Спосіб прогнозування рівня накопичення мікроелементів у сільськогосподарських культурах на фонових ґрунтах

Реферат: Спосіб прогнозування рівня накопичення мікроелементів у сільськогосподарських культурах на фонових ґрунтах включає відбір зразків, їх аналізування визначення співвідношення вуглецю гумінових і фульвокислот та прогнозування вмісту мікроелементів у ґрунті за математичними моделями. У зразках додатково визначають гранулометричний склад, pH вод ґрунтового розчину, вміст і склад гумусу, та, на основі статистико-математичного аналізу, одержують регресійні рівняння, за якими визначають прогнозований вміст ME у сільськогосподарських культурах, наприклад Zn (1, 2) і Сu (4, 5) у рослинах гороху і вівса. UA 105541 U (12) UA 105541 U UA 105541 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів діагностики і прогнозування рівня забезпеченості сільськогосподарських культур мікроелементами (ME) на фонових (незабруднених важкими металами) ґрунтах. Спосіб може знайти застосування в галузі сільського господарства, як альтернатива визначання вмісту ME та ВМ у рослинах лабораторно-аналітичним методом у спеціалізованих агрохімічних лабораторіях. Спосіб є також корисним у вирішенні питань та прогнозування рівня накопичення мікроелементів у сільськогосподарській продукції за різних ґрунтово-кліматичних умов та виділення окремих територій (ареалів) із потенційною небезпекою недостатньої забезпеченості сільськогосподарських культур необхідними мікроелементами. Відомо спосіб прогнозування екологічного стану ґрунту [UA № 83563 Спосіб прогнозування екологічного стану ґрунту в зоні техногенного забруднення], що включає визначення екологічного стану ґрунту шляхом відбору зразків ґрунту і рослин, проведення аналізів, математичну обробку результатів та за результатами одержаних даних будування для кожного типу ґрунтів графіків залежності урожайності від рівня забруднення за кожним його елементом, використання їх для подібних ґрунтів та забруднювачів для визначення екологічного стану ґрунтів та прогнозування впливу забруднення на урожайність та її якість. Недоліками цього способу є те, що він включає суттєві витрати часу на відбір зразків та аналізування і призначений для використання виключно у зонах техногенного забруднення ґрунтів. Відомо інший спосіб індикації та оцінки екологічного стану системи ґрунт-рослина за біохімічними показниками [UA № 92476 Спосіб індикації та оцінки екологічного стану забрудненої важкими металами системи ґрунт-рослина за біохімічними показниками], що включає відбір зразків ґрунту з шару не більш 35 см, аналіз біохімічних показників і в ґрунті, і в рослинах, математичну обробку одержаних результатів, на базі яких будують математичні моделі з графічною їх візуалізацією, за якими прогнозують забруднення системи ґрунт-рослина і поширюють ці взаємозв'язки на досліджувані типи ґрунтів. До недоліків цього способу можна віднести отримання оцінки та екологічного стану лише забруднених важкими металами (ВМ) системи ґрунт-рослина, що не дає змоги здійснювати прогнозування забезпеченості сільськогосподарських ґрунтів необхідними для рослин мікроелементами. Також існує спосіб прогнозування змін вмісту рухомих форм цинку і міді в ґрунтах [UA № 58720 Спосіб прогнозування змін вмісту рухомих форм цинку і міді у зрошуваному темнокаштановому ґрунті при систематичному внесенні мінеральних добрив], що включає відбір зразку ґрунту після внесення мінеральних добрив, в якому стандартними методами визначається вміст рухомих елементів живлення рослин (нітратний азот за Грандваль-Ляжем, аміачний азот колориметрично з реактивом Неслера, рухомий фосфор за Мачигіним) та за співвідношенням мінерального азоту (N-NO3+N-NH4) до рухомого фосфору на основі математичних моделей, які пов'язані тісним кореляційним зв'язком між досліджуваними показниками, визначається прогнозований вміст мікроелементів. Але указаний спосіб не дозволяє прогнозувати вміст інших мікроелементів і має вузько обмежене застосування - на зрошуваному темно-каштановому ґрунті за умов систематичного внесення мінеральних добрив. Найбільш близьким по технічній суті й результату, що досягається, є спосіб прогнозування забезпеченості ґрунтів мікроелементами [UA 89939 U Спосіб прогнозування забезпеченості ґрунтів мікроелементами], який включає відбір зразків ґрунту, в яких стандартними методами проводять визначення складу гумусу, та за співвідношенням вмісту вуглецю гумінових та фульвокислот у складі органічної речовини, на основі статистико-математичного аналізу визначають розрахунковий вміст рухомих форммікроелементів і важких металів. На базі визначеного вмісту рухомих форм ME (BM) прогнозують рівень забезпеченості ґрунтів необхідними мікроелементами чи здійснюють оцінку небезпеки надлишкового накопичення ВМ у ґрунтах, поширюючи ці взаємозв'язки на досліджувані типи ґрунтів. На жаль, всі перелічені способи не дають змоги прогнозувати надходження мікроелементів у сільськогосподарську продукцію у ґрунтово-кліматичних умовах незабруднених територій. Спосіб придатний для всіх типів незабруднених важкими металами ґрунтів, що розташовані в різних ґрунтово-кліматичних зонах, і зональних сільськогосподарських культур і дозволяє уникнути додаткових витрат на виконання лабораторно-аналітичних робіт із визначення вмісту мікроелементів і важких металів у рослинах (устаткування, матеріали, реактиви, оплата праці тощо) та суттєво скоротити час на одержання даних. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу прогнозування рівня накопичення мікроелементів у сільськогосподарських культурах на фонових ґрунтах за рахунок 1 UA 105541 U 5 10 встановлення взаємозв'язків між вмістом мікроелементів у рослинах та параметрами ґрунтових показників, що дає можливість виділити ареали з потенційною недостатністю забезпеченості сільськогосподарських культур необхідними мікроелементами, суттєво скоротити час на одержання даних та підвищити їх точність. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі прогнозування рівня накопичення мікроелементів у сільськогосподарських культурах на фонових ґрунтах, який включає відбір зразків, їх аналізування визначення співвідношення вуглецю гумінових і фульвокислот та прогнозування вмісту мікроелементів у ґрунті за математичними моделями, згідно з корисною моделлю, у зразках додатково визначають гранулометричний склад, pH вод ґрунтового розчину, вміст і склад гумусу, та, на основі статистико-математичного аналізу, одержують регресійні рівняння, за якими визначають прогнозований вміст ME у сільськогосподарських культурах, наприклад Zn (1, 2) і Сu (4, 5) у рослинах гороху і вівса: 2 YZn горох   116,250871 57,909628 Х1  8,15138113Х12  2,21330531Х 2  0,5421335 Х 3 , (1) 15 Y Zn овес   6074,0774  26,454027 Х 1  9,18902246 Х 12  1877,00445 Х 4  2 2  137,87861 Х 4  167,57430 Х 2  17,4006601 Х 2  1,91321464 Х 3 2 YCu горох   35,187377  10,539635 Х 1  1,27805910 Х 4  2  1,26247432 Х 2  0,976521433 Х 3  0,02095178 Х 32 , (2) , (3) YCu овес   878,01542  14,837060 Х 1  3,06845236 Х 12  267,280669 Х 4  , (4) 2 2  19,222619 Х 4  1,20644261Х 2  0,01417226 Х 32 де YCu  , Y Zn  - прогнозований вміст рухомих форм міді та цинку у рослинах вівса та гороху, 20 мг/кг ґрунту; X 1 - співвідношення вмісту вуглецю гумінових і фульвокислот; X 2 - вміст гумусу, %; X 3 - вміст фізичної глини, %; X 4 - pH вод ґрунтового розчину 25 30 35 40 45 та поширюють ці дані на ґрунти дослідної території. На базі розрахункового вмісту рухомих форм ME прогнозують рівень накопичення мікроелементів у сільськогосподарській продукції за різних ґрунтово-кліматичних умов та виділяють окремі території (ареали) із потенційною небезпекою недостатньої забезпеченості сільськогосподарських культур необхідними мікроелементами. Подібні регресійні рівняння розраховуються індивідуально для кожної ґрунтової вибірки (дослідної території) окремо. Дослідження впливу різних компонентів органічної речовини на рухомість мікроелементів проводились із відбором зразків орного шару різних типів ґрунту (від дерново-підзолистих ґрунтів до каштанових солонцюватих), що розташовані в різних ґрунтово-кліматичних зонах України і значно відрізняються за своїми основними властивостями. Відбір зразків проводився відповідно до ДСТУ 4287:2004. Загальний вміст органічної речовини в ґрунтах визначається за методом Тюріна ДСТУ 4289:2004; гранулометричний склад ґрунту - за методом піпетки в модифікації Н.А. Качинського ДСТУ 4730; рН ґрунтового розчину - за ДСТУ ISO 10390:2007; груповий склад гумусу (вуглецю гумінових та фульвокислот) - за методом Кононової - Бєльчикової МВВ 31-497058-006-2002. Дані щодо фактичних показників ґрунтів різного генезису подано у таблиці 1. Мінералізація проб рослин проводиться за ГОСТ 26929; відбір зразків рослин - за ГОСТ 27262 і ГОСТ 26657; вміст мікроелементів у рослинах встановлюється методом атомно-абсорбційної спектрофотометрії за МВВ 31-497058-016. Отримана в 3-кратній повторності аналітична інформація статистично обробляється із використанням модулів кореляційного і регресійного аналізів у рамках пакета Statistica 10.0 із підтвердженням її достовірності. За допомогою поглиблених методів статистико-математичного аналізу вихідної інформації одержано множинні нелінійні регресійні рівняння залежності вмісту рухомих форм мікроелементів у сільськогосподарських культурах від показників ґрунту: гранулометричного складу, pH вод ґрунтового розчину, вмісту і складу гумусу, співвідношення С ГК/СФК у складі 2 UA 105541 U органічної речовини ґрунту. За побудованими квадратичними моделями було одержано прогнозовані значення вмісту рухомих форм цинку і міді у рослинах гороху і вівса. Таблиця 1 Вміст гумусу, СГК/СФК % ( X2 ) ( X1 ) № п/з Ґрунт 1 2 5 10 15 Чорнозем звичайний Каштановий солонцюватий 5,10 1,07 25 30 7,05 8,37 % 65,17 36,36 2 tX 1  6,32 ; tX 12  5,34 ; tX 2  4,62 ; tX 3  2,93 ) при рівні достовірності р