Тема 7

Агрономическая оценка органического вещества почвы

Все разнообразие органических веществ в почве можно свести

втри группы:

1.Неразложившиеся преимущественно растительные остатки и остатки животного происхождения, составляющие 5–10 % общего содержания органического вещества в минеральных почвах. В состав их входят углеводы, белки, лигнин, жиры, воска, смолы.

2.Промежуточные продукты разложения органических остатков, как высокомолекулярные (аминокислоты, фенолы), так и низкомолекулярные (кислоты, сахара, спирты, альдегиды и пр.).

3.Собственно гумусовые вещества, имеющие специфическую природу и накапливающиеся в почве как продукты биохимического процесса гумификации. На долю специфической части гумуса приходится 85–90 %. При количественном определении гумуса в его состав включается и вторая группа, называющаяся «неспецифической».

Гумусовые вещества представляют собой смесь различных по составу и свойствам высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений циклического строения и кислотной природы. Поскольку соотношение и качество компонентов этой смеси изменяется во времени, гумус называют динамическим комплексом специфических органических соединений.

Основная часть гумусовых веществ связана с минеральной частью почвы, устойчива к разложению и может сохраняться в почве на протяжении сотен и тысяч лет.

Гумус считают одним из главных показателей почвенного плодородия, поскольку в нем накапливаются азот и другие важные элементы. Кроме того, гумус оказывает благоприятное влияние на физические и водные свойства, является важнейшим фактором структурообразования, осуществляет санитарные функции в почве, благоприятно влияет на тепловой, водный и воздушный режимы. Содержание гумуса в верхних горизонтах минеральных почв может колебаться от десятых долей процента до 9–12 % и более.

72

Количество гумуса обычно определяют по методу Тюрина

ивыражают в процентах массы сухой почвы. По процентному содержанию вычисляют запасы гумуса для определенного слоя в тоннах на 1 га площади. Чаще всего запасы гумуса подсчитывают для пахотного слоя и в слоях 0–50 см и 0–100 см. В метровом слое различных почв они могут колебаться от 100 т/га и менее до

600–800 т/га и более.

Содержание гумуса, его запасы, а также распределение по профилю являются характерными показателями почвообразовательного процесса. На эти моменты необходимо обратить внимание при рассмотрении анализов.

По характеру распределения гумуса по профилю почв чаще всего встречаются следующие два типа гумусового профиля.

Содержание гумуса постепенно убывает с глубиной. Это характерно для степных почв с травянистой растительностью, корни которой проникают глубоко, ежегодно отмирают и разлагаются непосредственно в толще почвы. Таковы черноземы, каштановые почвы.

Гумус сосредоточен главным образом в верхнем горизонте

иочень резко (в 5–10 раз) уменьшается в нижележащем. Это свидетельствует о том, что органические остатки накапливаются преимущественно на поверхности почвы (например, в виде лесной подстилки) и в маломощном верхнем слое. Таковы подзолистые, дерно- во-подзолистые почвы, солоди.

Для оценки гумусового состояния почв Д.С. Орловым и А.А. Гришиной разработана шкала (табл. 25).

Общее содержание гумуса в различных почвах варьирует в широких пределах.

Органическое вещество почв по своему составу разнообразно и сложно. Главные продукты гумификации, от которых непосредственно зависит формирование разных свойств почв и типов почвообразования, представлены тремя классами соединений:

•гуминовые кислоты – высокомолекулярные фенольные соединения темно-коричневого и черного цвета;

•фульвокислоты – высокомолекулярные азотсодержащие фенольные соединения желтого цвета;

•гумин – негидролизуемый остаток органического вещества.

73

Таблица 25 – Оценка гумусного состояния почв по содержанию и запасам гумуса (по Д.С. Орлову, А.А. Гришиной)

7.1 Определение содержания гумуса по методу И.В. Тюрина

Метод основан на окислении углерода гумусовых веществ раствором двухромовокислого калия (K2Cr2O7). По количеству хромовой смеси, ушедшей на окисление органического углерода, судят о его количестве.

Методика работы

1. Для проведения анализа среднюю пробу необходимо специально подготовить: очень тщательно удалить корни и другие органические остатки. Кроме того, в связи с относительно небольшими навесками почвы, которые берутся для этих определений, необходимо иметь почву, растертую и пропущенную через сито 0,25 мм. Это обусловлено тем, что почва, просеянная через сито в 1 мм, слишком неоднородна по величине комков. и взять небольшую навеску,

74

которая была бы средней пробой, из сравнительно большого объема почвы не представляется возможным.

2.Удалив органические остатки, комочки почвы осторожно разрушают фарфоровым пестиком и снова тщательно отбирают корешкиидругиеорганическиеостатки.Далеепочвурастираютвфарфоровой ступке и пропускают через сито в 1 мм.

3.Из растертой почвы берут среднюю пробу весом около 10 г, из которой снова удаляют оставшиеся органические остатки. Для этого почву расстилают тонким слоем на пергаменте и над почвой, на высоте примерно 10 см, проводят стеклянной палочкой, предварительно наэлектризованной. Оставшиеся мелкие кусочки корешков и других органических остатков, не удаленные до этого из почвы, пристанут к палочке. Операцию повторяют до тех пор, пока

кпалочке будут приставать только единичные корешки. В процессе отбора органических остатков почву следует несколько раз перемешивать и снова распределять тонким слоем. Нельзя очень близко проводить палочкой над почвой, так как к ней могут прилипать не только органические остатки, но и илистые частицы почвы.

4.После отбора органических остатков почву еще раз растирают в фарфоровой ступке и пропускают через сито с отверстием 0,25 мм.

5. На аналитических весах взять навеску почвы 0,2–0,3 г и осторожно перенести ее в колбу на 100 мл. В колбу из бюретки прилить 10 мл хромовой смеси и осторожно перемешать круговыми движениями.

6.В колбу вставить маленькую воронку, которая служит обратным холодильником, затем поставить колбу на асбестовую сетку, довести содержимое колбы до кипения и кипятить ровно 5 минут

смомента появления крупных пузырьков СО2. Бурного кипения не допускать: это приводит к искажению результатов из-за возможного разложения хромовой смеси. При массовых анализах рекомендуется кипячение заменить нагреванием в сушильном шкафу при 150 °С в течение 30 минут.

7.Далее колбу остудить, воронку и стенки колбы обмыть из промывалки дистиллированной водой, доведя объем до 30–40 мл. Добавить 4–5 капель 0,2 %-го раствора фенилантраниловой кислоты и титровать раствором соли Мора. Конец титрования определяется по переходу вишнево-фиолетовой окраски раствора в зеленую.

75

Параллельно следует провести холостое определение, используя вместо почвенного образца прокаленную почву или пемзу

(0,2–0,3 г).

Содержание органического углерода вычисляют по формуле 29:

где С – содержание органического углерода, %; а – количество соли Мора, пошедшее на холостое титрование;

b – количество соли Мора, пошедшее на титрование остатка хромовокислого калия;

KМ – поправка к титру соли Мора;

0,0003 – количество органического углерода, соответствующее 1 мл 0,1 н раствора соли Мора, г (при использовании 0,2 н раствора соли Мора, количество органического углерода, соответствующее 1 мл соли Мора, равно 0,0006 г);

KН2О –коэффициент гигроскопичности для перерасчета на абсолютно сухую навеску почвы;

Р – навеска воздушно-сухой почвы, г.

Содержание гумуса определяется из расчета, что в его составе содержится в среднем 58 % органического углерода (1 г углерода соответствует 1,724 г гумуса):

Полученные результаты сравнивают с данными таблицы (табл. 26) и определяют степень обеспеченности гумусом анализируемой почвы.

Растворимость гумусовых соединений в минеральной кис-

лоте. Взять мелкозем по ½ ложки в отдельные колбы: подзол, чернозем, солонец, торф. Прилить в каждую колбу 2-кратное количество 0,1 н. раствора НCl, взболтать 5 мин и оставить на 30–40 мин.

Затем определить цвет вытяжек, указать, за счет каких соединений они окрашены. Условными обозначениями [(+) – мало, (++) – много, (–) – нет] показать примерное количество гумусовых соединений. Результаты записать в таблицу 27.

76

Таблица 26 – Типы почв по обеспеченности гумусом

Таблица 27 – Растворимость гумусовых соединений в кислоте

Растворимость гумусовых соединений в щелочах. Взять мелкозем по одной мерке в отдельные колбы: подзол, чернозем, солонец, торф. Прилить в каждую колбу 5-кратное количество горячего раствора щелочи. Взболтать 5 мин, профильтровать. После осмотра щелочных вытяжек записать цвет их и определить способность к коагуляции.

Определение способности к коагуляции. Налить в пробирку

1/2 фильтрата, прилить к нему 10 % НСl (до половины пробирки), взболтать и дать постоять. Появление хлопьевидного осадка указывает на то, что произошла коагуляция. Условными знаками показать степень коагуляции [(++) – сильная, (+) – слабая, (–) – отсутствует]. Если осадок не появился, то содержимое пробирки подогреть на спиртовке. Результаты занести в таблицу 28.

Растворимость гумусовых веществ в воде. Взять мелкозем пооднойложкевотдельныеколбы:подзол,чернозем,солонец,торф. Прилить 5-кратное количество дистиллированной воды, взболтать 5 мин, профильтровать. Определить окраску, прозрачность и способность к коагуляции. Результаты занести в таблицу 29.

77

Таблица 28 – Растворимость гумусовых соединений в щелочах

Таблица 29 – Растворимость гумусовых веществ в воде

Таблица 30 – Показатели состояния органического вещества пахотного слоя почв (% к массе сухой почвы)

78

Таблица 31 – Рассчитать годовой баланс гумуса в пахотном слое почвы в т/га и потребность в навозе для создания заданного режима гумусированности

Примечание: т – тяжелосуглинистый, г – глинистый, с – среднесуглинистые, л – легкосуглинистый, у – супесчаный гранулометрический состав.

Таблица 32 – Расчет баланса гумуса в пахотном слое почвы за ротацию севооборота и потребности в органических удобрениях

Задания

1.В предложенных образцах определить содержание гумуса, свойства гумусовых веществ.

2.Сделать выводы о количественном и качественном составе

гумуса.

3.Пользуясь данными, приведенными в таблице 30, рассчитайте следующие показатели:

1) содержание гумуса (% к массе почвы); 2) запасы гумуса в пахотном слое (т/га);

80

3) отношение С:N в составе гумуса.

4. По данным таблицы 31 провести оценку баланса гумуса расчетным методом, учитывая потери гумуса за счет его минерализации. Расчет представить в таблице 32. Сделать выводы о балансе гумуса в севообороте. Наметить мероприятия по улучшению баланса

7. Рассчитайте среднюю дозу навоза по севообороту и потребностьвнавозедлявсейплощадисевооборотавтна1га.Норманавоза не обязательно рассчитывается на полную компенсацию дефицита гумуса. Возможна 50–80 %-я или иная компенсация, в зависимости от гумусного состояния почвы и экономической эффективности.

81