Метод мачигина заключается в обработке навески почвы

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 18.09.2024

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 Собщ и СГк 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:

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 (Собщ. выт, Сгк), содержание Сфк 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:

Содержание гумина составило:

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:

PDF-файл из архива "Л.А. Воробьёва - Химический анализ почв", который расположен в категории "книги и методические указания". Всё это находится в предмете "методы разделения и концентрирования" из третьего семестра, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст 3 страницы из PDF

В общей системевсе известные показатели химического состояния почв разделе­ны на две большие группы. В одной объединены показатели хи­мических свойств почв, в другой — показатели химических по­чвенных процессов. Показатели первой группы позволяют полу­чить статическую характеристику химических свойств почв намомент исследования. Показатели второй группы отражают сте­пень выраженности, скорость природных и антропогенных хи­мических почвенных процессов.

Каждая из групп включает под­группы, в которых представлены показатели, характеризующиеодно из свойств почвы или степень выраженности, скорость про­цесса. В самом общем виде эта система может быть представленаследующим образом:10Система показателей химического состояния почвГруппа 1. Показатели свойств почв и почвенных компонентовПодгруппы:1. Показатели состава почв и почвенных компонентов;2. Показатели подвижности химических элементов в почвах;3. Показатели кислотно-основных свойств почв;4. Показатели ионообменных и коллоидно-химических свойств почв;5.

Показатели окислительно-восстановительных свойств почв;6. Показатели каталитических свойств почв;Группа 2. Показатели химических почвенных процессовПодгруппы:L Показатели направления и степени выраженности процесса;2. Показатели скорости процесса.Однако при решении конкретных задач удобнее пользовать­ся не общей, а частными системами. Частные системы включаютпоказатели, которые находятся в определенных соотношениях ипозволяют в конечном итоге получить целостное представлениео химии отдельных почвенных компонентов, о химическом со­стоянии той или иной группы почв, отдельном свойстве почвыили почвенном процессе. В качестве частной системы можно рас­сматривать любую подгруппу показателей общей системы, таккак каждая из подгрупп представлена совокупностью взаимосвя­занных показателей, которая позволяет получить целостное пред­ставление об отдельном свойстве почвы или почвенном процес­се.

Кроме того, разработаны самостоятельные частные системы,составленные из показателей разных подгрупп, например — сис­тема показателей гумусного состояния почв, система показате­лей химического состояния засоленных почв и др.Удобны для работы наборы показателей целевого назначе­ния. В них объединяют показатели, которые необходимы и дос­таточны для решения конкретных проблем, связанных с исследо­ванием или практическим использованием почв. Например, со­ставлены перечни показателей, определение которых необходимодля оценки степени окультуренности почв, для выбора меропри­ятий при мелиорации солонцовых почв и другие.1.4.

Принципы определения и интерпретацииуровней показателейРезультаты анализа почв, или найденные в процессе анализауровни показателей, содержат информацию о свойствах почв ипочвенных процессах и на этой основе позволяют решить сто­ящую перед исследователем задачу.

Поэтому исключительно важно11уметь извлекать из результатов анализа объективную и возможнобольшую информацию или владеть приемами интерпретации ре­зультатов анализов. К сожалению, обоснованная теория и приемыинтерпретации результатов анализа разработаны слабо. Одни и теже результаты исследований разные школы почвоведов могут ин­терпретировать по-разному.

Примером может служить исследова­ние природы почвенной кислотности. Одна группа почвоведовтрактовала результаты исследований в пользу водородной, вторая —в пользу алюминиевой природы почвенной кислотности. При ин­терпретации результатов анализа большое значение имеет интуи­ция исследователя, его способность проникнуть в суть явления,основанная на предшествующем опыте и научных знаниях.Приемы интерпретации уровней показателей зависят от ме­тодов их определения. Эти методы можно разделить на две груп­пы.

Методы первой группы позволяют без изменения химичес­кого состояния почвы оценить ее свойства. Например, в полевыхусловиях путем потенциометрических измерений можно оценитьокислительно-восстановительный потенциал почвы.Вторую группу составляют методы, в основе которых лежитхимическая обработка анализируемой почвенной пробы. Цель этойобработки — либо воспроизвести химические равновесия, кото­рые осуществляются в реальной почве, либо заведомо нарушитьсложившиеся в почвах взаимосвязи и извлечь из почвы компо­нент, количество которого, по мнению исследователя, позволяетоценить химическое свойство почвы или протекающий в нейпроцесс.

Именно этот этап аналитического процесса — химичес­кая обработка навески почвы — отражает главную особенностьметода исследования и обусловливает приемы интерпретацииуровней большинства определяемых показателей.При проведении анализов навеску почвы, как правило, обра­батывают водой, растворами солей, кислот, комплексообразующих реагентов или оснований. Чтобы по результатам анализовполученных систем составить адекватное представление о хими­ческом состоянии исследуемой почвы и избежать ошибок в ин­терпретации результатов анализов, необходимо четко представ­лять соотношение процессов, которые происходят в почве в ре­альных условиях и в навеске почвы при ее обработке химическимиреагентами.

Если процессы, которые осуществляются в лабора­торной колбе при анализе почвы, соответствуют реальным, мож­но надеяться, что полученный результат анализа будет отражатьсвойства реальной почвы. Если в анализируемой системе проте­кают процессы, сопутствующие реальным, и они влияют на ре­зультат анализа, это влияние тем или иным способом необходи­мо принимать во внимание при его интерпретации. В противномслучае можно сделать ошибочные выводы.12Размеры и объективность информации о химическом состо­янии почв, получаемой по результатам их химических анализов,зависят от степени соответствия представлений исследователя освойствах почв и механизмах почвенных процессов их реальномупроявлению.

Развитие представлений о химическом состояниипочв должно приводить к развитию и даже к изменению принци­пов интерпретации результатов их химических анализов. Объек­тивная оценка процессов, происходящих в почве в природныхусловиях и в навеске почвы при ее обработке различными ра­створителями, поможет избежать ошибок в интерпретации ре­зультатов анализа почв. Это положение будет проиллюстрирова­но двумя примерами.При определении гумуса методом Тюрина органическое ве­щество почвы окисляют сернокислым раствором дихромата ка­лия. По количеству С^Оу", пошедшему на это окисление, оцени­вают содержание углерода органических соединений и затем рас­четным путем находят содержание гумуса в почве.

Однако в связис тем, что, взаимодействуя с почвой, дихромат калия реагируетне только с углеродом органических соединений, но и с другимипочвенными компонентами, при интерпретации результатов ана­лиза необходимо принимать во внимание влияющие на них со­путствующие процессы:1) взаимодействие дихромат-иона с входящим в состав гуму­са водородом;2) взаимодействие дихромат-иона с минеральными компо­нентами почвы — СГ, Fe(II).

Эти процессы приводят к получе­нию завышенных результатов определения углерода органичес­ких соединений. Подробно их влияние на результаты определе­ния гумуса будут рассмотрены в гл. 4.В качестве второго примера рассмотрим процессы, происхо­дящие при определении подвижных соединений фосфора в гипсоносных почвах по методу Мачигина. Решение вопроса о при­менении фосфорных удобрений, как правило, основывают нарезультатах определения количества подвижных фосфатов в по­чвах. В частности, при исследовании карбонатных почв для этойцели используют метод Мачигина, согласно которому фосфоризвлекают из почв 1%-ным (0,2 н.) раствором (NH 4 )2C0 3 с рН,равным 9.Однако известно, что на результаты определения подвижныхфосфатов методом Мачигина влияет гипс (Мещеряков, 1966;Молодцов, 1982).

Увеличивая концентрацию кальция, гипс дей­ствительно подавляет растворимость (по фосфатам) фосфатовкальция, в форме которых фосфаты присутствуют в твердых фа­зах карбонатных почв. Поэтому уменьшение подвижности фос­фатов в почвах при появлении в них гипса объективно отражает13происходящие в почвах процессы. Однако при анализе почв ме­тодом Мачигина определяемое содержание подвижных фосфатовзависит от количества гипса. В то же время концентрация каль­ция в жидких фазах реальных почв и почвенных суспензий в из­вестных пределах зависит не от количества гипса, а обусловленаего растворимостью.В.А. Молодцов (1982) показал, что при анализе почв, не со­держащих гипс, результаты определения подвижных соединенийфосфора, найденные методами Мачигина и Олсена (0,5 МNaHC0 3 ), близки.

При анализе гипсоносных почв методом Ма­чигина получают более низкие значения, чем методом Олсена, апри высоком содержании гипса метод Мачигина практически необнаруживает подвижных фосфатов в почвах.В табл. 2 приведены результаты анализа почвенных проб изгоризонта А, не содержащего гипс светлого серозема, и пахотно­го горизонта гипссодержащей сероземно-луговой почвы.

Анали­зировались исходные пробы почв и смеси почвенных проб и гип­са, в которых массовая доля внесенного гипса составляет 20%.Результаты анализа показывают, что как гипс, содержащийсяв исходной сероземно-луговой почве, так и внесенный гипс, вли­яют на свойства экстрагирующего раствора, которым извлекаютиз почв фосфаты по методу Мачигина. Взаимодействие карбо­натных ионов экстрагирующего раствора с гипсом приводит кобразованию труднорастворимого карбоната кальция, и как след­ствие — к уменьшению рН и концентрации карбонатных ионов.Рассмотренный пример показывает, что при анализе почвметодом Мачигина на оценку содержания подвижных соедине­ний фосфора и потребности почв в фосфорных удобрениях ока­зывают влияние химические реакции, которые осуществляются впочвенной суспензии при проведении анализа.

За последние два-три десятилетия разработано большое число методов изучения почвенного гумуса, основанных на новейших достижениях химии, физики и физико-химии. Широкое применение этих методов определило большие успехи, достигнутые за недавние годы в познании природы и свойств гумусовых веществ,— вопроса, который по своей сложности и важности является одним из основных в науке о почве.

Коротко остановимся на важнейших методах определения общего содержания гумуса в почве, его качественного состава и свойств отдельных групп гумусовых веществ

1. Определение общего содержания гумуса. В нашей стране наиболее широко применяется метод, предложенный И. В. Тюриным в 1931 г. Навеска почвы, освобожденная от корешков и других видимых органических остатков, окисляется при осторожном кипячении раствором К2Сг207 в серной кислоте. Количество К2Сг207. восстановленное навеской почвы, определяется по разности между количеством 0,2 н. соли Мора [(NH4)2S04-FeS04-6H20], пошедшим: на титрование: а) исходного раствора КгСг207 и б) того же раствора после взаимодействия с почвой (титрование ведется в присутствии фенилантраниловой кислоты в качестве индикатора по предложению В. Н. Симакова).

Реакции проходят по следующим уравнениям:

а) окисление С гумуса:

2К2СГ207 + 8H2S04 + ЗС = 2K2S04 + 2Cr2(S04)3 8Н20 f ЗС02;

б) титрование К2Сг207 солью Мора:

К2СГ207 + 7H2S04 + 6FeS04 = 7Н20 + K2S04 + Cr2(S04)3 + 3Fe2(S04)3.

Каждый миллилитр 0,2 н. раствора соли Мора соответствует 0,000601 г С или (принимая среднее содержание С в гумусе равным 58%) 0,0010362 г гумуса.

Следует ометить, что метод Тюрина, основанный на определении окисляемое™ органического вещества, позволяет получать приближенные данные содержания органического углерода в почве.

Точные результаты дает метод сухого сожжения Густавсона, при котором С02, образующийся при окислении углерода, улавливается щелочным поглотителем и в дальнейшем количественно учитывается по увеличению веса приемника, содержащего поглотитель. Метод Тюрина дает 90—95% от количества углерода, определяемого по методу Густавсона (Кононова, 1963).

Данные, близкие к полученным по методу сухого сожжения, дает метод Кноппа, в котором окисление почвы производится хромовой смесью, но образующаяся С02 поглощается щелочью и определяется по привесу приемника, как в методе Густавсона.

2. Определение качественного состава гумуса. Как мы видели выше, гумусовые вещества находятся в почве в основном в форме разнообразных соединений с минеральной частью почвы. Для выделения их и количественного определения необходимо нерастворимые соединения перевести в форму растворимых. Мы знаем, что для гуминовых кислот растворимы их соли с одновалентными катионами; поэтому выделение гуминовых кислот производится в виде гуматов Na (иногда NH4). Фульвокислоты могут быть выделены и в виде свободных кислот, и в виде фульватов Na. Следует отметить, что, помимо связей с минеральной частью почвы, большая часть гуминовых и фульвокислот находится в связи между собой (очевидно, по типу эфирной связи). Эти сложные эфиры расщепляются (омыляются) щелочью.

Метод определения качественного состава гумуса разработан И. В. Тюриным и его сотрудниками. Здесь мы изложим ход анализа в модификации В. В. Пономаревой (1957).

Для анализа берутся две навески почвы. Каждая из них предварительно обрабатывается смесью спирта и бензола, которая выделяет воска и смолы (фракция битумов). Первая навеска затем используется для выделения той части гуминовых кислот и фульвокислот, которая в почве находится в свободном состоянии или связана с подвижными (легко растворимыми в слабых кислотах и щелочах) полуторными окислами. Для этой цели навеска почвы обрабатывается 0,1 н. NaOH; после настаивания фильтруется. В части фильтрата извлеченная гуминовая кислота осаждается H2S04, отфильтровывается, промывается и растворяется содой. Раствор выпаривают и в сухом остатке определяют С гуминовой кислоты. Эта фракция (1) является наиболее высокодисперсной частью гуминовых кислот (бурые гуминовые кислоты ). По Пайковой (1954), эта фракция носит название подвижной гуминовой кислоты. В почвах подзолистого типа и близких к ним почти все гуминовые кислоты входят в эту фракцию. Из черноземов непосредственно обработкой 0,1 н. NaOH извлекается лишь небольшая часть гуминовых кислот .

Определение общего содержания С в другой части вытяжки 0,1 н. NaOH позволяет по разности (— С гуминовйх кислот) вычислить С фульвокислот, извлекаемых при этой обработке (фракция 1).

Вторая навеска подвергается декальцированию, т. е. удалению Са, связывающего гуминовые кислоты. Для этого почву обрабатывают 0,1 н. H2SO*. После установления равновесия сернокислая вытяжка фильтруется. По общему содержанию С в ней определяются фульвокислоты — свободные и связанные с подвижными R203 (фракция 1а). Декальцированная почва обрабатывается 0,1 н. NaOH. При этом в вытяжку переходят наиболее характерные и генетически важные фракции гумусовых веществ.

Из щелочной вытяжки при помощи H2S04 осаждаются гумусовые кислоты, которые были связаны с Са (фракция 2); количество С этой фракции определяется так же, как и С фракции 1 гуминовых кислот. С фульвокислот (фракция 2), которые в почве связаны с фракцией 2 гуминовых кислот, определяется по разности между общим С щелочной вытяжки и С гуминовых кислот.

Для выделения гумусовых веществ, связанных с устойчивыми полуторными окислами, остаток декальцированной почвы после обработки щелочью обрабатывается 1 н. H2S04. В фильтрате определяется С фульвокислот, связанных с глинами и устойчивыми R203 (фракция 4), а промытую почву снова обрабатывают 0,1 н. NaOH. В вытяжке при помощи H2S04 осаждают гуминовые кислоты, связанные с устойчивыми R203 (фракция 3) и определяют их С; в фильтрате — связанные с ними фульвокислоты (фракция 3). По сумме извлеченных фракций судят об общем количестве в почве гуминовых кислот и фульвокислот, С которых обычно выражают в процентах от общего С почвы.

С остатка нерастворимых гумусовых веществ (гуминов) определяют по разности: общий С — (С битумов + С гуминовых кислот + + С фульвокислот) (см. схему анализа на стр. 76).

В ускоренном методе определения состава гумуса минеральных почв, разработанном М. М. Кононовой и Н. П. Бельчиковой, извлечение из почвы гумусовых веществ производится при помощи пиро- фосфата натрия (Кононова, 1963). Применение 0,1 н. раствора Na4P207-ЮН20 для выделения гумусовых веществ из почвы основано на способности его к образованию нерастворимых осадков или растворимых комплексов с кальцием, железом, алюминием и некоторыми другими поливалентными катионами, с которыми связаны в почве гумусовые вещества. Преимущество работы с пирофосфатом натрия заключается в том, что извлечение органических веществ протекает за короткий период времени и может быть выполнено однократной обработкой почвы смесью пирофосфата Na и NaOH, имеющей рН около 13. Предварительное декальцирование при этом может быть опущено.

3. Определение оптических свойств гумусовых веществ. Гумусовые вещества, выделенные из разных почв, обладают весьма различными окрасками: так, окраска растворов гуминовых кислот варьирует от темно-коричневой, почти черной, до светло-бурой; существует некоторая разница и в окраске растворов фульвокислот из разных почв.

Различия в окраске растворов являются следствием различий в поглощении световых волн разной длины. Ослабление силы света при прохождении его через поглощающую среду непосредственно связано с химическим и физическим состоянием этой среды.

Определение величины ослабления света, проходящего через слой в 1 см раствора исследуемого вещества, производится при помощи спектрофотометра со светофильтрами при длинах волн 726, 665, 619, 574 , 533, 496, 465 ммк. Растворы гумусовых веществ, изготовленные для просмотра, должны быть уравнены по содержанию углерода в литре раствора и по рН.

4. Определение порога коагуляции гуминовых кислот. Чем выше, конденсация ароматического ядра гуминовых кислот и чем шире ; отношение ароматического углерода к углероду боковых радикалов, | тем ниже степень дисперсности гуминовых кислот и ниже их гидро- фильность, а следовательно, меньше устойчивость к коагулирующему действию электролитов. Величина порога коагуляции электролита (т. е. наименьшей концентрации, вызывающей коагуляцию) является поэтому показателем степени дисперсности гуминовой j кислоты: чем выше порог коагуляции, тем выше и степень дисперсности.

Для определения порога коагуляции, так же как и для определения оптических свойств, используются растворы гуминовых кислот с одинаковым содержанием С в литре раствора; рН раствора доводится до 7,2; температура — 20—22° С. В серию пробирок вносятся возрастающие количества раствора СаС12 и водой доводятся до одинакового объема (1 мл). Затем в каждую пробирку вносится 5 мл раствора гумата. Отмечается наименьшая концентрация, при которой за 4 ч происходит полное осаждение (Кононова, 1963).

Фульвокислоты хлористым кальцием не осаждаются. Необходимо подчеркнуть, что на результаты определений порога коагуляции оказывает влияние степень очистки золя гумата.

5. Применение рентгенографии и инфракрасной спектрографии к исследованию строения гумусовых веществ. Рентгенографический метод структурного анализа основан на явлении рассеяния рентгеновых лучей атомами вещества и интерференции рассеянного излучения. Мы видели выше, что применение рентгенографического метода сыграло большую роль в выяснении структуры глинных минералов. Для аморфных веществ, к которым относятся почвенные гумусовые вещества, разработаны специальные методы рентгеновского анализа, в основу которых положена теория рассеяния рентгеновых лучей в жидкостях и газах. Данные о структуре аморфных веществ, получаемые при рентгенографическом анализе, более схематичны, чем получаемые при анализе кристаллических веществ. Однако они помогли раскрыть природу и принцип строения карбо- низованных веществ, к классу которых принадлежат и гумусовые вещества. Углеродный скелет всех карбонизованных веществ имеет общие черты строения, что было установлено методом рентгеновского структурного анализа.

Изучение соотношения интенсивности и расширения интерференционных полос на рентгенограммах различных гумусовых веществ позволяет исследовать природу изменений их углеродного скелета. Так, для молекул фульвокислот было установлено наличие периферийной части и слабо выраженной ядерной части: об этом свидетельствуют малая интенсивность и размытость полос 002 и 100 и сравнительно большая интенсивность у-полосы. В гуминовых кислотах чернозема сетка выражена сильнее, нежели в гуминовых кислотах дерново-подзолистой почвы, в которых отчетлива обнаруживается у-полоса боковых цепей (Касаточкин, Кононова и Зильбербрандт, 1958).

Метод инфракрасной спектроскопии, интенсивно разрабатываемый в последние годы, является одним из основных оптических методов исследования химического строения вещества. Этот метод основан на возникновении характерных полос поглощения при прохождении инфракрасных лучей через исследуемое вещество, что связано с возбуждением собственных колебаний 'атомных групп вещества. Спектральные кривые поглощения записываются на регистрирующем инфракрасном спектрометре.

6. Применение метода распределительной хроматографии к фракционированию гумусовых веществ. Хроматографический адсорбционный метод разделения смесей растворенных веществ, впервые разработанный русским ученым М. С. Цветом в 1903 г. для изучения хлорофилла, широко и плодотворно используется в физиологических исследованиях и в последние 10—15 лет применяется также для расчленения и изучения гумусовых веществ.

Метод, предложенный Цветом, состоит в том, что раствор, содержащий смесь веществ, пропускается через колонку, заполненную тем или иным адсорбентом (крахмал, окись алюминия). При этом отдельные компоненты смеси, отличающиеся различным сродством к растворителю и различной способностью адсорбироваться содержащимся в колонке веществом, передвигаются с разной скоростью и на разное расстояние от поверхности. В результате вещества, входившие в состав смеси, распределяются в разных слоях

Помимо хроматографии в колонках с адсорбентами широко применяется хроматография на бумаге. Метод бумажной хроматографии основан на различиях в распределении веществ между двумя несмешивающимися жидкими фазами: водной фазой, которая неподвижно удерживается бумагой, и подвижной фазой органического растворителя, насыщенного водой (н-бутанол, фенол, хлороформ и др.). Некоторое количество исследуемого раствора наносят на фильтровальную бумагу и, дав подсохнуть пятну, опускают конец бумажной полосы в растворитель. Растворитель передвигается по бумаге и вместе с ним передвигаются растворенные вещества, но с различной скоростью. Кононова, Александрова и Бельчикова (1960) употребляли 2-процентные растворы гумусовых веществ в 0,1 н. NaOH, определенные объемы которых наносились на бумагу и после подсушивания разгонялись растворителем, состоящим из н-бутанола, уксусной кислоты и воды в отношении 40 : 12 : 28. На 21 приведены хроматограммы гумусовых веществ. Расчленение гумусовых веществ на отдельные фракции ускоряется при сочетании бумажной хроматографии с электрофорезом (Кононова и Титова, 1961; Титова, 1962; Кауричев, Федоров и Шнабель, 1960).

При помощи хроматографии на угле (Хан, 1951) и на бумаге (И. В. Александрова, 1960) изучается состав воднорастворимых органических веществ растительных остатков и почвенных растворов.


Начнем с первого.
Элементы питания различаются по химической форме и динамике в почве, влиянию на урожай и его качество, поэтому при внесении удобрений необходимо точное соблюдение дозировки. Функция каждого макро-, мезо- и микроэлемента в растении строго специфична, ни один элемент не может заменить другой.
Чтобы правильно планировать удобрение овощных культур, нужно определить потребности растений в каждом элементе питания. Много лет назад ученые сформулировали закон оптимума, в соответствии с которым избыток элемента питания может быть столь же вреден для растения, как и его недостаток.


В справедливости этого закона легко можно было убедиться в те времена, когда удобрения были столь дешевы, что их хранили открытым способом в поле. Даже спустя годы места хранения удобрений были заметны в поле в виде безжизненных пятен голой земли, на которых ничего не росло. Почва становилась отравленной избыточным содержанием элементов питания.
Специалисты знают, что нет и не будет единой оптимальной дозы внесения элемента питания для всех типов почв, всех климатических зон и технологий. Во-первых, потребность в питании строго зависит от величины запланированного урожая. Во-вторых, почва, к счастью, не бесплодна: она уже содержит все элементы питания в том или ином количестве. И, к нашему неудобству, всякое поле обеспечено каждым элементом питания по-разному.

Говоря о проблемах корректности проведения анализов, почвы, стоит отметить, что точный анализ начинается с правильного отбора проб. И в этом вопросе, к сожалению, пока порядка нет.
Рассмотрим примеры системных нарушений правил отбора проб:
Первое нарушение — отбор лопатами. Лопата имеет форму трапеции и потому при отборе получается неравномерная представленность в образце верхних и нижних слоев почвы.

Поэтому для отбора образцов почвы нужно использовать либо специальный бур, позволяющий брать образцы на заданную глубину равномерно по всем горизонтам, либо автоматический почвенный пробоотборник.

Программа не только рассчитывает потребность культуры в элементах питания, но и автоматически пересчитывает эту потребность на оптимальные формы минеральных удобрений для каждой культуры с учетом характеристик почвы, технологии выращивания, периода внесения удобрений и многих других факторов. Конечным документом, который генерирует программа, является план применения минеральных удобрений, в котором все удобрения даны уже в физическом весе, распределены по этапам внесения с указанием способов внесения. Это инструкция для агронома и менеджера. Только такой документ реально ценен для хозяйства, заказавшего анализ почвы, и только такой уровень работы должны обеспечивать консалтинговые компании.

Читайте также: