Литература
Справочная информация
Для учебы
Курсовая работа по дисциплине «Геоинформационные системы»КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ» Тема: «Анализ неоднородности обеспеченности почвы подвижными фосфатами в точной технологии выращивания яровой пшеницы в Раздольненском районе АР Крым»Выполнил Проверил «2010г» СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….3 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………...5 1.1. Биологические и хозяйственные особенности культуры…………...5 1.2. Геостатистика и элементы точных технологий в растениеводстве..8 2. ПРОЕКТНАЯ РАСЧЕТНО – ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ……………………10 2.1. Почвенно-климатические и хозяйственные условия аграрного предприятия……………………………………………………………….10 2.2. Пространственный анализ обеспеченности почвы поля доступными фосфатами………………………………………………………………...12 2.3. Расчет пространственно дифференцированных доз фосфорного удобрения…………………………………………………………………22 2.4. Точная технология применения фосфатных туков………………..23 2.5. Ожидаемая эффективность точной технологии применения фосфорного удобрения…………………………………………………...25 ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….26 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………27 ПРИЛОЖЕНИЯ ВВЕДЕНИЕ Пшеница относится к числу важнейших сельскохозяйственных культур. По площадям посева она еще в прошлом столетии обогнала другие зерновые культуры, а с 1961 года прочно заняла первое место и по валовому производству зерна в мире. Во всех странах света – от северного полярного круга до южных берегов Африки и Америки культура пшеницы ведется в широких масштабах и только в местах с очень неблагоприятными климатическими или почвенными условиями человек отказывается от ее выращивания. Значимость зерна пшеницы для жизни человечества выделяет эту культуру из ряда других сельскохозяйственных растений и делает ее в определенной мере даже уникальной. Несмотря на то, что за последнее столетие производство ее зерна в мире увеличилось в 6 раз – со 110 до 650 млн. т, продовольственного зерна населению земного шара в начале третьего тысячелетия не хватает. В условиях цивилизованного рынка вопросы затратности производства, его энергетики будут во все большей мере выдвигаться на передний край, определяя направление и способ ведения хозяйства. Значимость продуктов растениеводства для жизни человечества необычайно велико. Украина свою проблему аграрного сектора пытается решить давно – в течение нескольких десятилетий. Однако ощутимых результатов в этом направлении пока не достигнуто. Одна из важных причин этого – отсутствие продуманной, научно обоснованной программы решения этой проблемы. В связи с этим следует подчеркнуть, что решение этой проблемы – это не только увеличение количества выращенного зерна и других сельскохозяйственных продуктов, но и всемерное повышение качества на ряду с уменьшением себестоимости одной единицы продукции. Многолетние исследования во всем мире показывают, что больше половины прироста урожайности, обусловленного научно-техническим прогрессом в сельском хозяйстве, обеспечивается применением удобрений. Следовательно, даже в условиях острого экономического кризиса было бы ошибкой сильно экономить средства на удобрениях Система удобрений для озимой пшеницы состоит из основного удобрения, которое вносится с осени под основную обработку почвы; предпосевного – под предпосевную культивацию; рядкового или припосевного – при посеве в рядки; подкормок в течение вегетации растений. На сегодняшний день львиную долю себестоимости растениеводческой продукции занимает применение удобрений, особо актуальным становится вопрос точной технологии внесения минеральных туков. Великий ученый К. А. Тимирязев писал: «Есть вопросы, на которые не существует моды. Это вопрос о хлебе насущном». Поэтому можно с уверенностью утверждать, что в будущем проблема сельского хозяйства не только не потеряет своей остроты, а, наоборот, приобретет еще большей актуальности. 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1.1. Биологические и хозяйственные особенности культуры Пшеница ( род Tritikum L ) по современной классификации относится к семейству Мятликовые (Poaceae) или злаковые ( Graminacae). Корневая система пшеницы, как и все злаки, имеет мочковатую корневую систему, состоящую из первичных ( зародышевых) и вторичных корней. Крымские пшеницы обычно прорастают пятью корешками. За первые полтора – два месяца вегетации корни достигают глубины 60 – 70 см. В весеннее – летний период основная масса корней растет при температуре почвы 18 – 22 °С., которую следует считать наиболее благоприятной для развития корневой системы пшеницы. Большое значение для развития корневой системы озимой пшеницы имеет орошение. Так, по данным Н. С. Петинова, общая адсорбирующая поверхность корневой системы пшеницы на контроле в фазе выхода в трубку в пахотном горизонте ( 0 – 20 ) составила 4.8 кв. м, После образования узла кущения, который закладывается между семенем и поверхностью почвы на глубине 1 – 3 см, одновременно с появлением боковых побегов, начинают развиваться вторичные узловые корни По данным А. И. Носатовского, несмотря на кажущиеся небольшие размеры корней пшеницы, их длина вместе с длиной корневых волосков у одного растения достигает десяти километров Корни пшеницы, кроме снабжения растения водой и пищей, являются местом синтеза аминокислот, из которых затем создаются белки растений. Учитывая огромную важность корневой системы для судьбы урожая, необходимо всемерно содействовать ее своевременному формированию. Стебель – соломина, состоящая из пяти – семи междоузлий. Высота его в зависимости от вида, сорта и условий произрастания колеблется от 50 – 70 до 200 см. Растение пшеницы способно образовывать большое количество стеблей из почек, расположенных в узле кущения. Растения пшеницы образуют листья двух типов: прикорневые и стеблевые. Прикорневые листья формируются из подземных узлов, стеблевые – из узлов надземной части. Листья пшеницы линейно-ланцетной формы, от светло - до тёмно-зелёного цвета состоит из влагалища и листовой пластинки. Между влагалищем и листовой пластинкой находится тонкая плёнка – язычок и ушки. Они плотно прилегают к стеблю и предохраняют трубку влагалища от проникновения воды и пыли. В листьях протекает процесс фотосинтеза, в результате которого образуется свыше 80 % биологического урожая. Наряду с листьями в процессе фотосинтеза участвует и стебель, за счет которого образуется 18% общего количества сухих веществ. Пшеница имеет соцветие сложный колос, который выходит из влагалища верхнего стеблевого листа. Состоит из коленчатого колосового стержня, на уступах которого располагаются многоцветковые колоски (до 5…6 цветков в колоске). Пшеница – самоопыляемое растение. Пшеница имеет плод зерновку. Масса одного зерна примерно 32…50 мг. Зерновка состоит из оболочек, семенной и плодовой, зародыша и эндосперма. Между зародышем и эндоспермом находится щиток – единственная семядоля зерна. Семенная и плодовая оболочки составляют примерно 5…7 % от массы семени. Эндосперм состоит из алейронового слоя и мучнистой части. Алейроновый слой располагается с внешней части эндосперма и представляет собой ряд клеток кубической формы, содержащих твердые отложения белковых веществ. Составляет 6…8 % массы зерновки. Мучнистая часть эндосперма состоит из клеток, заполненных крахмальными зернами, между которыми находятся белковые вещества. Мучнистая часть составляет 80…85 % массы зерновки. В зародыше сосредоточены зачатки будущего растения. В нижней части находятся зародышевые корешки, выше располагаются первичный стебель с зачаточными листьями. Зародыш составляет 2,0…2,5 % массы зерновки. Пшеница наиболее требовательна к предшественникам. При бессменном выращивании она значительно снижает урожай. Предшествующие культуры оставляют в почве разное количество доступной влаги и питательных веществ, обуславливают структурное состояние почвы, засоренность посевов. На основе многолетних исследований можно сделать вывод, что лучшими предшественниками, в зависимости от зоны являются черные и занятые пары, горох, кукуруза на силос, сидеральные пары, лен, рано убираемый картофель. Один из наиболее быстрых и эффективных способов повышения урожайности пшеницы – обеспечение растений во время их роста достаточным количеством питательных элементов, вносимых с удобрениями. Фосфорное питание. Растения озимой пшеницы значительную часть фосфорных удобрений поглощают в начальный период жизни, а особенно в фазе колошения, создавая определенный запас его, который после реутилизируется. Норма затрат фосфорных удобрений на 1 тонну зерна озимой пшеницы составляет 24 – 38 кг. Калийное питание. Основное количество калия поступает в растения озимой пшеницы до цветения колоса. С возрастом относительное содержание этого элемента в растении уменьшается. Норма затрат калийных удобрений на 1 тонну зерна озимой пшеницы колеблется от 14 до 24 кг. Доза внесения калийных удобрений колеблется. Полную норму калийных удобрений вносят вместе с фосфорным до сева озимой пшеницы под основную обработку почвы. Почвы Крыма на 95% не нуждаются во внесении калия. Азотное питание. Установлено, что на фоне полного фосфорно – калийного обеспечения в начальные фазы развития необходимо умеренное азотное питание и достаточное в поздние фазы вегетации. Сроки и дозы азотных подкормок должны обеспечить рост корневой системы в глубину и не вызвать избыточного загущения. Для нормального развития пшеницы, содержание азота в пахотном слое почвы должно составлять 9 – 12 кг на га. Система удобрений должна обеспечить не только получение планируемого урожая, но и повышение плодородия почвы, сохранение окружающей среды, получение биологически чистой продукции, высокую эффективность удобрений. На формирование 1 т зерна пшеница расходует N – 35 кг, Р2О5 – 13 кг, К2О – 23 кг. Система применения удобрений для пшеницы состоит из основного удобрения, которое вносится с осени под основную обработку почвы; предпосевного – под предпосевную культивацию; рядкового или припосевного – при посеве в рядки; подкормок в течение вегетации растений. На юге Украины в качестве основного удобрения вносят навоз, а также фосфорные удобрения, калийные вносят в случае необходимости. При внесении навоза надо учитывать, что в 1 т навоза КРС находится N – 5,0 кг, Р2О5 – 2,5 кг, К2О – 5,0 кг, из которых в первый год растения используют соответственно 20-30, 25-35, 50-60 %. 1.2 Геостатистика и элементы точных технологий в растениеводстве Географическая информационная система – это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов реального мира, также событий, происходящих на нашей планете. Эта технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые представляет карта. Эти возможности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира, с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а также их возможных последствий, с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий. ГИС наиболее часто включает в себя такие цифровые карты, как содержание минеральных веществ в почве, типов и характеристик почв, карты уклонов (с цифровой моделью рельефа) и экспозиций склонов, погодных, климатических и гидрологических условий. ГИС в сельском хозяйстве – увеличение производства сельскохозяйственной продукции, оптимизация ее транспортировки и сбыта. Сельскохозяйственные предприятия используют ГИС для пространственного анализа и мониторинга тенденций продуктивности сельскохозяйственного производства. Одним из основных и перспективных направлений в сельском хозяйстве за рубежом является прецизионное земледелие. Используются самые разнородные данные (результаты отбора проб почвы с географической их привязной, обработки данных дистанционного зондирования, цифровые тематические карты). Оптимизировать принятие решений о локальном внесении удобрений и ядохимикатов в почву для повышения продуктивности сельскохозяйственного производства. Уже существуют системы, обеспечивающие отображение в реальном режиме времени на дисплее перемещение транспорта или комбайна по полю и информирование оператора о необходимости увеличения или уменьшения расхода удобрений на том или ином участке поля. Крайне важной информацией являются цифровые карты за ряд последовательных таких факторов, как урожайность и тип посевов, тип механической и химической обработки почв, пространственное распределение заболевания культур и динамика распространения вредных насекомых. При наличии такой информации открываются неограниченные возможности анализа, прогноза и оптимизации деятельности сельскохозяйственных предприятий. 2. ПРОЕКТНАЯ РАСЧЕТНО – ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 2.1. Почвенно-климатические и хозяйственные условия аграрного предприятия Климат этой зоны очень засушливый (ГТК — 0,52 — 0,60). Годовая сумма осадков составляет 340 — 425 мм. Максимальное их количество бывает в июне (45 мм), минимальное (22 мм) в марте. Зима умеренно мягкая, средняя температура самого холодного месяца составляет минус 2,2°С. Средний из абсолютный годовых минимумов температуры воздуха минус 19 — 21°С бывает в 50% зим. Почва промерзает от 30 до 70 см. Заморозки появляются в конце октября и прекращаются в середине апреля. Продолжительность периода со среднесуточными температурами ниже 0°С составляет 80 — 85 дней. Безморозный период — 185 — 195 дней. Вегетационные оттепели в зоне бывают в 20 — 22% зим. Самый жаркий месяц — июль, средняя температура воздуха +22,5°С, в отдельные годы, например, в 1998 г., она поднималась до +40°С. На поверхности почвы температура достигает 60 — 65°С. На территории зоны по условиям промачивания встречаются районы слабого весеннего промачивания (1,0 — 1,2 м) и очень слабого промачивания (до 1,0 м). Число дней с сильным ветром — 20 —30 дней. Суховеи отмечаются 15 — 20 дней в году. Запасы влаги в верхнем 0 — 20 см слое почвы бывают удовлетворительными один раз в три года. Поэтому устойчивые своевременные всходы пшеницы гарантированно можно получать на хорошо обработанных черных парах, которые в этой зоне имеют безусловное преимущество перед занятыми. Почвенный покров этой природной зоны представлен темно-каштановыми слабо - и среднесолопцеватыми почвами. Мощность гумусового горизонта (А) — 20 — 30 см. В пахотном слое содержится 2,1 — 2,2% гумуса. Валовой запас питательных веществ: азота — 0,13 — 0,26%, фосфора 0,09 — 0,20%, калия — 2,0 — 2,9%. Содержание подвижных форм элементов питания: азота гидролизуемого — 2,2 — 10 мг, фосфора подвижного — 0,2 — 2,0 мг, обменного калия — 17,1 — 71,0 мг на 100 г почвы. Гранулометрический состав — легкоглинистый. Реакция почвы в гумусовом горизонте нейтральная или слабощелочная (рН = 6,8 — 7,8). Агрофизические свойства темно-каштановых почвы невысокие. Для них характерна большая уплотненность, неудовлетворительная микроструктура, малый объем капиллярных пор. Поэтому верхний горизонт сильно распылен, после дождей заплывает и образует плотную корку. При вспашке этих почв в сухое время года образуются плотные глыбы, которые значительно затрудняют предпосевную подготовку почвы и не дают возможности провести качественный посев. Эти почвы обладают хорошей водопроницаемостью и высокой водоудерживающей способностью. В метровом слое они могут накапливать до 370 мм влаги. Однако доступно для растений из этого количества менее половины — 140 — 170 мм. Заканчивая характеристику почвенно-климатических особенностей этой природной зоны, следует отметить, что несмотря на довольно жесткие ее параметры, условия произрастания озимой пшеницы здесь лучше, чем в При-сивашье. Об этом же свидетельствуют и величины средних урожаев зерна, получаемых в этой зоне, которые для мягкой пшеницы составляют 28 — 30 ц/га, твердой — 27 — 29 ц/ra. Содержание клейковины в зерне несколько ниже — 23 — 25%. Клейковина, как правило, имеет высокие показатели качества и соответствует требованиям первой группы. Таблица 2.1 Агротехническая характеристика свойства почв
2.2. Пространственный анализ обеспеченности почвы поля доступными фосфатами Таблица 2.2 Координаты углов поля (вершин полигона) и базисной точки отсчета местных координат
Координаты точек даны по заданию к курсовой работе, они служат основой для построения карты поля на бумажном носителе. Таблица 2.3 Координаты точек отбора почвенных проб для диагностики подвижных фосфатов
Таблица 2.4 Местные координаты в метрах
Расчеты, приведенные в таблице сделаны в три этапа: сначала следует найти отклонения в градусах по широте и долготе каждой из точек. Затем рассчитали сколько метров составляет в нашем случае один градус широты и один градус долготы. И, наконец, в соответствии с этими масштабами переводим отклонения от базисной точки по штроте в расстояния от нее в метрах в направлении на север, и по долглте в направлении на восток. Для определения масштабных коэффицыентов в широтном и долготном направлениях воспользуемся формулой формулой сферических расстояний: L=R*arcos(sin g1 * sing2+cosg1*cosg2*cos&) Где L – расстояние между точками в метрах, R – радиус Земли, 6372795 метров, g 1,g2 – широта первой и второй точки в градусах & - разница координат двух точек по долготе в градусах. Таблица 2.5 Местные координаты для построения карты в сантиметрах (масштаб 1:30000)
По данным содержания фосфатов построим карту в пределах исследуемого поля. В связи с тем, что площадь фигуры, заданной вершинами, существенно зависит от порядка, в котором они заданы, обязательно следует соблюдать порядок обхода ее вершин. Расчеты площади выполняются в табличном процессоре OOO Calc с применением подключаемой функции определения площади полигона по координатам вершин Sqr_N. Таблица 2.6 Расчет площади полигонов
Площади полигонов требуются для точного расчета и распределения удобрений по полю. Фактические площади внесения удобрений корректируются с учетом особенностей агрегата и схемой распределения туков по полю. 2.3. Расчет пространственно - дифференцированных доз фосфорного удобрения Таблица 2.7 Площадь участков с разной обеспеченностью фосфора.
Рис.2.1 Обеспеченность почвы доступными формами фосфора 2.4. Точная технология применения фосфатных туков Таблица 2.8 Расчет количества удобрений к внесению по д. в. и в туках на всю площадь поля
Площадь участков рассчитана непосредственно исходя из фактического внесения удобрения в поле с учетом того, что ширина захвата агрегата составляет 30 метров. П-множитель мы берем из литературного источника. Для расчета запланирована урожайность 40 ц/г. Б-норматив для пшеницы равен 1.1 Находим расчетную дозу удобрения на данную урожайность при соответствующем П-множителе. Для этого используем формулу, предложенную кафедрой агрохимии Крымского агротехнологического университета: Х = (У*Б – Н*С)*П, Где Х – норма удобрений, кг действующего вещества (д. в.) на 1 га; У – планируемая урожайность культуры, ц/га; Б – норматив внесения удобрений на создание 1 ц планируемой урожайности культуры, кг д. в.; Н – норма навоза, внесенная под планируемую культуру, ее предшественник, или предпредшественник, т/га; С – поступление элементов питания для планируемой культуры из одной тонные навоза, а зависимости от места его внесения в севообороте, кг/год; П – множитель, зависящий от содержания в почве доступных форм фосфора и калия. Находим количество удобрения на 1 га и на всю площадь участка. Полученный результат переводим в туки удобрения. В качестве удобрения возьмем простой гранулированный суперфосфат (18% Р2О5). На всю площадь участка, при использовании данной технологии и учитывая разную необходимость во внесении фосфорного удобрения на разных делянках, необходимо примерно 2499 кг простого суперфосфата. Участок поля имеет форму параллелограмма. Для данного поля самым наилучшим выбором движения агрегата будет движение вдоль поля, что смягчает и уменьшает развороты.
Рис.2.2.Соотношение доз удобрений (по д. в.) к площади внесения. Данный рисунок наглядно демонстрирует соотношение доз удобрений непосредственно к фактической площади внесения. 2.5. Ожидаемая эффективность точной технологии применения фосфорного удобрения Таблица 2.9 Расчет потребности в удобрении при внесении одной нормой независимо от содержания доступного фосфора в почве.
Из данной таблицы видно, что при стандартном внесении удобрений одной нормой на всю площадь поля потребность в простом гранулированном суперфосфате составляет 4940 кг, а при внесении точными дозами 2499 кг. При внесении точными дозами удобрения экономия составляет 2441 кг. Из этого следует, что применение точных технологий внесения удобрений экономически выгодно и целесообразно. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Пшеница была и остается главной продовольственной культурой страны и увеличение производства ее зерна является приоритетной задачей полеводства. Для Крыма это тем более важно, так как природно-климатические условия позволяют получать зерно с высокими технологическими качествами, которое пользуется повышенным спросом на внутреннем и внешних рынках. Хотя следует отметить, что в последние годы и в Крыму все сложнее получать зерно с высоким содержанием белка и качественной клейковиной. А получать такие высокие урожаи озимой пшеницы, как в северных регионах Украины, в республике невозможно из-за недостатка влаги. Научно обоснованные данные говорят о том, что повышение продуктивности пшеничного поля надо начинать с размещения его по лучшим предшественникам. Следующим наиболее высоким приемом совершенствования технологии возделывания озимой пшеницы является использование минеральных удобрений на запланированный урожай. Внесение удобрений обеспечит повышение урожайности, увеличит сбор зерна, и самое важное, повысит содержание белка и клейковины в нем. Однако это затратный прием, поэтому необходимо рационально подходить к фазам и срокам внесения. Наиболее экономически выгодным приемом на сегодняшний день становится применение точных технологий в растениеводстве, а именно GPS системы. Она позволяет дифференцировать дозы внесения туков по площади поля и позволяет определить именно те места, где непосредственно требуются удобрения. Применение GPS технологий наиболее перспективный путь ведения растениеводства. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Агроклиматический справочник по Крымской области. Л.:Гидрометеоиздат 1959. – 136 с. 2. Николаев Е. В., Изотов А. М., Тарасенко Б. А. Растениеводство Крыма / Под ред. Е. В.Николаева. – Симферополь: Фактор, 2006. – 352 с. 3. Почвы Крыма и повышение их плодородия. И. Я.Половицкий, П. Г.Гусев – Симферополь, Таврия, 1987. – 152 с.
Курсовая работа по дисциплине «Геоинформационные системы» - 4.5 out of
5
based on
2 votes
|
Материалы по темам:Основи картографії |
