Использование: область сельского хозяйства, в частности способы определения содержания органического углерода и азота в почве, и может быть использован для определения баланса этих элементов в почве, прогноза нуждаемости почв в органических удобрениях с различным соотношением азота и углерода и определения антропогенного воздействия на баланс и динамику форм их в почве. Сущность изобретения: цель изобретения - повышение точности определения. Для этого в отобранных образцах почвы определяют содержание нитратного азота (Ng), затем образец увлажняют до 40 - 100% от полной влагоемкости и инкубируют в закрытой капсуле при t = 65 - 85oС, в конце инкубации определяют в газовой среде С - СО2 и оставшийся углерод почвы Сn, общий углерод рассчитывают как сумму двух определений Сn + С - СО2 = Соб, одновременно проводят анализ общего азота (Nоб) и минерализованного азота в виде N - NH4 (Ng), неминерализованный азот определяют по разнице Nоб - Ng, затем рассчитывают величины соотношения различных фаз этих элементов по формулам: C - CO2/Ng; Cn/(Nоб - Ng); Cn + C - CO2)/Nоб, а изменение баланса этих элементов определяют как разность значений баланса за исследуемый период. 2 ил.
Способ определения изменения баланса органического углерода и азота в почве и соотношения этих элементов, включающий отбор среднего почвенного образца, опеределение содержания в почве углерода и азота и их соотношения, отличающийся тем, что вначале в почве определяют содержание нитратного азота (Nд), затем образец увлажняют до 40 100% от полной влогоемкости и инкубируют в закрытой капсуле при температуре 65 85oС, в конце инкубации опеределяют в газовой фазе содержание CO2(C-CO2) и оставшийся углерод почвы (Cд), общий углерод опереляют как сумму содержания CO2 и оставшегося углерода, одновременно определяют содержание общего азота Nоб и минерализованного в виде N-NH4 (Nд), неминерализованный азот определяют по разнице Nоб - Nд, затем рассчитывают величины соотношения различных фаз этих элементов по формулам C-CO2 NдCп; Cп (Nоб Nд); (Cп + C CO2) Nоб, а изменение баланса этих элементов определяют как разность их значений баланса за исследуемый период.
Описание изобретения к патенту
Предлагаемый способ относится к сельскому хозяйству, а конкретно к способам определения содержания органического углерода и азота в почве. Способ может быть использован для определения баланса углерода и азота почв, прогноза их нуждаемости в органических удобрениях с различным отношением С:N, а также для оценки антропогенного воздействия на баланс и динамику форм углерода и азота в почвах. Способ может найти широкое применение в оперативной диагностике для оценки обеспеченности почв агроценозов органическим углеродом и азотом, доступным для минерализации, в целях управления воспроизводством их запасов и при проведении почвенного мониторинга. Известен способ определения общего углерода и азота почвы, который включает отбор среднего образца, сухое сжигание при температуре 1050оС, определение процентного содержания углерода и азота почвы и расчет соотношения углерода к азоту. Недостатками способа являются: 1) невозможность определить активную фазу углерода и азота почвы, которые принимают участие в круговороте этих элементов в биосфере; 2) невозможность определения изменения баланса этих элементов за 1-4 года при выращивании растений или иных антропогенных воздействиях на почву. Кроме того, известен способ определения общего углерода и азота в почве, основанный на химическом разложении органического вещества почвы в навеске до С-СО2 и N-NH4 (Морозов В.И. Подсевалов М.И. Куликова А.Х. Петухов Е.А. Продуктивность интенсивных севооборотов и динамика содержания гумуса и общего азота в выщелоченном черноземе в лесостепи Поволжья. Агрохимия, 1989, N 4, с. 56-62). Способ обеспечивает определение изменения баланса углерода и азота и соотношение этих элементов (C:N) за длительный период наблюдений (12 лет). Недостатком способа является низкая чувствительность, что не позволяет определить баланс изменения углерода и азота за один два года. Это, в свою очередь, не позволяет судить о направленности процессов трансформации углерод- и азотсодержащих соединений в почвенном ценозе и оперативно влиять на процессы их накопления в почве. Недостатком способа является также низкая точность определения анализируемых элементов, т.к. их анализ проводится путем измерения варьирования малых величин (С и N) на фоне сравнительно большего исходного содержания в почве. Кроме того, известен способ определения доступного для минерализации углерода и азота почвы (Исламов С.С. Аксенов С.М. Охитин А.А. Судаков А.В. Способ определения доступности азота для почвенной микрофлоры и растений, А. С. N 1305599, МКИ G 01 N БИ N 15, 1987 г.), включающий инкубацию образца в условиях закрытой системы до установления динамического равновесия элементов в системе почва-атмосфера путем периодической смены аэробиоза на анаэробиоз, определение содержания доступного азота по его элементному балансу в атмосфере и дополнительно углерода аналогичным образом, при этом относительную доступность элементов оценивают по отношению масс углерода и азота (C:N), выделенных в атмосферу. Основным недостатком способа является то, что он не позволяет определить содержание недоступных и малодоступных для минерализации углерод- и азотсодержащих соединений. В свою очередь это не дает возможность проводить оценку изменений этих элементов при антропогенном воздействии, например, при внесении в почву органических и минеральных удобрений. Общим недостатком указанных способов является низкая точность и невозможность определения изменения содержания углерода азота в почве при антропогенном воздействии. Наиболее близким по сути своего технического решения является способ определения общего углерода и азота на анализаторе фирмы "Heraeus", выполняющий отбор среднего образца, сухое сжигание его при температуре 1050оС, определение процентного содержания углерода и азота почвы, расчет отношения углерода к азоту (C:N). Недостатком способа является: невозможность определения активной фазы углерода и азота почвы, которые принимают участие в круговороте этих элементов в биосфере, сложность определения изменения баланса этих элементов за 1-4 года при антропогенном воздействии на почву. Целью изобретения является повышение точности определения углерода азота для определения изменения баланса этих элементов в почве за 1 -4 года. Поставленная цель достигается тем, что вначале в почве определяют содержание нитратного азота (Nд), затем образец увлажняют до 40-100% от полной влагоемкости и инкубируют в закрытой капсуле при температуре 65-85оС, в конце инкубации определяют в газовой фазе С-СО2 и оставшийся углерод почвы (Сп), общий углерод рассчитывают как сумму двух определений (Сп+C-CO2=Cоб), одновременно проводят анализ общего азота Nоб и минерализованного (доступного) азота в виде N-NH4/Nд, неминерализованный азот определяют по разнице Nоб-Nд, затем рассчитывают величины соотношения различных фаз этих элементов по формулам: C-CO2:Nд, Cп:(Nоб-Nд); (Cп+C-CO2):Nоб, а изменение баланса этих элементов определяют как разность значений баланса за исследуемый период. Повышение точности определения углерода, азота и величины соотношения этих элементов достигается за счет раздельного определения этих элементов при удалении из почвенной среды С -СО2 и NH4 в виде аммиака, что позволяет провести определение всех фаз углерода, азота и определить их соотношение (С:N). На фиг. 1 показана температурная зависимость биологической минерализации углерода; фиг. 2 этапы определения различных фаз углерода и азота и величины соотношения этих элементов. В таблице приведено содержание этих элементов и величина их соотношения, полученная с помощью предлагаемого способа в сравнении с известным. Предлагаемый способ включает отбор и подготовку образцов почвы, определение N-NO3/Nд, доведение влажности до 40-100% от полной влагоемкости, инкубацию навески образца 0,5-1,0 г в закрытой капсуле при температуре 65-85оС в течение 70-90 дней, определения в атмосфере С-СО2. После этого определяют неминерализованный углерод почвы, а также азот в виде N:NH4 и общее содержание азота (Nоб). Затем рассчитывают величины соотношения различных фаз углерода к азоту (С:N). На первом этапе предлагаемого способа с помощью термофильных микроорганизмов почвы проводят минерализацию доступного для этого процесса углерода почвы, при этом происходит разрушение органической части почвенного поглощающего комплекса. Углерод в виде С-СО2 анализируют методом газовой хроматографии. Во второй этап входит определение оставшегося углерода почвы (Сп) на анализаторе "Heraues" при температуре 1050оС. Третий этап включает измерение в исходном образце и минерализованного аммония. В четвертый этап входит определение общего азота в инкубированном образце. В пятый этап входит расчет величины неминерализованного азота по формуле Nоб-Nд. В шестой, седьмой и восьмой этапы входит расчет величины отношения определенных фаз углерода и азота. Выбор температурного интервала обусловлен наибольшей биологической активностью почвенной микрофлоры (фиг. 1). Следует учитывать тот факт, что при t= 65-85оС из почвы происходит интенсивная десорбция аммиака. Поэтому его следует учитывать в поглотителе (КОН). Выбор температур обусловлен, с одной стороны, сокращением времени инкубации, и с другой невозможностью протекания биологических процессов при t=85оС. При температуре ниже 65оС процессы резко замедляются. Пример конкретного осуществления способа. Из данных таблицы видно, что использование известного метода позволило установить, что содержание углерода на опытных делянках семипольного севооборота, заложенного на дерново-подзолистой супесчаной почве с двумя уровнями удобрений составляло 8,8-13,4 г/кг почвы, содержания общего азота 0,80-1,34 г/кг почвы. Величина соотношения определяемых элементов изменялась от 11 до 9,2. Анализ содержания общего углерода прелагаемым способом позволил установить, что содержание этого элемента было на 37-60% выше, чем по известному способу. Это объясняется тем, что в предлагаемом способе погрешность определения углерода в газовой фазе составляет 1-3% а анализ общего углерода по известному способу 10-15% При этом по разработанному нами способу определения углерода проводится на фоне его содержания в атмосфере 0,03% до 3-5% при удалении этого элемента в газовую фазу. Установлено, что содержание доступного для минерализации азота варьировало от 0,48 до 0,82 г/кг, это составляет от 52,5 до 60,7% от запасов неминерализованного азота. С помощью предлагаемого способа установлено, что отношение анализируемых элементов на контроле составляют 83,3. Это свидетельствует о том, что в этом варианте содержание азота локализовано в растительных остатках. Внесение удобрений привело к сужению этого показателя до 20,5-14,6. Следует отметить, что в наших опытах установлено, что величина отношения C:N в неминерализованной части составляла 15,2-22,5, в то же время отношение общего содержания на контроле и варианте NPK было равно 13,7 и снижалось при внесении двойной дозы NPK. Анализ полученных данных с помощью разработанного способа позволяет сделать вывод о том, что в почвенном ценозе существует два углеродно-азотного пула, различной степени доступности для почвенной микрофлоры. Внесение минеральных удобрений ведет к изменению баланса как содержания составных частей различных фаз углерода и азота, так и величины соотношения этих элементов. Таким образом, разработанный нами способ позволяет более точно, по фазам доступности, определить содержание в почве органического углерода, азота и измерить величины их соотношения по сравнению с используемыми в исследовательской практике способами. Использование данного способа обеспечивает определение изменения баланса элементов за один вегетационный период.
