Способ отбора проб для анализа почвы луга

Авторы патента:

Мазуркин Петр Матвеевич (RU)

Михайлова Светлана Ивановна (RU)

Ялтаева Наталья Петровна (RU)

G01N33/24 - грунтов (G01N 33/42 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2522989:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" (RU)

Изобретение относится к области почвоведения и предназначено для отбора проб для анализа почвы луга. Способ включает определение места, частоты, длительности отбора проб почвы с поверхностного слоя 0-5 см на площадках по координатной сетке, указывая их номера и координаты. Места отбора проб почвы располагают по центрам ложбин и бугров с неравномерной координатной сеткой, в каждом узле неравномерной координатной сетки или ее части по центру ложбины или бугра закладывают площадку для отбора проб почвы симметричной формы с симметрично расположенными относительно границ этой площадки рядами точек взятия проб почвы. Пробные площадки располагают в нижней части ложбины или в верхней части бугра по центрам с совмещением центра площадки с центром ложбины или бугра. Способ позволяет быстро и точно оценить качество поверхностного слоя почвенного покрова на прибрежных луговинах, в пределах водоохранной зоны малой реки, а также на неровной поверхности сенокосов и пастбищ с ложбинами и буграми на прирусловых, центральных и притеррасных речных поймах. 10 ил., 7 табл., 1 пр.

Изобретение относится к ландшафтам малых рек с естественной прибрежной луговой растительностью со сложным неровным рельефом, имеющим ложбины и бугры, и может быть использовано при оценке качества поверхностного слоя почвенного покрова на прибрежных луговинах, в частности в пределах водоохранной зоны малой реки, а также на неровной поверхности сенокосов и пастбищ с ложбинами и буграми на прирусловых, центральных и притеррасных речных поймах.

Известен способ отбора проб анализа травяного покрова на биоразнообразие травяных растений (Борисова И.В. Сезонная динамика растительного сообщества // В кн.: Полевая геоботаника. Т.IV. Л.: 1972. С.5-94), включающий закладку пробной площадки размерами 2×2 м.

Недостатком является отсутствие отбора проб почвы с площадки. В итоге нет увязки между собой свойств почвы и видов травяных растений.

Известен также способ отбора проб почвы для агрохимического или иного анализа по международным стандартам (Фомин Г.С., Фомин А.Г. ПОЧВА. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам. Справочник. - М., Издательство «Протектор», 2001. -304 с., с.57-58), включающий определение места, частоты, длительности отбора проб почвы на исследуемой территории, а для этого намечают площадки отбора по координатной сетке, указывая их номера и координаты.

Причем на почвах, загрязненных равномерно, места отбора намечают по координатной сетке с равными расстояниями. При необходимости проводят полевое описание проб, места отбора проб.

Отбор проводят с учетом вертикальной структуры, неоднородности покрова почвы, рельефа и климата местности, а также с учетом особенностей загрязняющих веществ или организмов. Пробы отбирают по профилю из почвенных горизонтов или слоев с таким расчетом, чтобы в каждом случае проба являлась типичной для данной точки отбора.

При исследовании загрязнений почв сельскохозяйственных угодий патогенными организмами и вирусами пробы отбирают с пахотного горизонта с глубины от 0 до 5 см и от 5 до 20 см.

Недостатком является также несогласованность взятия проб растений на видовое разнообразие и проб почвы под площадкой размерами 2,00×2,00 м. Из-за привязки способа отбора пробы почвы только к пашне с тремя слоями взятия проб координатная сетка принимается равномерной и плоской. На неровностях пойменного луга теряется функциональный смысл прототипа. Из-за этого теряется точность измерений свойств почвы на прирусловых, центральных и притеррасных лугов сенокосных и пастбищных лугов.

Известен также способ отбора проб для анализа почвы по заявке №2010132816/15, включающий определение места, частоты, длительности отбора проб почвы на исследуемой территории, а для этого намечают площадки отбора проб почвы по координатной сетке, указывая их номера и координаты, причем в каждом узле всей координатной сетки или ее части закладывают временную площадку отбора проб почвы симметричной формы с симметрично расположенными относительно границ этой площадки рядами точек взятия проб почвы, а после анализа почвы по всем пробам выполняют оценку погрешности усреднения концентрации химических веществ и иных показателей почвы по всем пробам на одной площадке отбора, затем выполняют оценку добротности измеренных значений каждого показателя почвы по рядам проб почвы, а в дальнейшем при значимой средней квадратичной погрешности всех проб на одной площадке отбора проводят полный факторный анализ учтенных показателей почвы с получением биотехнических закономерностей связей между учтенными показателями структурно-параметрической идентификацией устойчивых законов распределения.

Недостатком здесь является также наличие прямоугольной плоской координатной сетки, которую удобно прокладывать системы на культурных лугах под пахоту. Не учитываются следующие факторы рельефа и почвенного покрова луга: а) наличие неровностей в виде ложбин и бугров; б) почвенный покров очень неравномерный по толщине и во многих местах намного тонкий по сравнению с пашней, поэтому слои отбора проб 5-20 и более 40 см на пойменных лугах недействительны. В связи с этими факторами нужна сложная координатная сетка с неравномерными ячейками при неявных высотах бугров и глубинах ложбин луга. Кроме того, для луга остается поверхностный слой 0-5 см для взятия проб почвы при отсутствии данных о переменных толщинах почвенного покрова.

Технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение точности соотнесения биохимических свойств у проб почвы от поверхностного слоя 0-5 см со сложной координатной сеткой, построенной по центрам ложбин и бугров на изучаемой территории луга.

Этот технический результат достигается тем, что способ отбора проб для анализа почвы луга, включающий определение места, частоты, длительности отбора проб почвы на площадках по координатной сетке, указывая их номера и координаты, отличающийся тем, что места отбора проб почвы располагают по центрам ложбин и бугров с формированием относительно сложного рельефа неравномерной координатной сетки, в каждом узле координатной сетки или ее части по центру ложбины или бугра закладывают площадку отбора проб почвы симметричной формы с симметрично расположенными относительно границ этой площадки рядами точек взятия проб почвы, причем пробные площадки располагают в нижней части ложбины или в верхней части бугра по центрам с совмещением центра площадки с центром ложбины или бугра.

Площадку отбора проб почвы симметричной формы с симметрично расположенными относительно границ этой площадки рядами точек взятия проб почвы закладывают размерами 2,00×2,00 м для проведения геоботанических измерений разнообразия видового состава растений травяного покрова, причем минимальное количество проб почвы берут в девяти точках на одной площадке отбора проб почвы.

Девять проб почвы берут на площадке в 2,00×2,00 м по три в каждом ряду с образованием симметричной фигуры, при этом точки взятия проб почвы располагают на расстоянии 30 см от краев по границам площадки отбора проб почвы, а между рядами точек взятия проб почвы принимают расстояния в 70 см.

На каждой площадке отбора проб почвы одни ряды точек взятия проб располагают вдоль границы природного, природно-техногенного или техногенного объекта, которые становятся полосами взятия проб почвы, а другие ряды располагают перпендикулярно границе этого объекта, например, водотока малой реки, и такие ряды становятся створами наблюдений.

Сущность технического решения заключается в том, что предлагаемая площадка отбора проб почвы согласуется с размерами пробной площадки 2,00x2,00 м для геоботанического изучения видового разнообразия травяных и травянистых растений, а количество проб почвы в девяти точках на одной площадке отбора проб почвы является минимальным для статистического моделирования концентрации химических веществ в почве идентификацией устойчивых законов распределения в виде нелинейных математических зависимостей.

Сущность технического решения заключается также в том, что пробные площадки располагают в нижней части ложбины или в верхней части бугра по центрам с совмещением центра площадки с центром ложбины или бугра. При этом координатная сетка образуется по центрам этих пробных площадок и тем самым повторяет своими узлами, с расположенными в них пробными площадками для отбора проб почвы, сложный рельеф луга.

Сущность технического решения заключается также в том, что девять проб почвы берут на площадке в 2,00×2,00 м по три в каждом ряду с образованием симметричной фигуры. При этом точки взятия проб почвы располагают на площадке отбора проб на расстоянии 30 см от краев по границам площадки отбора проб почвы, а между рядами точек взятия проб почвы принимают расстояния в 70 см.

Сущность технического решения заключается также в том, что по изменчивости концентрации химических веществ по створам и полосам на площадке отбора проб почвы судят о погрешности измерений свойств почвенного покрова на данной территории, а по факторному анализу судят о характере взаимодействий между изучаемыми химическими соединениями почвы в данном узле координатной сетки территории.

Положительный эффект достигается тем, что предлагаемый способ позволяет значительно расширить функциональные возможности существующих способов агрохимического анализа почвы на поверхностном слое в 0-5 см применительно к неравномерной координатной сетке поймы.

Новизна технического решения заключается в том, что впервые использована координатная сетка территории луга через универсальную площадку отбора проб почвы, расположенную в ложбине или на вершине бугра и унифицированную с пробной площадкой размерами 2,00x2,00 м геоботанических измерений, применительно к комплексному изучению сложного по рельефу травяного покрова совместно с почвенным покровом по его поверхностному слою 0-5 см.

При этом принятие минимального количества из девяти проб почвы на одной такой геоботанической пробной площадке позволяет моделировать точечное распределение химических веществ в каждом узле пространственной координатной сетки для получения в последующем динамично уточняющейся электронной карты почв на данной территории.

Предлагаемое техническое решение обладает существенными признаками, новизной и значительным положительным эффектом. Материалов, порочащих новизну технического решения, не обнаружено.

На фиг.1 дана схема расположения площадки отбора в ложбина луга; на фиг.2 - то же на фиг.1 на вершине бугра луга; на фиг.3 приведена схема расположения точек на площадке отбора проб почвы размерами 2,00×2,00 м; на фиг.4 показано пространственное распределение оксида фосфора на площадке отбора проб; на фиг.5 - пространственное распределение оксида калия на площадке отбора проб; на фиг.6 - пространственное распределение нитратов на площадке отбора проб; на фиг.7 - пространственное распределение водной кислотности на площадке отбора проб; на фиг.8 показан график и точки измеренных значений влияния подвижного калия на изменение концентрации оксида фосфора; на фиг.9 показан график влияния кислотности луговой почвы на содержание в ней оксида калия; на фиг.10 - график влияния кислотности почвы на содержание в ней подвижного фосфора на фиг.9

Способ отбора проб для анализа почвы луга в общем случае испытания загрязнения воды по росту корней растения включает, например, для речной воды, следующие действия.

Места отбора проб почвы располагают по центрам ложбин и бугров с формированием относительно сложного рельефа неравномерной координатной сетки. Затем в каждом узле координатной сетки или ее части по центру ложбины или бугра закладывают площадку отбора проб почвы симметричной формы с симметрично расположенными относительно границ этой площадки рядами точек взятия проб почвы. Причем пробные площадки располагают в нижней части ложбины или в верхней части бугра по центрам с совмещением центра площадки с центром ложбины или бугра.

В центре ложбины или бугра в каждом узле всей координатной сетки или ее части закладывают временную площадку отбора проб почвы симметричной формы 2,00×2,00 м с границами 1 и с точками 2 взятия проб почвы, а также с симметрично расположенными относительно границ этой площадки рядами 3 и 4 точек взятия проб почвы.

После проведения анализа почвы в лабораторных условиях по всем пробам выполняют оценку погрешности усреднения концентрации химических веществ и иных показателей почвы по всем пробам на одной площадке отбора. Затем выполняют оценку добротности измеренных значений каждого показателя почвы по рядам проб почвы. В дальнейшем, при значимой средней квадратичной погрешности всех проб на одной площадке отбора более 1%, проводят полный факторный анализ учтенных показателей почвы с получением биотехнических закономерностей связей между учтенными показателями структурно-параметрической идентификацией устойчивых законов распределения.

Все измеренные пробы на одной площадке отбора проб почвы не подвергают усреднению, а учитывают как частные статистические выборки с взаимно зависимыми значениями для дальнейшего моделирования по всей координатной сетке территории.

Способ лугаиспытания загрязнения воды по росту корней растения, например, на постоянном створе малой реки перед городским водозабором, реализуется следующим образом.

Места отбора проб почвы располагают по центрам ложбин и бугров с формированием относительно сложного рельефа неравномерной координатной сетки, полученной по ложбинам и буграм 2,00×2,00 м.

Пример. Поисковые эксперименты по изучению почвы прируслового пойменного луга были проведены на правой стороне реки Немда в Сернурском районе Республики Марий Эл в 2009 году. На расстоянии 25 м от уреза воды реки и 35 м от грунтовой дороги закладывалась временная пробная площадка размерами 2,00×2,00 м в ложбине луга (фиг.1).

На этой пробной площадке (фиг.3) пойменного луга были выбраны девять проб почвы, расстояние между которыми было равно 0,70 м, причем по три ряда вдоль и поперек реки. Пробы почвы не менее 100 г брались на глубине 5-10 см для агрохимического анализа на кислотность рН и содержание (мг/кг) трех питательных веществ - подвижный фосфор P₂O₅, подвижный калий K₂O и азот нитратный HNO₃.

Данные агрохимического анализа проб приведены в таблице 1.

Таблица 1
Результаты агрохимического анализа проб почвы
№ пробы	Код ряда проб	Химические показатели
створ	полоса	Р₂О₅	К₂О	HNO₃	pH
1	1	1	142	180	1,4	6,8
2	2	1	168	198	1,6	6,8
3	3	1	124	120	2,6	6,9
4	1	2	124	96	1,6	7,0
5	2	2	138	73	1,8	7,0
6	3	2	128	72	1,3	7,0
7	3	3	124	47	1,6	7,1
8	2	3	128	150	1,7	7,1
9	1	3	128	66	1,8	7,1

Результаты опыта моделировали в программной среде Curve Expert-1.3 8. Агрохимический анализ был проведен сотрудниками ФГУ Станция агрохимической службы «Марийская».

Далее рассмотрим изменчивость на площадке отбора всех девяти проб по требованиям классической статистики.

Средняя квадратичная погрешность. Чтобы исключить влияние знаков, придумано возвести в квадрат остатки, т.е. получить выборку ряд ε².

Но вначале придется определить среднее арифметическое ${\bar{y}}_{ϕ}$ от всех значений изучаемого показателя, то есть применить формулу, общеизвестную для нормального распределения случайных событий вида

${\bar{y}}_{φ} = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} y_{φ i} . (1)$

Среднеарифметического объекта в природе физически не существует. Поэтому эта физическая величина весьма условная, придуманная математиками для сравнения статистических выборок друг с другом. Однако много существует однородных выборок с членами, равными по сущности неотличительных признаков, у которых с различным размахом у_max -y_min может оказаться одинаковое значение среднего арифметического.

Таким образом, уже изначально ясно, что метод среднеквадратичного отклонения (погрешности) не приемлем для выявления адекватности идентификации закономерностей. Однако до сих пор применяют для выявления адекватности аппроксимированных уравнений, не имеющих содержательного смысла по параметрам и отдельным составляющим, формулу (при этом к методу наименьших квадратов не относится)

${\bar{Δ}}_{к в} = \frac{100}{{\bar{y}}_{ϕ}} \sqrt{\frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} {(y_{ϕ i} - y_{i})}^{2}} . (2)$

где y_i - расчетное по выявленной закономерности значение показателя.

Если предположить, что нет связи между отдельными событиями, то формула (2) приобретает вид математического выражения (табл.2)

${\bar{Δ}}_{к в} = \frac{100}{{\bar{y}}_{φ}} \sqrt{\frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} {(y_{φ i} - {\bar{y}}_{i})}^{2}} . (2а)$

где $ε^{2} = {(y_{ϕ i} - {\bar{y}}_{ϕ})}^{2}$ - квадрат остатков от среднеарифметического значения.

Таблица 2
Результаты расчета среднеквадратической погрешности агрохимического анализа почвы на одной площадке отбора проб
№ пробы	Код ряда проб	Химические показатели проб почвы на одной площадке отбора
створ	полоса	P₂O₅	ε²	К₂О	ε²	HNO₃	ε²	pH	ε²
1	1	1	142	67,57	180	4715,57	1,4	0,0967	6,8	0,0324
2	2	1	168	1171,01	198	7511,69	1,6	0,0123	6,8	0,0324
3	3	1	124	95,65	120	75,17	2,6	0,7903	6,9	0,0064
4	1	2	124	95,65	96	235,01	1,6	0,0123	7,0	0,0004
5	2	2	138	17,81	73	1469,19	1,8	0,0079	7,0	0,0004
6	3	2	128	33,41	72	1546,85	1,3	0,1689	7,0	0,0004
7	3	3	124	95,65	47	4138,35	1,6	0,0123	7,1	0,0144
8	2	3	128	33,41	150	1495,37	1,7	0,0001	7,1	0,0144
9	1	3	128	33,41	66	2054,81	1,8	0,0079	7,1	0,0144
Сумма	1204	1643,56	1002	2324 2,0	15,4	1,1089	62,8	0,1156
Среднее	133,78	182,62	111,33	2582,4	1,711	0,1232	6,98	0,0128
$\sqrt{}$	-	13,514	-	50,82	-	0,351	-	0,1133
${\bar{Δ}}_{к в}, %$	-	10,1	-	45,65	-	20,51	-	1,62

Расчеты показали, что наименьшую погрешность имеет показатель водной кислотности (средняя квадратичная погрешность равна 1,62%), затем по росту погрешности (или снижению точности распределения из девяти наблюдений) располагаются подвижный фосфор (10.10%), азот нитратный (20,51%) и подвижной калий (45,65%).

Таким образом, три показателя имеют погрешности более 5%, поэтому вполне возможна статистическая изменчивость значений показателей, водородный показатель также рассмотрим вместе с другими.

Вначале проверим добротность исходных данных, то есть достаточно ли количество взятых проб почвы. Для этого проводим ранговый анализ по рядам проб в трех створах и в трех полосах по формуле

$y = y_{\max} \exp (- а_{1} r^{a_{2}}) (3)$

где y - показатель из данных таблицы 1; y_max - максимальное значение показателя при нулевом ранге; r - ранг значений показателя.

Таблица 2
Корреляционная матрица факторных связей
Влияющие факторы	Зависимые факторы
P₂O₅	К₂О	HNO₃	pH
Фосфор P₂O₅	0,9959	0,7026	0,2620	0,7003
Калий K₂O	0,9724	0,9932	0,4623	0,7591
Нитраты HNO₃	0,2652	0,0398	0,9891	0,4865
Кислотность pH	0,8001	0,8473	0,0300	1,0000

Высокие коэффициенты корреляции монарных отношений, приведенных по диагональным клеткам корреляционной матрицы в таблице 2, показали хорошую добротность проведенного эксперимента.

Влияние кода ряда точек отбора проб. Затем были промоделированы изменение химических показателей в зависимости от кода ряда (створа или полосы). При этом створ располагается, как правило, перпендикулярно линии границы водного или иного объекта (например, места сильного загрязнения). Полоса становится рядом точек отбора проб почвы и/или травы, параллельного изучаемому объекту. При этом объект может быть природным, природно-техногенным (в частности, природно-антропогенным) или техногенным (в частности, антропогенным). Здесь слово «техническое» означает присущее всему живому, например, бобры строят плотину, муравьи - муравейники, птицы - гнезда, пчелы - ульи, деревья - место произрастания и др.

Общее уравнение для выявленных восьми уравнений было идентичным по конструкции формулам бинарных факторных связей.

Если принять коды рядов за управляемые переменные, то получим пространственную картину распределения химических показателей по площадке отбора проб почвы (фиг.4-7).

Из этих пространственных картин, построенных в программной среде 45673р.

Факторный анализ. В дальнейшем по кислотности и трем химическим веществам моделирование выполнялось с использованием общей формулы двухчленной биотехнической закономерности

$y = a_{1} x^{a_{2}} \exp (- a_{3} x^{a_{4}}) + a_{5} x^{a_{6}} \exp (- a_{7} x^{a_{8}}) (4)$

В таблице 2 приведена полная корреляционная матрица монарных (на основе рангового распределения) и бинарных (между парами факторов) связей между четырьмя факторами. Затем ранговые распределения можно не показывать. Если они не учитываются в принятии научно-технических решений (они учитываются для оценки добротности измеренных значений факторов), то в корреляционной матрице в клетки по диагонали ставится, как правило, в классическом факторном анализе, цифра «единица».

Конкретные уравнения типа (4) получают конструкции при сочетаниях условий типа a₂=0, a₃=0, a₄=1, a₅=0, a₆=0, a₇=0 и a₈=1. В таблице 3 приведены нормы коэффициента корреляции при разных уровнях требуемой адекватности у искомой закономерности.

Из данных таблицы 2 видно, что из 16 уравнений типа (4) не все имеют сильную факторную связь.

По существующей классификации из теории корреляционного анализа примем условие отбора уравнений, при котором будем учитывать в дальнейшем факторные связи только при значениях коэффициента корреляции более 0,7. Эта группа сильных связей может быть разделена на три подгруппы, как это показано в таблице 3. Природные объекты, в частности луга, как правило, по результатам экспериментов дают сильные факторные связи.

Итоги отбора высокоадекватных бинарных отношений сведены в таблицу 4.

Таблица 3
Характер тесноты связи между переменными факторами
Интервал коэффициента корреляции	Типы классификаций
Существующая классификация	Предлагаемая классификация
1		однозначная
0,9…1,0	сильная связь	сильнейшая
0,7…0,9		сильная
0,5…0,7		средняя
0,3…0,5	слабая связь	слабоватая
0,1…0,3		слабая
0,0…0,1	нет связи	слабейшая
0		нет связи

Из таблицы 4 четко видно, что фактор «Нитраты HNO₃» выпадет не только по строке, но и по столбцу, то есть этот показатель не попал в группу факторов с сильными связями.

Тогда, исключая строку и столбец, окончательно получаем сокращенную матрицу коэффициентов корреляции (табл.5).

Таблица 4
Матрица с коэффициентами корреляции >0,7
Влияющие Факторы	Зависимые факторы
P₂O₅	К₂О	HNO₃	pH
Фосфор P₂O₅		0,7026		0,7003
Калий K₂O	0,9724			0,7591
Нитраты HNO₃
Кислотность pH	0,8001	0,8473

Таким образом, из 16 зависимостей отобраны шесть, которые имеют коэффициент корреляции более 0,7. При одинаковой структуре исходного уравнения типа (4), значения его параметров могут быть различными, и они приведены в данных таблицы 6.

Эти уравнения расположим по иерархии, то есть по убыванию коэффициента корреляции. Из данных таблицы 5 видно, что влияния подвижного калия на изменение концентрации оксида фосфора наибольшее.

Таблица 5
Сильные бинарные факторные связи
Влияющие факторы	Зависимые факторы
Р₂О₅	К₂О	pH
Фосфор P₂O₅		0,7026	0,7003
Калий K₂O	0,9724		0,7591
Кислотность pH	0,8001	0,8473

Таблица 6
Параметры сильных закономерностей, полученные после факторного анализа
№ п/п	Первая составляющая	Вторая составляющая	Коэфф. коррел.
a₁	а₂	a₃	a₄	а₅	a₆	a₇	а₈
1	13,64772	0	-0,00093680	1,46931	6,59501	0,90272	0,014788	1	0,9724
2	7808,484	0	-0,33138	1,01270	-753,7854	2,42281	0	1	0,8473
3	38121400,0	0	1,26248	1	-22281,976	4,19657	0,65480	1,37894	0,8001
4	7,10332	0	9,7724 le-6	1,57543	0	0	0	0	0,7591
5	2,6162е-15	8,47101	0.0015262	1,56049	0	0	0	0	0,7026
6	7,82877	0	0,00085753	0.99847	0	0	0	0	0,7003

Это влияние проявляется на данной пробной площадке с коэффициентом корреляции 0,9724 (фиг.6) по формуле

$\begin{array}{l} P_{2} O_{5} = 13,64772 \exp (0,00093680 K_{2} O^{1,46931}) + \\ + 6,59501 K_{2} O^{0,90272} \exp (- 0,014788 K_{2} O), (5) \end{array}$

в которой, по конструкции формулы (4), получили a₂=0, a₈=1 (табл.6).

Следующей формулой по значимости станет с коэффициентом корреляции 0,8473, влияние кислотности луговой почвы на содержание в ней оксида калия (фиг.9). На третье место по порядку выходит влияние кислотности почвы на концентрацию в ней подвижного фосфора (фиг.10).

Эксперименты показали, что пробная площадь, применяемая для изучения видового разнообразия травяных растений, после срезки пробы травы, вполне может быть использована для оценки питательных веществ в почве в данной точке прируслового пойменного луга. Это позволит в дальнейшем оценить влияние химических показателей почвы на распределение видов травяных растений, причем с учетом не только мозаичности травяного покрова луга, но и с учетом координатной сетки по центрам ложбин и бугров или части луга по центрам ложбин и бугров.

Способ отбора проб для анализа почвы луга, включающий определение места, частоты, длительности отбора проб почвы с поверхностного слоя 0-5 см на площадках по координатной сетке, указывая их номера и координаты, отличающийся тем, что места отбора проб почвы располагают по центрам ложбин и бугров с неравномерной координатной сеткой, в каждом узле неравномерной координатной сетки или ее части по центру ложбины или бугра закладывают площадку для отбора проб почвы симметричной формы с симметрично расположенными относительно границ этой площадки рядами точек взятия проб почвы, причем пробные площадки располагают в нижней части ложбины или в верхней части бугра по центрам с совмещением центра площадки с центром ложбины или бугра.

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к химическим индикаторам на твердофазных носителях, и может быть использовано для экспрессного определения металлов в водных средах и бензинах с помощью реагентных индикаторных трубок на основе хромогенных дисперсных кремнеземов.

Способ оценки степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении // 2521362

Изобретение относится к экологии и почвоведению. Способ оценки степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении предусматривает аналитическое определение общего количества химического элемента загрязнителя, количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме в почве техноландшафта, и, отдельно, географически сопряженного незагрязненного ландшафта.

Способ моделирования горизонтального термоэрозионного размыва мерзлых грунтов // 2520590

Изобретение относится к промышленному или гражданскому строительству, в частности к определению устойчивости мерзлых грунтов, и может быть использовано при строительстве нефте- и газопроводов для установления степени устойчивости грунтов к термоэрозионному размыву.

Портативная лабораторно-полевая дождевальная установка // 2519789

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к агропочвоведению, и может быть использовано для воспроизводства дождя в лабораторных и полевых условиях.

Способ определения показателей трансформируемого и инертного органического углерода в почвах // 2519149

Изобретение относится к области биологии почв и агроэкологии и может быть использовано в качестве критериев оценки плодородия почв и потенциальной эмиссии диоксида углерода почвами при изменении климата.

Способ экспресс-определения загрязнения участков почв и подземных вод нефтью и нефтепродуктами // 2519079

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды, определению зон техногенного загрязнения почв и подземных вод нефтью и нефтепродуктами. Способ включает площадное бурение скважин малого диаметра на малую глубину, отбор проб подпочвенного газа, определение в пробах объемной концентрации метана и суммарных углеводородов, а также объемной активности радона Rn222 и Rn220.

Устройство для измерения динамического действия дождя на почву // 2518744

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для измерения динамического действия дождя на почву. Устройство включает корпус, пористую измерительную пластину, поры которой заполнены водой, эластичный экран с датчиками, электрически связанными с прибором индикации.

Способ определения поражения горной долины лавинообразным потоком // 2518447

Изобретение относится к области экологии, в частности к способам выявления признаков природных катастроф, и может найти применение при оценке опасности поражения территорий.

Способ определения коэффициента фильтрации грунта // 2513849

Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства и предназначено для определения коэффициента фильтрации плывунного грунта в зоне распространения подзолистых почв.

Способ установления величины изменения мощности слоя торфа на мелиорируемых землях // 2513837

(57) Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства и предназначено для определения величины изменения мощности слоя торфа на мелиорируемых землях.

Способ оценки удельной активности цезия-137 в растительных ресурсах леса // 2528910

(57) Изобретение относится к области экологии и предназначено для проведения радиоэкологического мониторинга лесных территорий и радиационного контроля растительных ресурсов в условиях техногенного радиоактивного загрязнения. Способ включает закладку пробных площадей, отбор образцов почвы и лесной растительности, их пробоподготовку, измерение удельной активности в отобранных образцах, оценку плотности загрязнения почвы и коэффициентов перехода радионуклидов из почвы в растительность. На предварительном этапе создают региональную радиоэкологическую базу, состоящую из коэффициентов перехода (КП) радионуклидов цезия-137 из почвы в конкретные виды растительных ресурсов и поправочных коэффициентов (ПК) к результатам полевых измерений плотности загрязнения почвы портативным спектрометром, зависящим от характера распределения техногенного цезия в профиле почвы и ее свойств, путем закладки пробных площадей с учетом перечня хозяйственно ценных видов растительных ресурсов, типов лесорастительных условий и площади, занимаемой данными условиями на территории региона. Оценивают пространственной неоднородности загрязнения почвы цезием-137 на пробной площади портативным гамма-спектрометром методом маршрутной съемки с географической привязкой полученных результатов. Определяют ПК в пределах однородных по уровню загрязнения и лесорастительным условиям участков с помощью закладки точек съемки портативным спектрометром для оценки плотности загрязнения почвы цезием-137 в полевых условиях (Pскан) с дальнейшим отбором образцов почвы стандартным цилиндрическим пробоотборником на глубину 20 см с разделением почвенных кернов на пятисантиметровые слои для лабораторных гамма-спектрометрических измерений для оценки плотности загрязнения (Pлаб) и распределения цезия-137 по почвенному профилю в лабораторных условиях. ПК, равные отношению Pлаб/Pскан, определяются по следующему алгоритму. По всем точкам пробных площадей региона строят график зависимости значений Pлаб/Pскан от доли содержания цезия-137 в слое почвы 0-5 см от общего содержания в слое 0-20 см (x, %). Уравнение зависимости Pлаб/Pскан от x и значения коэффициентов уравнения определяются методом регрессионного анализа. Оценивают КП в пределах однородных участков в характерный период заготовки ресурса. На основном этапе оценка удельной активности цезия-137 в растительных ресурсах на конкретных участках лесопользования проводится по данным полевых измерений плотности загрязнения почвы цезием-137 портативным гамма-спектрометром методом маршрутной съемки и расчета удельной активности на основе совмещения базы полевых измерений с лесотаксационными данными с использованием коэффициентов радиоэкологической базы для конкретных лесорастительных условий и характерных для них видов растительных ресурсов. Использование заявленного изобретения повышает достоверность оценки удельной активности (качества по радиационному признаку) растительных ресурсов, возможность прогноза качества ресурсов по радиационному признаку и одновременной оценки всего спектра лесных ресурсов исследуемого участка, а также сокращение суммарного времени работы измерительной аппаратуры. 3 табл., 1 пр.

Способ определения палеотемператур катагенеза безвитринитовых отложений по оптическим характеристикам микрофитофоссилий // 2529650

Изобретение относится к геологии и может быть использовано для определения палеотемператур катагенеза, что характеризует степень катагенетической зрелости органического вещества (OВ) пород. Из исследуемых пород производят отбор образцов осадочных пород, выделяют из них нерастворимое органическое вещество микрофитофоссилий и исследуют его оптическим методом с установлением палеотемпературы. Исследование оптическим методом проводят в два этапа. На первом этапе в проходящем свете из морфологических групп микрофитофоссилий выделяют преобладающую группу микрофитофоссилий, в ней выделяют группы толстостенных и тонкостенных микрофитофоссилий. Для каждой выделенной группы определяют индекс окраски. На втором этапе исследования уточняют количественные характеристики на основе спектральных характеристик выделенных групп микрофитофоссилий в инфракрасном диапазоне света. Результирующие оценки палеотемпературы микрофитофоссилий определяют на основе сопоставления результатов исследований первого и второго этапов. Технический результат - повышение достоверности определения палеотемператур катагенеза безвитринитовых отложений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Обнаружение минерала в материале // 2533774

Предложенное изобретение относится к способу обнаружения минерала в целевом материале, способу сортировки сырьевого потока материла и устройству для определения присутствия целевого минерала в материале. Способ обнаружения минерала в сырьевом продукте предусматривает облучение фрагментов породы материала электромагнитным излучением, например, микроволновым излучением, и регистрацию тепловой реакции материала фрагментов породы в ходе или сразу после облучения для обнаружения минерала в материале по скорости его нагрева или его части на зарегистрированном излучении. Предложенный способ основан на том, что скорость изменения температуры при нагреве кристаллов излучением СВЧ в целевом материале различна, что позволяет повысить эффективность и точность сортировки фрагментов породы для определения присутствия или отсутствия минерала в материале при снижении энергозатрат. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 20 ил.

Устройство для непрерывного определения твердости почвы // 2535102

Изобретение относится к техническим средствам измерений физико-механических свойств почвы. Устройство содержит тензозвено, последовательно соединенные датчики давления и функциональные преобразователи наддува, на входе турбокомпрессора и разрежения турбокомпрессора, аналого-цифровой преобразователь, определитель твердости почвы, задатчик коэффициента связи, индикатор, датчик частоты вращения коленчатого вала и тахометр, формирователь угловых меток, функциональный преобразователь угловой скорости, дифференциатор, датчик верхней мертвой точки, формирователь импульсов ВМТ, счетчик угловых меток, аналоговый ключ ВМТ, задатчик угловых меток цикла, нуль-орган, функциональный преобразователь числа импульсов в напряжение, формирователь угловых меток цилиндра, перестраиваемый резонансный фильтр, формирователь строба, аналоговый ключ цилиндров, задатчик номеров угловых меток цилиндров, первые и вторые измерители средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений, с первого по третий переключатели, последовательно соединенные датчик угловой скорости ротора турбокомпрессора, функциональный преобразователь угловой скорости ротора и двойной дифференциатор, измеритель тока и напряжения генератора. Достигается упрощение, а также повышение точности и универсальности определения твердости любых неоднородных почв почвообрабатывающими агрегатами. 10 ил.

Способ определения количественного состава многокомпонентной среды (варианты) // 2535527

Изобретение относится к области исследования свойств многокомпонентных сред и может найти применение в различных отраслях промышленности, например как нефтегазовая и химическая промышленности. Способы определения количественного состава многокомпонентной среды предусматривают размещение образца в ячейке дифференциального сканирующего калориметра и подачу в ячейку жидкости с известным коэффициентом теплового объемного расширения и известной объемной теплоемкостью. Определяют суммарную теплоемкость и суммарный коэффициент теплового объемного расширения образца и жидкости, находящихся в ячейке, и путем решения системы уравнения определяют объемы компонент, составляющих образец. Технический результат - повышение точности, надежности и скорости определения объемов компонент многокомпонентной среды. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 3 ил.

Лабораторный способ определения нитрификационной способности почвы // 2537240

Изобретение относится к области сельского хозяйства: агрохимии, почвоведению, агроэкологии. Лабораторный способ определения нитрификационной способности почв включает компостирование почвы и определение количества нитратов, накопившихся в почве в результате нитрификационных процессов, причем компостирование образцов почвы проводят в условиях активной аэрации внутреннего объема закрытого сосуда с образцом почвы нагнетанием воздуха. Изобретение позволяет уменьшить количество технологических операций при проведении анализа и снизить погрешность лабораторного анализа. 1 табл.

Устройство для внутрипочвенного измерения агротехнологических характеристик пахотного слоя почвы в движении // 2537908

Устройство относится к области сельского хозяйства, в частности к технологиям точного земледелия. Устройство содержит несущую раму, соединенную со средством передвижения по полю, опорный элемент, установленный на раме и определяющий ее положение над почвой, размещенный на раме нож-щелерез, создающий при движении продольный щелевой канал в почве, измерительный блок с измерительными датчиками, выполненный вытянутым вдоль направления движения, одинаковой толщины с ножом-щелерезом и установленный за ним в направлении движения, узел ступенчатой регулировки глубины положения измерительного блока в продольном щелевом канале при движении по полю, узел защиты измерительного блока от повреждения при наезде ножа-щелереза на препятствия, блок управления измерениями, сбора и преобразования измерительной информации, бортовой компьютер и приемник системы геопозиционирования для регистрации измерительной информации и картирования. При этом корпус измерительного блока выполнен в виде монолитной металлической пластины с заостренной и скошенной сверху вниз и назад лобовой передней кромкой и жестко соединен с несущей рамой передней и задней стойками. Датчики врезаны в измерительный блок и размещены на его боковых стенках вдоль общей прямой линии с одинаковой глубиной расположения чувствительных элементов датчиков от поверхности почвы. Опорный элемент выполнен в виде размещенной над измерительным блоком опорной лыжи, шарнирно соединенной с установленной на несущей раме стойкой. Причем эта стойка закреплена на несущей раме с возможностью ступенчатого изменения задаваемого расстояния между подошвой опорной лыжи и прямой горизонтальной линией с одинаковой глубиной расположения чувствительных элементов датчиков в измерительном блоке от поверхности почвы. Вышеуказанный нож-щелерез, установленный на раме перед измерительным блоком, имеет осевое соединение с рамой, обеспечивающее образование общей вертикальной продольной плоскости симметрии с измерительным блоком и выполненное с возможностью регулирования углового положения ножа-щелереза в этой плоскости. Нож с режущей кромкой имеет длину, обеспечивающую создание щелевого канала в почве глубиной, достаточной для погружения измерительного блока до упора опорной лыжи о поверхность почвы при любом задаваемом расстоянии между подошвой лыжи и горизонтальной линией положения датчиков и любом задаваемом угле установки ножа-щелереза. Верхняя концевая часть ножа-щелереза, расположенная по другую сторону осевого соединения, зафиксирована предохранительным срезным болтом в имеющемся на раме узле ступенчатой фиксации углового положения ножа-щелереза, причем этот узел снабжен упором для фиксации положения лезвия ножа-щелереза вдоль лобовой кромки измерительного блока при наезде на камень и срезании предохранительного фиксирующего болта, кроме того, для удержания измерительного блока в вертикальной плоскости его симметрии, совпадающей с направлением движения устройства. Несущая рама снабжена жесткой сцепкой для соединения со средством передвижения по полю. Устройство обеспечивает эффективность измерения агротехнологических характеристик. 16 з.п. ф-лы, 24 ил.

Способ и устройство автоматического управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур // 2538997

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, в частности к полевому растениеводству. Способ предусматривает оценку состава почвы возделываемого угодья и ее продукционного потенциала по пробам почвы, контроль состояния развития сельскохозяйственных культур по видеоизображениям сельскохозяйственных культур, полученным с помощью модуля визуального контроля, и техногенные воздействия на технологические процессы. Взятие и доставку проб почвы и фрагментов сельскохозяйственных культур с депрессивных участков возделываемого угодья выполняют с помощью роботизированных аппаратов, при функционировании которых исключается вредное воздействие на почву и сельскохозяйственные культуры. Причем оценку состава почвы и ее продукционного потенциала и контроль состояния развития культур производят в два этапа. При этом на первом этапе оценку состава почвы и ее продукционного потенциала осуществляют сравнением видеоизображений культур, находящихся на возделываемом угодье. По результатам сравнения видеоизображений возделываемое угодье разбивают на участки, однородные по составу почвы и ее продукционному потенциалу. На втором этапе оценки выявляют депрессивные участки возделываемого угодья, на которых необходимы техногенные воздействия, увеличивающие продукционный потенциал почвы. С этих депрессивных участков осуществляют доставку фрагментов сельскохозяйственных культур и проб почвы. После этого выполняют лабораторный анализ состава почвы и сельскохозяйственных культур для каждого депрессивного участка возделываемого угодья. Вырабатывают и осуществляют техногенные воздействия на технологические процессы возделывания, сельскохозяйственные культуры и почву для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур на депрессивных участках возделываемого угодья. Устройство содержит лабораторно-управляющий комплекс и модуль визуального контроля состояния сельскохозяйственных культур на возделываемом угодье. В устройство введен модуль доставки фрагментов сельскохозяйственных культур с возделываемого угодья в лабораторно-управляющий комплекс. При этом в качестве модуля доставки фрагментов растений с возделываемого угодья применен беспилотный летающий аппарат. Модуль визуального контроля состояния сельскохозяйственных культур на возделываемом угодье, лабораторно-управляющий комплекс и модуль доставки фрагментов сельскохозяйственных культур с возделываемого угодья связаны между собой инфокоммуникационной связью. Группа изобретений позволяет повысить эффективность управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур в режиме реального времени без травмирования почвы и сельскохозяйственных культур. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство для контроля грунта // 2540252

Изобретение относится к устройствам контроля грунта, использующим для оценки состояния грунта измерения распределения деформации волоконно-оптического чувствительного элемента, связанного с грунтом. Изобретение позволяет выявлять и определять местоположение таких опасных для сооружений явлений, как разжижение грунта, вымывание грунта или эрозию грунта, которые приводят к потери механической связи чувствительного к деформации сенсорного кабеля с грунтом. Устройство для измерения распределения деформаций грунта и контроля его разжижения, и/или вымывания, и/или дефляции содержит сенсорный оптический кабель, чувствительный к деформации по всей своей длине и связанный механически с грунтом, измерительный блок, связанный с кабелем. Устройство снабжено закрепленными на кабеле пригрузами, провисание которых в случае разжижения, и/или вымывания, и/или дефляции грунта вызывает расчетную деформацию кабеля, регистрируемую измерительным блоком. Техническим результатом изобретения является возможность выявления и определения местоположения таких явлений, как разжижение грунта, вымывание грунта или эрозия грунта. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для исследования физико-механических характеристик слоя почвогрунта // 2540432

Изобретение относится к области сельского хозяйства, строительства и машиностроения, а именно - к устройствам для исследования физико-механических характеристик слоя почвогрунта небольшой толщины, преимущественно средней и низкой плотности. Устройство содержит каркас, состоящий из стальной плиты и стоек. Снизу к плите прикреплены две направляющие, по которым перемещается ползун с опорной плитой, соединенный со штампом через полый удлинитель и упорный подшипник. Ось штампа, проходя через полый удлинитель, представляет собой механизм сдвиговой нагрузки слоя почвогрунта. Механизм вертикальной нагрузки слоя почвогрунта снабжен вибровозбудителем и набором грузов для передачи вертикальной динамической и статической нагрузок, соединенный через ползун с опорной плитой на штамп. Механизм синхронизации нагрузок обеспечивает единовременное совместное приложение вертикальной и сдвиговой нагрузок на штамп. В процессе деформирования штампом слоя почвогрунта производится регистрация показаний датчиков вертикального и углового перемещения штампа на ЭВМ. Зарегистрированные показания позволяют рассчитать физико-механические характеристики почвогрунта по программе «Регистрация линейных перемещений». Применение устройства позволяет повысить точность измерений и эффективность испытаний и расширить многофункциональность испытаний. 1 табл., 3 ил.