Лабораторный способ определения нитрификационной способности почвы

Лабораторный способ определения нитрификационной способности почвы

Реферат

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

Лабораторный способ определения нитрификационной способности почв, включающий компостирование почвы и определение количества нитратов, накопившихся в почве в результате нитрификационных процессов, отличающийся тем, что компостирование образцов почвы проводят в открытых сосудах в условиях высокой, более 85%, относительной влажности воздуха в рабочей камере термостата.