Техническое обеспечение локального мониторинга почвенного плодородия земель основано на использовании сертифицированных приборов и оборудования Федеральными государственными бюджетными учреждениями центрами и станциями агрохимической службы (ФГБУ «ЦАС», ФГБУ «САС», и др.), отделами агрохимического анализа ветеринарных лабораторий (ФГБУ «Саратовская МВЛ»), ВУЗами и различными НИИ.

В зависимости от зоны расположения станций агрохимического обслуживания, возможна их специализация по использованию различных методик анализа почвенных образцов, сопряженная с изменением почвенно-климатических условий территории. Например, в Саратовской области агрохимическое обследование проводят 3 агрохимические станции: Балашовская, Саратовская, Ершовская (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 – Зоны обслуживания агрохимической служб

Саратовской области

Обследования почв проводятся  по следующим показателям:

плодородие почв по химическим показателям:

- органическое вещество;

- фракционный состав органического вещества (гуминовые кислоты, фульвокислоты);

- подвижный фосфор;

- подвижный калий;

- микроэлементы (подвижные формы марганца, цинка, бора, кобальта, меди);

- обменный аммоний;

- нитраты;

- подвижная сера;

плодородие почв по физико-химическим показателям:

- кислотность (рН солевой вытяжки);

- гидролитическая кислотность;

- сумма поглощенных оснований;

- обменные формы кальция и магния;

плодородие почв по биологическим показателям:

- биологическая активность (активность каталазы, активность инвертазы, нитрифицирующая активность почв, интенсивность выделения углекислого газа из почвы);

гранулометрического состава почвы;

Современные приборы и оборудование.

Автоматизированные системы оценки плодородия почв в координатном земледелии.

В основе работы автоматизированных систем лежат принципы:

1. Весь технологический процесс химического анализа делится на части, каждая из которых выполняется только одним оператором.

2. Mетодики химического анализа являются технологичными и использовуются на конвейере (в «потоке»).

3. Вместо химической посуды (химических стаканов, колб и т.д.), используемой обычно в отдельности, применяются декадные технологические кассеты — аналитические емкости, жестко связанные в одном каркасе. В стандартной технологической кассете содержится 10 емкостей и она является транспортным челноком аналитического конвейера. Под эту кассету конструируется всё остальное оборудование

4. Вместо классических мерных пипеток и бюреток применяются высокопроизводительные дозаторы различных типов.

5. Автоматизированное определение химического состава полученного экстракта производят с помощью многоканальных автоанализаторов проточного типа с возможностью, если это необходимо, передачи результатов анализа на электронном носителе или с помощью кабельной связи в компьютер для машинного получения картограмм. Конструкция разработанного автоанализатора обеспечивает одновременное определение фосфора и калия с производительностью до 120 проб в час. Компьюторная система и программа обеспечивает управление автоанализатором и обработку получаемой информации. Программное обеспечение даёт возможность преобразование результатов измерений в текстовой файл или формат XL для последующего использования этих результатов другими программами (в частности, для импортирования в базы данных или других целей).

В качестве примера автоматизированной системы анализа почвенных образцов, можно привести «КОНЕ- CD » (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 – Автоматизированная система оценки плодородия почв «КОНЕ-CD»

Содержание фосфора определяют с помощью Анализатора С и Дозатора Д (рисунок 6.3).

Рисунок 6.3 – Анализатор–С и Дозатор–Д    

Определение калия, натрия проводят на фотометре пламенном ПФА-378 (рисунок 6.4).

Рисунок 6.4 – Фотометр пламенный ПФА-378

Гумус определяют фотометром фотоэлектрическим КФК-3 (рисунок 6.5).

Рисунок 6.5 – Фотометр фотоэлектрический КФК-3

Определение содержания токсичных элементов (меди, цинка, кадмия, свинца, железа) мышьяка проводят на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Спектр-5» (рисунок 6.6).

Рисунок 6.6 – Атомно-абсорбционный спектрофотометр «Спектр-5»

Определение γ-фона осуществляется на дозиметре-радиометре ЭКО-1 (рисунок 6.7).

Рисунок 6.7 – Дозиметр-радиометр ЭКО-1

Определение удельной объемной активности проб внешней среды, содержащих радионуклиды: цезия-137, стронция-90 проводится на спектрометрическом комплексе «Прогресс» (рисунок 6.8).

Рисунок 6.8 – Спектрометрический комплекс «Прогресс»

Отбор почвенных проб полностью автоматизирован (рисунок 6.9).

Рисунок 6.9 – Автоматизированный отбор почвенных проб

Фирмой Bodenprobetechnik Nietfeld (Германия) выпускаются пробоотборники Easy-Sampler, Duoprob 60, Concord С 2400 с глубиной взятия однородных проб почвы от 30 до 90 см. Скорость цикла взятия пробы составляет 20–25 с. Максимально быстрым по действию пробоотборником на рынке считается прибор N 2000, один рабочий период которого составляет 2–5 с.

Для взятия проб и определения в них содержания нитратов предлагается пробоотборник NH 90 без автоматического выгружения желобка, а нематод – пробоотборник NEPROMAX (System Einig).

Агрофизическим НИИ в РФ разработан мобильный автоматизированный комплекс, позволяющий создавать электронные карты полей и проводить агрохимическое обследование почв. Он включает в себя: движитель (автомобиль «Нива»), автоматический почвенный пробоотборник HYDRO 20 (Германия), спутниковую систему позиционирования, бортовой компьютер, программное обеспечение FieldRover II. Почвенные пробы отбираются с глубины 25 см.

Отбор проб производится с помощью спирального бура, благодаря конструкции которого обеспечивается равномерный отбор почвы по всей глубине. Его работа отслеживается с помощью специального электрического датчика. Во время отбора проб осуществляется географическая привязка координат, уточняются границы землепользований, собираются сведения о параметрах эксплуатации земельных участков.

Планирование указанных работ осуществляется путем загрузки карт в GPS-приемник (рисунок 6.10).

Рисунок 6.10 – Загрузка карт в GPS-приемник

Результаты полевого обследования вносятся в электронную базу (рисунок 6.11), в которой, также отражаются маршрутные ходы и уточненные границы землепользования (рисунок 6.12).

Рисунок 6.11 – Электронная база результатов полевого обследования

Рисунок 6.12 – Уточненные границы землепользования с маршрутными ходами

Для подготовки водной вытяжки из почвенных образцов используют высокопроизводительные фильтровальные установки, а для сушки исследуемого материала – вместительные сушильные шкафы и точные электронные весы  (рисунок 6.13).

Рисунок 6.13 – Высокопроизводительные фильтровальные установки, сушильные шкафы, электронные весы