ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСВО ПО ХИМИИ ПОЧВ. Руководство по химии почв учебное пособие

• Название: Руководство по химии почв учебное пособие
• Анкор: ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСВО ПО ХИМИИ ПОЧВ.doc
• Дата: 17.03.2017
• Размер: 2.43 Mb.
• Имя файла: ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСВО ПО ХИМИИ ПОЧВ.doc
• Тип: Руководство; #3869
• страница: 16 из 19

Ход анализа

Непосредственная 0,1 н. NaOH - вытяжка № 1.

Из подготовленного образца почвы (пропущенного через сито с диаметром отверстий 1 мм) берут в конические колбы на 300-400 мл навески почвы от 2,5 до 20 г в зави­симости от содержания общего гумуса. К навескам приливают по 200 мл 0,1 н раствора NaOH, перемешивают, колбы закрывают пробками и оставляют на 20-24 часа. На следующий день в колбы приливают пипеткой точно 50 мл насыщенного раствора Na₂SO₄ для коагуляции коллоидов, хорошо пере­мешивают растворы и оставляют на 10-15 мин. Снова перемешивают перед фильтрованием и фильтруют через бумажный фильтр диаметром 15-17 см. Если первые порции фильтрата получаются мутными, их снова выливают на фильтр, добиваясь абсолютной прозрачности фильтрата. По окончании фильтрации почву в колбе и на фильтрате промывают 1-2% раствором Na₂SO₄ до обесцвечивания фильтрата. Вытяжку и промывные воды объеди­няют, доводят в мерной колбе до метки и определяют С_общ и С_Гк методом И.В.Тюрина, как описано выше. Фильтрование можно заменить центрифугированием.

Остаток почвы в колбе и на фильтре не отбрасывают как в методе В.В.Пономаревой и Т.А.Плотниковой (1968) а подвергают декальцированию, обрабатывая небольшими порциями 0,1 н. раствора H₂SO₄ до удаления обменного кальция. Все операции по декальцированию навески, последовательному выделению вытяжек № 2 и № 3 (0,1 н. и 0,02 н. NaOH), определению общего углерода вытяжек и углерода гуминовых кислот и фульвокислот ведут так, как описано выше в методе В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой (1968).

Параллельно берется такая же навеска почвы для определения фракции Фк 1^а, вся последовательность операций аналогична описанному выше.

Главное преимущество данной схемы заключается в том, что она дает возможность непосредственно выделить и определить содержание (а при необходимости состав и свойства) гуминовых кислот предположительно связанных с кальцием, или фракции 2. К недостаткам метода следует отнести необходимость определения Фк фракции 1^а из отдельной навески и увеличение времени на выполнение анализа. Кроме того, не исключена возможность частичного гидролиза гумусовых веществ в результате попеременной обработки почвы щелочью и кислотой.

3.5.3. Ускоренный пирофосфатный метод определения

состава гумуса по М.М. Кононовой и Н.П. Бельчиковой

Метод, предложенный М.М. Кононовой и Н.П. Бельчиковой, занимает особое положение. Он рационален для ускоренного и широкодоступного определения состава главной, наиболее динамичной части почвенного гумуса, растворимой в схеме И.В.Тюрина после предварительного декальцирования почвы.

Принцип метода заключается в однократном настаивании почвы с раствором 0,1 М Na₄P₂O₇ + 0,1 М NaOH имеющего рН около 13. Количество переходящих в вытяжку гумусовых веществ при этом оказывается близким сумме веществ переходящих в декальцинат и вытяжку № 2 в методе И.В. Тюрина в модификации В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой (1968), то есть сумме фракций 1^а, 1, 2.

Авторы полагают, что взаимодействие щелочного раствора пирофосфата натрия с почвой идет с образование нерастворимых фосфорнокислых солей кальция, железа, алюминия и растворимых гуматов и фульватов натрия. Схематично реакцию взаимодействия можно представить следующим образом:

1.R-(COO)₄Ca₂ + Na₄P₂O₇ → R-(COONa)₄ + Ca₂ P₂O₇↓

(в осадке)

2.[R-(COO)₄]₃Fe₄ (или Al₄) + 3 Na₄P₂O₇ → R-(COONa)₄ + Fe₄ (Al₄) (P₂O₇)₃ 

(в осадке)

Применение пирофосфатного метода позволяет значительно ускорить выделение гумусовых веществ, в первую очередь за счет исключения (особенно в случае карбонатных почв) длительного процесса декальцирования почвы. В пирофосфатную вытяжку переходят гумусовые вещества свободные и связанные с подвижными полуторными оксидами, а также связанные с кальцием, причем перевод их в раствор происходит с большой полнотой. Разграничение этих двух фракций производят путем дополнительного определения количества гумусовых веществ, извлекаемых из недекальцированной почвы 0,1 н. раствором NaOH. Кроме того, при необходимости опреде­ляют количество Фк фракции 1^а, для чего отдельную навеску почвы обрабатывают 0,1 н. раствором H₂SO₄.

Ход анализа. Из образца почвы, просеянной через сито с диаметром отверстий 1 мм, берут в коническую колбу на 250 мл навеску 5 г и заливают 100 мл свежеприготовленного раствора пирофосфата натрия (44,6 г Na₄P₂O₇  10 Н₂О и 4 г NaOH растворяют в 1 л дистиллированной воды). Колбу закрывают пробкой, перемешивают и оставляют до следующего дня. Время взаимодействия почвы и экстрагента 16-18 часов. На следующий день прибавляют насыщенный раствор Na₂SO₄ (точно пипеткой 50 мл), перемешивают раствор и оставляют на 15-20 мин. Перемешивают раствор перед фильтрацией и фильтруют вытяжку через бумажный фильтр диаметром 15-17 см. Если первые порции фильтрата мутные их снова переносят на фильтр, фильтрат должен быть прозрачным. Остаток почвы в колбе и на фильтре выбрасывают. Для определения общего углерода вытяжки в конические колбочки на 100 мл берут пипеткой от 2 до 25 мл, в зависимости от интенсивности окраски, выпаривают досуха и определяют углерод по И.В.Тюрину, добавляя прокаленную пемзу. Определение проводят в двух повторностях.

Для определения содержания углерода гуминовых кислот в химический стакан на 100-150 мл берут пипеткой 20-50 мл вытяжки и прибавляют к ней 10 или 25 мл 0,1 н H₂SO₄, доводя рН раствора до 1,5 -2. Содержимое стаканов нагревают на водяной бане до 70-80° и после некоторого отстаивания отфильтровывают осадок гуминовых кислот через небольшой фильтр. Осадок Гк в стакане и на фильтре отмывают от Фк 2-3 раза небольшими порциями 0,05 н. H₂SO₄. Растворяют осадок Гк в стакане и на фильтре в мерную колбу на 100 мл небольшими порциями горячего 0,1 н. раствора NaOH, доводят раствор в колбе до метки и тщательно перемешивают. Из нее берут пробы 5-25 мл для определения углерода гуминовых кислот методом И.В.Тюрина. Углерод фульвокислот находят по разности между общим углеродом вытяжки и углеродом гуминовых кислот. Количество гумина находится по разности между общим углеродом почвы и углеродом вытяжки.

Для определения количества гумусовых веществ фракции 1 и фракции 1^а получают дополнительные вытяжки с использованием 0,1 н. раствора NaOH и 0,1 н. раствора H₂SO₄ для чего в конические колбы на 250 мл берут две отдельные навески почвы по 5 г каждая. В одну колбу приливают 100 мл 0,1 н. раствора NaOH в другую – 200 мл 0,1 н. раствора H₂SO₄. Колбы закрывают пробками, перемешивают и оставляют на 20-24 ч. На следующий день в колбу с 0,1 н. раствором NaOH приливают насыщенный раствор Na₂SO₄ (точно пипеткой 25 мл), перемешивают суспензию и оставляют на 15-20 мин. для коагуляции коллоидов, после чего вытяжку отфильтровывают. В отфильтрованной щелочной вытяжке выполняют все те же определения что и в пирофосфатной вытяжке (С_{общ. выт}, С_гк), содержание С_фк находят по разности. По разности между гумусовыми веществами пирофосфатной вытяжки и переходящими в непосредственную 0,1 н. NaOH вытяжку судят о количестве гумусовых веществ связанных с кальцием.

Сернокислотную вытяжку на следующий день отфильтровывают в мерную колбу на 500 мл. Почву из колбы переносят на фильтр и промывают 0,1 н. раствором H₂SO₄; общий объем фильтрата должен быть 500 мл. В этой вытяжке определяют только общее содержание углерода. Для этого в коническую колбочку на 100 мл берут 50 мл вытяжки, нейтрализуют содой до начала выпадения полуторных оксидов, выпаривают досуха и определяют содержание углерода методом Тюрина.

Для вычисления результатов анализа пирофосфатной вытяжки и дополнительных вытяжек с применением растворов 0,1 н. NaOH и 0,1 н. H₂SO₄ используют формулы, приведенные в разделе 3.5.1.

Пример расчетов.

Пирофосфатная вытяжка.
Для приготовления пирофосфатной вытяжки к 5 г почвы, общее содержание углерода в которой равно 2,25%, добавлено 100 мл щелочного раствора пирофосфата натрия, для коагуляции коллоидов к вытяжке добавлено 25 мл насыщенного раствора Na₂SO₄. Общий объем вытяжки составил 125 мл. Для определения общего углерода вытяжки на выпаривание и последующее окисление хромовой смесью взято 10 мл. На титрование испытуемого образца пошло 15,2 мл раствора соли Мора, на холостое титрование – 22,5 мл. Нормальность соли Мора – 0,194. Содержание углерода вытяжки равно:



Для определения содержания гуминовых кислот взято 50 мл пирофосфатной вытяжки. После осаждения гуминовых кислот их осадок растворен в мерную колбу на 100 мл. На выпаривание и последующее окисление хромовой смесью взято 15 мл раствора Гк. На холостое титрование пошло 22,5 мл 0,194 н. раствора соли Мора, на титрование испытуемого образца – 19,8 мл. Содержание углерода гуминовых кислот равно:



Содержание углерода фульвокислот равно:

С_фк = С_{общ.выт.} – С_гк = 1,06 – 0,52 = 0,54%.

Содержание гумина составило:

С_гум. = С_{общ. почвы} – С_{общ. выт.} = 2,25 – 1,06 = 1,19%.

Вытяжка 0,1 н. раствором H₂SO₄.

Общий объем вытяжки 500 мл. Для определения углерода вытяжки взято 50 мл. На холостое титрование пошло 22,5 мл 0,194 н. раствора соли Мора, на титрование испытуемого образца 20,8 мл. Содержание углерода в сернокислотной вытяжке составило:



Результаты оформляют в виде таблицы.

Таблица 26. Состав гумуса серой лесной почвы*

Глубина, см	Общий углерод почвы, %	С веществ, извлекаемых 0,1 н H2SO4	С веществ, извлекаемых щелочным раствором Na4P2O7	СГк	СФк	СГк СФк	Из общего количества гуминовых кислот		С гумина
							Свободные и связанные с подвижными R2O3	Связанные с кальцием
0-20	2,25	0,15 6,7	1,06 47,1	0,52 23,1	0,54 24,0	0,96	0,16 7,1	0,36 16,0	1,19 52,9

* В числителе – в % от массы почвы; в знаменателе – в % от общего углерода почвы.

3.6. Методы изучения некоторых свойств гумусовых кислот при анализе фракционно-группового состава

гумуса

Данные фракционно-группового состава гумуса полезно дополнить некоторыми довольно простыми анализами, которые позволят дать более углубленную характеристику гумусовым веществам, выделенным в ходе фракционирования. К ним можно отнести: определение порога коагуляции, съемку электронных спектров поглощения и определение коэффициента цветности (Q_4/6), фракционирование гумусовых кислот с помощью гелевой хроматографии и др.

При формировании органопрофиля почв и проведении мероприятий по их окультуриванию важное значение имеет взаимодействие гумусовых кислот с катионами почвенного раствора и поведение образующихся органо-минеральных производных. Особое значение имеет отношение Гк к кальцию. Это не только один из главных компонентов почвенного раствора многих типов почв. В агроценозах кальций вносится в почву при проведении мелиоративных работ: известковании кислых почв и гипсовании почв солонцовых комплексов. При этом в зависимости от состава и свойств Гк, их порог коагуляции под влиянием кальция может значительно варьировать.

Высокой чувствительностью к Са отличаются так называемые черные гуминовые кислоты, преобладающие в черноземах и каштановых почвах. Бурым гуминовым кислотам, которые характерны для почв таежно-лесной зоны, присуща низкая чувствительность к данному катиону.

3.6.1. Определение порога коагуляции гуминовых кислот.

Ход анализа.

Растворы гуматов натрия выравнивают по углероду до его концентрации 0,136 г/л (М.М. Кононова, 1963). В качестве электролита используют возрастающие количества раствора СаС1₂ от 0,05 до 1 мл и затем доводят дистиллированной водой до 1 мл. Затем в каждую пробирку приливают по 5 мл гумата натрия, содержащего стандартное количество углерода (0,136 г/л.). Общий объем жидкости в каждой пробирке составит 6 мл. При определении порога коагуляции удобно пользоваться таблицей 27.