- •Практическое руководство по химии почв
- •Введение
- •Раздел I. Валовой анализ
- •1.1. Способы разложения почв
- •1.1.1. Разложение почв кислотами.
- •1.1.2. Разложение почв сплавлением.
- •1.1.3. Разложение почвы спеканием.
- •1.2. Определение гигроскопической влажности
- •1.3. Определение потери при прокаливании
- •1.4. Спекание почвы с содой
- •1.5. Анализ элементного состава почв
- •1.5.1. Определение кремния желатиновым методом
- •Пример расчета. Для спекания взято 1,0224 г прокаленной почвы. Прокаленный осадок SiO2 весит 0,8014 г. Содержание SiO2 равно:
- •1.5.2. Определение полуторных оксидов гравиметрическим методом
- •1.5.3. Определение железа фотометрическим методом
- •1.5.4. Определение алюминия фотометрическим методом
- •1.5.5.Вычисленное содержание алюминия по разности
- •1.5.6. Определение кальция и магния комплексонометрическим методом
- •1.5.6.1. Определение кальция
- •1.5.6.2. Определение суммы кальция и магния
- •1.5.7. Пероксидный метод определения титана
- •1.5.8. Определение фосфора фотометрическим методом
- •1.6. Способы выражения результатов валового анализа
- •1.7. Пересчеты данных валового анализа
- •1.8. Использование данных валового анализа
- •1.8.1. Использование элементного состава для суждения о генезисе почв.
- •1.8.2. Использование элементного состава для оценки потенциального плодородия почвы.
- •1.8.3. Использование данных элементного состава для расчета молекулярных отношений
- •1.8.4. Использование данных элементного состава для расчета запасов химических элементов
- •Пример расчета. Найти запас SiO2 в т/га если его содержание равно 80,63 %, плотность сложения почвы 1,18 г/см3, мощность слоя 9 см.
- •1.8.5. Использование данных элементного состава при изучении биологического круговорота веществ
- •1.8.6. Использование данных элементного состава для
- •1.8.6.1. Метод прямого сравнения
- •1.8.6.2. Методы стабильного компонента
- •1.8.6.2.1. Метод молекулярных отношений
- •1.8.6.2.2. Метод элювиально-аккумулятивных (еа) коэффициентов
- •1.8.6.2.3. Метод баланса веществ
- •1.8.7. Использование данных элементного состава для диагностики минералов илистой фракции.
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Раздел II. Ионно-солевой комплекс почв
- •2.1. Метод водной вытяжки
- •2.1.1. Влияние солей на сельскохозяйственные культуры
- •2.1.2. Достоинства и недостатки водной вытяжки как метода изучения засоленных почв
- •2.1.3 Анализ водной вытяжки
- •2.1.3.1. Определение величины рН водной вытяжки
- •2.1.3.2. Определение величины сухого остатка
- •2.1.3.3. Определение величины прокаленного остатка
- •2.1.3.4. Определение щелочности от растворимых карбонатов
- •2.1.3.5. Определение общей щелочности
- •2.1.3.6. Определение хлорид-ионов
- •2.1.3.7. Определение сульфат-ионов
- •2.1.3.8. Определение ионов кальция и магния комплексонометрическим методом
- •2.1.3.8.1. Определение кальция
- •2.1.3.8.2. Определение суммы кальция и магния
- •2.1.3.9. Определение натрия и калия
- •2.1.3.9.1. Определение натрия и калия методом фотометрии пламени
- •2.1.3.9.2. Определение содержания натрия и калия по разности
- •Форма 4. Данные анализа водной вытяжки
- •2.1.4. Интерпретация данных водной вытяжки
- •2.1.4.1. Характеристика солевого режима почв по величине сухого остатка
- •2.1.4.2. Оценка химизма (типа) засоления почв.
- •2.1.4.2.1. Общие принципы оценки химизма засоления почв
- •2.1.4.2.2. Оценка степени засоления почв по содержанию токсичных ионов
- •2.1.4.2.3. Оценка степени засоления почв по «суммарному эффекту» токсичных ионов
- •2.1.5. Расчет промывной нормы
- •2.2. Катионообменная способность почв
- •2.2.1. Общие представления о катионообменной
- •2.2.2. Методы определения катионообменной способности почв
- •2.2.2.1. Оценка эффективной емкости катионного обмена
- •2.2.2.2. Определение стандартной емкости катионного обмена по Бобко-Аскинази в модификации цинао
- •2.2.2.3. Определение суммы обменных оснований методом Каппена-Гильковица
- •2.2.2.4. Определение гидролитической кислотности
- •2.2.2.5. Определение обменных катионов по методу Пфеффера в модификации в.А. Молодцова и и.В. Игнатовой
- •2.2.2.5.1. Определение кальция комплексонометрическим методом
- •2.2.2.5.2. Определение суммы кальция и магния комплексонометрическим методом
- •2.2.2.5.3. Определение натрия и калия методом фотометрии пламени
- •2.2.3. Использование результатов определения катионообменной способности почв
- •2.2.3.1. Вычисление степени насыщенности почв основаниями
- •2.2.3.2. Расчет дозы извести
- •2.2.3.3. Вычисление степени солонцеватости почв
- •2.2.3.4. Расчет дозы гипса
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Раздел III. Органическое вещество почвы
- •3.1. Подготовка почвы для определения содержания и состава гумуса
- •3.2. Методы определения содержания общего гумуса почвы
- •3.2.1. Прямые методы определения содержания углерода органических соединений (гумуса) почвы.
- •3.2.2. Косвенные методы определения содержания углерода органических соединений (гумуса) почвы
- •3.2.2.1. Определение гумуса методом и.В.Тюрина в модификации в.Н.Симакова
- •3.2.2.2. Другие модификации метода и.В. Тюрина.
- •3.2.2.2.1. Спектрофотометрический метод определения содержания гумуса (д.С. Орлов, н.М. Гриндель)
- •3.2.2.2.2. Определение содержания органического углерода почвы методом и.В.Тюрина в модификации б.А.Никитина.
- •3.3. Методы определения общего содержания азота почвы.
- •3.3.1. Определение общего содержания азота методом Кьельдаля.
- •3.3.2. Определение общего содержания азота микрохромовым методом и.В. Тюрина.
- •3.4. Использование данных по содержанию общего гумуса и азота
- •3.4.1. Расчет отношения c:n
- •3.4.2. Вычисление запасов гумуса, углерода и азота.
- •3.5. Методы определение группового и фракционного состава гумуса.
- •3.5.1. Определение группового и фракционного состава гумуса по методу и.В. Тюрина в модификации в.В.Пономаревой и т.А.Плотниковой
- •3.5.2. Определение группового и фракционного состава гумуса по модифицированной схеме в.В.Пономаревой и т.А. Плотниковой (т.А. Плотникова, н.Е. Орлова, 1984).
- •Ход анализа
- •3.5.3. Ускоренный пирофосфатный метод определения состава гумуса по м.М. Кононовой и н.П. Бельчиковой
- •3.6. Методы изучения некоторых свойств гумусовых кислот при анализе фракционно-группового состава гумуса
- •3.6.1. Определение порога коагуляции гуминовых кислот.
- •3.6.2. Оптические свойства гумусовых веществ.
- •3.6.2.1. Электронные спектры поглощения гумусовых веществ
- •3.6.2.2. Определение коэффициента цветности q4/6
- •3.6.3. Гель-хроматография гумусовых веществ
- •3.7. Показатели гумусового состояния почв
- •Продолжение таблицы 31
- •3.8. Методы определения содержания и состава органического вещества в болотных торфяных почвах.
- •3.8.1. Определение потери при прокаливании и зольности торфа.
- •3.8.2. Одновременное определение общего содержания углерода и азота в торфяных почвах методом Анстета в модификации в.В. Пономаревой и т. А. Николаевой
- •Вычисление результатов анализа
- •Для анализа используют следующие реактивы:
- •3.8.3. Определение общего содержания азота в растительных материалах (торфах, лесных подстилках и пр.) методом к.Е. Гинзбурга и г.М. Щегловой
- •3.8.4. Определение содержания органического азота в вытяжках из торфов микрохромовым методом и.В. Тюрина
- •3.8.5. Определение состава органического вещества торфяно-болотных почв по методу в.В. Пономаревой и т.А. Николаевой.
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Раздел I. Валовой анализ ……………………………………
- •Раздел II. Ионно-солевой комплекс почв ……………………
- •Раздел III. Органическое вещество почв
2.1.3.4. Определение щелочности от растворимых карбонатов
Щелочность от растворимых карбонатов характерна для водных вытяжек из содовых солонцов и содовых солончаков. В карбонатных почвах эта щелочность в какой-то мере может быть обусловлена углекислым магнием.
Ход анализа. К 25-50 мл водной вытяжки, помещенным в коническую колбу, прибавляют 2 капли фенолфталеина. Если раствор окрашивается в розовый цвет, то его титруют, в зависимости от интенсивности окраски, 0,01 н. или 0,02 н. раствором H2SO4 до обесцвечивания.
Слабоокрашенные вытяжки титруют со «свидетелем», в качестве которого служит колба с таким же количеством вытяжки, как и анализируемая проба, но без фенолфталеина. Титрование ведут до момента, когда цвет вытяжки в обеих колбах станет одинаковым.
Нейтрализация Na2CO3 по фенолфталеину идет до гидрокарбоната натрия, то есть Na2CO3 оттитровывается лишь на половину. Поэтому общее количество ионов CO32- равно удвоенному количеству кислоты, затраченной на титрование.
После титрования CO32- раствор не выливают, используют для определения общей щелочности.
Содержание ионов CO32- находят по формуле:
где: CO32- - содержание ионов СО32-, мг/экв на 100 г почвы; 2 · V2 – удвоенное количество серной кислоты, пошедшее на титрование вытяжки, мл; н – нормальность кислоты; V0 – общий объем водной вытяжки, мл; V1 – объем водной вытяжки, взятый для титрования, мл; m0 – навеска почвы, взятая для приготовления водной вытяжки, г; Kн2о коэффициент пересчета на сухую почву; 100 – коэффициент пересчета на 100 г почвы.
Пример расчета. Для определения содержания ионов CO32- взято 25 мл водной вытяжки, на титрование которых пошло 0,8 мл 0,0205 н. раствора H2SO4. Навеска почвы равна 100 г, общий объем водной вытяжки 500 мл, Kн2о = 1,07. Содержание ионов СО32- равно:
В процентах содержание карбонатной щелочности составит:
СО32- = 0,70 · 0,030 = 0,021%.
где 0,030 – величина мг-экв CO32-
2.1.3.5. Определение общей щелочности
Определяют общую щелочность титрованием водной вытяжки 0,01 н. -0,02 н. раствором H2SO4 в присутствии метилоранжа.
Ход анализа. После окончания титрования ионов CO32-, а если они отсутствуют (вытяжка после добавления фенолфталеина не окрашивается), непосредственно после добавления фенолфталеина в те же колбы прибавляют 1-2 капли метилового оранжевого и титруют кислотой до перехода желтой окраски в оранжевую.
Изменение окраски обычно трудноуловимо. Поэтому для более точного определения конца титрования берут вторую колбу, в которую добавляют такое же количество водной вытяжки и индикатора. Она служит для сравнения изменения окраски титруемой жидкости (свидетель). Обе колбы ставят на лист белой бумаги. Тщательно следят за изменением окраски в колбе, в которую приливают кислоту. Как только жидкость в ней приобретет окраску аналогичную окраске жидкости в колбе-свидетеле, титрование заканчивают.
Поскольку проследить изменение окраски метилового оранжевого довольно трудно, Е.В. Аринушкина (1970) рекомендует использовать для титрования смешанный индикатор, состоящий из равных объемов 0,1% водного раствора метилового оранжевого и 0,1% спиртового (20%) раствора бромкрезолового зеленого. На 20-25 мл водной вытяжки прибавляют 3 капли этого индикатора и титруют до изменения зеленой окраски в желтую. Оттитрованную вытяжку в дальнейшем используют для определения ионов Cl-.
Величину общей щелочности в присутствии ионов СО32- находят по суммарному количеству кислоты, затраченному на титрование по фенолфталеину и метиловому оранжевому (или смешанному индикатору). Если растворимых карбонатов нет расчет ведут по количеству кислоты, затраченному на титрование по одному метиловому оранжевому (или смешанному индикатору). Величину общей щелочности в мг-экв на 100 г почвы рассчитывают по формуле:
где Щоб – общая щелочность, мг-экв на 100 г почвы; V0 – общий объем водной вытяжки, мл; V1 – объем водной вытяжки взятый для титрования, мл; V2 – объем кислоты пошедший на титрование водной вытяжки по фенолфталеину, мл; V3 – объем кислоты пошедший на титрование водной вытяжки по метиловому оранжевому (или смешанному индикатору), мл; m0 – навеска почвы, взятая для приготовления водной вытяжки, г; 100 - коэффициент пересчета на 100 г почвы; Кн2о – коэффициент пересчета на сухую почву.
Пример расчета. Определение общей щелочности проведено в 25 мл водной вытяжки. На титрование щелочности от нормальных карбонатов по фенолфталеину пошло 0,8 мл, на последующее титрование по метиловому оранжевому израсходовано 1,5 мл 0,0205 н H2SO4. Навеска почвы равна 100 г воздушно-сухой почвы, общий объем водной вытяжки – 500 мл, Kн2о = 1,07. Общая щелочность в мг-экв равна:
При расчете массовой доли компонентов, обусловливающих щелочность почв, принимают, что общая щелочность связана только с ионами НСО3-. Тогда
Щоб = 1,01· 0,061 = 0,062%,
где 0,061 – величина мг-экв НСО3-.
Щелочность, обусловленную только ионами НСО3-, или гидрокарбонатную щелочность, находят по формуле:
НСО3-мг-экв на 100 г почвы =
Обозначения приведены в формулах для расчета щелочности от нормальных карбонатов и общей щелочности.
Если в почве отсутствует щелочность от нормальных карбонатов, то величина общей щелочности принимается равной гидрокарбонатной щелочности.