Спосіб підвищення точності оцінки калійного стану ґрунтів

Реферат: Спосіб підвищення точності оцінки калійного стану ґрунтів включає відбір зразків з орного шару ґрунту, проведення хімічного аналізу з визначенням вмісту рухомих сполук калію у ґрунті, визначення фізичної глини. Додатково визначають вміст калію в рослинах, за результатами статистично-математичного обробітку отриманих даних, отримують математичні моделі (регресійні рівняння) залежності забезпеченості ґрунту калієм від вмісту фізичної глини для легких (1) та важких ґрунтів (2): 2 K2О(розрахунк.)=K2О(факт.)+K1-0,27В-0,0085В , (1) 2 K2О(розрахунк.)=K2О(факт.)-K2+15,4В-0,189В , (2) де K2О(розрахунк.) - розрахунковий вміст рухомого калію, мг K2О/кг ґрунту; K2О(факт.) - фактичний вміст рухомого калію за даними методу Чирикова, мг K2О/кг ґрунту; В - вміст фізичної глини, %; K1, K2 константи рівняння, що підвищують точність діагностики забезпеченості ґрунтів калієм та сприяють максимальному економічному ефекту від застосування добрив. UA 108550 U (12) UA 108550 U UA 108550 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до сільського господарства, а саме до способу підвищення точності оцінки калійного стану ґрунтів (визначення рухомих сполук калію), і може бути застосована під час проведення агрохімічної паспортизації земель сільськогосподарського призначення, ґрунтового і меліоративного обстеження ґрунтів, контролю за їх станом, екологічної експертизи, а також для оптимізації доз калійних добрив. Для землеробства України актуальним питанням є оптимізація поживного стану ґрунтів одного із мобільних факторів управління родючістю. Вміст рухомого калію у ґрунтах розглядається як один із важливих показників їх окультуреності. Калій є елементом живлення, без якого неможливий нормальний розвиток сільськогосподарських культур. Оптимізація калійного живлення суттєво підвищує морозо- і посухостійкість культур, а також стійкість рослин до грибкових та бактеріальних захворювань. Використання калійних добрив не тільки підвищує врожай культур, але й покращує якість одержуваної продукції: підвищує цукристість коренеплодів буряка, накопичення жиру в насінні олійних культур, покращує виповненість зерна злакових культур. В умовах постійного зростання вартості мінеральних добрив, в тому числі калійних, важливим напрямом вирішення проблеми калію в землеробстві є удосконалення діагностики калійного живлення рослин. Одним із факторів спаду рівня застосування калійних добрив в землеробстві є помилкова думка, що більшість ґрунтів України, особливо важкого гранулометричного складу, добре забезпечені доступним рослинам калієм. Причиною такої думки є недосконалість методичних аспектів діагностики калійного стану ґрунтів. Саме складність оцінки калійного стану ґрунтів і є серйозною перешкодою на шляху ефективного застосування калійних добрив. Відсутність об'єктивної інформації про поживний стан ґрунтів веде до вкрай неефективного використання дуже дорогих добрив, вартість яких, до того ж, постійно зростає. Відомо, що з поважчанням гранулометричного складу ґрунтів збільшується кількість фізичної глини (тонкодисперсних часточок ґрунту менш 0,01 мм) зростає кількість калієвмісних мінералів типу польових шпатів та тришарових алюмосилікатів. Частина калію цих сполук добре екстрагується розчинами кислот і лугів (при хімічному аналізі ґрунтів), але більшість цього калію рослинам не доступна. Внаслідок цього, застосування більшості хімічних методів на легких ґрунтах веде до суттєвого заниження оцінки їх забезпеченості калієм, на важких ґрунтах, навпаки, ця оцінка завищується. Похибка визначення вмісту К2О в ґрунтах може складати 100200 % і більше. Відомо спосіб визначення вмісту рухомого калію на основі методу Дашевського [ДСТУ 7603]. Забезпеченість ґрунту калієм визначається за рахунок використання сольового екстрагента, який дає можливість отримати достатньо точні значення, які не залежать від вмісту фізичної глини. Недоліком способу є відсутність офіційних градацій (шкали) забезпеченості ґрунтів цим елементом живлення, в результаті чого спосіб майже не використовується. Відомо спосіб підвищення точності оцінки калійного стану ґрунтів на основі методу ЕгнераРіма-Домінго [Важенин И.Г. Методы определения калия в почве // Агрохимические методы исследования почв / Под ред. А.В. Соколова. 5-е изд.доп. и перераб. - М.: Наука, 1975. - С. 191218.]. Забезпеченість ґрунту калієм визначається за рахунок використання розчину лактату кальцію. Спосіб включає використання трьох градацій (шкал) забезпеченості калієм залежно від вмісту в ґрунтах фізичної глини. Недоліком способу є те, що він розроблений для умов Західної Європі (Німеччини, Швеції, Нідерландів) - кислих лісових ґрунтів. В Україні цей спосіб можна використовувати лише на незначній частині ґрунтів, а саме на кислих ґрунтах зони Полісся. Тому він майже не використовується. Відомо спосіб розрахунку доз мінеральних добрив під заплановану врожайність культур, що включає агрохімічний аналіз ґрунту, визначення поправочних коефіцієнтів, в тому числі на забезпеченість ґрунтів калієм, розрахунок доз добрив за формулами, які враховують вплив на величину доз добрив попередника в сівозміні, біологічні особливості культури, вміст фізичної глини та нормативи виносу елементів живлення, що залежать від рівня врожайності [Патент РФ № 2193836 Способ определения доз минеральных удобрений под планируемую урожайность сельскохозяйственных культур]. Спосіб дозволяє достатньо точно визначати дози добрив на ґрунтах, властивості яких близькі до ґрунтів, на котрих розроблялися поправкові коефіцієнти. Недоліком способу є значна обтяжливість розрахункової формули поправковими коефіцієнтами, що також потребують додаткової інформації. 1 UA 108550 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Найближчим аналогом до заявленого способу є спосіб підвищення точності оцінки калійного стану ґрунтів на основі методу Чирикова [Христенко А.А. Оценка химических методов определения содержания подвижного калия в почвах // Агрохімія і ґрунтознавство. Міжвід. тематичн. на-ук. зб. 2007. - Вып. 67. - С. 90-98.]. Спосіб включає: відбір зразків з орного шару ґрунту, проведення хімічного аналізу з визначенням вмісту рухомого калію і фізичної глини в ґрунтах, отримання поправкових коефіцієнтів на вміст у ґрунті калію залежно від кількості фізичної глини у вигляді таблиці. Недоліком даного способу є те, що процес перерахунку важко автоматизувати. Така форма подання інформації ускладнює процес її використання. Немає також даних на ґрунти у діапазоні вмісту фізичної глини 21-45 %. За рахунок використання способу можливі істотні помилки внаслідок великих інтервалів у значеннях фізичної глини. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення відомого способу підвищення точності оцінки калійного стану ґрунтів за рахунок встановлення взаємозв'язку вмісту фізичної глини та забезпеченості ґрунту калієм, що дає можливість істотно підвищити точність діагностики забезпеченості ґрунтів калієм та отримати максимальний економічний ефект від застосування добрив. Поставлена задача вирішується тим, що у способі підвищення точності оцінки калійного стану ґрунтів, який включає відбір зразків з орного шару ґрунту, проведення хімічного аналізу з визначенням вмісту рухомих сполук калію у ґрунті, визначення фізичної глини, згідно з корисною моделлю, додатково визначають вміст калію в рослинах, за результатами статистичноматематичного обробітку отриманих даних, отримують математичні моделі (регресійні рівняння) залежності забезпеченості ґрунту калієм від вмісту фізичної глини для легких (1) та важких ґрунтів (2): 2 К2О(розрахунк.)=К2О(факт.)+Κ1-0,27В-0,0085В (1) 2 К2О(розрахунк.)=К2О(факт.)-К2+15,4В-0,189В , (2) де К2О (розрахунк.) - розрахунковий вміст рухомого калію, мг К2О/кг ґрунту; К2О (факт.) - фактичний вміст рухомого калію за даними методу Чирикова, мг К2О/кг ґрунту; В - вміст фізичної глини, %. К1, К2 константи рівняння, що підвищують точність діагностики забезпеченості ґрунтів калієм та сприяють максимальному економічному ефекту від застосування добрив. Застосування формул (1, 2) дає можливість визначити об'єктивний рівень забезпеченості ґрунту калієм на легких ґрунтах з умістом фізичної глини менше ніж 40 %, та важких ґрунтах - з умістом фізичної глини більше 40 %. Визначення К2O проводиться один раз на п'ять років: на ріллі в орному шарі, на луках і пасовищах в шарі 0-20 см. Визначення вмісту фізичної глини в ґрунті в модифікації Н.А. Качинського проводиться один раз тому, що її вміст для кожного типу ґрунту - величина постійна. Приклад використання. При проведенні досліджень на ґрунтах з різним вмістом фізичної глини (дерновий опідзолений, чорнозем опідзолений та чорнозем звичайний), нами були встановлені вміст фізичної глини, вміст К2О за методом Чирикова та запропонованим способом. Крім цього, вміст К2О було визначено у тестовій культурі (овес). Визначення вмісту К2О за способом, що пропонується, здійснювався для дернового опідзоленого ґрунту за формулою (1), чорнозему опідзоленого та чорнозему звичайного - за формулою (2). Всі отримані дані були зведені в Таблицю 1. Саме використання даних, отриманих за допомогою тестової культури дають можливість визначити об'єктивність способу. За отриманими даними визначаємо розрахункові значення за формулами. Наприклад, для дернового опідзоленого ґрунту: 2 К2О(розрахунк.)=К2О(факт.)+ К1-0,27В-0,0085В К2О(розрахунк.)=39,0+24,5-0,27×15-0,0085×225=57,5 мг/кг. Аналогічно розраховуємо за формулою (2) забезпеченість ґрунту К 2О для чорнозему опідзоленого та звичайного. Дані зводимо в Табл. 1. 2 UA 108550 U Таблиця 1 Тип ґрунту Дерновий опідзолений Чорнозем опідзолений Чорнозем звичайний 5 10 15 20 25 30 35 40 Вміст фізичної глини, % (В) Вміст К2О, мг/кг ґрунту за способом, що за методом пропонується Чирикова (факт.) (розрахунк.) Вміст К2О у тестовій культурі (овес), % 15 39,0 (низький) 57,5 (середини) 0,54 51 85,0 (підвищений) 60,1 (середини) 0,56 62 147,0 (високий) 61,3 (середини) 0,56 З усіх біологічних методів тільки вегетаційний дослід дозволяє отримати об'єктивну порівняльну оцінку забезпеченості різних типів ґрунтів макроелементами живлення, оскільки при цьому найбільшою мірою дотримується принцип єдиної відмінності. Тому вміст К2О у тестовій культурі дає можливість визначити дійсне значення забезпеченості ґрунту К2О. Надходження К2О в рослини вівса (тестова культура) було майже однаковим (0,54-0,56), що може бути лише у випадку, коли забезпеченість ґрунтів калієм теж буде однаково невисока. Тобто, дані біологічного методу підтверджують достовірність способу визначення калійного стану ґрунтів, що пропонується. За використання відомої формули, визначення дози калійних добрив [Державин Л.М., Литвак Ш.И., Седова Е.В. Современные методы определения доз минеральных удобрений. Μ.: ВНИИТЭИагропром, 1988. - 44 с.], розраховуємо необхідну та оптимальну дозу добрив на запланований урожай для всіх типів ґрунтів та сільськогосподарських культур: Д=УпН1К, (3) де Д - доза К2О на запланований урожай, кг/га, д.р.; Уп - запланований урожай, ц/га; Н1 - нормативи затрат добрив на одиницю врожаю, кг/ц; К - поправковий коефіцієнт на вміст рухомого калію в ґрунтах. Наприклад, для дернового опідзоленого ґрунту під озиму пшеницю: Д=УпΗ1Κ, Д=50 ц/га  2,0 кг/ц  1,2 (низький вміст) = 120 кг/га. Аналогічно, на основі одержаних даних - вмісту К2О (найближчий аналог) - за формулою 3 розраховуємо дозу калію під озиму пшеницю для чорноземів опідзоленого і звичайного. Нормативи затрат добрив на одиницю врожаю (Н 1) і поправковий коефіцієнт на вміст рухомого калію в ґрунтах (К) є довідковими матеріалами [Добрива: довідник / за ред. М.М. Мірошниченка / Харк. аграр. ун-т ім. В.В. Докучаева. - X., 2011. - 224 с.]. Поправковий коефіцієнт на вміст рухомого калію складає: для чорнозему опідзоленого - 0,7 (підвищений вміст), для чорнозему звичайного - 0,5 (високий вміст). Аналогічно, на основі одержаних даних - вмісту К2О (спосіб що пропонується) - за формулою 3 розраховуємо дозу калію під озиму пшеницю для всіх трьох ґрунтів. Поправковий коефіцієнт на вміст рухомого калію (К) складає 0,9 (середній вміст). Дані зводимо в Табл. 2. При співставленні отриманих даних спостерігається значне перевищення доз добрив на легких ґрунтах, що призводить до перевитрат калійних добрив, їх неефективного використання і сприяє забрудненню навколишнього середовища. При співставленні даних на важких ґрунтах спостерігається зниження оптимальної дози добрив (70 та 50 кг К2О/га проти необхідних 90 кг К2О/га), що призводить до недобору врожаю зерна. Тому використання загальноприйнятого методу (найближчого аналога) веде не тільки до нераціонального використання добрив, а й призводить до зниження валових зборів врожаю сільськогосподарських культур, перевитрат коштів і забруднення довкілля. 3 UA 108550 U Таблиця 2 Вміст фізичної глини у ґрунтах, % Ґрунт Дерновий опідзолений Чорнозем опідзолений Чорнозем звичайний 5 10 15 20 Вміст К2О, мг/кг ґрунту Доза добрив під озиму пшеницю, кг К2О/га найближчий що аналог пропонується найближчий аналог що пропонується 15 39 57 120 90 51 85 60 70 90 62 147 61 50 90 Запропонований метод дає можливість визначити точну інформацію про забезпеченість ґрунтів доступним рослинам калієм з урахуванням його гранулометричного складу та отримати оптимальну дозу добрив для вирощування сільськогосподарських культур. Об'єктивна оцінка родючості ґрунтів дозволяє одержати максимально високий урожай культур, підвищити ефективність застосування добрив, а також мінімізувати негативну дію агрохімікатів на навколишнє середовище. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб підвищення точності оцінки калійного стану ґрунтів, який включає відбір зразків з орного шару ґрунту, проведення хімічного аналізу з визначенням вмісту рухомих сполук калію у ґрунті, визначення фізичної глини, який відрізняється тим, що додатково визначають вміст калію в рослинах, за результатами статистично-математичного обробітку отриманих даних, отримують математичні моделі (регресійні рівняння) залежності забезпеченості ґрунту калієм від вмісту фізичної глини для легких (1) та важких ґрунтів (2): 2 K2О(розрахунк.)=K2О(факт.)+K1-0,27В-0,0085В , (1) 2 K2О(розрахунк.)=K2О(факт.)-K2+15,4В-0,189В , (2) де K2О(розрахунк.) - розрахунковий вміст рухомого калію, мг K2О/кг ґрунту; K2О(факт.) - фактичний вміст рухомого калію за даними методу Чирикова, мг K2О/кг ґрунту; В - вміст фізичної глини, %; K1, K2 константи рівняння, що підвищують точність діагностики забезпеченості ґрунтів калієм та сприяють максимальному економічному ефекту від застосування добрив. 25 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4