1. МЕТОД ОТБОРА ПРОБ
1.1. Пробы почвы доводят до воздушно-сухого состояния, измельчают, пропускают через сито с круглыми отверстиями диаметром 1-2 мм и хранят в коробках или пакетах.
Пробу на анализ из коробки отбирают шпателем или ложкой, предварительно перемешав почву на всю глубину коробки. Из пакетов почву высыпают на ровную поверхность, тщательно перемешивают и распределяют слоем толщиной не более 1 см. Пробу на анализ отбирают не менее чем из пяти мест. Масса пробы — 30 г.
2. АППАРАТУРА, МАТЕРИАЛЫ И РЕАКТИВЫ
2.1. Для проведения анализа применяют:
кондуктометр с диапазоном измерений 0,01 — 100 мСм/см и погрешностью измерений не более 5 %;
весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г и 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 500 г по ГОСТ 24104-80;
взбалтыватель с возвратно-поступательным движением с частотой колебаний 75 мин -1 или ротатор с оборотом на 360°, или пропеллерную мешалку с частотой вращения лопастей 700 мин -1 для перемешивания почвы с водой;
весы квадрантные с устройством пропорционального дозирования ВКПД-40 г с погрешностью взвешивания не более 2 %;
рН-метр или иономер с погрешностью измерений не более 0,05 рН;
электрод стеклянный для определения активности ионов водорода;
дозаторы с погрешностью дозирования не более 2 % или цилиндры 2-го класса точности по ГОСТ 1770-74;
посуду мерную лабораторную стеклянную по ГОСТ 1770-74;
чашки фарфоровые диаметром 7 см;
термометр лабораторный с диапазоном измерений 15-30°С и ценой делений 1º;
термостат с автоматической регулировкой, обеспечивающий температуру нагревания 105°С;
бумагу фильтровальную по ГОСТ 12026-76;
воду дистиллированную по ГОСТ 6709-72 с удельной электрической проводимостью не более 5·10 -6 мСм/см.
3. ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ
3.1. Приготовление раствора хлористого калия концентрации с ( KCl ) = 0,01 моль/дм 3 (0,01 н.)
0,746 г хлористого калия, прокаленного до постоянной массы при температуре 500 °С, взвешивают с погрешностью не более 0,001 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 и растворяют в дистиллированной воде, доводя объем до метки. Приготовленный раствор тщательно перемешивают.
3.2. Определение константы кондуктометр и ческой ячейки (датчика)
Датчик кондуктометра погружают в раствор хлористого калия концентрации 0,01 моль/дм 3 и определяют электрическую проводимость.
Константу датчика ( X ), см -1 , вычисляют по формуле:
,
где 1,411 — удельная электрическая проводимость раствора хлористого калия концентрации 0,01 моль/дм 3 при 25 °С, мСм/см;
а — измеренная электрическая проводимость раствора хлористого калия концентрации 0,01 моль/дм 3 , мСм;
k — коэффициент поправки для приведения электрической проводимости, измеренной при данной температуре, к 25 °С.
Если прибор имеет температурный компенсатор, k = 1. При отсутствии температурного компенсатора определяют температуру раствора хлористого калия с помощью лабораторного термометра и находят значение коэффициента по таблице:
Таблица
4. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА
4.1. Приготовление водной вытяжки из почвы
Пробы почвы массой 30 г, взвешенные с погрешностью не более 0,1 г, помещают в емкости, установленные в десятипозиционные кассеты или в конические колбы. К пробам приливают дозатором или цилиндром по 150 см 3 дистиллированной воды. Почву с водой перемешивают в течение 3 мин на взбалтывателе, ротаторе или с помощью пропеллерной мешалки и оставляют на 5 мин для отстаивания.
При использовании весов пропорционального дозирования экстрагента допускается отбор пробы массой 25-30 г.
Допускается пропорциональное изменение массы пробы почвы и объема дистиллированной воды при сохранении отношения между ними 1:5 и при погрешности дозирования не более 2 %.
4.2. Определение электрической проводимости
После 5-минутного отстаивания в суспензию погружают датчик кондуктометра и определяют электрическую проводимость. После каждого определения датчик тщательно промывают дистиллированной водой.
Если прибор не имеет автоматического температурного компенсатора, определяют температуру анализируемых вытяжек или дистиллированной воды, находящейся в тех же условиях. При отсутствии кондуктометра определяют плотный остаток вытяжки.
4.3. Измерение рН
Часть почвенной суспензии, полученной по п. 4.1, объемом 15-20 см 3 сливают в химический стакан вместимостью 50 см 3 и используют для измерения рН.
Настройку рН-метра проводят по трем буферным растворам с рН 4,01, 6,80 и 9,18, приготовленным из стандарт-титров. Показания прибора считывают не ранее чем через 1,5 мин после погружения электродов в измеряемую среду, после прекращения дрейфа измерительного прибора. Во время работы настройку прибора периодически проверяют по буферному раствору с рН 6,86.
4.4. Фильтрование суспензий
В воронки помещают двойные складчатые фильтры. Край фильтра должен быть расположен на 0,5-1 см ниже края воронки. В начале фильтрования необходимо перенести на фильтр возможно большее количество почвы. Струю суспензии направляют на боковую стенку воронки, чтобы не порвать фильтр. Первую порцию фильтрата объемом до 10 см 3 отбрасывают и только затем начинают собирать фильтрат в чистый сухой приемник. Мутные фильтраты перефильтровывают.
Если почва имеет щелочную реакцию и содержит мало растворимых солей, для ускорения фильтрования и получения прозрачного фильтрата используют целлюлозную массу. Для ее приготовления фильтровальную бумагу измельчают, помещают в термостойкий стеклянный или фарфоровый стакан и наливают дистиллированную воду в таком объеме, чтобы бумагу можно было перемешивать стеклянной палочкой. Стакан с размокшей бумагой кипятят при постоянном помешивании до получения однородной массы. Горячей целлюлозной массой запаривают двойные фильтры, вложенные в воронки. После того как стечет вода, фильтры высушивают в термостате при температуре 50°С или на воздухе и используют для фильтрования.
По окончании фильтрования фильтраты тщательно перемешивают круговыми движениями и используют для определения катионно-анионного состава водной вытяжки. Анализ начинают с определения ионов карбоната и бикарбоната.
4.5. Определение плотного остатка вытяжки
Отбирают дозатором или пипеткой 25 см 3 фильтрата, помещают в высушенную и взвешенную с погрешностью не более 0,001 г фарфоровую чашку и ставят на водяную баню для выпаривания фильтрата. По окончании выпаривания чашку помещают в термостат, выдерживают в нем в течение 3 ч при температуре 105 °С, охлаждают в эксикаторе и взвешивают с погрешностью не более 0,001 г.
5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
5.1. За результат анализа принимают значение единичного определения.
Удельную электрическую проводимость анализируемой вытяжки ( X ), мСм/см, вычисляют по формуле:
,
где а — измеренная электрическая проводимость вытяжки, мСм;
С — константа кондуктометрической ячейки (датчика), см -1 ;
k — коэффициент температурной поправки для приведения электрической проводимости, измеренной при данной температуре, к 25 °С, найденный по таблице.
Массовую долю плотного остатка водной вытяжки в анализируемой почве ( X 1 ) в процентах вычисляют по формуле:
где m — масса чашки с остатком, г;
m 1 — масса пустой чашки, г;
500 — коэффициент пересчета в проценты;
25 — объем пробы вытяжки, см 3 .
5.2. Допускаемые относительные отклонения при доверительной вероятности Р = 0,95 от среднего арифметического результатов повторных анализов при выборочном статистическом контроле составляют:
11 % — при определении удельной электрической проводимости до 0,3 мСм/см; 7 % — св. 0,3 мСм/см;
30 % — при массовой доле плотного остатка св. 0,1 до 0,3 %; 10 % — св. 0,3 до 1,0 %; 7 % — св. 1,0 %;
0,2 единицы рН — при измерении рН.
5.3. При полном анализе катионно-анионного состава водной вытяжки точность результатов оценивают по близости сумм количеств эквивалентов катионов и анионов, а также по воспроизводимости суммы катионов, суммы анионов и общей суммы ионов при повторных анализах.
Допускаемые отклонения ( X ), ммоль в 100 г почвы, при доверительной вероятности Р = 0,95 от среднего арифметического суммы катионов, суммы анионов или общей суммы ионов в почве при повторных анализах, а также допускаемую разность сумм катионов и анионов вычисляют по формуле:
где ε i — допускаемое отклонение от среднего арифметического при повторных анализах для i -го иона, ммоль в 100 г почвы.
Если допускаемое отклонение нормировано в относительных процентах, его абсолютное значение (ε i ) вычисляют по формуле:
где а i — количество вещества эквивалента i -го иона в почве, ммоль в 100 г;
Vi — допускаемое отклонение при определении i -го иона в соответствии с методом его определения, %;
100 — коэффициент пересчета процентов в сотые доли.
5.4. Количественное соотношение между значением удельной электрической проводимости и содержанием водорастворимых солей в почве устанавливают для различных типов засоления по результатам анализа водной вытяжки не менее 20 почвенных проб данного типа засоления.
Источник
1. Приготовление фильтрата водной вытяжки почвы
Навеску почвы 15 г растереть в фарфоровой ступке, перенести в колбу емкостью 200 мл и прилить 25 мл стерильной воды. Содержимое колбы тщательно взболтать и дать отстояться в течении 5-10 минут, а затем, после легкого взбалтывания, отфильтровать в колбу на 100 мл через бумажный фильтр. При фильтровании всю почву необходимо перенести на фильтр.
2. Качественное определение хлорид-иона
Налить в пробирку 2 мл фильтрата, добавить 1-2 капли 0,1М р-ра AgNO3. При наличии в пробе хлорид-иона образуется белый осадок хлорида серебра. При концентрации хлорид-иона в количестве десятых долей процента и более образуется обильный хлопьевидный осадок. При содержании сотых и тысячных долей процента хлоридов осадок не выпадает, но раствор мутнеет.
3. Качественное определение сульфат-иона
В пробирку налить 2 мл фильтрата, добавить 1-2 мл 20% p-p BaCl2. При наличии в пробе сульфатов образуется белый осадок сульфата бария. При концентрации сульфат-иона в количестве нескольких десятых долей процента и более образуется обильный мелкокристаллический осадок. Помутнение раствора также указывает на содержание сульфатов в количестве сотых долей процента.
4. Качественное определение карбонат-иона
Проводится с нативной почвой. Небольшое количество почвы поместить в фарфоровую чашку и прилить пипеткой несколько капель 10% р-р HCl. Образующийся при реакции оксид углерода выделяется в виде пузырьков (почва «кипит»). По интенсивности выделения их судят о более или менее значительном содержании карбонатов.
Результаты работы занести в таблицу:
+ – слабая реакция (помутнение фильтрата, отдельные пузырьки газа)
++ – сильная реакция (образование осадка, обильное «кипение»)
Тема 4. Органическая часть почвы
Лабораторная работа № 9
Определение содержания гумуса в почве
О
сновные сведения по теме работы
Гумусом называют сложный динамический комплекс органических соединений, образующихся при разложении и гумификации органических остатков.
Гумус является основным фактором плодородия почв. Однако его влияние на жизнедеятельность растений является непрямым: растения, будучи автотрофами, не усваивают органические вещества почвы. В качестве фактора плодородия гумус выполняет две основные функции:
обеспечивает оструктуренность почв, которая, в свою очередь, необходима для нормализации их воздушно-водного режима;
снабжает элементами питания почвенную микрофлору, которая минерализует химические элементы, делая их доступными для растений, выступает в качестве симбионтов и т.п.
Общее содержание гумуса в различных почвах варьирует в широких пределах.
Органическое вещество почв по своему составу разнообразно и сложно. Главные продукты гумификации, от которых непосредственно зависит формирование разных свойств почв и типов почвообразования, представлены тремя классами соединений:
гуминовые кислоты – высокомолекулярные фенольные соединения темно-коричневого и черного цвета, растворимые в воде;
фульвокислоты – высокомолекулярные азотсодержащие фенольные соединения желтого цвета, растворимые в щелочах;
гумин – негидролизуемый остаток органического вещества, не растворимый в воде и щелочах.
Определение содержания гумуса по методу И.В. Тюрина основано на окислении углерода гумусовых веществ до СО2 0,4 N раствором двухромовокислого калия (К2Cr2O7). По количеству хромовой смеси, ушедшей на окисление органического углерода, судят о его количестве.
Материалы и оборудование
1) конические колбы на 100 мл, 2) воронки, 3) 0,4 N раствор К2Cr2О7 в разбавленной Н2SО4 (1:1), 4) 0,1N или 0,2N раствор соли Мора, 5) 0,2% раствор фенилантраниловой кислоты, 6) бюретка для титрования, 7) газовая горелка.
Для проведения анализа среднюю пробу необходимо специально подготовить: очень тщательно удалить корни и другие органические остатки. Кроме того, в связи с относительно небольшими навесками почвы, которые берутся для этих определений, необходимо иметь почву, растер тую и пропущенную через сито 0,25 мм. Это обусловлено тем, что почва, просеянная через сито в 1 мм, слишком неоднородна по величине комков и взять небольшую навеску, которая была бы средней пробой, из сравнительно большого объема почвы не представляется возможным. Удалив органические остатки, комочки почвы осторожно разрушают фарфоровым пестиком и снова тщательно отбирают корешки и другие органические остатки. Далее почву растирают в фарфоровой ступке и пропускают через сито в 1мм. Из растертой почвы берут среднюю пробу весом около 10 г, из которой снова удаляют оставшиеся органические остатки. Для этого почву расстилают тонким слоем на пергаменте и над почвой, на высоте примерно 10 см, проводят стеклянной палочкой, предварительно наэлектризованной. Оставшиеся мелкие кусочки корешков и других органических остатков, не удаленные до этого из почвы, пристанут к палочке. Операцию повторяют до тех пор, пока к палочке будут приставать только единичные корешки. В процессе отбора органических остатков почву следует несколько раз перемешивать и снова распределять тонким слоем. Нельзя очень близко проводить палочкой над почвой, так как к ней могут прилипать не только органические остатки, но и илистые частицы почвы. После отбора органических остатков почву еще раз растирают в фарфоровой ступке и пропускают через сито с отверстием 0,25 мм.
На аналитических весах взять навеску почвы 0,2-0,3 г. и осторожно перенести ее в коническую колбу на 100 мл. В колбу из бюретки прилить 10 мл хромовой смеси и осторожно перемешать круговыми движениями.
В колбу вставить маленькую воронку, которая служит обратным холодильником, затем поставить колбу на асбестовую сетку, довести содержимое колбы до кипения и кипятить ровно 5 минут с момента появления крупных пузырьков СО2. Бурного кипения не допускать: это приводит к искажению результатов из-за возможного разложения хромовой смеси. При массовых анализах рекомендуется кипячение заменить нагреванием в сушильном шкафу при 150°С в течение 30 минут.
Далее колбу остудить, воронку и стенки колбы обмыть из промывалки дистиллированной водой, доведя объем до 30-40 мл. Добавить 4-5 капель 0,2%-ного раствора фенилантраниловой кислоты и титровать 0,1N или 0,2N раствором соли Мора. Конец титрования определяется по переходу вишнево-фиолетовой окраски раствора в зелёную. Параллельно следует провести холостое определение, используя вместо почвенного образца прокаленную почву или пемзу (0,2-0,3 г).
Содержание органического углерода вычисляют по формуле:
где С– содержание органического углерода, %;а– количество соли Мора, пошедшее на холостое титрование;в– количество соли Мора, пошедшее на титрование остатка хромовокислого калия;КМ‑ поправка к титру соли Мора;0,0003‑ количество органического углерода, соответствующее 1 мл 0,1 N раствора соли Мора, г (при использовании 0,2 N раствора соли Мора, количество органического углерода, соответствующее 1 мл соли Мора, равно0,0006г);КН2О‑ коэффициент гигроскопичности для перерасчета на абсолютно сухую навеску почвы;Р‑ навеска воздушно-сухой почвы, г.
Наконец, содержание гумуса определяется из расчета, что в его составе содержится в среднем 58% органического углерода (1 г углерода соответствует 1,724 г гумуса):
Гумус (%) = С (%) · 1,724
Полученные результаты сравнивают с данными таблицы (табл. 7) и определяют степень обеспеченности гумусом анализируемой почвы.
Табл. 7. Типы почв по обеспеченности гумусом
Источник