Способ повышения водопрочности почвенных агрегатов
Владельцы патента RU 2438125:
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет леса" (RU)
Изобретение относится к области почвоведения и сельского хозяйства. В способе отбирают агрегаты, вносят в них модификатор и определяют их водопрочность. При этом из почвенных агрегатов выделяют гелевые пленки до и после внесения модификатора. Определение водопрочности проводят только при наличии в гелевых пленках, выделенных из почв после внесения модификатора, микрофазного расслоения большего, чем в гелевых пленках, выделенных из почв до внесения модификатора. Способ позволяет повысить производительность при выборе модификаторов для повышения водопрочности почвенных агрегатов. 4 ил., 2 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к методам оценки модификаторов для повышения водопрочности почвенных агрегатов.
Известен способ повышения водопрочности почвенных агрегатов [1]. Он заключается в отборе агрегатов, внесении в них модификатора и определении водопрочности агрегатов.
Основным недостатком данного способа является низкая производительность, связанная с необходимостью исследовать каждый модификатор во всем интервале концентраций.
Целью изобретения является повышение производительности при выборе модификаторов для повышения водопрочности почвенных агрегатов.
Техническая сущность изобретения заключается в определении возникновения в почвенных гелях после внесения модификатора в почвы микрофазного расслоения, которое придает водопрочность почвенным гелям и соответственно почвенной структуре. Наличие микрофазного расслоения свидетельствует о перспективности модификатора и о необходимости проведения дальнейших исследований, направленных на варьирование его концентраций в почве и определение водопрочности почвенных агрегатов. Отсутствие микрофазного расслоения свидетельствует о том, что данный модификатор не будет улучшать водопрочность почвенной структуры и работа с ним не даст положительных результатов. Подобное предварительное исследование позволяет значительно уменьшить количество экспериментов по изучению влияния модификаторов на водопрочность почвенной структуры, выбирая и исследуя только перспективные модификаторы.
Поставленная задача решается путем отбора агрегатов, внесения в них модификатора, выделения из почв гелевых пленок до и после внесения модификатора и определения их водопрочности только при наличии в гелевых пленках, выделенных из почв после внесения модификатора микрофазного расслоения большего, чем в гелевых пленках, выделенных из почв до внесения модификатора.
Предлагаемый способ позволяет значительно повысить производительность при оценке модификаторов для повышения водопрочности почвенных агрегатов.
Нижеследующий пример раскрывает суть предлагаемого изобретения.
Пример
Для сравнения были определены водопрочность дерново-подзолистой почвы с модификаторами - полиоксиэтилен (20) сорбитан моноолеатом и монолаурат ангидросорбитаном, а также было проведено электронно-микроскопическое изучение гелевых пленок, выделенных из исходной дерново-подзолистой почвы и дерново-подзолистых почв с модификаторами.
Для определения влияния на водопрочность дерново-подзолистой почвы полиоксиэтилен (20) сорбитан моноолеата использовали воздушно-сухие агрегаты дерново-подзолистой почвы размером 4,5-5,0 мм. В агрегаты дозатором было добавлено по 10 мкл воды. После этого агрегаты выдержали в эксикаторе с относительным давлением паров воды ~ 100% в течение 2 суток. Затем в каждый увлажненный агрегат добавили по 10 мкл раствора полиоксиэтилен (20) сорбитан моноолеата различных разбавлений и выдержали при 100% влажности еще сутки.
Для определения водопрочности поместили почвенные агрегаты в кассету высотой 6 мм, в ячейки диаметром 6 мм, к нижней части которых была прикреплена проволока диаметром 1 мм, делящая ячейку пополам и поддерживающая почвенные агрегаты. Кассету (квадрат 8×8 с 64 ячейками) поместили в УЗ ванну, которую заполнили водой. Определение водопрочности провели согласно методу Андрианова при воздействии на систему ультразвуком, рассчитывая водопрочность (водоустойчивость) по Качинскому [2].
Пересчет с концентрации модификатора, выраженной в мг/мл, на расход в т/га проводили, основываясь на весе изучаемых агрегатов, концентрации применяемых растворов, плотности почвы 1,2 т/м3 и пахотном слое, водопрочность структуры которого обеспечивали глубиной 25 см (см. табл.1).
| Таблица 1 | ||
| Влияние расхода полиоксиэтилен (20) сорбитан моноолеата на водопрочность агрегатов дерново-подзолистой почвы. | ||
| Расход полиоксиэтилен (20) сорбитан моноолеата, кг/га | Водопрочность почвенных агрегатов, % | |
| 150 | 85 | |
| 100 | 75 | |
| 50 | 60 | |
| 0 | 50 |
Для определения влияния на водопрочность дерново-подзолистой почвы монолаурат ангидросорбита использовали воздушно-сухие агрегаты дерново-подзолистой почвы размером 4,5-5,0 мм. В агрегаты дозатором было добавлено по 10 мкл воды. После этого агрегаты выдержали в эксикаторе с относительным давлением паров воды ~100% в течение 2 суток. Затем в каждый увлажненный агрегат добавили по 10 мкл раствора монолаурат ангидросорбита различных разбавлений и выдержали при 100% влажности еще сутки.
Для определения водопрочности поместили почвенные агрегаты в кассету высотой 6 мм, в ячейки диаметром 6 мм, к нижней части которых была прикреплена проволока диаметром 1 мм, делящая ячейку пополам и поддерживающая почвенные агрегаты. Кассету (квадрат 8×8 с 64 ячейками) поместили в УЗ ванну, которую заполнили водой. Определение водопрочности провели согласно методу Андрианова при воздействии на систему ультразвуком, рассчитывая водопрочность (водоустойчивость) по Качинскому [2].
Пересчет с концентрации модификатора, выраженной в мг/мл, на расход в т/га проводили, основываясь на весе изучаемых агрегатов, концентрации применяемых растворов, плотности почвы 1,2 т/м3 и пахотном слое, водопрочность структуры которого обеспечивали глубиной 25 см (см. табл.2).
| Таблица 2 | ||
| Влияние расхода монолаурат ангидросорбита на водопрочность агрегатов дерново-подзолистой почвы. | ||
| № | Расход монолаурат ангидросорбита, кг/га | Водопрочность почвенных агрегатов, % |
| 1 | 50 | 85 |
| 2 | 25 | 80 |
| 3 | 15 | 80 |
| 4 | 10 | 70 |
| 5 | 0 | 50 |
Из полученных данных следует, что для повышения водопрочности необходимо вносить около 150 кг/га полиоксиэтилен (20) сорбитан моноолеата и в 10 раз меньше монолаурат ангидросорбита.
Гелевые пленки выделяли из образцов почв путем капиллярного увлажнения воздушно-сухих почвенных агрегатов с постепенным подъемом уровня воды в емкости. При этом гелевые пленки отделялись от агрегатов и поднимались на поверхность воды. С поверхности воды гелевые пленки переносили на атомно-гладкую поверхность свежерасщепленной слюды путем приведения в контакт поверхности слюды с поверхностью воды, на которой размещалась гелевая пленка. После этого образцы сушили при 40°С, напыляли платину, используя установку JFC-1600 (фирмы JEOL, Япония), и исследовали при помощи растрового электронного микроскопа JEOL-6060A (фирмы JEOL, Япония) с вольфрамовым катодом.
На фиг.1,а приведено изображение гелевой пленки, выделенной из почвенных агрегатов после добавления в них полиоксиэтилен (20) сорбитан моноолеата. На фиг.1,б для сравнения приведено изображение гелевой пленки, выделенной из почвенных агрегатов, в которые модификатор не вносился.
На фиг.2,а приведено изображение гелевой пленки, выделенной из почвенных агрегатов после добавления в них монолаурат ангидросорбита. На фиг.2,б для сравнения приведено изображение гелевой пленки, выделенной из почвенных агрегатов, в которые модификатор не вносился.
На электронно-микроскопических фотографиях (фиг.1-2) хорошо видно, что микрофазного расслоения в почвенных гелях при добавлении в почвы полиоксиэтилена (20) сорбитан моноолеата практически не происходит, в то время как при добавлении монолаурат ангидросорбитана наблюдается очень сильное микрофазное расслоение.
Из полученных данных следует, что более эффективен монолаурат ангидросорбитана, так как необходимый результат достигается при значительно меньших дозах внесения.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно повысить производительность при оценки эффективности модификаторов для повышения водоустойчивости почвенных агрегатов.
Литература.
1. Вершинин П.В. Почвенная структура и условия ее формирования. - М.: Издательство академии наук СССР, 1958, с.142-151.
2. Качинский Н.А. Физика почвы. Ч 1. - М.: Высшая школа, 1965, с.309-312.
Способ повышения водопрочности почвенных агрегатов, заключающийся в отборе агрегатов, внесении в них модификатора и определении их водопрочности, отличающийся тем, что из почвенных агрегатов выделяют гелевые пленки до и после внесения модификатора, а определение водопрочности проводят только при наличии в гелевых пленках, выделенных из почв после внесения модификатора, микрофазного расслоения большего, чем в гелевых пленках, выделенных из почв до внесения модификатора.
