Курсовая работа по географическим информационным системам - Выращивания озимой пшеницы в Красноперекопском районе

КУРСОВАЯ РАБОТА по географическим информационным системам на тему: «Выращивания озимой пшеницы в Красноперекопском районе»

Содержание:

Введение………………………………………………………………………

Почвенно - климатичские условия зоны……………………………………

Биологические особенности культуры……………………………………...

Требование к P2O5………………………………………………………….

Анализ обеспеченности почвы подвижным фосфатом…………………..

Вывод………………………………………………………………………...

Введение

Географические информационные системы (ГИС) - это современные информационные технологии для картографирования и анализа объектов реального мира. Геоинформационные технологии являются естественной и необходимой составляющей любой информационной системы, в которой имеются пространственные данные. Информационные системы агрокомплекса в этом отношении - не исключение. Рассмотрим некоторые аспекты применения геоинформационных технологий в сельском хозяйстве, используя, в первую очередь, зарубежный опыт.
Основные области применения ГИС в сельском хозяйстве - увеличение производства сельскохозяйственной продукции, оптимизация ее транспортировки и сбыта. В качестве примера можно привести удачный опыт некоторых компаний по оценке требуемого количества и оптимизации доставки удобрений и ядохимикатов сельскохозяйственным предприятиям. Сельскохозяйственные предприятия используют ГИС для пространственного анализа и мониторинга тенденций продуктивности сельскохозяйственного производства. Страховые компании используют ГИС для оценки рисков и уточнения страховых взносов при страховании урожая. Поставщики сельскохозяйственного оборудования, удобрений и ядохимикатов применяют ГИС для рекламирования и сбыта собственной продукции в сельскохозяйственных регионах, поиска оптимальных маршрутов доставки продукции автомобильным, водным и железнодорожным транспортом.
Одним из новых и перспективных направлений в сельском хозяйстве за рубежом является прецизионное земледелие. Речь идет о том, чтобы, используя самые разнородные данные (результаты отбора проб почвы с географической их привязкой, обработки данных дистанционного зондирования, цифровые тематические карты) оптимизировать принятие решений о локальном внесении удобрений и ядохимикатов в почву для повышения продуктивности сельскохозяйственного производства. Уже сейчас существуют системы, обеспечивающие отображение в реальном режиме времени на дисплее перемещение трактора или комбайна по полю и информирование фермера о необходимости увеличения или уменьшения расхода удобрений на том или ином участке поля.
По сути та же самая цифровая картографическая информация позволяет в оперативном режиме составлять карты состояния посевов на текущий момент, служащие основой для поддержки принятия решений. В частности, на участках наилучшего произрастания посевов быстрее истощаются запасы азота в почвах. Поэтому раннее обнаружение различий в состоянии посевов позволяет своевременно определить те участки полей, на которых необходимо дополнительное внесение удобрений.
Комплексная ГИС наиболее часто включает в себя такие цифровые карты, как карты содержания минеральных веществ в почве, типов и характеристик почв, карты уклонов (с цифровой моделью рельефа) и экспозиций склонов, погодных, климатических и гидрологических условий. Крайне важной информацией являются цифровые карты за ряд последовательных таких факторов, как урожайность и тип посевов, тип механической и химической обработки почв, пространственное распределение заболеваний культур и динамика распространения вредных насекомых. При наличии такой информации открываются неограниченные возможности анализа, прогноза и оптимизации деятельности сельскохозяйственных предприятий.
Особенно важно применение геоинформацоинных технологий, в особенности технологий обработки данных дистанционного зондирования (аэрофотоснимков, космоснимков, в первую очередь многозональных и гиперспектральных), для тематического дешифрирования территории. Это может стать основой для создания цифровой картографической основы информационных систем агропромышленного комплекса.

Почвенно-климатические условия зоны

Климат зоны степь сухая северо-крымская очень засушливый, с умеренно мягкой зимой. Средняя годовая температура воздуха составляет 10,3 °С, самого теплого месяца (июля) 23,7°С, самого холодного (февраля) – 2,3 °С. Средний из абсолютных минимумов температуры воздуха 19 – 21 °С, абсолютный минимум -19 -32°С. Зимой почва промерзает в среднем на глубину 30 см, иногда на 70 см. Сумма среднесуточных температур за период с температурой выше 10° С составляет 3449°С. Продолжительность безморозного периода 186 дней, вегетационного - 184, интенсивной вегетации - 138 дней.

Первые осенние заморозки появляются во второй - третьей декаде октября, последние весенние прекращаются в середине-конце апреля. Годовая сумма осадков 340—448 мм. Максимум осадков (45 мм) выпадает в июне и июле, минимум (21 - 22 мм) - в марте. Годовая испаряемость равняется 822—897 мм, коэффициент годового увлажнения не превышает 0,37—0,45, характеризуя недостаточное увлажнение. При этом в июле-августе только 0,16—0,24, что свидетельствует о скудном увлажнении.

Континентальность и засушливость климата зоны усиливается за счет повышенного ветрового режима. Преобладают ветры северо-восточного и западного направлений. Средняя годовая скорость колеблется в пределах 4,4-5,1 м /сек. Часты сильные ветры со скоростью 15м /сек и более. В апреле-октябре в среднем бывает 13—17 дней с суховеями.

Зона сухих степей характеризуется частой повторяемостью засух – 41-50%.

Таблица 1

Метеорологические условия

(среднемноголетние данные по метеостанции Джанкой).

Срок последних весенних заморозков 16 IV

Срок первых осенних заморозков 20 X

Дата перехода среднесуточной температуры через 5 °С 30 III и 19 XI

Продолжительность безморозного периода 186 дней

Продолжительность вегетационного периода 184 дня

Почвенный покров зоны расположения хозяйства представлен темно-каштановыми слабо - и среднесолонцеватыми почвами, которые встречаются сплошными массивами и в виде комплексов с солонцами. В пониженной части распространены каштаново-луговые солонцеватые почвы в комплексе с солонцами. Почвообразующими породами на большей части территории служат лессовидные тяжелые суглинки и легкие глины.

Темно-каштановые солонцеватые почвы, наиболее распространенные в зоне, содержат в пахотном слое 2,1— 2,2% (на целине 2,9—3,0%) гумуса. На плантажированных почвах количество гумуса в верхнем горизонте снижается на 10—25%. Валовой запас питательных веществ: азота 0,13—0,26%, фосфора 0,09—0,20%, калия 2,0—2,9% . Содержание подвижных форм элементов питания следующее:

азота гидролизуемого 2,2—10,3 мг, фосфора подвижного 0,8—2,0 мг, обменного калия 17,1—71,0 мг на 100 г почвы. Мощность верхнего гумусового горизонта (А) 20—30 см. Гранулометрический состав преимущественно легкоглинистый. Реакция почв в гумусном горизонте нейтральная и слабощелочная (рН 6,8—7,8) и в иллювиально-карбонатном — щелочная (рН 7,9—8,2). Верхние горизонты выщелочены от карбонатов. Емкость поглощения 22—35 мг. экв в горизонте А, увеличиваясь в горизонте В (иллювиальном) до 33—45 мг. экв. На долю обменного натрия в иллювиальном горизонте приходится 7,8—18% от суммы обменных оснований. По глубине залегания солевого горизонта — темно-каштановые почвы, в основном глубокозасоленные. Засоление носит сульфатно-кальциевый характер.

В каштаново-луговых солонцеватых почвах содержание гумуса в пахотном слое не превышает 2,1—2,7% (на целине до 3,0—3,6%), валового азота 0,13—0,23%, фосфора 0,13—0,18% , калия 2,4—2,9%. количество гидролизуемого азота 4,0—7,2 мг, подвижного фосфора 1,0—2,2 мг, калия обменного 40—80 мг/100 г почвы. Мощность верхнего гумусового горизонта 20— 25 см. Гранулометрический состав легкоглинистый и тяжелосуглинистый. Реакция почвенного раствора — от слабо до сильнощелочной (рН 7,2—8,6), сумма обменных оснований в горизонте А 23—27 мг. экв, в горизонте В возрастает до 29—36 мг. экв. На долю поглощенного натрия в иллювиальном горизонте (В) приходится 13—17% от емкости катионного обмена. Максимум водо­растворимых солей наблюдается с 80—110 (150) см. Тип засоления хлоридно-сульфатный. В распахиваемых солон­цах количество гумуса уменьшается до 1,6—2,1, при содержании его на целине 3,0—3,3%, валового азота 0,27—0,34%, фосфора 0,09—0,22%, калия 1,5—2,4%. Количество гидролизуемого азота 5,5—11,4 мг, подвижного фосфора 1,0—3,6 мг, обменного калия 53,5—82,0 мг на 100 г почвы.

Длительное сельскохозяйственное использование спо­собствует развитию процессов деградации естественной структуры, т. е. разрушению структуры, образованию пыли и глыб. Мелиоративные (плантажные) вспашки ослабляют процесс разрушения почвенной структуры и даже несколько ее улучшают по сравнению с обычной вспашкой. При орошении под культурами зернокормовых севооборотов (с участием многолетних трав 25—35%) возрастает количество водопрочных агрегатов, но при этом возрастает и глыбистость. Плотность пахотного слоя находится в оптимальных параметрах, не выходя за пределы 1 до—1,30 г /см3. С глубины 40—50 см в пределах метрового слоя плотность сложения хотя и возрастает до 1,40—1,48 1/см3, но находится в диапазоне оптимальных значений. Однако под влиянием все возрастающего использования энергонасыщенной техники может наблюдаться уплотнение не только пахотного слоя, но и нижележащего горизонта.

Почвы зоны обладают высокой водоудерживающей способностью, могут накапливать в метровом слое — 314—365 мм влаги. Однако только менее половины — 137—169 мм этого количества составляет влага, доступная растениям.

2. Биологические особенности культуры.

Озимая пшеница требовательна к теплу во время налива зерна и к влаге в фазу кущения-выхода в трубку; не выносит засоления почвы; слабо конкурирует с сорняками; очень отзывчива на удобрения, орошение, предшественники, своевременное и качественное проведение операций по обработке почвы и посеву. Требования озимой пшеницы к факторам внешней среды на протяжении вегетации не остаются постоянными. Они изменяются в зависимости от возраста растений, природных условий и ряда других причин.

Вегетационный период озимой пшеницы в Крыму про­должается в среднем 250 дней с колебаниями по годам и районам от 240 до 270 дней. В течение этого периода растение проходит такие фазы, как: всходы — в благоприятных усло­виях на 5-7 день после посева; кущение — на 20-25 день пос­ле появления всходов; выход в трубку - на 180-185 день (в апреле), колошение и цветение — на 200-224 день, форми­рование и налив зерна, которые продолжаются еще 30-35 дней. Во второй половине июня растение достигает восковой спелости, которая наступает на 35-40 день после колошения. Полная спелость наступает обычно в первой декаде июля. Продолжительность фаз и сроки наступления спелости в зна­чительной степени варьируют в зависимости от погодных условий вегетации. В процессе прохождения процессов роста и. развития растения твердой озимой пшеницы требуют определенного комплекса температурных условий, влажности, света и пищи. Причем, на отдельных этапах этого процесса требова­ния растений к условиям неодинаковы.

Прорастание семян начинается при температуре около 2°С, однако оптимальная температура для этого процесса в пределах 12-15°. Последующая фаза (кущение) наиболее ак­тивно протекает при среднесуточной температуре 12-15°. Очень часто в условиях Крыма процесс кущения проходит при по­ниженных температурах позднее осеннего и даже зимнего периода вегетации. В силу этого растения пшеницы, ушед­шие в зиму в фазу 2-3 листьев, к весне имеют неплохой ко­эффициент кустистости = 2-3.

Выход в трубку обычно начинается при повышенных ве­сенних температурах 15-17°. При достижении средних днев­ных температур 20° растения переходят в фазу колошения. Для оплодотворения, которое происходит главным образом путем самоопыления, требуется температура 18°. Формиро­вание и налив зерна пшеницы наиболее полно происходит при 20-22°. Зерно высокого качества формируется при сред­несуточной температуре воздуха 23° и относительной влаж­ности не более 65%. Чем выше температура в этот период, тем быстрее идет процесс формирования и налива зерна. Однако, при температуре свыше 31-32° процессы налива зерна начинают тормозиться.

Раскустившиеся растения озимой пшеницы, прошедшие закалку, переносят понижение температуры до -14° на глу­бине узла кущения. Массовой гибели ее посевов из-за низких температур в Крыму не отмечалось. Растения пшеницы, если и погибали в зимний период, то это было результатом воз­действия комплекса факторов — иссечения листьев мелкозе­мом, иссушения корней морозным сухим воздухом, выпи­рания и т. д. В качестве наиболее частой предпосылки гибели растений пшеницы в зимний период является мелкая задел­ка семян при посеве, обусловливающая неглубокую заклад­ку узла кущения со всеми вытекающими отсюда последстви­ями. Озимая пшеница является культурой требовательной к влаге. На центнер сухого вещества она расходует около 450 ц. воды. Наиболее высокие требования к влаге она предъявляет в так называемые критические периоды — в период выхода в трубку и налива зерна. Коэффициент транспирации в среднем равняется 450, с колебания­ми в зависимости от условий произрастания от 350 до 700. При прорастании зерна озимая твердая пшеница потребляет больше влаги, чем мягкая. Поэтому под нее необходимо отводить хорошо увлажнен­ные почвы.

Среди озимых культур твердая пшеница является культурой наи­более требовательной к почвенным условиям. Эти высокие требования обусловливаются большим выносом питательных веществ из почвы на формирование урожая. Так, для формирования урожая 40-50 ц/га (это обычный уровень урожайности современных сортов) требу­ется 130-150 кг азота, 50-60 кг фосфора и 100-120 кг калия. Поступление питательных веществ в растение в период веге­тации идет довольно равномерно. Потребности в азоте воз­растают в фазу выхода в трубку и налива. Высокая требова­тельность к наличию в почве легкоусвояемых питательных веществ, связана с относительно невысокой усваивающей спо­собностью корневой системы пшеницы. В связи с этим, Озимая пшеница предъявляет высокие требования к физичес­ким свойствам и к структуре почвы. Лучшими для нее явля­ются южные, карбонатные черноземы и каштановые почвы. В связи с низкорослостью растений, слабой способно­стью к кущению, Озимая пшеница слабо сопротивляется сор­ным растениям как однолетним, так и многолетним. Поэто­му она предъявляет высокие требования к чистоте полей, к освобождению их от сорняков.

Засушливость климата и относительно невысокий уро­вень плодородия почв зоны выращивания твердой озимой пшеницы, создает серьезные трудности при получении высоких и ста­бильных урожаев этой культуры. Чтобы активно и эффективно воздей­ствовать на процессы формирования урожая, необходимо отчетливо представлять, в какие периоды закладываются и формируются те или другие элементы продуктивности рас­тений пшеницы, как происходят эти процессы, какие вза­имные связи существуют между ними, какие условия и как на них влияют. Основными величинами, определяющими уровень урожайности пшеницы, является густота продуктив­ного стеблестоя, озерненность колоса и крупность зерна.

На первом этапе - в фазу прорастания семян — появле­ния всходов, уже закладываются такие важные элементы продуктивности как полевая всхожесть и густота посева. На формирование густоты больше всего влияет влажность пахотного слоя и токсичность почвы. Пра­вильным выбором предшественника, системы основной, предпосевной обработки почвы и нормы высева можно эффективно влиять на формирование этого важного элемента продуктивности.

На втором этапе - в фазу третьего листа — у растений пшеницы закладываются такие элементы продуктивности как количество будущих стеблей и листьев. К этому времени при помощи агроприемов должен быть создан в почве запас пи­тательных веществ и воды, т. к. при их отсутствии или недо­статке высокопродуктивные органы заложены быть не могут. В фазу кущения растений формируется такой важный эле­мент структуры урожая как количество члеников колосового стержня, определяющего количество колосьев в колосе. В ус­ловиях оптимального обеспечения растений элементами пи­тания и водой при невысоких температурах и коротком дне (осенью) на колосовом стержне образуется больше члени­ков, как предпосылки формирования в дальнейшем продуктивного колоса и наоборот.

В фазу начала выхода в трубку у пшеничного растения закладывается количество колосков в колосе. В это время ра­стения, как правило, достаточно хорошо обеспечены влагой (за счет зимних запасов), поэтому необходимо позаботиться об обеспечении их элементами питания. Недостаток азота, в почве в это время можно компенсировать за счет подкормки. В фазу выхода в трубку - стеблевания у растений пшени­цы формируются количество цветков в колосках и половые органы - тычинки, пестики в них. Недостаточное снабже­ние водой в это время может нанести серьезный урон буду­щему урожаю.

В фазу колошения– заканчивается образование всех орга­нов соцветий и цветка. Наиболее существенными факторами в это время является влажность почвы и воздуха. Возможно полное удовлетворение потребностей растений в этот период (за счет поливов и вне корневых подкормок) будет способствовать формированию крупного колоса с большим количеством зерна в нем. В фазу цветения и формирования зерновки определяются такие элементы продуктивности как озерненность колосков и масса зерновки, т. е. продуктивность колоса. Главным фак­тором, определяющим продуктивность растений на этом этапе, является водообеспеченность. Из элементов минерального питания на первый план выдвигается обеспеченность растений азотом как предпосылке образования не только большого урожая, но и для накопления в нем запасных белков.

В фазу налива зерна идет энергичное накопление питательных веществ в семени. От интенсивности этого процесса зависит масса зерновки и всего колоса. Вопросы бесперебой­ного снабжения растений питательными веществами и осо­бенно водой стоят в это время особенно остро.

В фазу молочного и тестообразного состояния зерна не­обходимо создать условия для успешной и возможно полной реутилизации запасных питательных веществ из вегетатив­ных органов в зерно. Иначе они останутся в соломе и каче­ство зерна (содержание в нем белков) будет низким.

В фазу восковой спелости поступление питательных ве­ществ в зерно прекращается. В зерновках идут процессы пре­вращения простых органических веществ в сложные — в крах­мал, белки, жиры. Внешние природные факторы уже не мо­гут повлиять на величину урожая. Однако масса зерновки, а значит и величина урожая, может уменьшиться вследствие внутренних биологических процессов, в частности - дыха­ния, и внешних — воздействия на зерно микроорганизмов. Для снижения степени этого влияния необходима своевре­менная уборка и снижение влажности зерна до уровня — ниже критического, т. е. ниже 15%. Приведенный выше ана­лиз динамики образования зерновок на пшеничном расте­нии дает основание разделить весь жизненный цикл этой культуры, с точки зрения последовательности формирова­ния величины урожая, на два основных периода.

В первый период до фазы колошения у растений пшени­цы формируются органы, определяющие потенциальные возможности образования будущего урожая — густота стеб­лестоя, продуктивная кустистость, количество колосков в колосе и цветков в них. Во второй период ~ с фазы колоше­ния до восковой спелости идет реализация ранее заложен­ных возможностей — определяется количество продуктивных колосков, зерен в них, а также масса зерновок. В связи с непрерывностью процесса формирования урожая в жизнен­ном цикле пшеничного растения очень сложно выделить пе­риоды важные и менее важные для его величины. В каждый отдельный промежуток времени решается судьба того или иного элемента структуры урожая и, в конечном счете, об­щей продуктивности растения.

Требования к Р2О5

Озимая пшеница предъявляет высокие требования к плодоро­дию почвы и очень отзывчива на удобрения. На создание одного центнера зерна и соответствующего количества соломы она использует в среднем 3,7 кг азота, 1,3 кг фосфора и 2,3 кг калия. Удобрения повышают урожай этой культуры на всех типах почв.

Наиболее важное значение для получения «сильного» зерна имеют азотные удобрения, которые вносятся или с осени в количестве, достаточном для получения высокого урожая и высокого качества зерна, или дробно, то есть в несколько приемов.

Фосфор пшеница потребляет в течение всей вегетации. Очень важен он во время формирования корневой системы - в осенний период. Наличие на стеблях красно-фиолетового оттенка свидетельствует о фосфорном голода­нии растений пшеницы. Внесение фосфорных удобрений перед началом ве­гетации является важнейшим условием получения высоких урожаев озимой твердой пшеницы в Крыму, в почвах которого содержится мало фосфора.

Фосфор озимой твердой пшенице также требуется для накопления в клетках сахаров и других пластических веществ, предохраняющих растения от вымерзания и необходимых во время формирования генеративных орга­нов, а также при созревании зерна. При внесении только фосфорных удобрений, урожайность озимой пшеницы увеличивается на 2-3ц/га, но снижается содержание клей­ковины в зерне вследствие «ростового разбавления» азота в урожае. Поэтому фосфорные удобрения следует вносить только в комплексе с азотными удоб­рениями. Большое значение в улучшении качества зерна озимой твердой пшени­цы имеет соотношение азота и фосфора в применяемых удобрениях.

При преобладании фосфора над азотом происходят значительные на­рушения фосфорного обмена, которые выражаются в накоплении минераль­ного фосфора в растениях и фосфора нуклеотидов, при этом снижается со­держание белковых соединений в зерне.

Продуктивность озимой пшеницы зависит от состава и доз внесенных удобрений. Лучше по составу - внесение азотно-фосфорного или полного минерального удобрения, если это нужно.

Высокий урожай зерна с повышенным содержанием белка получают то­гда, когда в используемых удобрениях азот преобладает над фосфором.

Если в почве содержится фосфора 2,5-3,0 мг на 100 г почвы» то припосевное внесение фосфора не требуется.

3. Анализ обеспеченности почвы подвижным фосфатом.

Задание

Красноперекопский район.

Содержание Р2О5 (по Мачигину), мг/100 гр. почвы.

Расстояние точек от базы в метрах.

Далее рассчитываем сколько необходимо внести удобрения на каждый контур в зависимости от содержания доступного фосфора. Для рассчета используем Б – нормативы для полевых культур и П – множители для южных черноземов и каштановых почв. Получаем следующие результа

Вывод:

Научно-обоснованная разработка всех элементов технологии возделывания озимой пшеницы, гарантирует нам получение высоких урожаев с высоким качеством зерна и низкой себестоимостью. Важнейшим элементом является система применения мине­ральных удобрений. Как показано в данной работе, мы с помощью точных технологий внесения удобрений, сэкономили половину необходимой нормы удобрений. В наше время это особенно актуально, так как закупочные цены на минеральные удобрения постоянно растут.

Точные технологии внесения удобрений при использовании GPS устройств навигации сельскохозяйственной техники, как показывает данная работа, дает экономически выгодные результаты. Современные технологии позволяют экономить большие средства, благодаря точному внесению доз удобрения согласно картограмме обеспеченности почвы. Это исключает перерасход удобрений на участках с достаточным содержанием и позволяет скорректировать и выровнять урожайность на более бедных участках поля. Таким образом, подводя итог, можно сделать вывод, что применение GPS устройств в сельском хозяйстве является экономически оправданным.