Способ оценки состояния почвы черноземного типа
Владельцы патента RU 2322671:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки" (ФГОУ ВПО ВГАУ им. К.Д. Глинки) (RU)
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в земледелии для оценки изменений качественных показателей пашни, преимущественно черноземного типа, в процессе возделывания сельскохозяйственных культур. Способ заключается в том, что учитывают отчуждаемый урожай У и после уборки исследуют биологические показатели плодородия в образцах почвы пахотного слоя, включая суммарное содержание микроорганизмов микробного ценоза ∑Хмi, содержание гумуса и детрита Хгд, биомассу микроорганизмов и растительных остатков Хбр, нитрификационную способность Хн и ферментативную активность Хн. И далее рассчитывают степень выпаханности В почвы по формуле В=К0[К1∑Хмi+К2Хгд+К3 Хбр+К4 Хн+К5 ∑Xai-У-375,5], где К0-К5 - эмпирические коэффициенты: К0=(1,5...2,1), K1=(0,85...1,25), К2=(0,2...0,3), К3=(0,2...0,9), К4=(0,7...0,8), К5=(0,4...0,8), а качество почвы оценивают по пятнадцатибалльной шкале, относя: при В=0-3 балла к невыпаханным почвам, при В=3-5 балла к слабо выпаханным почвам, при В=5-10 балла к средне выпаханным почвам, при В=10-15 баллов к сильно выпаханным почвам. Способ позволяет повысить точность оценки состояния почвы и эффективность землепользования. 1 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в земледелии для оценки изменений качественных показателей пашни, преимущественно черноземного типа, в процессе возделывания сельскохозяйственных культур.
Точная и объективная оценка почвенного плодородия лежит в основе эффективного землепользования при возделывании сельскохозяйственных культур. Она необходима не только для оценки производительной способности конкретных почв, но и для эффективного использования удобрений, мелиорантов, агротехнических и мелиоративных мероприятий.
Основным известным подходом при оценке качественного состояния почвы является исследование гумусова слоя.
Так, известен способ оценки качества почвы, включающий возделывание и учет урожая сельскохозяйственных культур на почве в естественных условиях, определение энергопотенциала отчуждаемой части урожая и запаса энергии в гумусовом слое перед посевом, при котором о природном качестве почвы судят по долевой части энергии гумуса, расходуемой на воспроизводство урожая (описание к патенту RU 2268461, G01N 33/24, 2003.10.24).
Известен способ оценки длительно орошаемых черноземных почв по степени их выпаханности, согласно которому выпаханность определяют по относительному содержанию легкорастворимого органического вещества (ЛОВ), выраженному в процентах к общему содержанию органического вещества, классифицируя почву, например, как «средневыпаханную» при доле углерода лабильных органических веществ 0,49%, а как «слабовыпаханную» - при 0,93% (НИР «Содержание лабильного органического вещества в длительно орошаемых черноземных почвах Омской области», Код ГРНТИ-680529, дата регистрации 16.03.2004).
Известен способ оценки состояния органического вещества почв, предусматривающий исследование биологических показателей плодородия с определением в образцах почвы пахотного слоя содержания органических веществ, включая гумус, детрит, микроорганизмы и растительные остатки, и расчет степени выпаханности в баллах, которую определяют вычитанием значения относительного содержания ЛОВ в составе общего гумуса из 25. При этом к невыпаханным относят почвы с содержанием ЛОВ 25% и более, присваивая нулевой балл выпаханности; 0,1-5 баллов - очень слабовыпаханные; 5-15 баллов - слабо- и средневыпаханные; 15-25 баллов сильновыпаханные и очень сильновыпаханные почвы (Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А., Байбеков Р.Ф. Практикум по почвоведению. - М.: Агроконсалт, 2002, с.45-59).
В известных способах для оценки состояния почвы используются только характеристики органического вещества почв и не учитываются биологические, агрохимические и агрофизические показатели. Это снижает объективность оценки состояния почвы.
Задача изобретения - разработка критерия оценки состояния почв черноземного типа по степени выпаханности с учетом значимых биологических, агрохимических и агрофизических показателей, характеризующих состояние плодородия пашни.
Технический результат - повышение точности оценки состояния почвы и эффективности землепользования.
Технический результат достигается тем, что в способе оценки состояния почв черноземного типа в процессе возделывания сельскохозяйственных культур, предусматривающем исследование биологических показателей плодородия с определением в образцах почвы пахотного слоя содержания органических веществ, включая гумус, детрит, биомассу микроорганизмов и растительных остатков, и расчет степени выпаханности, биологические показатели исследуют после уборки и учета отчуждаемого урожая, дополнительно определяя суммарное содержание микроорганизмов микробного ценоза, нитрификационную способность и ферментативную активность, а степень выпаханности В почвы рассчитывают по формуле
где ∑Хмi - суммарное содержание микроорганизмов микробного ценоза, млн.шт./г;
Хгд - содержание гумуса и детрита, %;
Хбр - биомасса микроорганизмов и растительных остатков, т/га;
Хн - нитрификационная способность, мг/кг;
∑Xai - ферментативная активность, мг в-ва/кгпочвы;
У - величина отчуждаемого урожая, ц.к.ед./га;
К0-К5 - эмпирические коэффициенты:
К0=(1,5...2,1) - коэффициент, учитывающий гидротермические и агротехнические факторы, га/ц;
K1=(0,85...1,25) - коэффициент, учитывающий влияние основных физиологические групп - почвенных микроорганизмов на плодородие г/млн.шт.;
К2, К3 - коэффициенты, учитывающие влияние органического вещества почвы, К2=(0,2...0,3), гумуса и детрита, 1/%; К3=(0,2...0,9), биомассы микроорганизмов и растительных остатков, га/т;
К4=(0,7...0,8), - коэффициент, учитывающий влияние нитрификационной способности, кг/га;
K5=(0,4...0,8) - коэффициент, учитывающий влияние ферментативной активности, мг в-ва/г почвы, а качество почвы оценивают по пятнадцатибалльной шкале, относя:
при В=0-3 балла к невыпаханным почвам,
при В=3-5 балла к слабо выпаханным почвам,
при В=5-10 балла к средне выпаханным почвам,
при В=10-15 баллов к сильно выпаханным почвам.
Для осуществления способа после уборки сельскохозяйственной культуры определяют величину отчуждаемого урожая У, рассчитанного в центнерах кормовых единиц (ц.к.ед./га) и определяют биологические показатели плодородия в образцах почвы - качественное и количественное содержание основных физиологические группы почвенных микроорганизмов Хмi, органическое вещество почвы, включая Хгд - гумус, детрит и Хбр - биомассу микроорганизмов и растительные остатки, а также нитрификационную способность Хн и показатели ферментативной активности - Xai. Измерения производят по общепринятым методикам. Коэффициент К0 выбирается исходя из сортовых качеств сельскохозяйственной культуры и погодных условий ее выращивания, уровня отчуждаемого урожая возделываемой культуры и урожайности ее ближайших предшественников в севообороте. Выбор коэффициентов K1-K5 осуществляли исходя из диапазона минимальных (Пmin) и максимальных (Пmax) значений содержания соответствующих показателей для исследуемых почв черноземного типа, при которых их можно отнести к невыпаханным или сильно выпаханным.
Далее по результатам, выбранным эмпирическим коэффициентам К0-К5 и расчетной формуле (1), вычисляют степень выпаханности В, являющейся оценкой качества исследуемой почвы. Оценивают качество почвы по пятнадцатибальной шкале, относя: при В=0-3 балла к невыпаханным почвам, при В=3-5 балла к слабо выпаханным почвам, при В=5-10 балла к средне выпаханным почвам, при В=10-15 баллов к сильно выпаханным почвам.
Пример оценки чернозема выщелоченного на поле опытной станции Воронежского агроуниверситета в стационарном двадцатилетнем опыте на площади 440 м2×4 в четырехпольном севообороте «сидеральный пар-озимая пшеница - сахарная свекла - ячмень». Степень выпаханности пашни определялась после пятой ротации по урожайности озимой пшеницы (Тарасовская 29) в 2005 году, которая составила 40 ц/га при средних гидротермических показателях. Таким образом, для расчета балла выпаханности коэффициент К0 выбирался равным 1,8, что соответствовало среднему значению диапазона.
Отчуждаемый урожай определялся как суммарный урожай зерна и выхода побочного продукта в виде соломы, рассчитанные в кормовых единицах (ц.к.ед./га).
Урожайность зерна составила 40 ц/га, что соответствует объему отчуждаемого урожая в центнерах кормовых единицах с гектара 48 ц. к.ед./га, соломы 60 ц/га, что соответствует 12 ц.к.ед./га. При переводе использовались средние нормативные коэффициенты перевода кормов в кормовые единицы в соответствии с таблицей N 1 "Средняя питательность кормовых в кормовых единицах" приложения к «Инструкции по заполнению формы Федерального государственного статистического наблюдения №10А-СХ (срочная) "Сведения о заготовке кормов».
Основные физиологические группы почвенных микроорганизмов Хмi определяли по методике Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии (авторы Е.З.Теппер, В.К.Шильникова, Г.И.Переверзева, 1979) путем высева почвенной суспезии определенных разведении на элективные питательные среды; исследовали свежие образцы почвы в слое 0-30 см; количество аммонификаторов определяли на мясопептонном агаре (МПА), бактерий, ассимилирующих минеральные формы азота, и актиномицетов - на крахмально-аммиачном агаре (КАА),
численность почвенных микромицетов - на среде Чапека, подкисленной молочной кислотой; аэробных фиксаторов азота учитывали на среде Эшби.
Гумус и детрит определяли по методу Тюрина (Тюрин И.В. Органическое вещество почвы и его роль в плодородии. - М.: Наука, 1965. - 320 с.).
Биомассу микроорганизмов определяли расчетным путем (Воронин В.И. [и др.] Оценка изменчивости основных показателей плодородия черноземов, - М. - 2003,-240 с.).
Растительные остатки определяли по уравнениям регрессии, разработанным Всероссийским НИИ земледелия (Курск), согласно которым при урожайности озимой пшеницы 26-40 ц/га поверхностные остатки рассчитываются по зависимости Х=0,1У+8,9 (1), остатки корней по зависимости Х=0,7У+10,2 (2). Подставляя в уравнения (1) и (2) значение У=40 ц/га, рассчитываем суммарное количество растительных остатков 0,1×40+8,9+0,7×40+10,2=4+8,9+28+10,2=51,1 ц/га≈5,1 т/га.
Нитрификационную способность Хн определяли по Кравкову (Кравков С.П. Биохимия и агрохимия почвенных процессов, - Л. - 1978. - 291 с.).
Активность почвенных ферментов (каталазы, уреазы, инвертазы) определяли унифицированными методами А.Ш.Галсаняна (Галсанян А.Ш. Ферментативная активность почв Армении. - Ереван: Айстан, 1974, - 275 с.).
В таблице приведены результаты биологических показателей плодородия исследуемой почвы.
| Таблица | |||||
| Показатели | Значения показателей | Пmin | Пmax | Кi | Ki·Xij |
| Физиологические группы почвенных микроогрганизмов:аммонификаторы, млн.шт./ г | 110 | ||||
| усваивающие минеральный азот, млн.шт./ г | 100 | ||||
| микромицеты, млн.шт./ г | 0,05 | ||||
| актиномицеты, млн.шт./ г | 1,0 | ||||
| азотобактерии, млн.шт./ г | 1,2 | ||||
| олигонитрофилы, млн.шт./ г | 50 | ||||
| Общее количество ∑Хмi, млн.шт./г | 262,25 | 240 | 280 | K1=1,064 | 279,08 |
| Органическое вещество почвы: гумус, % | 4,3 | 3,69 | 4,4 | ||
| детрит, % | 0,7 | 0,14 | 0,75 | ||
| Хгд, % | 5,0 | К2=0,28 | 1,4 | ||
| биомасса микроорганизмов, т/га; | 2,5 | ||||
| и растительных остатков, т/га | 5,1 | ||||
| Хбр, т/га | 7,6 | 7,9 | 9,5 | К3=0,7 | 5,32 |
| нитрификационная способность, Хн, кг/га; | 170 | 152,6 | 174,5 | К4=0,78 | 132,6 |
| - ферментативная активность: | |||||
| каталазы, мгО2/Гпочвы | 10 | 3,4 | 6,0 | ||
| уреазы, мгNH4/Гпочвы | 1,0 | 0,42 | 0,9 | ||
| инвертазы. мгС6H6O6/Гпочвы | 23,0 | 14,8 | 25,4 | ||
| ∑Xai, мг в-ва/Гпочвы | 34,0 | К5=0,57 | 19,38 |
Расчет степени выпаханности В производили по формуле (1):
В=1,8(279,08+1,4+5,32+132,6+19,38-60-375,5)=
=1,8(437,78-60-375,5)-1,8·2,28=4,1 (балла).
Таким образом, исследуемая пашня чернозема выщелоченного в выбранном севообороте относится к слабо выпаханным почвам.
Способ оценки состояния почв черноземного типа в процессе возделывания сельскохозяйственных культур, предусматривающий исследование биологических показателей плодородия с определением в образцах почвы пахотного слоя содержания органических веществ, включая гумус, детрит, биомассу микроорганизмов и растительных остатков, и расчет степени выпаханности, отличающийся тем, что биологические показатели исследуют после уборки урожая и учета отчуждаемого урожая, дополнительно определяя суммарное содержание микроорганизмов микробного ценоза, нитрификационную способность и ферментативную активность, а степень выпаханности В почвы рассчитывают по формуле
В=К0[К1∑Хмi+К2Хгд+К3Хбр+К4Хн+К5∑Xai-У-375,5],
где ∑Хмi - суммарное содержание микроорганизмов микробного ценоза, млн шт./г;
Хгд - содержание гумуса и детрита, %;
Хбр - биомасса микроорганизмов и растительных остатков, т/га;
Хн - нитрификационная способность, мг/кг;
∑Xai - ферментативная активность, мг в-ва/кг;
У - величина отчуждаемого урожая, ц.к.ед./га;
K0-К5 - эмпирические коэффициенты:
К0=(1,5...2,1), коэффициент, учитывающий гидротермические и агротехнические факторы, га/ц;
K1=(0,85...1,25), коэффициент, учитывающий влияние основных физиологических групп почвенных микроорганизмов на плодородие г/млн. шт;
К2, К3 - коэффициенты учитывающие влияние органического вещества почвы: К2=(0,2...0,3), гумуса и детрита, 1/%; К3=(0,2...0,9), биомассы микроорганизмов и растительных остатков, га/т;
К4=(0,7...0,8) - коэффициент, учитывающий влияние нитрификационной способности, кг/га;
К5=(0,4...0,8) - коэффициент, учитывающий влияние ферментативной активности, мг в-ва/г почвы, а качество почвы оценивают по пятнадцатибалльной шкале, относя:
при В=0-3 балла к невыпаханным почвам, при В=3-5 балла к слабо выпаханным почвам, при В=5-10 балла к средне выпаханным почвам, при В=10-15 баллов к сильно выпаханным почвам.
