Дурынина Е.П., Егоров В.С. Агрохимический анализ почв, растений, удобрений

Подождите немного. Документ загружается.

Е.П. Дурынина, B.C. Егоров

Агрохимический анализ

почв,

растений, удобрений

Издательство

Московского университета

1998

ББК 40.4

Д84

УДК 631.41

Рецензенты:

доктор биологических наук Г.В. Мотузова,

кандидат биологических наук Г.Ф. Лебедева

Печатается по постановлению

Редакционно-издательского совета

Московского университета

Д 84 Е. П. Дурынина, В. С. Егоров. Агрохимический анализ почв,

растений,

удобрений. М.: Изд-во МГУ, 1998 г., 113 с.

ISBN 5-211-03613-1

В учебное пособие включены наиболее широко применяемые методы

агрохимического анализа почвы, растений и удобрений, проверенные и

отработанные на кафедре агрохимии факультета Почвоведения МГУ при

проведении исследований и е педагогическом процессе. Большинство пред-

ставленных материалов входит в программу общего курса по агрохимии и

спецпрактикума "Биохимия растений".

Все методы даны по возможности в одном плане: краткое

теоретическое введение, значение енапиэа, принцип метода, ход анализа,

расчет, форма

записи,

необходимые реактивы и их приготовление.

Руководство можно рекомендовать для подготовки студентов-

агрохимиков, почвоведов, экологов и аспирантов, специализирующихся в

области различных разделов экспериментальной науки.

ББК 40.4

ISBN 5-211-03613-1

Е.

П. Дурынина,

B.C.

Егоров, 1998 г.

Введение

Агрохимический анализ почв проводится в целях

хозяйственной и экологической диагностики почв, используемых в

сельскохозяйственном производстве, а также различных ландшафтов

(территорий), прилегающих к промышленным центрам. Это позволяет

контролировать в почве содержание доступных для растений

питательных веществ, осуществлять слежение за изменением свойств

почвы, непосредственно влияющих на рост и развитие растений,

определяющих характер и особенности взаимодействия почвы с

применяемыми удобрениями и поступающими из атмосферы

веществами. В научно-исследовательской работе агрохимический

анализ почв проводился для оценки трансформации вносимых

удобрений в системе почва-удобрение-растение, учета эффективности

традиционных и новых форм и видов удобрений, составления

краткосрочных и долгосрочных прогнозов взаимодействия почвы с

удобрениями при разработке прогрессивных технологий возделывания

сельскохозяйственных культур.

С этой целью в пахотном и подпахотном горизонтах почв

определяют показатели, характеризующие состояние почвенного

поглощающего комплекса: формы кислотности, сумму поглощенных

оснований, содержание гумуса, формы азота, фосфора, калия,

содержание кальция, магния, а также микроэлементов, в том числе и

тяжелых металлов. Современные методы анализа позволяют

определить в одной пробе 15-20 элементов.

Для оценки почвы результаты анализов сравнивают с

оптимальными уровнями содержания элементов, установленными

экспериментальным путем для данного типа почв и проверенными в

производственных условиях, или с имеющимися в литературе

данными обеспеченности почв макро- и микроэлементами, либо с ПДК

изучаемых элементов в почве. После этого делается заключение о

состоянии почвы, даются рекомендации по её использованию,

рассчитываются дозы мелиорантов, минеральных и органических

удобрений на планируемый урожай.

Агрохимический анализ почвы

1.1.

Подготовка почвы к агрохимическому анализу

Составление аналитической пробы - ответственная операция,

которая обеспечивает надежность полученных результатов.

Небрежность и ошибки при подготовке образцов и взятии средней

пробы не компенсируются последующей качественной аналитической

проработкой.

Образцы почвы, отобранные в поле или в вегетационном

домике, предварительно подсушивают на воздухе при комнатной

температуре. Хранение сырых образцов ведйт к значительным

изменениям их свойств и состава, особенно в результате

ферментативных н микробиологических процессов. Напротив -

температурный перегрев сопровождается изменением подвижности н

растворимости многих соединений.

Если образцов много, то проводится сушка в шкафах с

принудительной вентиляцией.

Определение нитратов, нитритов, поглощённого аммония,

водорастворимых форм калия, фосфора и т.п. проводится в день взятия

образцов при их естественной влажности. Остальные определения

проводятся в воздушно-сухих образцах.

Сухие образцы измельчают на почвенной мельнице или

растирают в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником.

Растёртый и просушенный образец пропускают через сито с

диаметром отверстий 2-3 мм. Растирание и просеивание проводят до

тех пор пока весь взятый образец не пройдет через сито. Допускается

отброс только обломков камней, крупных корней н 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 2-2.5 см. Из каждого квадратика шпателем

отбирают часть образца.

1.2. Кислотность почв.

Определение реакции почв относится к числу наиболее

распространенных анализов как в теоретических, так и в прикладных

исследованиях.

Наиболее полная картина кислотных и основных свойств почв

складывается прн одновременном измерении нескольких показателей,

в том числе титруемой кислотности или щелочности - фактор емкости

и величины рН-фактор интенсивности.

Фактор ёмкости в данном случае характеризует общее

содержание кислот или оснований в почвах, от него зависят

буферность почв, устойчивость реакции во времени и по отношению к

внешним воздействиям.

Фактор интенсивности характеризует силу мгновенного

действия кислот или оснований на почву и растения ; от него зависит

поступление минеральных веществ в растения в данный отрезок

времени (Орлов, 1975). Это позволяет дать более правильную оценку

кислотности почв, так как в этом случае учитывается общее

количество ионов водорода и алюминия, находящихся в почве в

свободном и поглощенном состояниях.

Различают следующие формы почвенной кислотности:

актуальную н потенциальную, которая в свою очередь подразделяется

на обменную и гидролитическую. Под актуальной кислотностью

понимают активную концентрацию ионов водорода в почвенном

растворе или в водной вытяжке из почвы (рН), определяется

потенциометрически. Потенциальная кислотность определяется

количеством ионов водорода, находящихся в почвенном

поглощающем комплексе. При известных условия эти ионы могут

быть переведены в раствор: более подвижная часть ионов водорода (и

А1) почвы может быть переведена в раствор прн обработке почвы

избытком нейтральных солей (КО).

/2fT ,2tC

[ппк] +4ка~ (ппк] +4 на

2ft "2ХГ

По количеству образовавшейся свободной соляной кислоты

судят об обменной кислотности почвы. Часть ионов водорода остаётся

в поглощённом состоянии, так как образующаяся в результате реакции

сильная соляная кислота полностью диссоциирует и избыток

свободных ионов водорода в растворе препятствует их полному

вытеснению из ППК.

Менее подвижная часть ионов водорода может быть

переведена в раствор лишь при дальнейшей обработке почвы

растворами гидролитически щелочных солей (CHjCOONa).

tT ,Na

[ППК] +3CHiCOONa<z> [ППК] +ЗСН3СООН

'/Г 'Na

Ft H

По количеству образовавшейся свободной уксусной кислоты

судят о гидролитической кислотности почв. Ионы водорода в данном

случае наиболее полно переходят в раствор (вытесняются из ППК), так

как образующаяся уксусная кислота прочно связывает водородные

ионы и реакция смещается вправо вплоть до полного вытеснения

ионов водорода из ППК. Величина гидролитической кислотности

равна разности между результатами, полученными при обработке

почвы CH

COONa и КО. На практике за величину гидролитической

кислотности принимают результат, полученный прн обработке почвы

CH,COONa.

Необходимо знать, что кислотность почвы обуславливается не

только ионами водорода, но и алюминия:

,At /3IC

[ППК] +6КС1= [ППК] +2А1С1

"At "ЗК'

Гидроокись алюминия выпадает в осадок, и система

практически ничем не отличается от той, в которой содержатся только

поглощённые ионы водорода. Но если даже

А1С1%

останется в растворе,

то при титровании

А1С1

3 NaOH =

А1(ОН)

3 NaCl

что равноценно реакции

НС1 +

3 NaOH = 3 NaCl

3 Н

О.

Поглощённые ионы алюминия вытесняются и при обработке почвы

раствором CH

COONa. В этом случае весь вытесненный алюминий

переходит в осадок в виде гидроокиси (Аскинази, 1975).

По степени кислотности, определяемой в солевой вытяжке 0.1«. КО

потенциометрически, почвы делятся на:

очень сильно кислые

сильно кислые

средне кислые

слабо кислые

близкие к нейтральным

нейтральные

рН менее 4.0

4.1-4.5

4.6 - 5.0

5.1 - 5.5

5.6-6.0

рН более 6.0

Растения проявляют различную чувствительность к кислой и

щелочной среде. Депрессия ростовых процессов наблюдается при рН

ниже 5 и выше 8. Оптимальное рН почвы для льна, ржн, люпина,

картофеля, гречихи 5.5; для клевера, гороха, кукурузы, пшеницы 6.0-

7.0. Негативное влияние кислотности особенно опасно в начальный

период вегетации. Повышенная кислотность или щелочность нарушает

физиологическое равновесие в почвенном растворе, ухудшает питание

растений, дестабилизирует белковый, углеводный и фосфорный

обмен.

Реакция почвенного раствора оказывает на растение прямое и

косвенное влияние. Повышение концентрации водородных ионов в

ризосфере снижает поступление в растение всех наиболее важных

катионов н анионов: кальция, калия, магния, молибдена, фосфатов;

увеличивает поглощение из почвенного раствора алюминия, марганца

- токсичных для растений, а также активизирует гидролитические

ферменты в корневой системе.

Косвенное влияние кислотности в питании растений связано с

изменением подвижности ряда элементов в почвенном растворе. В

щелочной среде снижается подвижность бора, цинка, меди, алюминия,

марганца, возрастает подвижность молибдена и фосфатов.

Физиологически уравновешенные растворы создаются

дополнительным внесением в почву минеральных, органических

удобрений и известковых материалов с учетом особенностей

высеваемой культуры. Оптимизация условий питания осуществляется

за счёт использования различных форм, доз н сроков внесения

удобрений.

1.3. Определение рН, обменной кислотности и подвижного

алюминия по Соколову

Определение обменной кислотности основано на вытеснении

из ППК ионов водорода н алюминия 1.0 н. раствором

КС1:

(ппк]

ка-* [ппк]

+АЮ

}

на

AlClj + ЗИ

0-+ Al(OH)

+ 3 НС1

Образовавшуюся кислоту оттитровывают щёлочью н

рассчитывают величину обменной кислотности, обусловленную

суммой ионов водорода н алюминия. Алюминий осаждают 3.5 %

раствором фтористого натрия. В осадке образуется комплексная

нейтральная соль-криолит

AlClj + 6NaF

Na$AlF

3NaCl

Повторное титрование раствора позволяет определить

кислотность, обусловленную только ионами водорода. По разности

данных первого и второго титрования проводят расчёт содержания

алюминия в почве.

1.3.1.

Ход анализа

На технических весах взять навеску 40 г воздушно-сухой почвы

методом средней пробы.

Перенести навеску в коническую колбу ёмкостью 150-300

мл.

Прилить из бюретки 100 мл 1.0 н. АГС/(рН 5.6-6.0).

Взбалтывать на ротаторе 1 час или взбалтывать 15 мин. и

оставить на ночь.

Отфильтровать через воронку с сухим бумажным складчатым

фильтром, отбросив первую порцию фильтрата.

6. В фильтрате определить значение рН потенциометрическн.

Для определения обменной кислотности взять пипеткой 25 мл

фильтрата в колбу Эрленмейера объемом 100 мл.

8. На горелке или электроплитке кипятить фильтрат 5 мин. по

песочным часам для удаления углекислого газа.

9. Прибавить в фильтрат 2 капли фенолфталеина и оттитровать

горячий раствор 0.01 или 0.02 н. раствором щёлочи (КОН или NaOH)

до устойчивой розовой окраски - 1-ое титрование.

10.

другую колбу Эрленмейера взять пипеткой также 25 мл

фильтрата прокипятить 5 мин., охладить в водяной бане до комнатной

температуры.

11.В охлаждённый фильтрат прилить пипеткой 1.5 мл 3.5 %-го

раствора фтористого натрия, перемешать.

12.

Прибавить 2 капли фенолфталеина и оттитровать 0.01 или 0.02

н. раствором щёлочи до слабо-розовой окраски - 2-ое титрование.

1.3.2.

Расчет

Обменная кислотность обусловленная ионами водорода и алюминия

(по результатам 1-го титрования) в мг-экв на 100 г сухой почвы.

Нов» = (мл КОН- н.

КОН)-У-

100-К ,

где:

Р - разведение 100/25=4, Н - навеска почвы в граммах, К-

коэффициент влажности почвы, мл КОН- количество щёлочи,

пошедшее на титрование, н. КОН - нормальность щСлочи.

2 Расчет кислотности, обусловленной ионами водорода тот же, но по

результатам второго титрования, после осаждения алюминия.

Расчёт содеджания^алюминия (ионов) по разности 1-го и 2-го

определений (Н + А1

}

мг-экв - Н мг-экв =А1 мг-экв/100 г почвы,

умножив полученное значение на 9 (эквивалентный вес алюминия),

определяем количество алюминия в мг на 100 г почвы.

• При определении этих показателей во влажной почве одновременно

определяют процент влажности.

1.3.3. Форма записи

№

Навеска

почвы.

рН

К Обменная

кислотность

(H+AI)

щелочь

н. мл

мг-экв

four

почвы

щелочь

н. мл

мг-экв

10ft

почвы

мг

100

почвы

1.3.4.

Реактивы

Раствор 1 н.

КС1.

74.6 г х. ч. КС1 растворить в 400-500 мл

дистиллированной воды, перенести в мерную колбу 1 л н довести до

метки. рН реактива должен быть

5.6-6.0

(проверить перед началом

анализа - в случае необходимости установить нужное значение рН

добавлением 10%-го раствора КОН или

0.01 или 0.02 н. раствор КОН или NaOH готовится из

навескн реактива или фнксанала.

3.5% раствор фтористого натрия, приготовленный на

дистиллированной воде без СО

}

(кипятить дистиллированную воду,

упаривая до 1/3 первоначального объёма).

1.4. Определение гидролитической кислотности почв по

Каппену

Эта форма кислотности обусловлена ионами водорода, более

прочно связанными в почвенном поглощающем комплексе и

способными обмениваться на основания только в нейтральной или

Щелочной среде. Эти ионы водорода труднее замещаются на

основания н вытесняются в раствор только гидролитическими

щелочными солями. В качестве гидролитически щелочной соли

применяется уксуснокислый натрий, который в водном растворе

образует слабодиссоциирующую уксусную кислоту и сильное

основание - рН раствора 8.2.

CHjCOONa +

Я*

[ППК]

Я"

у IT

[ППК]

' -я*

-ff

НгО =

СНзСООИ

+ NaOH

, No'

+ 2 NaOH = [ППК] + НгО

^ Na

+ 3 CHjCOONa = [ППК] + 5 СН

СООН

Гидролитически щелочная соль взаимодействует как с ППК,

так и с почвенным раствором, таким образом, в данном случае

определяется общая кислотность почвы, которая включает актуальную

н потенциальную кислотность как обменную, так и собственно

гидролитическую. Гидролитическую кислотность выражают в

миллиграмм эквивалентах на 100 г почвы. Установлено, что таким

путём вытесняется не весь водород, поэтому при расчёте вводят

коэффициент П = 1.75 - поправка на полноту вытеснения водорода.

Величина гидролитической кислотности используется для расчета

дозы извести при известковании кислых почв.

1.4.1.

Ход анализа 2»

На технических весах взять 40 г воздушно-сухой почвы.

Перенести навеску в колбу ёмкостью 250-300 мл.

Прилить из бюретки 100 мл 1.0 н. раствора уксуснокислого

натрия (рН 8.0 - 8.2). ^

Взбалтывать на ротаторе 1 час илн взбалтывать 15 мнн. и

оставить на ночь.

Отфильтровать через воронку с бумажным складчатым

фильтром, отбросив первые порции фильтрата.

6. 50 мл фильтрата перенести пипеткой в колбу Эрленмейера

объёмом КХГмл.

Прилить 2-3 капли фенолфталеина и оттитровать

образующуюся кислоту 0.1 н. раствором щёлочи до устойчивой слабо-

розовой окраски.