Способ оценки содержания гумуса в почве петромагнитным методом

Авторы патента:

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

Владельцы патента RU 2617239:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" (RU)

Изобретение относится к области почвоведения, а именно к агрохимии, и предназначено для оценки концентрации гумуса в образцах черноземных почв петромагнитным методом. Для этого отбирают образцы почвы в пахотном горизонте, в которых определяют величину магнитной восприимчивости k_исх. Затем образцы нагревают до 550˚С и после их остывания повторно определяют величину магнитной восприимчивости k_наг. Коэффициент приращения величины магнитной восприимчивости kt вычисляют по формуле kt=k_наг/k_исх, при этом содержание гумуса оценивают как прямо пропорциональное коэффициенту kt. Изобретение обеспечивает быстрый и точный метод количественной оценки гумуса в почве. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области почвоведения и агрохимии и предназначено для оценки концентрации гумуса (органического вещества) в образцах черноземных почв.

Известен способ определения содержания в почве гумуса (см. патент на изобретение RU 2253865, МПК G01N 33/24, опубл. 10.06.2005), который включает отбор почвенных проб и их анализ рентгенофлюоресцентным способом. О содержании гумуса в почве судят по соотношению содержания мышьяка к кобальту на предварительно построенном калибровочном графике.

Однако известный способ не позволяет в короткие сроки провести массовое количество аналитических исследований.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ оценки почв по их производительности (см. авторское свидетельство SU 1760447, МПК G01N 33/24, опубл. 07.09.1992), который предусматривает отбор образцов почвы в пахотном горизонте, определение в них содержания гумуса, суммы обменных оснований, физической глины, величины pH и вычисление бонитетного балла почвы. Дополнительно в образцах почвы измеряют величину магнитной восприимчивости (x), затем проводят корреляционный анализ связи магнитной восприимчивости и бонитетного балла почвы (y) по уравнению регрессии y=a+b⋅x и устанавливают значения коэффициентов уравнения регрессии a и b, после чего бонитетный балл почвы определяют по величине магнитной восприимчивости с помощью установленной зависимости.

Однако прототип характеризуется низкой точностью определения содержания гумуса в почвах при использовании анализа магнитной восприимчивости.

Задачей изобретения является обеспечение возможности оценки количественного содержания гумуса в черноземных почвах.

Технический результат заключается в устранении недостатков прототипа и упрощении способа.

Указанный технический результат достигается тем, что в СПОСОБЕ ОЦЕНКИ СОДЕРЖАНИЯ ГУМУСА В ПОЧВЕ ПЕТРОМАГНИТНЫМ МЕТОДОМ, включающем отбор образцов почвы в пахотном горизонте и определение в них величины магнитной восприимчивости k_исх, согласно заявляемому решению осуществляют нагрев образцов почвы до 550°С и повторное определение в них величины магнитной восприимчивости k_наг после их остывания, вычисляют коэффициент приращения величины магнитной восприимчивости kt по формуле kt=k_наг/k_исх, при этом содержание гумуса оценивают как прямо пропорциональное коэффициенту kt.

Изобретение поясняется фиг. 1, где представлена диаграмма соотношений между концентрацией гумуса (%) и kt. В таблице 1 приведены результаты определения гумуса и петромагнитных параметров в исследуемых образцах.

Возможность такого результата определяется установленными взаимосвязями между процессами образования гумуса и оксидогенеза железа, протекающими в верхнем (пахотном) горизонте почв (Водяницкий Ю.Н. Образование ферромагнетиков в дерново-подзолистой почве // Почвоведение 1981, №5. С114-123.; Водяницкий Ю.Н. Оксиды железа и их роль в плодородии почв. – М.: Наука, 1989, 159 с.; Бабанин В.Ф. и др. Магнетизм почв. Из-во ЯГТУ, 1995, 223с.). Наибольшее увеличение магнитной восприимчивости проб почв (почти в 200 раз) установлено после их нагрева до 550°С и обусловлено восстановлением продуктов температурной диссоциацией слабомагнитных оксидов и гидрооксидов железа (дегидратация гидрооксидов и восстановление гематита) с образованием сильномагнитного магнетита, которое зависит от концентрации гумуса, температуры, времени, способа прокаливания (Водяницкий Ю.Н. Оксиды железа и их роль в плодородии почв. – М.: Наука, 1989, 159с.). Таким образом, по результатам измерения магнитной восприимчивости до и после прокаливания до 550°С можно судить о содержании гумуса в почве.

Качественная картина вариаций количества гумуса в черноземных почвах определяется построением графика изменения магнитной восприимчивости до и после нагрева до 550°С в образцах при их площадном отборе.

Для получения информации необходимо выполнить следующие пошаговые исследования:

1. В полевых условиях предварительно измеряется величина магнитной восприимчивости отобранных почвенных проб на возможно большей площади исследований развития черноземов.

2. В лабораторных условиях из каждого образца берется навеска массой от 20 до 50 грамм, в которой на серийном измерителе определяется значение магнитной восприимчивости (k_исх).

2. Данная навеска каждого образца в жаростойком керамическом стакане помещается в муфельную печь и нагревается до температуры 550°С, при которой происходят и завершаются температурные фазовые переходы парамагнитных гидрооксидов и оксидов железа в магнетит.

3. После остывания пробы производится повторный замер значений магнитной восприимчивости (k_наг).

4. Рассчитывается коэффициент приращения значения магнитной восприимчивости (kt) по формуле:

kt = k_наг/k_исх

где k_исх– исходное значение магнитной восприимчивости в образце, а k_наг – значение магнитной восприимчивости в образце после нагрева.

5. Значения kt выносятся на площадную карту территории исследований, на которой участки с высокими значениями параметра указывают на высокое содержание гумуса.

Заявляемый способ был апробирован на чернозёмных почвах степной зоны в пределах Оренбургской области. На исследуемой площади около 10 га было отобрано 30 образцов, в которых проводились измерения содержания гумуса и значений коэффициента приращения значений магнитной восприимчивости (kt), результаты которых представлены в таблице 1.

Достоверность зависимости между содержанием гумуса и коэффициентом приращения значений магнитной восприимчивости (kt) подтверждается значениями рассчитанного коэффициента корреляции (r=0,6) и уравнением линейной регрессии (y=2,699x-4,672) при n=35, p=0,01 (фиг. 1).

Преимуществом предлагаемого способа определения содержания гумуса путем использования коэффициента приращения значений магнитной восприимчивости после прогрева проб черноземных почв до 550°С перед другими известными способами является возможность экспрессного его применения в полевых условиях, для чего требуется только наличие электросети для подключения муфельной печи.

Способ оценки содержания гумуса в почве петромагнитным способом, включающий отбор образцов почвы в пахотном горизонте и определение в них величины магнитной восприимчивости k_исх, отличающийся тем, что осуществляют нагрев образцов почвы до 550˚С и повторное определение в них величины магнитной восприимчивости k_наг после их остывания, вычисляют коэффициент приращения величины магнитной восприимчивости kt по формуле kt=k_наг/k_исх, при этом содержание гумуса оценивают как прямо пропорциональное коэффициенту kt.

Изобретение относится к экологии и предназначено для оценки состояния температуры параметров почвы в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах. Для этого размещают почвенные датчики температуры почвы на разных глубинах с определенным шагом в целевых скважинах, пробуренных в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах без промывки, с последующей их засыпкой, регистрируют информацию об измеренной каждым датчиком температуре почвы и передают информацию от датчиков в базу данных на удаленном сервере.

Лизиметр // 2613882

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при балансовых исследованиях на мелиорируемых землях, в частности, для определения инфильтрации поливных, талых и дождевальных вод.

Способ наблюдения за коллектором с использованием данных о скученных изотопах и/или инертных газах // 2613219

Изобретение относится к способу управления добычей углеводородов при осуществлении наблюдения за коллектором с использованием данных о скученных изотопах, данных об инертных газах или сочетания данных о скученных изотопах и инертных газах.

Способ определения суммарной фитотоксичности почвы // 2612345

Изобретение относится к области экологии, а именно к определению суммарной фитотоксичности почвы методом биоиндикации. Для этого проводят биотестирование почвы по активности целлюлозоразлагающих микроорганизмов.

Мониторинг и контроль почвенных условий // 2611146

Изобретения относятся к области сельского хозяйства. В способе получают водные пробы, извлекаемые из множества всасывающих зондов, размещенных на различных глубинах в почвенном субстрате, включая зону функционирования корневой системы видов растений в данном почвенном субстрате.

Способ фитоиндикации гляциональных катастроф // 2601907

Изобретение относится к области экологии, а именно к выявлению признаков природных катастроф, и может найти применение при оценке опасности поражения территорий лавинообразным потоком.

Способ определения линейного прироста побегов мхов рода sphagnum // 2600827

Изобретение относится к области экологии, а именно болотоведения. Для этого определяют линейный прирост образцов побегов мхов рода Sphagnum и исследуют их по индивидуальным маркерам, от которых измеряют линейный прирост побегов.

Способ оценки вариабельности глубины послеуборочного дискового лущения стерни зерновых колосовых культур // 2600703

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к способам определения показателей качества глубины дискового лущения стерни зерновых колосовых культур.

Способ изготовления стандартных образцов массовой доли нефтепродуктов в кварцевом песке // 2599131

Изобретение относится к способам изготовления стандартных образцов состава для оперативного и статистического контроля погрешности результатов измерений, в частности измерений массовой доли нефтепродуктов в почвах, грунтах и донных отложениях.

Устройство контроля водного баланса почвы // 2596703

Лизиметр включает емкость с монолитом почвы, гидравлически связанную с емкостью контроля уровня, узел сброса, подключенный к источнику водоподачи, блок управления с электрокоммутационной схемой и подключенные к нему электромагнитные датчики уровней воды в емкости контроля уровня.

Способ диагностики хронического и аварийного загрязнения почв тяжелыми металлами посредством анализа активности фермента дегидрогеназы // 2617533

Изобретение относится к области геоэкологии и может быть использовано для оценки экологической ситуации при хроническом и аварийном загрязнении почвы тяжелыми металлами по анализу активности фермента дегидрогеназы в почве. Для этого выделяют первый типичный участок без явного источника эмиссии тяжелых металлов (№1) и второй (№2) типичный участок с явным источником эмиссии приоритетных тяжелых металлов. Затем с этих участков отбирают усредненные пробы почвы №1 и №2, соответственно, и определяют в них активность фермента дегидрогеназы спектрофотометрическим методом. При этом о хроническом загрязнении почвы тяжелыми металлами судят по повышению активности фермента в пробе №2 относительно пробы №1. Об аварийном загрязнении почвы тяжелыми металлами судят по снижению активности фермента в пробе №2 относительно пробы №1. Способ позволяет диагностировать факт хронического или аварийного загрязнения почв тяжелыми металлами, а также сократить время, повысить точность и качество оценки экологической ситуации на территориях функционирования промышленных объектов. 1 ил., 2 табл., 1 пр.

Конструкция для инъекционного закрепления образцов грунта // 2618786

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при выполнении работ по инъекционному закреплению образцов грунта в лабораторных условиях. Конструкция для инъекционного закрепления образцов грунта включает форму-цилиндр, основание и крышку. В качестве основания и крышки содержит две пластины с углублением и/или бортиком для фиксации в них формы-цилиндра, закрепляемой с помощью стягивающих устройств через отверстия по краям плоскости пластин. По центру на пластинах предусмотрены патрубки, при этом форма-цилиндр выполнена из полимерной или стеклянной трубы нужного диаметра и длины. Технический результат состоит в повышении достоверности результатов исследования грунтов, обеспечении инъекционного закрепления образцов грунта с искусственной или естественной (керны) структурой в лабораторных условиях. 4 ил.

Лизиметрическое устройство // 2619554

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для взятия проб почвенных растворов в естественных условиях, а также при отборе почвенных растворов на избыточно увлажнительных почвах, занятых рисовыми чеками. Лизиметрическое устройство содержит корпус 1 с перфорацией и вакуумную трубку 2 с перфорацией для сбора влаги, причем корпус выполнен в виде закрытого полого цилиндра, по всей боковой поверхности которого выполнена перфорация, и который покрыт водопроницаемым материалом геотекстиля 3. Концы материала геотекстиля 3 зафиксированы между собой швом, образуя замкнутую полость цилиндра, при этом перфорированные отверстия 5 цилиндра 1 по всей боковой поверхности просверлены конусными отверстиями, сужающимися во внутрь полого цилиндра 1. Вакуумная трубка 2 снаружи в пределах перфорации внутри корпуса 1 покрыта вторым слоем водопроницаемого материала геотекстиля 6. Изобретение предотвращает заиление полости корпуса прибора и повышает надежность качественного пропуска почвенного раствора, что обеспечивает получение более достоверного количественного и качественного состава почвенного раствора. 3 ил.

Способ оценки биологической активности и токсичности почв и техногенных почвогрунтов // 2620555

Изобретение относится к области экологии, а именно используется при биомониторинге состояния почв в естественных и экологически неблагоприятных экосистемах, вызванных разнообразными загрязнениями. Для этого проводят оценку биологической активности и токсичности почвы по состоянию кресс-салата Lepidium sativum L., выращенного на пробах почв и тест-контролем на вермикулите с питательным раствором Кнопа. Оценку проводят по показателям развития 10-12-дневных растений, при этом сравнивают высоту и массу растений, а также редокс-активность растительного экстракта, которая повышается при токсичности корневой среды. При этом снижение показателей кресс-салата или повышение редокс-активности растительного экстракта на 10-30% характеризует удовлетворительное состояние почвы, снижение на 30-50% - неудовлетворительное, при уровне ниже 50% - экологически опасное. Изобретение обеспечивает упрощение способа оценки, снижение времени тестирования и обеспечение точности результатов для статистической обработки данных для оценки качества почв и почвогрунтов урбанизированных и промышленных территорий разных техногенных почвогрунтов, выполняющих функции почв на урбанизированных и промышленных территориях. 16 ил., 1 пр.

Прозрачный мерзлый грунт, способ его получения и применения // 2625230

Группа изобретений относится к прозрачному мерзлому грунту, способу его получения и применению. Прозрачный мерзлый грунт получают из фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости. Количество фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости рассчитывают согласно условиям испытаний и размерам проб. Фторсодержащий полимер, представленный частицами неправильной формы диаметром ≤0,074 мм из тефлона AF 1600 с коэффициентом преломления 1,31 и плотностью 2,1-2,3 г/см3, подвергают очистке от примесей и сушат в сушильном шкафу. Кубиковый лед получают путем раздавливания целого блока льда с диаметром частиц ≤0,074 мм. Бесцветная поровая жидкость представлена водой. Смешивают сначала фторсодержащий полимер и кубиковый лед, равномерно перемешивают в криогенной лаборатории при температуре от -6,0°С до -8,0°С, загружают в форму по 2-3 партии для приготовления пробы и утрамбовывают слой за слоем. Затем в форму добавляют воду, и она заполняет промежутки между частицами фторсодержащего полимера и кубиковым льдом. Устройство вакуумирования используют для удаления остаточных пузырьков в пробе, чтобы она достигла полностью насыщенного состояния. Пробу помещают в плотномер для затвердевания со значением степени переуплотнения 0,8-3 и загружают в криогенный бокс при температуре -20°С, где замораживают на 48 часов, чтобы получить прозрачный мерзлый грунт, имитируя насыщенную мерзлую глину, физические свойства которой следующие: плотность - 1,63-2,1 г/см3, удельная масса - 16-21 кН/м3 и значение степени переуплотнения - 0,8-3; а механические свойства следующие: угол внутреннего трения - 19-22°, связность - 1-3 кПа, модуль упругости - 5-9 МПа и коэффициент Пуассона - 0,2-0,3. Применяют прозрачный мерзлый грунт в модельном испытании направленного взрывания мерзлого грунта, в испытании оползания модели мерзлого грунта дорожной насыпи вследствие оттаивания. Прозрачный мерзлый грунт, полученный по настоящему изобретению, может имитировать свойства естественной прозрачной мерзлой глины, эффективно используется в модельных испытаниях в инженерной геологии, обладая точными результатами измерений, и может наглядно показать внутреннюю деформацию грунтового массива. Он низкозатратен и прост в эксплуатации. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Прозрачный мерзлый грунт, способ его получения и применение такого грунта // 2625231

Группа изобретений относится к прозрачному мерзлому грунту, способу его получения и применению. Прозрачный мерзлый грунт получают из фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости. Количество фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости рассчитывают согласно условиям испытаний и размерам проб. Фторсодержащий полимер, представленный частицами неправильной формы диаметром 0,25-2,0 мм из тефлона AF 1600 с коэффициентом преломления 1,31 и плотностью 2,1-2,3 г/см3, подвергают очистке от примесей и сушат в сушильном шкафу. Кубиковый лед получают путем раздавливания целого блока льда с диаметром частиц 0,1-0,5 мм. Бесцветная поровая жидкость представлена водой. Сначала фторсодержащий полимер и кубиковый лед равномерно перемешивают в криогенной лаборатории при температуре от -6,0 до -8,0°С, загружают в форму по 2-3 партии для приготовления пробы и утрамбовывают слой за слоем. Затем в форму добавляют воду, и она заполняет промежутки между частицами фторсодержащего полимера и кубиковым льдом. Устройство вакуумирования используют для удаления остаточных пузырьков в пробе, чтобы она достигла полностью насыщенного состояния. Пробу загружают в криогенный бокс при температуре -20°С и замораживают на 48 часов, чтобы получить прозрачный мерзлый грунт, имитируя насыщенный мерзлый песчаный грунт, физические свойства которого следующие: плотность - 1,53-2,0 г/см3, удельная масса - 15-20 кН/м3 и относительная плотность - 20-80%; а механические свойства следующие: угол внутреннего трения - 30-31°, модуль упругости - 8-61 МПа и коэффициент Пуассона - 0,2-0,4. Применяют прозрачный мерзлый грунт в модельном испытании направленного взрывания мерзлого грунта и в испытании оползания модели мерзлого грунта дорожной насыпи вследствие оттаивания. Прозрачный мерзлый грунт, полученный по настоящему изобретению, может имитировать свойства естественной прозрачной мерзлой глины, эффективно используется в модельных испытаниях в инженерной геологии, обладая точными результатами измерений, и может наглядно показать внутреннюю деформацию грунтового массива. Он низкозатратен и прост в эксплуатации. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ лабораторного испытания грунтов // 2628874

Изобретение относится к исследованию деформационных и прочностных свойств грунтов при инженерно-геологических изысканиях в строительстве. Способ включает деформирование образца грунта природного или нарушенного сложения в условиях трехосного осесимметричного гидростатического и последующего девиаторного нагружения, дающих возможность ограниченного бокового расширения образца грунта, близкого к реальным условиям, затем после установления условной стабилизации при статическом режиме достижением скорости деформирования образца, соответствующей условной стабилизации деформации образца на данной ступени деформирования, переходят поочередно на следующие ступени испытания, а по окончании испытаний, по конечным результатам, полученным на каждой из ступеней испытания, строят график зависимости относительной осевой деформации от осевых напряжений и определяют искомые характеристики грунта, причем после стабилизации деформаций гидростатического нагружения выполняют контролируемое девиаторное нагружение, первая часть которого - дозированное кинематическое нагружение с управляемой скоростью деформации и ограничением по приращению осевых напряжений, а вторая часть - стабилизация напряженно-деформированного состояния образца в режиме ползучести - релаксации напряжений по условной стабилизации модуля общей деформации, многократно повторяя нагружения и стабилизацию до достижения предельного напряженного состояния, а далее продолжают (при необходимости) только кинематическое нагружение до величины предельной относительной осевой деформации. Достигается ускорение испытаний при определении различных характеристик любых разновидностей нескальных грунтов. 1 пр., 4 ил.

Способ изготовления смерзшихся образцов, структурно сопоставимых с взорванным массивом горных пород // 2629610

Изобретение относится к области исследования механических характеристик грунтов в лабораторных условиях. Новым в способе является то, что вначале в специальном решетчатом поддоне изготавливают включения кубической формы, уплотнение породы производят методом вибрации, после чего включения замораживают до заданной экспериментом температуры, затем поддон с ячейками разбирают, вынимают включения, выдерживают их при комнатной температуре некоторое время до появления конденсата на поверхности для лучшего сцепления со связующим, перемешивают включения со связующим - породами месторождения, помещают перемешанные включения со связущим в специально изготовленную разъемную цилиндрическую форму (гильзу), после чего гильзу с породой устанавливают в климатическую камеру и замораживают до температуры, соответствующей температуре породы в массиве, применительно к различным периодам года, и выдерживают в холодильной установке до тех пор, пока температура в центре образца с установленным в нем термодатчиком не уравняется с заданной. Достигается возможность изготовления образцов, структурно сопоставимых с взорванным массивом горных пород, позволяющих определить на них сопротивление срезу грунта методом одноплоскостного среза. 2 ил.

Способ и устройство определения содержания питательных веществ в почве // 2631088

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, в частности к автоматизированным оптико-электронным системам определения содержания питательных веществ в почве. В способе содержание и концентрации основных питательных элементов в почве (азота, фосфора и калия) определяют пропорционально цветовым оттенкам спектра, фиксируемым цветной видеокамерой при сгорании в пламени образцов почвы, отобранных в процессе движения трактора с устройством по полю, с последующей обработкой сигнала видеокамеры на бортовом компьютере. Устройство содержит установленные в передней части трактора подвижную и неподвижную рамы, соединенные осью. На подвижной раме жестко закреплены почворез, отражающие экраны-уплотнители, и ось, на которой крепится устройство для забора почвы с рабочим и направляющим цилиндрами. Передвижение подвижной рамы относительно неподвижной рамы осуществляется гидроцилиндром. В верхней части рабочей камеры, где расположено устройство для забора почвы, между рабочим и направляющим цилиндрами устанавливают газовую горелку, напротив которой в боковой стене барабана устройства для забора почвы расположено отверстие, защищенное жаропрочным стеклом, за которым снаружи закреплена закрытая защитным кожухом цветная видеокамера. Изобретения обеспечивают автоматизацию процесса определения содержания питательных веществ в почве. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения границ пластичности грунтов // 2631616

Изобретение относится к области инженерных изысканий. В способе определения границ пластичности грунтов, заключающемся в определении удельного сопротивления одного образца грунта, имеющего известные значения показателей wm и kw линейной зависимости влажности грунта на границе текучести от числа пластичности WL=wm+kw⋅Iр, при степени влажности 0,97-0,98, погружению конусного индентора с углом 30° при вершине и определении по формулам влажности грунта на границе текучести и на границе раскатывания, образец грунта помещают в цилиндрическую камеру диаметром не менее 60 мм и высотой не менее 45 мм и размещают соосно вершине конуса индентора, а погружение конусного индентора производят с постоянной скоростью, равной 120 мм/мин, на глубину до 35 мм и с регистрацией величины сопротивления грунта через каждые 0,01 мм погружения конусного индентора с дискретностью не более 2,0 Н, при этом в полученном массиве значений сопротивления образца грунта погружению конусного индентора выделяют диапазон инвариантных значений сопротивления грунта погружению конусного индентора из заданного соотношения, а определение влажности грунта на границе текучести и на границе раскатывания производят на основании заданных расчетных зависимостей. Достигается упрощение и ускорение определения границ пластичности грунтов, исключение влияния на результаты определений субъективных факторов, возможность оценки погрешности определения удельного сопротивления грунта пенетрации при испытании одного образца грунта. 1 ил.