Химический анализ почв
В учебнике рассмотрены особенности почвы как объекта химического анализа и показатели химических свойств почв и химических почвенных процессов, теоретически обоснованы приемы исследования химического состояния почв и интерпретации полученных результатов. Охарактеризованы показатели и методы определения элементного, вещественного, группового и фракционного состава почв, показатели и способы оценки подвижности соединений химических элементов в почвах, показатели и методы оценки кислотно-основных и катионообмен-ных свойств почв.
Для студентов почвоведов, экологов, агрохимиков, для аспирантов и специалистов, работающих в области исследования химического состояния почв.
редметом изучения курса «Химический анализ почв» являются принципы и методы оценки химических свойств почв и химических почвенных процессов. Химический анализ почв является одним из наиболее важных средств познания природы, генезиса и плодородия почв. Классификация и диагностика почв, оценка их мелиоративных особенностей и плодородия, оценка пригодности почв для использования в сельском хозяйстве, инженерно-строительных, коммунальных и иных целях в той или иной мере базируются на результатах химического анализа почв.Благодаря большому значению химического анализа в изучении почв ему на всех этапах развития почвоведения уделялось много внимания. Разработка теоретических основ химического анализа и химической характеристики почв связана с именами А.Н. Сабанина, И.Н. Антипова-Каратаева, И.В.Тюрина, Н.П. Ремезова, В.А.Чернова, В.В.Пономаревой, А.В. Соколова, Д.Л. Аскинази, Н.И. Горбунова, Е.В. Ари-нушкиной и многих других исследователей. Их именами называют разработанные ими методы анализа. Например, гумус в почвах определяют по Тюрину, обменные водород и алюминий — по Соколову, степень подвижности фосфатов — по Карпинскому и пр.С именами Н.Г. Зырина, Д.Н. Иванова, А.И. Обухова и других исследователей связана инструментализация химического анализа почв. Она позволила ускорить темпы исследований, сделать их более объективными, расширить круг решаемых задач.Но безусловно особый вклад в развитие теоретических основ и методов исследования почв внес К. К. Гедройц. В 1909 г. К. К. Гедройц опубликовал краткое руководство по химическому анализу почв, в 1923 г. вышла в свет его книга «Химический анализ почв», которая неоднократно переиздавалась и не утратила своего значения до наших дней. В ней не только систематизированы и теоретически обоснованы методы анализа почв, но оценено влияние различных факторов на результаты анализов, рассмотрены основы их интерпретации.Современный этап развития химического анализа почв имеет свои особенности. В настоящее время большое внимание уделяется теоретическому обоснованию методов исследования химического состояния почв и совершенствованию приемов интерпретации полученных результатов. Разработка этих вопросов во многом основывается на применении аппарата химической термодинамики, и в частности теории химических равновесий, к исследованию почв, т.е. базируется на тех законах, которые студенты изучают в курсах аналитической и физической химии.Использование термодинамических уравнений химических и физико-химических равновесий и их констант позволяет моделировать почвенные процессы, способствует выявлению механизмов их проявления, тем самым позволяя более объективно интерпретировать результаты исследования почвенных систем.В Московском университете первый курс лекций по химическому анализу почв читал проф. Е.П. Троицкий, затем проф. Е.В. Аринушкина. В 1949-1952 гг. Е.В. Аринушкиной выпущены учебные пособия по химическому анализу почв, которые в 1961 — 1970 гг. переиздавались. Будучи заведующим кафедрой химии почв, много внимания развитию и инстру-ментализации практикума по химическому анализу почв уделял проф. Н.Г. Зырин.Автор данного учебника много лет читает лекции и руководит работой практикума по химическому анализу почв для студентов факультета почвоведения МГУ. На основе прочитанного курса были написаны «Лекции по химическому анализу почв» (1978) и настоящий учебник.В основу построения учебника положена система показателей химических свойств почв. В каждой из его глав рассматриваются показатели и методы оценки одного из свойств почв. При изложении материала предполагалось, что читателю известны основы теории классической аналитической химии и методов количественного анализа — химических и инструментальных. В учебнике рассматриваются лишь те аспекты теории методов, которые необходимы для понимания особенностей анализа почв.Автор признателен сотрудникам практикума по химическому анализу почв кандидатам биол. наук Т.А. Рудаковой, О.А. Амельянчик, Г.И. Глебовой, О.В. Лопухиной за помощь в работе, а также А.В. Горобцу за помощь в подготовке рукописи к печати. Автор благодарен доктору сельскохозяйственных наук Ю.Н. Водяницкому за полезные советы.Автор глубоко признателен рецензентам — доценту О. Г. Растворовой и другим сотрудникам кафедры почвоведения и географии почв Санкт-Петербургского государственного университета, руководимой профессором Б.Ф. Апариным, и зав. отделом генезиса и мелиорации засоленных почв Почвенного института им. В.В.Докучаева доктору сельскохозяйственных наук Н.Б. Хитрову за проявленный интерес к учебнику и ценные замечания по его содержанию.Автор будет благодарен за любые замечания, сделанные по содержанию учебника.
Источник
ГЛАВА ШЕСТАЯ. СОВЕТСКИЙ ПЕРИОД РАЗВИТИЯ ПОЧВОВЕДЕНИЯ
Химия почв. Гедройц
Для советского периода истории почвоведения характерно успешное развитие химии и физической химии почв. Основная, заслуга в разработке этого важного раздела почвоведения принадлежит К. К. Гедройцу.
Гедройц Константин Каэтанович
(1872—1932), академик, профессор Ленинградского лесного института, начал свою научную деятельность в Сельскохозяйственной химической лаборатории Министерства земледелия под руководством П. С. Коссовича. Первые его работы были направлены на изучение удобрений и почвенных растворов как непосредственного источника питательных веществ для растений.
Изучение почвенных растворов привело его к выводу, что вопрос о почвенном растворе, являющийся одним из краеугольных вопросов агрономии, не может быть освещен без понимания поглотительной способности почв, представляющей одно из проявлений коллоидно-химических процессов, происходящих в почве. В связи с этим дальнейшая деятельность К. К. Гедройца была направлена на изучение почвенных коллоидов и поглотительной способности почв.
Он прежде всего уточнил самое определение понятия «поглотительная способность почвы» и показал существование нескольких видов ее. Под поглотитсль-ной способностью почвы, по Гедройцу, следует понимать способность ее задерживать соединения или части их, находящиеся в растворенном состоянии, а также коллоидально распыленные частички минеральных и органических соединений, живые микроорганизмы и грубые суспензии. По Гедройцу, существуют следующие виды поглотительной способности* 1) механическая, 2) физическая (адсорбция), 3) физико-химическая, или обменная, 4) химическая и 5) биологическая.
Особенно существенную роль в почвенных процессах играет, по Гедройцу, физико-химическая, или обменная, поглотительная способность почв, и изучению ее Гедройц уделил основное внимание. Первые работы его в этом направлении были посвящены вопросу об образовании соды в почве и в связи с этим проблеме образования солонцов (1912). В дальнейшем он распространил свои исследования и на другие почвенные типы и применил теорию обменной поглотительной способности к освещению вопросов генезиса и классификации :почв, мелиорации почв и общих вопросов взаимоотношений между почвой и культурными растениями.
Физико-химическая поглотительная способность почв, по Гедройцу, обусловлена цочвенным поглощающим комплексом, в который входит совокупность соединений, обладающих способностью к обменным реакциям.
С химической стороны поглощающий комплекс состоит из нерастворимых в воде солеобразных алюмосиликатных (минеральная часть поглощающего комплекса), органических и органо-минеральных (органическая часть поглощающего комплекса) соединений. С физической стороны почвенный поглощающий комплекс представляет совокупность тех соединений, которые находятся в тонкораздробленном состоянии. Солеобразный характер со- единёний поглощающего комплекса определяет общий характер преобладающих реакций его с электролитами: это реакции взаимного обмена катионами между раствором и молекулами, расположенными на поверхности твердых частиц поглощающего комплекса.
Высокая степень дисперсности этих частиц обусловливает высокую реакционную способность комплекса как с коллоидными, так особенно молекулярными растворами, приходящими с ним в соприкосновение.
Почвенный поглощающий комплекс у некоторых почв может составлять до 75% их веса, у других же лишь несколько процентов и даже десятых процента.
Все почвы обладают способностью обменивать содержащиеся в их поглощающем комплексе поглощенные катионы на любые катионы электролитов, причем количество катионов, поглощенное почвой, эквивалентно количеству катионов, вытесненных из почвы в раствор.
Сумма всех поглощенных (или обменных) катионов, которые могут быть вытеснены из данной почвы, по Гедройцу, есть величина для этой по&вы постоянная и может изменяться лишь с изменением природы самой почвы; эта сумма называется емкостью поглощения и выражается в миллиэквивалентах на 100 г почвы.
Величина поглощения наименьшая у подзолистых и наибольшая у черноземных почв.
Энергия поглощения различных катионов, или интенсивность, с которой различные катионы вытесняют из почвы поглощенные основания, неодинакова. Она зависит прежде всего от валентности катионов, возрастая с повышением валентности, у катионов же одинаковой валентности возрастает с увеличением атомного веса.
В почвах, насыщенных основаниями, к которым относится чернозем, в поглощенном состоянии находятся кальций и магний, причем кальций значительно преобладает над магнием (в среднем около 80%’кальция и около 20% магния). Солонцы содержат, кроме кальция и магния, поглощенный натрий. Наконец, имеются, почвы, не насыщенные основаниями, например, дерново- подзолистые, которые «при взаимодействии с нейтральными растворами солей дают кислый фильтрат. Эти почвы содержат в поглощенном состоянии, кроме кальция и магния, также водород.
Учение Гедройца о поглотительной способности почв не только стало основой дальнейшего развития химии почв, но оказало значительное влияние и на другие разделы почвоведения, а также на агрохимию, коллоидную химию, геохимию и другие науки. Большой заслугой его является разработка методов определения в почвах поглощенных оснований, которые широко вошли в практику й» стали, общепринятыми при почвенных анализах.
Капитальный труд К. К. Гедройца «Химический анализ почв» до сих пор является основным руководством для каждой почвенной лаборатории.
Приложение теории поглотительной способности почв к исследованию засоленных почв дало возможность Гедройцу выяснить происхождение солонцов как почв, содержащих поглощенный натрий, и установить процесс осолодения, что позволило привести в стройный вид этот сложный раздел почвенной систематики.
Одновременно К. К. Гедройц приложил теорию поглотительной способности почв к решению агрохимических проблем питания культурных растений, удобрения и мелиорации почв, в частности гипсования солонцов, известкования подзолистых почв и др. Вообще К. К. Гедройц всегда связывал вопросы теории почвообразования с практикой земледелия и изучал по*!ву преимущественно как «культурную среду» для сельскохозяйственных растений. В последние годы своей научной деятельности К. К. Гедройц организовал на Носовской сельскохозяйственной опытной станции (Черниговская обл., УССР), многолетним (1922—1930) сотрудником которой он был, лабораторию почвенной микробиологии для изучения биологических процессов в почвах.
Источник
Значение работ К.К. Гедройца в развитие химии почв
Развитие химии, физики и гидрологии почв
Среди представителей этого направления в первую очередь следует выделить Константина Каэтановича Гедройца (1872-1932). Он приобрел мировую известность в области изучения почвенных коллоидов, поглотительной способности почв и химического анализа почв. Это было новое направление в почвоведении.
К. К. Гедройц родился 26 марта (ст. стиль) в г. Бендеры (Молдавия) в семье военного врача. Среднее образование получил в Киевском кадетском корпусе, после окончания которого был переведен в Петербургское высшее Михайловское артиллерийское училище. Но по болезни сердца оставил его и в 1894 г. поступил в Петербургский лесной институт, который окончил в 1898 г. Здесь он учился у П. С. Коссовича, который пробудил в нем интерес к химическому анализу почв. Для повышения своих знаний в области генетического почвоведения, геологии, физики и других дисциплин К.К. Гедройц одновременно поступает вольнослушателем в 1897 г. на естественное отделение физико-математи-ческого факультета Петербургского университета и оканчивает его экстерном в 1903 г.
В 1899 г. П. С. Коссович приглашает его на должность младшего лаборанта в почвенно-химическую лабораторию кафедры почвоведения Петербургского лесного института. С этого времени начинается плодотворная научно-исследовательская работа по различным разделам почвоведения. Под руководством Коссовича он занимается изучением фосфатного питания растений, почвенных растворов. Последнее привело его к весьма важному выводу о влиянии на состав почвенного раствора катионов, рыхло связанных с коллоидальной частью почвы. Это обстоятельство побудило его к изучению почвенных коллоидов и поглотительной способности почв.
С конца 1917 г. (после смерти Коссовича в 1915 г. и двух лет работы С. А. Захарова) и по 1928 г. К.К. Гедройц являлся профессором и заведующим кафедрой почвоведения Петербургского Лесного института. Одновременно он являлся руководителем агрохимического отдела Носовской сельскохозяйственной опытной станции на Украине (Черниговская обл.). В 1927 г. он избирается чл.-корр. АН СССР, а в 1929 г. – академиком. С 1928 по 1930 гг. являлся директором Почвенного института АН СССР. В 1929 г. избирается президентом МОП. В 1930 г. являясь президентом Второго международного конгресса почвоведов, руководит этим форумом почвоведов, проходившем в Москве и Ленинграде.
В 1930 г. по состоянию здоровья он уходит с поста директора Почвенного института и до конца жизни (5 октября 1932 г.) работает на Долгопрудном опытном поле под Москвой. Умер он в возрасте 60 лет от разрыва аорты.
Всю силу своего таланта К. К. Гедройц посвятил изучению поглотительной способности почв, химическому анализу почв и разработке на этой основе совершенно новых принципов мелиорации почв с отрицательными агрономическими свойствами: известкование и фосфоритование кислых почв, гипсование солонцов.
Труды К. К. Гедройца:
1) Учение о поглотительной способности почв (1922);
2) Почвенный поглощающий комплекс и почвенные поглощенные катионы как основа генетической классификации почв (1925);
3) Химический анализ почв (1923);
4) Солонцы и их происхождение (1928) и другие собраны в трехтомник избранных сочинений (М.: Сельхозгиз, 1955).
Эти работы были важным этапом в развитии почвоведения и агрохимии и явились основой современных взглядов на физико-химическую сущность процессов почвообразования и химических приемов мелиорации почв. Эти работы в 1924-1931 г. г. переводились на немецкий и английский языки и К. К. Гедройц «получает широкую известность и становится одним из наиболее популярных деятелей науки о почве» (Ремезов, 1952).
Источник