Большой практикум. Практикум по почвоведению с основами геологии красноярск 2006 удк ббк рецензенты Ю. Н. Трубников
 Скачать 13.42 Mb.
|
Раздел 4. Химия почвы
Материалы и оборудование: почвенные образцы, аналитические весы, сушильный шкаф, конические колбы на 100 мл, воронки, пипетки, бюретка для титрования, реактивы (0,4 н. раствор хромовокислого калия, 0,2 н. раствор соли Мора, 0,2 % раствор фенилатраниловой кислоты), иллюстративные таблицы, миллиметровая бумага. Содержание работы: Принцип и химизм метода. Из методов определения гумуса наибольшим распространением пользуется метод И.В.Тюрина. Он основан на окислении углерода гумусовых веществ до СО2 0,4 н. раствором двухромовокислого калия (К2Сr2О7), приготовленного на серной кислоте, разведенной в воде в объёмном отношении 1:1. По количеству хромовой смеси, пошедшей на окисление органического углерода, судят о его количестве. Реакция окисления протекает по следующему уравнению: 2К2Сr2О7 + 8Н2SО4 = 2К2SО4 + 2Сr2(SО4)3 + 8Н2О + 3О2; 3О2 + 3С (гумуса) = 3СО2 Остаток двухромовокислого калия, оставшийся после окисления гумуса, титруют солью Мора. Реакция идет по уравнению: К2Сr2О7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 = Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 3Fe2(SO4)3 + 7H2O Подготовка почвы к анализу. Для определения гумуса почву подвергают особой подготовке, которая заключается в тщательном удалении всех корешков и дополнительном растирании. Для этого почву, просеянную через сито с отверстиями 1 мм, высыпают на бумагу, разравнивают тонким слоем и делят на ряд квадратиков площадью около 4 х 4 см. Из каждого квадратика берут небольшое количество почвы, составляя среднюю пробу около 5 грамм. Отобранный образец вновь расстилают тонким слоем на листе бумаги и пинцетом тщательно отбирают крупные корешки. В процессе отбора корешков почву несколько раз перемешивают и вновь расстилают тонким слоем. По окончании отбора корешков почву растирают в фарфоровой или агатовой ступке и просеивают через сито с отверстиями 0,25 мм. Оставшуюся на сите почву вновь растирают в ступке и просеивают, повторяя эту операцию до полного просеивания всей пробы. Подготовленную таким образом почву хранят в маленьком пакете из плотной бумаги. Ход работы. 1. Из подготовленной для определения гумуса почвы берут навеску на аналитических или торзионных весах, которая зависит от содержания гумуса (табл. 21). Таблица 21. Навеска на определение гумуса в почве
С = ((а ∙ Н1) – (в ∙ Н2)) ∙ 0,003 ∙ 100 / с , где С – содержание органического углерода, % к массе сухой почвы; а – количество хромовой кислоты, взятой на определение, мл; Н1 – нормальность хромовой кислоты; в – количество соли Мора, пошедшее на титрование, мл; Н2 – нормальность соли Мора; 0,003 – масса в граммах 1 мг-экв углерода; с- навеска почвы, г.
Гумус (%) = С (%) ∙ 1,724 Обсуждение результатов При выполнении лабораторной работы каждый студент получает индивидуальный почвенный образец, характеризующий один из генетических горизонтов почвенного профиля. Результаты анализа заносятся в сводную таблицу по всему разделу «химия почв» (табл.22). Таблица 22. Химические свойства почв
На основании полученных результатов:
Зг = Гумус (%) ∙ h ∙ d, где h – мощность слоя, см; d – плотность сложения почвы, г/см3. 3. Оцените гумусное состояние почвы по Л.А.Гришиной и Д.С.Орлову (см Оценку показателей гумусного состояния почв в разделе 4.2). 4. Оформите в рабочей тетради выводы и обоснуйте полученные результаты. Защитите лабораторную работу.
Конспект теории
Органическое вещество почвы (ОВ) – это совокупность живой биомассы, мертвых остатков животных и растений, продуктов их метаболизма и гумусовых веществ (рис. 14). Гумус – совокупность специфических и неспецифических органических веществ. Специфические гумусовые вещества представляют собой систему высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений циклического строения и кислотной природы. Неспецифические гумусовые вещества представляют собой совокупность азотистых соединений, углеводов, лигнина, липидов, смол, дубильных веществ и органических кислот. Неспецифических органических соединений в гумусе не более 10-15%. ОВ почвы с позиций почвенного плодородия делят на: мобильное, обеспечивающее эффективное плодородие; стабильное, обусловливающее устойчивость плодородия, урожаев и свойств почв в многолетнем цикле.  ОВ Живое вещество Гумус Мортмасса Неспецифические соединения Специфические соединения ГК ФК ГМ Рис. 14. Структура и состав органического вещества почвы Красноярские почвоведы (Э.Ф. Ведрова, Л.В. Мухортова, В.В. Чупрова, Л.С. Шугалей) предлагают разделить ОВ по степени подвижности на фракции и формы (рис. 15). Выделены 2 фракции ОВ: 1) легкоминерализуемая (ЛМОВ) и стабильная. ЛМОВ является источником синтеза гумуса и источником его минерализации и рассматривается как сумма лабильного (ЛОВ) и подвижного (ПОВ) органического вещества. Компоненты ЛОВ – растительные и животные остатки, микробная биомасса, корневые выделения; ПОВ – органические продукты растительных остатков и гумуса, легко переходящие в растворимую форму. Стабильный гумус включает гумусовые вещества, прочно связанные с минеральной частью почвы. Это устойчивые к разложению, длительно сохраняющиеся органические соединения.  Рис. 15. Структура органического вещества почвы по степени подвижности Таблица 23. Состав органического вещества в агропочвах Красноярского края, тС/га в слое 0-20 см
В составе ОВ пахотных почвах Красноярского края преобладает стабильный гумус, 70-80% от ОВ (табл.23). Запасы ЛМОВ не превышают 24%. Подвижные продукты ЛМОВ достигают 78%, лабильные – только 22%. Гумус выполняет следующие функции в почве:
Подчеркивая роль ОВ, академик В.Р. Вильямс писал: «… с какой бы стороны мы не рассматривали почву, с точки ли зрения ее происхождения, ее состава, ее химических или физических свойств и процессов, в ней происходящих, будем ли рассматривать вопрос о плодородии почвы или о содержании в ней питательных веществ, станем ли рассуждать об обработке почвы, об удобрении ее, об осушении или орошении – всюду сейчас же выплывает вопрос об органических веществах почвы как о главном факторе, определяющем весь характер, все свойства, всю физиологию почвы».
Ими являются:
Таблица 24. Биологическая продуктивность зональных типов растительности, т/км2 (по Л.Е. Родину и Н.И. Базилевич)
Под хвойными и лиственными лесами ежегодно поступает 3,5-9 т/га растительного вещества в виде надземного опада. В зоне черноземов под луговой и лугово-степной растительностью поступает ежегодно 10-25 т/га растительных остатков, из них на долю корней приходится 60%. Есть данные, что масса корней в метровой толще черноземов составляет 30 т/га, общее количество корневых волосков у одного растения составляет 14 млрд, а их длина – 10000 км. На пашне под зерновыми культурами ежегодно остается в почве 5-7 т/га пожнивных и корневых остатков, а под многолетними травами – 10-15 и даже 25 т/га.
В составе органических остатков находятся вода, белки, углеводы, липиды, дубильные вещества, смолы и другие органические соединения. Преобладают обычно углеводы и лигнин. Элементный состав представлен элементами- биофилами (С, N, Н, О) и зольными или минеральными элементами. На долю элементов-биофилов приходится 90-99%, минеральных – 1-10%. Минимальной зольностью отличаются древесина, хвоя, а максимальной – корни и надземные органы травянистых растений. Интегральным показателем химического состава растительных остатков является отношение углерода к азоту (С:N). Оценки этого отношения свидетельствуют о степени обогащенности растительных остатков азотом и интенсивности их разложения. Хвойная подстилка отличается широким отношением С:N, а корни бобовых трав – узким (табл. 25). Таблица 25. Отношение углерода к азоту в различных компонентах органических остатков
Установлено, чем уже отношение С:N в растительных остатках, тем интенсивнее они разлагаются. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||