«КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ А.А. ЖАППАРОВА АГРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПОЧВ, РАСТЕНИЙ И УДОБРЕНИЙ АЛМАТЫ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ ...»

Операцию измельчения проводят до тех пор, пока весь образец не пройдет через сито. Подготовленный таким образом образец хранят до проведения анализа в пакетиках из кальки.

Оставшуюся часть сухого образца измельчают на почвенной мельнице или растирают в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником.

Растертый и просушенный образец пропускают через сито с диаметром отверстий 1 - 2 мм. Растирание и просеивание проводят до тех пор, пока весь взятый образец не пройдет через сито. Допускается отброс только обломков камней, крупных корней и инородных включений. Образцы хранятся в закрытых крафтовых пакетах в помещении, где отсутствуют химические реактивы.

Навеску почвы для анализа берут методом “средней пробы”. Для этого просеянный образец рассыпают тонким слоем (около 0,5 см) на листе бумаги в виде квадрата и делят его шпателем на мелкие квадратики со стороной 2 - 2, см. Из каждого квадратика шпателем отбирают часть образца.

Метод основан на испарении воды, поглощенной почвой (гигроскопическая влага), при нагревании навески почвы до температуры 105° С. Высушивание почвы при более высокой температуре может привести к обугливанию органических веществ и потере их веса одновременно с испарением влаги, что приведет к ошибке анализа.

Ход анализа Чистые стеклянные бюксы или металлические стаканчики с крышками пронумеровать простым карандашом, высушить в термостате до постоянного веса при температуре 105°С.

В доведенный до постоянного веса бюкс взять навеску средней пробы образца весом 5 г. Поставить бюксы в термостат и сушить при температуре 100-105°С в течение 5 часов. Перенести бюксы в зксикатор. После охлаждения провести взвешивание.

Затем поставить бюксы в термостат и сушить при тех же условиях в течение 1,5-3 часов. После охлаждения в эксикаторе взвесить. Операцию повторяют до тех пор, пока бюкс не будет доведен до постоянного веса (масса должна быть равна или больше предыдущего взвешивания).

Если последний вес больше предыдущего, что может произойти в результате окисления органического вещества, для расчета нужно взять меньший вес.

Расчет влажности (W) ведется в процентах на 100 г абсолютно сухой почвы:

где а - масса воды; б - масса абсолютно сухой почвы; а = в - с, где в - масса бюкса с сырой навеской (г), с - масса бюкса с почвой после высушивания;

где д - масса бюкса, г.

Можно при этом рассчитать и процент абсолютно сухой почвы (У):

где б - масса абсолютно сухой почвы, н - навеска почвы, г. Для пересчета данных анализов сырой навески на абсолютно сухую почву определяется коэффициент влажности К из отношения массы сырой почвы к массе абсолютно сухой. Например, влажность почвы составила 7,8 %, тогда В данных расчетах влага составляет не долю от веса исходного вещества, а количество воды, поглощенной 100 г абсолютно сухой почвы. На полученный коэффициент следует умножить все результаты анализов, проведенных с данной пробой.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ АЗОТА В ПОЧВЕ

Содержание азота в гумусе для всех почв, кроме каштановых, сероземов и краснозёмов, равно примерно 5% (т.е. составляет 1/20 часть). В почвенных горизонтах с высоким содержанием органического вещества наблюдается определенное соотношение C:N, которое служит показателем обогащения гумуса азотом.

Методы определения общего азота (ГОСТ 26107) Предлагаемые методы определения общего азота в почвах применяются при выполнении массовых почвенных, агрохимических и мелиоративных обследований и при оценке пригодности нарушенного плодородного слоя почв для землевания.

Стандарт не распространяется на почвы с массовой долей органического вещества более 25%.

Пробы почвы для анализов должны храниться в помещении, свободном от паров аммиака, и должны быть предварительно доведены до воздушносухого состояния, измельчены, пропущены через сито с круглыми отверстиями диаметром 1 - 2 мм, хорошо перемешаны и распределены по ровной поверхности слоем толщиной не более 1 см. Аналитическую пробу массой 15 г отбирают ложкой или шпателем не менее чем из пяти разных мест, равномерно расположенных по площади, на всю глубину слоя, выбирают из нее видимые глазом корни и полностью пропускают через плетеное проволочное сито с отверстиями ячеек 0,25 мм. Частицы, оставшиеся на сите, измельчают с помощью любых устройств и снова пропускают через сито.

Из аналитической пробы берут две навески почвы для определения гигроскопической влаги (ГОСТ 5180).

Колориметрические методы определения общего азота в почве Значение анализа. Аммиачная форма азота почвы образуется в результате процесса аммонификации. Образовавшийся аммиак адсорбируется почвой.

Результаты определения поглощенного аммония служат показателем обеспеченности почв аммиачным азотом.

Для извлечения из почвы аммония применяют 1% раствор хлорида калия.

В основу метода положено взаимодействие иона аммония со щелочным раствором ртутно-иодистого калия с образованием нерастворимого йодистого меркураммония, который окрашивает раствор в желтый цвет.

Метод очень чувствителен. Предельная концентрация, допускающая определение аммония, не должна превышать 0,15 мл азота в 100 мл раствора.

Определению мешают катионы металлов. Для устранения этого в вытяжку перед добавлением реактива Несслера вносят комплексообразующий реактив.

Ход анализа Навеску почвы 10 г. помещают в коническую колбу емкостью 250 мл и приливают 100 мл 1% раствора KCL и взбалтывают на ротаторе в течение часа.

Содержимое колбы фильтруют через складчатый фильтр. Из прозрачного фильтрата берут от 5 до 30 мл в мерную колбу емкостью 50 мл и разбавляют дистиллированной водой до 40 мл. Затем в колбу прибавляют 2 мл сегнетовой соли и хорошо перемешивают.

Перед прибавлением реактива Несслера готовят образцовые растворы, чтобы одновременно провести окрашивание испытуемых и образцовых растворов.

Для построения калибровочного графика из раствора NH4CL, содержащего в одном мл 0,005 мг аммония отбирают от 15 до 30 мл. В колбы с образцовыми растворами добавляют воды до 40 мл и приливают 2 мл раствора сегнетовой соли, содержимое колб хорошо перемешивают.

Затем во все колбы приливают по 2 мл реактива Несслера, доводят до метки и снова перемешивают. Оставляют колбы на 3-5 мин затем колориметрируют все растворы на фотоэлектроколориметре КФК-2 для определения оптической плотности раствора через синий светофильтр при длине волны 400 нм.

По плотности образцовых растворов и содержанию аммония строят калибровочный график, а затем по нему находят концентрацию аммония в исследуемом растворе.

Вычисление результатов по формуле где х - содержание аммиачного азота в мг на кг почвы;

а - содержание аммония в 50 мл, найденное по калибровочному графику, мг;

v -общее количество 1% раствора КСl, взятое для приготовления вытяжки, мл;

в - объем вытяжки, взятый для определения, мл н - навеска почвы, г;

1000-коэффицент для пересчета на кг почвы 0,776-коэф для перевода аммония на аммиачный азот.

Определение содержания нитратов в почве по Грандваль-Ляжу Определение нитратов проводится в день взятия пробы и при естественной влажности.

Метод основан на взаимодействии нитратов с дисульфофеноловой кислотой с образованием тринитрофенола (пикриновая кислота), который в щелочной среде дает желтую окраску за счет образования тринитрофенолята калия (или натрия в зависимости от используемой щёлочи) в количестве, эквивалентном содержанию нитратов:

3HNO3 + C6H3(HSO3)2OH = C6H2(NO2)3OH + 2H2SO4 + H2O Интенсивность окраски определяют на фотоколориметре.

Ход анализа На технических весах берут 20 г свежей почвы и помещают в колбу объёмом 150-200 мл. Приливают цилиндром 100 мл дистиллированной воды (или 0,02 н. раствора K2S04) и взбалтывают на ротаторе в течение 3 мин по песочным часам. Фильтруют в сухую посуду через воронку с двойным складчатым бумажным фильтром, стараясь перенести максимальное количество почвы на фильтр. Не следует наливать раствор в воронку более 1/ её объёма. Если фильтрат мутный, в колбу с почвой прибавляют 3 - 5 г активированного угля или алюмокалиевых квасцов. Выпавший осадок отфильтровывают через чистый фильтр.

Берут пипеткой 25-50 мл прозрачного фильтрата в фарфоровую чашку объёмом 50-100 мл и выпаривают содержимое на водяной бане до 1 капли. При пересушивании сухого остатка могут быть потери нитратов. Чашку снимают с водяной бани и осадок досушивают на воздухе.

В фарфоровую чашку после охлаждения приливают пипеткой 1 мл дисульфофеноловой кислоты и тщательно растирают сухой остаток небольшой стеклянной палочкой. Для удобства работы чашку ставят на специальную подставку, приливают в нее 10-15 мл дистиллированной воды, перемешивают и опускают в раствор кусочек лакмусовой бумаги. Небольшими порциями из бюретки приливают 20%-й раствор щёлочи до окрашивания лакмусовой бумаги в синий цвет. При этом образуется комплексное соединение устойчивой жёлтой окраски. Если раствор помутнеет, добавляют 2-3 капли щёлочи, постоянно перемешивая стеклянной палочкой.

Переносят количественно содержимое чашки в мерную колбу на 50 или 100 мл через небольшую воронку без фильтра. Доводят раствор до метки, закрывают пробкой и взбалтывают. Раствор колориметрируют с синим светофильтром.

Длина волны 400- 440 нм.

Расчет Содержание NO3 -, (мг/1000 г почвы) где: х - содержание нитратного азота в мг на кг почвы;

а - содержание нитратов в 50 мл, найденного по калибровочному графику, мл;

v- общее количество дистилированной воды взятое для приготовления вытяжки, мл;

в - объем вытяжки, взятый для определения, мл, н - навеска почвы, г;

1000 - коэффициент для пересчета на кг почвы; 0,226-коэффицент для перевода нитратов на нитратный азот.

Табл. № 2 Форма записи Построение калибровочного графика Стандартный раствор: 0,1631 г перекристаллизованного КNO3 растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе на 1 литр.

Образцовый раствор: 10 мл стандартного раствора переносят пипеткой в мерную колбу на 100 мл и доводят дистиллированной водой до метки. В 1 мл полученного раствора содержится 0,01 мг NO3 или 0,00226 мг N.

• В мерных колбах на 50 или 100 мл готовят стандартную шкалу в соответствии с таблицей, предварительно выпарив соответствующее количество образцового раствора. При выпаривании небольших количеств (1-5 мл) образцового раствора в чашку приливают 5-10 мл дистиллированной воды во избежание пересушивания сухого остатка. Окрашивание растворов калибровочной шкалы проводится в соответствии с описанной выше методикой.

Табл.№3 Подготовка стандартной шкалы Содержание NO3 в колбе, мг 0.01 0,02 0.05 0,10 0,15 0.20 0. Реактивы и.материалы 1. Дисульфофеноловая кислота. 3г чистого фенола смешивают с 37г (20,1 мл) H2SO4 уд.веса 1,84 и нагревают 6 часов на водяной бане.

2. 20%-й раствор NaOH или КОН 20 г NaOH или КОН растворить в 80 мл дистиллированной воды.

3. Лакмусовая бумага.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ФОСФОРА В ПОЧВЕ

Современные представления о фосфатном режиме почв основаны на том, что растения поглощают фосфор в основном в форме ортофосфатов, содержащихся непосредственно в почвенном растворе. Переход фосфатов в почвенный раствор из твердой фазы почвы - процесс динамичный, зависящий от целого ряда внешних и внутренних факторов: запаса всех форм природных фосфатов в соединениях разной степени прочности; остаточного количества фосфора от ранее внесенных удобрений; емкости поглощения почв в отношении фосфат-ионов; условий, влияющих на процесс трансформации фосфатов (температура, влажность, степень кислотности, катионный состав ППК и т.д.); деятельности корневой системы растений и других факторов.

Такое большое количество факторов влияния явилось причиной появления большого количества методов определения и принципов интерпретации полученных результатов для характеристики фосфатного режима почв.

Фосфатный режим почв означает их способность снабжать растения фосфором. Он характеризуется рядом показателей:

1 - фактором емкости, означающим количество фосфора, доступного растениям;

2 - фактором интенсивности, характеризующим степень подвижности имеющегося в почве запаса растворимых фосфатов (или возможность использования растениями подвижных фосфатов);

3 - фактором скорости, характеризующим скорость пополнения фосфора в зоне корневых систем.

Для характеристики фосфатного режима почв определяют следующие показатели: содержание валового фосфора, общее содержание минеральных и органических фосфатов, минеральные формы фосфатов, подвижные соединения фосфатов, степень подвижности фосфатов, потенциальную буферная способность почв в отношении фосфатов.

Определение подвижных форм фосфора в почве Эффективное плодородие почв в отношении фосфатов определяется запасом подвижных форм фосфора. К этой группе относятся различные формы почвенных фосфатов, находящихся в динамическом равновесии “твёрдая фаза почвы раствор”. Степень доступности растениям подвижных фосфатов зависит от химических, физико-химических. физических свойств данного типа почвы, сезонной динамики её водного, воздушного и теплового режимов, биологической активности почвы, биологических особенностей возделываемых растений, применяемых удобрений и других факторов.

Доступными для усвоения растениями и микроорганизмами являются:

1. Соли ортофосфорной кислоты: однозамещённые соли калия, натрия, аммония, кальция и магния, которые растворимы в воде.

2. Двузамещённые СаНРО4 и MgHPO4 - растворимые в слабых кислотах.

3- Труднорастворимые трёхзамещённые Са3 (РО4)2, AlPO4, FePO4, которые могут давать растворимые соединения в результате гидролиза в почве.

Содержание водорастворимых фосфатов в почве незначительно и составляет 2 - 3 мг на 1 кг почвы, так как они быстро потребляются растениями и микроорганизмами. В связи с этим доступной считается часть почвенных фосфатов, которая переходит в слабокислую вытяжку. Предполагают, что слабые кислоты по силе воздействия на ППК соответствуют воздействию корневой системы растений.

Для разработки рациональной системы удобрения в хозяйствах необходимо знать количество в почве как общего (валового), так и подвижного фосфора. Выбор формы фосфорного удобрения для каждой почвы, сроки и способы, дозы внесения их зависят от общего уровня плодородия почвы и количества подвижных фосфатов.

Для определения подвижных форм фосфора в почвах существуют различные методы, которые различаются, прежде всего, выбором реактива для получения соответствующей вытяжки.

Фосфаты, доступные растениям, представлены в основном фосфатами, осаждёнными или адсорбированными на поверхности твёрдой фазы почвы и фосфатами почвенного раствора.

Для определения подвижных фосфатов на кислых и слабокислых почвах, как правило, применяют кислотные вытяжки и различные буферные смеси с исходным рН в пределах 1 - 5, а на карбонатных почвах - буферные смеси с рН 3,2 - 5,0 и щелочные вытяжки с рН 8,5 -11,0. Конечное определение различных форм фосфатов в растворе сводится к определению содержания ортофосфорной кислоты.

Ортофосфат РО43 - в слабокислой среде при определенной концентрации ионов водорода образует с молибденом фосфорно-молибденовую гетерополикислоту состава Н7 [Р(Мо2О7)6 ]п • пН2 0, окрашенную в жёлтый цвет. При добавлении восстановителя к раствору этого комплекса, входящий в него шестивалентный молибден частично восстанавливается с образованием так называемой фосфорно-молибденовой сини, окрашивающей раствор в голубой или синий цвет. По интенсивности окраски определяют содержание фосфора в исследуемом растворе.

Определение подвижных форм фосфора по Мачигину Метод принят стандартным для карбонатных чернозёмов, каштановых, бурых, коричневых почв и серозёмов.

Метод основан на извлечении подвижных соединений фосфора и калия из почвы 1%-м раствором углекислого аммония с рН 9,0 при 25 2°С.

Соотношение почва : раствор = 1 : 20.

5 г воздушно-сухой почвы, просеянной через сито с диаметром отверстий мм, помещают в плоскодонную колбу ёмкостью 200 мл и приливают 100 мл %-го раствора (NH4)2CO3. Взбалтывают на ротаторе 5 мин. и оставляют настаиваться 18 - 20 ч. при температуре 25 2°С (желательно в термостате).

Суспензию перемешивают и фильтруют через беззольный фильтр. Если фильтрат бесцветен или слабо окрашен, то фосфор в нём определяют без предварительной обработки. Если вытяжка окрашена, то её предварительно обесцвечивают :

а) Берут 20 мл фильтрата в коническую колбу объёмом 100 мл из термостойкого стекла. Приливают 2 мл 27%-й H2SO4 и 4 мл 0,5 н. КМnО4, кипятят 2 мин с момента закипания смеси. Избыток перманганата обесцвечивают, прибавляя к раствору 1 мл 10%-го раствора глюкозы или аскорбиновой кислоты. После охлаждения раствор фильтруют через беззольный фильтр и определяют фосфор колориметрически.

б) Для этого 5-20 мл обесцвеченной вытяжки помещают в мерные колбочки на 50 (100) мл., доливают водой до общего объема 30 (80) мл., добавляют 2 (4) капли индикатора - динитрофенола и нейтрализуют раствор 10% - ным раствором NH4OH (или NаОН или 1% - ным раствором) до появления слабо-желтой окраски, которую затем уничтожают добавлением (4) мл., раствора молибденово-кислого аммония, доводят до метки, перемешивают, прибавляют 3 (6) капель хлористого олова и снова тщательно перемешивают. Через 5-10 минут просматривают на фотоэлектроколориметре с красным светофильтром при длине волны 650 нм.

Расчет с – содержание фосфора в исследуемой вытяжке, найденное по калибровочной кривой, мг;

а – количество вытяжки, взятое в колбу для кол ориметриров мл;

в – количество раствора при приготовлении вытяжки, мл;

н – навеска почвы, г;

100- коэффициент пересчета на 100г почвы.

Табл. Обеспеченность почв подвижными соединениями фосфора по содержанию Р2О5 в (NH4)CO3 вытяжке, мг Р2О5 /100г.

Реактивы 1.Раствор углекислого аммония 1%-й (10 г/ 1 литре).

5. 27%-й раствор Н2 S04 150 мл H2SO4 (уд. Вес 1.84) осторожно влить в 600 мл дистиллированной воды. Перемешать, охладить и довести до 1 литра.

5. 0,5 н. раствор КмпО4 15,8 г соли КмпО4 растворить в дистиллированной воде и объём довести до 1 литра.

4.хлористое олово – 0,25г SnCl2*2H2O растворяют в 10 мл 10% -ной HCl.

5. 25г химически чистого молибденово-кислого аммония растворяют в 200 мл дистиллированной воды, раствор нагревают до 600 С и отфильтровывают; мл конц. H2SO4 разбавляют дистиллированной водой до 800 мл. По остывании обоих растворов в серную кислоту медленно вливают молибденово-кислый аммоний, доводят дистиллированной водой до 1 литра.

Табл. № Содержание доступного фосфора в почве (P2О5 мг/100 г) и обеспеченность им Обеспеченность Содержание доступного фосфора в почве по методу Определение группового состава фосфатов в почве В зависимости от генетического типа почв состав минеральных форм фосфатов в них различен. В карбонатных и переизвесткованных почвах преобладают разнообразные формы фосфатов кальция (ди-, октакальцийфосфаты и др.), в слабокислых почвах - фосфаты кальция и полуторных окислов (гидроксила, фторапатитов, варисцита и др.), в кислых почвах - фосфаты полуторных окислов (R2Оз - варисцита, стренгита, баррандита и др.). Исследователями было выделено и идентифицировано около 200 различных минеральных соединений фосфора, устойчивость которых зависит от почвенных условий, в частности от кислотности, активности катионов (Са2+, Mg2+,Al3+, Fe3+), применяемых удобрений, известкования, гипсования, орошения и т.д. В связи с этим одна и та же форма фосфорного соединения в различных почвенных условиях может иметь различную ценность для питания растений.

Для определения минеральных форм фосфатов в почвах у нас в стране широко используются методы Чирикова (1939, 1947), Чанга-Джексона (1957) и Гинзбург-Лебедевой (1971).

Метод Гинзбург – Лебедевой основан на том, что навеску почвы обрабатывают последовательно различными растворителями.

1. Первая вытяжка аммонийно-молибденовая 1% - ным (NH4)2SO4+ 0,25%(NH4)2 MoO4, (рН- 4,8) - фракция кальций-фосфаты (фракция Са-Р1).

2. Ацетатно-молибденовая 0,5н. СН3 СООН + 0,25%(NH4)2 MoO4, (рН- 4,2) (фракция Са-РП).

3. Фторидная фракция алюмофосфатов – 0,5н. NH4F, (рН- 8,5) 4. 0,1 н. NaOH (фракция Fe-P).

5. 0,5 н. Н 2 SО4 (фракция Ca-PIII).

Это позволяет селективно выделить из почвы разноосновные соединения фосфатов кальция, алюминия и железа. Рекомендуемый метод пригоден для изучения фосфатного режима почв различных типов.

1. фракция кальций-фосфаты (фракция Са-Р1). Вытяжка 1% - ным (NH4)2SO4+ 0,25%(NH4)2 MoO4, (рН- 4,8). Навески почвы по 0,5 г. помещают в центрифужные пробирки емкостью 40-50 мл и приливают к ним 25 мл раствора 1% - ным (NH4)2SO4+ 0,25%(NH4)2 MoO4. Пробирки закрывают пробками и взбалтывают в течении 15 мин., после чего суспензию центрифугируют мин., со скоростью 2-3 тыс. об./ мин. Прозрачный раствор сливают в плоскодонные колбы на 50-100 мл, (раствор А).

Для удаления механически задержанного раствора амонийномолибдатной вытяжки, остаток почвы в пробирке заливают 25 мл насыщенного раствора NaCl, взбалтывают в течении 15 мин., и центрифугируют.

Центрифугат выбрасывают, а остаток почвы используют для получения следующей – уксусномолибдатной вытяжки.

(Раствора А) 5 мл. фильтрата переносим в мерные колбы на 50 мл., разбавляем дистилированной водой (30 мл.), взбалтываем, приливаем 2 мл реактива молибденовокислого аммония (смесь H2SO4+ (NH4)2 MoO4), доливаем до метки водой + 3 капли хлористого олова. Перемешиваем и через 15 мин.

просматриваем на фотоэлектроколориметре.

2. Приготовление вытяжки для фракции Са-РII.

0,5н. СН3 СООН + 0,25%(NH4)2 MoO4, (рН- 4,2). К промытому остатку почвы в центрифужных пробирках приливают по 25 мл раствора 0,5н. СН3 СООН + 0,25%(NH4)2 MoO4, закрывают пробирки и взбалтывают смесь на ротаторе в течении 15 мин. После этого суспензию центрифугируют, как указано выше.

Прозрачный раствор (раствор Б) сливают в плоскодонную колбу на 50-100 мл и 5-10 мл его переносят в мерные колбочки на 50 мл для колориметрического определения фосфора. Ход определения как и у 1-ой фракции.

3. Приготовление вытяжки для фракции Са-РIII.

0,5н. NH4F, (рН- 8,5). Остаток почвы в центрифужной пробирке заливают 25 мл 0,5н. NH4F. Пробирки закрывают пробками, взбалтывают 1 час на ротаторе и центрифугируют. Прозрачный центрифугат сливают в плоскодонные колбочки на 50 мл, добавляют для обесцвечивания вытяжки щепоточку очищенного активированного угля (0,15-0,25г.), перемешивают и оставляют стоять 15-20 мин. Если раствор над осадком полностью не обесцветился, то добавляют небольшое количество активированного угля (0,1г.) смесь стоит еще 10 мин., а затем ее фильтруют через два плотных фильтра (белая, синяя лента) в пропарафинированную или полиэтиленовую посуду. Хранить в стеклянной посуде фтораммонийную вытяжку не рекомендуется так как фтористый аммоний способен выщелачивать из стекла кремниевую кислоту, которая может повысить результаты определения фосфора в вытяжку.

5-20 мл бесцветной прозрачной фтораммонийной вытяжки сливают в мерные колбы на 50 мл, разбавляют дистилированной водой примерно до 30 мл и добавляют сюда же 10 мл 0,8 М. раствора Н3ВО3 для связывания иона фтора в боратный комплекс NH4(ВР4). После чего в эти же колбы добавляют 2 мл.

сернокислого раствора молибдата аммония, доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают, добавляют 3 капли солянокислого раствора SnCl2, немедленно вновь перемешивают и спустя 5-7 минут просматривают окрашенные растворы на фотоэлектроколориметре.

Шкалу образцовых растворов фосфата готовят с добавлением к ней раствора 0,5 н.NH4F, в таком же количестве, какое берут для определения испытуемого раствора, затем приливают 10 мл 0,8 М. раствора Н3ВО3, раствор молибдата аммония, доводят водой до метки, перемешивают, затем добавляют 3 капли восстановителя – хлористого олова, перемешивают и колориметрируют спустя 7-10 минут (окраска устойчива в течении 30 мин.).

Остаток почвы в центрифужной пробирке промывают один раз насыщенным раствором NaCl. Центрифугат выбрасывают, а остаток почвы используют для получения следующей – щелочной вытяжки.

4. приготовление вытяжки 0,1 н. NaОН. для (фракции Fe-P).

0,1 н. NaОН. Оставшуюся в центрифужной пробирке почву обрабатывают 25 мл 0,1 н. NaОН. Пробирки закрывают пробками и взбалтывают смесь на ротаторе в течении 2-х часов, после чего суспензию настаивают в течеении 15часов, при комнатной температуре, а затем центрифугируют. Прозрачный раствор вытяжки сливают в плоскодонные колбочки.

Так как щелочная вытяжка интенсивно окрашена, то для ее обесцвечивания в колбочки приливают при помешивании, 10 капель (0,5 мл) конц. H2SO4 для коагуляции гуминовой кислоты, спустя 10-15 минут добавляют щепотку активированного угля (0,15-0,25 г) для поглощения фульвокислот, смесь перемешивают и оставляют на 10-15 минут, после чего фильтруют через два плотных фильтра. 5-10 мл прозрачного фильтрата помещают в мерные колбы на 50 мл, разбавляют дистиллированной водой до 30-35 мл, приливают капли индикатора - динитрофенола и нейтрализуют раствор 10% - ным раствором NH4OH до появления слабо-желтой окраски, которую затем уничтожают добавлением одной двумя каплями 10%-ной НCL. После этого в эти же мерные колбы приливают 2 мл сернокислого раствора молибденовокислого аммония, доливают дистиллированной водой до метки, перемешивают, прибавляют три капли хлористого олова SnCL2, вновь перемешивают и спустя 5-7 минут просматривают окрашенные растворы на фотоэлектроколориметре.

Остаток почвы вновь промывают один раз насыщенным раствором NaCL.

5. Приготовление вытяжки 0,5 н. Н 2 SО4 (фракция Ca-PIII).

Промытый остаток почвы в центрифужных пробирках заливают 25 мл 0,5 н. Н 2 SО4, пробирки закрывают пробками и взбалтывают в течении одного часа на ротаторе. После чего суспензию центрифугируют.

Прозрачный центрифугат сливают в плоскодонные колбочки, а 5-10 мл переносят в мерные колбы на 50 мл, нейтрализуют по - динитрофенолу и колориметрируют, так как описано выше при анализе щелочной вытяжки.

В практике агрохимических исследований наибольшее распространение получило фракционирование минеральных форм фосфатов по методу ЧангаДжексона.

Метод Чанга-Джексона основан на последовательной обработке навески почвы различными растворителями, каждый из которых извлекает определенные фракции минеральных фосфатов почвы (рыхло связанные фосфаты, АL-Р, Fe-P, Са-Р и др.). Соотношение почва : раствор = 1:50.

Ход анализа.

I. Приготовление 1 н. NH4Cl вытяжки (рыхлосвязанные фосфаты) На аналитических весах берут 0,5 г почвы, просеянной через сито (0,25 мм).

Почву переносят в центрифужные пробирки емкостью 50 мл. Приливают цилиндром 50 мл 1 н. NH4CL. Уравновешивают пробирки с, раствором попарно на технических весах (приливая немного раствора) для центифугирования.

Закрывают корковыми пробками и взбалтывают на ротаторе 30 мин. Пробирки (уравновешенные попарно) опускают в центрифугу и центрифугируют 10 мин со скоростью 2-3 тыс. об./мин.

Прозрачный раствор сливают в плоскодонные колбы на 100 мл. Пипеткой берут 20 мл центрифугата в мерные колбы на 50 мл для колориметрического определения фосфора.

2. Приготовление 0,5 н. NH4F вытяжки (фракция алюмофосфатов) К остатку почвы в центрифужные полиэтиленовые пробирки приливают цилиндром 50 мл 0,5 н. NH4F (рН 8,5). Пробирки закрывают пробками, взбалтывают 1 час на ротаторе. Уравновесив пробирки с раствором на технических весах, центрифугируют 10 мин со скоростью 2-3 тыс. об./мин.

Прозрачный центрифугат сливают в плоскодонные колбы на 50 мл. Добавляют 0,15 - 0,20 мг активированного угля (для обесцвечивания жидкости), взбалтывают и оставляют на 20 мин.

Раствор фильтруют через плотный фильтр в полиэтиленовую или стеклянную пропарафинированную посуду. Пипеткой берут 10 мл вытяжки в мерные колбы на 50 мл, разбавляют водой до 30 мл. Пипеткой добавляют в мерные колбы 0,8 М раствор Н3ВО3 для связывания фтора в боратный комплекс NH4(BF4) и прибавляют 3 капли -динитрофенола (индикатор). По каплям из пипетки прибавляют 2 н. раствора Н2SO4 до обесцвечивания раствора.

Приливают пипеткой 2 мл сульфатмолибденовой жидкости, перемешивают.

Добавляют 3 капли хлористого олова, перемешивают.

Раствор в колбах доводят до метки водой и колориметрируют при красном светофильтре в кюветах на 20 мм.

Шкалу образцовых растворов фосфата готовить с добавлением к ней 0, н. NH4F в таком же количестве, какое берется для определения испытуемого раствора, затем также прилить 10 мл 0,8 М раствора Н3ВО3 и реактивы для окрашивания растворов.

К остатку почвы в центрифужные пробирки приливают 25 мл насыщенного раствора NaCL для удаления механически задержанного раствора фторидной вытяжки. Взбалтывают на ротаторе центрифужные пробирки с растворами NaCI 15 мин, центрифугат и надосадочный раствор выливают.

Осадок почвы из пробирок использовать для приготовления щелочной вытяжки.

3.Приготовление 0.1 н. NaOH вытяжки (фракция железофосфаты) К осадку почвы в центрифужную пробирку приливают 50 мл 0,1 н. раствора NaOH. Пробирки закрывают корковыми пробками и взбалтывают на ротаторе часа, настаивают раствор в пробирках 18 - 20 ч.

Центрифугируют (предварительно уравновесив пробирки с испытуемым раствором) 10 мин при скорости 2-3 тыс. об./мин. Фильтрат сливают в плоскодонные колбы на 50 мл.

В колбы к фильтрату приливают 10 капель (0,5 мл ) концентрированной Н2SО4, для каогуляции гуминовой кислоты и активированный уголь (0,15 - 0,25 г) для поглощения окраски фульвокислот; смесь перемешивают, настаивают 10- мин, фильтруют через плотный фильтр.

5-20 мл (фильтрата) пипеткой переносят в мерную колбу на 50 мл разбавляют, водой до половины объема колбы, прибавляют 2-3 капли - динитрофенола.

Нейтрализуют 2 н. NaOH или 10%-м раствором аммиака до слабо желтой окраски.

Добавляют 2 мл сульфатмолибденовой жидкости, перемешивают.

Пипеткой приливают 2 капли хлористого олова, перемешивают, дистиллированной водой доводят до черты, перемешивают и колориметрируют через 10 -15 мин.

4. Приготовление 0,5 н. H2SO4 вытяжки (фракция Са-Р).

В центрифужные пробирки к остатку почвы приливают насыщенный раствор NaCI и центрифугируют. Надосадочную жидкость выливают. Эту операцию повторяют дважды. К остатку почвы в центрифужные пробирки приливают 50 мл 0,5 н. раствора H2S04. Взбалтывают на ротаторе 1 ч. Пробирки с раствором переносят в центрифугу и центрифугируют 10 мин при 2 - 3 тыс.

об./мин. Центрифугат переносят в конические колбы на 50 мл.

Пипеткой берут 5 мл раствора в мерную колбу на 50 мл и приливают дистиллированной воды до 30 мл. Раствор нейтрализовать по р-динитрофенолу до желтого цвета. Далее определение фосфора проводят так же, как и при определении вышеуказанных фракций.

Примечание. В почвах, богатых подвижными формами железа, в вытяжку могут переходить значительные их количества и окрашивать раствор в желтый цвет. Если в испытуемом растворе железа содержится более 1,8 мг, то наблюдается быстрое обесцвечивание фосфорно-молибденовой сини или появление зеленого оттенка. Можно проверить, как влияют ионы железа на результаты анализа: берутся две аликвоты с одинаковым количеством исходного раствора. К одной из них добавляется стандартный раствор фосфора.

Затем определяется содержание фосфора в обеих вытяжках. Полное определение количества добавленного фосфора свидетельствует о том что Feионы не влияют, меньшее его содержание показывает на влияние ионов Fe3+. В этом случае в испытуемом растворе перед колориметрированием необходимо осадить железо по методу Уоррена и Пью.

Реактивы 1. 1 н. раствор NH4CL: 53,5 г соли растворить в дистиллированной воде, долить до 1 литра, перемешать.

2. 0.5 н. раствор NH4F: 18,5 г соли растворить в дистиллированной воде, долить до 1 литра, перемешать.

3. 0,5 н. раствор H2SО4 : 14 мл H2SО4 (d -1,84) осторожно приливать к 700 мл дистилированной воды, охладить, долить до 1 литра, перемешать.

4. Насыщенный раствор NaCL: 400 г соли растворить в 1 литре дистиллированной воды.

5. 0,8М раствор Н3ВО3: 50г Н3ВО3 растворить в 1 литре горячей дистиллированной воды.

6.0,1 н. раствор NaOH : 4 г NaOH растворить в дистиллированной воде, долить до 1 литра, перемешать.

Калий в почве находится в виде различных минералов и солей, степень растворимости которых и доступность их калия для растений неодинаковы.

Различают следующие формы калия в почве:

1. Калий почвенных минералов, в том числе алюмосиликатов, основная часть почвенного калия представлена этой формой, она труднодоступна растениям.

2. Калий, поглощённый почвенными коллоидами, или обменный калий главный источник калийного питания для растений, содержание его от 5 до 50 мг на 100 г почвы, оно увеличивается в почвах тяжёлого гранулометрического состава и снижается на лёгких супесчаных почвах.

3. Водорастворимый калий представлен растворимыми солями, обнаруживается в почве в минимальных количествах, так как полностью поглощается растениями и микроорганизмами.

4. Калий, входящий в состав микробных клеток и органических остатков, доступен растениям после их минерализации (содержание в почве -около кг/га);

5. Калий, фиксированный почвой, или необменный. Особенно активно калий закрепляется почвой при наличии в ней глинистых минералов. Высокое содержание органического вещества в почве, а также её известкование усиливают закрепление калия в необменной форме.

В каждой почве между обменным и необменным калием существует динамическое равновесие. Поглощение растениями обменного калия приводит к реализации необменного калия и переходу последнего в обменное состояние.

Таким образом, необменный калий является резервным в питании растений.

При внесении калийных удобрений часть калия потребляется растением, а часть необменно закрепляется в почве. Фиксация калия усиливается при переменном увлажнении и высушивании почвы.

Установлена достаточно тесная зависимость между урожаем растений и содержанием обменного калия в почве. В связи с этим при прогнозировании действия удобрений учитывают содержание обменного калия.

При определении обеспеченности почв калием и расчёте доз калийных удобрений в качестве показателя широко применяется содержание обменного калия.

Метод Масловой основан на извлечении калия из почв 1,0 н. раствором уксуснокислого аммония с рН 7,0 при соотношении почва : раствор 1:10.

Метод рекомендован для определения обменного калия в некарбонатных почвах (дерново-подзолистых, серых лесных, черноземах, красноземах, желтоземах).

Ход анализа 5 г воздушно-сухой почвы, просеянной через сито с диаметром отверстий 1 мм помещают в колбу, приливают 50 мл 1,0 н. раствора уксуснокислого аммония (рН 7,0). Взбалтывают на ротаторе в течение 1 ч и фильтруют в сухую химическую посуду. Определение калия в фильтрате проводят на пламенном фотометре.

Определение обменного калия по Кирсанову Этот метод рекомендован как стандартный для определения калия (и фосфора) в подзолистых, дерново-подзолистых и серых лесных почвах. Метод основан на извлечении калия и фосфора из почвы 0,2 н. раствором НС1 при соотношении почва : раствор = 1:5. Содержание переведённого в раствор калия определяется на пламенном фотометре.

Определение обменного калия по Чирикову Метод рекомендован как стандартный для определения калия (и фосфора) в некарбонатных чернозёмах и серых лесных почвах, основан на извлечении калия и фосфора из почвы 0.5 н. раствором уксусной кислоты при соотношении почва : раствор = 1:25. Переведённый в раствор калий определяется на пламенном фотометре.

Метод Мачигина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26205) Метод основан на извлечении калия (и фосфора) из почвы 1%-м раствором углекислого аммония при соотношении почва : раствор = 1:20. Он принят как стандарт для определения калия (и фосфора) в черноземах, сероземах, каштановых и бурых почвах. Калий определяют на пламенном фотометре, используя светофильтр с максимумом пропускания в области 766-770 нм.

Содержание К2О в почве определяют непосредственно по градуировочному графику.

Метод определения натрия и калия в водной вытяжке из засоленных почв Сущность метода заключается в определении интенсивности излучения атомов определяемых элементов с помощью пламенного фотометра. Натрий определяют по аналитическим линиям 589.0 и 589,9 нм, калий - по аналитическим линиям 766,5 и 769,9 нм.

Суммарная относительная погрешность метода составляет: 7,5% -при определении натрия; 10% - при определении калия.

Для анализа используют фильтры вытяжек, приготовленных по ГОСТу В сухую колбу емкостью 750 мл переносят 100 г воздушно-сухой почвы, пропущенной через сито с диаметром отверстий 1-2 мм, приливают 500 мл дистилированной воды, закрывают резиновой пробкой и встряхивают в течении 5 мин. Затем вытяжку отфильтровывают через плотный складчатый фильтр.

Водные вытяжки следует анализировать сразу же после получения.

Ход анализа Пламенный фотометр настраивают на измерение концентрации натрия или калия в соответствии с инструкцией по его эксплуатации, растворы сравнения и анализируемые вытяжки вводят в пламя и регистрируют показания прибора.

Обработка результатов По результатам фотометрирования растворов сравнения строят градуировочный график. По оси абсцисс откладывают концентрации натрия или калия в растворах сравнения в пересчете в миллимоли в 100 г почвы, а по оси ординат - соответствующие им показания прибора. Количество эквивалентов натрия или калия в анализируемых почвах определяют непосредственно по градуировочному графику. За результат анализа принимают значение единичного определения натрия и калия.

Если результат определения выходит за пределы градуировочного графика, определение повторяют, предварительно разбавив фильтрат дистиллированной водой. Результат, найденный по графику, увеличивают во столько раз, во сколько был разбавлен фильтрат.

Массовую долю натрия в анализируемой почве (X) в процентах вычисляют по формуле Х = С • 0,023, где С - количество эквивалентов натрия в почве, ммоль в 100 г; 0,023 - коэффициент пересчета в проценты.

Массовую долю калия в анализируемой почве (Х1) в процентах вычисляют по формуле X1 = С1 • 0,0391, где С; - количество эквивалентов калия в почве, ммоль в 100 г; 0,0391 - коэффициент пересчета в проценты. Результаты анализы выражают в мг-экв на 100 г почвы и в процентах с округлением до трех значащих цифр.

При проведении массовых анализов вместо построения градуировочного графика допускается градуирование шкалы прибора по растворам сравнения в день проведения анализа.

Допускаемые относительные отклонения при доверительной вероятности Р = 0,95 от среднего арифметического результатов повторных анализов при выборочном статистическом контроле составляют: 11%-для определения натрия: 14%-для определения калия.

Реактивы 1. Раствор натрия концентрации c (Na+) = 0.1 моль/дм3 и калия с (К+) = 0, моль в 1 дм3: 5.845 г хлористого натрия и 0.746 г хлористого калия, прокаленных до постоянной массы при температуре 500°С. взвешивают с погрешностью не более 0.001 г. помещают в мерную колбу вместимостью мл и растворяют в дистиллированной воде, доводя объем раствора до метки.

Приготовленный раствор тщательно перемешивают.

2. Растворы сравнения в мерные колбы вместимостью 250 мл помещают указанные ниже в таблице объемы раствора натрия (0.1 моль/дм3) и калия (0. моль/дм3) и доводят объемы до меток дистиллированной водой.

Приготовленные растворы тщательно перемешивают. Растворы хранят в склянках с притертыми пробками не более 1 мес.

Табл. №6 Шкала для приготовления растворов сравнения Характеристика раствора Номер раствора сравнения натрия (0,1 моль /дм ) и калия (0,01 моль/дм3) Концентрация натрия:

в растворе сравнения, моль/дм3 0 0,002 0,004 0,008 0,012 0,016 0, Концентрация калия:

в растворе сравнения, моль/дм3 0 0,000 0,000 0,000 0,001 0,001 0, в пересчете на 100 г почвы, ммоль 0 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1, Растворы сравнения используют для градуировки пламенного фотометра в день проведения анализа.

3. Вода дистиллированная (ГОСТ 6709).

Аппаратура и материалы 1. Пламенный фотометр с монохроматором или интерференционными светофильтрами с максимумом пропускания в области 588-590 нм для определения натрия и 766-770 нм для определения калия (допускается использование газовой смеси состава пропан-бутан-воздух и сетевой газ-воздух).

2. 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.

3. Посуда мерная лабораторная 2-го класса точности (ГОСТ 1770).

4. Пипетки и бюретки класса точности (ГОСТ 20292).

Методы определения содержания и состава гумуса в почве Содержание и состав органических соединений в почвах агроэкосистем оказывают огромное влияние практически на все свойства и функции этих почв. Особую роль при этом играют специфические почвенные органические соединения - вещества гумусовой природы. Влияние гумусовых веществ на плодородие почв чрезвычайно многообразно. Присутствие в почве достаточного количества гумусовых веществ способствует формированию прочной структуры почвы и обеспечивает таким образом благоприятный водно-воздушный режим. Гумусовые вещества придают почве буферность в отношении элементов питания растений, особенно азота. Высокий уровень микробиологической активности почв также поддерживается высоким уровнем содержания гумуса. Таким образом, гумус является важным показателем плодородия почвы. Гумусовые вещества играют огромную роль в предотвращении или снижении поступления в растения различных загрязняющих веществ (тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов и т.д.).

Следует иметь в виду, что важно не только общее содержание органических или гумусовых веществ, но и его состав. Преобладание в составе гумуса гуминовых кислот, особенно связанных с кальцием, наиболее благоприятно сказывается на плодородии почв. В частности, благоприятный состав микроорганизмов в почве достигается при высокой доле гуминовых кислот, особенно связанных с кальцием.

Гумусное состояние почв неизбежно претерпевает глубокие изменения при вовлечении почв в сельскохозяйственное использование. Это прежде всего связано с изменением соотношения скоростей гумусонакопления и минерализации, одновременно протекающих в почвах.

Поэтому при разработке и оценке систем земледелия крайне важно принимать во внимание учитывать ожидаемое изменение гумусного состояния почв и в процессе использования почв проводить наблюдения контроль за изменением гумусового состояния почв. Вообще, недопустимо применение систем земледелия, приводящих к разрушению гумуса почв и как следствие к утрате почвами плодородия, их деградации. Поддержанию благоприятного гумусного состояния почв и накоплению гумуса способствует внесение органических удобрений, увеличение доли многолетних трав в севооборотах и др.

При оценке гумусного состояния почв принято определять ряд показателей, из которых наиболее существенны для оценки почвенного плодородия: 1) общее содержание гумуса в почве и 2) соотношение различных типов органических соединений, входящих в состав гумуса, т.е. групповой и фракционный состав гумусовых веществ.

Определение общего содержания гумуса в почве Наиболее часто при оценке гумусного состояния почвы определяют общее содержание в почве веществ гумусовой природы. Прямое гравиметрическое определение органических веществ почвы не применяется из-за множества возникающих при этом затруднений: сложности выделения органических веществ, прочно связанных с минеральной частью почвы, возможного изменения их состава в процессе экстракции, а также из-за трудоемкости анализа, что немаловажно для такого широко используемого определения. Поэтому для оценки содержания гумуса в почве прибегают к косвенным методам, основанным на разложении гумуса почвы до углекислого газа и воды. В ходе анализа определяют количество углерода, содержавшегося в органическом веществе, подвергшемся разложению. Таким образом, эти методы основаны на предположении о том, что состав органических веществ в почве относительно постоянен и по количеству углерода, входящего в состав гумуса, можно судить о содержании последнего. Несмотря на такое, казалось бы, смелое допущение, этот подход является единственным принятым в аналитической практике для определения содержания гумуса в почвах и, как правило, в применении к большинству используемых в сельском хозяйстве почв дает достаточно корректные оценки этого показателя.

Разложение органического вещества до углекислого газа и воды может быть осуществлено методами сухого или мокрого озоления.

Сухое озоление органического вещества. При использовании метода сухого озоления по Г. Г. Густавсону достигается практически полное разложение органических веществ, так как реакция протекает при температуре около 600°С. Количество выделившегося в результате разложения углекислого газа может быть определено гравиметрически, волюмометрически или титриметрически. В классической модификации этот метод отличается большой трудоемкостью и длительностью проведения анализа. Однако поскольку метод отличается высокой точностью и воспроизводимостью, то именно его обычно используют в автоматических анализаторах для определения углерода. Так как в этих приборах температура, при которой происходит сжигание, может быть установлена точно, то исключается практически единственный недостаток этого метода - возможность разложения присутствующих в почве карбонатов с выделением углекислого газа при температуре более 700°С.

Мокрое озоление органического вещества. Как правило, в аналитической практике при определении углерода органических соединений используют метод Кнопа-Сабанина - мокрое озоление почвы раствором бихромата калия (К2Сг2О7) в серной кислоте. О количестве углерода органических соединений, подвергшихся мокрому озолению, можно судить как непосредственно по количеству выделившегося углекислого газа, так и по количеству окислителя, пошедшего на сжигание органического вещества. Классический метод КнопаСабанина предусматривает прямое гравиметрическое определение выделившегося при разложении органических веществ углекислого газа.

Многие современные модификации предусматривают определение остаточного фотометрическими (метод Орлова-Гриндель) методами. Поскольку все предлагаемые ниже методы представляют собой модификации этого подхода, т.е. мокрого сжигания органического вещества с последующим определением избытка окислителя, рассмотрим вначале общие принципы, лежащие в его основе.

Принципы определения гумуса методом мокрого озоления Отбор проб почвы и подготовка их к анализу.

При агрохимическом исследовании почвы наибольший интерес представляет, как правило, определение содержания в почве специфических гумусовых соединений. Между тем в процессе мокрого озоления разложению до углекислого газа и воды могут повергаться все органические вещества, содержащиеся в пробе, в том числе негумифицированные растительные остатки и органические вещества негумусовой природы. Поэтому при подготовке почвы к анализу особое внимание следует обратить на возможно полное отсутствие в ней корешков и различных органических остатков растительного и животного происхождения. Тем не менее при определении общего содержания углерода органических соединений в почвах, используемых в земледелии, даже после тщательной подготовки проб следует иметь в виду, что получаемые результаты могут характеризовать количество углерода не только гумусовых веществ, но и не подвергшихся гумификации неспецифических органических соединений, поступивших в почву с навозом или различными компостами. Так как навеска почвы при определении общего содержания углерода весьма невелика, ее однородность также имеет большое значение.

Из взятого в поле и доведенного до воздушно-сухого состояния образца берут среднюю пробу почвы массой около 50 г. Корни и видимые глазом органические остатки тщательно отбирают пинцетом. Раздавливают почвенные комки и вновь тщательно отбирают корешки, используя лупу. Почву растирают в агатовой или фарфоровой ступке и отбирают среднюю аналитическую пробу массой около 5 г, которую пропускают через сито с диаметром отверстий 1 мм, и вновь отбирают корешки. В процессе отбора корешков надо неоднократно перемешивать почву и вновь распределять ее тонким слоем.

Очищенную от органических остатков почву снова растирают в ступке и пропускают через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Трудно поддающуюся растиранию часть образца отбрасывать нельзя.

В классической модификации, используемой в методе Тюрина, нагревание проводят на электрической плитке. В этом случае следует весьма тщательно контролировать идентичность условий сжигания для каждой пробы.

Б.А. Никитин рекомендовал проводить сжигание в сушильном шкафу при температуре 150°С в течение 20 мин, что позволило несколько повысить воспроизводим ость результатов и весьма упростило саму процедуру анализа.

Хорошо воспроизводимые результаты дает также модификация метода, предложенная З.П. Антоновым и др. (1984).

Метод мокрого озоления достаточно быстр, удобен в использовании, не требует сложной аппаратуры и в большинстве почв дает вполне приемлемые результаты. Исключение могут составлять лишь карбонатные почвы и почвы с избыточным количеством извести. Карбонаты не подвергаются разложению хромовой смесью, но образующийся при взаимодействии карбоната кальция и серной кислоты гипс может обволакивать частицы почвы, препятствуя проникновению окислительного раствора и разложению органического вещества внутри частиц.

Определение углерода органических соединений почвы по Тюрину Принцип метода. Мокрое озоление органических соединений почвы хромовой смесью проводят в колбах на электрической плитке. О количестве углерода, содержавшегося в органических соединениях, судят по количеству оставшегося неизрасходованным бихромата калия, которое определяют титрованием солью Мора. Реакция с солью Мора, представляющей собой двойную соль сернокислого аммония и сернокислой закиси железа, идет по уравнению:

6FeSO4(NH4)2SO4+ K2Cr2O7 +7H2SO4= Cr2 (SO4)3 + 3 Fe2(SO4)3 + 6 (NH4)2SO Определение углерода органических соединений по Тюрину содержит несколько потенциальных источников ошибок. Во-первых, полнота окисления органического вещества на плитке сильно зависит как от времени сжигания, так и от интенсивности кипения. Во-вторых, определение содержания углерода по остаточному количеству бихромата калия требует приливания к навеске почвы точного количества хромовой смеси. Поэтому эта модификация требует от аналитика особой тщательности проведения всех операций.

Ход анализа Из подготовленной пробы почвы на аналитических весах в тарированную пробирку берут навеску. Величина навески зависит от предполагаемого содержания в почве органического углерода, о котором можно судить по цвету почвы:

Табл. № Навеску переносят на дно сухой конической колбы на 100 мл с помощью резиновой трубки, надетой на дно пробирки. После этого пробирку взвешивают вторично. По разности массы пробирки с почвой и без нее рассчитывают величину навески с учетом четырех значащих цифр. В колбу медленно приливают из бюретки точно 10 мл 0,4 н. раствора двухромовокислого калия в серной кислоте 1:1. Количество добавленного бихромата учитывается при расчете содержания углерода, поэтому неточное отмеривание раствора бихромата приводит к ошибкам в определении. Содержимое осторожно перемешивают круговым движением, обращая внимание на то, чтобы вся почва была смочена раствором и частиц ее не было на стенках колбы. Колбу закрывают маленькой воронкой, которая служит обратным холодильником, ставят на горячую электроплитку или горелку с асбестовой сеткой и нагревают в течение 5 мин. с начала кипения жидкости. Нельзя допускать бурного кипения. При сильном и продолжительном кипении увеличивается концентрация серной кислоты, что может привести к разложению бихромата, а отсюда к неверным конечным результатам анализа. Колбу снимают с плитки и дают ей охладиться. Воронку обмывают дистиллированной водой из промывалки над колбой, разбавляя раствор до объема 20 - 30 мл. Жидкость в колбе должна быть буровато-коричневой. Если она ярко-зеленая, это означает, что в процессе озоления весь добавленный бихромат восстановился до ионов трехвалентного хрома, имеющих интенсивно-зеленый цвет, и, возможно, его не хватило на озоление углерода. В этом случае сжигание следует повторить, уменьшив при этом навеску почвы.

Титрование бихромат-ионов с дифениламином. Если в качестве индикатора при титровании используют дифениламин, раствор переносят через маленькую воронку в коническую колбу на 250 мл, ополаскивая несколько раз дистиллированной водой до объема 100 - 150 мл. Прибавляют 8 капель раствора индикатора дифениламина. Титруют 0,1 н. раствором соли Мора оставшийся в растворе бихромат калия до перехода окраски из грязнофиолетовой в бутылочно-зеленую от одной капли восстановителя.

Восстановленная форма дифениламина бесцветна, и конечная окраска раствора связана с зеленым цветом ионов трехвалентного хрома. Для маскировки ионов трехвалентного железа в раствор добавляют несколько капель концентрированной ортофосфорной кислоты.

Титрование бихромат-ионов с фенилантраниловой кислотой. В качестве индикатора при титровании бихромата калия раствором соли Мора можно использовать вместо дифениламина фенилантраниловую кислоту. Эта модификация была предложена В.Н. Симаковым. Концентрация серной кислоты в титруемом растворе должна быть 15-20 н., поэтому после проведения озоления и обмывания воронки-холодильника к раствору прибавляют 3- капель 0,2%-го раствора фенилантраниловой кислоты и титруют в той же колбе, в которой проводилось озоление 0,1 н. раствором соли Мора до перехода окраски из вишнево-фиолетовой в зеленую. Раствор соли Мора в конце титрования приливают по каплям, так как переход окраски очень резкий. Так же как и дифениламин, фенилантраниловая кислота в восстановленной форме бесцветна, и конечная окраска раствора обусловлена присутствием ионов Сг3+.

Определение нормальности бихромата калия. Поскольку при нагревании бихромат калия может подвергнуться частичному разложению, одновременно с основным анализом следует провести определение его нормальности. Для этого в чистую сухую колбу вносят ~ 0,2 г растертой в порошок прокаленной пемзы или почвы, чтобы обеспечить равномерное кипение жидкости и исключить перегревание, и приливают точно из бюретки 10 мл раствора бихромата в серной кислоте. Дальше анализ ведут так же, как и для испытуемых образцов.

уравнению А- содержание гумуса (в % веса сухой почвы);

а- количество соли Мора, пошедшее на холостое титрование 10мл хромовокислого калия;

в- количество соли Мора, пошедшее на титрование остатка хромовокислого калия;

Км- поправка к титру соли Мора;

0,0010362- коэффициент пересчета на гумус, т.к. 1мл 0,2н. Соли Мора соответствует указанному количеству гумуса;

Кн2о –коэффициент гигроскопичности для пересчета на сухую почву;

с – навеска воздушносухой почвы.

Реактивы.

1) 0,4 н раствор двухромовокислого калия в разбавленной серной кислоте (1:1);

2) 0,2 н раствор соли Мора;

3) 85%-ный раствор Н3РО4;

4) раствор С12 Н11 N в серной кислоте.

ФЕРМЕНТАТИВНАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ

Ферментативная активность почв определяет интенсивность и направленность биохимических процессов, от которых зависит плодородие почвы, и является одним из важных показателей ее биологической активности.

На активность ферментов в почве влияют различные факторы, ингибирующие или активизирующие их действие. Активность ферментов в почве зависит от ее физико-химических свойств, засоленности, карбонатности, окультуренности, внесения удобрений, известкования.

Определение активности ферментов важно для оценки влияния агрохимических средств (традиционных и нетрадиционных органических и минеральных удобрений и химических мелиорантов) на биологическую активность почвы без привлечения специальных микробиологических методов, чтобы судить о мобилизации органических соединений азота, фосфора, серы и др. для питания растений. Ферментативную активность почвы определяют с помощью традиционных химических методов.

По характеру катализируемых процессов ферменты делятся на 6 классов:

оксидоредуктазы, гидролазы, лиазы, трансферазы, изомеразы и синтетазы. С точки зрения агрохимии наиболее интересны первые две группы. Активность оксидоредуктаз характеризует окислительно-восстановительные условия в почве, активность гидролаз - интенсивность процессов минерализации органических веществ, в состав которых входят важнейшие питательные элементы - азот, фосфор и некоторые другие.

Подготовка почвы для определения ферментов Почву для определения активности ферментов отбирают в поле или из вегетационных сосудов по общепринятой методике. Для определения ферментов в свежих образцах из почвы необходимо удалить корни растений, так как ферменты, содержащиеся в их тканях, исказят результаты определений.

Эту операцию выполняют пинцетом. Далее почву просеивают через сито диаметром отверстий 0,25 мм (при этом отделяются более мелкие корни) и сразу приступают к анализу.

При определении активности ферментов в сухой почве образцы высушивают до воздушно-сухого состояния при комнатной температуре. Почву тщательно очищают от корней: крупные их частицы выбирают пинцетом, а просеивая почву через сито с диаметром отверстий 0,25 мм, удается отделить более мелкие корешки. Плохо визуализируемые корешки удаляют с помощью заряженной статическим электричеством стеклянной палочки, потертой шелковой тканью или эбонитовой, потертой шерстяной тканью.

При определении ферментативной активности почв для получения воспроизводимых данных необходимо параллельно с опытным образцом ставить контрольные определения: а) почва, стерилизованная сухим жаром при 180°С в течение 3 ч + субстрат для фермента; б) нестерилизованная почва без субстрата (его заменяют равным объемом воды); в) субстрат без почвы и все реактивы, необходимые для определения.

ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ

Активность окислительно-восстановительных ферментов находится в корреляционной зависимости с основными физико-химическими свойствами, микробиологическими процессами в почве, нитрификацией, сульфофикацией.

Каталаза (H2O2 : Н2О2-оксидоредуктаза. КФ 1.111.6) Катализирует реакцию разложения перекиси водорода на воду и молекулярный кислород: 2 Н2О2 2 Н2 О + О Перекись водорода образуется в процессе дыхания растений и в результате биохимических реакций окисления органических веществ.

Роль каталазы в почве заключается в разрушении ядовитой для растений перекиси водорода.

Методы определения каталазной активности почв основаны на измерении скорости распада перекиси водорода при взаимодействии ее с почвой.

Газометрический метод определения активности катализы Ход анализа Навеску почвы 1 г вносят в толстостенную колбу или склянку емкостью 100 мл, добавляют 0,5 г СаСО3. Осторожно на дно колбы ставят пинцетом маленький стаканчик с 5 мл 3% раствора перекиси водорода (1). Колбу плотно закрывают каучуковой пробкой, имеющей трубку, соединенную каучуковым шлангом через тройник (2), снабженный зажимом или краном, с бюреткой. Последняя сообщается с грушей (3). Бюретка и груша заполнены водой. Уровень воды в бюретке (4) и груше уравновешивают и последнюю закрепляют на определенной высоте. Закрывают кран, устраняя сообщение прибора с внешней средой. Следят, чтобы уровень воды в бюретке не менялся, что свидетельствует о достижении температурного равновесия в приборе и комнате (рис. №2 ).

Начало опыта отмечают по секундомеру в тот момент, когда стаканчик с перекисью водорода опрокидывается и вслед за этим встряхивается содержимое колбы. Взбалтывание смеси продолжают во все время опыта, не касаясь непосредственно колбы руками. Выделяющийся кислород вытесняет из бюретки воду, уровень которой фиксируют.

Количество выделившегося молекулярного кислорода учитывают при температуре 18 - 20°С в течение 1 - 2 мин.

Табл.№8 Степень обеспеченности почвы каталазой Степень обеспеченности почвы Рис. 2. Прибор для определения активности каталазы:

1 - колба с почвой и маленьким стаканчиком на дне;

2 - каучуковый шланг и тройник;

3 - груша: 4 - бюретка Активность катализы выражают в миллилитрах кислорода, выделившегося на 1 г почвы за определенный промежуток времени (1 мин).

МЕТОДЫ БЫСТРОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОСТУПНЫХ РАСТЕНИЯМ

Определение подвижных форм микроэлементов в почвах до последнего времени являлось исключительно сложной и трудоемкой операцией, требующей дорогостоящей аппаратуры и труднодоступных реактивов. В связи с этим мы поставили перед собой задачу разработать более простые, доступные для массового проведения, но в то же время достаточно точные методы определения подвижных микроэлементов Си, Zn, Mn, Со, Мо и В в почвах.

Были взяты только те микроэлементы, практическое значение которых в сельском хозяйстве является, установленным.

Прежде всего возникают вопросы, какие формы микроэлементов в почвах считать подвижными и в той или иной степени усвояемыми растениями и, в связи с этим, какие растворители следует применять для извлечения микроэлементов из почв. При решении этих вопросов мы исходим из того, что практически невозможно подобрать такой растворитель, который полностью соответствовал бы усвояющей способности корневой системы растений. Но в то же время мы можем выделить наиболее подвижные и в той или иной степени усвояемые соединения микроэлементов в почвах. Эти соединения, как известно, переходят в раствор слабых разведенных кислот, нейтральных солей или в водные вытяжки.

Сопоставляя полученные аналитические данные с материалами полевых опытов по внесению микроэлементов под различные культуры, можно установить важные коррелятивные зависимости между содержанием микроэлементов в почвах и эффективностью микроудобрений. Полученные данные могут быть использованы при районировании применения микроэлементов в сельском хозяйстве.

В соответствии с нашими предыдущими исследованиями, слабые растворы кислот - HCI, H2SO4 HNO3 были применены для извлечения из почвы меди, марганца и кобальта; нормальный раствор хлористого калия - для извлечения цинка; оксалатный раствор при рН 3 - для извлечения молибдена и водная вытяжка для бора. Эти растворители применяют также другие исследователи.

Отношение почвы к растворителю для определения всех микроэлементов, и время взаимодействия почвы с раствором -30 мин. Для бора это отношение было 1:3 и время взаимодействия почвы с водой 5 мин., при кипячении.

Оказалось; что для большинства микроэлементов, переходящих в кислотные и солевые вытяжки, нет практической надобности увеличивать время взаимодействия раствора с почвой.

При разработке аналитической техники мы стремились к тому, чтобы: а) получить четкое и хорошо воспроизводимое окрашивание колориметрируемых растворов, б) создать такие условия реакции) при которых устранялись бы влияния ионов и веществ, мешающих анализу, в) определять каждый микроэлемент в присутствии любого другого микроэлемента, переходящего в ту же почвенную вытяжку, г) сделать возможным проведение анализа в условиях колхозов и совхозов, а также почвенных экспедиций.

Ниже приведено описание техники проведения анализа для каждого из упомянутых выше микроэлементов.

колориметрического метода определения меди с помощью дитизона. В этом варианте применен комплексный буферный раствор, состоящий из уксуснокислого натрия, фосфорнокислого натрия и роданистого калия, который способствует более быстрой и полной реакции меди с днтизоном.

Железо отделяют путем осаждения аммиаком. Одновременно вытяжку освобождают и от мешающих анализу органических веществ.

В кислой среде медь дает с дитизоном соединения в кетоформе, имеющие красный цвет. Мы использовали возможность колориметрирования красного дитизоната меди без отделения избытка дитизона.

колбочку емкостью 100 мл, добавляют 25 мл 1 n НС1 и взбалтывают 30 мин.

Вытяжку фильтруют через складчатый фильтр. 10 мл фильтрата помещают в пробирку с отметкой 20 мл, добавляют одну каплю 1% спиртового раствора фенолфталеина и нейтрализуют разбавленным вдвое 25% аммиаком до дистиллированную воду до объема 20 мл, жидкость взбалтывают и фильтруют в другую такую же пробирку. Из полученного фильтрата (второй фильтрат) берут 0,5-5 мл жидкости, в зависимости от содержания меди, и помещают в пробирку диаметром 16 мм, имеющую притертую пробку, добавляют 2 мл комплексной буферной жидкости и доводят реакцию раствора до рН -2,0 по универсальному индикатору (индикаторная бумага). Далее приливают раствор дитизона в четырех -хлористом углероде в количестве 1,0-7,5 ли (в зависимости от содержания меди) и сильно взбалтывают в течение 0,5-1 мин. до неизменяющейся окраски. Медь, образуя дитизонат меди, экстрагируется в слой ССl 4. Этот окрашенный слой сравнивают с пробирочной образцовой шкалой. Для того чтобы окраска анализируемого раствора находилась в пределах изготовленной стандартной шкалы, важно определить оптимальное количество вытяжки, которое необходимо взять для анализа. При проведении анализа по приведенной выше методике рекомендуется вначале брать 5 мл вытяжки и 1 мл раствора дитизона. Если в вытяжке очень много меди и слой дитизона имеет более интенсивный красный цвет, чем последняя пробирка шкалы, то в пробирку доливают дополнительные количества дитизона с тем, чтобы общее количество-этого реактива составило 2,5, 5,0 или 7,5 мл. После каждого добавления дитизона пробирку энергично встряхивают и сравнивают со шкалой. Если после встряхивания с 7, мл дитизона красноватая окраска выходит за пределы шкалы, анализ повторяют с новым количеством вытяжки, объемом 1,0 или 0,5 мл.

В тех случаях, когда при анализе 5 мл вытяжки (второй фильтрат) и добавлении 1 мл дитизона колориметрируемая жидкость приобретает более интенсивную зеленую окраску, чем первая пробирка шкалы (что указывает на незначительные количества меди в растворе), необходимо сделать повторный анализ, взяв при этом, для исследования 10 мл второго фильтрата:

Расчет анализа ведут по формуле:

где х — медь (Сu) в миллиграммах на 1 кг почвы; а - Сu в миллиграммах в совпадающей пробирке шкалы в 5 мл дитизона; b — количество дитизона, взятого для анализа, в миллилитрах; с - навеска почвы в граммах; d — количество второго фильтрата, взятого для анализа, в миллилитрах; 10000 — коэффициент для пересчета анализа в миллиграммах на 1 кг почвы.

При изготовлении шкалы образцовых растворов в пробирках готовят исходный и рабочий растворы. Образцовые растворы меди приготовляют в пробирках диаметром 16 мм, имея в виду, что при анализе будут применять пробирки того же диаметра. Исходный раствор содержит 3,923 г CuSO4-5 H2O в 1 л подкисленной дистиллированной воды. Такой раствор содержит 1 мг Сu в мл.

Из этого раствора готовят рабочий раствор с содержанием 0,001 мг Си в 1 мл ( y в 1 мл) и помещают в пробирки по следующей схеме:

раствора в мл К раствору меди прибавляют 2 мл комплексной буферной жидкости, доводят реакцию до рН 2 по индикаторной бумаге, приливают в каждую пробирку по мл дитизона и сильно встряхивают 0,5—1 мин. (до не изменяющейся окраски).

Сравнивают испытуемые растворы с приготовленной пробирочной шкалой.

1. Раствор дитизона. Приблизительно 0,01 г дитизона растворяют в 50 мл ССl и фильтруют. К отфильтрованному раствору дитизона в делительной воронке на 200 мл приливают 50 мл NH4OH (1:20) и взбалтывают, причем водный слой становится желтым, что указывает на щелочную реакцию. Нижний слой ССl отделяют и водный раствор два-три раза промывают 5—10 мл чистого СС14> каждый раз взбалтывая обе жидкости и затем, после разделения слоев, сливая СС1 4, образующий нижний слой.

Затем приливают около 25 мл 1 n НС1 с тем, чтобы окраска раствора стала зеленой (кислая реакция) и еще около 50 мл СС14. При взбалтывании дитизон переходит в слой ССl4. Приблизительная концентрация дитизона, использованного в анализе, составляла 0.001 %.

2. 1% раствор фенолфталенина 1г фенолфталеина растворяют в 100 мл этилового спирта.

3. NH4OH (1:1). Один объем 25% аммиака смешивают с одним объемом дистиллированной воды.

4. NH4OH (1:20). Один объем 25% NH4OH смешивают с 20 объемами дистиллированной воды.

5.Комплексный буферный раствор. В 40 мл дистиллированной воды растворяют 15 г уксуснокислого натрия, 7,5 г Na2HPO4 и 2,5 г KCNS, затем раствор подкисляют концентрированной соляной кислотой до рН - 1,5 - 2,0 (что устанавливают по индикаторной бумаге) и жидкость доводят до объема 100 мл.

Особенности метода. В разработанном варианте дитизонового метода определения обменного цинка в почвах учитывается тот факт, что в 1n раствор КСl переходит сравнительно мало органического вещества, а также ионов других металлов, мешающих определению цинка. Использованный нами буферный раствор ацетата и тиосульфата натрия устраняет возможное влияние небольших количеств ионов меди, ртути, серебра, золота, висмута, свинца и кадмия на результаты анализа. В вытяжках 1 n КСl из почв эти ионы никогда не находятся в количествах, мешающих определениям цинка. Колориметрирование окрашенного в красный цвет дитизоната цинка производят без отделения избытка зеленого дитизона. Всю посуду, которую применяют для определения цинка, необходимо промыть. Траст вором дитизона в четыреххлористом углероде и затем дистиллированной водой, очищенной дитизоном.