Курсовая работа принята с оценкой оценка
 Скачать 0.58 Mb.
|
|
2.1.3 Гидролитическая кислотность почвы, значение, метод определения Гидролитическая кислотность — это количество ионов водорода, которые вытесняются из почвы водным раствором солей слабых кислот и сильных щелочей. Обычно для этой цели применяют уксуснокислые соли — ацетат натрия или кальция. Поглощенные основания в почве вступают в обменные реакции с катионами почвенного раствора и тем самым активно участвуют в питании растений. Если в черноземную почву внести какое-либо физиологически кислое удобрение, то ион водорода обменяется местами с находящимися в поглощенном состоянии ионами кальция и магния и вытеснит их в раствор. Это несколько изменит реакцию раствора и улучшит питание растений кальцием и магнием. Аммиачные удобрения подкисляют почвенный раствор, так как ион аммония сильно поглощается, вытесняя ион водорода. Если в почвенных коллоидах было 16 много ионов водорода, то эти удобрения могут не дать положительного эффекта. Но если аммиачные удобрения внести в почву, в поглощающем комплексе которой много кальция и магния, то реакция почвенного раствора практически не станет кислой. Поглощенные основания достаточно подвижны, и поэтому они используются растениями как элементы зольного питания. Гидролитическая кислотность обнаруживается при воздействии на почву гидролитически щелочной соли [ППК]H + + а ↔ [ППК]Na + + CH 3 COOH Метод основан на обработке почвы 1 М раствором ацетата натрия при соотношении почва : раствор – 1:2,5 для минеральных почв и 1:50 – для торфяных с последующим определением гидролитической кислотности по величине рН полученной суспензии. Чем больше ППК вытесняется из ионов водорода, тем больше уксусной кислоты накапливается в растворе и тем выше его кислотность. Содержащуюся в вытяжке 1 М раствора а уксусную кислоту определяют титрованием щелочью или рН-метрически: А)На технических весах берут навеску 30 г (±0,2 г) средней пробы почвы с погрешностью не более 0,2 г пересыпают в стеклянную или пластиковую бутылки и взбалтывают вручную в течении 1 мини оставляют до следующего дня. Перед определением определением рН на потенциометре содержимое бутылки вновь взбалтывают в течение 1 мин. Показания на приборе отсчитывают с точностью до сотых долей. Величину кислотности почвы находят по величине рН, пользуясь данными перевода рН ацетатной вытяжки в единицы гидролитической кислотности для минеральных и торфяных почв. Б)На технических весах берут навеску 20 г (±0,1 г) средней пробы почвы, пересыпают в стеклянную или пластиковую бутылки ёмкостью 250 – 500 см и приливают 50 см 1 М а. Раствор ацетата натрия должен иметь слабую розовую окраску при добавлении нескольких капель фенолфталеина. Содержимое взбалтывают вручную в течении 1 мини оставляют до следующего 17 г дня. По истечении времени фильтруют. Из отобранного фильтра берут пипеткой 25 см, переносят в коническую колбу, добавляют пару капель фенолфталеина и титруют 0,1 М раствором NaOH до розовой окраски, до розовой окраски, которая не исчезает в течение 1 мин. Гидролитическую кислотность, мг * экв г, почвы вычисляют по формуле (1). Н = VN∗1,75∗100 , (1) m где V – объём 0,1 М раствора NaOH, который пошёл на титрованием взятого объёма фильтрата, см N – содержание NaOH в 0,1 М растворе, мг * экв см m – масса почвы, соответствующая взятому для титрования объёму фильтрата, г 100 – коэффициент для расчёта наг почвы 1,75 – поправка на неполноту вытеснения ионов водорода [2]. 2.2 Сумма поглощенных оснований, емкость поглощения почвы, степень насыщенности почв основаниями Реакция почвенного раствора зависит не только от размеров обменной и гидролитической кислотности, но и от степени насыщенности почвы основаниями. Сумма поглощенных оснований показывает общее содержание катионов оснований (𝐶𝑎 2+ , 𝑀𝑔 2+ , 𝐾 + , 𝑁𝑎 + , и т.д.) в почвенном поглощающем комплексе (ППК). При сопоставлении значений суммы поглощенных оснований и гидролитической кислотности можно сделать предположение о степени кислотности почв. Этот показатель необходим для расчета емкости катионного обмена и степени насыщенности почв основаниями. Сумму обменно-поглощенных катионов кальция, магния, калия и натрия называют суммой обменных оснований (Если величину гидролитической кислотности почвы обозначить буквой га суммарное количество поглощенных оснований (Са, М, Ка и др) - буквой S, то сложение их дает 18 общую емкость поглощения почвы (Т) в мг.-экв. наг+ Нг= T. Максимальное содержание обменно-поглощенных катионов в почве называют емкостью катионного обмена (ЕКО), или емкостью поглощения T. Т = (𝑆 + Н + + 𝐴𝑙 3+ ). ЕКО возрастает с увеличением в почве органического вещества. Измеряется в мг-экв./ 100 г почвы. Сумма поглощенных оснований (S), выраженная в процентах от емкости поглощения (Т, называется степенью насыщенности почвы основаниями и обозначается V:V = (S/T)*100, или V = г. На кислых почвах катионы водорода, алюминия, марганца и железа вытесняются из ППК внесением извести. При этом отрицательно влияющие на растения катионы в ППК замещаются кальцием, что позволяет считать его стражем почвенного плодородия. Принцип метода. Существует целый ряд методов определения обменно-поглощенных оснований. Самым простыми быстрым является метод Каппена-Гильковица, хотя результаты получаются достаточно приблизительными. Метод основан на вытеснении поглощенных оснований (𝐶𝑎 2+ , 𝑀𝑔 2+ , 𝐾 + , 𝑁𝑎 + , 𝑁𝐻 4+ ) ионом водорода при взаимодействии почвы с 0,1 н. раствором соляной кислоты. Количество перешедших в раствор обменных оснований определяют по разности между количеством кислоты, взятой для приготовления вытяжки, и кислоты, оставшейся после взаимодействия с почвой. Остаток кислоты учитывают титрованием NaOH. Метод пригоден для кислых почв (бескарбонатных), дерново-подзолистых, серых лесных и др. Общее количество способных к обмену поглощенных катионов в почве называется емкостью поглощения. Ее выражают в мг * экв г почвы. Величина емкости поглощения характеризует обменную поглотительную способность почвы. Емкость поглощения катионов зависит от механического состава почвы, общего содержания в ней мелкодисперсной фракции и ее состава. Разные по размеру минеральные частицы почвы отличаются по их способности к физико-химическому поглощению катионов. 19 Величина емкости поглощения зависит от содержания в почве гумуса. гумусовые вещества обладают гораздо более высокой поглотительной способностью, чем глинистые материалы. Чем выше содержание гумуса в почве, тем больше емкость поглощения катионов. У более богатых гумусом черноземов она значительно выше, чему дерново-подзолистых почв. Верхние горизонты почвы, содержащие больше органического вещества, обладают и большей емкостью поглощения, чем нижние горизонты. В богатых гумусом черноземах емкость поглощения катионов в большой степени обусловлена их органической частью, тогда как в дерново-подзолистых почвах - минеральной. Емкость поглощения катионов зависит также от реакции почвы и соотношения в ней отрицательно заряженных коллоидов (ацидоидов) и амфотерных коллоидов (амфолитоидов). Кислая реакция, наоборот, уменьшает отрицательный заряд почвенных коллоидов, и емкость поглощения катионов снижается. Если почва богата полутораоксидами, которые при рН ниже 7-8 имеют положительный заряд, то они будут вступать в соединения с отрицательно заряженными коллоидами (ацидоидами), например с кремниевой кислотой и гуминовой кислотой, и частично связывать их отрицательные заряды, тем самым снижая величину емкости поглощения катионов. При большом содержании в почве амфотерных коллоидов (гидратов полуторных окислов) и при кислой реакции способность почвы к поглощению анионов увеличивается. Чем уже соотношение в почве ацидоидов и амфо-литоидов и выше кислотность почвенного раствора, тем ниже емкость поглощения катионов. В поглощающем комплексе кислых почв наряду с основаниями Са, Mg, К содержатся ионы водорода. Чем большая доля общей емкости поглощения приходится на водород, тем почвы более кислые, или, точнее, не насыщены основаниями. Определение степени насыщенности почв основаниями позволяет точнее решать вопрос о необходимости (очередности) известкования, так как этот показатель характеризует относительную долю гидролитической кислотности (те. ионов водорода, соответствующих ее значениям) в почвенном поглощающем 20 комплексе Абсолютные величины гидролитической кислотности ряда почв могут быть близки между собой, что, казалось бы, свидетельствует об одинаковой нуждаемости их в известковании однако, если учесть степень насыщенности этих почв основаниями, может оказаться, что потребность их в извести различна. При расчетах доз извести, кроме гидролитической кислотности, нужно учитывать обменную кислотность почвы, содержание в ней подвижного алюминия, емкость поглощения катионов почвой, степень насыщенности почвы основаниями, ее гранулометрический состав, содержание в ней органического вещества, отношение сельскохозяйственной культуры к известкованию и другие факторы. Наиболее правильный ответ на вопрос о необходимости известкования той или иной почвы и дозах внесения извести можно получить при сочетании приведенных выше методов с полевым опытом по изучению эффективности известкования. Степень насыщенности почв основаниями (V) - показывает процентное содержание общего количества катионов оснований (S) в почвенном поглощающем комплексе (ППК) из всей емкости поглощения (T), и выражается формулой (2). V = (S/T) * 100, (2) где V – степень насыщенности почвы основаниями, % S - содержание общего количества катионов оснований, мг * экв г почвы Т – ёмкоть поглощения 100 – коэффициент пересчёта в проценты. В общее количество катионов (S) входят такие, как, 𝐾 + , 𝑁𝑎 + , 𝑁𝐻 4+ ) и т.д., то есть те, которые благоприятно влияют на структуру почвы, ее физические и физико-механические свойства. 21 Ёмкость поглощения (T) – общее количество катионов, которое должно быть вытеснено из почвы. Возрастает с увеличением в почве органического вещества. Степень насыщенности почв основаниями – показатель нуждаемости почв в известковании. Чем он ниже, тем выше необходимость внесения извести. При этом отрицательно влияющие на растения катионы в ППК замещаются кальцием. Ниже размещена градация почв по степени насыщенности основаниями При повышенном и высоком уровне показателя (70-90% и выше) потребности в известковании нет или слабая. При среднем уровне показателе (50-70%) нуждаемость в известковании средняя. При низком и очень низком уровне показателя (30-50% и ниже) – сильная нуждаемость в известковании. Группировка почв по степени насыщенности основаниями представлена в таблице 1 [16]. 2.3 Оценка основных агрохимических показателей чернозёма обыкновенного По полученным данным лабораторных анализов среднего почвенного образца №7 , представленным в таблице 2, можно сделать следующие выводы. Таблица 2 – Основные агрохимические показатели чернозёма обыкновенного При проведении анализов и по итогам их результатов можно сделать вывод, что данный почвенный образец относится к почвам, имеющим рН среды близкую к нейтральной. Поскольку рН водной вытяжки - величина неустойчивая, сильно изменяющаяся в течение вегетационного периода, на Агрохимический показатель Почвенный Образец рН мг·экв/100 г. почвы V, % вод. сол. Н обм Al обм Н Г S Т 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Камышловка 6,55 5,6 0,019 - 2,38 32,85 35,2 93 22 практике определяют рН почвы не только вводной, но ив солевой вытяжке. Если почва обладает обменной кислотностью, тов солевой вытяжке обнаруживается больше ионов водорода, в связи с чем показатель рН солевой вытяжки ниже, чем рН водной. Поданным анализа рН в >рН с , отсюда следует, что данная почва обладает обменной кислотностью. Hобм — свойство почвы, обусловленное наличием ионов водорода в почвенном растворе и обменных ионов водорода и алюминия в поглощающем комплексе почвы. Интервал pH 5,5-7 соответствует наиболее агрономически благоприятной структуре почвы, высокому качеству гумуса и оптимальному водному режиму. По гидролитической кислотности данный почвенный образец относится к близкой к нейтральной (таблица 3). Почву известкуют только в том случае, если уровень ее кислотности имеет показатель выше 7,5 pH. В нейтральную или слабокислую почву известь вносить ненужно Таблица 3 - Градация почв по гидролитической кислотности Класс Степень кислотности Величина Нг, ммоль г почвы I Очень сильнокислые Более 6,0 II Сильнокислые 5,1 – 6,0 III Среднекислые 4,1 – 5,0 IV Слабокислые 3,1 – 4,0 V Близкие к нейтральной 2,1 – 3,0 VI Нейтральные Менее 2,0 23 По содержанию суммы поглощённых оснований данный почвенный образец относится к очень высокому (таблица 4). Таблица 4 – Группировка почв по содержанию суммы поглощённых оснований Класс Уровень признака Сумма поглощённых оснований, ммоль г почвы I Очень низкий 0 – 5,0 II Низкий 5,1 – 10,0 III Средний 10,1 – 15,0 IV Повышенный 15,1 – 20,0 V Высокий 20,1 – 30,0 VI Очень высокий Более 30 Зная сумму поглощенных оснований, гидролитическую кислотность и емкость поглощения катионов можно узнать степень насыщенности почв основаниями. В данной почве V= 93%, отсюда следует, что степень насыщенности основаниями данного почвенного образца - высокая. По всем полученным данным лабораторных анализов, почвенной карте Омской области (см. Приложение А, ст. 43), можно сделать вывод, к какому типу почвы относится данный образец – чернозём обыкновенный [1]. Кроме чернозёма обыкновенного в посёлке есть солонцовые почвы. Они плодородны и мало плодородны. В настоящее время начаты работы по повышению плодородия солонцов путем гипсования и других методов мелиорации. Солоди-почвы – представляют собой промытые (рассоленные) солонцы. Внешне они похожи на подзолистые почвы, народное название их 24 беляк. Черноземные почвы имеют ту или иную степень засоления. Во влажные годы и при орошении эти почвы способны давать высокий урожай. Несмотря на то, что чернозем считается идеальной почвой для растений, у него есть и недостатки. 25 3 ПОЧВЕННАЯ ДИАГНОСТИКА ПИТАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР (эффективное плодородие) Основываясь на многолетнем опыте возделывания сельскохозяйственных культур, оказываем услуги сельхозпроизводителям по оптимизации и наиболее эффективному применению минеральных удобрений на различных сельскохозяйственных культурах. Для здорового роста и развития сельскохозяйственных культур необходим сбалансированный комплекс питательных веществ в почве, ведь перенасыщение почв минеральными веществами оказывает более пагубное влияние на сельскохозяйственные культуры чем их недостаток. Для получения высоких и качественных урожаев сельскохозяйственных культур необходимо правильно разработать систему питания растений. Чтобы уточнить количество содержания основных питательных веществ в почве, необходимо проводить почвенную диагностику, на основании которой можно делать расчет потребности сельскохозяйственных культур в удобрениях под запланированный урожай, в том числе и дифференцированное их внесение. В результате проведения почвенной диагностики проводится агрохимический анализ почвы на содержание N, P, K, S, Zn, и др, а также уровень pH. Отбор почвенных проб производится на спец. автомобиле оборудованном автоматизированным гидравлическим пробоотборником, место отбора почвенных образцов фиксируется на карте спутниковой системой GPS, глубина отбора проб варьируется в пределах см, количество почвенных проб водном объедененном образце составляет 10-12 проколов. По результатам почвенной диагностики изготавливается агрохимическая картограмма в которой отображается содержание основных элементов питания по всему полю, специалистами нашей компании составляются рекомендации по 26 внесению каждого элемента питания под планируемую урожайность с учетом различных факторов (предшественник, сорт и т.д.) [11]. 3.1 Почвенная диагностика азотного питания сельскохозяйственных культур, значение, методика проведения, определения Азот - один из основных элементов, необходимых для растений. Он входит в состав всех простых и сложных белков, которые являются главной составной частью цитоплазмы растительных клеток, ив состав нуклеиновых кислот рибонуклеиновая - РНК и дезоксирибонуклеиновая - ДНК, играющих исключительно важную роль в обмене веществ в организме. Азот содержится в хлорофилле, фосфатидах, алкалоидах, ферментах и во многих других органических веществах растительных клеток. Условия азотного питания сильно влияют нарост и развитие растений. При недостатке азота рост их резко ухудшается. Особенно сильно сказывается недостаток азота на развитии листьев они бывают мелкие, имеют светло- зеленую окраску, преждевременно желтеют, стебли становятся тонкими и слабо ветвятся. Ухудшаются также формирование и развитие репродуктивных органов и налив зерна. Общее содержание азота в почвах зависит от содержания в них органических веществ больше всего азота в наиболее богатых гумусом мощных черноземах, а меньше - в бедных гумусом дерново-подзолистых почвах и сероземах (таблица 5). Разложение органических азотистых соединений в почве в общем виде может быть представлено схемой белки, гуминовые вещества > аминокислоты, амиды > аммиак > нитриты > нитраты. Распад азотистых органических веществ почвы до аммиака называется аммонификацией [2]. 27 Таблица 5 – Валовое содержание азота, фосфора и калия в пахотном слое различных почв Почвы N 𝑃 2 𝑂 5 𝐾 2 𝑂 % т/га % т/га % т/га Дерново – 0,02 - 0,6 – 1,5 0,03 - 0,9 – 1,8 0,5 – 0,7 15 – 21 подзолитые: 0,05 0,06 песчаная Дерново – 0,05 – 1,5 – 4,0 0,04 – 1,2 – 3,6 1,5 – 2,5 45 – 75 подзолистые 0,13 0,12 суглинистая Чернозёмы 0,2 – 0,5 6 - 15 0,1 – 0,3 3 – 9 2 – 2,5 60 – 75 Серозёмы 0,05 -0,15 1,5 – 4,5 0,08 – 0,2 1,6 - 6 2,5 - 3 75 – 90 Распад азотистых органических веществ почвы до аммиака называется аммонификацией. Аммонификация осуществляется обширными группами аэробных и анаэробных микроорганизмов бактерий, актиномицетов и плесневых грибов. Нитрификация - осуществляется группой специфических бактерий, для которых это окислений является источником энергии. Денитрификация - процесс восстановления нитратного азота до газообразных форм (NO, N 2 O, N 2 ), в результате чего происходят потери азота из почвы из почвы, что крайне нежелательно для сельскохозяйственного производства. Определение нитратного азота дисульфофиноловым методом Грандваль- Ляжу. Содержание нитратов в почве служит показателем обеспеченности растений минеральным азотом и характеризует степень выраженности процесса нитрификации. По наличию нитратного азота судят об окультуренности почвы, ее биологической активности, мелиоративном состоянии. 28 Нитраты обладают высокой подвижностью и при обильном атмосферном увлажнении или поливах могут перемещаться с гравитационной влагой за пределы пахотного слоя. В основе метода лежит взаимодействие нитратов с дисульфофеноловой кислотой с образованием тринитрофенола (пикриновой кислоты, который при подщелачивании раствора дает окрашенное в желтый цвет нитросоединение в количестве, эквивалентном держанию нитратов ООО+ НОС 6Н2(NO2)зОН + NaOH → C 6 H 2 (NO 2 ) 3 ONa + Н. Дисульфофеноловым методом определяют только азот нитратов и даже при большом содержании нитратов получают правильные результаты. Вместе стем установлено, что на точность опыта влияют хлориды (занижают количество нитратов, аммиачные соли, кислотность почвенных вытяжек. Для расчета содержания нитратов используют формулу (3). х = 𝑎∗𝑏∗1000 ∗ 0,226, (3) 𝐻 ′ где Х - содержание нитратов абсолютно сухой почвы, мг/кг; а - количество мл образцового раствора по графику (соответствующее оптической плотности испытуемого раствора b - разведение (отношение общего объема фильтрата к объему фильтрата, взятого для выпаривания 1000 - коэффициент для пересчета результата на 1 кг почвы Н - навеска почвы, г 0,226 - коэффициент пересчета на азот [7]. |