Определение суммы обменных оснований (s) в бескарбонатных почвах по методу Каппена-Гильковица.

Метод пригоден только для бескарбонатных почв (в карбонатных почвах используют метод определения емкости по Бобко-Аскинази в варианте для карбонатных почв или методы Шмука и Тюрина).

Принцип метода. Метод основан на обработке почвы избытком 0,1н HCl.

Са²⁺

Mg²⁺

(ПК) К +10HCl = (ПК)9Н + СаCl₂ + MgCl₂ + NH₄Cl + AlCl₃ + KCl + HCl

NH₄⁺

Al³⁺

Остаток кислоты оттитровывают 0,1н NaOH. По разности между взятым количеством для титрования испытуемого фильтрата и количеством щелочи, прошедшей на титрование избытка кислоты, судят о количестве вытесненных из ПК оснований (S).

Ход анализа.

1) Берут 20 г почвы, просеянной через сито диаметром 1 мм в 250 мл колбу. Заливают в нее 100 мл 0,1н HCl (соотношение почва : раствор = 1:5). Ставят на ротатор и взбалтывают 1 ч и настаивают 24 часа.

2) Фильтруют через складчатый беззольный (с белой лентой) фильтр, отбросив первые порции фильтрата, стараясь перенести на фильтр как можно больше почвы. Затем фильтруют в колбу на 100 мл, когда фильтрат пойдет прозрачный.

3) 50 мл фильтрата (пипеткой) помещают в коническую колбу объемом 100 мл, добавляют 2-3 капли фенолфталеина и титруют 0,1н NaOH (до неисчезающей слаборозовой окраски). Одновременно проводят холостое титрование 0,1н HCl (при таком способе можно применять нетитрованную 0,1н HCl ) : 50 мл 0,1н HCl титруют (по фенолфталеину) 0,1н NaOH с известным титром.

4) Вычисляют сумму обменных оснований:

S м∙экв/100г почвы = (а-б)∙V₀∙К_NaOH ∙ 0,1

н ∙ V₁

а – объем 0,1н NaOH при холостом титровании, мл;

б –объем 0,1н NaOH при титровании испытуемого раствора, мл;

0,1 – нормальность NaOH;

К – поправка к титру щелочи;

V₀ – общий объем вытяжки, мл;

V₁ – аликвота вытяжки, мл.

5) После окончания анализа результат определения заносят в рабочую тетрадь по следующей форме:

№ разреза, почва	Горизонт, глубина	м∙Экв/100г почвы

Таблица 4

Группировка почв по их обменной способности

Оценка	м∙экв/100 г почвы	Оценка	м∙экв/100 г почвы
Очень низкая Низкая Средняя	Менее 5,0 5,1 – 10,0 10,1 – 15,0	Повышенная Высокая Очень высокая	15,1 – 20,0 20,1 – 30,0 Более 30,0

Реактивы:

1) 0,1 н HCl; 2) фильтры беззольные (с белой лентой) диаметром 10-12 см; 3) фенолфталеин (в капельнице); 4) 0,1 н титрованный раствор NaOH – 1 л.

Посуда: 1) коническая колба на 250 мл; 2) коническая колба на 100 мл; 3) воронка диаметром 8-10 см; 4) пипетка на 100 мл; 5) пипетка на 50 мл; 6) пипетка капельница.

Определение обменных Са²⁺ и Mg²⁺ в бескарбонатных почвах

Принцип метода. Метод основан на обработке почвы раствором 1н NaCl декантацией:

Са

Mg

(ПК) Н+ 8 NaCl = (ПК) 8Na + СаCl₂ + MgCl₂ + HCl + AlCl₃

Al

В вытяжке Са²⁺ и Mg²⁺ определяют трилонометрически. Трилон Б это сложный органоминеральный комплексон. Схематически – Na₂H₂Y. Диссоциирует: Na₂H₂Y = 2 Na + H₂Y^2-. Анион H₂Y^2- - активная часть Тр.Б; способен в растворе связывать двух- трех валентные катионы разрывая связь с индикаторами. Например:

Са (Mg) индикатор + H₂Y^2- = Са (Mg) Y + 2Н⁺ + индикатор.

Индикатор, высвобождаясь, изменяет окраску. Раствор приобретает цвет свободного индикатора. В ходе титрования выделяется водород, способный подкислять титруемый раствор.

Индикатором при определении суммы (Ca²⁺ + Mg²⁺) служит хромоген черный, который окрашивает комплекс в вино-красный цвет (при рН 10). Для обеспечения рН 10 и буферности против подкисления от выделяющегося водорода при титровании Трилоном добавляется хлоридно-аммиачный буфер. Цвет свободного хромогена – синий.

Индикатором при определения Са служит мурексид, который окрашивает комплекс [Инд]^Са+ в ярко-розовый цвет (при рН 12). Для обеспечения рН 12 и буферности против подкисления добавляют щелочной буфер. Цвет свободного мурексида – фиолетовый (сиреневый).

Примечание:

а) Перед прибавлением индикатора проверяют рН раствора (титруемого). Возможно, придется добавить новую порцию соответствующего буфера для доведения испытуемого раствора до нужного значения рН.

б) Если после прибавления индикатора нет правильной окраски, значит, мешают посторонние ионы: чаще это медь, железо, марганец, аммоний. В этом случае определение повторяют, добавляя двойное, тройное и т.д. количество сульфида натрия (для связывания этих ионов). Если и это не помогает, удаляют предварительно полутораокиси Fе аммиачным методом, а затем ведут определение.

в) Если от индикатора возникает серая окраска, значит, надо связать избыток марганца добавлением двойного, тройного и т.д. количества гидроксиламина.

г) При повышенном содержании ионов аммония аликвотную часть вытяжки предварительно кипятят (для удаления аммиака), иначе окраска не меняется.

д) Если при титровании трудно улавливается конец титрования (это говорит о высокой концентрации определяемых катионов), тогда определение повторяют, разбавив раствор в 2-4 раза водой, взяв в 2-4 раза менее аликвоту. Следует также помнить, что эффект разбавления водой аликвоты помогает уменьшению мешающего действия примесей (доводя аликвоту водой с 25-50 мл до 50-100 мл).

е) Проверяют NaCl на содержание иона кальция. С хромогеном черным должен давать синюю окраску.

Ход анализа.

1. Проверяют почву на карбонатность: около 1г почвы смачивают на стекле 2-3 каплями воды + 1-2 мл 10%HCl; если почва не вскипает, значит, карбонатов нет.

2. Делают пробу на легкорастворимые соли, около 1г почвы заливают 4-5 мл воды. Суспензию фильтруют. В фильтрате делают пробы: на Сl^- (с 1%AgNO₃) и на SO₄^2- (с 10% BaCl₂). Если почва содержит легкорастворимые соли, то параллельно с обработкой навески почвы NaCl проводят обработку другой такой же навески почвы водой. Разность результатов анализа солевой и водной вытяжек дает истинное значение содержания обменных Са и Mg.

3. Делают пробу на гипс: около 1г почвы заливают 4-5 мл 1%НСl. Полученную суспензию фильтруют, в фильтрате делают пробы: на Са с (NH₄)₂C₂O₄ или хромогеном черным и на SO₄^2- (с 10%BaCl₂). Присутствие гипса не позволяет использовать данный метод.

4) Если карбонаты, легкорастворимые соли и гипс отсутствуют, то:

а) 5-10 г почвы, пропущенный через сито диаметром 1мм, помещают в стаканчик (чашку) емкостью 50 мл и декантируют 1н NaCl малыми порциями через воронку с фильтром в мерную колбу на 250-500 мл до отрицательной реакции на Са (пробой из-под воронки: 2-3 мл + 3 капли хромогена черного в пробирку). После этого доводят колбу водой до метки, перемешивают и ведут определение Са²⁺ и Mg²⁺ трилонометрически, как описано ниже.

б) Сначала определяют сумму (Ca²⁺ + Mg²⁺): берут 50 мл фильтрата (пипеткой) в коническую колбу на 250 мл, нагревают до появления паров (70-80%), добавляют 2 мл 1%Na₂S, 5 капель 1% раствора гидроксиламина, 5 мл хлоридно-аммиачного буфера и 10-15 капель хромогена черного (раствор окрашивается в вино-красный цвет), титруют 0,01-0,05 н Тр.Б до перехода окраски (через фиолетовую, грязно-фиолетовую) в синюю. Записывают результат и рассчитывают:

Ca+Mg м∙экв/100г = а ∙ 100 ∙ Nтр.Б ∙ Ктр.Б ∙ V₀

н ∙ V₁

а –объем Трилона Б, пошедший на титрование, мл;

н – нормальности Трилона Б;

К – поправка к титру;

V₀ – общий объем вытяжки, мл;

V₁ – аликвота вытяжки, мл;

н – навеска почвы, г;

100 – перерасчет на 100 г почвы.

в) Определяют Са²⁺: берут 50 мл фильтрата (пипеткой) в коническую колбу на 250 мл прибавляют 2 мл 1%Na₂S, 5 капель 1% раствора гидроксиламина, 2 мл щелочного буфера (рН должно стать равным 12) и 50-60 мг сухого порошка мурексида (раствор окрашивается в розовый или пурпурно-красный цвет). Полученный раствор титруют 0,01-0,05 н Тр.Б. до перехода окраски в фиолетовую (сиреневую). Записывают результат и рассчитывают аналогично сумме Са²⁺ + Mg²⁺. Расчет Мg производят по разности между суммой (Са²⁺ + Mg²⁺) и Ca²⁺.

5)После окончания определения его результаты заносят в рабочую тетрадь по форме:

№ разреза, почвы	Горизонт, глубина	Са2+ + Mg2+	Са2+	Mg2+	Отношение Ca:Mg
		м-экв/100г почвы

Таблица 5

Группировка почв по содержанию обменных Ca и Mg

Оценка	Са2+	Mg2+	Оценка	Са2+	Mg2+
	м∙экв/100г почвы			м∙экв/100г почвы
Очень низкая	0 - 2,5	0 - 0,5	Повышенная	10,1-15,0	2,1-3,0
Низкая	2,6 – 5,0	0,6 – 1,0	Высокая	15,1-20,0	3,1-4,0
Средняя	5,1–10,0	1,1 – 2,0	Очень высокая	более 20	более 4,0

Реактивы:

1) 10%HCl (в капельнице); 2) 1%AgNO₃ (в капельнице); 3) 10% BaCl₂ (в капельнице); 4) 1н NaCl – 10 л; 5) дистиллированная вода; 6) 1% (NH₄)₂C₂O₄ (в капельнице); 7) хромоген черный (в капельнице); 8) 1% Na₂S; 9) 1% гидроксиламин (в капельнице); 10) хлоридно-аммиачный буфер (рН 10) : 20 г NH₄Cl + 500 мл дистиллированной воды + 100 мл 25% NH₄ОН + дистиллированная вода до 1 литра. (При длительном хранении проверяют рН буфера), 11) щелочной буфер (10% NaOH или 10% КОН); 12) мурексид, 13) 0,05н трилон Б.

Посуда: 1) стекло часовое (малая чашка), пробирка на 20-30 мл, воронка малая; 2) пипетка на 50 мл, пипетка-капельница, стеклянная палочка (8-10 см); 3) стаканчик (чашка фарфоровая) емкостью 50 мл, воронка диаметром 8-10 см, пипетка градуированная на 10 мл; 4) колба мерная емк. 250-500мл, коническая колба емк. 250 мл, бюретка на 25 мл.

Определение обменных оснований в карбонатных почвах

Определение усложняется тем, что при взаимодействии этих почв с солевыми растворами происходит частичное растворение CaCO₃ и Mg CO₃. Поскольку нет возможности отличить карбонатные Са²⁺ и Mg²⁺ от обменных, методы определения обменных оснований в карбонатных почвах недостаточно точны. Поэтому во многих случаях предпочитают иметь представление о содержании обменных основания в этих почвах по величине емкости поглощения.

Из методов определения обменных оснований в карбонатных почвах известны методы И.В. Тюрина, А.А. Шмука и Р.Х. Айдиняна.

Определение обменных Ca²⁺ и Mg²⁺ в карбонатных почвах по методу Шмука (трилонометрическая модификация)

Метод Шмука используется чаще. Однако его следует периодически контролировать, так как он не всегда дает надежные результаты.

Принцип метода. Метод основан на обработке карбонатной почвы раствором NaCl. По данным А.А. Шмука, при обработке 1 г карбонатной почвы 100 мл 1н NaCl извлекаются все обменные Са²⁺ и Mg²⁺ и некоторое количество Са²⁺ и Mg²⁺ карбонатов. Если же на 1 г той же почвы взять два раза больше 1н NaCl (200 мл), то в раствор перейдет столько же (как и в первом случае) обменных Са²⁺ и Mg²⁺ , но в два раза больше Са²⁺ и Mg²⁺ карбонатов. На основании такого рассуждения мы можем записать и решить следующую систему уравнений с двумя неизвестными:

2Х + 2У = 2А 2

Х + 2У = В

Х = 2А – В

Где Х – обменные Са²⁺ и Mg²⁺; У – Ca²⁺ и Mg²⁺ карбонаты; А – общее содержание Са²⁺ и Mg²⁺ при узком соотношении почва : раствор; В – то же при соотношении в два раза более широком.

Содержание Ca²⁺ и Mg²⁺ (обменных) определяют в растворах трилонометрически.

Ход анализа.

1) Берут две навески почвы по 1г каждая (на аналитических весах), помещают одну в мерную колбу на 100 мл (А), другую - в мерную колбу на 200 мл (В).

2) В колбы добавляют по 0,2 г порошка мела (для того, чтобы повысить карбонатность). Наполняют колбы на ¾ объема 1н NaCl, взбалтывают от руки, доводят им же до метки и оставляют на ночь, затем фильтруют через плотный беззольный фильтр в конические колбы на 100 и 250 мл (соответственно объемам растворов).

3) Сначала определяют (в колбах А и В) сумму Са²⁺ +Mg²⁺. В коническую колбу на 100 мл берут из колбы А – 20 мл раствора (пипеткой), в коническую колбу на 250 мл из кобы В – 40 мл раствора. Добавляют 2 мл 1% Na₂S, 5 капель 1% гидроксиламина, 5 мл хлоридно-аммиачного буфера (рН должно стать 10), 10-15 капель хромогена черного и тритруют 0,01-0,05н Тр.Б. до перехода вино-красной окраски в синюю, рассчитывают сумму обменных Са²⁺ + Mg²⁺.

Са²⁺+Mg²⁺ м∙экв/100г почвы = (2А-В)∙100∙5∙N_тр.Б∙К

н

А – результат титрования раствора А (с узким соотношением почва:раствор);

В – результат титрования раствора В (с в два раза более широким соотношением);

5 – пересчет с аликвоты на весь объем вытяжки;

н – навеска почвы, г;

Nтр.Б – нормальность трилона Б;

К – поправка к титру трилона Б.

4) Определяют Са²⁺. В коническую колбу на 100 мл берут из колбы А – 20 мл раствора (пипеткой), в коническую колбу на 250 мл из кобы В – 40 мл раствора. Добавляют 2 мл 1% Na₂S, 5 капель 1% гидроксиламина, 2 мл щелочного буфера, мурексида (50-60гр) и тритруют 0,01-0,05н Тр.Б. до перехода окраски в фиолетовую (сиреневую), рассчитывают.

Са²⁺ м∙экв/100г почвы = (2А-В)∙100∙5∙N_тр.Б∙К

н

Магний вычисляют по разности (Са²⁺ + Mg²⁺) – Ca²⁺ = Mg²⁺

Реактивы: 1) порошк мела, 2) 1 н NaCl, 3) плотный беззольный фильтр, 4) 1% Na₂S, 5) 1% гидроксиламин, 6) хлоридно-аммиачный буфер (рН 10) : 20 г NH₄Cl + 500 мл дистиллированной воды + 100 мл 25% NH₄ОН + дистиллированная вода до 1 литра. (При длительном хранении проверяют рН буфера), 7) хромоген черный, 8) 0,01-0,05н Тр.Б, 9) щелочной буфер (10% NaOH или 10% KOH), 9) мурексид.

Посуда: 1) мерные колбы емк. 100 и 200 мл, 2) конические колбы емк. 100 и 250 мл, 3) пипетка, 4) плотный беззольный фильтр.

Определение обменных Са и Мg в карбонатных почвах по методу Тюрина

Принцип метода. Определение основано на установлении сначала общей щелочности (НСО₃^2-) титрованием НСl с индикатором метилоранжем:

НСО₃^2- + НСl = Н₂О + СО₂ + Сl^-

Затем определяют Са и Mg. По разности между суммарным содержанием (Са +Mg) в растворе и содержанием карбонатов определяют количество обменных Са²⁺+Mg²⁺ в почве.

Сумма Са+Mg м∙экв/100 г почвы - НСО₃^2- м∙экв/100 г = обменные Са+Mg м∙экв/100 г почвы.

Метод непригоден для почв, содержащих MgСО_3. Присутствие Mg СО₃ определяют по окрашиванию раствора при добавлении 2-3 капель фенолфталеина.

Ход анализа.

1) Берут 2,5 г почвы, просеянной через сито диаметром 1 мм, добавляют 250 мл 1н NaCl, взбалтывают 5 мин и оставляют стоять в течение ночи. На следующий день раствор отфильтровывают через беззольный фильтр с белой лентой.

2) Берут в колбу на 250 мл 100 мл фильтрата, добавляют 2-3 капли метилоранжа и титруют 0,02н HCl (из желтой в оранжевый). Затем в этой же пробе определяют Са+Mg трилонометрически. Берут 50мл фильтрата (пипеткой) в коническую колбу на 250мл, нагревают до появления паров (70-80%).Прибавляют 2 мл 1%Na₂S, 5 капель 1% раствора гидроксиламина, 5 мл хлоридно-аммиачного буфера, 10-15 капель хромогена черного (раствор окрашивается в вино-красный цвет) и титруют 0,01-0,05н Тр.Б до перехода окраски (через фиолетовую, грязно-фиолетовую) в синюю. Рассчитывают оба показателя в м∙экв/100 г почвы. Разность соответствует содержанию обменных оснований.

НСО₃^2- м∙экв/100 г = а ∙ N ∙ К ∙ V₀∙100

н ∙ V₁

Ca+Mg м∙экв/100 г = а ∙ N ∙ К ∙ V₀∙100

н ∙ V₁

а – объем Трилона Б, пошедший на титрование, мл;

N – нормальности кислоты или трилона Б;

К – поправка к титру;

V₀ – общий объем вытяжки, мл;

V₁ – аликвота вытяжки, мл;

н – навеска почвы, г;

100 – перерасчет на 100 г почвы.

Реактивы:

1) 1н NaCl, 2) метилоранж, фенолфталеин, 3) 0,02н титрованная HCl, 4) 0,05 н Трилон Б, 5) хромоген черный (в капельнице); 6) 1% Na₂S; 7) 1% гидроксиламин (в капельнице); 8) хлоридно-аммиачный буфер (рН 10) : 20 г NH₄Cl + 500 мл дистиллированной воды + 100 мл 25% NH₄ОН + дистиллированная вода до 1 литра. (При длительном хранении проверяют рН буфера), 9) щелочной буфер (10% NaOH или 10% КОН), 10) мурексид.

Посуда, оборудование: 1) коническая колба на 500 мл, 2) воронка диаметром 15-20 см, 3) фильтры беззольные с белой лентой, 4) колба коническая на 250 мл.

Определение Са и Mg в кислых известкованных почвах

по методу Айдиняна.

Значение анализа. При известковании кислых почв мелиоративное действие его при внесении полных полуторных или двойных доз извести отражается на многие годы. Часть извести растворяется. В растворе появляются Са²⁺, Mg²⁺ извести, что завышает истинное содержание в почве обменных Са и Mg, если их определять общепринятыми методами для бескарбонатных почв. Специальные методы, разработанные для определения обменных Са и Mg в карбонатных почвах (методы Тюрина, Шмука и др.), непригодны для кислых известкованных почв, так как они недостаточно точны. Предложенный метод устраняет эти недостатки прежних методов, он упрощает также определение обменного Mg.

Принцип метода. Метод основан на способности водно-ацетонового раствора соли (NH₄)₂SO₄ вытеснить из ПК обменные Са и Mg , но не растворять карбонаты Са и Mg.

Ход анализа.

1) 2,5 г почвы (торф, лесная подстилка – 1 г), просеянной через сито диаметром 1 мм, помещают в коническую колбу на 100-250 мл. Навеску заливают 50 мл титрованного 0,02н водно-ацетонового раствора соли (NH₄)₂SO₄ взбалтывают 1 час (или настаивают 18 часов после 5-7 сек встряхивания), затем фильтруют через плотный складчатый фильтр диаметром 7 см в коническую колбу (сухую!) на 50 мл (каждый раз перед приливанием взбалтывая!). Первые порции 10 мл отбрасывают, фильтруют непрерывно до конца. Фильтрат перемешивают и плотно закрывают. (Определяют в тот же день!). Фильтруют, прикрыв воронку стеклом! Отброшенную порцию нельзя сливать в раковину!

2) Для определения Са²⁺ берут пипеткой с грушей! 5 мл фильтрата в коническую колбу на 50 мл, добавляют 1-2 капли «нитхромазо» (0,1% водный) или отечественный «карбоксиарсеназо» (0,1% соляно - кислый раствор), перемешивают и титруют 0,02н BaCl₂ (по каплям) микробюреткой до перехода фиолетовой окраски в голубую, не исчезающую в течении 1 мин (для точности делают 2-3 повторных титрования), записывают, рассчитывают

Ca²⁺ м∙экв/100 г = (а-б) ∙100 ∙ 0,02 ∙ К ∙ 50

н ∙ 5

а –объем BaCl_2, пошедший на титрование 5 мл исходного раствора (NH₄)₂SO_4, мл;

б – объем BaCl₂, пошедший на титрование 5 мл фильтрата, мл;

К – поправка к титру Тр.Б;

н – навеска почвы, г.

3) Для определения Mg²⁺ берут пипеткой с грушей! 20 мл фильтрата в коническую колбу на 250 мл, добавляют в него 80 мл дистиллированной воды (цилиндром), 10 мл хлоридно-аммиачного буфера (рН должно стать 10), 30-50 мг сухого порошка хромогена черного перемешивают и медленно титруют 0,01н Тр.Б (при энергичном встряхивании!) до перехода вино-красной окраски (через лиловую и фиолетово-синюю) в чисто голубую.

Mg²⁺ м∙экв/100 г = а ∙100 ∙ 0,01 ∙ К ∙ 50

н ∙ 20

а – объемТр.Б, пошедший на титрование, мл;

К – поправка к титру Тр.Б;

н – навеска почвы, г;

50/20 – перерасчет на весь объем;

100/н – перерасчет на 100 гр.

Реактивы:

1) 0,02н BaCl₂ – 2л: 4,8860 г х.ч. соли растворяют и доводят дистиллированной водой до 2-х литров. Титр устанавливают по 0,02н H₂SO₄ приготовленной из фиксанала; 2) 0,02 н (NH₄)₂SO₄ в смеси воды с ацетоном (55:45) – 2л : 6,6070 г х.ч. соли растворяют и доводят до 1 л дистиллированной водой (0,1 н раствор). В 200 мл этого раствора добавляют 350 мл воды и 450 мл 99% ацетона (небольшими порциями при перемешивании) доводят до 1л. Затем, перемешав, проверяют его нормальность по 0,02н BaCl₂ , приведенному к точной нормальности. На титрование 5 мл 0,02 н н (NH₄)₂SO₄ должно затрачиваться >4,97 и <5.2 точно 0,02 н BaCl₂, иначе надо добавить (по расчету) или смесь воды с ацетоном или сухую соль (NH₄)₂SO₄ . 3) 0,1% раствор «нитрохромазо»: 50 мг его растворяют в 50 мл дистиллированной воды и помещают в капельницу. Примечание. Препарат отечественного производства, если он в виде Са-й соли, естественно, не годится. 4) 0,01н Трилон Б: готовят путем растворения 1,861 г в 1 л дистиллированной воды или из 0,05н путем разбавления; 5) хлоридно-аммиачный буфер (рН 10) : 20 г NH₄Cl + 500 мл дистиллированной воды + 100 мл 25% NH₄ОН + дистиллированная вода до 1 литра. (При длительном хранении проверяют рН буфера), 6) хромоген черный (ЕТ-00) : 0,25 г индикатора растирают в ступке с 25 г NaCl (KCl) до однородно окрашенного порошка (хранят в темной банке с притертой пробкой).

Примечание. Дистиллированная вода не должна содержать следов меди, так как при значительных ее количествах окраска индикатора (во время титрования Тр.Б.) не изменяется.

Посуда: 1) Конические колбы на 50, 100 и 250 мл, 2) воронка диаметром 6-8 см, фильтр плотный диаметром 8-10 см, 3) цилиндр мерный на 100имл, 4) пипетки на 5 и 20 мл, 5) пипетка-капельница, 6) микробюретка на 10 мл, пальчик-измеритель на 10 мл, 7) груша резиновая для пипетки на 5 мл (для взятия ацетоновой смеси).

Определение обменного Na в солонцовых и засоленных почвах (по методическим указаниям для ЗАЛ, 1977г.) в вытяжке 1н CH₃COONH₄

Принцип метода. Метод основан на извлечении Na⁺ из почвы 1н CH₃COONH₄ при соотношении почва: экстрагент 1:20. Последующее определение Na⁺ в вытяжке проводят на пламенном фотометре.

Ход анализа.

1) Берут 5 г почвы, размолотой и пропущенной через сито диаметром 2 мм; помещают почву в колбу на 250 мл, в которую заливают 100 мл 1н CH₃COONH₄. Суспензию взбалтывают 1 час (взбалтывание можно заменить настаиванием после трех минут встряхивания от руки в течение 18-24 час.).

2) Суспензию фильтруют, в прозрачном фильтрате определяют сумму обменного и водорастворимого Na⁺ на пламенном фотометре.

3) Затем проводят определение водорастворимого Na⁺ в водной вытяжке, полученной при соотношении почва : вода (1:5) после взбалтывания в течение трех минут и фильтрования.

4) Содержание Na⁺ в анализируемых растворах находят по калибровочному графику, в м∙экв/100 г почвы. Для приготовления шкалы в мерные колбы на 100 мл отбирают объемы, указанные в таблице 6, стандартного 0,05н NaCl. 1 мл его соответствует 1 м∙экв Na/100 г почвы.

Таблица 6

^{Шкала для определения обменного Na+}

№ колбы	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Объем запасного 0,05н раствора NaCl, мл	1	2	3	4	5	10	15	20	25	30
Содержание Na, м-экв/100г	1	2	3	4	5	10	15	20	25	30

Раствор в колбах доводят до метки 1н CH₃COONH₄. Настройку фотометра на ноль производят по 1н CH₃COONH₄, а на 100 – выводят максимальную концентрацию 30 мг∙экв/100г почвы.

Для определения водорастворимого Na приготавливают такую же шкалу образцовых растворов (таблица 6) доводя до метки дистиллированной водой.

По результатам измерения строят калибровочный график, откладывая на оси абсцисс содержание Na в почвы, соответствующее концентрации раствора в мг∙экв/100 г почвы, а по оси ординат – показания прибора.

Реактивы:

1) 1н CH₃COONH₄: 77,08 г CH₃COONH₄ растворяют в дистиллированной воде и доводят до 1 л (рН 6,8-7,0). Необходимо 3 л раствора, 2) Запасной стандартный раствор Na: 2,922 г NaCl растворяют в 1н р-ре CH₃COONH₄ и этим же раствором доводят до 1 л в мерной колбе. 1 мл полученного раствора соответствует 1 м∙экв/100 г Na.

Приборы и оборудование: 1)весы технические, 2) конические колбы на 100 и 250 мл, 3) воронка диаметром 8-10см, 4) цилиндр на 100-250 мл, 5) бюретка на 50 мл, 6) фильтры беззольные с белой лентой диаметром 10-12см.

Расчетный и косвенный способ установления суммы обменных оснований.

Сумма обменных оснований (S) можно установить и расчетным путем, если имеются данные состава обменных Ca, Mg, NH₄, Na, K (или хотя бы Ca, Mg, Na) для солонцеватых почв и Ca и Mg для несолонцеватых:

S= Ca + Mg + NH₄ + Na + К, или

S= Ca + Mg + Na, или

S= Ca + Mg.

Сопоставлением аналитических данных суммы обменных оснований с расчетными можно контролировать правильность получаемых характеристик.

Особенно полезны эти проверки для карбонатных почв, для которых метод Шмука или метод Тюрина часто дают сомнительные результаты. В этих почвах аналитические результаты по Ca²⁺ и Mg²⁺ можно сравнивать и уточнять сопоставлением с емкостью катионного обмена: Ca²⁺ + Mg²⁺ = Е, поскольку в карбонатных почвах кислотность и подвижный алюминий отсутствуют и ПК полностью насыщен Ca и Mg.

Вычисление и оценка степени солонцеватости, расчет доз гипса для гипсования солонцеватых почв.

Степень солонцеватости почв (С) устанавливают по формуле

С% = Na∙100

Е

С – степень солонцеватости в % от Е;

Na – содержание обменного Na в мг∙экв/100 г почвы;

Е – емкость поглощения в мг∙экв/100 г почвы;

100 – перерасчет в %.

Дозу гипса для замены Na⁺ в солонцах на Са²⁺ в ПК почвы вычисляют по формуле:

Д т/га = 0,086 ∙ Na⁺ ∙ Н ∙d,

Д – доза гипса;

0,086 – граммовое значение м-эквивалента гипса;

Na⁺ – содержание обменного Na, мг∙экв/100 г почвы;

Н – мощность пахотного горизонта в см;

D – объемная масса почвы, г/см³.

Поскольку для гипсования применяют не чистый гипс, то окончательную норму его внесения (Н) вычисляют с учетом процентного содержания:

Н т/га = Дт/га ∙ 100.

%

Аналогично, как и при известковании, гипсование производят полуторными, полными, половинными и малыми дозами от дозы, рассчитанной по содержанию обменного Na.

На солонцеватых почвах, например, дают положительный эффект малые дозы гипса (2-4 ц/га).

Таблица 7

Оценка степени солонцеватости почва (по И.Н. Антипову-Каратаеву)

Степень солонцеватости (С%)	Оценка
Несолонцеватые Слабосолонцеватые Солонцеватые Солонцы	Менее 5 5-10 10-20 Более 20

3.Методы определения форм кислотности, природы

кислотности почв, установления необходимости известкования и доз внесения извести

В почвах следует устранить так называемую избыточную кислотность, которая, с одной стороны, нарушает идеальное соотношение между обменными катионами ПК (Ca – 60%; Mg – 10%; H+Al – 20%) для почв бореального пояса, с другой стороны – ухудшает физико-химические и агрохимические свойства почвы.

В связи с этим различают актуальную (активную) и потенциальную кислотность, которая в свою очередь подразделяется на обменную и гидролитическую. Актуальная кислотность – обусловлена наличием водородных ионов (протонов) в почвенном растворе. Актуальная кислотность почвы определяется при взаимодействии почвы с дистиллированной водой. Потенциаль­ная кислотность определяется количеством ионов водорода, находящихся в почвенном поглощающем комплексе. В зависимости от характера взаимодействующего с почвой раствора различают две формы потенциальной кислотности почв – обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность обнаруживается при взаимодействии с почвой растворов нейтральных солей. При этом происходит эквивалентный обмен катиона нейтральной соли на ионы водорода, алюминия и другие, находящиеся в поглощающем комплексе. Обычно для определения обменной кислотности почв используют 1н раствор KCl (рН около 6,0).

Гидролитическая кислотность – обнаруживается при воздействии на почву раствора гидролитически щелочной соли сильного основания и слабой кислоты, при котором происходит более полное вытеснение поглощенных водорода и других кислотных ионов. Для определения кислотности используют 1н раствор CH₃COONa с рН=8,2.

Обменная и гидролитическая кислотности характеризуют скрытую часть кислотности. Гидролитическая кислотность почв не вредна. Появление активной, т.е. действующей кислотности в почвенном растворе (ПР), происходит за счет обменной части гидролитической кислотности, которую и принято считать избыточной кислотностью почвы и следует устранять известкованием почв. Избыточная кислотность в ПР может быть разной по природе в зависимости от величины скрытой кислотности и от особенностей минералогического состава почвы. В очень кислых почвах помимо обменного водорода кислотность усиливает алюминий.

Н

(ПК)Al + 7КCl = (ПК)7К + НСL + 2AlCl₃

Al

2AlCl₃ + 2 H₂O = 2Al(OH)₃ + 6HCl

Следовательно, в таких почвах Al может сильнее подкислять почву, чем обменный водород. Гидролитическая кислотность (Hr) таких почвах может оказаться меньшей, чем на самом деле, так как при его определении Hr в таких почвах подвижный Al связывается экстрагентом, т.е. не проявляет себя: Al⁺³ + CH₃COONа = (CH₃COO)₃Al + 3Na Если же Al в почве много, то искажение Hr в сторону занижения ее величины будет настолько большим, что судить о потенциальной кислотности и рассчитывать дозы извести приходится не по Hr, а по (Hr+Al). Сам подвижный Аl, когда его оказывается более чем 2 мг/100г почвы, оказывает токсическое действие на растение.

(ПК)Н⁺ + CH₃COONa = (ПК)Na + CH₃COOН

Так как нейтральная соль вытесняет лишь часть поглощенного водорода, а гидролитически щелочная соль – почти весь, то гидролитическая кислотность обычно больше обменной кислотности. Иногда гидролитическая кислотность оказывается меньше обменной за счет поглощения почвой анионов уксусной кислоты и вытеснения ионов OH^-, в результате чего уменьшается кислотность вытяжек.

Растения проявляют различную чувствительность к кислой и щелочной среде. Депрессия ростовых процессов наблюдается при рН ниже 5 и выше 8. Оптимальное значение рН почвы для льна, ржи, 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 и 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.

Внесение в почву минеральных, органических удобрений и извест­ковых материалов с учётом особенностей высеваемой культуры обес­печивает физиологическую уравновешенность почвенного раствора. Оптимизация условий питания осуществляется за счёт использования различных форм, доз и сроков внесения удобрений.

Последовательность исследования форм кислотности и установления расчетных характеристик:

1)Определяют рН водной и рН солевой вытяжек. Если рН водный больше 7 рН солевой не определяют. Если рН солевой меньше 5,0, то целесообразно определять в почве обменную кислотность титрованием и подвижный Al и сделать заключение о природе кислотности и токсичности Аl.

2) Определяют Hr. При наличии в почве значительного количества подвижного Al (в мг∙экв), подсчитать потенциальную кислотность

(Нп):Нп_{м∙экв/100г почвы} = Hr + Al ∙ По Нп.

(при наличии в почвах подвижного Al) следует рассчитать дозу извести.