МІКРОДОБРИВО

Отбор проб почвы для химического анализа

Отбор проб почвы с каждым годом становится все более актуальным, учитывая высокую степень загрязнения грунта от осаждения выбросов работающих промышленных предприятий, накопления радионуклидов, наличия патогенных микроорганизмови и закисления от чрезмерного внесения минеральных удобрений.


Данная статья посвящена вопросам отбора проб почвы. До­полнительная информация по методике отбора проб может быть получена в специализированной лаборатории.

АНАЛІЗ ГРУНТУ. ЯКИМ ЛАБОРАТОРІЯМ МОЖНА ДОВІРИТИСЬ?

Анализ почв при выращивании с.-х. культур осуществляется с целью определения ее плодородия. Под плодородием почвы понимается наличие питательных элементов, необходимых для развития растений. Растения нуждается в различных элементах питания и в различном их количестве для оптимального развития. Питательные элементы содержатся в почве в различных формах, некоторые из которых недоступны растениям. Например, в почвах, содержащих большое количество кальция очень мало доступного для растений фосфора. Это объясняется тем, что фосфор связывается кальцием и становится недоступным для растений. Анализ содержания питательных элементов в почве проводят с целью определения, какой из них может стать лимитирующим фактором для развития растений. Основными элементами, необходимыми для роста растения, являются:

  • Азот (N)
  • Фосфор (P)
  • Калий (К)

Другие элементы, которые можно рассматривать как удобрения, иногда называют вторичными элементами питания, или микроэлементами. Необходимый уровень каждого из элементов питания зависит от возделываемой культуры и места, где она выращивается.

Методы отбора проб и их анализ

В прошлом товаропроизводители, оценив состояние всего поля посредством усреднения нескольких почвенных образцов, случайным образом отобранных со всего поля, вносили удобрения с одной дозой для всего поля. С появлением технологии дифференцированного внесения удобрений, позволяющей менять дозу внесения в процессе движения агрегата по полю, удобрения вносят на те участки поля, где они необходимы. Изменения в технологии внесения удобрений обусловили изменения и в методах отбора почвенных проб. Вместо нахождения средних показателей для всего поля, теперь изучают изменчивость этих показателей в пределах одного поля.

Программа применения удобрений при выращивании с.-х. культур с учетом плодородия отдельных участков поля начинается с оценки содержания питательных элементов в почве. Рекомендации по применению удобрений основываются на ожидаемой отзывчивости растений на элементы питания, находящиеся в почве и вносимые дополнительно с удобрениями. Чем на меньшие участки будет разбито поле, тем более точной будет информация о наличии элементов питания в его почве.

Случайный отбор проб (Random) – это традиционный метод, который работает для однородных полей с небольшими изменениями. Метод отображает средние показатели поля, среднее число всех образцов, взятых со всей площади поля.

Эталонный отбор проб (Benchmark) – рекомендуется для полей с большим количеством изменений на поле (холмы, различные изменения рельефа и т.д.). Эталонный отбор проб уменьшает естественную изменчивость поля, сокращая размеры выбранного поля путем деления его на элементарные участки (5-10  га). Соответственно после проведения анализа должны быть даны рекомендации по внесению удобрений для каждого такого участка.

Эталонный участок должен (может) быть отмечен с помощью глобальной системы расположения (GPS) или другими средствами таким образом, чтобы можно было возвратиться именно на него для отбора проб и внесения удобрений. Отбор образцов в одном и том же самом месте покажет картину ежегодных изменений на поле.
Анализ нескольких отдельных эталонных участков в первый год уменьшит риск получения недостоверных значений с поля, не отвечающих общим его показателям. С другой стороны, эти технологии более дорогостоящие для лабораторного анализа. Данный метод помогает определить участки для эталонного отбора образцов в дальнейшем.
Выбирая эталонные образцы, используйте заметные особенности, такие как цвет почвы и ландшафт, чтобы идентифицировать различные типы почвы. Выберите участок, у которого есть особенности, подобные большей части поля или доминирующему типу почвы.
Наилучшее время для проведения анализа почвы – после уборки урожая. В начале сельскохозяйственного сезона легче выбрать условия для формирования будущего урожая. Существуют и другие способы выбрать потенциальные эталонные участки.
Процесс деление поля на меньшие участки для взятия проб необходим при различных типах почв в пределах одного поля. Этот подход особенно эффективен на холмистом ландшафте.
Каждый участок (с определенной культурой и историей поля) следует выбирать отдельно. Оцените каждый участок по наблюдениям за изменениями в урожайности, росте и развитии посевов, структуре, цвете, степени эрозии и дренаже почвы. Участки полей, где рост и развитие растений значительно отличаются от остальной части поля, отбирайте отдельно.
Избегайте участков со старой соломой, сеном, сильно удобренных, с солевыми пятнами на почве и т.д. Выберите 15-20 мест для отбора проб на одном исследуемом участке.

Традиционные методы отбора проб

Обычно используют два метода отбора проб. В соответствии с первым методом отбирают несколько образцов почвы по всему полю в случайном порядке. Почвенные образцы смешивают и рассматривают как одну пробу.

По второму методу поле разбивают на несколько участков (клеток) Образцы почвы отбирают, идя по клетке зигзагом. Образцы смешивают и получают одну пробу для каждой ячейки. В результате получают количество проб, равное количеству участков. После лабораторного анализа данные по участкам усредняют и получают одно значение для всего поля.

В результате такого отбора проб и расчета по ним дозы внесения удобрений некоторые участки поля получают больше удобрений, чем это необходимо, другие меньше. При таком методе отбора проб лишь 13-15% поля получают необходимое количество питательных элементов. Это приводит к снижению эффективности удобрений и к увеличению загрязнения окружающей среды.

Ряд исследователей рекомендуют вносить удобрения по отдельным участкам (клеткам) и называют такой способ внесения удобрений “дифференцированное внесение”. Такой подход неприемлем для полей с большой неравномерностью распределения питательных элементов в пахотном слое.

Другие исследователи рекомендуют отбирать пробы в соответствии с типом почвы и его изменением по полю. Однако учитывая, что минеральные и органические удобрения вносят неравномерно независимо от типа почвы, качество вспашки также не всегда зависит от типа почвы, следовательно и неравномерность распределения питательных элементов в почве не зависит практически от типа почвы.

Сеточный метод отбора проб

Почвенный покров можно рассматривать как непрерывный слой, покрывающий поле. Необходимо использовать такой способ отбора проб, чтобы получить объективную информацию обо всем слое почвы. Рассмотрим несколько подходов к отбору проб для получения объективной информации о поле.

На первом этапе поле разбивают на клетки (ячейки, блоки). Далее определяют места взятия проб в ячейке. До того как появилась возможность использовать GPS, пробы отбирали в центре ячейки. Обычно такой способ отбора называют “сеточным методом” (рисунок 1).

 

Рис. 1. Сеточный метод отбора проб

В качестве ориентира при нанесении сетки и более точного определения места отбора пробы могут быть использованы растения и измерительные средства (рулетка, линейка и др.). Однако такой подход может привести к тому, что предыдущие операции, такие как внесение удобрений, дренаж, могут существенно повлиять на результат. Особенно это может проявиться в том случае, если на основе сеточного метода оценки на части поля выводы будут делаться для всего поля.

Уменьшить влияние предыдущих операций на результаты почвенного анализа можно посредством смещения мест взятия проб вправо или влево от центра ячейки перпендикулярно к предыдущему проходу агрегата или рядам растений. Полученная таким образом сетка напоминает ромб (рисунок 2).

По мере развития GPS можно определять места взятия проб без привязки к рядкам или замера расстояний. При наличии GPS и соответствующего программного обеспечения рекомендуется использовать систематический нелинейный метод взятия проб. Этот метод представляет собой комбинацию сеточного метода со случайным методом отбора проб.

 

Рис.2. Сеточный метод отбора проб со смещением

Зональный метод отбора проб. Этот метод является самым объективным. Данный метод подразумевает под собой использование снимков NDVI – нормализованный индекс вегетации растений. Основываясь на данных об активности биомассы, индекс применяется при оценке состояния посевов в конкретный момент времени или в динамике. Чем больше значение данного индекса, тем более плотной и здоровой есть растительность.

Полагаясь на снимки, устанавливаются проблемные зоны поля и определяются места проб, которые нужно взять для полноценного и детального обследования. В результате анализа проб, которые были взяты по зональному методу, получаются самые рациональные и экономически обоснованные рекомендации по внесению удобрений.

Если Вы преследуете более глобальные цели, то стоит обратить внимание именно на зональный метод отбора проб или метод отбора проб по сетке. В процессе продолжительной грамотной обработки поля, можно выровнять химический состав обеспеченности грунта питательными элементами по всей площади, а в дальнейшем избавиться от проблемных участков.

Когда проводить отбор?

Образцы с полей для весеннего посева должны быть отобраны после 1 октября. Эти образцы можно отобрать и весной, но тогда время отбора может быть ограничено (из-за погодных условий). Образцы с полей под озимые зерновые культуры рекомендуется отбирать за месяц до посева. После 1 сентября можно отбирать образцы под зерно на фураж, пастбища или сено. Образцы с проблемных полей отбираются в любое время, а с промерзших и затопленных почв их не рекомендуют отбирать из-за трудности в получении репрезентативной (усредненной) пробы.

Где проводить отбор?

Неоднородность (изменчивость) почвы – это главная проблема при отборе среднего образца почвы с поля. Образцы почвы, предоставленные для анализа, должны отображать химический портрет всего поля или части поля. Поэтому, отбирая образцы с поля, где урожай является типично средним, результаты анализов почвы для каждого образца должны отображать картину со средним показателем, характерным для всего поля.

Инструменты и отбор образцов почвы

Образцы почвы отбираются с помощью специального инструмента (пробоотборник, щуп, бур). Использование такого специального инструмента необходимо при отборе проб с глубины более чем 15 см. Возьмите пробу почвы на каждом из 15-20 участков. Для специальных анализов оценки количества азота и серы или анализа образцов, отобранных с проблемных участков, разрешается взять отдельные образцы с больших, нежели 15 см, глубин.
Поместите отобранные образцы в чистые пластиковые ведра или пакеты. Держите образцы, взятые с разных глубин и проблемных участков, отдельно друг от друга. После этого образцы нужно доставить в специальную агрохимическую лабораторию. Некоторые лаборатории предоставляют услуги по отбору проб почвы.

Физические ограничения и подходы к отбору проб

Глубина отбора проб. В большинстве руководств по отбору почвенных проб рекомендуется отбирать пробы на глубине пахотного слоя, т.е. в диапазоне от 15 до 20 см.

При оценке характера распределения минерального азота пробы рекомендуется отбирать на глубине от 60 до 120 см.

Отбор проб для составления карт распределения параметров плодородия с целью использования их для дифференцированного внесения удобрений и других средств химизации осуществляется на различных глубинах. Глубина отбора проб зависит от таких факторов, как влажность почвы, её структура, время года, а также от целей, которые ставятся при этом исследователем (рис. 4.3).

Оптимальное время отбора проб. На результаты почвенного анализа существенно влияют промежуток времени между внесением удобрений и отбором проб, температура почвы, содержание влаги, выращиваемая ранее культура.

 

 

Рис. 3. Рекомендуемая глубина отбора почвенных проб

Согласно, не существует оптимального времени отбора проб, так как сезонные изменения содержания питательных различных элементов меняются по-разному. Однако при проведении многолетних опытов на одном поле пробы рекомендуется отбирать в одно и тоже время.

Рядом исследователей отмечается повышенная концентрация питательных элементов, органического вещества и Н ионов (уменьшение рН) в слое почвы 0-5 см. Распределение фосфора (Р) по глубине при обработке почвы чизелем с диском больше соответствует его распределению в случае без обработки, чем в случае обработки почвы плугом (таблица 1).

 

Таблица 1 — Содержание фосфора в пробах в зависимости глубины отбора проб и способа обработки почвы, мг/кг

Глубина отбора пробы, см Плуг Чизель+дискатор Дискатор Нулевая обработка
0-10

0-15

0-20

0-25

24

24

24

24

52

45

37

31

55

42

34

28

41

31

25

21

 

Отбор проб с учетом типа почв. Для демонстрации того, как меняется почвенный состав в пределах одного поля, разрабатываются геоморфические модели. Почвенные карты существенно зависят от физических свойств почвы, таких как структура, содержание органического вещества. Эти свойства находятся в большой корреляции с материнской породой и топографией конкретного поля. В значительно меньшей степени с материнской породой почвы коррелируют такие важные для роста растений показатели, как содержание в пахотном слое Р, К и рН. Это обусловлено тем, что вспашка, севообороты, внесение минеральных и органических удобрений осуществляются независимо от материнской породы. Исключением является кислотность почвы рН, так как она существенно зависит от наличия извести в почве.

Подготовка образцов

Обработка почвенных образцов после отбора столь же важна, как и сам отбор. Отберите примерно 0,5 кг грунта от имеющейся пробы и отправьте на сушку. Образец высушивают в лаборатории в специальных шкафах при температуре, соответствующей естественной (35-40°С). Лаборатории принимают сырые образцы, которые необходимо поставить на сушку в тот же самый день. В течение нескольких дней образцы могут также храниться в холодильнике или быть заморожены, если это необходимо, а также высушены самостоятельно при естественной температуре.
Свяжитесь со своей лабораторией по вопросу упаковки и получения всех необходимых инструкций, связанных с отбором проб. Заполните специальные бланки (листы заказа) и на коробке, предоставляемой лабораторией, обозначьте каждый образец под своим именем, адресом, индексом, номером поля/пробы и глубиной, с которой был взят образец. Сделайте это на каждом образце, отобранном для анализа.

Упаковка и подготовка к анализу проб грунта

Вне зависимости от будущего вида исследования, каждая объединенная проба подлежит обязательной регистрации и нумерации в журнале. Кроме того, оформляется сопроводительный талон, в котором указывается:

  • дата/время, в которые был выполнен отбор проб почвы;
  • номер пробы, глубина слоя;
  • метеорологическая ситуация в момент отбора;
  • адрес, номер участка и пробной площадии;
  • фамилия лица, осуществляющего забор образцов

При перевозке следует предупредить случаи загрязнения образцов.

  1. Отобранные пробы почвы, подлежащие гельминтологическому исследованию, анализируются немедленно после доставки или термостатируются в лабораторном холодильнике при пониженной температуре 4~5 °С.
  2. Образцы для бактериологических исследований, помещают в специальные сумки-холодильники и сразу направляют для лабораторных анализов или хранят в термостате не более суток, а пробы на кишечные палочки – не более 72 часов.
  3. В исключительных случаях, если между отбором проб и началом исследований почвы проходит период до 30 дней, образцы консервируют, используя формалин или соляную кислоту.
  4. Перед проведением химических анализов и определении влажности термогравиметрическим методом, образцы почвы подсушиваются, для чего необходим сушильный электро шкаф лабораторный – из объединенной пробы отбирают навеску 10~20 г, помещают в стакан и просушивают при температуре 105°С.

После доставки в лабораторию, почвенные пробы равномерно размещают на бумаге, при необходимости дробят, попадающиеся крупные комки. Удаляются визуально наблюдаемые камешки, насекомые, мусор, металлические, пластмассовые и прочие инородные включения.

Лабораторный анализ

Проконсультируйтесь с лабораторией относительно их исследований почвы. Анализ должен включать тесты почвы на нитратный азот, доступный фосфор, доступный калий, серу, кислотность почвы (рН), засоленность и содержание органического вещества (потенциал почвы). Также проводятся анализы на микро- и макроэлементы, такие как бор, молибден, медь, железо, марганец, цинк, кобальт, магний и кальций, механический состав (гранулометрия).

Тип исследования грунта зависит от ожидаемого результата.

То есть каждый анализ проводится с целью выявить определенные составляющие, негативно или позитивно влияющие на здоровье человека.

Механический анализ Этот тип исследования иногда называют гранулометрическим, ведь в его основе лежит подсчет механических частиц (гранул) собранной для анализа почвы и распределение их в группы по диаметру и весу. В результате исследования вы узнаете, сколько глины и песка содержит грунт, а также к какому виду относится почва.

Химический анализ почвы Анализ на содержание различных элементов способен показать, насколько почва богата питательными веществами, позволяет выявить поглотительную способность почвы, наличие тяжелых металлов, уровень кислотности и необходимость использования каких-либо удобрений. Методы могут быть различны — фотометрический, хроматографический, гравиметрический и другие. Химический анализ почвы необходим для изменения целевого назначения участка земли.

«Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы», стандартный перечень работ в рамках химического анализа включает определение: концентрации тяжелых металлов: свинец, кадмий, цинк, медь, никель, мышьяк, ртуть; содержания бензпирена и нефтепродуктов; рН; суммарного показателя загрязнения. На основании химического исследования и сравнения данных с предельно-допустимыми концентрациями (ПДК) по каждому показателю делается вывод о степени химического загрязнения почвы (чистая, допустимая, умеренно опасная, опасная, чрезвычайно опасная).

Агрохимический анализ От предыдущего варианта этот тип исследования отличает лишь его направленность. Он служит для выяснения уровня концентрации различных химических веществ, которые способны повлиять на аграрные посевы, садовые посадки или состояние здоровья сельскохозяйственных животных.

Минералогический анализ С помощью такого анализа вы сможете получить данные о содержании в почве первичных и вторичных минералов, которые составляют большую часть всей массы земли (90–97%). Разделяют илистую, коллоидную и глинистую составляющие грунта, каждую из которых исследуют специальными методами, а в результате получают информацию о происхождении грунта и особенностях процессов выветривания.

Радиологические исследования Наличие и уровень радиоактивных загрязнений почвы определяют с помощью специального прибора — спектрометра. Этот вид анализа почвы особенно актуален, если участок земли находится вблизи АЭС или есть подозрения на близость захоронений радиационных отходов. Исследование проводится с учетом норм радиационной безопасности

Токсикологический анализ Это исследование почвы служит для выявления содержания в почве таких вредных веществ, как мышьяк, свинец, ртуть, нефтепродукты и других. Одним из методов анализа почвы является следующий: пробу земли разбавляют водой, а в полученную жидкость подселяют рачков дафния и водоросли хлорелла, чтобы по их смертности определить уровень токсической опасности.

Микробиологические исследования Этот тип анализа способен показать количество микроорганизмов, населяющих почву, — бактерий, грибов, почвенных водорослей, простейших. Определив их количество на 1 грамм сухой земли, можно сделать вывод о биологической активности грунта и наличии патогенных микроорганизмов, способных вызывать различные заболевания (кишечная палочка, яйца гельминтов, сальмонеллы и др.). Данный тип исследований также регламентируется упомянутым выше

При отборе проб почвы соблюдается техника безопасности

  1. Запрещено заниматься отбором почв в одиночку, как минимум должны работать 2 человека.
  2. Прежде чем начинать заниматься отбором почвы, по правилам требуется узнать, нет ли на этом участке загрязнений в виде радиации.
  3. Если на исследуемом участке присутствует радиация или там содержатся другие токсические, микробиологические, вирусные и прочие вещества, работающие специалисты должны строго соблюдать технику безопасности: работать в респираторах, резиновых сапогах и плотных резиновых перчатках.
  4. Сотрудников, которые собираются выезжать в экспедицию по отбору почв, обеспечивают специальным обмундированием, подходящим для работ в конкретном экологическом и климатическом районе.
  5. Места отбора, за которыми требуется постоянное наблюдение, в любое время года должны быть более-менее безопасны.
  6. Если нужно взять почву из водной среды, соответственно нужно иметь в своем арсенала плавсредство.
  7. Доставка взятых проб осуществляется специальным транспортом, пользоваться общественным в целях безопасности категорически запрещено.
  8. Когда работы окончены, обязательно нужно тщательнейшим образом вымыть руки с мылом и продезинфицировать 0,1-процентным хлорамином или этиловым спиртом.

 

Источники:

 

data-matched-content-ui-type="image_sidebyside" data-matched-content-rows-num="2" data-matched-content-columns-num="1" data-ad-format="autorelaxed">

Метки: