способ определения влияния обработки на почву

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ОБРАБОТКИ НА ПОЧВУ, включающий отбор почвенного образца и его фракционирование по размерам частиц, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и полноты оценки, дополнительно отбирают контрольный образец почвы не менее 0,5 кг исследуемой разновидности, не подвергавшейся обработке не менее четырех лет, который фракционируют через колонну сит в течение 30 с, в полученных фракциях определяют процентное содержание неагрегированных элементарных почвенных частиц по отношению к исходной массе контрольного образца и их суммарное содержание, которое принимают за минимальное значение C_min содержания неагрегированных элементарных почвенных частиц в данной почве, затем определяют значение их максимального содержания C_max по соотношению C_max = C_min/0,382 и интервал C_max - C_min, который принимают за эталон, после чего в исследуемом образце почвы определяют C_факт по методике определения C_min и по соответствию его эталонному интервалу судят о приемлемости данного вида обработки для исследуемой разновидности почвы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам исследования влияния обработки на почву, рациональности применения вида обработки и качества ее выполнения. Любая обработка - это радикальное вмешательство в ход почвообразовательного процесса, динамику свойств и режимов почвы. Поэтому, обеспечивая оптимальные условия для роста и развития сельскохозяйственных культур, система должна обеспечивать и условия для сохранения почвы от деградации. Отсюда вытекает, что почвенные критерии оценки той или иной обработки должны стать основными. Однако, за исключением показателей оценки обработок, применяемых на машино-испытательных станциях, таких критериев явно недостаточно.

Известен "Способ прогнозирования плодородия почв в процессе их окультуривания по гумусу" (авт. св. N 398870, кл. G 01 N 33/24, 1973), заключающийся в том, что наряду с содержанием гумуса в почве определяют также емкость обмена катионов и по отношению емкости к содержанию гумуса судят о его качестве. Недостатком этого метода является невозможность им оценивать кратковременное (порядка года) действие агротехнических приемов, что не позволяет его использовать для оперативного контроля (мониторинга) и оценки экологичности и качества отдельных технологических операций.

Ближайшим аналогом предложенному по технической сущности и достигаемому результату является "Способ исследования структуры почвы", сущность которого состоит в том, что выделяют фракции частиц в диапазоне от 0,1 до 10 мм, определяют процентное содержание каждой фракции в почве, выявляют фракцию, в которой удельная поверхность начинает увеличиваться при увеличении размера частиц и по ней определяют нижний предел связывания механических элементов в агрегаты, а о действии удобрений и мелиорантов судят по процентному содержанию агрегатов и их удельной поверхности за указанным пределом.

Недостаткам данного метода являются:

- невозможность оценки отдельных технологических операций, в том числе отдельных обработок ввиду его недостаточной сенсорности;

- значительная трудоемкость и низкая производительность.

Целью настоящего изобретения является повышение достоверности и полноты оценки влияния обработки на почву.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе исследования структуры почвы, включающем разделение образца на фракции по размерам частиц, согласно изобретению, в течение 30 с просеивают не менее 0,5 кг почвы исследуемой разновидности, не подвергавшейся обработке не менее 4-х лет, в полученных фракциях считают количество неагрегированных ЭПЧ и определяют абсолютный процент ЭПЧ от массы начального образца в каждой фракции и его суммарное значение, которое принимают за минимально возможное значение содержания неагрегированных ЭПЧ в данной почве (C_min), используя полученное С_min, определяют значение С_max по известной формуле (С_max /C_max= /) и интервал C_max - C_min считают эталоном, затем по методике определения C_min считают (С_факт.) количество неагрегированных ЭПЧ в 6-ти кратных пробах почв, подвергнутых различным способам обработки, и по соответствию полученного результата эталонному интервалу судят о приемлемости вида обработки для данной почвенной разновидности.

Любая обработка почвы ведет к увеличению неагрегированных ЭПЧ, так как имеет место механическое воздействие на почвенные агрегаты. И чем сильнее это воздействие, его мощность, тем больше после обработки будет неагрегированных ЭПЧ. Причем это количество зависит как от вида обработки (вспашка, плоскорезная обработка и т.д.), так и от качества выполнения одной и той же обработки в зависимости от уровня квалификации механизатора и других объективных и субъективных факторов. При этом достаточно иметь абсолютное значение ЭПЧ по вариантам изучения. Сравнив их между собою, отдается приоритет тому варианту, где содержание ЭПЧ наименьшее.

Однако возникают часто случаи, когда знание только абсолютного значения и максимально (С_max) допустимого ЭПЧ недостаточно. Нужны нормативы минимально (C_min) возможного для данной почвы содержания неагрегированных ЭПЧ. Так, например, это необходимо для ответа о допустимости того или иного вида обработки конкретной почвенной разновидности.

Норматив С_min для конкретной почвы устанавливается по содержанию неагрегированных ЭПСЧ в аналогичной почве под многолетней травой 4 года жизни. Почва к этому времени уже "не помнит" чем и как она обрабатывалась до посева травы.

Почва - это природная, гармоническая система, которая развивается в соответствии с фундаментальными термодинамическими законами. Поэтому для почвы будет корректным применение теоретического расчета, показывающего, что относительная энтропия (фактическая энтропия, отнесение к максимальной) гармонической системы соответствует "золотому сечению" - 0,382. Это значит, что в гармонической системе доля хаоса составляет 0,382 от целого, а доля упорядоченности - 0,618. Сказанное выражается через формулу

Н_min = 0,382 H_max, где Н_min и H_max - минимальное и максимальное значения энтропии гармонической системы.

Содержание неагрегированных ЭПЧ в почве является выражением ее энтропии. Тогда

Н_min = C_min H_max = C_max

H_max= C_max

Таким образом, зная C_min , определяется С_max, что позволяет судить о рациональности, экологичности той или иной обработки почвы.

П р и м е р. Почва - чернозем обыкновенный малогумусный слабосмытый тяжелосуглинистый на лессовидных суглинках. Стоит задача - оценить приемлемость использования четырех качественно различных основных обработок: отвальная вспашка на 25-27 см (контроль), плоскорезная обработка на глубину контроля, щелевая (по типу чизельной) РН-1,75 на глубину контроля и поверхностная обработка тяжелым культиватором КПЭ-3,8 на 6-8 см. После производства основных обработок из слоя почвы 0-20 см в 6-кратной повторности отбираются почвенные образцы массой более 0,5 кг. Далее в лабораторных условиях отбирается с каждого образца 0,5 кг почвы и производится рассев на колонке сит с ячейками: 10; 7; 5; 3; 2,1; 0,5; 0,25; 0,20; 0,16; 0,10; 0,065; 0,05 мм и поддоном. Рассев почвы на колонке сит выполняется с помощью прибора "Установка лабораторная для определения фракционного состава. Модель 029" в течение 30 с. Время 30 с достаточно для полного разделения образца на фракции без разрушения почвенных агрегатов. Каждая фракция взвешивается и определяется ее доля в образце в % (Х). Затем каждая фракция анализируется под микроскопом МБС-9 в отраженном свете при 98-кратном увеличении и определяется доля неагрегированных ЭПЧ в каждой фракции в % (Х").

При возникновении сомнения в отношении агрегированности ЭПЧ используется прямо в поле зрения препарировочная игла.

Устанавливается содержание неагрегированных ЭПЧ в % от массы исходного образца в каждой фракции по формуле .

Сумма содержащихся неагрегированных ЭПЧ в % во всех фракциях почвенного образца показывает неагрегированность ЭПЧ в почве. Получилось, что содержание неагрегированных ЭПЧ в почве после исследуемой обработки (С_факт.) соответственно составило: 8,36; 6,16; 4,05 и 4,98%. Точно по такому же алгоритму операций устанавливается содержание неагрегированных ЭПЧ в аналогичной почвенной разновидности под многолетней травой 4-го года использования, которое принимается за минимально возможное значение неагрегированных ЭПЧ для исследуемой почвы, находящейся в сельскохозяйственном производстве (С_min). Для данной почвенной разновидности Сmin составило 2%. Затем по известной формуле определяется максимально допустимое значение неагрегированных ЭПЧ (С_max)

C_max= = = 5,23 %

Таким образом, применение отвальной вспашки и глубокого плоскорезного рыхления ведет к чрезмерному разрушению почвенных агрегатов до неагрегированных ЭПЧ - 8,36 и 6,16% соответственно при допустимом значении 5,23%, что превышает эталонное значение неагрегированных ЭПЧ (С_max - C_min). Регулярное применение этих обработок будет расшатывать устойчивость почвы, как гармонической системы, виду чрезмерного повышения доли "хаоса", что приведет ее к деградированию. Применение щелевой (чизельной) и поверхностных основных обработок на данной почве допустимо. Подобным образом оцениваются все технологические операции для составления экологически безопасных технологий обработки почвы при возделывании сельскохозяйственных культур.