Способ определения степени доступности для минерализации органического углерода почвы

(51) ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЗОБ Н ТЕНИ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А тивности последних, а также для оценки антропогенного воздействия на баланс и динамику форм органического углерода в почвах, Целью изобретения является повышение точности способа. Способ включает отбор и подготовку почвенных образцов, инкубацию увлажненного до 40-100 Е от полной влагоемкости образца в закрытой капсулеопри 45-58 С с периодическим определением в процессе его инкубации эмиссии С-СО в атмосферу, определение оставшегося малодоступного углерода после снижения скорости эмиссии до уровня, при котором накопление С - СО в течение суток не превышает по от- О ношению к выделенному С-СО 1-37., определение доступного для минерализации углерода как суммы эмиссий С-СО, определение содержания общего С органического углерода ло сумме доступного и малодоступного для минерализации углерода и оценку степени доступности как отношение доступного углерода к общему органическому углероду почвы. 2 ил. 1 табл.(53) 631.417.1:631.452(088.8) (56) Ргошепй А. 1.а ш 1 пега 11 яаС 1 оп Йе 1 а таг 1 еге ог 8 ап 181 е с 1 апя 1 ея во 1 я са 1 еипогрЕев Йц р 1 агеац йогевгдегое Чге 11 ея (Ве 18 щце) - Вц 11, Аввоя. Ргапв сгцйе во 1", 1971, У 3, с. 39-44.Авторское свидетельство СССР Р 1305599, кл. С 01 И 33/24. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕ СТУПНОСТИ ДЛЯ МИНЕРАЛИЗАЦИИ О ЧЕТКОГО УГЛЕРОДА ПОЧВЫ(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности чвенной биологии, и может быть использовано для оценки гумусно остояния почв, прогноза их н сти в органических удобрени е государ (72) С. НИ ДОР ГАНИк по го с уждаемоях и эфф К Изобрезяйству бретения - повышение особа.1 представлены этапы анаитические зависимости, по и использовании способа; изменение скорости эмист времени инкубации при ии предлагаемого способа ль, 11 - слой почвы 3 слой почвы 0-3 см). л е относится к сельско частности к почвенной ожет быть использован точности сп На фиг. лиза и аналбиологии, идля оценкипрогноза ихких удобренследних, а оч ного состоян лучаемые прна фиг, 2сии С-СОиспольэов(1 - контр5 см; 111 органичесости пои антропонуждаемости в ях и эффектив акже для оценействия на балорганического анс и диного в намику формпочвах. ле в3 150814П р и м е р, Определение органического углерода почвы проводили наобразцах из вегетационного опыта,заложенного на дерново-подзолистой5легкосуглинистой почве в стаканахиз-под бура Некрасова. Растения сорта гороха Рамонский (одно растение на2стакан, 400 шт/м- .) выращивали до фазы образования бобов. Определине углерода осуществляли после 70 дн ми -нерализации корневых остатков при142 С (имитация процессов минераолизации в полевых условиях). В опытемассу растений регулировали путем 15изменения плотности корнеобитаемогослоя соответственно: 1,25; 1,35;1,50; 1,60 г/см.После соответствующей подготовки(измельчение и просеивание через сито 1 мм) навески почвенных образцовмассой 1 г помещают в капсулы объемом 50 мл, увлажняют до 40-100 . отполной влагоемкости и инкубируют вотермостате при 46-50 С, 25Выбор указанных интервалов влажности и температуры определяетсямаксимальной скоростью минерализацииуглерода почвы и являются оптимальными для основных типов почв. При темапературе ниже 45 С скорость снижается примерно в 2 раза, а максимум температуры 58 С ограничивается устойчивостью термофипьных бактерий. Величина влажности 40-100 от полнойвлагоемкости обусловлена оптимизацией пористости аэрации почвы.В процессе инкубации проводилипериодический анализ содержания С-СОв атмосфере и почве, При снижении 4 Оскорости эмиссии до значения, при которой накопление С-СОне превышаетпо отношению к выделенному С-СО 13% (что соответствует примерно20 мг/1 кг навески в 1 сут), газовую 45среду эвакуировали с помощью вакуумного насоса и в течение суток определяли скорость эмиссии по отношениюк выбранному эталону. В качестве эталонной почвы была взята дерново-под 50золистая легкосуглинистая почва,не подверженная антропогенному воздействию в течение 25 лет, скоростьэмиссии С-СО которой составлялай20 мг/кг в сутки, а величина КОД -50(т,е, предлагается образец почвы, который имеет примерно одинаковые значения доступного и малодоступного для минерализации углерода)., За 8 4тем образцы почвы по мере достижения скорости эмиссии, равной скорости эмиссии эталонной почвы, вынимали из термостата и проводили анализ С-СО. После этого в образцах определяли оставшийся минерализованный углерод почвыхимическим методом (по Тюрину),На основании поэтапного раздельного определения минерализованного углерода Е (С-СО) и малодоступного для минерализации углерода С проводили расчет общего содержания органического углерода почвы Л. С-СО+С, Затем определяли величину коэффициента относительной доступности органического углерода (КОД ):Х С-СОаКОД=Ес-со +сТаким образом, предлагаемый способ состоит из проведения четырехэтапов (фиг. 1).1 - определение потенциально доступного для минерализации углеродапочвы, который может быть вовлеченв глобальный круговорот этого элемента;2 - определение малодоступного дляминерализации органического углерода, которое проводят после достижения нормированного содержания трудноминерализуемого углерода, что достйгается за счет различного времениинкубации, при котором скорость эмиссии в образцах была одинаковой по отношению к выбранному эталону (фиг.2);3 - определение баланса углеродав почве как сумму значений первыхдвух этапов определения углерода:7 С-СО 2+С, где .С - С 02 - количество минерализованного углерода (доступного)С- остаточное количество углерода впочве;4 - расчет КОД для оценки его изменения под влиянием абиотических иоптических углеродов,В таблице приведены данные, полученные с помощью известного и предлагаемого способов.Как видно из таблицы, в парующейпочве и почве с растениями за исклю-,чением слоя 5-7 см наблюдается снижение величины эмиссии углерода, определяемой по методу Фромента. Величина КМ (коэффициент минерализации)составляет на контроле 2;7, а в остальных вариантах варьирует от 1,4до 2,2. Полученные результаты по это"5 15081 му способу свидетельствуют о снижении содержания в почве легкоминера 1 лиэуемого углерода, Определение содержания оставшегося после минерализации углерода почвы с помощью предлагае 5 мого способа показало, что в тех вариантах, где наблюдалось снижение ( эмиссии углерода, происходило его накопление. Это свидетельствует о том, что в данных образцах почвы активно протекал процесс гумусонакоп.ления, Так,если для контрольного варианта Сл составляла 8,9 г/кг,то для парующей почвы - 9,1 г/кг. Иэ данных опыта с растениями следует, что процесс накопления трудноминерализуемого углерода вниз по профилю почвенного образца увеличивался с 10,0,/до 13,8 г/кг при одновременном снижении содержания легкоминерализуемого углерода. Раздельное определение углерода позволило установить, что содержание общего углерода почвы для первых трех вариантов практически не 25 изменилось, а в опыте с растениями для слоев 3-5 и 5-7 см наблюдалось его увеличение. Послойное определение углерода поэвог,лло определить изменение баланса углерода в веге- Зо ,тационном сосуде. Из данных следует, что в течение вегетационного периода . содержание углерода в сосуде, определяемое по методу Тюрина, практически не изменилось за исключением парующей почвы, В то же время определение этой величины с помощью предлагаемого способа позволило выявить обратную зависимость. При этом, содержание доступного для минерализа О ции углерода в вариантах с большой массой растений было на уровне контроля, Наибольшие различия по вариантам были получены с помощью значения КОД, Из данных следует, что вы ращивание растений гороха и парование почвы привело к снижению этого показателя (КОД) с 40,3 до 16%. Таким образом, предлагаемый способ позволяет проводить, определение изменения баланса анализируемых фондов углерода и судить о степени их изменения за один вегетационный период.Существенным отличием предлагае-, мого способа от известного является то, что в начале проводят полное удаление углерода, доступного для минерализации, а затем в этом же образце определяют оставшийся углерод поч 48евы и на основании полученных результатов рассчитывают общее содержание органического углерода и степень доступности по КОД.Погрешность определения содержания углерода в гочве известным способом (прототипом) обусловлена неполным окислением органического вещества (бихроматом калия окисляется 85-95% от общего, содержания углерода почв), Поэтому погрешность определения общего содержания углерода составляет 5-15%.В-;предлагаемом способе погрешность равна сумме погрешностей определения содержания доступного и малодоступного углерода с учетом их относительно - го количества и определяется формулой= 6 К + К06 ЯОсТ дОст "Идлрдос М 440 ДОсТ где Ыовщ - относи тельная по грешностьопределения общего содержания углерода в почве;бр,ост - относительная погрешностьопределения доступного углерода почвы;б - относительная погрешностьилллдс,допределения малодоступногоуглерода почвы;Кд с-, - отношение массы достУпного углерода к общей массеуглерода;К 4- отношение массы малодоступного углерода к общей массе углерода.Ввиду того, что КЯос=КОД, а Кдсг+ +К ц 4 =1, относительная погреши сть .с 44 ЛодОК фравна 6, =оаКОД+ 44 ДО-(1-КОД)Содержание доступного углерода предлагаемым способом определяется хроматографическим методом и составляетб т =1-3%.Содержание малодоступ- ного углерода определяется тем же методом, что и по прототипу, и составляет 5-15% Величина КОД для разных типов почв составляет: КОД=0,1- 0,5. Поэтому относительная погрешность определения общего содержания углерода равна:(ори, =(1-3%)(О, 1-0, 5)+ (5-15%) 4а(0,9-0,5)Из формулы видно, что при малом КОД, равном 0,1, относительная погрешность определения общего содержания углерода составляет 4,6-13,8%, а при болыпих КОД, составляющих 0,5, . она лежит в пределах 3-9%, Как вид1508148 кого углерода в почве. В этом случаемероприятия по гумусной мелиорациипочв приобретают планово-управляемыйхарактер. Формула изобретения Содержание доступного, малодоступного и общего органического углерода (г/кг)в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве по показаниям сравниваемых методов41 Известный способ Предлагаемый способ Вариант С-СОКМ, о С-СОд С-СО+Ср, КОДУ 2 у 7 6 э 0 Ою 2 14 ф 9 Оч 9 40 э 9 2 2 4 40,3 13 5 1 0 32 6 14,0+1, 3 0,29+0,01 12,6 +1,8 0,280,02 12,71,3 0,230,02 Контроль Пар, 0-3 смПар, 3-6 см 1,8 3,8 ФО,2 14,3+0,7 25,7 Из-под растений,0-3 см 13,3+0,4 0,30 й 0,01 2,2 4,1+0,2 14,1+0,8 29,1 Из-под растений,3-5 см 2,0 . 5,2+0,2 16,9+0,7 30,8 12,4+0,4 0,25 й 0,01 Из-под растений,5-7 см 1,4 2,8+0,1 16)61,1 16,9 14,8+0,4 0,21 ф 0,01 но из формулы и приведенных цифр, погрешность определения общего содержания углерода по предложенному способу составляет меньшую величину, чем по прототипу, что имеет важное значение при определении дозы вносимых в почву органических удобрений,Положительный эффект от использо - вания способа заключается в возможности дифференцированного определения органического углерода почвы, доступного и малодоступного для ми-, нерализации почвенной микрофлорой, повышении точности определения содержания общего углерода, в установлении коэффициента его относительной доступности и тесной корреляционной связи этого показателя с продуктивностью растений, Это дает возможность экспрессно измерить величины составляющих углеродного Фонда почвы, изменить их баланс за один вегетационный период и агрономически интерпетировать полученные данные.Способ позволяет проводить оценку нуждаемости почв в органическом веществе по отношению к выбранному эталону путем определения С-СОд и КОД прогнозировать развитиЕ,продукцион-ных процессов почвенных ценозов.Предлагаемый способ дает возмож - ность оценивать гумусное состояние почв, эффективность органических удобрений, а также направленно регулировать баланс и динамику оргавичесСпособ определения степени доступности дпя минерализации органическо го углерода почвы,. включающий отбори подготовку почвенных образцов, определение содержания общего органического углерода, инкубацию увлажненного образца в закрытой капсуле при оп ределенной температуре, периодическоеопределение эмиссии углерода С-СО в атмосферу за время инкубации, опреде- .ление доступного углерода как суммыэмиссий С-СО и определение степени 20 доступности по отношению доступногодля минерализации углерода к общемуорганическому углероду почвы, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности способа, ин кубацию проводят при влажности 40100 от полной влагоемкости образцаои температуре 45-58 С до сниженияскорости эмиссии до уровня, при котором накопление С-СО в течение суток 30 не превышает по отношению к выделенному С-СО 1-3 , дополнительно определяют оставшийся малодоступный углерод, а определение содержания общегоорганического углерода оцеиивают посумме доступного и малодоступногодля минерализации углерода..Б едак Заказ 5535 ВНИИПИ Госу 7 Тираж 789 Подписноерственного комитета пь изобретениям и открытиям113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 КНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор Гагарина, 10 1 О 0 э 0 0 ПерВый этап 50 ЕО 70 суй. 3-пйэтап эщ