. Обзор литературы
Накопление тяжелых металлов в растениях при техногенном загрязнении. Определение и характеристика тяжелых металлов Особую группу загрязнителей представляют тяжелые металлы, сохраняющиеся в почве длительное время и поступающие в разные органы растений. Тяжелые металлы - группа химических элементов, имеющих плотность более 5 г/см3. Наиболее типичные тяжелые металлы — кадмий, ртуть, цинк, молибден, никель, кобальт, олово, титан, медь, ванадий, поступают в почву преимущественно из атмосферы с выбросами промышленных предприятий, а свинец - с выхлопными газами автомобилей (Орлов Д. С. 1996).
Медь. Обычно содержится в почвах в количестве 1-20 мг/кг. Она токсична для большинства растений при концентрации в почвенном растворе более 0,1 мг/кг. Медь при концентрации 20 мг/кг в кормах токсична для овец, а 15 мг/кг - для ягнят. В почвах с высоким содержанием органического вещества и глины подвижность меди низкая. Загрязнение почв медью ухудшает ее физические свойства: уменьшается число агрегатов, снижается их водопрочность, т.е. возникает опасность эрозии и уплотнения. При увеличении концентрации меди в почвах возрастает объем подвижной. Токсическое действие меди на растение в значительной степени зависит от адсорбционной способности и реакции почв. Например, на легких кислых почвах медь в концентрации 11 кг/га негативно влияет на развитие растений, в то время как на торфяных почвах Сu в количестве 75 кг/га не оказывает такого эффекта. Содержание меди в растении зависит от ее концентрации в почве, фазы вегетации, вида и сорта растений. В надземной части растения содержание меди составляет в среднем 5-10 мг/кг и редко превышает 30 мг/кг в расчете на сухую массу. Содержание 20 мг/кг Сu в растении является вредным для него. При повышенной концентрации меди в растениях (20 мг/кг) снижается интенсивность дыхания, образования хлорофилла и активность некоторых ферментов. Поступление меди из почвы в растение зависит от концентрации меди в почве и от вида растений.
Симптомы недостаточности меди для растений: темно-зеленые листья, толстые короткие или похожие на колючую проволоку корни, задержка роста, хлороз листьев, потеря тургора, уменьшение урожая. Активно поглощают медь картофель, морковь и гречиха (Алексеев Ю. В. 1987).
Виды загрязнения почвы тяжелыми металлами. Загрязнение атмосферы тяжелыми металлами происходит в результате выброса больших количеств отходов, образующихся в процессе деятельности промышленных предприятий. Основными источниками атмосферного загрязнения, связанного с деятельностью человека, являются тепловые и иные электростанции, предприятия черной металлургии, предприятия по добыче и переработке нефти, транспорт, предприятия цветной металлургии, а также предприятия по добыче и изготовлению строительных материалов. Наиболее значительная часть опасных промышленных выбросов, имеющих обширное распространение в атмосфере, связана с аэрозольной фракцией.
Часть ТМ выбрасывается в виде твердых аэрозолей. Элементы с высокой степенью растворимости связаны с твердыми взвешенными частицами малых размеров, так как, попадая в виде паров в атмосферу затем конденсируются, образуя твердые взвешенные частицы субмикронных размеров,,. Спектр размеров твердых взвешенных частиц располагается в интервале 0,15-18,75 мкм. (Староверова А. В., Ващенко Л. Б. 1989).
Тяжелые металлы в минеральных удобрениях являются естественными примесями, содержащимися в агрорудах. Наиболее существенными как по набору, так и по концентрациям примесей тяжелых металлов являются фосфорные удобрения, а также удобрения, получаемые с использованием экстракционной ортофосфорной кислоты (аммофосы, аммофоски, нитрофосы, нитрофоски, двойные суперфосфаты). Систематическое внесение фосфорных удобрений сопровождаются накоплением в почве фтора, отрицательно воздействующего на здоровье человека и животных. Избыточное накопление фтора в кормовых растениях может послужить причиной заболевания животных флюорозом, симптомами которого являются дефекты зубов, поражение суставов, ломкость костей и хромата. Животные теряют аппетит, худеют, у них снижается молочная и мясная продуктивность (Кулаковская Т. Р., Агеец Ю. В. 1978).
Многочисленными исследованиями было установлено, что загрязнение почв промышленными предприятиями прослеживается на значительном удалении от источника металлосодержащих выбросов - на расстоянии 10-
Тяжелые металлы в почвах. Известно, что на подвижность тяжелых металлов в почве и поступление их в растения влияет реакция среды, количество и качество органического вещества, емкость катионного обмена, количество тонкодисперсной части, наличие карбонатов и т.д. Так, например многие элементы (медь, свинец, кадмий, никель) в кислой среде становятся подвижными и накапливаются в растениях, причем растения могут содержать опасные для человека и животных количества тяжелых металлов без визуальных признаков их избытка.
Гранулометрический состав оказывает прямое влияние на подвижность тяжелых металлов в почве. Опасность загрязнения растений токсичными элементами на почвах тяжелого механического состава значительно меньше, что связано с большей удерживающей способностью илистой фракции.
С органическим веществом металлы могут образовывать комплексные соединения, которые менее доступны для поглощения растениями. Поэтому на почвах с высоким содержанием органики опасность накопления избыточного количества тяжелых металлов в растениях меньше, чем в малоплодородных. В почвах могут образовываться подвижные формы тяжелых металлов, связанные с органическим веществом в форме хелатов и других соединений, способных мигрировать за пределы корнеобитаемого слоя с инфильтрационными водами.
Реакция среды в почве непосредственно влияет на растворимость соединений тяжелых металлов. Карбонаты тяжелых металлов в преобладающей массе слаборастворимы, поэтому с повышением величины рН и достижением близкой к нейтральной и нейтральной реакции среды в почве вероятность образования биокарбонатов и карбонатов увеличивается. Большинство исследователей считают, что при уровне рН в пределах 6,5 в водной суспензии количество токсичного металла в почве достигает минимума. Однако вопрос этот недостаточно экспериментально исследован. По данным многих опытов получены противоречивые результаты, свидетельствующие о неоднозначности уровня реакции среды, при котором меньше всего накапливается в растениях тяжелых металлов (Овчаренко М. М. 1996). Содержание фосфатов в почве по своему действию на доступность растениям тяжелых металлов аналогично влиянию реакции среды. Связано это со слабой растворимостью солей тяжелых металлов в форме ортофосфатов. С ростом содержания в почве подвижных фосфатов увеличивается содержание труднодоступных для растения практически нерастворимых фосфатов тяжелых металлов. Результаты длительных опытов свидетельствуют о существенном снижении коэффициента подвижности тяжелых металлов в почве в вариантах опытов с длительным применением фосфорных удобрений, несмотря на то, что с фосфорными удобрениями в почву поступают тяжелые металлы. Так, в длительных опытах ВИУА в результате 26-летнего систематического применения суперфосфата содержание подвижных форм тяжелых металлов почве снизилось (%): свинца - на 40, меди - на 35, кадмия - на 10, марганца - на 26, железа на 17.
Основные характеристики белого шлама (БШ). Белый шлам нейтрализованный (БШ) - сыпучий порошок светло-коричневого цвета, представленный сульфатной формой алюмосиликата группы содалита (нозеан-содалит) с массовой долей от 80 до 90%; железистым гидрогранатом с массовой долей от 8 до 15%; мелкодисперсным гидроксидом алюминия долей от 1 до 5%; рН от 6,0 до 9,0. Не токсичен, не горюч.
Белый шлам (БШ) изготавливают в соответствии с патентом РФ № 2053688 (A23K1/16, опубл. 10.02.96 г., бюл. №4) путем нейтрализации шлама при обескремнивании алюминантных растворов глиноземного производства. БШ марки А не содержит дополнительных минеральных добавок.
Состав БШ соответствует ТУ 1711-127-001941091-96 с изменениями №1 от 27.03.2000 г.
Таким образом, могу сказать, что БШ является одним из источников нейтрализации пагубного действия меди на разные типы почв. Его действие было рассмотрено ранее, но необходимые дозы внесения не изучались, зная это, можно будет установить выгоду в применении БШ с экономической точки зрения.
3. Гипотеза
Белый шлам (БШ), безусловно, повышает урожайность ячменя на почвах, загрязненных медью, поскольку нейтрализует ее пагубное воздействие. Но, насколько эффективно будет его применение в данных условиях в разных дозах? Предполагается, что избыток меди будет снижать урожайность зерна, а высокие дозы внесения БШ позволят более или менее повысить урожайность на загрязненных почвах.
4. Программа и методика исследования
4.1.Цель исследования
Цель исследования – выявить эффективность доз белого шлама на урожайность ячменя на черноземе оподзоленном, загрязненном медью.
4.2. Задачи исследования.
1. Выявит, влияет ли БШ на высоту растения в зависимости от его доз.
2. Изучить структуру урожая.
3. Произвести учет урожайности ячменя.
4.3 Схема опыта.
Опыт проводился на четырех делянках в пяти вариантах.
1. контроль (К0(чистая почва) + N 60P60 K60)
2. Ко + 10 ПДК Cu = ФОН
3. ФОН + БШ (1%)
4. ФОН + БШ (2%)
5. ФОН + БШ (3%)
4.4 Агротехника вариантов в опыте.
Семенной материал стандартный, без предварительного проращивания.
Основной обработкой почвы была вспашка на 20-
Проводилось снегозадержание снегопахами по спирали. Весной при поспевании почвы провели боронование и предпосевную культивацию почвы на глубину посева - 3-5 до
Удобрений вносили в дозах N60Р60К60
Для протравливания семян против головни, корневой гнили и др. применили байтан-универсал, 19,5% с.п. - по 2 кг/т.
Норма высева ячменя -5-6 млн семян на
Способ посева - узкорядный (с междурядиями
Проводилось послепосевное прикатывание для улучшения контакта семян с почвой, а также довсходовое боронование (через 3-5 дней после посева) для предупреждения почвенной корки и уничтожения нитевидных сорных проростков.
Для борьбы с вредителями в фазу кущения (злаковые мухи, блошки, вредная черепашка и др.) проводилось опрыскивание посевов фосфамидом, 40 % к.э. - 1 л/га.
Раздельную уборку ячменя начали в середине восковой спелости, а при полной - перешли на прямое комбайнирование (комбайн «Сампо»). Проводилась уборка 8 августа.
4.5. Выбор земельного участка и подготовка его к закладке опыта.
4.5.1. История земельного участка.
Участок, на котором закладывался опыт, находится в Учхозе «Уралец». Почва на опытном участке представлена оподзоленным черноземом, по механическому составу тяжелосуглинистая. Мощность гумусового горизонта 28-
4.5.2. Подготовка участка к закладке опыта.
Перед посевом почва намеренно обрабатывалась дозой меди.
Для детального изучения однородности почвы на участке, выделенном под опыт, был проведен рекогносцировочный посев ячменя, по которому можно судить об особенностях изменчивости плодородия почвы на участке.
Лучшие предшественники ячменя в севообороте - зернобобовые и пропашные (картофель, кукуруза, корнеплоды, бахчевые и др.) культуры.
Разбивка производилась с учетом захвата уборочного комбайна; сеялки.
Для учета урожая элементарных делянок использовался комбайн с захватом жатки 5м, длина элементарной делянки
4.6. Расчет конструкции опыта.
4.6.1. Определение направления длинной стороны опытной делянки.
Для определения направления длинной стороны необходимо найти статистический показатель изменчивости плодородия почвы по горизонтали и вертикали план - схемы. Такими показателями являются вариационные коэффициенты.
Вариационный коэффициент для горизонталей (Vг):
где
Sг=0.86
Vг=2.61
Вариационный коэффициент для вертикалей (Vв)
где
Sв=1.208
Vв=3.66
Так, как Vг< Vв, то направление длинной стороны опытной делянки будет совпадать с горизонтальной строкой план – схемы.
4.6.2 Определение повторности опыта.
Повторность опыта на территории находятся исходя из пестроты плодородия почвы и желаемой точности опыта.
О пестроте плодородия почвы участка, на котором планируется проведение опыта, можно судить по общему коэффициенту вариации, который равен сумме коэффициентов вариации горизонтальных и вертикальных полос на план – схеме учета урожаев рекогносцировочного посева, т.е.
Vo= Vг + Vв
Желаемая точность опыта составляет 4%. т.к. точность большинства полевых опытов свыше 8-10% считается неудовлетворительной, и данные такого исследования подлежат браковке.
Повторность опыта на территории рассчитывается по формуле:
Vo=2.61 + 3.66 = 6.27
Sx%-желаемая точность опыта.
n= (6.27/4)2 = 4
4.6.3. Определение минимальной ширины опытной делянки.
При расчете ширины опытной делянки следует учитывать обязательное выделение защитных полос. Они необходимы для исключения влияния на растение учетной части вариантов соседних делянок.
Минимальная ширина варианта составляет шесть метров. Количество вариантов – пять. Повторностей - четыре. Ширина боковой защитной полосы – три метра. Ширина делянки –
4.6.4. Расчет площади и длины опытной делянки.
Длина опытной делянки составила 33м.
Площадь опытной делянки в опыте составила:
33×6=200м²
4.6.5. Определение места на участке под опыт.
Опыт можно закладывать, на участке где плодородие почвы различных элементарных делянок выровнено. Выровненными по плодородию принято считать такие делянки, урожайность которых не превышает на ±10% среднюю урожайность (Хо=32.97) всего участка, где проводился рекогносцировочный посев.
Хмин.=Хо-10% =26.67ц/га. Хмакс.=Хо+10% =32.26ц/га.
То есть непригодными для закладки опыта элементарными делянками будут являться те делянки, на которых урожайность либо меньше 26.67ц/га, либо больше 32.26ц/га. После их определения на план – схеме остаются места, которые можно занимать опытными делянками.
4.6.6. Конструкция опытной делянки.
Площадь опытной делянки в опыте составила
Длина опытной делянки –
4.6.7. Конструкция опыта.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 5 | 4 | 2 | 3 | 1 |
| 3 | 5 | 1 | 2 | 4 |
| 4 | 3 | 5 | 1 | 2 |
Посев производился рендомезированным методом.
Площадь всего участка под опыт составила
Размеры делянки: ширина
Площадь опытной делянки –
Площадь одной повторности в пяти вариантах составила
5. Наблюдения и учеты в опыте.
При проведении опыта проводились следующие учеты и наблюдения: учитывалось влияние белого шлама на урожайность ячменя на черноземе оподзоленном, загрязненным медью; а также наблюдения за ростом и развитием ячменя.
Таблица 1
Сопутствующие наблюдения в опыте.
| Вид наблюдения | Повторность | Срок проведения | Способ проведения |
| 1. структура урожая (число растений на 1м, масса 1 растения в г) 2. Учет урожая 3. Высота растений | 30-ти кратная | 1. перед сбором урожая ячменя на зерно. 2. фаза восковой спелости. | Подсчет количества растений на м2, определение массы 1 растения. |
6. Статистическая обработка данных проведенного опыта.
6.1. Подготовка данных к статистической обработке.
Данные наблюдений и учетов, полученные в ходе проведения опыта, должны быть обработаны соответствующим статистическим методом, чтобы по ним сделать выводы.
Таблица 2
Влияние БШ на урожайность зерна ячменя на почве, загрязненной медью.
| Вариант | Повторность | ∑v | Хv | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |||
| Ко(чистая почва) + N60P60K60(контроль) | 17.2 | 15.5 | 14.0 | 17.6 | 64.3 | 16.1 |
| Ко + 10 ПДК Cu = ФОН2 | 13.6 | 11.5 | 11.0 | 13.0 | 49.1 | 12.3 |
| ФОН2 + БШ (1%) | 12.5 | 10.0 | 12.4 | 8.0 | 42.9 | 10.7 |
| ФОН2 + БШ (2%) | 11.0 | 11.0 | 10.5 | 7.5 | 40 | 10 |
| ФОН2 + БШ (3%) | 12.5 | 12.0 | 13.6 | 9.0 | 47.1 | 11.8 |
| ∑р. | 66.8 | 60 | 61.5 | 55.1 | ∑х=243.4 | |
| Хр | 13.36 | 12 | 12.3 | 11.02 | | Хо=12.2 |
∑ (∑р) = ∑ (∑v) = ∑х
∑(∑р)=66.8 + 60 + 61.5 + 55.1 = 243.4
∑(∑v) =64.3 + 49.1 + 42.9 + 40 + 47.1 = 243.4
∑х =243.4
6.2. Дисперсионный анализ урожайных данных.
Общее варьирование, Сγ
Сγ = ∑(Х)2- С, где
С – корректирующий фактор
С = (∑(Х)2)/ n* L
N = n*L
N – общее число наблюдений
n = 4 – число повторностей
L = 5 – число вариантов
С = (17.2 + 15.5 + 14 + 17.6 + …. + 9)2 / (4*5) = 243.42 / 20 = 2962.8
Cγ=(17.2)2+(15.5) 2+(14) 2+(17.6) 2+…+(9) 2–2962.8=134.98
Ср =( (66.82+602+61.52+55.12 ) / 5) – 2962.8 = 13.3
Варьирование вариантов
Сv=( (64.32+49.12+42.92+402+47.12) / 4) – 2962.8 = 88.23
Варьирование ошибок
Cz=Cg-Cp-Cv=134.98-13.3-88.23=33.45
Таблица 3
Таблица дисперсионного анализа.
| Вид варьирования | Значение | Число степеней свободы | Дисперсия S | F(Критерий Фишера) | |
| факт | 0,05 | ||||
| C | 2962.8 | N-1=3 | | | |
| Ср. | 13.3 | n-1=3 | | | |
| Cv | 88.23 | l-1=4 | 22.1 | 7.9 | 3.26 |
| Cz | 33.45 | 19 - 3- 4=12 | 2.8 | | |
Sv = Сv /4 = 88.23/4 = 22.1
Sz = Сz/12 = 33.45/12=2.8
Fфакт. = Sv/ Sz = 22.1/2.8 = 7.9
Так как F факт. По вариантам больше F0,05 ,то влияние вариантов достоверно.
В опыте больше двух вариантов, поэтому необходим показатель существенной наименьшей разницы.
НСР0.5=Sd*t0.5 ,где
Sd-ошибка разницы
T0.5-критерий Стьюдента
Sd=√2*S2/n = 1.2
НСР0.5=1.2*2.18=2.6
7. Результаты исследования.
Таблица 4
Урожайность ячменя в зависимости от вносимых удобрений, ц/га.
| Варианты | Средняя урожайность, Х | Разница по сравнению с контролем |
| Ко(чистая почва) + N60P60K60(контроль) | 16.5 | 0 |
| Ко + 10 ПДК Cu = ФОН2 | 12.3 | -4.2 |
| ФОН2 + БШ (1%) | 10.7 | -5.8 |
| ФОН2 + БШ (2%) | 10.0 | -6.5 |
| ФОН2 + БШ (3%) | 11.7 | -4.8 |
| НСР05 | 2.6 | |
Выводы: Таким образом, мы видим, что белый шлам не значительно позволяет нейтрализовать действие меди. Использование БШ на практике экономически не выгодно, т. к. во-первых, разница незначительная между контролем и вариантами; во-вторых, необходимое его количество внесения слишком велико. Следует искать более эффективные и выгодные экономически средства.
Список используемой литературы.
1. Доспехов Б. А. «Методика полевого опыта», М. «Колос»,1968 год
2. Елькин И. В. «Методические указания к курсовой работе», Свердловск, 1991 год
3. Материалы, выданные научным руководителем
4. Орлов Д. С. Химия и охрана почв // Соровский образовательный журнал – 1996г.
5. Староверова А. В., Ващенко Л. Б. Влияние техногенных воздействий на природные экологические системы // Агрохомический вестник – 1989 № 5-6
6. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях – 1987
7. Кулаковская Т. Р., Агеец Ю. В. Влияние известкования и минеральных удобрений на вымывание элементов питания из почвы // Химия в сельском хозяйстве – 1978 №9
8. Овчаренко М. М. Подвижность тяжелых металлов в почке и доступность их растениям // Аграрная наука – 1996 №3
