Результат интеллектуальной деятельности: ЛАБОРАТОРНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРИФИКАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ПОЧВЫ

Изобретение относится к области сельского хозяйства: агрохимии, почвоведению, агроэкологии. Лабораторный способ определения нитрификационной способности почв включает компостирование почвы в термостате и определение количества нитратов, накопившихся в почве в результате нитрификационных процессов, причем компостирование образцов почвы проводят в открытых сосудах в условиях высокой относительной влажности воздуха в рабочей камере термостата. Изобретение позволяет уменьшить количество технологических операций при проведении анализа и снизить погрешность лабораторного анализа. 1 табл.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и экологии, может быть использовано для оценки обеспеченности сельскохозяйственных растений почвенным минеральным азотом; оценки загрязнения и биологической активности почв.

Аналоги

Показатель нитрификационной способности почв относится к разряду нормируемых при оценке плодородия почв [1]. Для оценки нитрификационной способности почв рекомендована методика, приведенная в производственном издании «Методические указания по определению нитрификационной способности почв» [2].

Известные лабораторные способы определения нитрификационной способности почв [1-4] основаны на определении нитратов, накапливающихся в почве в результате нитрификации аммония и, частично, органического вещества почвы. При выполнении компостирования почв в процессе определения их нитрификационной способности должны соблюдаться следующие условия, благоприятные для развития нитрифицирующих бактерий: 1) увлажнение проб почвы 50-70% от капиллярной влагоемкости (КВ); 2) температура 25-28°С; 3) строгое соблюдение аэробных условий. В этих условиях величина нитрификационной способности почв зависит от продолжительности компостирования, поэтому для оценки интенсивности нитрификационной способности почв применяются различные оценочные шкалы.

Известен способ определения нитрификационной способности почв Ваксмана [3], основанный на определении нитратов, накапливающихся в почве при компостировании почвы в лабораторных условиях с соблюдением аэрации, заданных условий температуры и влажности: навеску сухой почвы 100 г в конической колбе увлажняют водой из расчета 50-60% полной влагоемкости и выдерживают в течение 15-30 дней в термостате при 28-30°C, затем определяют нитратный азот. Недостатком данного метода является значительное испарение влаги из образца почвы в процессе компостирования, из-за чего может снизиться влажность почвы ниже допустимого уровня. Рекомендуемое дополнительное добавление воды в образец приводит к неравномерности увлажнения и возникновению очагов с анаэробными условиями.

Довольно часто используется метод Кравкова [4]. Отличительной особенностью технологии компостирования является: компостирование навески сухой почвы 100 г в стакане со стеклянной трубкой для улучшения аэрации; увлажнение почвы 60% КВ; температура 26-28°C; продолжительность компостирования 12 дней. Недостатки метода аналогичны приведенным выше для метода Ваксмана: сложность определения заданной влажности почвы и поддержания этой величины в течение компостирования, необходимость добавок воды при периодическом контроле.

Тот же принцип компостирования модификации метода Кравкова в лабораторных условиях изложен в учебном пособии Александровой и Найденовой [5]. Он отличается от предыдущего метода двухнедельным компостированием, уменьшением массы рекомендуемой навески почвы (50 г), увлажнением 60% от полной влагоемкости, температурой 25-28°C. Недостатки метода аналогичны приведенным в предыдущих абзацах: сложность увлажнения до заданной влажности почвы и поддержания этой величины в течение компостирования, необходимость добавок воды при периодическом контроле.

Известен способ оценки нитрификационной способности почв в лабораторных условиях, отличительной особенностью которого является то, что режим увлажнения регулируется путем проведения ежедневных поливов для поддержания увлажнения на уровне предельной полевой влагоемкости (ППВ) (патент RU 2368901 CD [6]. Способ предусматривает компостирование почвы в цилиндрах, в нижней части закрытых крышкой с отверстиями для свободного оттока гравитационной воды. Однако такая технология регулирования влажности проб приведет к формированию анаэробных условий, так как результат избыточной увлажненности почвы выше допустимого уровня. Кроме того, будут наблюдаться потери нитратов с дренажными водами, что приведет к снижению величины результата.

Известен метод Кравкова в модификации Болотиной и Абрамовой [2]. Отличительной особенностью технологии компостирования является: компостирование навески сухой почвы 20 г в колбе закрытой резиновой пробкой; увлажнение почвы 60% КВ; температура 26-28°С; продолжительность компостирования 7 дней. По технологии предусмотрена возможность добавления воды с учетом типа почв без предварительного определения капиллярной влагоемкости и периодическое проветривание (аэрация) образцов почв в колбах. Недостатком способа является несовершенство режима аэрации проб при компостировании - возможное ухудшение условий для нитрификации (недостатка кислорода) из-за ограниченного объема воздуха в изолированной колбе.

Известен лабораторный способ определения нитрификационной способности почвы, отличительной особенностью которого является то, что компостирование образцов почвы проводят в условиях активной аэрации внутреннего объема закрытого сосуда с образцом почвы нагнетанием воздуха (патент RU 2368901 С2) [7]. Однако такая технология компостирования образцов почв предусматривает использования специального лабораторного оборудования: специального термостата с системой подачи воздуха под давлением, специальных закрытых сосудов для подачи в них чистого воздуха и удаления дренажного воздуха. Кроме того, при одновременном компостировании большой партии образцов с почвами сложно контролировать одинаковое количество подаваемого воздуха в специальные сосуды для компостирования.

Предлагаемый способ.

Предлагаемый способ направлен на уменьшение количества технологических операций и затрат времени на проведение компостирования почвенных образцов при выполнении анализа нитрификационной способности почв по сравнению с ранее используемыми способами [2, 7]. Способ отличается тем, что компостирование почвы проводится в условиях высокой относительной влажности воздуха в рабочей камере термостата. В ранее разработанных лабораторных способах определения нитрификационной способности почв при компостировании почвенных образцов использовали дополнительное увлажнение (через 2 суток) [3, 4, 5], или периодическую аэрацию (через 2-3 суток) [2], или активную аэрацию внутри специального индивидуального сосуда для компостирования [7].

Навеска пробы почвы переносится в сосуд. Почва увлажняется дистиллированной водой до заданной влажности. После этого сосуд с почвой в незакрытом состоянии устанавливается в рабочую камеру термостата, оборудованного устройством для формирования высокой относительной влажности воздуха (более 85%) внутри камеры. Термостат устанавливается на заданную температуру и выдерживают в этих условиях заданное время. По истечении срока определяют нитраты стандартными методами в прокомпостированной почве и исходной почве, использованной для компостирования. О нитрификационной способности судят по разности между конечным и исходным содержанием нитратов в почвенном образце.

Проведена пригодность применения предлагаемого способа лабораторного определения нитрификационной способности почвы в сравнении с другими способами. Испытуемый почвенный образец взят с пахотного слоя агродерново-подзолистой среднесуглинистой почвы со следующими агрохимическими характеристиками: pH_KCl 5,62, содержание гумуса 1,76 - %, подвижного фосфора - 151 мг/кг и обменного калия - 117 мг/кг. Капиллярная влагоемкость, определенная в лабораторных условиях в подготовленных для компостирования образцах, составила 37,6%.

Результаты исследования изменения влажности почвы в процессе компостирования, результат нитрификационной способности почвы, погрешность результатов анализа приводятся в таблице.

Компостирование в термостате почвенных образцов в сосудах, закрытых резиновыми пробками, является рекомендуемым для производственных анализов [1, 2]. Компостирование почвенных образцов в обоих типах термостатов (стандартном и специальном) дает одинаковые результаты (в пределах допустимой ошибки эксперимента) по влажности почвы после компостирования и нитрификационной способности почв.

При компостировании увлажненной почвы в открытых сосудах и сосудах, закрытых ватным тампоном, в обычном (стандартном) термостате при низкой относительной влажности воздуха (26%) происходит интенсивное испарение воды. Через 7 суток от начала эксперимента влажность почвы снижается до недопустимого уровня (менее 50% от КВ). При этом достоверно снижается результат нитрификационной способности почвы.

В то же время при компостировании почвы в открытых сосудах и сосудах, закрытых ватным тампоном, в специальном термостате при высокой относительной влажности воздуха (89%) не происходит больших потерь воды из образца. Через 7 суток от начала эксперимента влажность почвы несколько снизилась, но она соответствовала допустимому уровню (50-60% от КВ). При этом не установлено достоверного отличия результата нитрификационной способности почвы от стандартного метода, рекомендуемого для производственных целей.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет уменьшить количество технологических операций и время на проведение компостирования при проведении анализа за счет упрощения технологических операций и исключения технологического контроля за процессом компостирования образцов.

Литература

1. ОСТ 10 296-2002. Земли сельскохозяйственного назначения лесотундрово-северотаежной, среднетаежной и южнотаежно-лесной зон Российской Федерации. Показатели состояния плодородия почв.

2. Методические указания по определению нитрификационной способности почв. - М.: ВПНО «Сельхозхимия», 1984. - 16 с.

3. Турчин Ф.В. Методы определения соединений азота в почве // Агрохимические методы исследования почв. - М.: Изд-во АН СССР, 1960. - С. 57-73.

4. Петербургский А.В. Практикум по агрономической химии. - М.: Колос, 1968. - 496 с.

5. Александрова Л.Н., Найденова О.А. Лабораторно-практические занятия по почвоведению. - Л.: Агропромиздат, 1986. - 296 с.

6. RU 2368901 С2. Лабораторный способ оценки нитрификационной способности почв.

7. RU 2537240 С1 Лабораторный способ определения нитрификационной способности почвы