2. Определение рН водной вытяжки

Величина рН характеризует актуальную кислотность почвы и обусловлена наличием ионов водорода (Н⁺) в почвенном растворе. Реакция почвенного раствора зависит от наличия в почве органических и минеральных кислот, оснований, кислых и основных солей, а также от состава обменных катионов почвенных коллоидов. Большую роль играет угольная кислота (Н₂СО₃), которая является основной свободной кислотой почвенного раствора. Чем ниже рН, тем выше кислотность почвы. рН сильнокислых почв 4,0–4,5; нейтральных – около 7,0; сильнощелочных 8,0–9,0.

Значения рН следует сопоставлять с составом поглощенных катионов, а также содержанием СаСО₃ в почвенном профиле. Низкие значения рН, т.е. кислая реакция, отмечаются в почве только при наличие обменных Н⁺ и Al³⁺. Нейтральная реакция характерна для бескарбонатных почв, содержащих в поглощающем комплексе только Са²⁺ и Mg²⁺. В карбонатных почвах наблюдается щелочная реакция, значения рН могут достигать величин 8,0-8,4. Наиболее высокие значения рН (8,5-9 и выше) обусловлены наличием обменного натрия. Величину рН определяют различными методами: электрометрическими и колориметрическими. Широко распространенный и точный метод – это определение рН на рН-метре.

Материалы: Подготовленные образцы почвы, откалиброванный рН-метр, стеклянные стаканы, дистиллированная вода, технические весы.

Ход работы: Из растертого и просеянного через сито с отверстиями диаметром 1 мм образца почвы взвешивают на технических весах навеску (5-10 г), помещают в сухие стаканчики емкостью 50 мл и приливают 20 мл дистиллированной воды. Стаканчики закрывают крышками и тщательно несколько раз перемешивают содержимое, а затем оставляют их на сутки.

Измерение рН проводят на потенциометре (рН-метре). Непосредственно перед началом измерения электроды рН-метра споласкивают дистиллированной водой. Затем в чистый стаканчик наливают приготовленную водную вытяжку, опускают в него электроды и включают прибор. Показания величины рН отсчитывают по шкале рН-метра. Следует помнить, что стеклянные электроды очень хрупкие и требуют осторожного обращения. В табл. 4 приведены градации значений рН, характерных для различных почв.

Таблица 4. Реакция почвенного раствора

Реакция	Величина рН
сильнокислая	<4,5
кислая	4,5-5,5
слабокислая	5,5-6,5
нейтральная	6,5-7,5
слабощелочная	7,5-8,0
щелочная	8,0-9,0
сильнощелочная	>9,0

Задание 7. После проведения измерений рН на приборе, запишите в тетрадь определенные значения и, используя таблицу 4, оцените кислотность почв.

Вопросы к лабораторной работе №3

1. Что характеризует величина рН?

2. От чего зависит реакция почвенного раствора?

3. Как разделяются почвы по величине рН?

4. В каких почвах реакция почвенного раствора наиболее высокая?

5. В каких почвах реакция почвенного раствора наиболее низкая?

6. Какая реакция почв характерна для: а) каштановых почв;

б) черноземов;

в) дерново-подзолистых почв;

г) серых лесных почв;

д) солонцов и солончаков?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА В ПОЧВЕ КАРБОНАТОВ КАЛЬЦИЯ (СаСО₃)

Наличие карбонатов кальция характерно для почв аридных районов, в которых карбонатный горизонт обнаруживается на разной глубине и приурочен к разным горизонтам. Глубина залегания СаСО₃ и его распределение по профилю является диагностическим признаком, используется в классификации почв и указывает на развитие процессов ощелачивания в почве.

Карбонатность почвы определяют по вскипанию под действием соляной кислоты по реакции: СаСО₃ + 2НCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂

Важным признаком при описании почв является глубина залегания карбонатов, которую сравнивают с мощностью почвенного профиля. Почвы могут вскипать в верхней, средней или нижней части гумусового профиля, в горизонте В или глубже, что определяет, в частности, определить подтип чернозема – южный, обыкновенный или выщелоченный.

Кроме того, исследуется характер распределения карбонатов по почвенному профилю. Содержание карбонатов часто возрастает с глубиной, что говорит о процессах выщелачивания под влиянием нисходящего потока влаги. Возможно наоборот, увеличение карбонатов в верхних горизонтах за счет подтягивания грунтовых вод и выпадения СаСО₃ из раствора при испарении. При этом формируется карбонатный горизонт, что характерно для черноземов, каштановых почв, солонцов и др. Присутствие СО₂ карбонатов создает слабощелочную или щелочную среду, что следует учитывать при интерпретации аналитических данных.

Методы определения карбонатов в почве основаны на весовом, объемном или газометрическом измерении СО₂, вытесненного при разрушении карбонатов. При весовых методах определение карбонатов проводится в специальном приборе, в котором поглощается углекислый газ, вытесненный из карбонатов соляной кислотой. При этом поглощение идет 50%-ным раствором едкого калия в калиаппарате или катронной известью в поглотительных трубках. Калиаппарат (или трубки) взвешивают до и после поглощения и по разности весов определяют количество СО₂, вытесненного из карбонатов. Объемные методы основаны на разрушении карбонатов титрованным раствором кислоты и последующем титровании избытка кислоты щелочью. Газометрические методы основаны на определении объема вытесненного из карбонатов СО₂ в специальных приборах – кальциметрах, имеющих различные конструкции. При небольшом количестве карбонатов применяют весовой или газометрический методы, при высоком – объемный метод.

Кратким и наиболее простым способом определения наличия карбонатов кальция в почве является исследование интенсивности вскипания почвенного образца под действием 7-10% соляной кислоты (HCl).

Материалы: Подготовленные образцы почвы, чашечки или часовые стекла, шпатели, 7-10% раствор соляной кислоты (НСl).

Ход работы: Из растертого и просеянного через сито с отверстиями диаметром 1 мм образца почвы отбирают шпателем небольшое количество почвы, помещают на часовое стекло или в чашечку. Почву смачивают несколькими каплями дистиллированной воды и обрабатывают 7-10% раствором соляной кислоты (можно воспользоваться любой другой кислотой). Предварительное смачивание водой необходимо для вытеснения воздуха из почвы, который может выделяться с потрескиванием и затруднять определение карбонатов. После обработки соляной кислотой при наличии карбонатов кальция из почвы начинает выделяться углекислый газ в виде пузырьков с характерным шипением, а при небольшом количестве – с потрескиванием. По интенсивности выделения СО₂ судят о количестве карбонатов в исследуемой почве.

Задание 8. Определите интенсивность вскипания почвенного образца под действием соляной кислоты. Результаты определения занесите в рабочую тетрадь.