Методика отбора проб почвы

 

Пробы почв с горизонта А₀  отбирались на дачном участке на протяжении 100 метров через каждые 10 метров. Аналогично пробы почв отбирались с горизонтов А, В.

Подготовка почв к анализу:

1. почву доводили до воздушно – сухого состояния

2. образцы почв усредняли методом квортования

3. почву просеивали через набор сит и отбирали фракцию с определенным размером частиц (d=2мм)

Приготовление почвенной вытяжки:

1. навеску воздушно – сухой почвы 60 г помещали в колбу объемом 500мл. и приливали 300мл. дистиллированной воды, не содержащей углекислый газ. Получали гетерогенную систему, в которой отношение почвы к воде составляет 1:5

2. колбу со смесью встряхивали 3 минуты

3. всю суспензию, не давая отстаиваться, фильтровали через сухой беззольный фильтр «желтая лента»

4. колбу с фильтром следует держать закрытой.

2.2 Определение гумуса почвы по методу И.В. Тюрина [20]

 

Метод И.В. Тюрина основан на окислении органического вещества почвы хромовой кислотой до образования углекислоты. Количество кислорода, израсходованное на окисление органического углерода, определяют по разности между количеством хромовой кислоты, взятой для окисления, и количеством ее, оставшимся неизрасходованным после окисления. В качестве окислителя применяют 0,4 н. раствор K₂Cr₂O₇ в серной кислоте, предварительно разбавленной водой в соотношении 1:1.

Реакция окисления протекает по следующим уравнениям:

1) 2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄=2K₂SO₄+2Cr₂(SO₄)₃+8H₂O+3O₂

2) 3C+3O₂=3CO₂

Остаток хромовой кислоты, не израсходованной на окисление, оттитровывают 0,1 н. раствором соли Мора с индикаторм дифениламином. Титрование солью Мора, представляющей собой двойную соль сернокислого аммония и сернокислой закиси железа – (NH₄)₂SO₄^.FeSO₄^.GH₂O, идёт по следующему уравнению:

K₂Cr₂O₇+7H₂SO₄+6FeSO₄=7H₂O+K₂SO₄+Cr₂(SO₄)₃+3Fe₂(SO₄)₃

Полнота окисления органического вещества при соблюдении всех условий метода, указанных ниже, составляет 85-90% величины окисления методом сухого сжигания (по Густавсону) [12].

Применение сернокислого серебра в качестве катализатора увеличивает полноту окисления до 95% (Комарова).

Для получения надёжных результатов необходимо обратить внимание:1) на тщательную подготовку почвы к анализу и 2) на точное соблюдение продолжительности кипячения при окислении органического вещества; само кипение окислительной смеси должно протекать спокойно. Метод даёт хорошую сходимость параллельных анализов, быстр, не требует специальной аппаратуры (в связи с чем может быть использован и в экспедиционных условиях) и в настоящее время является общепринятым, особенно при проведении массовых анализов.

Подготовка почвы к анализу. При подготовке почвы к анализу на содержание гумуса особое внимание должно быть обращено на удаление из почвы корешков и различных органических остатков растительного и животного происхождения.

Из взятого в поле и доведённого до воздушно-сухого состояния образца почвы берут среднюю пробу в количестве 50г, тщательно отбирают пинцетом корни и видимые глазом органические остатки (панцири насекомых, семена, угольки и т. д.), раздавливают почвенные комки деревянным пестиком с резиновым наконечником и вновь тщательно отбирают корни, пользуясь при этом лупой.

Затем растирают почву в фарфоровой ступке и пропускают через сито с диаметром отверстий в 1мм, после чего из неё снова берут среднюю пробу весом 5г и повторяют отбор корешков, используя для этого следующий приём. Сухую стеклянную палочку энергично натирают сухой суконной или шерстяной тканью и быстро проводят на высоте около 10см над почвой, распределённой тонким слоем по поверхности восковки или пергаментной бумаги.

Тонкие мелкие корешки и полуразложившиеся растительные остатки, которые до этого не удалось отобрать в связи с их малыми размерами, прилипают к поверхности наэлектризованной палочки и таким образом выносятся из почвы. Их снимают с палочки при повторном её натирании. Не следует слишком низко проводить палочкой над поверхностью почвы во избежание выноса из почвы не только органических остатков, но и мелкозёма.

В процессе отбора корешков надо неоднократно перемешивать почву и вновь распределять её тонким слоем. Операцию следует вести до тех пор, пока на палочке будут обнаруживаться лишь единичные корешки. Чистоту отбора корешков контролируют, помимо того, просмотром почвы в лупу.

По окончании отбора корешков почву снова растирают в фарфоровой, яшмовой или агатовой ступке и пропускают через сито с диаметром отверстий в 0,25 мм. Описанным выше способом должен быть подготовлен весь образец в 5г. Отбрасывать трудно поддающуюся растиранию часть образца ни в коем случае нельзя.

Почву, подготовленную вышеуказанным образом для анализа, следует хранить в пакетиках из пергаментной бумаги или восковки либо в пробирках с пробками.

Содержание гумуса определяют по специальной формуле на основании количества хромовой кислоты, пошедшей на окисление. Анализируемый материал должен быть тщательно очищен от органических остатков.

Ход анализа:

1. От образца растёртого резиновой пробкой в ступке отбирали среднюю пробу, из которой берётся навеска в 1 г, тщательно отбираются растительные остатки.

2. Из очищенного материала брали навеску 0,2 г и переносили в коническую колбу на 100 мл. В колбу приливали 15 мл хромовой смеси. Раствор хромовой смеси готовили: 40 г дихромата калия (K₂Cr₂O₇): 1 л Н₂О:1 л Н₂SO₄.

3. Обе колбы кипятили 5 минут с обратным холодильником.

4. После того, как жидкость в колбах остыла, в них добавляли дистиллированную воду до 25% объёма и прибавляли 5 капель индикатора (0,2% раствор фенилантраниловой кислоты).

5. Далее производили титрование 0,2% раствором соли Мора. Хромовая смесь реагирует с солью Мора следующим образом:

 

K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ + 6FeSO₄ = 7H₂O + K₂SO₄ + Cr₂ (SO₄)₃ + 3 Fe₂ (SO₄)₃

 

В процессе титрования окраска раствора постепенно изменялась от фиолетовой до зелёной. При появлении яркой зелёной окраски, свидетельствующей о восстановлении индикатора (полной нейтрализации хромовой смеси), титрование заканчивали. В первую очередь определяли исходное количество хромовой смеси, взятой для опыта. Титровали холостой опыт для определения количества хромовой смеси, неизрасходованной на окисление органического углерода.

6. Определение гумуса производили по формуле:

 

A = ( a - b ) NK * 100%, где

       4

 

А – количество гумуса в %;

а – количество кубических сантиметров раствора соли Мора, пошедшее на титрование хромовой смеси без почвы;

b –количество кубических сантиметров раствора соли Мора, пошедшее на титрование хромовой смеси с почвой;

N – нормальность раствора соли Мора 0,2;

К – коэффициент перевода на гумус, равный 0,00517;

о – навеска почвы в граммах.

2.3 Определение рН водной вытяжки почв [12]

Материалы и оборудование: образцы почв, весы с разновесами, прибор Н.И.Алямовского.

Пояснения к заданию. Кислотность почвы характеризуют величиной рН водных или солевых вытяжек. Если определяют актуальную кислотность почвы, т.е. кислотность почвенного раствора, то готовят водную вытяжку из почвы, обрабатывая её дистиллированной водой. Если же ставят целью определение обменной кислотности почвы, то готовят солевую вытяжку, обрабатывая почву 1н. раствором хлористого калия.

Определение реакции почвы чаще всего проводится колориметрическим, или цветным, методом по шкале Н.И. Алямовского. Этот метод основан на свойствах некоторых веществ, называемых индикаторами, менять окраску при изменении реакции среды.

Ход работы.

1. Из смешанного образца взять почву и насыпать в пробирку до нижней метки(если нет прибора с нанесёнными чёрточками, то берут навеску почвы 20г, помещают её в коническую колбу ёмкостью 100мл и приливают 50 мл дистиллированной воды или 1 н. раствора КCl. Колбу с содержимым хорошо взбалтывают).

2. Прилить к почве до верхней метки пробирки 1н. раствор КCl (если определяют обменную кислотность) или дистиллированную воду (если определяют актуальную кислотность).

3. Закрыть пробирку резиновой пробкой и хорошо взболтать в течение 5 минут. Если после встряхивания уровень жидкости будет ниже верхней метки, то необходимо добавить раствора и снова взболтать в течение нескольких секунд.

4. Дать жидкости хорошо отстояться до полного осветления.

5. Перенести пипеткой 5 мл прозрачной почвенной вытяжки в чистую пробирку и добавить туда 5-6 капель (0,3мл) комбинированного индикатора[2].

2.4 Определение суммы поглощённых оснований [12]

 

Метод основан на обработке почвы 0,1н. раствором HCl, при этом часть кислоты идёт на вытеснение и нейтрализацию поглощённых оснований, а остаток её учитывается титрованием 0,1 н. раствором NаOH. По разности между взятым и оставшимся количеством HCl находят ту часть её, которая израсходована на вытеснение и нейтрализацию поглощённых оснований.

Ход анализа:

На технохимических весах берут навеску почвы массой 10 г, помещают её в колбу на 250 мл и приливают из бюретки 50 мл 0,1 н. раствора HCl, колбу закрывают пробкой и содержимое взбалтывают в течение часа на ротаторе, после чего почву с кислотой оставляют отстаиваться на сутки, затем хорошо взбалтывают вручную и фильтруют через сухой беззольный фильтр. Из полученного фильтрата берут пипеткой 25 мл, помещают в коническую колбу на 100 мл, прибавляют 3 капли фенолфталеина, кипятят на газовой горелке и в горячем виде при помешивании титруют 0,1 н. раствором NаOH до слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 1 минуты.

Результаты анализа вычисляют по формуле:

 

S= (a*T₁-b*T₂)*20 , где

        10

 

S – это сумма поглощённых оснований, мг.экв/100г почвы;

а – количество взятой 0,1 HCl, мл;

в – количество 0,1 NaOH, пошедшего на титрование, мл;

Т₁ и Т₂ – поправки к титру 0,1н HCl и 0,1 н.NaOH

20 – коэффициент для перевода результатов на 100г почвы

10 – коэффициент для перевода результатов в мг. Экв.

Используя полученные результаты, рассчитывают ёмкость поглощения почвы (мг.) Экв на 100г)

 

T=S+Hг, где

 

S – сумма поглощённых оснований

Нг – гидролитическая кислотность мг/экв. Степень насыщенности почвы основаниями (V) вычисляют по формуле:

 

V= ^S_T*100%

Кислотность почвы

Кислотность – важнейшая агрохимическая характеристика почвы.

Кислотность почвы выражается обычно величиной рН. рН, или водородный показатель, представляет собой отрицательный логарифм концентрации водородных ионов.

По степени кислотности (величине рН) почвы делятся на следующие группы:

сильнокислотные рН<4,5

кислые рН 4,6-5,5

слабокислые рН 5,6-6,0

нейтральные рН 6,1-7,0

щелочные рН 7,1-8,0

сильнощелочные рН> 8,1

Нейтральной реакцией с небольшими отклонениями в ту или другую сторону обладают чернозёмы. Кислую реакцию имеют подзолистые и болотные почвы, щелочную – засоленные почвы.

Различают два вида почвенной кислотности – актуальную (активную) и потенциальную (скрытую). Последняя в свою очередь делится на обменную и гидролитическую.

Актуальной кислотностью называют концентрацию свободных ионов водорода в почвенном растворе. Она обусловлена наличием в почвенном растворе органических и минеральных кислот, создающих определенную степень подкисления. Для обнаружения актуальной кислотности почву промывают водой с последующим определением в водной вытяжке концентрации водородных ионов и таким образом устанавливают величину водного рН.

Потенциальной (скрытой) кислотностью называют способность твёрдой фазы почвы подкислять раствор при взаимодействии с солями. Она обусловлена ионами Н⁺ или Al³⁺, которые находятся в поглощённом почвой состоянии, а не в почвенном растворе.

В зависимости от того, какие соли используют для выявления потенциальной кислотности, последнюю подразделяют на обменную и гидролитическую. Обменной кислотностью почвы называют ту часть потенциальной кислотности, которая выявляется при вытеснении из почвы ионов Н⁺ или Al³⁺ раствором нейтральной соли (KCl, NaCl, BaCl²). Чаще всего для этой цели используют 1 н. раствор KCl:

 

= [почва] H+ KCl [почва] K+ НCl;

                                           К⁺

=[почва]Al+3 KCl [почва] K+AlCl₃;

                                           К⁺

= AlCl₃+3H₂O Al(OH)₃+3HCl

 

Обменную кислотность также выражают в величине рн, но указывают, что это рН солевой, а на водной вытяжки.

Обменная кислотность всегда выше актуальной, так как при её определении одновременно учитываются водородные ионы, находившиеся в почвенном растворе. Обменную кислотность необходимо учитывать при внесении в почву удобрений.

Гидролитической кислотностью называют ту часть потенциальной кислотности почвы, которая образуется при вытеснении из почвы ионов Н⁺или Al³⁺раствором гидролитической щелочной соли ( т.е. соли сильного основания и слабой кислоты). Чаще всего для этой цели используют 1 н. раствор CH₃COONa:

 

        Н⁺                                  Na⁺

[почва] Н+3СН₃COONa=[почва]Na+3CH₃COOH;

        Н⁺                                  Na⁺

[почва]Al+3CH₃COONa=[почва]3Na+(CH₃COO)₃Al;

(CH₃COO)8Al+3H₂O=Al(OH)₃+3CH₃COOH.

 

Принципиальной разницы между обменной и гидролитической кислотностью нет. Но величина гидролитической кислотности больше обменной, так как при действии уксусного натрия на почву вытесняется не только собственно гидролитическая кислотность, но также обменная и актуальная кислотности почвы. Величина гидролитической кислотности выражают в миллиграмм-эквивалентах Н или Al, содержащихся в 100г.

2.5.1 Определение обменной кислотности [20]

Приготовление растворов.

1. Калий хлористый 1н. раствор: 75г.KCl растворили в дистиллированной воде и доводили объём полученного раствора до 1 литра.

Раствор должен иметь рН5,6\6,0. Если рН ниже 5,6, то различие в значение рН устраняют прибавлением к раствору по каплям 1%-ного КОН, а при рН выше 6,0 к раствору прибавляют 1%-ный раствор HCl. Контроль рН проводят с помощью рН-метра.

2. Приготовление едкого натра 0,1н. титрованный раствор.

К 100 г NaOH прибавляли 100 мл H₂O, после охлаждения раствор переливали в высокий цилиндр, плотно закрывали его резиновой пробкой и оставляли стоять 7-10 дней. За это время нерастворимый в крепком растворе щелочи Na₂CO₃, которым обычно загрязнён едкий натр, осядет на дно. После этого осторожно сливали прозрачный NaOH в другую склянку.

Для определения нормальности полученного раствора отбирали 1 мл пробы в коническую колбу и прибавляли 25 мл дистиллированной воды, 2 капли 0,2%-раствора метилового оранжевого (0,2 г индикатора растворяли в 100 мл дистиллированной воды) и отфильтровывали 0,1н. раствором HCl или H₂SO₄, приготовленным из фиксанала, до перехода окраски от жёлтой до оранжево-розовой.

По объёму кислоты, пошедшему на титрование, рассчитывали объём крепкого раствора NaOH по формуле:

 

X=(B*0,1*B₁)/B₂, где

 

Х - объём крепкого NaOH, необходимый для приготовления требуемого объёма 0,1 н. раствора NaOH, мл.

В – требуемый объём 0,1 н. раствора NaOH мл.

В₁ – объём кислоты, пошедший на титрование пробы крепкого раствора NaOH, мл

В₂ – объём пробы крепкого раствора NaOH, взятый для титрования, мл.

Н – нормальность кислоты, мг-экв/мл.

0,1 – нормальность кислоты приготовленного раствора NaOH, мг-экв/мл.

3. Приготовление фенолфталеина 1%-ного, спиртовой раствор: 1г реактива растворяли в 100 мл 96% этилового спирта.

Ход анализа.

30 г почвы воздушно – сухой, просеянной через сито D=2 мм заливали 75 мл KCl н.с рН 5,6-6,0, перемешивали почву с раствором в течение 1 мин. Далее отфильтровывали вытяжку. Для потенциометрического титрования отфильтровывают по фенолфталеину. Для этого 25 мл вытяжки помещали в коническую колбу ёмкостью 100 мл, прибавляли по каплям 2к. 1%-ного раствора фенолфталеина и титровали 0,1 н. раствором NaOH до появления слабо-розовой окраски раствора, не исчезающей в течение 1 мин.

Величину обменной кислотности определяли по результатам параллельных измерений и она составляла рН=1,03, это указывает на сильный характер раствора после десорбции ионов из ППК и согласуется с данными о составе обменных катионов, основная доля обменных протонов принадлежит слабым фульво- и гуминовым кислотам, образованных в результате гидролиза катионов Al³⁺,NH₄⁺.

2.5.2 Определение гидролитической кислотности почв рН-метрическим методом [20]

Метод основан на определении гидролитической кислотности при обработке почвы 1н. раствором уксуснокислого натрия по Каппену при отношении почвы к раствору 1:5 с последующим измерением рН суспензии.

Приготовление растворов:

1. Натрий уксуснокислый 1,0н. раствор: К 68 г соли прибавляли дистиллированной воды и доводили до 0,5 литра. Раствор должен иметь рН 8,3-8,4 при измерении стеклянным электродом.

Если раствор имеет рН менее 8,3, его подщелачивали 1%-ным раствором NaOH, если раствор имеет рН более 8,4-его подкисляли раствором CH₃COOH. Раствор быстро портился, его можно хранить не более 3 –4 дней.

Ход анализа.

На технических весах отвешивали 30г воздушно-сухой почвы, размолотой и просеянной через сито D=2мм. Почву помещали в банку и прибавляли 75 мл 1н. раствора CH₃COONa(pH=8,3-8,4). Тщательно перемешивали в течение 1 мин. Суспензию оставляли до следующего дня. На следующий день перемешивали суспензию в течение 1 мин. И измеряли рН стеклянным электродом.

Показания рН-метра снимали с точностью до сотых долей.