Почвенный раствор и его состав
Почвенный раствор – многокомпонентная система, содержащая почвенную воду и соли, органические и органоминеральные соединения, коллоидные золи. Почвенным раствором принято называть свободную почвенную воду со свободными частицами размером 0,0001 нм, т.е. истинные растворы. Он играет важную роль в почвообразовании и питании растений. Почвенный раствор образно называют кровью почвы. Растворы с размером частиц 0,02–0.0001 нм называют почвенными коллоидами. Такие системы обладают большой свободной поверхностной энергией, электрокинетическими и поглотительными свойствами.
Большая часть соединений находится в почвенном растворе в виде ионов. Основные анионы: (HCO3) – ,(NO2) – , и (NO3) – , поступают в раствор, как правило, в результате биологических процессов. Фосфат–, хлорид–, сульфат–ионы поступают в почву при растворении минералов и разрушении растительных остатков. В незасоленных почвах преобладают гидрокарбонат–ионы. В засоленных почвах резко возрастает содержание хлоридов и сульфатов. Среди катионов в почвенном растворе постоянно находятся Ca 2+, Mg 2+ , Na + , NH4 + , H + . В некоторых почвенных растворах имеются Fe 3+ ,Fe 2+ , Al 3+ . В растворе засоленных почв резко увеличивается количество Na + и Mg 2+ , из рассеянных элементов Sr 2+ B 3+ . Кроме минеральных соединений в почве постоянно присутствуют водорастворимые органические соединения: фульвокислоты, карбоновые кислоты, аминокислоты, углеводы, спирты и др.
Осмотическое давление раствора определяется количеством частиц (ионов, молекул, мицелл), находящихся в единице объёма раствора.
Растворы почв с легкорастворимыми солями обладают высоким осмотическим давлением. В засоленных почвах осмотическое давление в 3–4 раза выше, чем незасоленных. Если осмотическое давление раствора больше, чем клеточное, то прекращается поступление воды в корневые клетки, растение погибает от физиологической сухости.
Активная реакция почвы определяется содержанием ионов водорода Н + .
Степень кислотности является важным показателем, характеризует многие генетические и производственные качества почвы.
Различают почвенные растворы по значению рН:
Сильнощелочные 8,5 и более
В кислых почвах отсутствуют хлориды, сульфаты, карбонаты. В нейтральных присутствуют карбонаты. В почвах с щелочной реакцией накапливаются не только карбонаты, но и сульфаты с хлоридами. Различные растения нормально развиваются в определенных интервалах значения рН.
Почва обладает буферностью, т.е. способностью поддерживать свою реакцию на одном уровне при сравнительно небольшом изменении концентрации кислот или щелочей. Например, при воздействии кислоты на почву с нейтральной реакцией произойдет обмен поглощенных оснований на ион водорода кислоты, в растворе образуется нейтральная соль:
Ионы водорода будут изъяты из раствора и адсорбированы почвой, концентрация ионов водорода не измениться.
Источник
Получение водного раствора почв
Растворы веществ, содержащихся в почве, получают многими способами, которые принципиально можно разделить на две группы:-получение почвенного раствора;- получение водной вытяжки из почвы.В первом случае получают несвязанную или слабо связанную почвенную влагу — ту, которая содержится между частицами почвы и в почвенных капиллярах. Это слабо насыщенный раствор, но его химический состав является актуальным для растения, поскольку именно эта влага омывает корни растений и именно в ней идет обмен химическими веществами. Во втором случае вымывают из почвы связанные с ее частицами растворимые химические соединения. Выход соли в водную вытяжку зависит от соотношения почвы и раствора и увеличивается при возрастании температуры экстрагирующего раствора (до определенных пределов, так как слишком высокая температура может разрушить какие-либо вещества или перевести их в иное состояние) и увеличении объема раствора и степени измельченности почвы (до определенных пределов, так как слишком мелкие пылеобразные частицы могут сделать затруднительной или невозможной экстракцию и фильтрацию раствора).Почвенный раствор получают с помощью ряда инструментов: опрессование, центрифугирование, вытеснение несмешивающимся раствором жидкости, вакуум-фильтрационный метод и лизиметрический метод.
Опрессование проводится с образцом почвы, взятым из полевых в лабораторные условия. Чем большее количество раствора необходимо, тем крупнее должен быть образец или выше применяемое давление, или и то, и другое одновременно. Центрифугирование проводится при 60 об/мин в течение длительного времени. Метод малоэффективен, и подходит для образцов почв с влажностью, приближенной к полной возможной влажности данной почвы. Для пересушенной почвы такой способ неприменим. Вытеснение почвенной влаги веществом, не смешивающимся с почвенным раствором, позволяет получить фактически всю влагу почвы, включая капиллярную, без использования сложной техники. В качестве вытесняющей жидкости используется спирт или глицерин. Неудобства в том, что эти вещества, кроме высокой плотности, обладают хорошей экстрагирующей способностью по отношению к некоторым соединениям (например, спирт легко экстрагирует почвенную органику), поэтому можно получить завышенные показатели содержания ряда веществ по сравнению с их реальным содержанием в почвенном растворе. Метод подходит не для всех типов почв.
При вакуум-фильтрационном методе над образцом с помощью вакуума создается разрежение, превышающее уровень натяжения почвенной влаги. При этом не извлекается капиллярная влага, так как силы натяжения в капилляре выше сил натяжения поверхности свободной жидкости.Лизиметрический метод используется в полевых условиях. Лизиметрический метод позволяет не столько оценить гравитационную влагу (то есть влагу, способную к перемещению по почвенным слоям благодаря силе гравитации — за исключением капиллярной влаги), сколько провести сравнение содержания и миграции химических элементов почвенного раствора. Свободная влага почвы фильтруется через толщу почвенного горизонта по гравитационным силам до пробоотборника, расположенного на поверхности почвы.
Для получения более полного представления о химическом составе почвы, готовят почвенную вытяжку. Для ее получения образец почвы измельчают, пропускают через сито с ячейками диаметром 1 мм, добавляют воду в массовом соотношении 1 часть почвы на 5 частей бидистиллированной (очищенной от любых примесей, дегазированной и деионизированной) воды, рН 6.6-6,8, температура 20 0 С. Дегазация проводится для того, чтобы освободить воду от примесей растворенного газообразного углекислого газа, который при соединении с некоторыми веществами дает нерастворимый осадок, снижая точность эксперимента. Примеси других газов также могут оказывать негативное влияние на результаты эксперимента.
Для более точного взвешивания навески следует учитывать ее естественную влажность, полевую (для только что взятого образца) или гигроскопическую (для высушенного и хранившегося образца). Определенную в процентах от массы образца его влажность переводят в массу и суммируют с требуемой массой. Навеска помещается в сухую колбу объемом 500-750 мл, добавляется вода. Колба с образцом почвы и водой плотно закрывается пробкой и встряхивается в течение двух-трех минут. Далее полученный раствор фильтруется через обеззоленный бумажный складчатый фильтр. Важно, чтобы в помещении при этом не было летучих паров кислот (работу предпочтительнее проводить под тягой, где не хранятся растворы кислот). Перед фильтрованием раствор с почвой хорошо взбалтывают, чтобы мелкие частицы почвы закрыли самые крупные поры фильтра и фильтрат получился более прозрачным. Примерно 10 мл начального фильтрата выбрасывается, так как он содержит примеси с фильтра. Фильтрование остальной части первичного фильтрата повторяют несколько раз.
К работе по определению содержания химических веществ в водной вытяжке приступают сразу после ее получения, так как с течением времени происходят химические процессы, изменяющие щелочность раствора, его окисляемость и т.п. Уже скорость фильтрации может показать относительное суммарное содержание солей в растворе. Если водная вытяжка богата солями, то фильтрация будет проходить быстро и раствор получится прозрачным, поскольку соли препятствуют пептизации почвенных коллоидов. В случае если раствор беден солями, фильтрация будет проходить медленно и не очень качественно. При этом имеет смысл отфильтровать раствор несколько раз, несмотря на низкую скорость, т.к. при дополнительных фильтрациях возрастает качество водной вытяжки благодаря снижению содержанию в ней частиц почвы.
Дата добавления: 2019-07-15 ; просмотров: 128 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник
Урок №47 Приготовление почвенной вытяжки
Цель: усвоение умений самостоятельно в комплексе применять знания, умения и навыки, осуществлять их перенос в новые условия практической и исследовательской деятельности
Образовательные: освоение содержания экологического образования, смысл которого заключается в понимании естественных законов природы и их соотнесение с «искусственными законами» развития социума.
Развивающие: развитие ключевых компетентностей школьников на примере содержания экологического образования; развитие исследовательских умений учащихся по оценке состояния различных компонентов окружающей среды.
Воспитательные: формирование системы базовых ценностей (жизнь, здоровье, человек, сохранение биологического разнообразия, культурного наследия и др.), создание условий для творческой самореализации и саморазвития школьников.
Регулятивные: организовывать своё рабочее место под руководством учителя; определять план выполнения заданий на уроке, оценивать результат своей деятельности.
Коммуникативные: выработанные умения и навыки экологически грамотного поведения в окружающей среде, с другими людьми, гармоничное взаимодействие и устойчивое развитие в системе « Природа — Общество».
Познавательные: осмысление учащимися ценностей феномена жизни, ценности каждой формы существования жизни; ценности существования человека, его здоровья, социо-космической значимости; формирование ключевых компетентностей на содержании экологического образования;
Предметные: формирование природосообразного стиля поведения человека в окружающей среде, базирующегося на знании законов взаимодействия человека с окружающей средой; развитие экологического мышления –предполагающего способность к установлению причинно-следственных связей, системному анализу действительности, моделированию и прогнозированию развития окружающей среды;
Личностные: развитие экологического мышления – гибкого вероятностного мышления, предполагающего способность к установлению причинно-следственных связей, системному анализу действительности, моделированию и прогнозированию развития, окружающей среды; развитие исследовательских умений по оценке и системному анализу состояния окружающей среды.
Метапредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география — будут способствовать более высокому уровню владения навыками по данному курсу и реализации задач пред профильной подготовки школьников.
Тип урока –— демонстрация, на котором эксперимент служит наглядным пособием
Форма – форм практико-ориентированной деятельности учащихся
Методы:, частично-поисковый, исследовательский, проведении учащимися экспериментов.
Приготовление почвенной вытяжки
Цели работы: ознакомление с операциями приготовления почвенных вытяжек, приготовление почвенных вытяжек для их использования в дальнейших работах.
Информация. Химическое исследование почвы обычно проводится путем подготовки к анализу заблаговременно отобранного образца почвы и определения состава почвенных вытяжек — водной и солевой. От правильности приготовления почвенных вытяжек во многом зависят и результаты исследования почвенного образца. В водной вытяжке определяются концентрации водорастворимых солей (хлоридов, сульфатов, карбонатов и гидрокарбонатов, а также солей жесткости), а в солевой — кислотность, или значение рН вытяжки.
Оборудование из комплекта: воронка стеклянная, палочка стеклянная, стакан на 50 мл, фильтр бумажный, цилиндр мерный на 50 мл.
Оборудование из кабинета: весы учебные, стакан на 200 мл, штатив ШХЛ с кольцом, разновесы, кювета, сушильный шкаф.
Реактивы и материалы: раствор хлорида калия (1,0 н.), чистая вода, образец почвы.
1.Высушите отобранный образец почвы в сушильном шкафу или на воздухе, расположив почву в кювете слоем толщиной не более 2 см.
2.Взвесьте пустой чистый стакан на 200 мл. В стакан поместите высушенную почву на 1/3 высоты и снова взвесьте его, определив массу почвы (т) в граммах
3.Добавьте к почве раствор хлорида калия в количестве 2,5 хш в мл (5 мл раствора на 2 г почвы), приготовив тем самым солевую вытяжку. Объем раствора хлорида калия отмерьте с помощью цилиндра.
4.Перемешивайте содержимое стакана в течение 3-5 мин. с помощью стеклянной палочки.
5.Отфильтруйте содержимое стакана через бумажный фильтр, собирая готовую вытяжку в нижний стакан на 50 мл, как показано на рисунке. Обратите внимание на ее внешний вид (цвет, мутность). Вытяжка должна быть однородной и не содержать частиц почвы.
Аналогично приготовьте водную вытяжку, используя вме-
сто раствора хлорида калия чистую воду, в соотношении 5хт (5 мл воды на 1 г почвы).
7.Солевую вытяжку используйте далее для определения кислотности почвы
Зафиксируйте результаты экспериментов в тетради.
Результат работы Почвенного Раствора
Муравьев А.Г., Пугал Н.А., Лаврова В.Н. Экологический практикум: Учебное пособие с комплектом карт-инструкций / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. — СПб.: Крисмас+, 2003. — 176 с.: ил.
Источник
Почвенные растворы, их состав, свойства и значение.
Почвенный раствор, жидкая фаза почвы, вода с растворёнными газами, минеральными и органическими веществами, попавшими в неё при прохождении через атмосферу и просачивании через почвенные горизонты. В зависимости от влажности почвы находится в плёночной, капиллярной и гравитационной формах. П. р. динамичен, участвует в почвообразовательном процессе, физико-химических, биохимических реакциях, круговороте веществ в почве и питании растений. Состав его определяется процессами почвообразования, растительностью, общими особенностями климата, а также временем года, погодой, деятельностью человека (внесение удобрений и др.). В почвенной влаге растворены: газы — кислород, углекислый газ, азот, аммиак; минеральные вещества — соли кальция, магния, натрия, калия и др., соединения алюминия, железа, марганца, кремнезём (в форме иона SiO 4- 4 и в коллоидной форме); органические вещества — органические кислоты жирного ряда и их соли, гумусовые кислоты, сахара, аминокислоты и др. В незаселенных почвах концентрация веществ в П. р. невелика (обычно не превышает 0,1%), в солончаках и солонцах (см. Засоленные почвы) — резко увеличена (до целых и даже десятков процентов). Высокое содержание веществ в П. р. вредно для растений, т.к. затрудняет поступление в них воды и питательных веществ, вызывая физиологическую сухость. Реакция П. р. в почвах разных типов неодинакова: кислую реакцию имеют подзолистые, серые лесные, торфяные почвы, краснозёмы, желтозёмы; щелочную — содовые солонцы; нейтральную или слабощелочную — обыкновенные чернозёмы, луговые и коричневые почвы. Слишком кислый и слишком щелочной П. р. отрицательно влияет на рост и развитие растений. См. также Буферность почвы, Реакция почвы.
Состав почвенных растворов изменчив во времени и пространстве. В засушливых районах минерализация почвенных растворов выше и наоборот.
Почвенные растворы характеризуются множеством свойств:
Уравновешенность
Буферность.
Осмотические давление.
Кислотность.
1. Уравновешенность – это способность почв раствора поддерживать определенную свойственную ему концентрацию или минерализацию. При ↓ содержания элемента его место занимает другой.
2. Буферность – способность почвенного раствора поддерживать определенную величину кислотности соответствующую ему.
3. Осмотическое давление – это давление, которое обусловлено каким-то веществом, находящимся в почвенном покрове. Оно может быть в почвенном растворе и в растительных клетках.
4. Кислотность — свойство почвы, обусловленное наличием водородных ионов в почвенном растворе и обменных ионов водорода и алюминия в почвенном поглощающем комплексе.
Плодородие почв и меры его регулирования.
Плодородие – способность почв удовлетворять потребности растений в питательных элементах и воде (Вильямс).
На плодородие влияет:
1. Гумус. При длительном с/х использовании содержание гумуса ↓ т.к. с урожаем с полей отчуждается биомасса.
Гумус влияет на:
— Наличие азота и других питательных элементов. 60% азота входит в состав гумуса.
— Емкость поглощения (максимально – черноземы 50-60 мг/ экв.). Так как ёмкость поглощения связана с коллоидными частицами. А ядро коллоидных частиц образовано ионами.
2.Емкость поглощения – она связана с коллоидными частицами. Оно влияет на наличие питательных элементов.
1) Минеральные коллоиды.
2) Органические коллоиды.
3) Органоминеральные коллоиды.
Чем выше емкость поглощения, тем лучше для земледелия.
На неё можно влиять → увеличить содержание гумуса. Можно добавить пылеватой глины → увеличить число коллоидов.
Кислотность почв.
(ППК) H+ K+ + CaCO3↔(ППК) Ca+ + H2CO3 → CO2 ↑
При известковании → углекислота, которая распадается на H + и OH —
4. Оптимальный вводно-воздушный режим. Оптимальное сочетании H2O и O2
в тех регионах, где коэффициент увлажнения близок к 1. Осушительные работы производятся при избытке воды и при недостатке орошения.
5. Структура почв. Способность почв образовывать отдельные комки, глыбы.
Структура состоит из 3х фракций: Песчаная, пылеватая и илистая фракции – структурные отдельности или агрегаты. Структура (комковатость) препятствует эрозии и ветровой дефляции и плотностной (водной) эрозии. Почвенная структура способствует накоплению или удержанию влаги в почвах. Если почва комковата, вода легко просачивается, и трудно испаряется. В бесструктурной почве вода глубоко не просачивается и легко испаряется. Высокая капиллярность.
6. Использование гумуса, травопольных культур (клевер).Отсутствие токсичных соединений в почвах.
Fe(II) (закисное железо).
Таксономия почв.
Таксономия (от греч. taxis — расположение, строй, порядок и nomos — закон), теория классификации и систематизации сложноорганизованных областей действительности, имеющих обычно иерархическое строение. Термин (предложен в 1813 швейцарским ботаником О. Декандолем), длительное время употреблялся как синоним систематики.
Глазовская: “Таксоны объединяются в 37 семейств. Эти семейства объединяются в генерации – их 27, а они в ассоциации – их 11”.
Фридланд объединяет все типы в порядки – их 53, порядки в отделы – их 28, а отделы в стволы – их 4. Систематика – раздел таксонометрии.
Тип → подтип → роды → вид → разновидность → разряд (Таксоны в порядке понижения).
1) Тип — Подзолы. Наличие горизонтов Aov, А2 → В, С – почвы аллювиального типа. Происходит разрушение илистой фракции в А2.
2) Подтип – типичные (Ао, А2, Bf,al, С), торфянистые (Aov, Ат, А2, В, С), контактово-глеевые (Aov, Ат, А2, ВСq, Сq).
3) Роды – в основе подразделения подтипов на роды – минералогический состав почвообразовательных пород.
а) Род обыкновенные (на песках кремнезёмистых) – Aov, A2, B, C.
б) Род оруденелые (на полимиктовых песках – с примесью Fe) — Aov, A2, Bf,al, C. Bf,al – очень крепкий, толщиной до 40 см. Он является водоупорным → будет заболачивание.
4) Виды – в основе положена мощность горизонтов А2, Мощность А2 – от 2 до 70 см.
а) Поверхностные – менее 10 см.
г) Злостные > 70 см.
5)Разновидности – в основе подразделения на разновидности положен механический состав. Песчаный/супесчаный. Механический состав даётся по верхнему горизонту.
6) Разряд – даётся по генезису материнской породы. Озёрные, морские, эоловые, Флювиальные.
Источник