Пробы почвы для агрохимического анализа

Пробы почвы для агрохимического анализа

Агрохимический анализ почвы – мероприятие, проводимое для определения степени обеспеченности почвы основными элементами минерального питания, определения механического состава почвы, водородного показателя и степени насыщения органическим веществом, т.е. тех элементов, которые определяют ее плодородие и могут внести значительный вклад в получение качественного и количественного урожая.

Говоря об агрохимическом анализе почвы, в первую очередь мы имеем в виду контроль содержания тех или иных компонентов на землях сельскохозяйственного назначения и землях, предназначенных для выращивания каких — либо культур (фермерские угодья, садовые наделы, дачные участки и многое другое).

Исследования почвы проводятся на предварительно отобранных образцах. В соответствии с действующими нормативными актами в области анализа почвы и методов отбора проб, образцы могут отбираться методом «конверта», либо методом «сетки».

В зависимости от площади используемой территории и вида анализа, варьируются и размеры закладываемых площадок. Для контроля состояния земель сельскохозяйственных угодий на каждые 0,5 – 20 га территории закладывается не менее одной пробной площадки размером не менее 10мх10м. При этом:

— однородный покров местности предполагает проведение отбора проб на пробных площадках в 1 – 5 Га для определения содержания химических веществ, структуры и свойств почвы; отбора проб на пробных площадках в 0,1 – 0,5 Га для определения содержания патогенных организмов в почве.

— неоднородный покров местности проведение отбора проб на пробных площадках в 0,5 – 1 Га для определения содержания химических веществ, структуры и свойств почвы; отбора проб на пробных площадках в 0,1 Га для определения содержания патогенных организмов в почве.

Схема отбора образцов для агрохимического анализа почвы выглядит следующим образом: с учетом вышеизложенных рекомендаций, на территории закладывается пробная площадка. Вдоль диагоналей, проходящих от одного угла площадки к другому углу, забирают точечные пробы пахотного слоя почвы, масса которых не должна быть менее 200 гр. Полученные точечные пробы перемешиваем между собой, тем самым получая нужную нам объединенную пробу. Объединенная проба состоит не менее чем из 5 точечных проб, взятых с одной пробной площадки. Масса одной объединенной пробы должна составлять не менее 1 кг.

Агрохимический анализ почвы отражает состояние почвы по следующим основным показателям

— Основные агрохимические показатели (6 показателей):

Рн – кислотность почвы – это свойство почвы, обусловленное наличием водородных ионов в почвенном растворе и обменных ионов водорода и алюминия в почвенном поглощающем комплексе.

Органическое вещество почвы – это совокупность всех органических веществ, находящихся в форме гумуса и остатков животных и растений, т.е. важная составная часть почвы, представляющая сложный химический комплекс органических веществ биогенного происхождения и определяющая потенциал плодородия почвы.

Гранулометрический состав – механическая структура почвы, определяющая относительное содержание различных частиц в независимости от их химического и минерального состава.

Гидролитическая кислотность – кислотность почвы, проявляющаяся в результате воздействия гидролитической щелочной солью (СН₃СООNa). Определение гидролитической кислотности важно при решении практических задач, связанных с применением удобрений, известкованием, фосфоритованием почв и другими агрохимическими приемами.

Сумма поглощенных оснований – степень насыщенности почв основаниями, показывает, какая доля от общего количества задерживающихся в почве веществ приходится на поглощенные основания.

Нитраты – общее содержание солей азотной кислоты. Данные вещества являются опасными для человека и могут накапливаться в продуктах сельского хозяйства по причине избыточного содержании в почве азотных удобрений.

— Макроэлементы :

Подвижный фосфор – усвояемая растениями форма фосфора (Р₂О₅). Источник пищи для растений, носитель энергии. Он входит в состав различных нуклеиновых кислот, а его дефицит резко сказывается на продуктивности растений.

Обменный калий – подвижная в почве форма калия, играющая важную роль в питании растений. Играет существенную роль в жизни растений, воздействуя на физико-химические свойства растений.

Азот нитратов – азот, содержащийся в почве в форме нитратов, использующийся растениями для образования аминокислот и белков.

Азот аммонийный – азот аммиачного соединения, которое используется растениями для синтеза аминокислот и белков.

Железо – элемент, участвующий в образовании хлорофилла, являясь составной частью зеленого пигмента. Регулирует процессы окисления и восстановления сложных органических соединений в растениях, играет важную роль в дыхании растений, так как входит в состав дыхательных ферментов. Участвует в фотосинтезе и преобразовании азотсодержащих веществ в растениях.

— Микроэлементы :

Кобальт – микроэлемент, необходимый не только растениям, но и животным. Входит в состав витамина B₁₂, при недостатке которого нарушается обмен веществ – ослабляется образование гемоглобина, белков, нуклеиновых кислот, и животные заболевают акобальтозом, сухоткой, авитаминозом.

Марганец – микроэлемент, принимающий участие в окислительно-восстановительных процессах: фотосинтезе, дыхании, в усвоении молекулярного и нитратного азота, а также в образовании хлорофилла. Эти процессы протекают под влиянием различных ферментов, а марганец при этом выступает активатором эти процессов.

Медь – микроэлемент, необходимый для жизни растений в небольших количествах. Однако без меди погибают даже всходы. Валовое содержание меди в почвах колеблется от 1 до 100 мг/кг сухого вещества.

Молибден – микроэлемент, которому принадлежит исключительная роль в питании растений: он участвует в процессах фиксации молекулярного азота и восстанавливает нитраты в растениях. При его недостатке резко тормозится рост растений, вследствие нарушения синтеза хлорофилла они приобретают бледно-зеленую окраску (листовые пластинки деформируются, и листья преждевременно отмирают). Особенно требовательны к наличию молибдена в почве в доступной форме бобовые культуры и овощные растения (капуста, листовые овощи, редис).

Цинк – микроэлемент, участвующий во многих физиолого-биохимических процессах растений, являясь главным образом катализатором и активатором многих процессов. Недостаток цинка приводит к нарушению обмена веществ у растений.

Никель – микроэлемент, принимающий участие в ферментативных реакциях у животных и растений, необходимый для нормального развития живых организмов. Повышенное содержание никеля в почвах приводят к эндемическим заболеваниям — у растений появляются уродливые формы, у животных — заболевания глаз, связанные с накоплением никеля в роговице.

— Токсичные элементы :

Кадмий – один из самых токсичных тяжелых металлов отнесен ко 2-му классу опасности – «высокоопасные вещества». Источником, которого в почве, является промышленность.

Свинец – тяжелый металл, обладающий высокой токсичностью. Присутствие повышенных концентрации свинца в воздухе и продуктах питания представляет угрозу для здоровья человека. Автомобильные выхлопы дают около 50% общего неорганического свинца.

Хром – соединение 1-ого класса опасности; микроэлемент, встречающийся в следовых количествах в живых и растительных организмах. Избыток хрома в почвах вызывает различные заболевания у растений.

Присутствие хрома в почвах (до 50-70 мг/кг сухой почвы) обуславливает его передвижение по пищевой цепочке: почва – растение – животное — человек. Основными источниками хрома и его соединений в атмосферу являются выбросы предприятий, где добывают, получают, перерабатывают и применяют хром и его соединения. Активное рассеяние хрома связано со сжиганием минерального топлива, главным образом, угля. Значительные количества хрома поступают в окружающую среду с промышленными стоками.

Ртуть – высокотоксичный химически стойкий элемент. Относится к рассеянным элементам (редким). Количество ртути, поступившее в окружающую среду в текущем столетии в результате антропогенной деятельности, почти в 10 раз превышает природное поступление и составляет 57000 т.

Мышьяк — микроэлемент. Относят к рассеянным элементам. Мышьяк является необходимым для функционирования живых организмов микроэлементом. В повышенных концентрациях мышьяк оказывает токсическое воздействие на живые организмы. Содержание мышьяка в почве определяет его содержание в природных водах.

Бенз-а-пирен – сложное химическое соединение, относящиеся к так называемым ПАУ (полиароматическим углеводородам). Элемент 1 класса опасности, образующийся при сгорании углеводородов не зависимо от их агрегатного состояния (жидкое, твёрдое, газообразное). Является наиболее типичным химическим канцерогеном окружающей среды, опасным для человека, даже при малой концентрации, поскольку обладает свойством накопления в организме человека. По отношения к окружающей природной среде, а непосредственно к ее факторам, можно сказать, что наибольшие концентрации находятся в воздухе и почве. Учитывая это, бенз-а-пирен очень легко подвергается перемещению по всей пищевой. Каждая последующий уровень пищевой цепи сопровождается в разы повышенными концентрациями канцерогена.

Нефтепродукты – углеводорода, а правильнее сказать их смесь, в составе которой могут входить более 1000 самостоятельных органических веществ. Каждое из этих соединений может рассматриваться как самостоятельное токсичное вещество. На практике, оценка загрязнения того или иного объекта нефтепродуктами проводится по следующим направлениям: содержание легких фракций (считается наиболее токсичной для живых организмов и среды, но в силу своей испаряемости, обеспечивают быстрое самоочищение почвы), содержание парафинов (относительно токсичные вещества, главным образом воздействующие физические свойства почвы), содержание серы (определение степени сероводородного загрязнения почвы).

— Бактериология :

Индекс БГКП – показывает количество бактерий группы кишечная палочка на 1 г почвы. БГКП являются сапрофитами кишечника человека и животных. Обнаружение их во внешней среде указывает на ее фекальное загрязнение, поэтому кишечную палочку относят к санитарно-показательным микроорганизмам.

Индекс энтерококков – санитарно-бактериологический показатель, характеризующий количественное содержание бактерий рода энтерококки (р. Enterococcus) в 1 грамме почвы известных, также, под другим термином — «фекальные стрептококки».

Патогенные бактерии, в т.ч. сальмонеллы – санитарно-бактериологический показатель, характеризующий количественное содержание бактерий в 1 грамме почвы, способных при соответствующих условиях вызывать инфекционные заболевания.

Агрохимического анализа почвы имеет немаловажное значение. Он способствует принятию целесообразных и продуманных решений, способствующих организации мероприятий по повышению эффективности и поднятии плодородия используемых земель. Конкретизация задач под тот или иной вид возделываемых культур не заставит себя долго ждать и позволит получить богатый урожай – так желаемый результат любого агрария.

Источник

Агрохимический анализ. Обоснование и интерпретация

Агрохимический анализ почв проводят для того, чтобы [2]:

1. Определить, достаточно ли в почве доступных питательных веществ для растений;
2. Следить за изменением свойств почвы, которые так или иначе влияют на рост и развитие растений;
3. Оценить характер и определить особенности взаимодействия почвы с применяемыми удобрениями и поступающими из атмосферы веществами;
4. Рассчитать количество удобрений, которое необходимо внести в почву.

Что мы делаем при анализе и почему именно это?

Мы определяем основные свойства почвы, которые тем или иным образом могут сказаться на росте и развитии растений. Одним из важнейших показателей, определяемых при агрохимическом анализе, является реакция среды (рН). Почему важно контролировать рН?

1. В основном наибольшие урожаи сельскохозяйственных растений получают при слабокислой или нейтральной реакции среды, но очень часто почва становится более кислой и это препятствует получению высоких урожаев. [12]
2. Реакция среды воздействует на способность растений поглощать из почвы питательные элементы. При более низких рН она уменьшается, а иногда даже приводит к потере питательных элементов из корней растений [12];
3. рН сказывается на миграции и аккумуляции веществ в почве [3], в том числе токсичных [6];
4. Микробиологическая активность почвы тоже зависит от реакции среды [3];
5. Помимо этого, рН влияет на катионообменную ёмкость почв [4] – максимальное количество катионов, которое может быть удержано почвой в обменном состоянии при заданных условиях [1] и потенциально доступно растениям.

Поэтому при агрохимическом анализе мы определяем рН водной вытяжки из почвы. Но он позволяет судить только о степени кислотности или щёлочности и не даёт количественного представления о содержании кислот и оснований из-за высокой буферности почв. Однако, например, содержание кислотных компонентов может увеличиваться, а рН оставаться практически неизменным. В связи с этим помимо рН водной вытяжки мы определяем потенциальную кислотность — рН солевой вытяжки [8].

Кроме реакции среды важны так же и сами питательные элементы. Растения больше всего нуждаются в следующих из них:

Азот — один из наиболее распространённых элементов в природе, тем не менее растениям часто не хватает азота, так как растения могут усваивать только определённые формы соединений азота (в основном аммонийную и нитратную формы) [3]. В то же время азот является незаменимым элементом в растении, входя в состав белков, ДНК, многих жизненно важных органических веществ. При недостатке азота нарушается процесс фотосинтеза из-за разрушения хлорофилла, возможно высыхание и отмирание частей растений, поэтому обеспечение азотом — одна из важнейших проблем при выращивании сельскохозяйственных культур. В связи с этим для оценки доступного для растений азота мы определяем содержание аммонийного и нитратного азота в почве.

Фосфор тоже жизненно необходим растениям и также входит в состав многих органических соединений. Кроме того, он участвует в энергетическом обмене клеток. Но подвижные формы фосфора во многих почвах находятся в дефиците [4], что приводит к снижению активности ферментов, контролирующих клеточный метаболизм, и веществ, участвующих в синтезе РНК, белков и делении клеток. Соответственно, при недостатке фосфора рост растений замедляется, что, естественно, не может не сказаться на урожае [10]. Поэтому очень важно определять содержание подвижных форм фосфора в почве.

Калий является важнейшим элементом питания растений, он входит в состав цитоплазмы клетки, в значительной степени определяет её свойства и поэтому влияет практически на все процессы в клетке. Калий участвует в поглощении и транспорте воды, открывании и закрывании устьиц. Также при калийном голодании нарушается структура митохондрий и хлоропластов, что в свою очередь оказывает влияние на фотосинтез и дыхание [10]. Поэтому достаточное содержание калия в почве повышает устойчивость растений к воздействию низких и высоких температур, сопротивляемость растений болезням, а также сокращает сроки созревания растений [12]. Растениям доступны только подвижные формы калия, поэтому именно их мы и определяем.

Органическое вещество почвы является важным показателем её плодородия. Оно состоит из ещё не успевших разложиться органических остатков и уже претерпевших изменения органических веществ, называемых гумусом. Гумус способствует накоплению и удержанию питательных для растений веществ, которые при его разложении переходят в почвенный раствор и могут потребляться растениями [3]. Количество гумуса в почве определяют через количество органического углерода в почве.

Как должно быть в идеале и в каких диапазонах могут колебаться указанные параметры?

Данные показатели могут различаться для разных типов почв, и для разных сельскохозяйственных культур могут быть оптимальными разные диапазоны значений, тем не менее в среднем плодородие почвы можно оценить следующим образом:

Таблица 1. Оценка потенциального плодородия почв по содержанию гумуса и доступных для растений фосфора, калия и азота.

* — по Г. В. Мотузовой и О.С. Безугловой, 2007 (по методу Кирсанова);

** — по Г. П. Гамзикову, 1981;

*** — по Л. А. Гришиной и Д. С. Орлову, 1978.

Таблица 2. Градация кислотности (щёлочности) почв по величине рН водной и солевой вытяжек [11].

Что делать, если что-то не в норме?

Одним из основных приёмов повышения плодородия почв является внесение удобрений. В таблице 3 представлены некоторые из них.

Таблица 3. Вещества, добавляемые в почву для улучшения её свойств [7].

При недостатке в почве азота, фосфора и калия применяют комплексные удобрения, содержащие в своём составе сразу несколько питательных элементов. Например, это аммонизированный суперфосфат, аммофос, диаммофос, калийная селитра, нитрофос и нитроаммофос, нитрофоска и нитроаммофоска, карбоаммофос и карбоаммофоска, жидкие комплексные удобрения. Преимущество их заключается в том, что при внесении удобрений в крупных масштабах снижаются затраты на транспортировку смешивание, хранение и внесение удобрений. Из недостатков комплексных удобрений выделяют то, что соотношение элементов питания в них изменяется слабо и при внесении их в почву может получиться так, что одних элементов попадёт в почву больше, чем нужно, тогда как других окажется недостаточно [7].

Существуют также бактериальные удобрения, содержащие специальные бактерии, которые улучшают питание растений. Их применяют только при выращивании бобовых растений и для каждого вида подбирают разные штаммы бактерий [7].

Какое же удобрение лучше?

Таблица 4. Сравнение органических, минеральных и биологических удобрений [7].

Скорость действия Медленно (3–4 года) Быстро Медленно (3–5 лет) Наличие микроорганизмов Да Нет Да Повышение качества почвы Да Нет Да Специфичность для определённого вида растения Нет Да Да