Способ определения кинетики минерализации органического вещества почвы Советский патент 1993 года по МПК G01N33/24 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к почвенной биологии, и может быть использовано для количественно- го описания и моделирования процессов трансформации органических веществ в почве с целью прогнозирования гумусового состояния почв, оценки эффективности органических удобрений, влияния природных факторов и различных химических средств на уровень функционирования почв и их плодородие.

Цель изобретения - повышение информативности и расширение функциональных возможностей способа.

На чертеже приведена схема осуществления способа определения кинетики минерализации органического вещества в почве.

Инкубацию почвы или различных органических, материалов осуществляют с помощью измерительной системы, которая состоит из инкубационного сосуда (И), любой удобной формы, имеющего патрубок 1 (или просто отверстие) для газообмена с атмосферой и поглотительного сосуда (П) с патрубком 2, продетого сквозь пробку 3.

Перед инкубацией измерительные сие- темы калибруют относительно контрольной. Калибровка состоит из двух этапов.

На первом этапе в инкубационный сосуд (И) помещают дистиллированную воду, плотно соединяют его с поглотительным со- судом (П) с помощью резиновой пробки 3. На дно поглотительного сосуда помещают дозированное количество щелочи (NaOH или КОН). Сверху поглотительный сосуд закрывают пробкой 4. В таком состоянии все измери- тельные системы выдерживают в течение нескольких суток ( 7 сут) для поглощения С02, который поступает из атмосферного воздуха через патрубок 1 и далее через патрубок 2 в поглотительный сосуд.

После экспозиции щелочь из поглотительной колбы (П) переносят в колбу для титрования, оттитровывают кислотой и определяют диффузионный поток С02 к поверхности поглотителя.

Затем выбирается произвольно измерительная.система, которая в дальнейшем будет использована в качестве контроля. Отношение диффузионного потока С02 в каждой измерительной системе к диффузи- онному потоку С02 в контрольной измерительной системе принимают за Кь

На втором этапе проводят калибровку поглотительных сосудов (П) измерительных систем. Для этого поглотительные сосуды помещают на специальную подставку, заполняют их щелочью, закрывают резиновой пробкой 4 и выдерживают несколько суток ( 5-7). Все расчеты по результатам титрования осуществляют так же как и в первом случае.

Отношение диффузионного потока С02 из атмосферы через патрубок 2 в каждой поглотительной колбе к контрольной поглотительной колбе принимают за К2. Затем вычисляют коэффициент К для контрольной измерительной системы, как отношение величины диффузионного потока С02 отдельно в поглотительный сосуд к величине диффузионного потока С02 в целой изме- рительной системе за единицу бремени экспозиции.

Подготовленная таким образом серия измерительных систем в дальнейшем ис пользуется для инкубирования образцов почв или любого органического материала в зависимости от задачи исследований. Навеску почвы или другого органического материала увлажняют, до необходимого состояния, помещают R инкубационный сосуд и соединяют его с поглотительным сосудом. В поглотительный сосуд помещают дозированное количество щелочи и закрывают пробкой,

В таком состоянии образцы инкубируют при постоянной влажности и температуре. В течение инкубации периодически заменяют и оттитровывают щелочь в опытных и контрольных измерительных системах и определяют количество продуцируемого СОа по формуле

Qn Qon + (Qon-Qk -К К2)

К2

К «2 - Ki

где Qn - количество продуцируемого почвой С02 за время экспозиции, мг; Q0n - количество С02, диффундирующего к поверхности поглотителя в опытном измерении, мг; Qk - количество С02, диффундирующее к поверхности поглотителя в контрольном измерении, мг; К - коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока С02 через патрубок поглотительного сосуда к общему диффузионному потоку С02 в контрольной измерительной системе; Ki - коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока С02 в опытной измерительной системе к диффузионному потоку С02 в контрольной измерительной системе; К2 - коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока С02 через патрубок поглотительной колбы в- опытной измерительной системе к таковому в контрольной измерительной системе.

Таким образом, получают кинетическую зависимость скорости образования продукта минерализации органических веществ во времени, которую с помощью методов математического анализа используют для определения массы разлагающихся ор- ганических компонентов, констант скорости минерализации И других параметров данного процесса.

Сравнение результатов определения кинетики минерализации известным и предлагаемым способом представлены в таблице. Для инкубации использовалась навеска почвы 50,75 и 100 гс добавлением глюкозы из расчета 20 мг с на 100 г почвы. Температура инкубирования - 20°С, влажность - 60% капиллярной влагоемкости.

При этом использовали две серии измерительных систем с разными параметрами внешних патрубков и соответственно найденными при калибровке коэффициентами (Ki-0.91-1.33; «2 0,95-1,01; К2 2.04).

Результаты определений предлагаемым способом почти во все сроки измерений существенно выше, чем известным. Сумма выделившегося С02 за весь период наблюдений при инкубации почвы в открытой измерительной системе в условиях ненарушенного газообмена с атмосферой в 1,5 раза выше, чем в известном способе в герметично закрытых сосудах. Математический анализ кинетических кривых минерализации показывает, что найденное время полной минерализации глюкозы в извест- ном способе составляет 98 суток, в предлагаемом - 196 суток, а найденное математически количество минерализованной глюкозы в первом случае равно 12,4 во втором - 18,2 мг С является доказательством того, что предлагаемым способом получены более точные кинетические характеристики процесса.

Использование предлагаемого способа определения кинетики минерализации ор- ганического вещества почвы обеспечивает естественный ход процесса минерализации неограниченный во времени благодаря газообмену между почвой и атмосферой, позволяет осуществлять непрерывную регистрацию диффузионного потока , образующегося при минерализации различных органических веществ, наблюдать кинетику процесса и использовать ее для определения массы разлагающихся компо- нентов, скорости минерализации и других кинетических параметров, значительно расширяющих функциональные возможности и информативность такого рода исследований. Формула изобретения Способ определения кинетики минерализации органического вещества почвы, включающий инкубирование почвенных образцов и определение диффузионного лото-

кэ С02 к поверхности поглотителя отличающийся тем, что, с целью повышения информативности и расширения функциональных возможностей способа, инкубирование почвенных образцов проводят в открытой измерительной системе, которую предварительно калибруют с использованием контрольной измерительной системы и определением относительных коэффициентов, а расчет количества образующегося С02 при инкубировании проводят по формуле

Qn Qon + (Qon-Qk К

.fai J 2 К К2 - Ki

где Qn - количество продуцируемого почвой С02 за время экспозиции, мг;

Qon - количество С02, диффундирующего к поверхности поглотителя в опытном измерении, мг;

Qk - количество С02. диффундирующего к поверхности поглотителя в контрольном измерении, мг;

К - коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока С02 через патрубок поглотительного сосуда к общему диффузионному потоку С02 в контрольной измерительной системе

KI - коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока С02 в опытной

измерительной системе к диффузионному

потоку в контрольной измерительной

системе;

К2 - коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока СОа через патрубок поглотительной колбы в опытной измерительной системе к тактовому в контрольной измерительной системе.

Изобретение относится к почвенной биологии. Цель изобретения-повышение информативности и расширение функциональных возможностей способа. Сущность изобретения: в способе; предусматривающем инку-- бирование почвенных образцов и определение диффузионного потока СОг к поверхности поглотителя, новым является то. что инкубир ование почвенных образцов проводят в открытой измерительной системе, которую предварительно калибруют с использованием контрольной измерительной системы и определением относительных коэффициентов, а расчет количества образующегося С02 при инкубировании проводят по формуле Qn Qon + (Qon - QKX х К К2) Кг/(К Кг - Ki), где Qn - количество продуцируемого почвой С02 за время экспозиции, мг; Qon количество С02, диффундирующего к поверхности поглотителя в опытном измерении, мг; Ок - количество СОг, диффундирующего к поверхности поглотителя в контрольном измерении, мг; К - коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока С02 через патрубок поглотительного сосуда к общему диффузионному потоку С02 в контрольной измерительной системе; Ki - коэффициент, показывающий отношение диффузионного СОг в опытной измерительной системе к диффузионному потоку С02 в контрольной измерительной системе; Кг - коэффициент, показывающий отношение диффузионного потока С02 через патрубок поглотительной колбы в опытной измерительной системе к таковому в контрольной измерительной системе. 1 табл. 1 ил.

Динамика выделения СОп при микира.чизации глюкозы в почве по результатам определения известным и предлагаемым

способами, мг/100 г