CC BY
29УДК 631.412
Марат Н.К.
магистрант кафедры почвоведения и агрохимии.
НАО «Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина»
(Казахстан, г. Нур-Султан)
Алманова Ж.С.
PhD кафедры почвоведения и агрохимии
НАО «Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина»
(Казахстан, г. Нур-Султан)
ИЗУЧЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВЫ И ЕМКОСТИ КАТИОННОГО ОБМЕНА
МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПОЧВ В СТЕПНОЙ ЗОНЕ СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА
Аннотация: в данной статье рассматривается методика определения электропроводимости почв чернозема обыкновенного в Северном Казахстане. С помощью прибора Veris iscan была определена электропроводность почвы по основным показателям почвы: органическое вещество почвы и емкость катионного обмена.
Ключевые слова: электропроводность почвы, органическое вещество почвы, емкость катионного обмена, прибор Veris iscan.
Точные фермеры теперь могут собирать более подробные информацию о пространственных характеристиках их сельскохозяйственных операций, чем когда-либо прежде. Помимо урожайности, карты границ и атрибутов поля, широкий набор новых электронных, механических и химических датчиков разработаны для измерения и картирования многих почвенных и растительных характеристик. Почвенный EC (иногда называемый ECa) является одним из
самых простых и дешевых измерений почвы доступны для точного земледелия сегодня.
Электропроводность почвы — это измерение, которое объединяет многие свойства, влияющие на урожайность. Это включает содержание воды, гранулометрический состав почвы, ОМ почвы (гумус), глубина до глинистых ЕКО, соленость и обменный кальций (Ca) и магний (Mg).
Измерения электропроводности почвы могут повысить ценность сельского хозяйства операции, если их можно использовать для объяснения доходности вариация. Это возросшее понимание должно затем привести к улучшенным возможностям управления, которые либо повышают урожайности, сократить производственные затраты или точно спрогнозировать выгоды, которые могут быть получены от известкования, орошения, защиты от ветра или других видов улучшения поля.
Методика исследования
Объектом исследования было выбрано ТОО «Северо-Казахстанская сельскохозяйственная опытная станция» в Северо-Казахстанской области, Аккаиынский район, сельский округ Шагалалы, расположенное резко континентальном климате на черноземах обыкновенных на покровных суглинках. Площадь исследуемого объекта 30 га.
Методы исследования:
1) Методика электропроводности почв (ЕС) с использованием VerisIScan для определения почвенных показателей (органическое вещество, гран.состав).
2) Определение органического вещества почвы методом Тюрина в модификации ЦИНАО.
3) Определение гранулометрического состава почв методом.
Исследование проводили при помощи сканера VerisIScan (рис. 1).
Рисунок 1. Сканер Veris iscan.
VerisIScan - это почвенный сканер, который может быть установлен на сельскохозяйственном агрегате.
Монтажный блок состоит из сошника, использующего 2 диска, которые прорезают почву (рис. 2). Электрический ток проходит через 1 из этих дисков. Состав грунта определяет проводимость тока, другими словами: сколько тока проходит от одного диска до другого. Почва, которая содержит, много глины будет проводить ток лучше, песчаная почва же будет проводить ток плохо.
Рисунок 2. Глубина сканирования электропроводимости почвы - 1м.
Сканер, при помощи инфракрасных датчиков, расположенных в средней части сканера, может замерять показатели глубиной до 1м. Ширина прохода техники 18м.
Рисунок 3. Сканирование почвы сканером VerisIScan.
Сканирование почвы на электропроводность (ЕС) осуществляется при помощи дисков, расположенных в передней части сканера. Диски опускаются в почву и измеряют ее на электропроводность. Электропроводность является очень важным параметром, который определяет разность в физических свойствах почвы: её фрикционный состав и влагоемкость.
3.Результаты исследований
С помощью сканера Veris Scan на исследуемом поле были получены цифровые данные и карты с датчиков инфракрасного излучения. Данные были отражены в программе Veris Soil Viewe (рисунок 4).
Рисунок 5 - Карта данных при сканировании поля прибором Veris Scan
Данная карта показывает цифровые значения инфракрасного излучения на почву с учетом гранулометрического состава почв, органического вещества и влажности почвы. Как видно из карты спектр инфракрасного излучения по исследуемому полю меняется в разных пределах от красного цвета до темно-зеленого, что свидетельствует о неравномерности распределения почвенных и химических показателей.
Сканирование почвы на содержание органического вещества (ОМ) была проведена специальным оптическим сенсором, который находится в средней части сканера, за дисками, измеряющими электропроводность.
Оптический сенсор работает в двух режимах: красном и инфракрасном для обеспечения точных показаний. Глубина сенсора, и глубина измерений может регулироваться от 3 до 10см.
Данные сенсора были откалиброваны при помощи в начале исследований, где были проведены работы по отбору почвенных образцов с пяти точек и определению в данных образцах органическое вещество почвы и емкость катионного обмена (ЕКО) в лабораторных условиях.
В верхней части размещена коробка связи. Она собирает все данные и отображает их на экране планшета в кабине трактора по Bluetooth. Далее планшет сохраняет данные вместе с соответствующими координатами GPS.
После сканирования мы получили карту содержания органического вещества (рис.6) в программе Fieldfusion. Эта программа, в которую загружают данные результатов со сканера и, данные с лабораторного анализа (рис. 4). В этой программе эти данные калибруются, и выносится градация, с цветной картой, на которой с точностью указано место данного показателя
Рисунок 6. Карта органического вещества почвы, созданная в программе Fieldfusion с помощью сканера электропроводимости.
Как видно из рисунка 6 содержание органического вещества по полю неравномерно по индексам цифровым данным инфракрасного излучения и колеблется в разных пределах.
Такие же карты были созданы по содержанию емкости катионного обмена.
VSECOM 1 CAL.txt X Swiptipoml» Show «»I лир Base иу»г. Нега сот Saldlte
De^ect At Дйхэт 5в»к;«1 AJ>
Рисунок 7. Карта емкости катионного обмена, созданная в программе Fieldfusion с помощью сканера электропроводимости.
Данная карта (рисунок 7) показывает полученные значения с использованием электропроводности почв по емкости катионного обмена. Из карты видно, что цифровые данные инфракрасного излучения по исследуемому полю варьируют в разных значениях.
После сканирования в лабораторных условиях были определены общепринятыми методиками почвенно-агрохимические и химические показатели образцов, которые были отобраны с исследуемого поля для выявления корреляционной зависимости (таблица 1).
Таблица 1 - Химические показатели почвы
Долгота Широта Гумус Емкость катионного обмена рН № N03 Р205 К20
54.183941 69.571714 4.14 10,89 6.63 0.70 38.45 401.84
54.181936 69.573456 4.47 27,01 6.90 4.60 10.90 485.79
54.182140 69.568259 3.71 9,10 6.97 1.20 31.60 515.30
54.181562 69.563295 4.60 20,86 6.48 1.00 50.80 722.56
54.179965 69.565589 5.01 1,8 6.93 20 153.97 728.22
По полученным откалиброванным данным со сканера и с полученных данных анализа лаборатории были в программе созданы карты органического вещества и емкости катионного обмена.
Рисунок 9 - Карта содержания органического вещества, полученная методом электропроводимости
Из карты видно, что почвы имеют неравномерное распредление органического вещества по всему полю. Метод электропроводности позволил детально проанализировать каждый участок поля и выявить его пестроту по содержанию органического вещества (гумуса).
Рисунок 10 - Карта содержания емкости катионного обмена, полученная методом электропроводимости.
Также была создана карта емкости катионного обмена с использованием метода электропроводности почвы. Из карты видно, что содержание катионов в почве варьирует в разных пределах по полю, что напрямую показывает взаимосвязь инфракрасного излучения датчика с почвенными показателями.
4.Заключение
Была изучена методика электропроводности почв и определены органическое вещество и гранулометрический состав почв с помощью прибора Veris iscan.
Использование данных о почвенной электропроводности дает хорошую альтернативу: оно способно улучшить разрешение (заменив пробы с большей плотностью) и снизить расходы на составление почвенных карт. Карты почвенной электропроводности можно использовать для разграничения зон, требующих разной обработки ввиду очевидных различий в свойствах почвы. Каждую такую зону можно обследовать и обрабатывать отдельно.
Применение Veris iscan позволит максимально близко приблизиться к точному земледелию и рационально использовать почву.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Якушев В. П. Информационное обеспечение точного земледелия / В. П. Якушев, В. В. Якушев. - Санкт-Петербург : Изд-во ПИЯФ РАН, 2007. - 384 с www.agrophys.com
Якушев В. П. На пути к точному земледелию / В.П. Якушев. - Санкт-Петербург : Изд-во ПИЯФ РАН, 2002. - 458 с.
Плодородие почв Северного Казахстана и эффективность удобрений [Текст] / [В.И. Рылушкин, В.Г. Черненок, В.А. Фомин и др.]. - Алма-Ата : Кайнар, 1977. -144 с.;
Утешев А.С. (ред.) Климат Казахстана. Гидрометеоиздат, 1959. — 360 с. Дурасов, Андрей Михайлович. Почвы Казахстана [Текст] / А. М. Дурасов, Т. Т. Тазабеков. - [Алма-Ата] : Кайнар, 1981. - 151 с. : ил. - Библиогр.: с. 148-150 . Почвы Казахстана : Библиографический указатель литературы (1961-1975 гг.) ; [отв. ред. К. Д. Каражанов] .- Алма-Ата : [б. и.], 1991 .- 50 экз. . - не указан (в пер.) Ч. 2 .- 495-927 с. : 40 тг.
Вилесов Е.Н., Науменко А.А., Веселова Л.К., Аубекеров Б.Ж. Физическая география Казахстана. Алматы: Казак университет^ 2009. — 362 с. А. А. Козырева ( 1927 ) , М.Д. Спиридонова ( 1941 ) , У. М. Ахмедсафина ( 1952 ) , Н. М. Владимирова ( 1956 ) , С. М. Шапиро ( 1958 ) , и данные местных гидрогеологов - в . Д. Шалагина , В. Н. Буша . 23
Marat N.K.
master student of the Department of Soil Science and Agrochemistry. NAO «Kazakh Agrotechnical University named after S.Seifullina»
(Kazakhstan, Nur-Sultan)
Almanova Zh.S.
PhD Department of Soil Science and Agrochemistry NAO «Kazakh Agrotechnical University named after S.Seifullina»
(Kazakhstan, Nur-Sultan)
STUDYING THE SOIL ORGANIC MATTER
& CATION EXCHANGE CAPACITY BY ELECTRICAL CONDUCTIVITY METHOD OF SOILS IN THE STEPPE ZONE OF NORTHERN KAZAKHSTAN
Abstract: this article discusses the methodology for determining the electrical conductivity of soils of ordinary chernozem in Northern Kazakhstan. Using the Veris iscan device, the electrical conductivity of the soil was determined by the main soil indicators: soil organic matter and cation exchange capacity.
Keywords: soil electrical conductivity, soil organic matter, cation exchange capacity, Veris iscan instrument.
