УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГУМУСА В ПОЧВЕ

Полезная модель относится оборудованию для агрохимического мониторинга в сельскохозяйственном производстве, в частности к устройствам для определения физико-химических свойств почвы при анализе на содержание органического вещества и может использоваться в полевых условиях при определении плодородия почвы.
Известны химические способы определения гумуса в почве по методу И.В.Тюрина (Агрохимические методы исследования почв, Изд-во «Наука», Москва, 1965, - С.45-51), основанный на окислении органического вещества почвы хромовой кислотой до образования углекислоты, а также ускоренное определение состава гумуса методом Кононовой и Бельчаковой (Агрохимические методы исследования почв, Изд-во «Наука», Москва, 1965, - С.51-58) с применением пирофосфата натрия.
Недостатками этих способов является то, что при высоком содержании гумуса (свыше 15-20%) определение становится недостоверным из-за неполноты окисления органического вещества, а в случае с подзолистыми, дерново-подзолистыми почвами и красноземами, где гумус более мобилен, нежели в черноземах и каштановых почвах, возможные изменения в органической части почв также не могут считаться достоверными.
Известен «Способ определения гумуса» (патент РФ №2020481,5 МПК, G 01 N 33/24, дата публикации формулы изобретения - 1994.09.30; патентообладатель - Санкт-Петербургский государственный университет), заключающийся в воздействии окислителей разной окисляющей способности на ряд усредненных образцов почв, в качестве окислителей используют растворы дихромата калия с одинаковой концентрацией 0,4 н. в конечном объеме и возрастающей окисляющей способностью, создаваемой за счет использования серии растворов серной кислоты, концентрация которой в конечном объеме
составляет 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 об.%. Известен также «Способ оценки почвенного плодородия» (патент РФ №2080771, 6 МПК, A 01 G 7/00, дата публикации формулы изобретения - 1997.06.10; патентообладатель - Санкт-Петербургский государственный аграрный университет), заключающийся в том, что берут пробы конкретных почв, в которых физико-химическим анализом определяют содержание физической глины и фактические параметры оценочных признаков плодородия: рН, содержание гумуса, содержание макро- и микроэлементов, мощность пахотного слоя. В качестве эталонной почвы берут почву, которая содержит 20-50% физической глины, для оценочных признаков эталонной почвы задают параметры, соответствующие ее потенциальному плодородию. Строят оценочную шкалу, в которой относительно эталонной почвы, которой присваивают высший балл, устанавливают баллы другим по содержанию физической глины почвам, и в которую вводят параметры потенциального плодородия эталонной почвы и оптимальные параметры оценочных признаков почвенного плодородия, обладающего конкретным в объеме оценочной шкалы количеством баллов.
Общим недостатком предложенных способов является их большая трудоемкость, обязательное наличие большого спектра лабораторного оборудования и техническая невозможность определения почвенного плодородия в полевых условиях.
Аналогом предлагаемого устройства (прототип) является «Способ определения физико-химических свойств дисперсных материалов» (А. с. №1656424, МКИ G 01 N 25/00, дата публикации формулы изобретения - 15.06.91; автор - С.И.Линник), основанный на анализе физико-химической структуры дисперсных материалов с помощью их теплофизических свойств.
Недостатком данного способа является отсутствие устройства для его осуществления.
Цель полезной модели - придание портативности устройству для определения содержания гумуса в почве с увеличением достоверности определения с любым содержанием органического вещества в полевых условиях.
3
С этой целью устройство выполнено в виде металлического контейнера с завинчивающейся крышкой объемом не менее 100 см, свободно входящего в больший по объему термостатируемый сосуд с плотно закрывающейся крышкой. В центре обеих крышек предусмотрено сквозное отверстие для фиксации термометра. Дня металлического контейнера предусмотрена сменная крышка без сквозного отверстия. По времени прохождения теплового импульса через почвенный образец проводится определение на процентное содержание гумуса.
На чертеже изображено устройство для определения содержания гумуса в почве (Фиг.1). Устройство состоит из металлического контейнера 1, на который с помощью резьбового соединения 3 навинчивается малая крышка 2 со сквозным отверстием, а также сменная крышка 9 без сквозного отверстия. Металлический контейнер 1 свободно вставляется в больший по объему термостатируемый сосуд 5, который плотно закрывается большой крышкой 6. В малой крышке 2 и в большой крышке 6 в центре предусмотрено отверстие 7 для фиксации термометра 8.
Принцип действия устройства в полевых условиях заключается в следующем. В металлический контейнер 1 закладывается отобранный почвенный образец 4 с известной влажностью и закрывается малой крышкой 9. Почвенный образец в металлическом контейнере помещается в кипящую воду на 60 секунд, а затем вынимается, навинчивается малая крышка 2 со сквозным отверстием и помещается в термостатируемый сосуд 5, закрывается большой крышкой 6, в центре которой устанавливается термометр, проходящий через сквозное отверстие и фиксируемый в почвенном образце 4 металлического контейнера 1. Исследователь фиксирует время в секундах разогрева почвенного образца на 5, 10 и 15 градусов Цельсия от первоначальной температуры. О составе и определенного содержания гумуса в почвенном образце судят по времени увеличения температуры. При одной и той же влажности почвенного образца время увеличения температуры на 5-15 градусов
Цельсия происходит тем быстрее, чем ниже содержание органического вещества в почве.
Пример. Исследуем черноземные почвенные образцы общей влажностью 17-21%, отобранные с глубины 5-10 см, в первом случае, на пашне, во втором случае, рядом, - с нераспаханного луга. Пробы закрываем в металлический контейнер, выдерживаем в течение 60 секунд в кипящей воде. Вынимаем металлический контейнер, закладываем в термостагируемый сосуд и производим замер температуры с помощью термометра, проходящего в сквозные отверстия крышек и фиксируемый в центре почвенного образца В первом случае, время разогрева почвенного образца на 5 градусов Цельсия составило 83 секунды, на 10 градусов Цельсия - 104 секунды и на 15 градусов Цельсия - 121 секунда. Во втором случае время разогрева достоверно увеличилось и составило соответственно - 141, 177 и 206 секунд. Можно заключить, что содержание гумуса во втором случае выше, что и подтвердилось при химическом анализе. В первом случае содержание гумуса в почве составило 5,8%, во втором случае - 6,5%. С помощью ряда экспериментов на почвенных образцах (на примере выщелоченного чернозема) известной влажности и процентного содержания гумуса, для данного устройства разработана шкала времени разогрева и по ней определяется любое содержание гумуса почвы в полевых условиях (Приложение 1).
3
Таким образом, устройство пля опоелеления гумуса в почве, выполненное в виде металического контейнера с завинчивающейся крышкой объемом не менее 100 см, свободно входящего в больший по объему термостатируемый сосуд с плотно закрывающейся крышкой, позволяет в полевых условиях по времени разогрева почвенных образцов достоверно определять процентное содержание гумуса.
Приложение 1
Время разогрева почвенных образцов общей влажностью 17-21% с глубины 5-10 см на выщелоченном черноземе в зависимости от процентного содержания гумуса (масса почвенного образца - 5 граммов)
Содержание гумуса,
Время разогрева образцов, секунд
проценты
Нагрев на 5°С
Нагрев на 10°С
Нагрев на 15°С
3,0
48±2
60±2
67±2
3,5
51±2
65±2
74±3
4,0
57±2
71±2
80±3
4,5
63±2
75±2
89±3
5.0
70±3
81±3
95±3
5,5
75±3
87±3
105±4
6.0
80±3
99±3
119А4
6,5
141±5
176±6
206±7