Способ оценки почвоутомления для конкретных сортов культур
METHOD FOR ESTIMATING THE SOIL FATIGUE FOR SPECIFIC CROP VARIETIES

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к земледелию и растениеводству, и может быть использовано для оценки почвенного плодородия в решении вопросов целевого использования земель и целесообразности возделывания тех или иных сельскохозяйственных культур на конкретном поле.
Известны способы определения утомления почвы, включающие отбор испытуемых образцов почвы и учет количества корней в них, причем определение проводят в полевых условиях, а об утомлении почвы судят по степени корнеобразования побегов (отводков) в маточнике или регенерации корней генотипов в саду: чем меньше корней, тем сильнее утомление почвы (патент РФ №2131659 по М.Кл. - A01G 1/00, опубл. 20.06.1999) (аналог).
Однако известные способы рассчитаны только на плодовые насаждения и не пригодны для других культур.
Известны способы оценки почвоутомления, включающие операцию проращивания семян в испытуемой почве, помещенной в вегетационные сосуды или кюветы. Проращивание проводят в течение 10-12 суток после 20-минутного замачивания в теплой (30°С) воде и двухчасового просушивания на фильтровальной бумаге в испытуемой на почвоутомление почве, отобранной в корнеобитаемом слое 0-20 см при влажности 60% от полной влагоемкости, 12-часовом (в сутки) освещении 5 тыс.лк, используют в качестве оценочного теста смесь трех тестовых культур редиса, салата и тимофеевки луговой с последующим вычислением процента всхожести, на базе которого выделяют три степени почвоутомления: низкую (всхожесть составляет 76% и выше); среднюю (от 50 до 75%); высокую (49% и ниже), на основе чего делают вывод о целесообразности использования поля в сельскохозяйственном производстве (патент РФ №2181238 по М.Кл. - A01G 7/00, опубл. 20.04.2002) (аналог).
Однако подобные способы предусматривают оценку по ограниченному кругу культур, в основном корнеплодов, и их результаты могут быть непригодны или неточны, например, для зерновых и зернобобовых культур.
Известен также способ аллелопатического почвоутомления для конкретных зерновых культур, включающий последовательно выполняемые этапы формирования, по меньшей мере, опытного и контрольного варианта образцов семян зерновых культур, обеспечения контакта опытного образца семян с почвой с добавлением воды до достижения наименьшей влагоемкости почвы, обеспечения контакта контрольного образца семян с песком с добавлением воды до достижения наименьшей влагоемкости песка, выдержки указанных опытных и контрольных образцов семян до проращивания, удаления почвы и песка с пророщенных семян и помещения очищенных опытных и контрольных образцов пророщенных семян в идентичные прозрачные емкости с водой, уплотнения пророщенных семян в емкостях посредством вибрационного воздействия в вертикальной плоскости, и последующего ударного воздействия на дно емкости, при этом после вибрационного воздействия на образцы семян в емкости помещают идентичные по массе грузы, определения насыпных объемов опытных и контрольного образцов пророщенных семян по высоте размещения груза от дна емкости, определения величины ингибирования для каждого образца по заданному соотношению и определения степени аллелопатического почвоутомления по минимальной величине ингибирования для конкретных зерновых культур (патент РФ №2704100 по М.Кл. - A01G 7/00; G01N 33/24, опубл. 23.10.2019) (прототип).
Указанный способ обладает следующими недостатками:
а) способ не учитывает особенности раздельного развития корневой системы растения и проростков;
б) невозможно обеспечить идентичную укладку пророщенных семян в емкости, что приводит к неточности результатов;
в) процедура уплотнения пророщенных семян в емкостях посредством вибрационного воздействия в вертикальной плоскости и последующего ударного воздействия на дно емкости требует дополнительные затраты времени и труда, а также усложняет способ;
г) не предусмотрена возможность прогноза потенциального развития конкретного сорта культуры на конкретной почве.
Задачами (целью) изобретения является повышение точности оценки почвоутомления, упрощение процесса, снижение затрат времени и труда и получение возможности прогноза потенциального развития конкретного сорта культуры на конкретной почве.
g
kc
Указанные задачи достигаются тем, что в способе оценки почвоутомления для конкретных сортов культур, включающем последовательно выполняемые этапы формирования, по меньшей мере, опытного и контрольного вариантов образцов семян культур, обеспечения контакта опытного образца семян с почвой с добавлением воды до достижения наименьшей влагоемкости почвы, обеспечения контакта контрольного образца семян с песком с добавлением воды до достижения наименьшей влагоемкости песка, выдержки указанных опытных и контрольных образцов семян до проращивания, удаления почвы и песка с проращенных семян; в каждом варианте образцов отделяют проросшие ростки от корневой системы, взвешивают отрезанные ростки и отдельно корневую систему с оставшимися в ней семенами, для каждого контрольного и опытных образцов определяют безразмерный коэффициент отношения k массы зеленой массы проросших ростков m к массе корневой системы с оставшимися в ней семенами m по формулам
g0-S
kc0-S
gi-S
kci-S
где m - масса зеленой массы проросших ростков в контрольном образце (песок), m - масса корневой системы с оставшимися в ней семенами в контрольном образце (песок), m - масса зеленой массы проросших ростков опытных образцах (почва); m - масса корневой системы с оставшимися в ней семенами в опытных образцах (почва), i - номер конкретной почвы (0 - для контрольного образца, в данном случае песка), S - наименование сорта.
Затем рассчитывают показатель почвоутомления, принятый как соотношение полученных безразмерных коэффициентов для контрольных и опытных образцов, по формуле
и по величине данного показателя почвоутомления делают вывод о степени утомления почвы применительно конкретной культуры, конкретного сорта культуры и потенциальном развитии конкретной культуры и конкретного сорта культуры на конкретной почве. Показатель почвоутомления не превышает 1. К хозяйственному посеву допускают семена конкретных сортов на конкретной почве, у которой меньше показатель почвоутомления η.
На фиг. 1 представлена фотография ростков при пробном посеве ячменя сортов «Яромир» (Я-1) и «Нур» (Н-1) на песке (контрольные образцы); на фиг. 2-4 показаны ростки при пробном посеве ячменя сортов «Яромир» (Я-1) и «Нур» (Н-1) на почвах из полей №1, №2 и №3 (опытные образцы); на фиг. 5 приведена фотография ростков ячменя сортов «Яромир» и «Нур», соответственно, после удаления песка с проращенных семян при пробном посеве на песке (контрольные образцы); на фиг. 6-8 показаны фотографии ростков ячменя сортов «Яромир» и «Нур», соответственно, после удаления почвы при пробном посеве соответственно, на почвах поля №1, поля №2 и поля №3 (опытные образцы); на фиг. 9 и 10 приведены фотографии зеленой массы и корневой системы с оставшимися в ней семенами, соответственно, ячменя сортов «Яромир» и «Нур» в контрольных образцах; на фиг. 11-12 показаны фотографии зеленой массы и корневой системы с оставшимися в ней семенами после отделения зеленой массы в опытных образцах, соответственно, ячменя сортов «Яромир» и «Нур», после пробного посева на почве поля №1; на фиг. 13-14 показаны фотографии зеленой массы и корневой системы с оставшимися в ней семенами после отделения зеленой массы в опытных образцах, соответственно, ячменя сортов «Яромир» и «Нур», после пробного посева на почве поля №2; на фиг. 15-16 показаны фотографии зеленой массы и корневой системы с оставшимися в ней семенами после отделения зеленой массы в опытных образцах, соответственно, ячменя сортов «Яромир» и «Нур», после пробного посева на почве поля №3.
Способ оценки почвоутомления для конкретных сортов культур осуществляют в следующем порядке:
1. Формируют контрольный вариант пробного посева образцов семян на песке. Кварцевый песок предварительно промывают, удаляют частицы глины, прокаливают в стандартном режиме и просеивают через сито с отверстиями 1,0 мм. Песок раскладывают в емкости (в вегетационные сосуды или кюветы).
2. Формируют опытные варианты пробного посева образцов семян на почве, предварительно изъятой с конкретных полей.
3. Обеспечивают контакт контрольного образца семян с песком с добавлением воды до достижения наименьшей влагоемкости песка. В частности, доводят песок до влажности 60% для зерновых культур и 80% для зернобобовых культур. Обеспечивают контакт опытных образцов семян с почвой с добавлением воды до достижения наименьшей влагоемкости почвы.
4. Берут семена 99 процентной чистоты и подготавливают семена к пробному посеву, для чего в зимних условиях доводят их до комнатной температуры.
5. Осуществляют посев семян по 50 штук каждой испытуемой партии (испытуемых сортов) на глубину 2-3 сантиметра. Для этого сначала раскладывают песчаную (почвенную) подушку, затем раскладывают семена и сверху досыпают песок (почву). При этом семена располагают на расстоянии 0,5-1,5 см друг от друга.
6. Емкости с посеянными семенами ставят в термостат и обеспечивают в термостате температуру в 20-25°С, тем самым обеспечивают идентичные температурные условия, более приближенные к естественным.
7. После начала всходов (обычно после 3 суток после посева) выводят емкости на свет. При необходимости производят дополнительное облучение растениеводческими светильниками. Через 6-7 суток оценивают всхожесть в процентах.
8. Выдерживают опытный и контрольные образцов семян в идентичных условиях до сформирования зеленой массы в течение 7-15 дней.
9. В один и тот же день удаляют песок и почву с проращенных семян и в каждом варианте образцов отделяют проросшие ростки от корневой системы.
10. Отделяют, например, отрезают зеленую массу ростков от корневой системы с оставшимися в ней семенами.
11. Взвешивают отрезанные ростки (зеленую массу) и отдельно корневую систему с оставшимися в ней семенами.
g
kc
12. Для каждого контрольного и опытных образцов определяют безразмерный коэффициент отношения k массы зеленой массы проросших ростков m к массе корневой системы с оставшимися в ней семенами m по формулам
g0-S
kc0-S
gi-S
kci-S
где m - масса зеленой массы проросших ростков в контрольном образце (песок), m - масса корневой системы с оставшимися в ней семенами в контрольном образце (песок), m - масса зеленой массы проросших ростков опытных образцах (почва); m - масса корневой системы с оставшимися в ней семенами в опытных образцах (почва), i - номер конкретной почвы, S -наименование сорта.
13. Затем определяют показатель почвоутомления, принятый как соотношение полученных безразмерных коэффициентов для контрольных и опытных образцов, а именно рассчитывают отношение безразмерного коэффициента для контрольного образца (пробный посев на песке) к безразмерному коэффициенту для опытных образцов (пробный посев на исследуемых почвах), по формуле
Показатель почвоутомления не превышает 1. Большее значение показателя соответствует большему почвоутомлению.
14. По величине данного показателя почвоутомления делают вывод о степени утомления почвы применительно конкретной культуры, конкретного сорта культуры и потенциальном развитии конкретной культуры и конкретного сорта культуры на конкретной почве. К хозяйственному посеву допускают семена конкретных сортов на конкретной почве, у которой меньше показатель почвоутомления η. К хозяйственному посеву не рекомендуют допускать семена конкретных сортов на конкретной почве, у которой показатель почвоутомления находится в пределах от 0,62 до 1,00 включительно: 0,62≤η≤1,00. При необходимости применяют дополнительные меры для улучшения свойств почвы и повышения ее плодородия, например, путем внесения мелиорантов.
Пример 1. В соответствии с описанием заявленного способа произвели пробный посев семян суперэлиты ячменя двух сортов «Яромир» (масса 1000 семян 46,5 г) и «Нур» (масса 1000 семян 52,8 г) по 50 семян в вегетационные сосуды для каждого сорта. Пробный посев семян произвели, соответственно, на песке (контрольные образцы) и на почве из трех полей №1, №2 и №3 (опытные образцы). Задача необходимости пробного посева возникла из необходимости выбора конкретного поля для производственного посева ячменя с учетом степени почвоутомления на конкретных полях и определения более приемлемого сорта. По истечении 8 суток очистили корневую систему от почвы, отделили зеленую массу от корневой системы и по каждому образцу взвесили массу зеленой массы и массу корневой системы совместно с оставшимися в ней семенами. Результаты пробного посева семян представлены в таблице 1.
В результате расчетов получили следующие значения безразмерных коэффициентов отношения массы зеленой массы проросших ростков к массе корневой системы с оставшимися в ней семенами:
Из полученных расчетных данных сделали предварительный вывод о том, что семена сорта «Нур» данной партии имеют несколько больший потенциал развития, чем семена сорта «Яромир», что заметно из посева на песке. Однако этот потенциал можно считать несущественным с точки зрения влияния на точность определения степени утомления почвы.
Рассчитали показатель почвоутомления η:
Сделали вывод о том, что почвоутомление почвы из поля №2 наименьшее, поскольку показатель почвоутомления его намного меньше значения показателей почвоутомления для поля №1 и №3. Следовательно, производственный посев ячменя необходимо производить на поле №2, причем выигрывает сорт «Яромир» по сравнению с сортом «Нур». Почва с полей №1 и №3 характеризуется большим почвоутомлением. Если бы возникла острая необходимость производственного посева ячменя на этих полях, то на поле №1 целесообразнее было бы использовать ячмень сорта «Нур», а для поля №3 лучше подошел бы сорт «Яромир».
Предложенный способ оценки почвоутомления позволяет повысить точность оценки почвоутомления и назначения соответствующих агротехнических мероприятий для улучшения качества почвы. Появляется достаточно простой и точный инструмент выбора семян конкретных сортов культур для производственного посева на конкретной почве. Получается возможность прогноза потенциального развития конкретных сортов культуры на конкретной почве. Упрощается процесс определения почвоутомления и снижаются затраты времени и труда для его выполнения. При этом сроки проращивания растений при пробном посеве являются менее жесткими по сравнению с регламентированными, требуется лишь обеспечить идентичные условия прорастания семян в контрольных и опытных партиях.