Способ оценки в баллах плодородия агродерново-карбонатных легкосуглинистых почв

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОЦЕНКИ В БАЛЛАХ ПЛОДОРОДИЯ АГРОДЕРНОВОКАРБОНАТНЫХ ЛЕГКОСУГЛИНИСТЫХ ПОЧВ(71) Заявитель Республиканское научное дочернее унитарное предприятие Институт почвоведения и агрохимии(72) Авторы Сергеенко Владимир Терентьевич Шкуринов Петр Иванович Цытрон Галина Станиславовна Шибут Леонид Иванович Калюк Вадим Александрович(73) Патентообладатель Республиканское научное дочернее унитарное предприятие Институт почвоведения и агрохимии(56) Кадастровая оценка земель сельскохозяйственных предприятий (Методические указания). - Минск, 2001. - С. 2-3,6-25, 28-31, 38-39.2071605 1, 1997.10926 1, 2008.10475 1, 2008.10543 1, 2008.7903 1, 2006.2259562 1, 2005.(57) Способ оценки в баллах плодородия агродерново-карбонатных легкосуглинистых почв, при котором определяют минералогические составы физической глины всего ряда почв с выделением содержания гидрослюды во фракции мелкой пыли 0,001-0,005 мм и фракции ила мельче 0,001 мм, определяют коэффициенты соотношения гидрослюд Кп по формуле ГСм.п. Кп,ГСил где ГСм.п. - процентное содержание гидрослюды во фракции мелкой пыли ГСил - процентное содержание гидрослюды во фракции ила,выявляют среди них максимальный коэффициент Км, который принимают за 100 баллов,и путем деления Кп почвы на Км и умножения отношения на 100 определяют баллы всего ряда почв, по которым оценивают плодородие. Изобретение относится к области агрономического почвоведения и может быть использовано при качественной оценке почв для определения их плодородия в виде баллов. Объективная оценка почв является научной основой рационального использования почвенных ресурсов, разработки прогнозов изменений почвенного покрова и пригодности земель для возделывания основных сельскохозяйственных культур. Агродерново-карбонатные почвы в составе пахотных земель республики занимают незначительные 0,4 площади. Находятся они в виде островков и мелких пятен среди дерново-подзолистых почв. Эти почвы сформировались на породах различного генезиса известковых отложениях коренного залегания и в виде отторженцев (мелах, доломитах,14037 1 2011.02.28 известняках), пресноводных образованиях (мергелях, омергелеванных породах) и карбонатной морене 1. Согласно новой классификации эти почвы выделяются на уровне самостоятельного типа - агродерново-карбонатных 2. По плодородию агродерново-карбонатные суглинистые почвы стоят на первом месте в шкале оценочных баллов почв Беларуси и оцениваются в 100 баллов 3. Определяющим фактором плодородия почв и их физико-химических свойств являются глинистые минералы почвенного поглощающего комплекса. Важные свойства почв,такие как набухание, липкость, гидрофильность, величина емкости катионного обмена,образование водопрочных структур и органо-минеральных соединений, зависят от минералогического состава почв. Вторичные (глинистые) минералы почвенного поглощающего комплекса являются важным источником пополнения почвенных растворов элементами питания растений. Доступность калия растениям фракции мельче 0,001 мм зависит от кислотности среды, гранулометрического состава и других свойств почвы, в то время как усвоение калия растениями из мелкой пыли (0,001-0,005 мм) не зависит от этих величин 4. В настоящее время оценка плодородия (продуктивности) почв производится в виде баллов по отношению к лучшим (эталонным) почвам. В основе этого принципа находится эффективное плодородие почв, которое характеризуется природными свойствами и непосредственно связано с урожайностью возделываемых сельскохозяйственных культур. Основными свойствами являются генетический тип и вид почв, строение почвообразующих пород, гранулометрический состав, степень увлажнения и окультуренность почв с учетом их агрохимических свойств (содержание гумуса, подвижных форм фосфора и калия, кислотность, степень насыщенности основаниями, обеспеченность микроэлементами и т.д.). В настоящее время оценка плодородия почв основана на шкале оценочных баллов. Для почв с оптимальными агрохимическими параметрами и свойствами для роста и развития сельскохозяйственных растений установлены максимальные показатели по величине балла. Для почв, которые не удовлетворяют оптимальным условиям, вводятся поправочные коэффициенты на эродированность, завалуненность, контурность, окультуренность и т.д. 5, 6. Недостатком существующего способа определения оценочных баллов для агродерновокарбонатных легкосуглинистых почв, сформировавшихся на различных почвообразующих породах, является то, что все они оцениваются по максимальному показателю в 100 баллов. Однако практически все почвы данного типа обладают различным плодородием. Задачей данного изобретения является разработка способа оценки плодородия (шкалы оценочных баллов) агродерново-карбонатных легкосуглинистых почв, развивающихся на различных отложениях с использованием стабильных свойств минералогического состава почвенного поглощающего комплекса. Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения оценочных баллов почв по шкале, разработанной на основе таких показателей, как гранулометрический состав, степень увлажнения,характер строения почвообразующих пород, агрохимические свойства, контрольный учет урожая в опытах и прямые полевые учеты на различных почвах в сравнимых условиях агротехники, статистические данные по урожайности сельскохозяйственных культур,научная литература 5. Недостатком вышеизложенного технического решения (шкала оценочных баллов) является то, что отдельные из используемых параметров, такие как агрохимические свойства, урожайность, влажность, - величины, меняющиеся во времени, к тому же агродерново-карбонатные почвы формируются на разных отложениях. Поставленная задача решается тем, что предложен способ оценки генетического потенциала в баллах плодородия агродерново-карбонатных почв по соотношению содержа 2 14037 1 2011.02.28 ния гидрослюды во фракциях мелкой пыли (0,001-0,005 мм) и илистой фракции (мельче 0,001 мм) по формуле ГСм.п. Кп,ГСил где ГСм.п. - процентное содержание гидрослюды во фракции мелкой пыли ГСил - процентное содержание гидрослюды во фракции ила Кп - коэффициент соотношения гидрослюд,с последующим делением К 1 (определяемой почвы) на Км (максимальный коэффициент почвы, принятый за 100 баллов) и умножением на 100. Принципиально новым в предлагаемом авторами способе признаком является соотношение гидрослюдистого компонента во фракции мелкой пыли (0,001-0,005 мм) к гидрослюде илистой фракции (мельче 0,001 мм). Питательные элементы из фракции мелкой пыли извлекаются растениями независимо от свойств почв, а элементы питания фракции ила доступны растениям в зависимости от их агрохимических свойств и гранулометрического состава. Минералогический состав почвенного поглощающего комплекса наиболее стабилен, и поэтому полученные инструментальным методом показатели наиболее объективны. Сущность предлагаемого авторами способа состоит в установлении сравнительного уровня соотношений гидрослюдистого компонента фракции мелкой пыли (0,001-0,005 мм) к гидрослюде илистой фракции (0,001 мм) по отношению к самой плодородной агродерново-карбонатной почве, оцениваемой в 100 баллов. Для определения количественного содержания глинистых минералов во фракциях ила(0,001 мм) и мелкой пыли (0,001-0,005 мм) выделенные образцы предварительно обрабатывали перекисью водорода для удаления гумуса. Для рентгендифрактометрической съемки готовят ориентированные препараты, исключающие сегрегацию частиц 8. Препарат, используемый для съемки, предварительно доводят до воздушно-сухого состояния, сольватируют этиленгликолем и прокаливают при 550 С в течение двух часов. Рентгендифрактограммы фракций ила (мельче 0,001 мм) и мелкой пыли (0,0010,005 мм), взятых из пахотных горизонтов агродерново-карбонатных легкосуглинистых почв, приведены на фиг. 1-5. Количественное содержание глинистых минералов во фракциях ила и мелкой пыли определяют с использованием уравнительных коэффициентов базальных рефлексов 7, 8. Способ оценки агродерново-карбонатных легкосуглинистых почв. Фиг. 1. Рентгендифрактограммы фракций Ап агродерново-карбонатной оглеенной внизу легкосуглинистой почвы на омергелеванных древнеаллювиальных отложениях (разрез 1)- илистой фракции (мельче 0,001 мм),- фракции мелкой пыли (0,001-0,005 мм) а) воздушно-сухого образца, б) сольватированного этиленгликолем, в) прокаленного при 550 С. Фиг. 2. Рентгендифрактограммы фракций Ап агродерново-карбонатной поверхностнооглеенной легкосуглинистой почвы на доломитовом известняке (разрез 2)- илистой фракции (мельче 0,001 мм),- фракции мелкой пыли (0,001-0,005 мм) а) воздушно-сухого образца, б) сольватированного этиленгликолем, в) прокаленного при 550 С. Фиг. 3. Рентгендифрактограммы фракций Ап агродерново-карбонатной легкосуглинистой почвы на карбонатной морене (разрез 3)- илистой фракции (мельче 0,001 мм),- фракции мелкой пыли (0,001-0,005 мм) а) воздушно-сухого образца, б) сольватированного этиленгликолем, в) прокаленного при 550 С. Фиг. 4. Рентгендифрактограммы фракций Ап агродерново-карбонатной легкосуглинистой почвы на меловых отложениях (разрез 4)- илистой фракции (мельче 0,001 мм),- фракции мелкой пыли (0,001-0,005 мм) 3 14037 1 2011.02.28 а) воздушно-сухого образца, б) сольватированного этиленгликолем, в) прокаленного при 550 С. Фиг. 5. Рентгендифрактограммы фракций Ап агродерново-карбонатной легкосуглинистая почвы на мелах (разрез 5)- илистой фракции (мельче 0,001 мм),- фракции мелкой пыли (0,001-0,005 мм) а) воздушно-сухого образца, б) сольватированного этиленгликолем, в) прокаленного при 550 С. В табл. 1 приведены данные количественного содержания глинистых минералов почвенного поглощающего комплекса пахотных горизонтов агродерново-карбонатных почв(фракций ила и мелкой пыли). Преобладающим компонентом среди глинистых минералов является гидрослюда как в илистой фракции, так и в мелкой пыли. В илистой фракции на ее долю приходится 62-82 , в мелкой пыли соответственно 63-81 . Незначительный процент вермикулита и смектита (3-23 ) присутствует в обеих фракциях. Присутствие в минеральной основе почвенного поглощающего комплекса агродерново-карбонатных почв смектита, вермикулита и гидрослюд свидетельствует о том, что эти глинистые минералы способны отдавать и поглощать катионы и анионы почвенного раствора, обменивать на другие катионы. Поглощающий комплекс удерживает катионы и некоторые анионы от вымывания. Каждый глинистый минерал почвенного поглощающего комплекса имеет свои специфические свойства и определенным образом влияет на плодородие почвы. Таблица 1 Минералогический состав почвенного поглощающего комплекса пахотных горизонтов агродерново-карбонатных легкосуглинистых почв Минералогический состав,фракции, мм Агродерново-карбонатная оглеенная внизу легкосуглинистая на омергелеванных древнеаллювиальных отложениях (разрез 1) Агродерново-карбонатная поверхностно-оглеенная легкосуглинистая на доломитовом известняке(разрез 2) Агродерново-карбонатная легкосуглинистая на карбонатной морене (разрез 3) Агродерново-карбонатная легкосуглинистая на меловых отложениях (разрез 4) Агродерново-карбонатная легкосуглинистая на мелах (разрез 5) 0,001 мм вер- гидсмеккао- хломику- ротит линит рит лит слюда 0,001-0,005 мм вер- гидсмеккао- хломику- ротит линит рит лит слюда В минеральной основе почвенного поглощающего комплекса пахотных горизонтов кроме глинистых минералов присутствуют и неглинистые, в основном карбонатные минералы кальцит (рефлексы 3,86 3,04 2,84 2,09), арагонит (рефлексы 4,21 3,39 1,97 1,88 ),доломит (рефлексы 2,28 2,67 2,19 1,80), флюорит (рефлексы 3,16 1,93 1,65 ). Каль 4 14037 1 2011.02.28 ций в тонкодисперсных карбонатных минералах находится в обменной форме 9. Учитывая факт неодинаковой доступности элементов питания растениям из ила и мелкой пыли, используем соотношения содержания гидрослюдистого компонента из мелкой пыли к гидрослюдам в илистой фракции пахотных горизонтов агродерново-карбонатных почв для характеристики в качестве показателя доступности элементов питания растениям (разрезы 1-5). Пример 1 Определение коэффициента К 1 агродерново-карбонатной почвы на омергелеванных отложениях (разрез 1). Содержание гидрослюды во фракции мелкой пыли равно 73 и гидрослюды в илистой фракции равно 62 . Следовательно, 173621,17. Пример 2 Определение коэффициента 2 агродерново-карбонатной почвы на доломитовом известняке (разрез 2). Содержание гидрослюды в мелкой пыли составляет 63 и в илистой фракции - 56 . Следовательно, 263561,12. Пример 3 Определение коэффициента 3 агродерново-карбонатной почвы на карбонатной морене (разрез 3). Содержание гидрослюды в мелкой пыли составляет 81 и в илистой фракции - 79 . Следовательно, 381791,02. Пример 4 Определение коэффициента 4 агродерново-карбонатной почвы на меловых отложениях (разрез 4). Содержание гидрослюды в мелкой пыли составляет 80 и в илистой фракции - 82 . Следовательно, 480820,97. Пример 5 Определение коэффициента 5 агродерново-карбонатной почвы на мелах (разрез 5). Содержание гидрослюды в мелкой пыли составляет 66 и в илистой фракции - 69 . Следовательно, 566690,95. Максимальная величина отношений гидрослюды мелкой пыли к гидрослюде в иле(1,17) характерна для агродерново-карбонатной почвы на омергелеванных отложениях,которая из всех приведенных почв является наиболее плодородной (разрез 1). Это подтверждается и данными полевых учетов урожайности зерновых культур. Учет урожайности проведен в шестикратной повторности (табл. 2), который показал, что максимальная величина урожая приходится на эту почву (70,8 ц к.ед./га). Далее проводится сравнение коэффициентов по отношению к самой максимальной величине (соотношение гидрослюды мелкой пыли к гидрослюде в иле разреза 1), то есть полученные соотношения делят на коэффициент, равный 1,17. Таблица 2 Урожайность зерновых культур на агродерново-карбонатных легкосуглинистых почвах за 2004-2006 гг. (ц к.ед./га) Средняя за 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2004-2006 гг. Почва ц к.ед./га Агродерново-карбонатная оглеенная внизу легкосуглинистая на омергелеванных древнеаллю 70,8 74,5 67,1 70,8 виальных отложениях (разрез 1) Агродерново-карбонатная поверхностно-оглеенная легкосуглинистая на доломитовом известня- 90,0 59,0 60,0 69,7 ке (разрез 2) Агродерново-карбонатная легкосуглинистая на 56,0 58,8 58,0 57,6 карбонатной морене (разрез 3) Агродерново-карбонатная легкосуглинистая на 56,3 69,9 53,8 60,0 меловых отложениях (разрез 4) Агродерново-карбонатная легкосуглинистая на 50,7 59,0 49,0 52,9 5 14037 1 2011.02.28 мелах (разрез 5) Для агродерново-карбонатной почвы на омергелеванных отложениях (разрез 1) сравнительная величина равна 1,00, для агродерново-карбонатной почвы на доломитовом известняке (разрез 2) - 0,95, для агродерново-карбонатной почвы на карбонатной морене(разрез 3) - 0,87, для агродерново-карбонатной почвы на меловых отложениях (разрез 4) 0,82, для агродерново-карбонатной почвы на мелах (разрез 5) - 0,81. Полученные сравнительные величины для каждой почвы умножают на 100 и получают шкалу оценочных баллов для всего ряда агродерново-карбонатных суглинистых почв. Таким образом, предложенным способом определяют оценочные баллы плодородия для всего ряда агродерново-карбонатных легкосуглинистых почв. Разработанный нами способ оценки плодородия почв основан на использовании показателя минералогического состава почвенного поглощающего комплекса и наиболее стабильной его части, в качестве которого выступают характеристики мелкой пыли и ила, входящих во фракцию физической глины. Агродерново-карбонатная оглеенная внизу легкосуглинистая почва на омергелеванных древнеаллювиальных отложениях оценена 100 баллами, агродерново-карбонатная поверхностно-оглеенная легкосуглинистая почва на доломитовом известняке оценена 95 баллами, агродерново-карбонатная легкосуглинистая почва на карбонатной морене оценена 87 баллами, агродерново-карбонатная легкосуглинистая почва на меловых отложениях оценена 82 баллами, агродерново-карбонатная легкосуглинистая почва на мелах оценена 81 баллом. Затем сравнивают полученную шкалу оценочных баллов агродерново-карбонатных почв с разработанной шкалой для этих почв на основании учета урожая зерновых культур и его статистической обработки 10. Результаты сравнения приведены в табл. 3. Данные табл. 3 указывают на некоторое незначительное расхождение в величинах оценочных баллов по предлагаемому способу и общепринятой методике. Таблица 3 Сравнение шкалы оценочных баллов агродерново-карбонатных легкосуглинистых почв и учета урожая Шкала оценочных баллов по общеприПочва по предлагаенятой метомому способу дике Агродерново-карбонатная оглеенная внизу легкосуглинистая на омергелеванных древнеаллювиальных отложениях 100 100(разрез 1) Агродерново-карбонатная поверхностно-оглеенная легко 95 100 суглинистая на доломитовом известняке (разрез 2) Агродерново-карбонатная легкосуглинистая на карбонат 87 80 ной морене (разрез 3) Агродерново-карбонатная легкосуглинистая на меловых 82 80 отложениях (разрез 4) Агродерново-карбонатная легкосуглинистая на мелах 81 70(разрез 5) При этом предпочтение следует отдать оценочным баллам для агродерново-карбонатных легкосуглинистых почв, установленных по стабильным показателям минералогического состава почвенного поглощающего комплекса. Разработанная шкала оценочных баллов по общепринятой методике не может учесть постоянно изменяемых гидрометео 6 14037 1 2011.02.28 рологических факторов, биологических свойств растений, сроков посева зерновых культур и т.д. Предлагаемый способ оценки агродерново-карбонатных легкосуглинистых почв по их минеральной основе почвенного поглощающего комплекса позволяет произвести оценку в баллах плодородия почв, что отвечает критерию новизны. Использованные нами показатели соотношения величин глинистых минералов во фракциях мелкой пыли и фракциях ила агродерново-карбонатных легкосуглинистых почв в научно-технической литературе неизвестны. Предлагаемый способ оценки агродерново-карбонатных легкосуглинистых почв отвечает критерию изобретательского уровня, так как базируется на полученных экспериментальных данных минералогического состава почвенного поглощающего комплекса. Эти показатели оказывают наиболее сильное влияние на эффективное и потенциальное плодородие почв. Использование предлагаемого способа при наличии данных по минералогическому составу почв позволит объективно произвести оценку в баллах агродерново-карбонатных легкосуглинистых почв с учетом их плодородия без существенных затрат. Источники информации 1. Полевое исследование и картографирование почв БССР Метод. указания / Под ред. Н.И.Смеяна, Т.Н.Пучкаревой, Г.А.Ржеутской. - Мн. Ураджай, 1990. - . 220. 2. Смеян Н.И. Классификация, диагностика и систематический список почв Беларуси / Н.И.Смеян, Г.С.Цытрон. - Мн., 2007. - С. 219. 3. Внутрихозяйственная качественная оценка (бонитировка) почв Республики Беларусь по их пригодности для возделывания основных сельскохозяйственных культур Метод. указания / Под ред. Н.И.Смеяна. - Мн. 1998. - С. 25. 4. Скоропанова Л.С. Доступность растениям калия фракций ила и мелкой пыли / Л.С.Скоропанова // Почвоведение и агрохимия сб. науч. тр. Белорус. НИИ почвоведения и агрохимии. - Мн. Ураджай, 1989. -25. - С. 37-46. 5. Кадастровая оценка земель сельскохозяйственных предприятий Метод. указания. Государственный комитет по земельным ресурсам, геодезии и картографии РБ. - Мн.,2001. - С. 116. 6. Почвы сельскохозяйственных земель Республики Беларусь Практ. пособие / Под ред. Г.И.Кузнецова, Н.И.Смеяна. - Мн. Оргстрой, 2001. - С. 432. 7. Способ определения минералогического состава фракций физической глины почв Пат. Республики Беларусь 10926, МПК 701 33/24,01 23/20 / Н.И.Смеян,Г.С.Цытрон, ВСергеенко, В.Д.Лисица, С.В.Шульгина заявитель Институт почвоведения и агрохимии.а 20060588 заявл. 14.06.2006 опубл. 30.08.2008 // Афцыйны бюл. / Нац. цэнтр нтэлектуал. уласнасц. - 2008. -4. - С. 134. 8. Способ подготовки препарата илистой фракции для рентгендифрактометрической съемки, исключающий сегрегацию частиц илистой фракции Пат. Республики Беларусь 10475, МПК 701 1/28,01 33/24 / Н.И.Смеян, ВСергеенко, В.Д.Лисица,С.В.Шульгина заявитель Институт почвоведения и агрохимии.а 20050763 заявл. 26.07.2005 опубл. 30.04.2008 // Афцыйны бюл. / Нац. цэнтр нтэлектуал. уласнасц. 2008. -2. - С. 95-96. 9. Сергеенко В Прямой метод количественного определения глинистых минералов в почвах МатериалыДелегатского съезда ВОП. - Тбилиси, 1981. Т. 1. - С. 121-122. 10. Горбунов Н.И. Высоко дисперсные минералы и методы их изучения / Н.И.Горбунов. - . Изд-во АН СССР, 1963. - С. 302. Фиг. 1. Рентгендифрактограммы фракций Ап агродерново-карбонатной оглеенной внизу легкосуглинистой почвы на омергелеванных древнеаллювиальных отложениях (разрез 1)- илистой фракции (мельче 0,001 мм), - фракции мелкой пыли (0,001-0,005 мм) а) воздушно-сухого образца,б) сольватированного этиленгликолем,в) прокаленного при 550 С. Фиг. 2. Рентгендифрактограммы фракций Ап агродерново-карбонатной поверхностно-оглеенной легкосуглинистой почвы на доломитовом известняке (разрез 2)- илистой фракции (мельче 0,001 мм), - фракции мелкой пыли (0,001-0,005 мм) а) воздушно-сухого образца,б) сольватированного этиленгликолем,в) прокаленного при 550 С. Фиг. 4. Рентгендифрактограммы фракций Ап агродерново-карбонатной легкосуглинистой почвы на меловых отложениях (разрез 4)- илистой фракции (мельче 0,001 мм), - фракции мелкой пыли (0,001-0,005 мм) а) воздушно-сухого образца,б) сольватированного этиленгликолем,в) прокаленного при 550 С Фиг. 3. Рентгендифрактограммы фракций Ап агродерново-карбонатной легкосуглинистой почвы на карбонатной морене (разрез 3)- илистой фракции (мельче 0,001 мм), - фракции мелкой пыли (0,001-0,005 мм) а) воздушно-сухого образца,б) сольватированного этиленгликолем,в) прокаленного при 550 С. Фиг. 5. Рентгендифрактограммы фракций Ап агродерново-карбонатной легкосуглинистой почвы на мелах (разрез 5)- илистой фракции (мельче 0,001 мм), - фракции мелкой пыли (0,001-0,005 мм) а) воздушно-сухого образца,б) сольватированного этиленгликолем,в) прокаленного при 550 С Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 10