Спосіб визначення вмісту гумусу в грунті

Спосіб визначення вмісту гумусу в ґрунті, що включає автоматизоване визначення кольору ґрунту, який відрізняється тим, що проводять відбір зразків ґрунту, виконують їх фотозйомку цифровою фотокамерою у монохромному форматі, одержують значення яскравості даного ґрунту та визначають по ньому вміст гумусу за допомогою град у ю вальної кривої або регресійного рівняння. Корисна модель відноситься до сільського господарства, зокрема до ґрунтознавства, і може використовуватись при агрохімічному обстеженні території. Колір ґрунту є однією з найважливіших морфологічних ознак. Як зазначають Ю Н. Садовников, Д С. Орлов (Садовников Ю.И., Орлов Д.С. Спектрофотометрический метод характеристики почв, почвенной окраски и количественные закономерности отражения света почвами // Агрохимия. - 1978. - №4 - С. 133-151) кількісне вимірювання кольору ґрунту дозволяє отримати принципово нову характеристику ґрунту і відносно простими засобами виявляти ряд його властивостей. Для більшості ґрунтів України колір ґрунтів тісно пов'язаний з вмістом органічної речовини гумусу Таким чином з'являється можливість одержання даних стосовно гумусованості ґрунтового покриву за його спектральними характеристиками. Вирішення цього питання дозволить одержати принципово новий, експресний економічний та об'єктивний метод визначення вмісту гумусу на відміну від існуючих - хімічних аналітичних. Одним з сучасних неконтактних методів, що дозволяють оцінити вміст гумусу в ґрунті за його оптичними характеристиками є аналог даної корисної моделі - польовий спектрофотометр "Радуга", в роботі (Шатохін А.В., Ачасов А.Б., Загородня Л.О Зв'язок вмісту вуглецю в ґрунтах Лісостепу і Степу України з їх спектральними характеристиками // Агрохімія і ґрунтознавство -1998 - Вип. 59 - С 25-31.) запропонований алгоритм визначення вмісту органічного вуглецю за даними польового спектрофотометру В даній роботі встановлено, що величина коефіцієнту спектральної яскравості (КСЯ) зумовлена насамперед вмістом органічної' речовини, залежність між вмістом гумусу і КСЯ виражається експонентою В ході спектрофотометрування були одержані значення спектральних коефіцієнтів яскравості (СКЯ) для зразків ґрунту. Виміри СКЯ проводились в достатньо стандартних умовах, при природному освітленні, безхмарній погоді, висоті Сонця більше 40°. Для запобігання впливу на результати вимірів вологості ґрунту, всі зразки доводились до повітряно-сухого стану. Перед виміром проводилось ручне грубе подрібнення ґрунтових агрегатів, з метою утворення однорідної' маси. Після неї максимальний розмір ґрунтових агрегатів не перевищував 1см в діаметрі Ґрунтовий зразок розсипався тонким шаром на рівній поверхні. Далі проводилось визначення яскравості оптичного еталону та зразка ґрунту. Співвідношення яскравості еталону до яскравості зразка є спектральним коефіцієнтом яскравості. При польових дослідженнях використовувався спектрофотометр "Радуга" Він працює в спектральному діапазоні довжин хвиль від 530 нм до 920 нм і має 5 спектральних каналів. 530, 589, 657, 813 і 920 нм. Спектральна розділяюча здатність складає 2030 нм. Перші три робочі довжини хвиль відносяться до видимої частини електромагнітного спектру світла, а дві останні до ближньої інфрачервоної' зони. Недоліками відомого методу є відносна складність проведення визначення оптичних властивостей ґрунту в польових умовах, що обумовлено відсутністю сучасних зручних портативних спектрофотометрів Корисною моделлю ставиться завдання визначення вмісту гумусу на основі використання стандартної цифрової фотокамери Olympus Camedia C-350 для встановлення оптичних характеристик ґрунту та їх подальшої інтерпретації. (Як відомо сучасні цифрові фотокамери дозволяють CM оо in 4582 одержувати моментальні знімки об'єктів в цифровому форматі, що надає можливості оперативного аналізу, оцінки та інтерпретації оптичних властивостей об'єктів) Поставлене корисною моделлю завдання досягається тим, що у способі визначення вмісту гумусу в ґрунті, що включає автоматизоване визначення кольору ґрунту, згідно з корисною моделлю проводять відбір зразків ґрунту, виконують їх фотозйомку цифровою фотокамерою у монохромному форматі, одержують значення яскравості даного ґрунту та визначають в ньому вміст гумусу за допомогою градуювальної кривої або регресійного рівняння. Для кожного типу ґрунту регресійне рівняння буде мати інший вигляд. Так для темно-сірих опідзолених ґрунтів Лісостепу воно буде мати вигляд: G=(214,18-l)/15,03 де І - спектральна яскравість червоного діапазону; G - вміст гумусу, %. Приклад Дослідження проводилось на експериментальному ПОЛІГОНІ в с. Городище Бориспільського району влітку 2003 року. В ході дослідження нами було закладено 34 ґрунтових розрізи. З кожного розрізу відібрано зразки по генетичних горизонтах. В лабораторних умовах визначено вміст гумусу для 32 найбільш варіаційних за кольором зразків, в двох повторностях, з вмістом гумусу від 0,325 до 2,550%. Ці ж зразки в стандартних умовах (постійне освітлення, подрібнення, вирівнювання зразків) сфотографовані цифровою фотокамерою, встановлений коефіцієнт кореляції між вмістом гумусу і кольором ґрунту Так для червоного спектру він складає 0,73, для зеленого R= -0,70, а для синього R= 0,56. Тобто найбільш інформативними є дані червоного спектру, для якого рівняння залежності між вмістом гумусу і кольором має вигляд: 1=214,18-15,0343. Дані фотографування приведено в таблиці. Запропонований спосіб матиме промислове застосування для агрохімічного обстеження ґрунтів, а саме для визначення гумусу в них. Наявність портативного комп'ютера з встановленими градуювальними кривими дозволить проводити визначення вмісту гумусу безпосередньо в польових умовах. Таблиця Спектральна яскравість червоного, зеленого та синього діапазонів в залежності від вмісту гумусу в темно-сірих опідзолених ґрунтах Лісостепу № кадра Гумус. % 6 2 3 23 4 17 21 8 18 9 10 22 11 16 37 7 36 39 24 5 38 19 12 20 42 13 34 14 15 35 40 41 0,325 0,462 0 462 0 562 0,625 0,625 0 625 Q700 0 700 0,850 0,850 0850 0,900 0 950 1,000 1,050 1 050 1,200 1,238 1,500 1,538 1,588 1,625 1,675 1,675 1.S75 1,938 2,000 2,075 2,250 2.250 2,375 Комп'ютерна верстка А Крулєвский червоний 198,6 205,8 198 4 225,0 172,4 217,0 211 0 209,7 213,34 219,5 204,8 202,3 159,7 176,38 197 13 181 45 182 9 216,7 213 173 190,3 181,67 202 3 188 35 178,1 170,81 192,9 199 42 176,54 185,06 186,4 185 спектральні діапазони зелений 182 9 189,79 177,7 205 3 155,9 198,8 188,74 196,7 192,76 205,9 191,7 184,9 138 3 160,94 182,6 163,41 169,7 202,6 196,7 156,7 172,3 160,55 186 6 172 161,4 154,69 177 181,92 163,39 169,9 170,5 170,5 Підписне синій 163,9 168,8 154,4 181 6 133 8 178,03 162,96 179,9 168,43 189 17SO1 165,6 116,7 143 67 166,2 142,05 155 1 185 6 177 9 139,3 154,2 139,9 167 9 157,56 143,1 139,19 160,1 164,за 148,25 155,4 154 6 157,12 Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1,м К и і в - 4 2 , 01601