МАН Исследовательская работа Секция Математика Органические и минеральные удобрения в математических расчетах

Министерство образования Республики Башкортостан

Башкирский институт развития образования

Башкирское отделение Общероссийской организации

Малой академии наук «Интеллект будущего»

Секция: математика

Органические и минеральные удобрения в математических расчетах

Батталова Регина Вадимовна

9а класс МБОУ СОШ №2 с. Стерлибашево

Стерлибашевский район

Научный руководитель:

Файзуллина венера Тимергалиевна,

учитель математики

с. Стерлибашево 2017-2018 учебный год

Оглавление

Введение………………………………………………………………………..3

Глава 1. Обзор литературы……………………………………………………4

1.1 История возникновения удобрений……………………………………..4

1.2 Органические удобрения. Виды.………………………………………...4

1.3 Минеральные удобрения. Виды………………………………………..10

Глава 2. Экспериментальная часть…………………………………………..11

2.1 Методы исследования и расчетов………………………………………11

2.2 Основные расчеты……………………………………………………….11

2.3 Результаты исследования……………………………..............................13

Заключение…………………………………………………………………….14

Библиографический список..…………………………………………………15

Приложение……………………………………………………………………16

Введение

Актуальность изучения материала. С началом развития земледелия человек, как мог, пытался улучшить качество и плодородность обрабатываемой земли, применяя для этого все возможные способы, в том числе и птичье удобрение.

Удобрения — вещества, применяемые для улучшения питания растений, свойств почвы, повышения урожаев. Их эффект обусловлен тем, что данные вещества предоставляют растениям один или несколько дефицитных химических компонентов необходимых для их нормального роста и развития.

Цель нашего исследования - выявить в процессе исследования, произвести расчеты и найти более выгодный тип для удобрения земель во всех аспектах. А также, выяснить, насколько важны и применимы на практике формулы,

которые мы изучаем на уроках математики в школьном курсе.

Гипотеза. Выгодность использования органических удобрений для получения высококачественного урожая, в отличии от минеральных.

Объектом нашего исследования является ООО «Урожай» Стерлибашевского района

Предметом нашего исследования является поле данного хозяйства .

В соответствии с вышеуказанным, мы определились с задачами своего исследования:

• Изучить научную литературу по теме удобрения

• Рассчитать количество затрат на покупку органических и минеральных удобрений для выбранной площади земли.

• Рассмотреть все плюсы и минусы пользования определенным видом удобрений

• Сделать выводы по полученным результатам.

Новизна изучаемой темы. Наша выбранная тема очень важна в настоящее время. 2017 год – был годом экологии. В исследовательской работе мы рассмотрим, насколько безвредны те или иные удобрения для человека и окружающей среды.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. История возникновения удобрений

Внесение в почву элементов, необходимых для лучшего роста и развития растений, значительно повышает урожайность сельскохозяйственных культур. Это могут быть органические элементы, такие как навоз, торф и др. А также широко применяются в последнее время минеральные удобрения. 
Впервые о минеральных удобрениях упоминалось в 1825 году, когда в Гамбург прибыли торговые корабли с чилийской селитрой. До этого, почву в основном подкармливали только навозом или компостом. Однако такое удобрение почвы было недостаточным, и в сельском хозяйстве начали применять известкование - вносили песчаный или глинистый мергель, которым почва быстро пресыщалась. Систематическое изучение растений и почвы началось только в конце VIII века. Именно тогда впервые, благодаря голландскому ученому Юстосу Либиху, было выдвинута гипотеза о том, что расход питательных веществ нужно восполнять, добавляя в почву искусственные минеральные удобрения. Первое успешное испытание полученных минеральных веществ было в Англии. После этого агрохимия начала бурно развиваться, и в наше время появилась отдельная отрасль промышленности – производство минеральных удобрений.

1.2 Органические удобрения. Виды.

Органические удобрения — удобрения, содержащие элементы питания растений преимущественно в форме органических соединений. К ним относят навоз, компосты, торф, солому, зелёное удобрение, ил, промышленные и хозяйственные отходы и др.

Органические удобрения содержат азот, фосфор, калий, кальций и другие элементы питания растений, а также органическое вещество, которое положительно влияет на свойства почвы.

Органические удобрения состоят из веществ животного и растительного происхождения, которые, разлагаясь, образуют минеральные вещества, при этом в приземный слой выделяется диоксид углерода, необходимый для фотосинтеза растений. Кроме того, органические удобрения благотворно влияют на водное и воздушное питание растений, способствуют развитию почвенных бактерий и микроорганизмов, которые живут в симбиозе с корнями овощных культур и помогают им получить доступные питательные элементы. К органическим удобрениям относят навоз, торф, компост, птичий помёт, перегной и другие материалы... Стимулирующий эффект органических удобрений значительно повышается, если изготовить из них мелкодисперсный порошок.

Виды органических удобрений Навоз

Это наиболее ценное органическое удобрение. В навозе разных животных в среднем содержится (%): воды 75, органического вещества 21, общего азота 0,5, усвояемого фосфора 0,25, окиси калия 0,6. Качество навоза зависит от вида животного, его корма, подстилки и способа хранения. Так, при кормлении свиней используют много концентратов, поэтому навоз отличается высоким содержанием азота, а в рационе жвачных животных присутствуют грубые корма — в их навозе больше калия.

Лучший подстилочный материал для навоза — верховой слаборазложившийся торф, однако чаще используют солому или опилки. Конский навоз на соломистой подстилке незаменим на холодных глинистых почвах. Его лучше всего использовать в качестве биотоплива для парников. Навоз крупного рогатого скота согревается хуже, чем конский, так как в нём содержится больше воды. Но этот навоз незаменим на лёгких почвах. Свиной навоз отличается кислой реакцией, при его использовании надо добавлять известь. В кроличьем навозе обнаружены все необходимые для растений вещества. Его ценность увеличивается при смешении с навозом других животных и птичьим помётом. Навоз нутрий по химическому составу и физическим свойствам резко отличается от навоза других животных, поэтому его можно использовать только в перебродившем виде, а ещё лучше добавлять в компосты. Компостную кучу можно периодически поливать насыщенным раствором навоза нутрий, но чтобы предотвратить потери азота, необходимо добавлять суперфосфат (1,5—2 кг на 100 кг компоста). Весной следующего года такой компост можно вносить в почву.

Различают четыре стадии разложения навоза. У слаборазложившегося (свежего) цвет и прочность соломы изменяются незначительно. Вода при его промывании приобретает красноватый или зелёный оттенок. У полупревшего навоза солома становится тёмно-коричневой, теряет прочность и легко разрывается. Водный раствор тёмного цвета. Навоз в этой стадии теряет 30 % первоначальной массы. Перепревший навоз представляет собой чёрную мажущую массу. Солома разлагается полностью, навоз теряет 50 % массы. Перегной — рыхлая землистая масса. В этой стадии разложения потери первоначальной массы достигают 75 %.

Навоз в стадии меньшего разложения вносят осенью, большего — весной. Свежий навоз использовать нежелательно. Если навоза недостаточно, то его целесообразно вносить в меньших дозах, но на большую площадь, например в лунки. На холодных почвах навоз заделывают на глубину 10—15 см так, чтобы сверху он был прикрыт землёй, на тёплых, быстро просыхающих — на полную глубину обрабатываемого слоя. Навозная жижа (жидкая часть навоза крупного рогатого скота) — азотно-калийное удобрение. Из-за малого содержания фосфора в навозную жижу полезно добавлять суперфосфат (15 г на 1 л). Это удобрение используют для жидких подкормок, для чего его разбавляют водой [1:(4…5)], а также для приготовления торфонавозного компоста. Коровяк (водный настой коровьего кала) довольно часто применяют для жидких подкормок, разбавляя водой (1:6 или 1:10). Раствор обычно готовят в деревянной посуде. Если раствор оставляют для брожения, то из него быстро улетучивается азот, поэтому перед употреблением добавляют сернокислый аммоний (10—20 г на 10 л).

Птичий помет

По химическому составу птичий помёт относится к числу лучших видов органических удобрений. Наиболее ценным считается куриный и голубиный помёт, менее ценным — утиный и гусиный. При частом внесении помёта в почве накапливается азот в нитратной форме, поэтому данное удобрение лучше заделывать осенью, равномерно распределяя по всей площади. Но наиболее эффективен птичий помёт при использовании в жидких подкормках. Для приготовления раствора ёмкости наполовину заполняют помётом, затем заливают водой, закрывают крышкой и настаивают 3—5 сут. Далее раствор вторично разбавляют водой (1:10).

Торф

В торфе содержится немного доступных для растений питательных элементов, но зато он увеличивает содержание гумуса и улучшает структуру почвы. Тёмный цвет торфа способствует поглощению тепла и быстрому прогреву почвы. По степени разложения различают несколько видов торфа. Верховой отличается слабой степенью разложения растительных остатков и высокой кислотностью. Низинный характеризуется высокой степенью разложения и меньшей кислотностью. Переходный торф занимает промежуточное положение между ними. Торф собирают в болотах, потом раскладывают для проветривания или закладывают в компостную кучу. Вносят торф в любое время года, даже зимой по снегу. Но нельзя забывать, что к нему необходимо добавлять известь. На огороде торф лучше всего добавлять в компосты, а также в почвенные смеси для выращивания рассады и защищённого грунта.

Ил

Ил накапливается на дне прудов, озёр, рек. В нём много перегноя, азота, калия и фосфора. После непродолжительного проветривания ил можно успешно использовать на песчаных почвах (3—9 кг на 1 м²).

Фекалии

Фекалии — это нечистоты уборных. Они богаты минеральными веществами, которые легко усваиваются растениями. Однако фекалии, находящиеся в выгребных ямах, быстро разлагаются, из них быстро улетучивается азот. Для лучшего сохранения азота на дно выгребной ямы насыпают торф слоем 20—25 см. Затем фекалии еженедельно переслаивают небольшим количеством торфа. В результате не только сохраняется азот, но и исчезает зловонный запах. Перед применением в качестве удобрения фекалии компостируют, чтобы обеззаразить от глистов, яйца которых погибают при температуре 45…50 °С.

Опилки и древесная кора

Опилки — дешёвое органическое удобрение, которое может значительно повысить плодородие почвы, улучшить её воздухопроницаемость и влагоёмкость. Только вносить их следует не в свежем виде, а в перепревшем или в смеси с другими материалами. Для ускорения процесса разложения опилки складывают в кучу, смачивают водой, навозной жижей. Можно смешать их с опавшей листвой и растительными остатками. Полезно переслаивать опилки землёй. В течение лета кучу дважды перелопачивают, добавляя накопившиеся растительные остатки и нитрофоску.

Древесную кору (отходы деревообрабатывающей промышленности) перед использованием компостируют. Кору влажностью 75 % измельчают на кусочки длиной 10—40 см, складывают в кучу и вносят минеральные удобрения (кг на 100 кг): аммиачной селитры 0,9, мочевины 0,7, натриевой селитры 2, суперфосфата 0,2, сульфата аммония 1,5. Кучу периодически перемешивают и увлажняют. Через 6 месяцев компост готов к употреблению.

Сидераты

Это органическое удобрение представляет собой запаханную в почву высокостебельную растительную массу одно- или многолетних бобовых растений (ярового гороха, яровой вики, кормовых бобов, люпина, сераделлы), а также фацелии, гречихи, подсолнечника и других. По своему действию сидераты почти равноценны свежему навозу. Питательные элементы, содержащиеся в растительной массе сидератов, попадая в почву и постепенно разлагаясь, переходят в доступное состояние для последующих культур, а органическое сидеральное вещество способствует восстановлению почвенной структуры. Некоторые сидеральные культуры (люпин, гречиха, горчица) увеличивают растворимость и доступность для растений малоподвижных почвенных фосфатов, а люпин может использовать труднодоступные формы калия.

В зависимости от степени истощения почвы сидераты размещают на участке всё лето или как промежуточную культуру. Например, их высевают после уборки ранних овощей. Иногда высевают озимый горох или озимую вику, весной после цветения массу прикатывают или скашивают и запахивают, а участок выравнивают и проводят посев. На огороде сидераты высевают сплошными рядами (ширина рядов 60— 90 см, междурядий 15 см). Глубина заделки однолетних бобовых культур 5—6 см, многолетних — 3—4 см. Обязательно послепосевное прикатывание, особенно многолетних трав. Уход сидератам не требуется, но при поливе они растут лучше.

Компосты

Компосты готовят из различных органических материалов. Растительные остатки, не поражённые вредителями и болезнями, фекалии, птичий помёт, навоз и другие материалы складывают в рыхлую кучу (штабель) на ровной поверхности, переслаивая дерновой землёй или торфом. Основой кучи служит подстилка из листьев, опилок или торфа слоем 10—12 см. Периодически кучу увлажняют водой или раствором удобрений, через 40—50 сут компост перемешивают, а когда его температура достигнет 60 °C — уплотняют.

Летом компостную кучу защищают от солнца, на зиму укрывают землёй или опилками слоем 30—40 см. Через 8—11 мес компост можно использовать. Сорняки, давшие семена, компостируют отдельно, так как они сохраняют всхожесть около пяти лет.

1.3 Минеральные удобрения. Виды.

Минеральные удобрения — неорганические соединения, содержащие необходимые для растений элементы питания.

Минеральные удобрения содержат питательные вещества в виде различных минеральных солей. В зависимости от того, какие питательные элементы содержатся в них, удобрения подразделяют на простые и комплексные. Простые (односторонние) удобрения содержат один какой-либо элемент питания. К ним относятся фосфорные, азотные, калийные и микроудобрения. Комплексные, или многосторонние, удобрения содержат одновременно два или более основных питательных элемента.

Виды минеральных удобрений

Фосфорные удобрения.

Фосфор - один из важнейших элементов питания растений, так как входит в состав белков. Если азот в почве может пополняться путем фиксации его из воздуха, то фосфаты - только внесением в почву в виде удобрений. Главные источники фосфора - фосфориты, апатиты, вивианит и отходы металлургической промышленности - томасшлак, фосфатшлак. Все фосфорные удобрения - аморфные вещества, беловато-серого или желтоватого цвета. Основные из них - суперфосфат и фосфоритная мука.

Калийные удобрения.

Калий - необходимый элемент для растений. В основном он находится в молодых растущих органах, клеточном соке растений и способствует быстрому накоплению углеводов.

Азотные удобрения.

Производство азотных удобрений базируется не синтезе аммиака из молекулярного азота и водорода. Азот получают из воздуха, а водород из природного газа, нефтяных и коксовых газов. Азотные удобрения представляют собой белый или желтоватый кристаллический порошок (кроме цианамида калия и жидких удобрений), хорошо растворимы в воде, не поглощаются или слабо поглощаются почвой. Поэтому азотные удобрения легко вымываются, что ограничивает их применение осенью в качестве основного удобрения. Большинство из них обладает высокой гигроскопичностью и требует особой упаковки и хранение.

Глава 2.Экспериментальная часть
2.1.Методы исследования и расчетов

Для тщательного исследования ООО «Урожай» и проведения верных расчетов, нам необходимо было:

1).Сделать необходимые измерения. Чтобы вычислить площадь поля, нам необходимо поехать в село Тятербаш, и узнавать сведения у руководителя хозяйства

2).Узнать площадь поля.

3).При расчетах мы использовали математические формулы по нахождению площади и нужного количества удобрений на данную площадь земли.

2.2.Основные расчеты.

Расчеты минеральных удобрений.

Площадь исследуемого объекта:

S= 600 га =6000.000 кв.м. =6кв.км.

Путь от Стерлибашево до с. Тятербаш: S=13км.

Средняя стоимость солярки по Башкортостану Стоимость = 39 руб 60 коп /л

Средняя стоимость минерального удобрения по Башкортостану= 14000 руб/т

В одном мешке 50 кг.

На один гектар земли необходимо 100 кг удобрений (два мешка).

Грузоподъемность КАМАЗА – 55111 = 10т.

На один км пути необходимо 0,34 литра солярки.

Стоимость минерального удобрения на все поле(600 га)

600 га * 100 кг = 60.000кг. = 60т.

60т * 14000 руб. = 840 000 руб.

Учитывая грузоподъемность КАМАЗА – 10т, кол-во рейсов:

60т : 10т = 6 рейсов.

Стоимость солярки на 6 рейсов:

13 км * 0,34 л = 4.42 л (S в одну сторону)

4,42 * 2 = 8,84 (S туда и обратно)

8,84 * 6 рейсов = 53л

53л * 39 руб 60 коп . = 2098,8 руб.

Общая сумма = общая стоимость солярки + стоимость минеральных удобрений.

840000руб+ 2098,8руб. = 842098,8 руб.

Стоимость органических удобрений.

Путь от с. Тятербаш до ближайшей фермы 3 км.

На 1 га земли необходимо 20 т навоза.

Коичество необходимого навоза на 600 га:

20 т * 600 га = 12 000т.

Рейсы ( учитывая грузпод. камаза):

12 000т : 10 т = 1200 рейсов.

Стоимость солярки на 1200 рейсов:

10 км * 0,34л = 3,4 л.

3,4л * 39 руб 60 коп= 134,64руб. (1 рейс)

134,64 руб * 1200 рейсов = 161568руб.

Разница затрат на минеральные и органические удобрения:

842098,8 руб – 161568руб = 680530,8 руб.

ООО «Урожай» включает 8 полей примерно такой же площади.

Стоимость мин. удобрений для 8 полей:

842098,8 руб * 8 = 6736790,4 руб.

Стоимость орган. удобрений для 8 полей:

161568руб* 8 = 1292544руб.

Найдем разницу:

6736790,4 руб – 1292544руб = 5444246,4 руб

Итак, в результате проведения общих измерений и расчетов, мы выяснили, что общая площадь поля составляет 600 га (6кв.м.)поле засеяно пшеницей. Для внесения в поле минеральных удобрений затраты составили 842098,8 руб, а для органических – 161568 руб.

Разница составила – 680530,8 руб. Разница затрат для 8 полей составила – 5444246,4 руб.

Заключение

Ключевое преимущество органических удобрений заключается в том, что их использование поддерживает (или восстанавливает) механизмы естественного развития окружающей среды. Питание растений является лишь звеном общего жизненного процесса в Природе, оно неразрывно связано с деятельностью микроорганизмов, состоянием атмосферы, водных ресурсов, составом почвы и любыми другими существующими в Природе процессами.

Само по себе слово «органический» близко по происхождению к слову «органичный», т.е. - цельный, неразрывно связанный с окружающей средой, обусловленный самой сущностью Природы. Все остальные преимущества органических удобрений вытекают из факта их органичного взаимодействия с окружающей средой.

Органические удобрения в качестве натурального средства улучшения плодородия почв применялись с незапамятных времён

Итак, В ходе нашего исследования мы пришли к выводу, что использование органических удобрений преимущественно лучше, чем минеральные.

Внося минеральные удобрения:

1) Затраты на них очень высоки.

2) мы загрязняем окружающую среду.

3) также есть плохое влияние на здоровье людей.

Внося органические удобрения в почву:

1. Мы очищаем нашу окружающую среду от экскрементов животных, перегноя.

2. очищается атмосферный воздух

3. Собранный урожай, то есть продукты, являются экологически чистыми.

4. Органические удобрения являются частью самой природы.

Используя математические формулы изученные нами в школьном курсе математики и сделав необходимые расчеты. Мы убедились, что органические удобрения будут выгоднее для удобрения земель.

Библиографический список

1. http://enc.sci-lib.com/article0000914.html - словарь

2. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_chemistry - типы минеральных удобрений

3. http://www.agroserver.ru/udobreniya/ufa79.htm - информация на цены удобрений

4. http://udobrenie-info.ru/ - общие сведения.

5. Позин М.Е. (ред.) — Минеральные удобрения. Новые исследования и разработки

6 . Васильев В.А., Филиппова Н.В. - Справочник по органическим удобрениям

Приложение №1

1. Пшеница

2. Компост

3. Навоз

4.Минеральное удобрение

5.Сборка речного ила

Органические и минеральные удобрения в математических расчетах

Батталова Р. В., учащиеся 9а класс. Стерлибашево

Руководитель Файзуллина В.Т.

Цель нашего исследования - выявить в процессе исследования, произвести расчеты и найти более выгодный тип для удобрения земель во всех аспектах. А также, выяснить, насколько важны и применимы на практике формулы,

которые мы изучаем на уроках математики в школьном курсе.

Объектом нашего исследования является ООО «Урожай».

Новизна изучаемой темы. Наша выбранная тема очень важна в настоящее время. 2017 год – это год экологии. В исследовательской работе мы рассмотрим, насколько безвредны те или иные удобрения для человека и окружающей среды.

Впервые о минеральных удобрениях упоминалось в 1825 году, когда в Гамбург прибыли торговые корабли с чилийской селитрой.

Именно тогда впервые, благодаря голландскому ученому Юстосу Либиху, было выдвинута гипотеза о том, что расход питательных веществ нужно восполнять, добавляя в почву искусственные минеральные удобрения.

Основные расчеты:

Общие затраты на минеральные удобрения = стоимость минеральных удобрений + стоимость солярки:

840000руб+ 2098,8руб. = 842098,8 руб.

Затраты на органические удобрения = стоимость солярки (навоз бесплатный)

= 161568руб.

Итак, в результате проведения общих измерений и расчетов, мы выяснили, что общая площадь поля составляет 600 га (6кв.м.)поле засеяно пшеницей. Для внесения в поле минеральных удобрения затраты составили 842098,8 руб, а для органических – 161568 руб.

Исходя из проделанной работы, мы сделали вывод о том, что изучаемые нами формулы на уроках математики вполне применимы и даже необходимы на практике.

19