Сад и огород
За последнее время для характеристики биохимических процессов, протекающих и почве, учета деятельности почвенной микрофлоры, а также для оценки биологической активности почвы, все большее внимание уделяется изучению режима углекислоты и дыхания почвы.
В настоящее время для определения дыхания почвы пользуются главным образом двумя методами— Б. Н. Макарова (2, 3) и В. И. Штатнова (6).
Метод Макарова состоит в том, что почва изолируется стеклянным или металлическим ящиком-домиком и из него через 20 мин. отсасывается аспиратором через поглотитель проба воздуха.
Углекислота поглощается раствором барита или щелочи, а избыток раствором НС1.
По методу Штатнова почва изолируется стеклянным или металлическим сосудом ((1=10—
15 см), под который ставится чашечка с 0, 1 п раствором щелочи.
Одновременно для контроля ставится такой же сосуд с чашечкой со щелочью на тарелку и для изоляции от окружающего воздуха заливается 1% раствором НгЗО. Через 2—5 часов сосуды-изоляторы с контроля и почвы снимаются и избыток щелочи оттитровывается 0,1 п НС1. По разнице между титрованием в первом (контроль) и втором (почва) случаях определяется количество выделившейся углекислоты из почвы.
Метод Штатнова отличается простотой, но при этом методе не достигается полнота поглощения С02, вследствие длительной экспозиции (2—5 часов) нарушаются естественные условия и, в частности, срез надземной массы растений нарушает нормальное дыхание корней.
При определении дыхания почвы по методу Штатнова существенное значение имеет гремя (экспозиция), на которое надо ставить сосуды-изоляторы, ибо чем меньше экспозиции тем меньше нарушаются естественные условия. Наши исследования показали, что при определении дыхания почвы методом Штатнова экспозицию надо брать не меньше двух-трех часов.
В 1955 и 1956 гг. дыхание почвы определялось на дерново-подзолистых и торфяно-болотных почвах одновременно двумя методами в трех-плтикратной повторности.
Результаты 45 определений (табл. 1 и 2) показали, что во всех случаях показания интенсивности выделения СОг из почвы по методу Штатнова в 1,5—2 раза ниже, а в периоды максимального выделения СОг (например, в июне—июле) в три-три с половиной раза ниже, чем по методу Макарова. Причины такого большого расхождения в показаниях двух методов объясняются, по-видимому, неполным поглощением СО2 щелочью и нарушением естественных условий при применении метода Штатнова. О том, что по методу Штатнова получаются заниженные результаты, можно видеть и из опубликованных работ. Так, например, по данным В. Н. Смирнова (4), под пологом леса в летние месяцы при благоприятных гидротермических условиях выделилось всего лишь 0,6—1,5 кг С02 в час на 1 га и в двух случаях — 2,3 и 3,7 кг.
Для дальнейшего упрощения своего метода мы предлагаем дыхание почвы определять с помощью широкогорлых колб, используя принцип по Петтендоферу определения СОг в воздухе путем перемешивания воздуха с баритом.
Определение дыхания почвы методомколб. Широкогорлая (
Copyright © 2011 — Все права защищены — Сад и огород
Источник
Экология СПРАВОЧНИК
Информация
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ДЫХАНИЯ ПОЧВЫ
Почвенный воздух имеет большое значение для почвенных процессов и роста растений. Он участвует в химических и биохимических процессах, протекающих в почве, оказывает влияние на окислительновосстановительные условия в почве, ее реакцию и растворимость химических компонентов. Почвенный воздух важен для углеродного питания растений (более половины углекислого газа, идущего на формирование урожая сельскохозяйственных культур, потребляется растениями из почвы). Его состав изменяется во времени и по профилю почвы, зависит от внесения органических и минеральных удобрений, вида растений, биологической деятельности почвы, гидротермических условий и т. д.[ . ]
Газовый режим почвы складывается из следующих показателей: содержания воздуха в почве, его состава, аэрации и интенсивности выделения газов (С02, Аг20, Ы02, N11 3). Определения проводят каждые 15 дней или приурочивают к фазам развития растений. Одновременно ведут наблюдения за давлением и температурой воздуха и почвы.[ . ]
Упрощенные методы определения интенсивности дыхания ночвы основаны на учете количественных изменений углекислого газа в окружающем воздухе с помощью широкогорлых конических колб (Маштаков и др., 1954; Макаров и др., 1957).[ . ]
Метод «колб» имеет недостаток. Так как дыхание почвы происходит в замкнутом пространстве, внутри колбы уменьшается парциальное давление кислорода и нарушается газообмен.[ . ]
А.Ш. Галстян предложил для устранения этого недостатка соединить колбу, где происходит дыхание почвы, с наружным воздухом с помощью трубки с натроновой известью.[ . ]
Адсорбционый метод определения углекислого газа, выделившегося из почвы, позволяет вести наблюдение непосредственно в поле сразу на нескольких вариантах опыта. Эти методы предложены Штатно-вым, Миной и Карпачевским.[ . ]
Недостаток применяющихся вариантов метода Штатнова и Мины в том, что они не учитывают двух факторов, влияющих на результат определения.[ . ]
Источник
Методы определения биологической активности почв
Биологическая активность почвы выражается суммарным проявлением активности биохимических процессов и характеризует размеры и направление превращения веществ и энергии в почве, происходящего под действием живых организмов.
Показатели биологической активности почвы могут быть использованы при тестировании состояния почв. При загрязнении почв небольшими количествами органических соединений может наблюдаться возрастание некоторых показателей биологической активности, так как более интенсивно развиваются группы микроорганизмов, участвующих в переработке дополнительных субстратов (фенолов, углеводородов). При загрязнениях тяжелыми металлами, оксидами серы, большими количествами различных органических веществ преобладает токсический эффект, вследствие чего биологическая активность подавляется.
В качестве показателей активности, характеризующих экологическое состояние почвы, в литературе чаще всего рекомендуются следующие: выделение почвами диоксида углерода (дыхание почвы), активность ферментов, токсичность почв по отношению к тестовым организмам, различные аппликационные методы.
Интегральной характеристикой напряженности микробиологических процессов является скорость выделения углекислого газа. В большинстве случаев чем она выше, тем лучше экологическое состояние почвы. В оптимальных условиях скорость выделения углекислого газа может достигать нескольких кг/га в час.
Так как интенсивность дыхания почвы является исключительно вариабельной величиной и зависит от большого количества факторов (температурного режима, влажности, состояния фитоценоза и др.), для оценки экологического влияния загрязнений необходимо проводить сравнение данных, полученных на различных участках в близких условиях.
Для школьного мониторинга доступен абсорбционный метод Штатнова в котором количество выделившегося в течение определенного времени углекислого газа определяют по нейтрализации им раствора щелочи.
Определение дыхания почвы этим методом заключается в том, что поверхность почвы изолируют от окружающего воздуха сосудом, под которым помещают чашку с 2 мл 0,1 н. раствора КОН для поглощения углекислого газа. Через определенное время (0,5-1 час) сосуд-изолятор снимают, щелочь оттитровывают 0,05 н. раствором НCl по фенолфталеину до обесцвечивания. Одновременно делают контрольные измерения (изолятор и щелочь ставят не на почву, а в какой-либо плоскодонный сосуд и также изолируют от воздуха). По разнице титрования определяют количество выделившегося из почвы углекислого газа. Расчет проводят по формуле:
где F — скорость выделения углекислого газа из почвы, кг/га в час;
а — объем 0,05 н. НС1, пошедший на титрование щелочи при определении содержания углекислого газа в воздухе контрольного сосуда, мл;
б — объем 0,05 н. НС1, пошедший на титрование щелочи при определении содержания углекислого газа в воздухе сосуда-изолятора на почве, мл;
1,1 — масса углекислого газа, эквивалентная 1 мл 0,05 н. раствора кислоты, мг;
100 — пересчетный коэффициент (1 мг/см 2 =100 кг/га);
S — площадь почвы под сосудом-изолятором, см 2 ;
t — время экспозиции, час.
Тестировать активность различных групп почвенных микроорганизмов в почвах можно при помощи различных аппликационных методов. Наиболее распространенным является измерение скорости распада целлюлозы. Этот метод был рекомендован академиком Е. Н. Мишустиным.
Для проведения исследований берут стерильную тонкую суровую льняную ткань (неотбеленную). Определяют массу 1 дм 2 этой ткани, затем ее полосы (шириной обычно 10 см, длина зависит от глубины изучаемого почвенного слоя) пришивают к полимерной пленке. В почве вырывают свежие разрезы, в которые помещают полосы ткани, полиэтилен с обратной стороны придавливают почвой и разрез засыпают. Верхняя грань ткани должна быть на 3,5 см погружена в почву. Через определенное время ткань извлекают из разреза, отмывают и взвешивают. Потеря массы характеризует интенсивность разложения клетчатки. Для определения динамики процесса повторные куски ткани извлекают последовательно через разные интервалы времени.
Для оценки интенсивности разложения клетчатки (% за сезон) используется следующая шкала:
очень слабая Меньше 10%
очень сильная больше 80 %
Шкала интенсивности позволяет определить микробиологическую активность почв: чем выше процент разложения клетчатки, тем она выше.
7.2.5. Качественное определение химических элементов в почве [16,30]
Определение химического состава почвы чаще всего начинают с анализа водной почвенной вытяжки, так как хорошо растворимые соединения почвы в первую очередь поглощаются растениями. Избыточные количества растворимых солей (более 0,2% от массы сухой почвы) создают повышенную концентрацию ионов в почвенном растворе, а это снижает пло дородие почвы и ее экологическое состояние. С агрономической точки зрения наиболее вредными для растений считаются гидрокарбонаты, карбонаты и сульфаты натрия, а также хлориды (особенно магния и кальция). По степени экологической опасности химические вещества, попадающие в почву различными путями, делят на 3 класса: 1 — кадмий, ртуть, свинец, цинк, фтор, мышьяк, селен, бенз(а)пирен; 2 — кобальт, молибден, бор, медь, хром, никель, сурьма; 3 — ацетофенон, барий, вольфрам, марганец, ванадий, стронций.
При анализе почв прежде всего следует обратить внимание на кислотность почвенной вытяжки. Помимо того, что кислотность почвы — один из наиболее важных агрохимических показателей, по ее величине можно предсказать наличие тех или иных микроэлементов в почве, а также оценить их подвижность (табл. 7.15).
Сухой остаток почвенной вытяжки — это общее содержание растворимых солей в водной почвенной вытяжке. Его определяют путем выпаривания в фарфоровой чашке некоторого объема фильтрата. Прокаливанием можно разделить сухой остаток на минеральный и органический.
В прокаленную и взвешенную фарфоровую чашку наливают при помощи пипетки по 25-50 мл фильтрата водной вытяжки столько раз (по мере выпаривания), чтобы в сумме получить от 100 до 250 мл вытяжки (в зависимости от засоленности почвы — чем выше засоленность, тем меньший объем вытяжки берут на анализ). После выпаривания жидкости чашку помещают в сушильный шкаф и высушивают ее содержимое при температуре 105°С в течение 3-4 ч. (до постоянной массы). Содержание сухого остатка выражают в процентах:
а) к воздушно-сухой почве:
б) к абсолютно сухой почве:
m1 — масса чашки с сухим остатком, г,
m2— масса пустой чашки, г,
V1 — общий объем фильтрата, мл,
V2 — объем фильтрата для анализа, мл,
m — масса почвы для приготовления вытяжки, г,
у — влажность воздушно-сухой почвы, %.
Рассчитанное значение общего солесодержания в процентах к воздушно-сухой массе почвы заносится в табл. 17 экопаспорта.
Если содержимое чашки после взвешивания озолить и прокалить, то потеря от прокаливания даст ориентировочное содержание в вытяжке органических веществ, а остаток в чашке — содержание минеральных солей. Озоление и прокаливание можно провести на газовой горелке или в муфельной печи при температуре не выше 525°С. Расчет ведут аналогично сухому остатку (минеральная часть); органический остаток узнают по разности между сухим остатком и минеральной частью.
По количеству минерального остатка судят о засоленности почвы (табл. 7.16)
Довольно точное представление о степени засоленности почвы дает определение плотности водной вытяжки из почвы ареометром или при помощи пикнометра (взвешиванием).
Карбонат-ионы. Небольшое количество почвы помещают в фарфоровую чашку и приливают пипеткой несколько капель 10%-ного раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода СО2 выделяется в виде пузырьков (почва «шипит»). По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов.
Почву, вскипающую от 10%-ного раствора соляной кислоты, относят к группе карбонатных почв. Для такой почвы проводят анализ водной вытяжки. Если почва не «вскипает», то для качественных реакций готовят не водную, а солянокислую вытяжку.
Хлорид-ионы. К 5 мл фильтрата, помещенного в пробирку, прибавляют несколько капель 10%-ного раствора азотной кислоты и по каплям 0,1 М раствор нитрата серебра. Образующийся осадок в виде белых хлопьев указывает на присутствие хлоридов в количестве десятых долей процента и более. При содержании сотых и тысячных долей процента хлоридом осадка не выпадает, но раствор мутнеет.
Сульфат-ионы. К 5 мл фильтрата добавить несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2-3 мл 20%-ного раствора хлорида бария. Если образующийся сульфат бария выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка, это говорит о присутствии сульфатов в количестве нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора также указывает на содержание сульфатов — сотые доли процента. Слабое помутнение, заметное лишь на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов — тысячные доли процента.
Нитрат-ионы. К 5 мл фильтрата по каплям прибавляют раствор дифениламина в серной кислоте. При наличии нитратов и нитритов раствор окрашивается в синий цвет.
Кальций. К 10 мл фильтрата добавить несколько капель 10%-ного раствора соляной кислоты и 5 мл 4%-ного раствора оксалата аммония. Белый осадок оксалата кальция свидетельствует о наличии нескольких процентов кальция. При незначительном содержании кальция (сотые и тысячные доли процента) наблюдается не осадок, а легкое помутнение раствора.
Железо (II и III). В две пробирки внести по 3 мл вытяжки. В первую пробирку прилить несколько капель раствора красной кровяной соли K3[Fe(CN)6], во вторую — несколько капель 10%-ного раствора роданида аммония или калия NH4SCN или KSCN. Появившееся синее окрашивание в первой пробирке и красное во второй свидетельствует о наличии в почве соединений железа (II) и железа (III). По интенсивности окрашивания можно судить об их количестве.
Алюминий. К 5 мл солевой почвенной вытяжки прибавляют по каплям 3%-ный раствор фторида натрия до появления осадка. Чем быстрее и обильнее выпадает осадок, тем больше алюминия содержится в почве.
Натрий. О присутствии натрия в почве судят по ярко-желтому окрашиванию пламени горелки при внесении в него стеклянной палочки с каплей раствора почвенной вытяжки.
Присутствие соединений тяжелых металлов в почвах можно определять и количественным методом. Для этого готовят водную вытяжку (раздел 6.2.1), которую анализируют по методикам, описанным в главе 7 данной книги, или по другим имеющимся в кабинете химии инструкциям.
Полученный результат в мг/л вытяжки пересчитывают в мг/кг почвы по
где Сn — содержание определяемого элемента в почве, мг/кг;
Св — концентрация этого же элемента в водной вытяжке, мг/л.
Дата добавления: 2015-04-11 ; просмотров: 193 ; Нарушение авторских прав
Источник
➤Adblockdetector
Читайте также:
|