Агрохімічні методи досліджень

Размещено на http://www.allbest.ru/

Агрохімічні методи досліджень

Агрономічна хімія користується різними методами досліджень - біологічними, хімічними, які використовуються одночасно і взаємно доповнюють одні одних. Біологічні методи включають польові, вегетаційні і лізиметричні досліди.

1. Польові досліди

Польові досліди з добривами проводять у польових умовах для визначення їх дії на врожайність сільськогосподарських культур, якість продукції, родючість грунту тощо. Розрізняють такі види польових дослідів:

тимчасові досліди - закладають не більш як три роки для вивчення дії добрив на врожайність та якість сільськогосподарських культур у конкретних умовах;

стаціонарні досліди - проводять на одній ділянці, в сівозміні, в ланці сівозміни або при беззмінній культурі з систематичним застосуванням добрив;

тривалі досліди - стаціонарні досліди з добривами, що проводять більш ніж одну ротацію сівозміни;

виробничі досліди - проводять у виробничих умовах для перевірки рекомендацій, економічної оцінки дії добрив на врожай та його якість.

Вірогідність і переконливість результатів польових дослідів з добривами досягаються повним дотриманням вимог методики і техніки дослідної справи. Основними методичними вимогами під час проведення дослідів є типовість, точність і достовірність, дотримання принципу єдиної відміни, правильного оформлення документації досліду.

Типовість досліду визначається відповідністю його ґрунтово-кліматичним, агротехнічним та іншим умовам зони, стосовно якої будуть використані результати. досліду.

Точність і достовірність. Одержані під час досліду результати (урожайність, показники якості, вміст поживних речовин тощо) можуть мати розбіжність із справжніми величинами в результаті різних погрішностей (неточність зважування врожаю, наявність мікрорельєфу, пошкодження посівів тощо), що визначається похибкою досліду. Точність досліду тим вища, чим менша його похибка. Достовірність визначається логічно правильно складеною схемою досліду, методикою і технікою його проведення, правильним вибором теми дослідження залежно від потреб виробництва.

Принцип єдиної відміни означає, що в досліді можна змінювати лише той фактор, що вивчається, усі інші фактори, що впливають на продуктивність культур, повинні бути сталими. Так, при вивченні різних норм азотних добрив можна змінювати лише кількість внесених добрив на одиницю площі (фактор, що вивчається), а всі інші фактори (попередник, норми фосфорних і калійних добрив тощо) на всіх ділянках досліду повинні бути однаковими. Поряд з цим не слід обмежувати умови, при яких добриво або прийоми його внесення можуть виявляти максимальну дію. Наприклад, при вивченні ефективності аміачної селітри і рідкого аміаку перше добриво можна розкидати по поверхні грунту перед його обробітком, друге - обов'язково вносити в грунт на певну глибину.

Оформлення документації досліду. Основним документом досліду є книга (журнал досліду), в яку записують план досліду та первинні записи. План досліду передбачає наукове обґрунтування теми досліджень, схему досліду, план розміщення варіантів, методику обліку і спостережень, календарний план виконання робіт під час проведення досліду. Первинні записи ведуть у хронологічному порядку, де зазначаються виконані роботи і результати досліджень у полі, а також первинні лабораторні дані. Одержані внаслідок проведення досліду результати оформляють як звіт.

Схема досліду. Схема досліду - це сукупність окремих варіантів, здатних вирішувати певні завдання. Під варіантом розуміють агротехнічний захід або фактор, що вивчається. Наприклад, вивчаються різні форми фосфорних добрив - суперфосфат подвійний, фосфоритне борошно, преципітат тощо. Кожна форма добрив є варіантом досліду. Контролем у дослідах з добривами може бути варіант без добрива або варіант з стандартними добривами.

Методика і техніка проведення польових дослідів. Вибір площі для проведення досліду має вирішальне значення в одержанні достовірних даних. Вона повинна відповідати таким вимогам.

1. Рельєф поля рівний (допускається нахил 2-3 м на 100 м).

На похилих площах дослідні ділянки розміщують довшою стороною вздовж схилу.

2. Ґрунтовий покрив характерний для даного господарства і місцевості.

3. Площа майбутнього дослідного поля має однакову родючість, що оцінюється за даними агротехнічного паспорта поля та агрохімічних картограм. Попередник, обробіток грунту, внесені добрива та інші хімічні засоби протягом останніх 3-4 років повинні бути також однаковими.

4. Для запобігання випадкових похибок дослідна площа віддалена на певну відстань від лісових масивів, доріг, водних басейнів, тваринницьких приміщень тощо.

Відведену дослідну площу розділяють на прямокутні ділянки, однакові за формою і величиною. Кількість ділянок визначають відповідно до схеми і методики досліду. Дослідна ділянка - це частина дослідної площі, на якій розміщують один з варіантів досліду. На ділянках розрізняють посівну площу (ділянка в цілому) та облікову, на якій проводять облік урожаю. У дослідах із зерновими, льоном, багаторічними травами облікову площу ділянок виділяють через 5-10 днів після появи сходів, на посівах інших культур - за 2-3 дні до збирання врожаю. Для культур суцільного посіву площа ділянки найчастіше становить 100 м², а для просапних - 150 м².

Під час проведення дослідів іноді застосовують мілкоділянкові досліди, де площа ділянки не перевищує 10 м², і мікропольові, що проводять також у польових умовах у посудинах без дна або на мікроділянках площею не більш як 1 м². Такі досліди переважно проводять наукові установи.

Форма ділянки має бути прямокутною, витягнутою, що забезпечує більшу точність досліду, оскільки найповніше охоплює різнорідність грунтового покриву.

Щоб відокремити одну ділянку від іншої і не допустити попадання добрив із сусідніх ділянок, роблять захисні смуги. Для цього з обох боків ділянки відступають від 0,5 до 1,5 м, а при вирощуванні просапних культур - по 2-4 рядки. Для забезпечення механізації польових робіт, а також для захисту рослин від пошкоджень навкруги дослідних ділянок залишають захисні смуги завширшки 5-10 м. Захисні смуги удобрюють, обробляють і засівають разом з усією ділянкою.

Повторюваність і повторення досліду. Щоб одержати високу точність досліду, його проводять з повторенням у часі і просторі. Повторність досліду в часі здійснюється повторюванням його протягом кількох років. Повторність досліду в просторі, тобто на території, здійснюється розміщенням кожного варіанта досліду на кількох однакових ділянках. Для об'єктивної оцінки результатів досліджень польові досліди з добривами при розмірі ділянок до 200 м², як правило, проводять у 4-кратній повторюваності, що забезпечує зниження похибки до 96-98% * У виробничих дослідах з площею ділянок понад 1000 м² допускається 2-кратна повторюваність. При зміщенні площі ділянок кількість повторюваностей збільшується, наприклад, в мілкоділянкових дослідах до 6-8. Повторні досліди одного і того самого варіанта розташовують не поряд, а в різних місцях дослідної площі. Польові досліди з добривами проводять методом повторювання (в кожному повторенні є всі варіанти схеми досліду). Окремі повторювання мають загальні межі і можуть розміщуватися в один, два і більше рядів. Усередині повторностей ділянки розміщують систематично (у певному порядку чергування) або рендомізовано (випадково, безладно).

Спочатку на папері у відповідному масштабі креслять план досліду, який потім переносять на дослідну площу. Після розбивки досліду його межі закріплюють за допомогою реперів. Крім того, на плані роблять прив'язку дослідної площі за орієнтирами, що розташовані поблизу, - будівлі, стовпи, дерева тощо. Для цього заміряють відстані від орієнтирів до кутів дослідного поля і наносять їх на план.

При закладанні дослідів з добривами стежать, щоб кількість їх внесення точно відповідала прийнятій схемі. Особливу увагу звертають на рівномірність їх розподілу на площі ділянки. Для цього при внесенні невеликих доз добрив їх змішують з наповнювачами - піском, подрібненим грунтом та ін.

Усі агротехнічні роботи в дослідах треба проводити в оптимальні строки для даної культури, характерні для зони, конкретних грунтів і погодних умов.

Техніка спостережень і обліку. Польовими дослідами передбачається програма спостережень (фенологічних, метеорологічних, фіто- й ентомологічних) і аналітичних досліджень (вміст елементів живлення в окремих органах рослин, винос їх з урожаєм і коефіцієнта використання з добрив, динаміка вологості і вмісту поживних речовин у грунті, основні показники якості врожаю тощо). Основні спостереження та облік проводять не менше ніж на двох повторюваннях досліду. Спостереження за сезонними процесами в рослинах (настання фаз та етапів розвитку) називаються фенологічними. Одночасно записують погодні умови, що відповідно впливають на грунтові процеси, а також ріст і розвиток рослин.

У дослідах з добривами систематично визначають вологість і поживний режим грунту в шарах 0-10 або 0-20 см. Зразки грунту відбирають ґрунтовим буром. Повторюваність при визначенні вологості грунту в його верхніх шарах найчастіше 4-6-кратна, а в нижчих - 2-3-кратна. Для контролю за поживним режимом грунту відбирають змішані проби, що складаються з індивідуальних зразків, узятих з 5-10 різних місць ділянки в шаховому порядку або по діагоналі.

Завершальним етапом польових дослідів є збирання та облік урожаю. Перед збиранням урожаю уточнюють межі ділянок, потім збирають урожай із захисних смуг та виключок (виключна - це частина облікової ділянки не більш як 50% її площі, що виключена з обліку внаслідок випадкових пошкоджень та похибок). Після цього збирають урожай з облікових ділянок. Основний і надійний метод обліку врожаю - суцільний. Увесь зібраний урожай основної і побічної продукції кожної ділянки зважують окремо. За несприятливих погодних умов, а також у дослідах з прядивними і кормовими культурами облік урожаю проводять методом пробного снопа.

Особливості проведення виробничих дослідів з добривами. Виробничі досліди використовують для перевірки й удосконалення в конкретних умовах господарства рекомендованих науковими закладами агрозаходів. Вони особливо важливі для економічної й організаційно-господарської оцінки розроблених заходів. Здебільшого їх проводять на великих площах із застосуванням у господарстві комплексу машин. Дослідна площа та агротехніка на ній повинні бути типовими й однорідними протягом останніх 2-3 років. Повторюваність у виробничих дослідах, як правило, 3-кратна; 2-кратна повторюваність допускається, якщо площа ділянок понад 1 га. Схема виробничих дослідів повинна включати 2-3 варіанти, наприклад, вона може бути такою: 1) без добрив (контроль); 2) розкидне внесення основного добрива; 3) локальне внесення таких самих доз добрив. Ділянки розміщують уздовж (ширини або довжини) поля. Для забезпечення механізованого збирання врожаю ширина ділянок повинна бути кратною захвату комбайна або ' інших зернозбиральних машин. У виробничих дослідах добрива вносять механізовано. У програму дослідження включають необхідні спостереження та обліки, статистичну обробку даних урожайності, проводять економічну оцінку ефективності добрив.

2. Вегетаційні досліди

Вегетаційні досліди з добривами проводять у штучних умовах для вивчення умов живлення та обміну речовин у рослинах. Залежно від мети досліджень вони можуть мати самостійне значення або бути доповненням до польових дослідів. Вегетаційні досліди на відміну від польових дають змогу виділити із складного взаємозв'язку, що відбувається в природі між рослиною, грунтом і добривом, окремі питання для кращого і всебічного вивчення.

Залежно від характеру питань, що вивчаються, вегетаційні досліди виконують у різних модифікаціях: грунтові, піщані і водні культури (метод ізольованого живлення), стерильні культури, гідропоніка, агрегатопоніка, аеропоніка, пластопоніка тощо. Вони проводяться у спеціальних вегетаційних посудинах, які розміщують на вагонетках. У сприятливу погоду їх виставляють на площадках, обгорожених з усіх боків металевою сіткою, а в негоду - ставлять у вегетаційний будиночок.

3. Лізиметричні досліди

Лізиметричні досліди з добривами проводять з метою вивчення поживного режиму та перерозподілу (пересування) мінеральних та органічних речовин по його профілю, а також для визначення балансу поживних речовин. Цей метод займає проміжне місце між вегетаційним (використанням спеціальних лізиметрів - бетонних, цегляних, металевих; контроль за пересуванням грунтового розчину; використання грунту з природною і насипною будовою) і польовим (природні погодні умови; шар грунту від 0,3 до 1-2 м; застосування польової технології вирощування культур) методами досліджень. Лізиметричні дослідження можуть мати як самостійне значення при вивченні кругообігу і балансу поживних речовин, так і допоміжне, коли за допомогою лізиметрів вивчають втрати поживних речовин внаслідок вимивання.

Найпоширеніші прямокутні і циліндричні лізиметри з відомими площею та об'ємом грунту. Щоб забезпечити своєчасну доставку інфільтраційної води для хімічного аналізу, лізиметри встановлюють поблизу лабораторії. Кількість лізиметрів залежить від схеми досліду та програми досліджень. Вони повинні мати дренаж, трубопроводи для відведення та місткості для збирання інфільтраційної води. Поблизу лізиметричних площадок встановлюють також дощомір та іншу необхідну апаратуру.

4. Метод мічених атомів

Метод мічених атомів грунтується на основі ізотопів хімічних елементів. Ізотопами називають атоми одного і того самого елемента, які мають різну атомну масу. Так, азот має два ізотопи: 14N (99,62%) і 15N (0,38%). Тому кожен елемент у природі є сукупністю ізотопів. Ізотопний склад природних елементів сталий і не змінюється під дією будь-яких фізичних та хімічних перетворень.

Природні елементи мітять шляхом штучної зміни ізотопного складу, тоді ізотопна суміш містить мічені атоми. Сполуки, в склад яких входять такі атоми, називаються міченими. Як ізотопні мітки застосовують стабільні і радіоактивні ізотопи. їх добавляють до сполук, які містять елемент, що вивчається, в певній кількості. Прослідковуючи шлях атомів одного з ізотопів даного елемента, можна зробити висновок про перетворення іншого ізотопу, який становить основну масу атомів цього самого природного елемента.

Визначення мітки стабільного ізотопу досить складне. Особливо трудомістка підготовка зразків до аналізу. Кількісне визначення проводять за допомогою мас-спектрометра. Стабільні ізотопи застосовують як мітки до таких елементів, у яких немає радіоактивних ізотопів з тривалим періодом напіврозпаду, наприклад азот.

Метод радіоактивних ізотопних індикаторів дуже простий і застосовується досить широко. Радіоактивні індикатори можуть бути виявлені і кількісно визначені з великою точністю за іонізуючим ефектом радіоактивних випромінювань в присутності значної кількості нерадіоактивних речовин. При цьому немає потреби очищувати проби та виділяти речовини в чистому вигляді.

Ізотопи в рослинах виявляють також методом радіофотографії, який грунтується на використанні високочутливої фотоплівки. При цьому об'єкт поміщають у спеціальну касету і через певний період (експозицію) плівку проявляють, тобто одержують радіоавтограф з розподіленням радіоактивних ізотопів.

За допомогою методу мічених атомів досліджують процеси надходження, переміщення та обміну поживних речовин у рослинах, визначають коефіцієнти використання поживних речовин з грунту і добрив залежно від доз, форм, строків і способів їх застосування.

Додержання правил техніки безпеки під час роботи з міченими радіоактивними сполуками, які використовуються як мітки в невеликих дозах, істотно не впливає на живі організми.

5. Лабораторні методи

Лабораторні методи досліджень передбачають аналіз рослин, добрив та умов середовища в лабораторних умовах. Провідна роль серед лабораторних методів належить хімічному аналізу агрономічних об'єктів. Широко застосовують біохімічні, мікробіологічні, фізичні методи, а також метод ізотопних індикаторів (стабільні і нестабільні (радіоактивні) ізотопи). Аналіз рослин проводять з метою встановлення взаємодії між рослинами та умовами росту, надходження поживних речовин та виносу їх з урожаєм, використання сільськогосподарськими культурами поживних елементів з грунту та добрив, якості врожаю.

Аналіз грунту дає змогу встановити доступність для рослин поживних речовин і, виходячи з цього, потребу в добривах, вивчити властивості грунту та його зміну в зв'язку з сільськогосподарським використанням і застосуванням добрив.

Аналіз добрив дає змогу встановити їх хімічний склад, вміст поживних речовин, доступність їх для рослин і перетворення в грунті.

За допомогою лабораторних методів досліджень визначають баланс поживних речовин у землеробстві, розробляють рекомендації з раціонального застосування добрив з метою регулювання живлення рослин і родючості грунту.

Лабораторні методи досліджень в агрохімії поділяють на кількісні та якісні. Кількісні аналізи проводять за допомогою хімічних, фізичних і фізико-хімічних методів, використовуючи для цього спеціальні прилади та обладнання. До цієї групи методів належать колориметричний аналіз, коли використовують кольорові реакції для порівняння інтенсивності забарвлення досліджуваних розчинів із їх зразками. Порівняння забарвлення проводять візуально за допомогою кольорової шкали або спеціальних приладів - фотоелектроколориметрів. Використовують й інші оптичні методи: рефрактометричний, що грунтується на вимірюванні коефіцієнта заломлення світла у розчині досліджуваної речовини; фотометричний - для визначення оптичної густини або світлопоглинання забарвлених сполук, які утворюються внаслідок реакцій з досліджуваними розчинами.

При кількісному аналізі користуються також різними спектральними методами, основою яких є вимірювання інтенсивності спектрів поглинання при пропусканні світла крізь досліджувані розчини (спектрофотометрія), вимірювання інтенсивності спектрів випромінювання при збудженні атомів у полум'ї (полуменева фотометрія), вимірювання інтенсивності спектрів випромінювання в електричній дузі або в іскровому розряді (спектрографія). В агрохімії користуються також хроматографічним аналізом, що грунтується на різній здатності хімічних сполук, навіть одного класу, адсорбуватися (поглинатися) поверхнево-активними речовинами - целюлозою, іонообмінними смолами тощо. Найпоширеніші методи агрохімічних досліджень - фотометрія та потенціометрія. Потенціометричний метод, в свою чергу, належить до електрохімічних, що пов'язані з використанням електролізу, вимірюванням електрохімічних властивостей досліджуваних речовин і продуктів їх взаємодії під час хімічних реакцій.

добриво врожайність дослід агрохімічний

Размещено на Allbest.ru