Почва. Почва имеет многоуровневую структурную организацию
 Скачать 0.81 Mb.
|
Ход работы1. Определение аммонийного азота Аммонийный азот находится в почве в форме обменного катиона и в виде водорастворимых солей. Его извлекают обработкой почвы 1 н раствором КСl и определяют колориметрически или по методу Кьельдаля (микрометод). Колориметрическое определение основано на взаимодействии NH4+ с реактивом Несслера, при котором образуется йодистый меркураммоний, окрашенный в желтый цвет: NH4OH + 2К2НgJ4 + 3KOH → NH2Нg2OJ + 7KJ + 3H2O Для связывания ионов Са2+ и Mg2+, которые также переходят в раствор и мешают определению, к раствору прибавляют сегнетовую соль KNaС4H4O6·4Н2О. Навеску свежей почвы, соответствующую 10-50 г сухой почвы, помещают в коническую колбу вместимостью 250-500 мл и заливают 10-кратным количеством 1 н раствора КСl с учетом воды, уже содержащейся в почве. Содержимое колбы взбалтывают 5 мин и оставляют на ночь. Длительное отстаивание можно заменить часовым взбалтыванием на ротаторе. Затем содержимое колбы фильтруют через складчатый фильтр, предварительно промытый раствором КСl для очистки от аммиака, и если фильтрат прозрачен и бесцветен, приступают к колориметрическому определению аммонийного иона. Вначале проводят качественную пробу на содержание NH4+ в вытяжке. В пробирку берут 5 мл фильтрата, прибавляют 2 капли сегнетовой соли и 2 капли реактива Несслера. Раствор должен окраситься в чисто-желтый цвет. Если окраска становится желто-бурой или выпадает осадок, вытяжку разбавляют и записывают разбавление, после чего повторяют качественную пробу. Подобрав нужную концентрацию вытяжки, берут от 5 до 40 мл ее в мерную колбу вместимостью 50 мл и разбавляют водой до 40 мл, после чего прибавляют 2 мл сегнетовой соли и хорошо перемешивают содержимое колбы. Одновременно готовят шкалу образцовых растворов, для чего в мерные колбы вместимостью 50 мл берут пипеткой 1, 5, 10, 15 и 20 мл образцового раствора, разбавляют водой до 40 мл и прибавляют 2 мл раствора сегнетовой соли, хорошо размешивая ее с образцовым раствором. Затем во все колбы прибавляют по 2 мл реактива Несслера, доводят содержимое колб до черты и снова тщательно перемешивают растворы. Через 2-3 мин колориметрируют испытуемый и образцовые растворы. По калибровочной кривой находят концентрацию NH4+, соответствующую измеренному значению оптической плотности, и вычисляют содержание NH4+ в миллиграммах на 1 кг сухой почвы по формуле  ,где а – содержание NH4+ в 50 мл, найденное по градуировочной кривой, мг; V– общее количество 1 М раствора КСl, взятое для приготовления вытяжки, мл; b– объем испытуемого раствора, взятый для определения, мл; с – навеска почвы, г; 1000 – коэффициент для пересчета на 1 кг почвы; К – коэффициент пересчета на сухую почву 2. Определение нитратов При взаимодействии нитратов с дисульфофеноловой кислотой в щелочной среде образуются производные, окрашенные в желтый цвет. Вначале образуются тринитрофенолы C6H3OH(HSO3)2 + 3HNO3 → C6H3OH(NO2)3 + 2H2SO4 + H2O а после прибавления щелочи – нитропроизводные, окрашенные в желтый цвет: C6H3OH(NO2)3 +КOH → C6H2(NO2)3·OК + H2O Навеску свежей почвы, соответствующую 10-50 г сухой, помещают в коническую колбу 250-500 мл и заливают 5-кратным количеством дистиллированной воды с учетом воды, уже содержащейся в свежей почве. Содержимое колбы взбалтывают 3 мин и немедленно фильтруют через плотный складчатый фильтр, перенося на него хорошо взмученную суспензию почвы. Первые мутные порции фильтрата переносят снова на фильтр, и после окончания фильтрации немедленно приступают к определению. Определение нитратов возможно только из бесцветной и прозрачной вытяжки, не содержащей хлоридов и аммонийных солей. Если вытяжка окрашена или мутна, к ней прибавляют 5-10 мл 13 % раствора Al2(SO4)3·18H2О и дают отстояться образовавшемуся осадку. Для работы берут прозрачный раствор. Если вытяжка содержит хлориды, к ней прибавляют несколько капель 5 % раствора Ag2SO4 нагревают до кипения и отфильтровывают выпавший осадок AgCl. При наличии аммонийных солей к вытяжке прибавляют несколько капель 10 %-ного раствора К2SО4. Из подготовленной тем или иным способом вытяжки берут для анализа пипеткой 50 мл и выпаривают досуха в фарфоровой чашке на водяной бане. Одновременно в других фарфоровых чашках выпаривают 10 и 20 мл образцового раствора КNO3 (или NaNO3). После выпаривания чашки охлаждают и в каждую прибавляют точно по 1 мл дисульфофеноловой кислоты. Сухой остаток водной вытяжки, содержащийся в чашках, тщательно растирают небольшими стеклянными палочками с дисульфофеноловой кислотой, следя за тем, чтобы смочить и обработать последней не только дно чашки, но и ее боковые стенки. Не вынимая палочек, чашки оставляют на 10 мин, после чего в каждую из них приливают около 15 мл дистиллированной воды и вновь хорошо перемешивают содержимое, а затем кислый раствор в чашках нейтрализуют 2 % раствором КОН или NaOH, приливая последний по каплям до появления неисчезающей желтой окраски. Окрашенные растворы переносят в мерные колбы на 50 или 100 мл, ополаскивают несколько раз дистиллированной водой чашки и палочки, перенося эту воду в мерные колбы. Доводят объем растворов до черты, перемешивают и немедленно колориметрируют. При работе на ФЭК по калибровочному графику находят концентрацию NО3–, соответствующую измеренному значению оптической плотности, и вычисляют содержание NО3– в миллиграммах на 1 кг сухой почвы. Задания для самоподготовки 1. Особенности азотистого обмена в почвенных горизонтах. 2. Способы поступления азота в почву. 3. Механизм появления нитратов в почве. 4. Нитрификация и денитрификация, условия их протекания. 5. В каких случаях на азотистый обмен отрицательно влияет биологическое загрязнение. 6. Влияние нитратов на растения, животных и человека. 7. ПДК нитратов в почве. Лабораторная работа № 4 Определение фосфатов в почве Цель работы: научиться определять содержание фосфора в почве и оценивать его доступность для растений. Теоретическое обоснование Фосфаты в почве находятся в форме органических и минеральных соединений, причем во всех типах почв преобладают минеральные фосфаты. Большими запасами фосфора (органического и минерального) характеризуются почвы с высоким содержанием органического вещества (черноземы) по сравнению с бедными гумусом почвами (дерново-подзолистыми и светло-серыми лесными). Соединения фосфора в твердой фазе почв по доступности растениями подразделяют на пять групп: I группа – наиболее доступные растениями, легко переходят в раствор под действием угольной кислоты – фосфаты щелочных металлов и аммония, одно-, дву- и трехзамещенные фосфаты кальция и магния. II группа – ближайший резерв фосфора для питания растений – это Са3(РО4)2, часть фосфора фосфорита и апатита, часть АlРО4 и часть органических фосфатов; извлекаются раствором уксусной кислоты. III группа в основном представлена труднодоступными фосфатами железа и алюминия, фосфорита, апатита и фитина. IV группа – фосфаты органического вещества почвы. V группа – фосфаты невыветрившихся минералов; непосредственно растениям недоступны. Фосфор органических соединений почвы почти недоступен растениям. Лишь некоторые формы его (фитин, сахаро-фосфаты) могут использовать растения, остальные органические формы фосфатов усваиваются растениями после их минерализации. Минеральные соединения фосфора в почве представлены различными солями ортофосфорной кислоты. В кислых почвах (дерново-подзолистых и красноземах) образуются фосфаты полуторных окислов, которые характеризуются очень слабой растворимостью и доступностью для растений. В почвах, насыщенных основаниями (черноземах и сероземах), образуются преимущественно слаборастворимые в воде фосфаты кальция Са3(РО4)2. Постепенно они растворяются содержащимися в почвенном растворе угольной, азотной и органическими кислотами, поэтому фосфор из них более доступен растениям, чем из фосфатов полуторных окислов. Во всех почвах в незначительном количестве присутствуют хорошо растворимые в воде однозамещенные фосфаты кальция и магния, а также одно и двухзамещенные фосфаты калия, натрия и аммония, фосфор которых легко доступен растениям. Итак, основное количество фосфатов как органических, так и минеральных находится в форме, недоступной или малодоступной растениям, несмотря на большие запасы общего фосфора в почве (1000-6000 кг/га в пахотном слое). За вегетационный период растения потребляют из почвы в среднем от 20 до 60 кг Р2О5 с одного гектара. При этом большая часть фосфора поступает в товарную продукцию, отчуждается с урожаем и не возвращается в почву с навозом, корневыми остатками растений или стерней. Кроме того, если запасы азота в почве частично пополняются в результате фиксации азота из воздуха, то в отношении фосфора нет других источников его пополнения, кроме фосфорных удобрений. Эти особенности круговорота фосфора определяют высокую потребность в фосфорных удобрениях и большую их роль в повышении урожайности сельскохозяйственных культур. Высокие концентрации фосфатов в почве не являются токсичными, однако при невысоком содержании других питательных веществ существенно нарушают сбалансированность питания растений макро- и микроэлементами, снижая величину урожая и качество растительной продукции. ПДК жидких комплекных удобрений состава N:P:K (10:4:0) ТУ 6-08-290-74 контролируются по содержанию подвижных фосфатов в почве, которое не должно превышать 27,2 мг/кг абсолютно-сухой почвы. Приборы, посуда, реактивы: весы; сито; ротатор; конические колбы; пипетки; фильтры; ФЭК; 2,5 % молибденовокислый аммоний; 0,2 н раствор НСl; металлическое олово; аскорбиновая кислота. |