Дипломная работа: Влияние водопроницаемости биологически активного слоя чернозема выщелоченного на развитие водной эрозии

От содержания структуры зависят влагоемкость, водопроницаемость, плотность сложения, аэрация почв, биологическая активность, следовательно, плодородие. Значительная вариабельность структурного состояния обуславливает изменчивость показателей плодородия, высокую изменчивость состояния посевов, роста и развития, урожайности агрофитоценозов. Абсолютная ошибка выборочной средней Sx составила 4,369 %. Доверительный интервал генеральной средней (x±to5Sx) для 5 % уровня значимости соответствует 35,028...53,202%.

Математическая обработка результатов агрегатного анализа целинного чернозема выщелоченного показала: содержание агрономически ценных агрегатов (0,25-10,0 мм) в горизонте 0 - 20 см по сравнению с пахотным черноземом варьирует в меньшей мере и принимает значения от минимальной (63,12) до максимальной величины (90,50 % от массы почвы). Средняя арифметическая выборки х составила 77,26 %, дисперсия S2 - 60,363, стандартное отклонение S -7,769 %, коэффициент вариации V - 10,0 %. Незначительная вариабельность структурного состояния целинного чернозема обуславливает соответствующие показатели плодородия в биологически активном слое. Абсолютная ошибка средней Sx составила 1,656. Доверительный интервал генеральной средней (x±t0,5Sx) для 5 % уровня значимости составил 73,8...80,7 %. Согласно агроэкологической оценке структурное состояние целинного чернозема выщелоченного изменяется от хорошего (63,12 %) до отличного (90,50 %) при средней арифметической 77,26 %, соответствующей хорошей, но близкой к отличной оценке.

Таким образом сравнительная оценка показала

1.Сравнительная оценка структурного состояния пахотного и целинного чернозема выщелоченного показала, что под влиянием длительной отвальной вспашки происходит преобладающее над синтезом разрушение почвенных агрегатов.

2.Структурное состояние пахотного чернозема выщелоченного соответствует удовлетворительной оценке. Сравнительный анализ процентного содержания фракции пахотного чернозема выщелоченного показал, что ухудшение структурного состояния протекает за счет разрушения микроагрегатов (<0,25 мм), а также фракций 0,25; 0,5 и 1,0 мм. Снижение содержания агрономически ценных агрегатов (0,25-10 мм) в пахотном черноземе выщелоченном сопровождается увеличением макроагрегатов (>10 мм).

Структурное состояние целинного чернозема выщелоченного хорошее, близкое к оценке отличное. Доверительный интервал генеральной средней при 5% уровне значимости составил 73,82...80,7 % (Г.А. Панов, 2004).

4.1           Охрана труда

4.1.1 Значение и задачи охраны труда

Охрана труда – система обеспечения безопасности жизнедеятельности и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-технические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия (А.А. Новиков,1996).

Учитывая, что травматизм в сельскохозяйственном производстве снижается низкими темпами по причине недостаточной квалификации и дисциплинированности части работников, в его профилактике исключительно важна роль изучения «Охраны труда». Знание специалистов в области охраны труда влияют на стратегию и тактику профилактических мероприятий, а, следовательно, и на уровень травматизма в производстве, неразрывно связанный с решением социально-экономических вопросов.

Задача «Охраны труда», как составной части дисциплины «Безопасность жизнедеятельности», – научить будущих специалистов использовать необходимый комплекс мероприятий, а также применять достижения современной науки и передовой практики (В.С. Шкрабак, 2002).

Основные направления государственной политики в области охраны труда:

Признание и обеспечение приоритета жизни и здоровья работников по отношению к результатам производственной деятельности.

Координация деятельности в области охраны труда.

Установление единых нормативных требований по охране труда.

Общественный контроль за соблюдением законных прав и интересов работников в области охраны труда на производстве, осуществляемый работниками через профессиональные союзы.

Государственное управление деятельностью в области охраны труда, включая государственный надзор и контроль за соблюдением законодательных и иных нормативных актов об охране труда.

Применение экономических санкций в целях соблюдения предприятиями и работниками нормативных требований по охране труда.

Обеспечение работников специальной одеждой, специальной обувью, средствами индивидуальной и коллективной защиты, лечебно – профилактическим питанием, необходимыми профилактическими средствами за счет средств работодателей.

Установление компенсаций и льгот за тяжелые работы и работы с вредными и опасными условиями труда, не устранимыми при современном техническом уровне производства и организации труда.

Защита интересов работников, пострадавших от несчастных случаев на производстве или получивших профессиональные заболевания.

Подготовка специалистов в области охраны труда, в том числе в образовательных учреждениях высшего и среднего профессионального образования.

Установление государственной статистической отчетности об условиях труда, о несчастных случаях на производстве и профессиональных заболеваниях.

Международное сотрудничество при решении проблем охраны труда (А.А. Новиков, 1996).

4.1.2 Безопасность труда в агрохимических лабораториях

В лабораториях чаще всего происходит поражение обслуживающего персонала электрическим током.

Основные мероприятия по электробезопасности состоят в следующем: недоступность токопроводящих частей для случайного прикосновения; применение пониженного напряжения; заземление и зануление электроустановок; автоматическое отключение; индивидуальная защита и др.

Вместе с тем в лабораториях и кабинетах необходимо строго соблюдать инструкции по устройству и эксплуатации электроустановок, соответствующие правила технической эксплуатации (ПТЭ). Должны быть выполнены в частности следующие требования: обеспечена независимость эксплуатации осветительной и силовой линии и электрораспределительного щита, к которому доступ студентов запрещен; сопротивление изоляции сети на участке между двумя смежными предохранителями или за последним предохранителем между любыми проводами должно быть не менее 0,5 мОм; проводка должна быть выполнена изолированными проводами или кабелями, а в местах, где возможно механическое повреждение следующих, их следует укладывать в металлические трубы.

Чтобы исключить получение электротравм, в лабораториях запрещено: включать силовые и осветительные рубильники без разрешения руководителя работ; пользование неисправным оборудованием; работать с незаземленным оборудованием и включать его в сеть.

При проведении опытов нельзя допускать предельных нагрузок измерительных приборов, нельзя прикасаться к вращающимся частям машин и наклоняться над ними (особенно с неубранными волосами).

Основной причиной заражения лабораторий парами ядовитых веществ является неправильное обращение с химическими реактивами, с приборами, в которые входят химические реактивы. Чтобы не допускать этого, необходимо: инструктирование и обучение персонала правилам безопасности работы; проявление достаточной требовательности со стороны заведующего лабораторией.

Химические реактивы нужно хранить в закрывающихся на ключ ящиках, причем кислоты отдельно от щелочей; все реактивы должны быть снабжены этикетками, а на ядовитых веществах поставлена надпись «ЯД». Студентам при работе с ядовитыми веществами запрещено брать вещества незащищенным руками, осуществлять отсасывание или нагнетание ртом химических реактивов, работать с концентрированными кислотами и растворами солей, едких щелочей.

Серьезную опасность в лабораториях представляет работа с источниками теплоты и излучения. Неправильное обращение с ними может стать причиной ожогов и отравлений. В связи с этим запрещено оставлять без присмотра нагревательные приборы.

Осколки стекла, металлические опилки, следует убирать совком и щеткой.

Нельзя допускать прямое попадание в глаза света от электрической дуги. При выполнении работ на установление теплового баланса воду следует нагревать не выше 60-70оС (М.Б. Сулла, 1989).

4.1.3 Требования безопасности при проведении немеханизированных работ

При выполнении ручных работ инструмент выбирают с учетом роста и физических возможностей работающего. Инструмент своевременно точат, очищают, устраняют его неисправности. Рукоятки и ручки грабель, лопат метл должны быть прочными, хорошо обработанными, гладкими, не иметь зазубрин, трещин. Запрещено оставлять инструмент на делянках, хранить его в траве, в копнах, стогах, снопах. Во время работы с ручным инструментом нужно постоянно наблюдать за действиями рядом работающих.

При выполнении погрузочно-разгрузочных работ соблюдают нормы переноски и поднятия тяжестей. При переносе тяжестей вдвоем действия персонала должны быть согласованы, путь передвижения не должен иметь препятствий.

Для летних работ вблизи лесных массивов, допускаются лица имеющие прививку против клещевого энцефалита. При выполнении работ необходимо надеть закрытый костюм, брюки заправить в носки или голенища сапог, рубашку – в брюки, воротник и рукава должны плотно прилегать к телу. Голову следует повязать платком или надеть берет, закрывающий уши и волосы. Кисти рук, шею, рукава, воротник нужно смазать отпугивающим клещей веществом. Так как присасывание клеща происходит безболезненно, необходимо чаще осматривать свою одежду, открытые поверхности тела.

Если обнаружен присосавшийся клещ, его необходимо удалить пинцетом, тщательно обернутым марлей или петлей из нитки. Тело клеща за несколько минут до удаления смазать парафином, маслом или вазелином – это облегчит удаление клеща. Нельзя удалять клеща незащищенными руками. Если при удалении клеша оторвался хоботок, то его удаляют прокаленной и остуженной иглой, как поступают при удалении занозы.

После удаления клеща необходимо тщательно вымыть руки с мылом, а ранку смазать йодом. Каждый покусанный клещами человек должен обратиться в медицинское учреждение.

4.2 Охрана природы

Начиная с 7 тысячелетия до нашей эры, почва – основа сельскохозяйственного производства, ценнейшее богатство человечества. Почва – часть окружающей человека природной среды. Она возникла в результате сложного взаимодействия атмосферы, гидросферы, литосферы, растительного и животного мира. Это основа для получения урожая сельскохозяйственных культур, главное богатство, от которого зависит наше существование. Почва является невозобновимым природным ресурсом. Мы можем соответствующими мелиоративными мероприятиями повысить урожай культур на почве, у которой оказался частично или полностью потерянный верхний слой, но восстановить естественную первозданную почву невозможно, так как она сформировалась в течение многих тысячелетий в условиях, уже неповторимых. Вместе с тем, существенное отличие почвы от других невозобновимых природных ресурсов (каменный уголь, нефть) состоит в том, что при правильном ее использовании она не только не стареет, не изнашивается, а даже улучшает плодородие. Таким образом, почва – это особый природный ресурс: он и невозобновимый, и в то же время, при правильном использовании неисчерпаемый (А.С. Степановских, 2000).

В зависимости от природных условий территории, ее хозяйственного использования, степени пораженности эрозией и интенсивности совместного проявления эрозионных процессов эрозия наносит многосторонний ущерб. Чем сильнее поражена территория эрозией, чем интенсивнее протекают эрозионные процессы, тем отчетливее обнаруживается многосторонний характер этого ущерба.

В зависимости от режима осадков, формирующего поверхностный сток, рельефа местности, почвенного и растительного покрова и, главное, от характера сельскохозяйственного использования территории в одних случаях годовой смыв почвы с 1 га составляет 5-10 тонн, в других – 50-60 тонн, а в-третьих, – 100-200 тонн и более. Иногда на отдельных небольших участках в год с 1 га смывается 500-1000 тонн почвы.

По подсчетам, проведенным в США, ежегодная потеря почвы от эрозии составляет 3 млрд. тонн. Чрезвычайно интенсивно эрозия проявляется в Китае. Здесь годовой смыв почвы, составляет порядка 10 –15 млрд. тонн (данные по России).

При эрозии почва теряет верхний, самый плодородный горизонт, в котором элементы питания растений накапливались тысячелетиями.

Например, если в верхнем горизонте почвы содержится в среднем 4% гумуса, а годовой смыв почвы с 1 га, предположим, равен 25 тонн, то за год почва потеряет 1 тонну гумуса. Как известно, общий азот в почве составляет примерно 5% от содержания гумуса. Следовательно, при годовой потере с 1 га 1 тонны гумуса из почвы выносится 50 кг общего азота. При среднем содержании в пахотном слое 0,2% фосфора в результате смыва 25 тонн почвы с 1 га сносится 50 кг общего фосфора. При содержании в пахотном горизонте 2% калия его потеря с 1 га при смыве 25 тонн почвы составляет 500 кг.

В результате постепенного смыва верхних почвенных горизонтов в пахотный слой вовлекаются нижние, менее плодородные слои. В зависимости от типа почвы и состава почвообразующих пород в одних случаях в пахотном слое сильно возрастает содержание карбонатов, в других появляется солонцеватость, в-третьих, – увеличивается щебенчатость и т.д. Полный смыв почвенных горизонтов на склонах приводит к появлению «лысых» пятен выходов подпочвы, которые иногда занимают большие площади.

При эрозии резко ухудшаются водно-физические свойства почв, что приводит к уменьшению их способности поглощать осадки. В связи с этим на слонах с эродированными почвами наблюдается большой поверхностный сток, особенно при выпадении ливней и интенсивном таянии снега.

В какой мере большой сток может влиять на урожай, показывает следующий расчет: при выпадении интенсивного ливня с количеством осадков 40 мм при коэффициенте стока 0,5 с каждого га стекает 200 м3 воды. Если считать, что в среднем для получения единицы урожая зерна растения расходуют 700-1000 единиц воды, то в данном примере только от одного ливня с каждого га теряется такое количество воды, которое могло бы обеспечить дополнительное получение 2-3 ц зерна.

По подсчетам Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костычева, ежегодные потери талых вод, вызывающих смыв почв, составляют в районах недостаточного и неустойчивого увлажнения 50-60 млрд. м3. Если уменьшить этот сток только на половину, то и в этом случае за счет задержанной влаги можно было бы ежегодно дополнительно получать 1-2 млрд. пудов зерна.

Таким образом, в районах, подверженных эрозии, проявление почвенной засухи во многом объясняется тем, что значительная часть осадков стекает со склонов. Кроме того, на эродированных почвах увеличивается потеря почвенной влаги на испарение и на транспирацию. Не без основания иногда почвенную засуху в эрозионных районах называют эрозионной засухой.

Склоновый сток осадков часто приводит к серьезному повреждению посевов. Струи стекающей воды, смывая почву, нередко уничтожают корневую систему растений, вызывают их полегание, повреждение и гибель. Иногда, при ливнях струйчатые размывы на склонах повреждают или уничтожают 1/3-1/5 посевов.

Концентрированный сток осадков на полях способствует образованию промоин, которые не полностью заравниваются во время очередной вспашки. В результате склоны приобретают гофрированную поверхность. Промоины на пахотных склонах затрудняют механизированную обработку полей. Они увеличивают и концентрируют сток осадков, увеличивая этим и эрозию и засуху. Там, где появляются промоины, иногда гибнет значительная часть посевов.

Огромный ущерб народному хозяйству наносят овраги. Иногда сильно разветвленная овражная сеть расчленяет большие пахотные массивы и другие земельные угодья на множество мелких участков. Затрудняется механизированная обработка полей и транспортные сообщения. Бывает так, что овраги, занимая всего 3-5% территории, настолько сильно расчленяют ее, что делают невозможным дальнейшее сельскохозяйственное использование.

Расчленяя склоны, овраги летом создают условия для увеличения поверхностного стока ливневых осадков и иссушение почвы, а зимой в них скапливается снег. В то же время овраги, как дренирующие канавы, снижают уровень грунтовых вод. В результате, как правило, районы с густой овражной сетью страдают от засухи больше, чем районы, не расчлененные оврагами.

Овраги разрушают проселочные, шоссейные и железные дороги, гражданские и промышленные сооружения, линии связи, подземные коммуникации и т.д. Густая овражная сеть затрудняет и сильно удорожает строительство. Овраги облегчают развитие оползней, просадок, обвалов и других явлений, вызывающих дополнительную порчу земли.

Н. Гудзон высказывает мнение, что опасность овражной эрозии нередко преувеличивается, что для «сельскохозяйственных земель и сельскохозяйственного производства этот вид эрозии не представляет большой опасности и по той простой причине, что большая часть подверженных овражной эрозии земель не имеет большого значения для сельского хозяйства» (Н. Гудзон, 1974).

М.Н. Заславский пишет, что это далеко не так. «Можно назвать немало районов на земном шаре, где овражная эрозия наносит колоссальный ущерб многим отраслям народного хозяйства. Например, на огромной территории Центрально-Черноземного района, республиках Молдова и Украина на наиболее плодородных черноземных почвах наблюдается развитие овражной сети. Большая пораженность овражной эрозией земель, доставшихся нам в наследство, несмотря на предпринимаемые усилия, и сейчас еще отрицательно сказывается на сельскохозяйственном производстве» (М.Н. Заславский, 1979).

Из-за потери гумуса и минеральных элементов питания растений, ухудшения физических свойств почвы, усиления почвенной засухи, ухудшения условий для развития полезной микрофлоры, а также из-за механического повреждения растений струйчатыми размывами и промоинами на склонах с эродированными почвами снижается урожай различных культур.

В таблице 10 приведены данные по нескольким хозяйствам о снижении урожая яровой пшеницы на черноземах различной степени смытости (по данным Управления сельского хозяйства Красноармейского района).

Таблица 10 – Средний урожай яровой пшеницы на черноземе выщелоченном разной степени смытости

Как видно из таблицы 10, урожай этой культуры на слабосмытых почвах понизился на 25-30%, на среднесмытых – на 47-54% и на сильносмытых – на 72-75%.

По подсчетам С.С. Соболева (1980), только с 30 млн. га в различной степени смытости почв ежегодный недобор зерна составлял 11 млн т.

Нередко затраты на семена и обработку не окупаются доходами, получаемыми от реализации продукции, выращенной на сильносмытых почвах. Поэтому много пахотных земель с сильносмытыми и размытыми почвами исключается из сельскохозяйственного оборота. Поэтому важно определить экономическую эффективность возделывания яровой пшеницы на черноземах с различной степени смытости (Приложение В, таблица В1). К показателям экономической эффективности относят:

выручку (В)

В=У * Ц,(2)

где У – урожайность, т/га.

Ц – цена реализации, руб. с 1 га;

условный чистый доход (УЧД)

УЧД= В – ПЗ,(3)

где ПЗ - прямые затраты, руб. с 1 га;

рентабельность (Р)

(4)

Таблица 11 – Расчёт экономической эффективности возделывания яровой пшеницы

Из таблицы-11 видно, что наибольшая урожайность составила 2,9 т/га по варианту ”1”, что на 2,1 т/га больше по сравнению с вариантом ”4”. На варианте ”1” выручка с 1 га составила 7250 руб., что на 5250 руб. больше чем на варианте ”4”.

Условный чистый доход получен во всех вариантах, кроме варианта ”4”

Рентабельность в ”1” составила 192,9%, что на 129,4% больше по сравнению с вариантом ”3”

Таким образом, наиболее экономически эффективным является вариант ”1” для выращивания яровой пшеницы.

1. Исследования показали, что водопроницаемость биологически активного слоя чернозёма выщелоченного зависит от состояния его поверхности. Под покровом естественной травяной растительности (на целине) она высокая. В пашне она неудовлетворительная.

2. Биологически активный слой чернозёма выщелоченного на целине при хорошей водопроницаемости процессу водной эрозии не подвержен. Биологически активный слой чернозёма выщелоченного на пашне эродирован в сильной (верхняя часть склона) и средней (средняя часть склона) степени.

3. Степень эродированности чернозёма выщелоченного обусловлена структурностью биологически активного слоя. Структурность чернозема выщелоченного в пашне неудовлетворительная, а на целине она отличная.

Противоэрозионная организация территории – не просто сопутствующее мероприятие по борьбе с эрозией почв, а основа правильной разработки и эффективного применения всего комплекса взаимно дополняющих одно другое противоэрозионных мероприятий.

Для предотвращения развития водной эрозии нужно улучшить структурность чернозема выщелоченного в пашне. Для улучшения его стуктурности необходимо соблюдение севооборота, введение в севооборот многолетних трав, а также разработка и внедрение системы приготовления и внесения органических удобрений

1.     Бахарева А.Ф., Терпугов А.В. Агрохимическая характеристика почв и применение удобрений в Курганской области – Челябинск.: Южно-Уральское кн. изд., 1969. – 116 с.

2.     Бельгибаев М.Е., Долгилевич М.И. О предельно допустимой величине эрозии почв. Труды Всесоюзного научно-исследовательского института агролесомелиораци, вып. 1. Волгоград, 1970.

3.     Бракин С.С. О влиянии размеров структурных агрегатов на водные свойства южного чернозема. Труды Одесского гос. ун-та им. И.И. Мечникова, том 145, сер. геол и геогр., вып. 3., 1965

4.     Воронцов Г.В. Погода за апрель-сентябрь. // Сельская жизнь, №8 – 1998.

5.     Ганжара Н.Ф. Почвоведение.–М.: Агроконсалт, 2001. – 392 с.

6.     Ганжара Н.Ф., Ганжара Л.Н. О соотношении скорости смыва и скорости формирования гумусового горизонта в эродированных почвах. – Сб.: « Оценка и картографирование эрозионноопасных и дефляционноопасных земель». М.: Высшая школа, 1983.

7.     Герасимов И.П. Денудация и развитие почв – Сб.: «Эрозия почв» М.- Л.: Высшая школа, 1973.

8.     Гудзон Н. Охрана природы и борьба с эрозией. М.: Колос, 1974

9.     Заславский М.Н. Эрозиоведение. М.: Высшая школа,1983

10.           Заславский М.Н. Эрозия почв. М.: Наука,1970. –

11.           Кауричев И.С., Панов Н.П. и др. Практикум по почвоведению. [для агрономических специальностей] 3-е изд. перераб. и доп., М.: Колос,1980.

12.           Качинский Н.А. Физика почв. М.: Высшая школа, 1965. – С.323.

13.           Кирин Ф.Я. География Челябинской области. – Челябинск.: Южно-уральское книжное издательство, 1969. – 176 с.

14.           Ковда В.А. Биосфера, почвы и их использование. М.: Колос,1974

15.           Козаченко А.П. Состояние почв и почвенного покрова Челябинской области по результатам мониторинга земель сельскохозяйственного назначения. – Челябинск.: 1997. – 110 с.

16.           Кушниренко Ю.Д. Агрохимические аспекты повышения эффективного плодородия южно-уральских черноземов. // Проблемы черноземов / Сб. науч. трудов по материалам научно-практической конференции РАСХН–ЧНИИСХ. – Челябинск, 1993. – С. 87-112.

17.           Кушниренко Ю.Д. Челябинская область. // Агрохимическая характеристик почв СССР. – М.: Наука, 1968. – С. 219-309.

18.           Маландин Г.А. Почвы Урала. – Свердловск, 1963.

19.           Назаров Г.В. Зональные особенности водопроницаемости почв СССР. Л. изд-во Ленинградского ун-та, 1970. – С.184.

20.           Новиков А.А. Охрана труда в Российской Федерации. Справочник. М.: Охрана труда и социальное страхование,1996 –304с.

21.           Панов Г.А., Гайдук В.В. Структурность чернозема выщелоченного и ее агроэкологическая оценка // Проблемы аграрного сектора Южного Урала и пути их решения. Сб. науч. тр. Вып. 4. Челябинск: Изд-во ЧГАУ, 2004. С 197 – 201.

22.           Роде А.А. Вопросы водного режима почв. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1978.

23.           Синявский И.В. Агрохимия азотного, фосфорного и калийного фондов черноземов выщелоченных Челябинской области / Пути повышения эффективности сельскохозяйственного производства: Сб. науч. работ / ЧГАУ, Челябинск, 1998. – С.14-25.

24.           Соболев С.С. Развитие эрозионных процессов на территории Европейской части СССР и борьба с ними. Том 2. М.: Наука, 1980. – С. 234.

25.           Справочник по охране труда в РФ, – М.: Колос, – 1996.

26.           Сулла М.Б. Охрана труда. М.: Просвещение, 1989.

27.           Сурмач Г.П. Водная эрозия и борьба с ней. М.: Колос, 1976

28.           Степановских А.С. Охрана окружающей среды. М. ЮНИТИ, 2000.

29.           Хан Д.В. Органо-минеральные соединения и структура почв. М.: Наука, 1969. – С. 142.

30.           Швебс Г.И. Формирование водной эрозии, стока, наносов и их оценка. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1974

31.           Шкрабак В.С. Охрана труда. – М.: ВО «Агропромиздат», 1989. – 331 с.

32.           Шумских Г.И., Фрумин И.Л. Методические рекомендации по защите почв от водной эрозии и дефляции в Челябинской области. Челябинск, 1981.

Приложение А

Таблица А1 - Содержание почвенных агрегатов и структурность в пашне и на целине

Приложение Б

Таблица Б1 - Моделирование степени оструктуренности и водопроницаемости почвы