Глава 10. Полевые, вегетационные и лизиметрические методы исследования

Глава 10. ПОЛЕВЫЕ, ВЕГЕТАЦИОННЫЕ И ЛИЗИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Полевые опыты с удобрениями

Полевые опыты с удобрениями проводятся для изучения влияния удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур, качество растениеводческой продукции, а также плодородие почвы. Данные полевых опытов с удобрениями используются для обоснования государственной политики по развитию туковой промышленности, организации снабжения удобрениями сельского хозяйства, разработки рекомендаций по применению удобрений и повышению плодородия почвы.

Полевые опыты классифицируются в зависимости от места и продолжительности постановки, цели, размера делянок, количества изучаемых факторов, охвата объектов. По месту проведения и цели полевые опыты подразделяются на стационарные и производственные.

Стационарный опыт с удобрениями – это полевой опыт с систематическим внесением удобрений на одном участке, в севообороте, в звене севооборота или при бессменной культуре. Такие опыты проводятся в основном на специально выделенных участках, опытных полях научно-исследовательских институтов и вузов или на опытных участках в хозяйствах. Особенно большое значение в научном и практическом плане имеют длительные стационарные опыты, которые проводятся более одной ротации севооборота.

Производственные полевые опыты с удобрениями проводятся в хозяйствах для проверки рекомендаций и экономической оценки действия удобрений на урожайность и качество сельскохозяйственных культур. В краткосрочных опытах с удобрениями изучается действие удобрений не менее трех лет в аналогичных почвенных условиях.

В зависимости от количества изучаемых факторов различают однофакторные (простые) и многофакторные опыты. Однофакторными называют опыты, в которых изучается один простой количественный фактор в нескольких градациях (дозы удобрений), а также опыты, где сравниваются различные приемы (например, разбросной и ленточный способы внесения удобрений).

Опыты, в которых изучается действие и устанавливается характер и степень взаимодействия двух и более факторов, называются многофакторными. Например, изучается отзыв чивость сельскохозяйственных культур разных сортов на возрастающие дозы удобрений.

Мелкоделяночный полевой опыт с удобрениями проводится на делянках площадью от 1 до 10 м². В мелкоделяночных опытах исследуются главным образом динамика почвенных процессов, превращение удобрений в почве или реакция растений на используемые приемы. В таких опытах при невозможности выдержать нормальную полевую агротехнику урожайность показывают на площадь учетной делянки и не переводят в центнеры на 1 га.

Особое место занимают микрополевые, или, как их еще называют, вегетационно-полевые опыты. Они проводятся в полевых условиях в сосудах (ящиках) без дна или на микроделянках площадью до 1 м². Сосуды или ящики без дна зарывают на специальной площадке в условиях, близких к полевым (температура, густота посевов и т.д.). Часто такие опыты проводят со стабильными и радиоактивными изотопами.

Массовые полевые опыты с удобрениями проводят по единой тематике и одинаковым схемам одновременно во многих местах. Они широко практикуются в системе агрохимслужбы.

Географическая сеть опытов – это полевые опыты с удобрениями, проводимые в различных географических зонах по согласованной программе.

Основными методическими требованиями закладки и проведения полевого опыта являются типичность, сравнимость и соблюдение принципа единственного различия, достоверность, тщательное документальное оформление.

Типичность опыта означает, что условия проведения полевого опыта должны соответствовать почвенно-климатическим, агротехническим и организационно-хозяйственным условиям, в которых будут использоваться результаты опыта. То есть, опыты должны проводиться на самых распространенных почвах, с типичными агрохимическими показателями, районированными и перспективными сортами сельскохозяйственных культур и т.д.

Сравнение результатов различных вариантов полевого опыта возможно при соблюдении принципа единственного различия, иначе говоря, при тождестве всех условий, кроме изучаемого.

Например, в полевом опыте, где изучаются формы азотных удобрений, все варианты должны различаться только формами азотных удобрений, а остальные условия (дозы удобрений, обработка почвы, предшественник, сорт, посев, уход) быть одинаковыми.

Результаты полевого опыта должны быть достоверными. Принято различать достоверность полевого опыта по существу, или агрономическую и математическую. Об агрономической достоверности можно говорить в том случае, если схема и методика проведения опыта соответствуют целям его проведения, когда правильно выбраны объекты и условия эксперимента, отсутствуют нарушения техники и его проведения. Если полевой опыт методически и технически проведен без нарушений, результаты его обрабатываются математически, чтобы определить величину случайной ошибки и степень достоверности (существенности) результатов опыта. Под существенностью результатов понимают статистическую доказанность полученной в опыте разницы урожайности по сравниваемым вариантам.

Математическая обработка результатов опыта – обязательный и очень важный элемент методики проведения опыта.

Полевой опыт должен полно, точно и объективно документироваться. Основным документом является журнал полевого опыта, в котором по установленной форме фиксируют данные по схеме опыта и программе работ, характеристике опытного участка, агротехнике возделывания изучаемых культур, все наблюдения, учеты и измерения при проведении полевого опыта.

Для проведения полевого опыта подбирают выравненный участок с типичной для данного района (хозяйства) однородной по генетическим характеристикам и свойствам почвой, с хорошо известной историей. Опытный участок должен быть горизонтальным или с односторонним равномерным уклоном до 0,025° (2,5 м на 100 м длины). Почва опытного участка должна быть однородной по агрохимическим свойствам: содержание подвижных форм фосфора и калия должно находиться в пределах двух смежных групп, кислотность почвы –в пределах одной группы.

Во избежание случайных ошибок опытный участок располагают не ближе чем в 100 м от жилых домов, животноводческих построек и водоемов, 50 м – от оврагов, леса и лесозащитных полос, 25 м – от отдельных деревьев и т.д.

Подготовка участка для постановки стационарного опыта обычно включает выравнивание плодородия участка уравнительными посевами, в отдельных случаях проводится изучение пестроты почвенного плодородия путем рекогносцировочных (разведочных) посевов. Уравнительные посевы проводят без внесения удобрений или их (чаще всего азотные) равномерно вносят в умеренных дозах. Для уравнительных посевов чаще всего используют яровые зерновые культуры (ячмень, овес, пшеницу). При уравнительных посевах более плодородные части участка дают большие урожаи, и почва на них сильнее истощается, чем на менее плодородных. Кроме выравнивания плодородия почвы с помощью уравнительных посевов можно создать общий фон для будущего опыта (предшественник, обработка почвы и т.д.).

Для выявления пестроты почвенного плодородия может проводиться дробный учет урожая рекогносцировочного посева (разбитого на отдельные площадки). Но так как рекогносцировочные посевы с дробным учетом урожая сопряжены со значительными материальными затратами, их используют лишь в исключительных случаях: если неизвестна история участка или при постановке опытов на участках, где уже проводились опыты, после "затухания" последствий изучавшихся в них приемов.

После выбора темы исследований разрабатывают программу исследований, которая включает схему опыта, условия и методику его проведения. В схеме должен быть контроль, с которым сравнивают исследуемые варианты опыта.

В опытах с удобрениями в качестве контрольного обычно используется вариант без удобрений. Если изучаются новые формы удобрений, контролем может быть вариант с изученной формой удобрения. В опытах по изучению способов внесения контрольным бывает вариант с обычным способом заделки удобрений.

Изучение трех видов удобрений проводят по восьмерной схеме: 1) без удобрения (контроль); 2) N; 3) Р; 4) К; 5) NP; 6) NK; 7) РК; 8) NPK. Чтобы упростить опыт, приведенную схему часто сокращают до пяти вариантов: 1) О; 2) NP; 3) NK; 4) РК; 5) NPK.

Опыты с формами удобрений требуют особой точности и должны проводиться на строго однородном участке при оптимальном фоне, так как различия в действии форм одного вида удобрений обычно невелики. При изучении форм удобрений контрольными могут быть вариант без удобрений или фон, а при изучении новых форм удобрений также фон + стандартное удобрение. Например, изучение форм азотных удобрений можно проводить по такой схеме: 1) без удобрения; 2) РК – фон; 3) РК + мочевина; 4) РК + мочевина медленнодействующая; 5) РК + КАС.

При изучении доз и соотношений минеральных удобрений, вносимых под разные культуры, необходимо, чтобы разрыв между дозами был достаточно велик, а прибавки в разных вариантах различались на величину большую, чем ошибка опыта. В таких опытах достаточно четырех-пяти доз удобрений. Например, опыт с возрастающими дозами азотных удобрений можно провести по схеме: 1) О; 2) РК (фон); 3) РК+ N₁, первая доза; 4) РК + N₂, вторая доза; 5) РК + N₃, третья доза; 6) РК + N₄, четвертая доза.

При изучении способов внесения удобрений используются два контрольных варианта: без удобрения и с удобрением, внесенным стандартным способом. Эффективность ленточного внесения возрастающих доз минеральных удобрений под зерновые и картофель можно исследовать по такой схеме: 1) контроль (без удобрений); 2) NPK, 0,5 дозы вразброс; 3) NPK, 0,5 дозы лентами; 4) NPK, одна доза вразброс; 5) NPK, одна доза лентами; 6) NPK, две дозы вразброс; 7) NPK, две дозы лентами.

В многофакторных опытах одновременно изучаются несколько видов удобрений в различных дозах, сорта, способы обработки почвы, средства защиты растений и т.д. Поэтому число вариантов в таких опытах значительно больше.

После того как участок выбран, известна его конфигурация и определено расположение опыта на участке, вычерчивают план. На плане показывают расположение делянок и вариантов схемы, размеры опытной делянки; нумеруют делянки слева направо, план ориентируют по сторанам света. Разбивка опытного участка делается строго по плану. Эту работу выполняют два человека. Для работы на местности необходимы экер, гониометр или теодолит для построения прямых углов; вешки высотой 2 – 2,5 м для провешивания прямых линий; деревянные колышки 35 – 40 см (по 4 колышка на каждую делянку или как минимум на 10 – 15 больше удвоенного числа делянок); реперы и большие колья для фиксирования границ участка и привязки опыта; мерная лента, шнур, топор и молоток для забивки кольев.

Разбивку опытного участка начинают с выделения общего контура опыта. На одной из длинных сторон отмечают вешками прямую линию A₁D₁ (рис. 10.1), натягивая шнур. Затем, отступив от границы поля не менее 5 – 10 м, мерной лентой или рулеткой отмеряют расстояние до точек А и D и ставят колышки. Из этих точек угломерными приборами с помощью двух вешек отбивают прямые углы относительно линии А₁D₁. При правильной отбивке углов расстояние AD = ВС и АВ = CD. Допустимое отклонение – 10 см на 100 м, если оно не соблюдено, работу повторяют.

Рис. 10.1. Схематический план опытного участка.

 

 

Рис. 10.2. Опытная и учетная площадь делянки и защитные полосы.

ABCD и DCEF – опытные делянки (по 120 м²), abed и d'e'ef — учетные делянки (по 75 м²).

 

Нанеся основной контур участка, делают разбивку повторений и отдельных делянок, дорожек и защитных полос. Колышки на границах делянок нужно вбивать возле отметок все время с одной стороны шнура.

10.3. Методы размещения пяти вариантов на делянках четырех повторений опыта:

а – систематический; б – рендомизированный.

Размеры опытной делянки в опытах с культурами сплошного сева обычно 50 – 120 м², со льном – 25 –50 м², с пропашными культурами – 100 – 150 м². Наиболее удобна прямоугольная форма делянки с отношением ширины к длине 1:5 – 10. При меньших размерах делянок (10 – 20 м²) удобнее квадратная форма. Повторность вариантов в опытах лучше трех-четырехкратная, в мелкоделяночных – шестикратная.

Площадь опытной делянки включает учетную делянку и защитные полосы (рис. 10.2). В опытах с зерновыми культурами, льном, однолетними и многолетними травами ширина защитных полос не менее 0,5 – 1 м, с пропашными и овощными культурами, в зависимости от ширины междурядий, – от 0,7 до 2,0 м, сдвоенная защитная полоса между опытными делянками – соответственно 1 – 2 и 1,4 – 4 м.

Повторности располагают последовательно в один, два или несколько ярусов. Расположение делянок (вариантов) внутри каждого повторения может быть систематическим и случайным (рендомизированным) (рис. 10.3). В первом случае варианты внутри повторений размещают в установленном экспериментатором порядке, во втором – по таблицам случайных чисел или по жребию.

Так как рабочие колышки при обработке почвы убирают, а без фиксации границ невозможно восстановить делянки, по окончании разбивки опытного участка его необходимо надежно закрепить. Для этого две основные линии AD и ВС (можно и все четыре) продолжают за пределы обрабатываемой площади, чтобы не мешать проведению работ на опытном участке.

На пересечении линий (точки А₁, В₁, С₁, D₁ – рис. 10.1) устанавливают реперы – трубы, бетонные или железобетонные столбы и т.д. Расстояние от реперов до угловых кольев крайних делянок тщательно измеряют и заносят в журнал. Места установки реперов отмечают на плане.

Количество удобрений для каждой делянки (X, кг – физическая масса тука) рассчитывают по формуле:

где А – доза элемента питания, кг/га д. в.; В – содержание элемента питания в удобрениях, %; С – площадь делянки, м²; 10000 – площадь 1 га, м².

Перед взвешиванием удобрения тщательно перемешивают. Взвешивают удобрения в лаборатории (сарае) либо в поле перед внесением. Погрешность взвешивания – не более 0,001 % (навески до 1 кг взвешивают с точностью до 1 г).

Рассевают удобрения в тихую погоду, перед рассевом каждую делянку обтягивают шнуром. Вносят удобрения вручную или туковыми и комбинированными сеялками, которые устанавливают на норму высева. Рассеянные удобрения в тот же день заделывают в почву.

Уход за растениями проводят согласно агроправилам, как и на обычных посевах, но все работы выполняются одновременно на всех повторениях и более тщательно. К специальным работам по уходу относится разбивка и чистка дорожек, отбивка защитных полос, расстановка этикеток с обозначением опыта и вариантов.

В опытах с зерновыми культурами, льном, однолетними травами через 5 – 6 дней после массового появления всходов выделяют учетную площадь делянок. Для этого по шнуру, натянутому по границе между учетной площадью и защитной полосой делянок, пробивают полосы шириной 15 – 20 см (за счет защитных полос). В опытах с остальными культурами учетные площади делянок выделяют за 2 – 3 дня до уборки.

Наблюдения за растениями проводят по программе опыта. Как правило, отмечают наступление фаз развития по вариантам, регистрируются метеорологические условия, агрохимические и агрофизические свойства почвы, появление болезней и вредителей, учитывают прирост зеленой массы и накопление сухого вещества, рассчитывают запасы продуктивной влаги, дают оценку устойчивости растений к полеганию. В сроки, установленные программой, берут образцы почвы и растений. Обязательно берут образцы до опыта и внесения удобрений и в конце опыта при учете урожая, а если это предусматривается программой, и по фазам развития растений.

Образцы растений культур сплошного сева отбирают с четырех квадратных площадок 0,25 м², расположенных не менее чем в двух несмежных повторениях. Образцы картофеля, средних и поздних сортов капусты, кукурузы, подсолнечника составляют из 10, сахарной свеклы – из 20 растений, отбирая их по диагонали делянки.

Смешанный почвенный образец с делянки до 20 м² составляют не менее чем из 5 проб, при площади от 20 до 100 м² – из 10 – 15 проб, при более чем 100 м² – не менее чем из 20 проб, равномерно отбирая их со всей площади делянки.

Перед учетом урожая все делянки внимательно осматривают, делают в случае необходимости выключки – исключают участки с вымокшими растениями, после потравы скотом, поврежденные из-за допущенных ошибок и т.д. В опытах с зерновыми культурами, льном, однолетними и многолетними травами, сахарной свеклой, столовыми корнеплодами, луком выключки делают при выпадении растений в рядках на отрезке 50 см и более, в опытах с картофелем, кукурузой, капустой, томатами – в случае выпадения подряд трех и более растений. В выключки также входят соседние с выпавшими растения: в опытах с пропашными культурами – по одному растению, с культурами сплошного посева – на полосе шириной 25 – 30 см. Выключки для удобства делают прямоугольной или квадратной формы. Если выключки составляют более 50 % учетной площади, учетная делянка бракуется.

Наиболее распространенным и точным является сплошной (прямой) способ учета урожая. В этом случае урожай учитывают со всей учетной площади делянки. Уборку зерновых и зернобобовых культур обычно проводят комбайном. Чтобы зерно с разных делянок не смешивалось, после уборки каждой делянки комбайн останавливают и после 3 – 4 мин его работы на холостом ходу собирают зерно и взвешивают мешки, в которые кладут этикетки. Для определения влажности, засоренности и качества зерна в стеклянную посуду или полиэтиленовый мешок отбирают средний образец зерна – 1,5 – 2 кг, а в мешки из ткани – 0,3 – 5 кг соломы. Урожай приводят к стандарту: для зерновых культур влажность 14 %, чистота 100 %; влажность льносоломы 19, семян льна 12, сена трав – 16 %. Для клубней и корнеплодов, убранных в дождливую погоду, вводятся поправки на загрязненность.

Учет урожая иногда проводится косвенным методом – по пробному снопу. Чаще этот метод используется для прядильных культур (льна и конопли), хотя его можно применять для зерновых и зернобобовых культур и трав. При учете урожая по пробному снопу с каждой делянки отбирается не менее двух пробных снопов, на которые должно приходиться 1 – 2 % урожая: снопы зерновых и зернобобовых культур и трав обычно весят 4 – 5 кг, льна до 15 кг. Пробные снопы составляют из растений, взятых в 15 – 20 точках, равномерно расположенных на учетной площади.

Весь урожай с учетной площади делянки взвешивают (включая пробные снопы) и затем отдельно взвешивают с точностью до 5 г каждый пробный сноп. Делением урожая всей делянки на массу пробного снопа находят коэффициент пересчета урожая с каждого пробного снопа на учетную площадь делянки. Весь урожай с делянки в дальнейшем обезличивают, сдают, а пробные снопы высушивают, взвешивают и хранят. Преимущества учета урожая по пробному снопу заключаются в возможности в небольших помещениях учитывать урожаи большого числа делянок, а также в меньших затратах на перевозку учитываемой продукции.

Затем в отобранных почвенных и растительных пробах проводятся запланированные программой исследования анализы (определение в растительных образцах содержания N, Р, К, белка, крахмала и других показателей качества урожая, в почве – рН, содержание подвижных форм фосфора и калия и т.д.).

По содержанию в основной и побочной продукции элементов питания можно рассчитать хозяйственный вынос каждого элемента питания по формуле:

где В – вынос элемента питания, кг/га; У_о и У_п – урожай основной и побочной продукции при стандартной влажности, ц/га; С_о и С_п – содержание элемента в основной и побочной продукции (в абсолютно сухой массе); W_o и W_п – стандартная влажность основной и побочной продукции.

Все данные опыта обрабатываются статистически, чтобы установить достоверность различий между средними результатами по вариантам опыта. По каждому опыту пишут научный отчет.

В хозяйственных условиях

Производственные опыты с удобрениями представляют собой завершающий этап эксперимента, который окончательно решает судьбу того или иного приема, новой формы удобрений. Для проведения производственных опытов с удобрениями подбирают типичные для региона хозяйства по разновидности почв, их агрохимическим свойствам, специализации и технологии возделывания сельскохозяйственных культур.

Схемы производственных опытов с удобрениями включают два-три варианта, они должны иметь трех-четырехкратную повторность.

В производственных опытах с зерновыми культурами, кукурузой, травами площадь делянки – 1 – 2 га, в опытах с картофелем, сахарной и кормовой свеклой, льном-долгунцом – 0,2 – 0,5 га, овощными культурами – 0,05 – 0,2 га.

Делянки производственных опытов обычно располагают по всей длине или ширине поля. Ширина делянки должна быть кратной ширине захвата туковых сеялок (не менее двух проходов для выделения защитных полос) и ширине захвата комбайна и других уборочных машин. Для зерновых культур это 8 – 16 м, пропашных 5 – 10 м.

Методика и техника проведения производственных опытов те же, что и полевых опытов с удобрениями. Программа производственного опыта включает обязательный минимум сопутствующих наблюдений и учетов, математическую обработку данных об урожае, агрономическую и экономическую оценку эффективности удобрений.

Для определения эффективности удобрений в условиях производства в качестве контроля оставляют три-четыре неудобренные полосы. Почва контрольных полос должна быть типичной для поля. Для культур сплошного сева оставляют контрольные полосы не более 0,25 га, пропашных – 0,1 га при ширине полос соответственно 8 – 16 и 5 – 10 м. Боковые стороны учетной площади провешиваются, а границы надежно фиксируются. Все приемы ухода за растениями на контрольных полосах и удобренном участке должны быть одинаковыми. В течение вегетации проводят наблюдения за ростом и развитием растений.

Перед уборкой восстанавливают границы контрольных полос и по обе стороны от них выделяют аналогичные полосы на удобренных посевах.

Урожай на контрольных и удобренных полосах учитывается в один день сплошным методом, а иногда, для льна и зерновых, способом пробного снопа. Урожайность переводят в центнеры с гектара и приводят к стандарту, для чего отбирают растительные пробы. Сопоставляя урожайность, стоимость продукции и затраты на удобренных и неудобренных полосах, рассчитывают агрономическую и экономическую эффективность.

Вегетационные опыты

Лизиметрический метод

В лизиметрических опытах с удобрениями используются лизиметрические установки для изучения питательного режима почвы и передвижения минеральных и органических веществ по профилю почвы и баланса питательных элементов. Для исследований почву в лизиметры или насыпают с сохранением естественной последовательности генетических горизонтов или лизиметры заполняют, вдавливая их в почву и сохраняя естественное строение почвенных слоев. Лизиметры могут быть металлическими, бетонными или кирпичными, а также из пластмассовой пленки.

Устанавливают лизиметры обычно вблизи лабораторий, чтобы своевременно доставлять лизиметрические воды для анализа. Их вкапывают в грунт или заполняют грунтом так, чтобы уровень почвы в лизиметрах совпадал с поверхностью прилегающего участка. Плотность почвы в насыпных лизиметрах должна соответствовать естественной. Для многолетних исследований используются лизиметры площадью от 1 до 4 м² и глубиной, как правило, 1 м.

Размещают лизиметры рядами, через каждые два ряда делают подземный коридор, в который выходят трубки каждого лизиметра со сменными приемниками, куда собираются фильтрующиеся воды. Для стока просачивающихся вод дно лизиметра имеет уклон в сторону отверстия с трубкой, ведущей в приемник. Чтобы улучшить сток, на дне каждого лизиметра укладывают дренирующий слой из гравия, песка, щебня и т.п. Для защиты растений от животных и птиц над лизиметрами устанавливают сетки.

Современные лизиметрические бетонные устройства имеют автоматическую измерительную систему для учета в динамике количества просачивающихся вод, а в выводных трубках монтируются специальные устройства, препятствующие заплыванию дренажного слоя. По количеству просочившейся воды и ее химическому составу можно определить возможные потери питательных элементов из разных горизонтов почвы.

В последнее время широкое распространение получили лизиметрические воронки, которые позволяют проводить исследования с почвой естественного сложения, максимально приближенные к естественным. Изготавливаются они из железа, винипласта, плексигласа и других материалов. Для установки лизиметрических воронок роют траншею глубиной на 50 см больше, чем высота воронки, в одной стенке траншеи делают ниши и острым краем врезают в потолок ниши воронки. Расстояние между воронками – 30 – 100 см. Воронки трубками соединяются с приемниками, помещенными на дне траншеи. Траншею накрывают досками, затем изолирующим материалом и засыпают землей. Чтобы спускаться к приемникам, делают люк с крышкой и лестницей.

Е. И. Шилова предложила упрощенную конструкцию лизиметрических воронок-щитков, позволяющих отсасывать из приемников собранную воду через трубки. Благодаря удобству эта конструкция лизиметров получила широкое распространение.

Уровень потерь питательных элементов зависит от степени насыщенности ими почвы, ее гранулометрического состава, количества выпавших осадков, доз удобрений. Большие потери питательных элементов происходят из парующей почвы, чем из почвы, занятой сельскохозяйственными культурами. На разных почвах потери нитратов варьируют от 3 до 160 кг/га, особенно они велики на легких почвах при внесении азотных удобрений в дозах, значительно превышающих потребность в них сельскохозяйственных культур. На суглинистых почвах потери азота при умеренных дозах невелики – 5 – 10 кг/га. Потери фосфора незначительны на всех почвах и обычно не превышают 0,5 – 1,2 кг/га. Вымывание калия из суглинистых и глинистых почв невелико даже при внесении высоких доз удобрений, тогда как на легких почвах оно существенно.

По мнолетним данным лизиметрических исследований проведенных РУП «Институт почвоведения и агрохимии» НАН Беларуси из дерново-подзолистых супесчаных почв Беларуси выщелачивается в среднем азота 16 кг/га, Р₂О₅ – 0,2, К₂О – 11, СаО – 64 кг/га, из дерново-подзолистых супесчаных почв, развивающихся на связных породах – N – 18, Р₂О₅ – 0,1, К₂О – 20, СаО – 65 кг/га, из дерново-подзолистых песчаных почв, развивающихся на песках – N – 39, Р₂О₅ – 0,1, К₂О – 33, СаО – 78 кг/га в год.

Таким образом, лизиметрический метод дает возможность изучать передвижение питательных элементов по профилю почвы, их баланс, не косвенно, а прямо определять потери питательных элементов из почвы.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Для чего проводятся полевые опыты с удобрениями и как они подразделяются?

2. Какие размеры и формы делянок используются в полевом опыте?

3. Какие вы знаете способы размещения вариантов опыта в повторениях?

4. Как рассчитываются дозы удобрений на делянку?

5. Каковы особенности ухода и наблюдений за посевами на опытных участках?

6. Для чего и как проводятся производственные опыты с удобрениями?

7. Каковы способы учета урожая в полевых опытах? Как рассчитывается вынос питательных элементов с урожаями?

8. Какие задачи решаются с помощью вегетационного метода?

9. Какова техника проведения вегетационных опытов с почвенной, песчаной и водной культурами?

10.Для чего используется лизиметрический метод исследования? Какие конструкции лизиметров вы знаете?

И удобрений

Наряду с биологическими методами исследования агрохимия широко использует лабораторные методы анализа растений, почв и удобрений. Эти методы делятся на химические, физические, физико-химические и др. Агрохимические лаборатории проводят массовые исследования качества кормов и растений. В кормах определяют содержание сырого протеина, жира, клетчатки, золы, кальция, фосфора, безазотистых экстрактивных веществ и др. Данные анализа кормов используются для организации рационального кормления сельскохозяйственных животных.

В полевых опытах с удобрениями в течение вегетационного периода отбирают образцы растений для изучения поступления питательных элементов по фазам роста и развития растений, для диагностики минерального питания растений, по данным которой при необходимости рассчитываются дозы удобрений для подкормки. Кроме того, в урожае определяют содержание белка, клетчатки, клейковины, аминокислот, крахмала (в клубнях картофеля), жира (в семенах масличных культур), сахаров и витаминов (в плодах и овощах) и др.

Агрохимические лаборатории проводят массовые анализы почв на содержание гумуса, подвижных форм фосфора и калия, магния, микроэлементов, определение кислотности и других показателей, которые используются для составления агрохимических карт и паспортов полей.

На все виды минеральных удобрений, выпускаемых химической промышленностью, утверждены стандарты (ГОСТ) или технические условия (ТУ). Если покупатель обнаружит, что удобрения не отвечают ГОСТ или ТУ (по содержанию питательных элементов и т.д.), он может предъявить заводам-поставщикам рекламации (претензии) с целью возмещения убытков. Функции арбитража в таких случаях выполняют областные проектно-изыскательские станции химизации.

В сельском хозяйстве огромное значение имеют местные удобрения (навоз, компост и др.), рациональное и эффективное использование которых предполагает организацию анализа их качества, определение содержания в них основных питательных элементов. В органических удобрениях определяют содержание влаги или сухого остатка, зольность, общего и аммиачного азота, фосфора, калия и другие показатели качества.

В агрохимии широко используется качественный и количественный анализ. Качественный анализ может быть выполнен "мокрым" и "сухим" способами. В первом случае исследуемое вещество предварительно растворяют в воде, если в воде оно нерастворимо – в другом растворителе (кислоте и т.д.), а чтобы обнаружить элементы или ионы, применяют растворы соответствующих реактивов. При этом используют реакции, сопровождающиеся внешними изменениями раствора (выпадением осадка, изменением окраски, выделением газа). Например, пожелтение раствора при добавлении к нему 5%-ного раствора AgNО₃ указывает на то, что в растворе присутствует анион Н₂РО₄^-.

Примером "сухого" способа могут быть реакции окрашивания пламени некоторыми элементами (натрий – в желтый, калий – в фиолетовый и т.д.), а также разложение соединений при нагревании (с выделением газов, появлением специфического запаха).

Качественный анализ широко используется при распознавании минеральных удобрений, когда отсутствует документация на них, для проверки полноты тех или иных результатов количественного анализа (например, при отмывании осадков или отгоне аммиака).

Количественный анализ используется для определения количества отдельных элементов или их соединений (как органических, так и неорганических) в исследуемых веществах. Химические методы количественного анализа подразделяются на гравиметрический (весовой), объемный и газовый.

В гравиметрическом анализе количество определяемого компонента, соединения или элемента устанавливают точным взвешиванием. Масса определяемого компонента может быть определена непосредственно его взвешиванием после удаления всех других веществ из анализируемого материала, рассчитана по массе остатка после удаления определяемого компонента из анализируемого материала или по массе остатка известного химического состава, образующегося при осаждении определяемого соединения (элемента или иона) из испытуемого раствора в результате химического взаимодействия. Так, количество золы в растениях, торфе определяют взвешиванием после удаления из навески сухим сжиганием в муфельной печи органических веществ и прокаливания остатка. Количество влаги в растениях, удобрениях и почве определяют взвешиванием после их высушивания до постоянной массы, то есть после удаления определяемого вещества – воды.

Примером гравиметрического анализа, когда определяемый элемент или ион из раствора выпадает в осадок точно известного состава, массу которого и устанавливают, является определение фосфора методом Бетгера – Вагнера. В этом случае фосфор из растворов удобрений осаждается щелочной магнезиальной смесью в виде магний-аммоний фосфата – NH₄MgPО₄, после прокаливания осадка в муфельной печи образуется пирофосфат магния (Mg₂P₂О₇) с точно известным содержанием фосфора. По массе полученного осадка рассчитывают количество фосфора в удобрении.

Объемный метод количественного анализа основан на изменении объема раствора реактива точно известной концентрации, израсходованного в химической реакции с определяемым веществом. В объемном анализе используют необратимые реакции, имеющие хорошо заметное окончание. Это изменение окраски самих реагирующих веществ или изменение окраски предварительно вводимых в небольших количествах в раствор индикаторов, которые изменяют свою окраску в момент окончания реакции, то есть при достижении точки эквивалентности.

Приведенные выше классические методы качественного и количественного химического анализа имеют низкую производительность и не могут удовлетворить потребность в анализе различных веществ и материалов. Поэтому с развитием оптической и электронной промышленности химические методы анализа веществ активно вытесняются более производительными и чувствительными физическими, физико-химическими и другими инструментальными методами.

Для определения фосфора, а в последнее время и азота, с помощью метода индофеноловой зелени широко используется фотоэлектрометрический метод, основанный на сравнении окраски испытуемых и образцовых растворов. С помощью фотоэлектроколориметров или спектрофотометров измеряется оптическая плотность раствора.