Способ прогнозирования поведения азота в агроэкосистемах Советский патент 1992 года по МПК G01N33/24 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и охране окружающей среды и может быть использовано в службе мониторинга, практике агрохим- службы и работе научно-исследовательских институтов.

Цель изобретения - повышение информативности, точности и ускорения способа.

Поставленная цель достигается тем, что в образцах почвы, отобранных из всех элементарных ландшафтов агроэкосистем (почвенно-геохимических катен) одновременно определяют содержание подвижных форм азота и микроэлементов (мг/кг почвы), затем проводят количественную оценку вза- «. имосвязи между величинами АМС (у) и со- - держанием этих подвижных форм (х) по уравнению пошаговой множественной регрессии:

у 52,696 + 52,890 Си - 0.590 Мп - 0,560 2 NMHH+ 0,490 МН4м-Р

+66 090 Мо - 17,350 Со + 1,840 МОз,

после чего судят о поведении азота в агроэкосистемах по отношению величин АМС в почвах аккумулятивных и транзитных ландшафтов, при этом значение у, лежащее в пределах менее 2,5-3,0 указывает на процесс снижения нитратов, а значение у больше 3,0 - на процесс накопления нитратов

Пример Для оценки прогноза поведения азота в агроэкосистемах изучены элементарные ландшафты, объединенные в катены дерново-подзолистых, серых лесных, черноземных и пойменных почв. Всего было изучено 102 катены. В каждом элементарном ландшафте (элювиальном, транс- элювиальном, супераквальном) данной ка- тены проводится отбор почвенных проб, В профиле катены должны быть представлены как згроценозы, так и естественные ценозы, что позволит дать сравнительную характеристику биогеохимического круговорота азота и сопряженных с ним элементов в естественных и антропогенных условиях. В почвенных образцах после их компостирования с возрастающими дозами ЫуЯ. определяется азотминерализующая способность. Одновременно в тех же натурных образцах определяют содержание подвижных форм азота и микроэлементов по общепринятым методикам. Затем проводят количественную оценку взаимосвязи между величинами АМС и содержанием подвижных форм азота по уравнению пошаговой регрессии

у а + aixi + 32X2 + азхз + ... апхп,

где у - азотминерализующзя способность почг,

; - свободный член;

xf-xn - подвижные формы азота и микроэлементов;

ai-an - коэффициенты.

При наличии большого объема экспериментальных данных такой прием позволяет вычленить среди многих независимых перо менных те предикторы, которые is наилучшей степени будут аппроксимировать величины азотминерализующей способности почвы,

Экспериментально была установлена статистическая зависимость между величиной АМС (у) и содержанием подвижных форм азота и микроэлементов:

у - 52.696 ч- 52,890 Си - 0,590 Мп - - 0,560 (S NMHM ) + 0,490NH4 ;,A+ + 86,060 Мо - 17,350 Со ч 1,840 МОз, n 48, R2-0,610.

Этруравнение объясняет варьирование 78% ( ) переменных азотминерализую- щей способности.

В данном уравнении у - величины азот- минерализующей способности, х - Си, Со, Mo, Mn, NKMH-, ЫОз, NH40BK- Все величины даны в мг/кг почвы.

Следовательно, на основе полученной зависимости, величины азотминера- лизующей способности рассчитывают с использованием уже существующих экспериментальных значений, полученных, например, при агрохимическом картировании почв. Это существенно упрощает определение величин АМС.

По соотношению величин АМС в аккумулятивных (супераквальных) и транзитных (элювиальных и трансэлювиальных) ландшафтах судят о поведении азота в агроэко- системах, г,е.об обеднении или обогащении

0 этим элементом различных компонентов аг- ролачдшафтов и, прежде всего, природных вод (поверхностных и грунтовых) и растениеводческой продукции,

В тябл. 1-3 приведены результаты, ха5 рактерныедлл каждою типа почв и их сочленений в профиле почвенно-геохимических катен.

Из табл. 1 видно, чго величины АМС ПОЧР минимальны в трансэлювиальпых

0 (склоновых) ландшафтах, а максимальны в супераквальных ландшафтах, занимающих пониженные элементы рельефа. В отдельных случаях разница между минимальными и максимальными значениями составляет55 6 раз. В почвах элювиальных ландшафтов, расположенных на водораздельных позициях, AM С характеризуется промежуточными величинами.

В соответствии с величинами АМС почв

0 изменяется содержание азота в растениях и природных водах (табл. 2 и 3). Чем больше величина АМС, тем больше накапливается азота в растениях (клевер и тимофеевка) и природных водах(поверхностных и грунто5 пых). Установлено, что чем выше отношение величин АМС почв в супераквальных ландшафтах к величинам АМС почв в плювиальных и трансзлювиальных ландшафтах, тем больше аккумулируется нитратов в грунто0 вых питьевых водах.

На основании многочисленных данных показано, что есля это отношение меньше 2,5-3,0, то содержание МОз в питьевых водах ниже установленного ПДК (50 мг/л), ес5 ли выше 3,0, то содержание МОз резко возрастает (табл. 1 и 3).

Использование предлагаемого способа позволяет определить стабильные в течение нескольких лент величины эзотминерализу0 ющей способности почв, что делает прогноз более информативным и более надежным, поскольку все другие имеющиеся методы основаны на измерении очень динамичных форм азота (нитраты, аммоний); диффе5 ренцировать дозы при внесении азотных удобрений в зависимости от вида агроланд- шафта: в элювиальных ландшафтах эти дозы должны быть увелечины по сравнению с существующими нормативами на 30-50% с со- отвзтетвующим их уменьшением в

аккумулятивных ландшафтах. Это обеспечит рапные условия питания выращиваемых культур, что позволит получить экологически оптимальный урожай и уменьшить аккумуляцию нитратов в растениеводческой продукции и питьевых водах; сократить время анализа более чем в 100 раз.

Хронометраж аналитических операций по определению величин азотминерализую- щей способности почв (ч/1 образец) пред- ставлен в табл. 4.

Формула изобретения Способ прогнозирования поведения азота в агроэкосистемах, включающий определение азотминерализующей способно- сти у почв, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности, точности и ускорения способа, одновременно определяют содержание подвижных форм азотам микроэлементов, затем проводят ко-

личественную оценку взаимосвязи между величинами ззотминерализующей способности и содержанием этих подвижных форм по уравнению пошаговой множественной регрессии

у 52,696 + 52,890 Си - 0,590 Мп -0,560 Ј NMMH + 0,490 NH4«tt+

-i 66,060 Mo - 17,350 Со + 1,840 МОз,

после чего судят о поведении азота в агроэкосистемах по отношению величин азотминерализующей способности в почвах аккумулятивных и транзитных ландшафтов, при этом значение ,5-3 указывает на процесс снижения нитратов, а у 3,0 - на процесс накопления нитратов,

Таблица 1

Изобретение относится к области сельского хозяйства и охраны окружающей среды. С целью повышения информативности, точности и ускорения в способе, предусматривающем определение азотминерализую- щей способности почв (у), предлагается одновременно определять содержание подвижных форм азота и микроэлементов, затем проводить количественную оценку взаимосвязи ежду величинами азотмине- рализующей способности и содержанием этих подвижных форм по уравнению пошаговой мнсгжественной регрессии у 52,696+ + 52,890 Си - 0,590 Мп - 0,560 2 N мин + + 0,490 NH 4вм+ 66,060 Мо- 17,350 Со++ + 1,840 МОз, после чего оценивать поведение азота в агроэкосистемах по отношению величин азот минерализующей способности в почвах аккумулятивных и транзитных ландшафтов, при этом значение у, лежащее в пределах менее 2,5 - 3,0, указывает на процесс снижения содержания нитратов, а значение у больше 3,0 - на процесс накопления нитратов 4 табл.

+ - элюаиальмый и трзнсэ ювизли ые лнндшафты - транзитные1 супераквэльный - аккумулятивный

1 - поверхностные,2 - грунтовые питьевые воды

Таблица 2

Таблица 3

Операция

Известный

Отбор почвенных проб Подготовка проб к анализу Определение содерж и подвижных форм азота .Ь отобранных образцах Определение содержания подвижных форм микроэлементов

Определение азотминерали- зующей способности почв:

а)компостирование пробы почвы

б)анализ содержания подвижных форм азота после компостирования

в)компьютерная обработка Всего:

Таблица 4

Способ

Лведлагаемый

0,5

0,5

2,5

5,0

0,5 9,0